KR20030047617A - 강판 코일 끝단부 꺾임 현상을 방지하기 위한 강판의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉간압연 후 냉연소재 및 용융아연도금소재의 코일 끝단부 꺾임(Edge break)현상을 방지하기 위한 제조방법으로서 소재의 손실 절감 및 표면 결함을 개선하는 방법에 관한것이다.

소재에 제공되는 끝단부 꺾임 현상은 코일 꺾임(Coil Break)과 유사한 결함이지만 보다 상세히는 그 제공 인자가 다른 경우이다. 열간압연으로 제조된 3∼5mm정도 두께를 갖는 열간판재는 텐덤밀(tandem mill)을 지나 냉간압연 되는데 이때 강판 폭 끝단부에서 수십mm내로 압연방향을 따라 끝단부 꺾임 현상이 발생된다.

이러한 끝단부 꺾임 현상은 소재의 화학성분과 압연동안의 압연롤과 소재의 기하학적 형상과 밀접한 관계가 있음을 발견하였다.

따라서 본 발명에서는 압연 후 냉연강판 및 용융도금강판의 끝단부 꺾임 결함을 소재의 기하학적 변형 현상과 관련지어 상세히 관찰하고 소재의 끝단부와 중앙부의 두께차를 이용한 끝단부 드롭비(edge drop ratio)로 평가하여 끝단부 꺾임 현상이 없는 우수한 냉연강판 및 용융도금 강판을 제조하는 방법을 제공한다.

Description

강판 코일 끝단부 꺾임 현상을 방지하기 위한 강판의 제조방법{A manufacturing method of a steel sheet for preventing edge break phenomenon of a steel sheet coil}

즉, 본 발명은 냉연강판 및 용융도금강판을 제조함에 있어 냉간압연동안 공정상에서 발생되는 끝단부 꺾임 현상이 소재의 화학성분 및 소재의 기하학적 변형에 기인함을 발견하고 그 해결책을 제공함으로써 소재의 끝단부 절단으로 인한 소재손실 방지 및 표면 결함을 제거하기 위한 제조방법에 관한 것이다.

냉연 및 용융도금용 강판은 압연설비에서 임의 적정조건으로 산세를 행하고 원하는 두께로 압연을 하여 제조하는것으로, 본 발명에서는 압연공정에서 특히 워킹롤(working roll)을 이동(shift)시켜 당판 폭 방향 끝단부의 두께 편차를 줄이고 또한 끝단부 꺾임을 억제하므로써 우수한 냉연강판 및 용융도금강판을 제조 할 수 있도록 한 것이다.

소재에 제공되는 끝단부 꺾임 현상은 코일 꺾임(Coil Break)과 유사한 결함 두께를 갖는 열간판재는 텐덤밀(tandem mill)을 지나 0.1∼2.5mm, 통상 0.5∼2.0mm정도로 냉간압연 되는데 이 때 강판 폭 끝단부에서 수십mm내로 압연 방향을 따라 끝단부 꺾임 현상이 발생된다.

본 발명자들은 이러한 끝단부 꺾임 현상은 소재의 화학성분과 압연동안의 압연롤과 소재의 기하학적 형상과는 밀접한 관계가 있음을 발견하였다.

따라서 본 발명은 압연 후 냉연강판 및 용융도금강판의 끝단부 꺾임 결함을 소재의 기하학적 변형 현상과 관련지어 상세히 관찰하고 소재의 끝단부와 중앙부의 두께차를 이용한 끝단부 드롭비(edge drop ratio)로 평가하여 끝단부 꺾임 현상이 없는 우수한 냉연강판 및 용융도금 강판을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명상의 일례로서의 압연롤 배치사시도

도 2는 본 발명상의 강판 끝단부 꺾임 현상을 개선하기 위한 워크롤 적용 상세도

도 3은 도 2로 부터의 끝단부로부터 폭방향 30미리(mm)까지의 두께 편차

도 4는 본 발명에 따른 테이퍼 공정을 이용한 워크롤 이동후 두께 편차 변화

본 발명은 일정한 강판 제조공정을 설정하고 소재의 폭방향에 대해 중앙부와 끝단부와의 두께 편차를 적절히 조절하여 끝단부 드롭비(edge drop ratio)를 조정해줌으로써 끝단부 꺾임 현상이 없는 우수한 냉연강판 및 용융도금강판을 제조하기 위한 방법으로 구성된다.

