KR19990021928A

KR19990021928A - 클러스터가 없는 Ａｌ 킬드강의 제조방법

Info

Publication number: KR19990021928A
Application number: KR1019970708403A
Authority: KR
Inventors: 하까루 나까또; 세이지 나베시마; 겐이찌 소리마찌
Original assignee: 에모또 간지; 가와사끼 세이데쓰 가부시키가이샤
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1999-03-25
Also published as: EP0829546A1; CN1185813A; JPH09263820A; EP0829546A4; CA2220272A1; WO1997036010A1; JP3626278B2; US6120578A; BR9702137A

Abstract

본 발명은, 용강 중에 Ca, Mg 및 REM 중에서 선택된 2 종 이상과 Al 의 합금을 탈산제로 첨가시켜, 생성되는 개재물 중의 Al₂O₃을 30 ∼ 85 중량％ 의 범위내로 조정함으로써 알루미나 클러스터가 없는 Al 킬드강을 얻는 것이다.

Description

클러스터가 없는 Ａｌ 킬드강의 제조방법

일반적으로 Al 킬드강을 제조하는 경우, 선철을 전로에서 탈탄 정련한 후에 레이들 (ladle) 내로 출강하고, Al 로 탈산하여 용강 중의 산소를 산화물로 제거하고, 추가로 성분조정을 행하고나서 연속 주조하여 주편을 얻고 있다.

또한, 상기에서 Al 로 탈산할 때, 가스 교반이나 RH 탈가스 장치를 사용하여 산화물을 응집·합체시켜, 상기 산화물의 부상을 촉진하는 방책을 취할 수 있지만, 주편에는 불가피하게 산화물 즉 알루미나가 잔류한다.

이 알루미나는 클러스터를 잘 형성하기 위하여, 특히 그 클러스터가 주편 표층부에 포착된 경우, 미려함이 요구되는 자동차용 강판 등의 박강판제품의 표면성상이 손상된다. 따라서, 이 종류의 강판에서 알루미나 클러스터의 발생을 방지하는 것은 매우 중요하다.

지금까지, 알루미나 클러스터의 생성을 방지하기 위한 강의 탈산 수단으로서, 예컨대, 일본국 공개특허공보 소51-5224 호 (고청정강의 제조방법) 에는 Ca : 10 ∼ 30 ％, Al : 2 ∼ 20 ％, Mg : 1 ∼ 15 ％, Si : 10 ∼ 60 ％, Ba : 10 ∼ 30 ％ 및 잔여 Fe 로 이루지는 합금제로 용강 (고탄소강) 을 복합 탈산 처리하는 방법이 제안 개시되어 있다.

그러나, 이 합금제는 Ba 를 함유하므로, 탈산제로 용강 중에 첨가한 경우, 그 작업환경 유지에 문제가 있다. 또한, Si 를 10 ∼ 60 ％ 함유하고 있으므로 Si 가 용강에 잔류한다. 이 때문에 엄격한 가공이 요구되는 자동차 강판에는 사용할 수 없다. 또한, 이 합금제를 사용하는 경우, 증기압이 높은 Ca 과 Mg 이 비교적 다량으로 첨가되기 때문에, 용강 중에 첨가된 경우 수율이 일정치 않다. 이 때문에 알루미나 클러스터로부터의 복합조성 개재물의 생성, 개재물의 형태 제어성이 불안정해져 알루미나 클러스터의 생성방지 효과가 일정치 않다.

또한, 일본국 공개특허공보 소54-116312 호 (용강용 탈산 합금) 에는, Al 에 대해 2 ∼ 10 mol％ 의 Ⅲa 족 원소 (Y, Ce, La 등) 의 1 종 이상을 함유하는 용강용 탈산 합금이 제안 개시되어 있다.

