KR20000042187A - 크롬과 바나듐 첨가강의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의제조방법 - Google Patents

크롬과 바나듐 첨가강의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트립캐스터의 바로 밑에 수직형 분위기로를 배치시켜 스트립과 대기와의 접촉을 근본적으로 차단함으로써, 고온의 강판표면에서 스케일이 형성되지 않게 하는 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 스트립의 강성분 및 압연온도를 제어하여 압연한 후, 통상의 재결정 소둔을 실시함으로써, 양호한 심가공성을 확보할 수 있는 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법은 중량 비율(%)로, 4.33×탄소(C)중량%+3.71×질소(N)중량% 이상의 크롬(Cr), 또는 4.25×탄소(C)중량%+3.64×질소(N)중량% 이상의 바나듐(V)이 첨가된 스트립(3)을 스트립캐스터(1 ; strip caster)에서 인출하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 인출된 스트립(3)을 다수개의 가스분사장치(4, 12, 13, 14)에서 분사되는 환원성 가스를 채운 분위기로(10)의 내부에 통과시켜서, 상기 분위기로(10)의 외부로 인출될 때의 스트립 온도를 570℃ 이하로 유지하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 인출된 스트립(3)을 200℃ ∼ 550℃의 온도에서 온간압연하는 제3단계와, 상기 제3단계의 스트립(3)을 재결정 소둔을 실시하여 심가공성을 확보하는 제4단계를 포함한다.

Description

크롬과 바나듐 첨가강의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법
본 발명은 크롬(Cr)과 바나듐(V) 첨가강의 스트립 캐스팅(strip casting)에 의한 박강판의 제조방법에 관한 것이며, 특히, 제철소의 연속주조공정으로 제조된 스트립(strip)의 표면에 스케일(scale)이 형성되지 않게 하는 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소에서는 대부분 연속주조공정을 통하여 강판인 스트립을 제조한다. 연속주조공정의 압연기는 스트립을 제조하는데 사용되는 슬래브(slab)를 재가열로에 장입하여 가열한 후, 대기분위기에서 압연을 실시한다.
그러나, 상기와 같이 압연기에서 압연된 스트립의 표면에는 주조 작업에서 쇳물에 생기는 기포, 가스 등의 혼합물인 스케일(scale) 층이 형성되는 단점이 있었다.
따라서, 상기 스케일 층이 형성된 강판을 수요자가 사용하기 위해서나, 또는 그 강판을 소재로 이용하여 냉연강판을 제조하기 위해서는 표면 스케일 제거를 위한 추가 산세(酸洗) 가공이 필수적이다.
일본국의 철강협회에서 발행한 철강편람 3권(349페이지, 489페이지) 및 철강제조법 3권(575페이지, 639페이지)등의 많은 철강관련 문헌에서 알 수 있듯이, 거의 모든 제철소들이 산세 가공, 냉간압연 및, 소둔공정을 추가적으로 실시하도록 되어 있다. 상기 산세 가공, 냉간압연 및, 소둔공정은 강판의 생산 공정에서 강판의 표면을 미려하게 한다.
종래 기술에 따른 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법에서는 두께가 1.5㎜ 이하인 얇은 강판을 열간압연후 산세 가공, 냉간압연 및, 소둔공정을 거쳐 제품을 생산하고 있다.
그러나, 종래의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법에서는 강판에 형성된 스케일을 없애기 위한 상기 산세 가공, 냉간압연 및,소둔공정을 실시하기 때문에, 추가적인 설비가 필요할 뿐 만 아니라, 그에 따라 제조비용도 높아지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명자는 상기와 같은 문제를 근본적으로 해결하고자 "1994년 대한민국 특허출원 제70070호"를 특허출원한 바 있다. 그러나, 상기 특허출원에서는 스트립캐스터에 의해 제조된 스트립을 수평형 분위기로에 인입시킬 때까지 고온상태로 대기에 노출됨으로써, 분위기로내에서의 완전환원이 어려운 경우가 생길 뿐 만 아니라, 작업성이 크게 떨어지는 문제점이 발생되었다.