즉, 본 발명은 열간압연 강판을 텐덤밀(tandem mill)을 거쳐 0.1∼2.5mm의냉간압연 강판으로 압연하여 제조되는 냉연강판 및 용융도금 강판의 끝단부꺾임 결함을 제거하기 위하여, 상기 강판의 끝단부와의 폭방향 50mm까지의 두께 편차를 관찰하여 상기 강판의 끝단부와 중앙부의 두께차를 이용한 끝단부 드롭비(edge drop ratio)을 다음 식 (1)로 규정하고 테이퍼 공정을 이용한 워크롤(work roll)의 횡이동을 통해 그 값을 2.7(%)이하까지의 값을 갖도록한 것을 특징으로 하는 강판 코일 끝단부 꺾임현상 방지를 위한 강판의 제조방법을 그 특징으로 한다.

끝단부 드롭비(EDR) = (T₅₀-T_X)/T₅₀------ (1)

여기에서, T₅₀은 강판 끝단부로 부터 폭방향으로 50mm 떨어진 곳의 두께 T_X는 상기 강판 끝단부에서의 두께(mm)

이하, 본 발명을 첨부도면을 이용하여 일실시예를 들어 보다 상세히 설명한다. 일반적으로 도 1은 강판의 끝단부 꺾임현상을 개선하기 위한 본 발명상의 워크롤 적용상세도를 나타낸것이다.

본 발명은 열연강판을 냉간함에 있어 냉간압연설비에서 일정한 조건으로 산세를 행한후 냉간 압연을 텐덤압연방식으로 1차, 2차, 3차, 4차, 5차 압연롤을 걸쳐요구하는 두께로 냉간압연을 하여 준 후 풀하드(full hard)재 형태로 연속소둔공정이나 용융도금공정으로 보내어진다.

일반적으로 냉연강판은 원료인 열연강판인 핫 코일(Hot Coil)을 이용하여 제조된다. 열연강판은 표면에 두꺼운 산화피막으로 덮어져 있기 때문에 연속산세압연설비의 산세공정에서 산화피막을 제거해야 하는데 일실시 예로서 본 발명상의 산세설비는 3개의 탱크로 이루어져 있다. 여기서 우선 평탄기(Tension levelling) 공정을 통하여 롤 방향에 수직으로 산화막 표면을 크렉킹(cracking)하여 떨어져 나가기 쉽게 하여 준 후 3개의 염산 탱크(Tank)를 통하여 염산농도 4∼20%, 온도 75℃∼90℃, 침지시간 25∼200초로 하여 산세처리를 하여준다.

이리하여 산세가 완료된 산세 강판은 연속적으로 5단 텐덤(Tandem)압연기에서 다음공정인 연속소둔 후 재질이 가장 우수한 압하율 65%∼85%의 범위로 냉간압연을 행한다. 일반적으로 냉간공정에서 냉간압연롤은 가압력을 증가시키기 위해 중앙부가 끝단부보다 불록한 크라운(crown) 형태로 더 넓어 실제 압연공정에서 강판은 폭방향에 대해 균일한 두께로 압연이 이루어지지 못한다. 이로 인해 강판의 중앙부와 끝단부 꺾임 현상이 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서 끝단부 꺾임현상을 개선하는 방법으로 워크롤의 이동을 이용한 테이퍼 공정(워크롤의 가장자리를 경사지게 함으로써 강판의 끝단부의 두께 편차를 줄이는 공정)을 통해 끝단부 꺾임 현상을 개선 하는 것을 요지로 한다.