그러나, 이 용강용 탈산 합금을 사용하여 탈산하면, 덴드라이트 (dendrite) 형상 산화물계 개재물의 생성을 방지하는 데에 효과적이고, 거대한 클러스터의 방지효과는 인정되므로, 자동차용 강판에서 문제가 되는 직경 100 ㎛ 정도의 클러스터의 저감이 충분치 않고, 또한 생성된 산화물계 개재물의 부상·분리성이 뒤떨어진다는 문제가 있다.

본 발명은, 알루미나 클러스터 (cluster) 를 생성하는 일 없이 용강을 탈산하여, 결함이 적은 청정한 강 제품을 얻기 위한 Al 킬드강의 제조방법에 관한 것이다.

도 1 은 1600 ℃ 온도에서의 금속원소의 농도와 산소활량의 관계 그래프.

도 2 는 개재물의 형태를 나타내는 금속조직 사진으로, (a) 는 합금 탈산에 의한 것, (b) 는 Al 탈산에 의한 것이다.

실시예 1

용량 30 ㎏ 의 고주파 용해로를 사용하여, C : 0.01 중량％, Si : tr, Mn : 0.2 중량％, P : 0.010 중량％ 및, S : 0.010 중량％ 의 용강을 용제한 후, 1600 ℃ 온도로 유지하면서 카본 입자를 첨가하고 예비 탈산하여, 프리 산소 : 130 중량ppm 의 용강으로 하였다.

이 용강 중에, 79 중량％ Al - 16 중량％ Ca - 5 중량％ REM 의 합금을 0.8 ㎏/t 첨가하고 탈산한 후 주조하여, C : 0.02 중량％, Si : tr, Mn : 0.2 중량％, P : 0.010 중량％ 및 S : 0.010 중량％ 의 철괴를 얻었다.

이렇게 하여 얻어진 철괴 중의 개재물 형태를 나타내는 금속조직 사진을 통상 Al 만으로의 탈산에 의한 것과 비교해서 도 2 (a) 및 (b) 에 나타낸다.

도 2 에서 알 수 있듯이 상기 합금 탈산에 의한 것 (a) 은, Al 탈산에 의한 것 (b) 에서 볼 수 있듯이 알루미나 클러스터는 없고, 구형의 복합조성의 개재물을 얻을 수 있다.

실시예 2

실시예 1 과 동일한 용해로를 사용하여 동일한 성분조성의 용강을 용제한 후, 예비 탈산에 의해 프리 산소 : 180 중량ppm 의 용강으로 하였다. 이 용강 중에 78 중량％ Al - 15 중량％ Mg - 7 중량％ REM 의 합금을 0.6 ㎏/t 첨가하고 탈산한 후 주조하여, 실시예 1 과 대략 동일한 성분조성의 철괴를 얻었다.

이렇게 하여 얻어진 철괴 중의 개재물을 조사한 결과, 개재물은 모두 구 형이고, MgO - Al₂O₃- Ce₂O₃계 복합조성이 된 것이다.

실시예 3

C : 0.03 중량％, Si : tr, Mn : 0.02 중량％, P : 0.015 중량％, S : 0.010 중량％ 을 함유하는 용강을 280 t 의 상·저 취 (吹) 전로에서 용제하였다.

이 용강을 RH 탈가스 장치를 사용하여 환류하고, 탈탄처리 후에 금속 Al을 0.7 ㎏/t 사용하여 예비 탈산하였다. 이 때, 처리전의 용강온도는 1605 ℃ 이고, 5 분간 환류시간 동안에 용강 중의 프리 산소는 600 중량ppm 에서 180 중량ppm 으로 저하되었다. 용강 중의 토탈 산소는 처리후에 190 중량ppm 였다. 또한, C 는 18 중량ppm 였다.

그 후, 이 용강에 79 중량％ Al - 10 중량％ Ca - 6 중량％ Mg - 5 중량％ REM 합금을 0.8 ㎏/t 첨가하고 10 분간 환류 처리하였다.

이 처리 후 용강 온도는, 1585 ℃, 용강의 토탈 산소는 18 ppm 이었다.