또한, 박강판은 주로 가공을 많이 받는 용도에 사용되기 때문에 통상 심가공성의 재질이 요구되는 것이 보통이다. 그러나, 본 발명자가 기출원한 상기 특허출원에서는 스트립의 재산화를 방지하기 위하여 분위기로로부터 스트립을 570℃이하로 추출하도록 되어있는 바, 이 경우 심가공용 박강판의 제조를 위해서는 특별한 합금설계 및 압연온도의 제어가 필요하다.
따라서, 본 발명자는 수직형 분위기로의 도입과, 스트립의 강성분 및 압연온도의 제어방법을 추가로 연구 노력하여, 새로운 본 발명을 제안하기에 이르렀다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스트립캐스터의 바로 밑에 수직형 분위기로를 배치시켜 스트립과 대기와의 접촉을 근본적으로 차단함으로써, 고온의 강판표면에서 스케일이 형성되지 않게 하는 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 스트립의 강성분 및 압연온도를 제어하여 압연한 후, 통상의 재결정소둔을 실시함으로써, 양호한 심가공성을 확보할 수 있는 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법을 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법을 적용하기 위한 수직형 분위기로의 개략도.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
1 : 스트립캐스터 2 : 권취기
3 : 스트립 4 : 불활성가스 분사장치
5 : 디프렉터롤 6 : 텐덤형 압연기
7 : 절단기 10 : 분위기로
11, 11' : 씰링롤 12 : 환원성가스 분사장치
13 : 가스공급배관 14 : 가스배출관
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 중량 비율(%)로, 4.33×탄소(C)중량%+3.71×질소(N)중량% 이상의 크롬(Cr), 또는 4.25×탄소(C)중량%+3.64×질소(N)중량% 이상의 바나듐(V)이 첨가된 스트립을 스트립캐스터(strip caster)에서 인출하는 제1단계를 포함하는 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법이 제공된다. 그러한 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법은 상기 제1단계에서 인출된 스트립을 다수개의 가스분사장치에서 분사되는 환원성 가스를 채운 분위기로의 내부에 통과시켜서, 상기 분위기로의 외부로 인출될 때의 스트립 온도를 570℃ 이하로 유지하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 인출된 스트립을 200℃ ∼ 550℃의 온도에서 온간압연하는 제3단계와, 상기 제3단계의 스트립을 재결정 소둔을 실시하여 심가공성을 확보하는 제4단계를 포함한다.
아래에서, 본 발명에 따른 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법을 적용하기 위한 수직형 분위기로의 개략도이다.
도 1에 있어서, 본 발명의 한 실시예에 따른 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법에서는 스트립캐스터(1)에 의해 제조된 스트립(3)에 아르곤(Ar)등과 같은 불활성가스를 분사하는 불활성가스 분사장치(4)를 이용한다. 그러한 불활성가스 분사장치(4)의 바루 아래로 스트립(3)이 지나가는 방향에는 수직형 분위기로(10)가 설치되어 있다. 상기 수직형 분위기로(10)의 입구 및 출구에는 씰링롤(11, 11' ; sealing roll)이 결합되어 있다. 또한, 수직형 분위기로(10)에서 스트립(3)이 빠져나오는 외부에는 디프렉터롤(5 ; deflecter roll)이 설치되어 있다.
상기 수직형 분위기로(10)의 내부는 환원성가스를 분사하는 다수개의 환원성가스 분사장치(12)와, 이런 가스분사장치(12)에 가스를 공급하는 가스공급배관(13) 및, 가스배출관(14)로 구성된다.
그러한 가스분사장치(12)는 스트립의 폭방향으로 균일하게 적용될 수 있도록, 일반적인 에어 나이프(air knife)식 가스분사장치이다.