워크롤 이동전에는 강판은 워크롤 테이퍼 부위와는 접촉되지 않고 워크롤의 평탄부와 접촉하면서 두께 편차가 보상되지 못하지만, 워크롤을 이동하면 원하는 평탄부와의 차이만큼 두께보상이 이루어진다.

도 4 는 본 발명상의 워크롤 이동전 ·후의 강판 끝단부 거리 또는 꺽임폭(mm)과 강판두께와의 관계를 나타낸 그래프이다. 여기에서 워크롤 이동후의 강판두께의 감소는 워크롤 적용시 가공으로 인한 두께감소의 결과를 나타낸 것으로, 이에 따라 강판 두께 차 감소는 물론 끝단부 꺽임도 워크롤 이동후 사라지게되는 것임을 알 수 있다.

워크롤 이동은 압하량 배율이 큰 1단계, 2단계, 3단계 롤에서 실시하고, 4,5단계에서는 끝단부 꺾임 현상이 발생되면 수 미리(mm)내로 사이드 트리밍(side trimming)을 통해 강판 끝단부에서 발생된 꺾임 결함부를 제거하지만 수요자의 요구 폭 길이를 유지하기 위해서는 완전하게 끝단부 꺾임 결함부를 제거하지 못하고 연속소둔공정이나 연속용융도금공정으로 보내어지게 되는데 최종 제품인 냉간압연제품이나 용융도금제품에 그대로 잔존하게 되어 불량제품으로 판명되게 된다.

냉간압연만으로 만들어지는 강판은 너무 딱딱하여 바로 사용하는데 제약이 많기 때문에 다음 공정인 연속소둔설비에서 탈지 및 열처리, 조질압연, 텐션레벨링, 도유 공정등을 거쳐 일반적으로 불리우는 냉연강판제룸으로 제조된다. 탈지 공정에서는 냉간압연시 표면에 묻어있는 압연유와 미세 불순물 등을 제거한다. 본 공정에서는 탈지약 농도 NaOH 4∼5%, 온도 75℃∼85℃로 알카리 탈지를 행하여 준 후 브러쉬 처리 및 전해 탈지를 행하여 기름기를 제거한다. 탈지가 완료된 강판은 연속적으로 연속소둔공정을 거치게 되는데 환원성 분위기에서 750℃∼850℃로 연속열처리를 하여 압연으로 인해 딱딱해진 강판의 재질을 목표로 하는 재질로 연질화 시켜준다.

일반적으로 750℃이하에서는 재결정이 충분히 일어나지 않기 때문에 충분한 연질화가 이루어지지 않으면 850℃이상에서는 과재결정으로 인해 오렌지 필(Orange peel)등의 결함을 발생시키기 때문에 바람직하지 않다. 연속 소둔이 끝난 강판은 항복점 연신을 미연에 제거하고 표면 조도를 제거하기 위해 일정한 압하 연신율로웨트(Wet) 조질압연을 하여 준다.

본 발명에서는 통상 3∼5mm정도의 두께를 갖는 열간압연판재를 0.5∼2.0mm정도로 냉간압연하는 과정에서 강판 끝단부 꺾임현상이 발생하는 것이 소재의 화학성분과 압연중의 압연롤과 소재의 기하학적 형상과 깊은 관계가 있음을 알게 되어, 따라서, 냉연강판 및 용융도금강판의 끝단부꺾임결함을 강판 소재의 기하학적 변형현상과 관련지어 상세히 관찰하고 소재의 끝단부와 중앙부와의 두께차를 이용한 끝단부 드롭비(edge drop ratio)로 연구 평가하였다. 그 결과를 다음 (1)식으로 표현하였다.