이렇게 하여 얻어진 Al 합금 킬드강 용강을 턴디쉬 (tundish) 를 사이에 두고 220 × 1200 ㎜ 의 연속주조주형에 주입하고, 2.0 m/min 의 주조속도로 주조하여 주편을 얻었다. 이 주편을 가열한 후, 열간 및 냉간압연을 실시하여 두께 0.8 ㎜ 의 냉연강판으로 하고, 표면결함 불량률을 조사하였다.

그 결과, 종래의 단독 Al 킬드강의 표면결함 불량률 (중량비) 이 0.8 ％ 인 것에 반해, 상기에서 얻은 냉연강판의 표면결함 불량률은 0 ％ 이고, 또 냉연강판 내의 개재물은 Al₂O₃농도가 30 ∼ 70 의 범위내에 있다.

이와 같이 본 발명에 의거하여 제조된 Al 킬드 냉연강판은, 알루미나 클러스터가 나타나지 않고 표면성상이 매우 우수하여, 개재물에서 기인하는 표면결함은 전혀 없었다.

본 발명은, 상기 문제점을 유리하게 해결하여, 알루미나 클러스터가 없고, 또 결점이 적은 청정한 Al 킬드강의 제조방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

그래서, 본 발명자들은, 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 실험·검토를 거듭한 결과, 본 발명을 달성한 것으로, 본 발명을 유리하게 달성하는 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. Alsol : 0.005 중량％ 이상을 함유하는 Al 킬드강을 제조함에 있어서,

용강 중에, Ca, Mg 및 REM 중에서 선택되는 2 종 이상과 Al 로 이루어지는 합금을 투입하여 탈산하여, 생성되는 개재물 중의 Al₂O₃을 30 ∼ 85 중량％ 의 범위내로 조정하는 것을 특징으로 하는 클러스터가 없는 Al 킬드강의 제조방법 (제 1 발명).

2. 제 1 발명에 있어서, 합금 조성이, 하기 반응식 (1) 의 관계를 만족시켜 함유하는 것을 특징으로 하는 클러스터가 없는 Al 킬드강의 제조방법 (제 2 발명).

〔기〕

〔Ca (중량％) ＋ Mg (중량％) ＋ REM (중량％)〕/ Al (중량％) ≤ 0.5 … (1)

3. 제 1 발명에 있어서, 합금 조성이 하기 반응식 (2) 및 (3) 의 관계를 만족시켜 함유하는 것을 특징으로 하는 클러스터가 없는 Al 킬드강의 제조방법 (제 3 발명).

〔기〕

〔Ca (중량％) ＋ Mg (중량％)〕/ Al (중량％) ≤ 0.3 … (2)

REM (중량％) / Al (중량％) ≤ 0.1 … (3)

4. 제 1, 제 2 또는 제 3 발명에 있어서, 용강이, 상기 용강 중의 프리 산소를 200 중량ppm 이하로 하는 예비 탈산을 실시한 클러스터가 없는 Al 킬드강의 제조방법 (제 4 발명).

이하에, 본 발명의 작용효과에 대해 서술한다.

먼저, 본 발명에서 Alsol 이 0.005 중량％ 이상인 Al 킬드강으로 한정하는 것은, Alsol 이 0.005 중량％ 미만에서는, Al 이 Si 나 Mn 등 용강 중에 함유되는 합금 성분과 복합된 조성의 개재물이 되어, 알루미나 클러스터가 생성되기 어려우며, 특히 본 발명을 적용할 필요가 없는 것에 의한 것이다.

이어서, 본 발명에서 사용되는 합금의 탈산제에 대해 서술한다.

탈산제로서 사용되는 합금은, Ca, Mg 및 REM (Ce, La 등) 중 2 종 이상과 Al 의 복합물로 하고, 이들을 미리 용융하여 균일화한 합금으로 한다.