그리고, 상기 수직형 분위기로(10)내에는 가스유량계, 로내압력계, 로내분위기 온도와 스트립온도 측정장치등의 각종 센서를 구비하고 있다.
상기와 같이 구성된 수직형 분위기로(10)는 내부의 분위기를 환원성 분위기로 유지한 상태에서 고온의 스트립(3)을 통과시키고, 스트립의 온도가 570℃이하인 상태에서 스트립(3)을 배출시키게 된다.
따라서, 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법에서는 상기와 같이 수직형 분위기로(10)와 스트립캐스터(1)의 사이에 설치된 불활성가스 분사장치(4)에서 분사되는 불활성가스를 스트립(3)이 통과하게 하므로써, 상기 통과하는 스트립(3)이 대기와의 비접촉된 상태로 곧바로 수직형 분위기로(10)를 통과하게 하였다. 따라서, 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법은 고온상태의 스트립(3)에서 산화반응이 일어나지 않게 하므로써, 스트립(3)에 스케일이 형성되지 않게 하였다.
상기 스트립(3)의 온도는 환원가스의 분사량에 의해 제어될 수 있고, 또한 스트립(3)의 배출온도를 고려하여, 상기 수직형 분위기로(10)의 용량을 적절히 설정할 수 있다.
아래에서, 앞서 상세히 설명한 바와 같은 불활성가스 분사장치(4)와 수직형 분위기로(10)를 구비한 설비를 이용하여, 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법에 대해서 상세히 설명하겠다.
본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법에서는 상기 스트립(3)의 소재에 크롬(Cr) 및 바나듐(V)을 첨가한다. 그 이유는 상기 원소(Cr, V)들로 하여금 강중의 고용탄소 및 고용질소와 결합하여 석출물을 형성하도록 하기 위한 것이다. 그리고, 상기 원소(Cr, V)들의 첨가량은 이론적인 수치로 강중의 고용탄소 및 고용질소를 전부 석출시킬 수 있게 첨가되어 있다. 크롬(Cr)의 첨가량은 탄소(C)와, 질소(N)와, 크롬(Cr) 및, 바나듐(V)의 원자량을 고려하여서, 4.33×탄소(C)중량%+3.71×질소(N)중량%이상이다. 그리고, 바나듐(V)의 첨가량은 4.25×탄소(C)중량%+3.64×질소(N)중량% 이상이다.
그런 다음, 수직형 분위기로(10)에 공급되는 환원성 가스량을 조절한다. 이때, 상기 환원성 가스인 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)의 분압비(CO/CO2)를 2.1 이상 되도록 하고, 다른 환원성 가스인 수소(H2)가스와 물(H2O)의 분압비(H2/H2O)를 1.9 이상 되도록 하였다. 상기와 같이 분압비들을 제어한 이유는 상기 분압비 이하에서는 스케일이 철(Fe)로 환원되지 않기 때문이다.
그런 다음, 스트립캐스터(1)로 제조된 스트립(3)을 상기와 같이 환원성 가스로 채워진 수직형 분위기로(10)의 내부로 통과하게 한다. 여기에서, 수직형 분위기로(10)를 통과하여 배출되는 스트립(3)의 온도는 570℃이하로 제한되어야 하는데, 그 이유는 570℃이상의 온도에서는 스트립 표면에 스케일이 다시 형성될 위험이 있기 때문이다.
이렇게 통과되는 스트립(3)은 디프렉터롤(5)에서 수직으로 꺽여서 수평선상에 설치된 텐덤형 압연기(6)에서 압연된다. 여기에서, 상기 엽안기(6)의 압연온도는 200℃ ∼ 550℃로 제한한다. 그 이유는 크롬(Cr) 및 바나듐(V) 석출물의 경우, 상기 석출물들이 활발하게 석출되는 온도가 200℃ ∼ 550℃사이이기 때문이며, 이 온도대에서 압연을 실시함으로써, 상기 석출물들의 석출 구동력을 높이고, 아울러 가공성에 유리하도록 석출물의 조대화를 꾀하기 위함이다.