끝단부 드롭 비(Edge Drop Ratio : EDR) = ( T₅₀- T_x) / T₅₀----(1)

여기서 T₅₀은 끝단부로부터 폭방향으로 50미리(mm) 떨어진 곳의 두께이며, T_X는 끝단부에서의 두께를 말한다. 폭방향으로 50미리(mm)를 잡은 이유는 도 2에서 나타나 있는 바와 같이 강판 끝단부로 부터의 폭방향으로의 두께변화가 대략 30∼50mm떨어진 곳이면 일정한 값을 가진 것을 알 수 있어 따라서 도 2 (a) (b) (c) 공히 거의 변화를 보이지 않는 충분한 수치인 50mm를 취한 것이다.

도 2는 끝단부로 부터 폭방향 30미리(mm)까지의 두께 편차를 나타낸것이다. 도 3은 그에 따른 끝단부 꺾임현상 상태를 나타낸것이다.

실시예

본 발명상의 강판을 제조하기 위하여 극저탄소강 강판(a), 일반가공용 강판(b), 고장력 강판(c)으로 나누어 공히 다음 표 1에서와 같은 냉연강판으로의제조조건으로 자동차용 냉연 강판을 제조하였다.

[표 1]

표 1. 본 발명상의 자동차용 냉연강판 제조조건

상기, 극저탄소강 강판, 일반가공용 강판, 고장력 강판의 시편의 화학성분조성은 표 2와 같았으며, 이 때의 압연 라인에서의 압연율, 끝단부꺾임발생길이 및 전술한 (1)식에 따라 중앙부 및 끝단부 두께 측정에 따른 끝단부 드롭비(%)는 다음 표 3과 같았다.

[표 2]

[표 3]

이상의 결과로부터 끝단부꺾임 현상은 중앙부와 끝단부의 두께차이를 평가하는 끝단부 드롭비가 2.7이상일 경우가 발생 가능함을 발견하고, 더욱이 도 4 에서 보는 바와 같이 워크롤(workr roll)의 횡이동을 통해 끝단부 드롭비가 2.7이하 되도록 관리함으로써 끝단부 꺾임 결함을 제거 할 수 있었으며 냉간 압연공정에서 테이퍼 공정을 이용한 워크롤 적용후 폭방향별 두께 편차가 개선되어 끝단부 꺾임 현상이 발생되지 않아 끝단부 꺾임 결함이 없는 우수한 냉연강판 및 용융도금강판의 제조가 가능함을 알게 되었다.

본 발명으로 사이드 트리밍을 통한 소재 손실을 줄일 수 있을 뿐 만아니라 끝단부 드롭비를 이용하여 사전에 끝단부 꺾임 결함의 발생여부를 판단하는 것이 가능하게 되었으며 또한 수요가의 불만과 클레임을 사전에 방지 할 수 있어 품질 관리와 경제적으로 큰 효과를 거둘 수 있게 되었다.

Claims (1)

1. 열간압연 강판을 텐덤밀(tandem mill)을 거쳐 0.1∼2.5mm의 냉간압연 강판으로 압연하여 제조되는 냉연강판 및 용융도금 강판의 끝단부꺾임 결함을 제거하기 위하여, 상기 강판의 끝단부와의 폭방향 50mm까지의 두께 편차를 관찰하여 상기 강판의 끝단부와 중앙부의 두께차를 이용한 끝단부 드롭비(edge drop ratio)을 다음 식 (1)로 규정하고 테이퍼 공정을 이용한 워크롤(work roll)의 횡이동을 통해 (1)식에 따른 값을 2.7(%)이하의 값을 갖도록한 것을 특징으로 하는 강판 코일 끝단부 꺾임현상 방지를 위한 강판의 제조방법

   끝단부 드롭비(EDR) = (T₅₀-T_X)/T₅₀------ (1)

   여기에서, T₅₀은 강판 끝단부로 부터 폭방향으로 50mm 떨어진 곳의 두께 T_X는 상기 강판 끝단부에서의 두께(mm)