탈산제를 Ca, Mg 및 REM 중 2 종 이상과 Al 의 합금으로 하는 것은, Ca, Mg 또는 REM 의 1 종과 Al 의 합금에서는, 복합조성 개재물의 형성과, 그 형태제어가 불안정해지고, 알루미나 클러스터의 생성방지 효과가 충분치 않아, 박강판에서의 충분한 표면성상의 개선효과를 달성할 수 없게 된다.

여기에서, 도 1 에, 1600 ℃ 온도에서의 금속원소 (Ce, Ca, Mg, Al, Si) 의 농도와 산소활량 (a₀) 의 관계 그래프를 나타낸다.

도 1 에서, 예컨대, 목적으로 하는 알루미나 클러스터를 생성하는 일이 없는 저융점의 복합조성의 개재물 중의 Al₂O₃의 활량을 0.5, CaO 의 활량을 0.2 및, Ce₂O₃의 활량을 0.2 로 하고, 용강 중의 Al 을 150 중량ppm 으로 하면, 등가의 Ca 및 Ce 는 각각 6 중량ppm 및 3 중량ppm 이 된다. 이와 같은 용강의 조성과 복합 개재물의 조성은, 소량의 Mg-REM-Al 합금으로 탈산시킴으로써 얻어진다.

또한, 목적으로 하는 복합 개재물 중의 Al₂O₃의 활량을 0.5, MgO 의 활량을 0.2 및, Ce₂O₃의 활량을 0.2 로 하고, 용강 중의 Al 을 150 중량ppm 으로 하면, 등가의 Mg 및 Ce 는 각각 12 중량ppm 및 3 중량ppm 이 되고, 이와 같은 용강의 조성과 복합 개재물의 조성은, 소량의 Mg-REM-Al 합금으로 탈산함으로써 얻을 수 있다.

이 탈산제로써의 합금 조성은, 중량％ 로 나타내는 (Ca ＋ Mg ＋REM) / Al 의 값을 0.5 이하로 하는 것이 좋다.

이 값이 0.5 를 초과하면, 희망하는 개재물 조성을 얻을 수 없다. CaO 나 MgO 를 많이 함유하는 개재물 조성으로 되면 제품판 표면에 이들이 나타날 때, 녹이 발생하는 문제를 일으킬 경우가 있다. 또한, REM 산화물을 많이 함유하면, 생성된 개재물의 형상이 모가나게 되고, 클러스터화의 억제 정도가 불충분해진다.

그리고, (Ca＋Mg)/Al 의 값이 0.3 이하 및, REM/Al 의 값이 0.1 이하인 조성 합금이면 더욱 좋고, 일회의 첨가로 비교적 용이하게 희망하는 복합 개재물 조성을 얻을 수 있는 것이 가능하다. (Ca＋Mg)/Al 의 값이 0.3 을 초과하면 상기 녹 발생성의 증가를 초래할 뿐아니라 합금제 가격도 비싸진다. 또한, REM/Al 의 값이 0.1 을 초과하면, REM 이 강한 탈산·탈황 능력 때문에 단독 REM 황·산화물이 발생하기 쉽다. 이 REM 황·산화물은 비중이 크므로 용강에서의 분리, 제거가 곤란하다.

또한, 본 발명에서는, 생성되는 복합개재물 중의 Al₂O₃농도를 30 ∼ 85 중량％ 의 범위내로 조정하는 것이 중요하다. 보다 바람직하게는 Al₂O₃농도를 30 ∼ 70 중량％ 로 하는 것이 바람직하다.

이것은 Al₂O₃농도가 30 중량％ 미만인 경우에도, 85 중량％ 초과인 경우에도 본 발명이 희망하는 효과를 얻을 수 없으며, 상기 어떤 경우에도 생성되는 복합개재물 (산화물계 개재물) 의 융점이 높아져, 박강판에서의 표면성상이 개선되지 않는 것에 의한다.