그리고, 압연기(6)을 통과한 스트립(3)은 스트립 표면온도가 570℃이하로 유지되고, 절단기(7)을 통과하여서 권취기(2 ; down coiler)에서 감겨진다.
아래에서, 앞서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법으로 제조된 스트립의 표면색상과 백색도의 측정결과에 대해서 설명하겠다.
상기 측정결과에 의하면, 일산화탄소(CO)가스를 환원가스로 사용하는 경우에는 표면에 스케일이 전혀 형성되지 않을 뿐 만 아니라 백색도 67.3의 미려한 흰색을 나타내었다. 또한, 수소(H2)가스를 환원가스로 사용하는 경우에는 표면스케일이 전혀 형성되지 않을 뿐 만 아니라, 백색도 70.8의 미려한 흰색을 나타내었다.
또한, 강중 고용원소를 석출물로 고정시키기 위해 크롬(Cr) 및 바나듐(V)량이 미리 계산되어 첨가된 스트립(3)을 수직형 분위기로로(10)부터 560℃에서 추출하고, 200℃ ∼ 550℃사이의 온도에서 압연한다.
그런 다음, 통상의 방법으로 상기 압연된 스트립(3)은 재결정 소둔을 실시하여 심가공성을 확보한 강판으로 제조된다. 이렇게 제조된 강판의 재질을 측정하여 아래의 표 1에 나타내었다.
구분 압연온도(℃) 소둔판의 기계적성질 비고
YS(kg/㎜2) TS(kg/㎜2) El(%) r값
본발명강 Cr첨가강 380 18.5 31.1 45 1.75 드로잉성 양호
530 19.3 32.3 46 1.70
V첨가강 240 19.1 31.5 44 1.81
500 18.2 32.1 46 1.73
비교강 일반강(무첨가) 420 20.5 33.2 40 1.25
530 21.3 33.5 39 1.30
상기 표 1에서, YS는 항복강도(Yield Strength)이고, TS는 인장강도(Tensile Strength)이며, El은 연신율(Elongation)이고, r값은 소성이방성 계수(lankford value)이다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법은 매우 단순하고도 경제적인 방법에 의하여 표면 스케일이 형성되지 않는 강판을 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법은 강판에 형성되는 스케일을 없애기 위해서, 산세 가공등의 공정을 거치지 않고, 표면에 스케일이 형성되지 않는 강판을 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법은 직접 온간압연을 실시한 후, 통상의 방법으로 소둔열처리를 실시함으로써, 공지의 심가공용 냉연강판을 대체하여 경제적으로 강판을 생산할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (1)

  1. 스트립 캐스팅법에 의해 박강판을 제조하는 제조방법에 있어서,
    중량 비율(%)로, 4.33×탄소(C)중량%+3.71×질소(N)중량% 이상의 크롬(Cr), 또는 4.25×탄소(C)중량%+3.64×질소(N)중량% 이상의 바나듐(V)이 첨가된 스트립(3)을 스트립캐스터(1 ; strip caster)에서 인출하는 제1단계와,
    상기 제1단계에서 인출된 스트립(3)을 다수개의 가스분사장치(4, 12, 13, 14)에서 분사되는 환원성 가스를 채운 분위기로(10)의 내부에 통과시켜서, 상기 분위기로(10)의 외부로 인출될 때의 스트립 온도를 570℃ 이하로 유지하는 제2단계와,
    상기 제2단계에서 인출된 스트립(3)을 200℃ ∼ 550℃의 온도에서 온간압연하는 제3단계와,
    상기 제3단계의 스트립(3)을 재결정 소둔을 실시하여 심가공성을 확보하는 제4단계를 포함하는 스트립 캐스팅에 의한 박강판의 제조방법.
KR10-1998-0058295A 1998-12-24 1998-12-24 크롬과 바나듐 첨가강의 스트립 캐스팅에 의한 박강판의제조방법 KR100363419B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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