따라서, 복합개재물 중의 Al₂O₃농도가 30 중량％ 보다 적으면, 상대적으로 CaO 나 MgO 가 많아지고, 이러한 복합개재물이 강 중에 존재하면, 박강판에서 녹이 발생하는 원인이 되는 것이며, Al₂O₃농도가 85 중량％ 보다 많으면, 주조시 노즐의 막힘이나 박강판에서의 슬리버 (sliver) 흠집 발생을 방지할 수 없게 되는 등 문제가 있다.

Al₂O₃농도가 70 중량％ 이하라면, 클러스터의 방지효과가 보다 안정적이고, 표면성상 개선효과가 현저하다. 따라서, 보다 바람직한 Al₂O₃농도는 70 중량％ 이하이다.

또한, 보다 바람직한 복합 개재물 조성은, Al₂O₃농도가 30 ∼ 85 중량％ 의 범위내에 있고, 또한 중합비율로 (CaO＋MgO)/Al₂O₃의 값이 0.5 ∼ 0.8 의 범위이다.

이어서, 본 발명에서 탈산제로 사용되는 합금은, Al 에 비해 고가이므로, 복합개재물 조성의 조정이, 가능한 범위내에서 첨가량을 감소시키는 것이 바람직하다. 그 때문에 합금 첨가전의 용강 중의 프리 (free) 산소농도를 200 중량ppm 이하가 되도록 예비 탈산해두는 것이 경제성 관점에서 매우 유효하다. 이 예비 탈산은, 진공 중에서의 용강 교반, C 에 의한 탈산, Al 에 의한 경탈산, Si 나 FeSi 에 의한 탈산 등으로 행하는 것이 바람직하고, 본 발명의 효과에는 하등의 변화가 없다.

본 발명은, Al 킬드강을 제조하는 데에 있어, Ca, Mg 및 REM 중에서 선택된 2 종 이상과 Al 의 합금을 탈산제로 사용하고, 생성되는 개재물 중의 Al₂O₃을 30 ∼ 85 중량％ 의 범위로 조정하는 것으로,

본 발명에 의하면, 알루미나 클러스터가 없는 Al 킬드강을 제조할 수 있으며, Al 킬드강의 결점인 알루미나 클러스터로 기인하는 결함 발생을 미연에 방지하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의거하여 제조되는 Al 킬드강은, 자동차용 박강판에 그치지 않고, 베어링용 강이나 스프링용 강 등 고탄소강, 두꺼운 판이나 파이프용 강 또는 스테인리스강 등에도 유리하게 적용할 수 있다.

Claims

Alsol : 0.005 중량％ 이상을 함유하는 Al 킬드강을 제조하는 데에 있어,

용강 중에, Ca, Mg 및 REM 중에서 선택된 2 종 이상과 Al 로 이루어진 합금을 투입하고 탈산하여, 생성되는 개재물 중의 Al₂O₃을 30 ∼ 85 중량％ 의 범위내로 조정하는 것을 특징으로 하는 클러스터가 없는 Al 킬드강의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 합금 조성이 하기 식 (1) 의 관계를 만족시켜 함유하는 것을 특징으로 하는 클러스터가 없는 Al 킬드강의 제조방법.

〔Ca (중량％) ＋ Mg (중량％) ＋ REM (중량％)〕/ Al (중량％) ≤ 0.5 … (1)
제 1 항에 있어서, 합금 조성이 하기 식 (2) 및 (3) 의 관계를 만족시켜 함유하는 것을 특징으로 하는 클러스터가 없는 Al 킬드강의 제조방법.

〔Ca (중량％) ＋ Mg (중량％)〕/ Al (중량％) ≤ 0.3 … (2)

REM (중량％) / Al (중량％) ≤ 0.1 … (3)
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한항에 있어서, 용강이 상기 용강 중의 프리 산소를 200 중량ppm 이하로 하는 예비 탈산을 실시한 클러스터가 없는 것을 특징으로 하는 킬드강의 제조방법.