KR20080036081A - 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법 및 스케일박리성이 우수한 강 선재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강재의 냉각 중이나 보관·반송시에 있어서 스케일의 확실한 밀착성을 갖고, 2차 가공 전의 미케니컬 디스케일링이나 산세시에는 우수한 스케일 박리성을 갖는 강재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 강편을 가열하여 열간압연하고, 열간압연을 종료한 강재에, 수증기 및/또는 입경 100㎛ 이하의 미스트 워터를 분무하여, 그 표면을 산화처리한다.

Description

스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법 및 스케일 박리성이 우수한 강 선재{METHOD FOR PRODUCTION OF STEEL MATERIAL HAVING EXCELLENT SCALE DETACHMENT PROPERTY, AND STEEL WIRE MATERIAL HAVING EXCELLENT SCALE DETACHMENT PROPERTY}

본 발명은 열간압연에 의해 제조되는 강재의 표면에 형성된 산화물의 스케일(이하, 간단히 스케일이라고 하는 경우가 있음)이 냉각 중이나 보관 반송 시에는 밀착성 좋게 부착되어 녹 발생을 억제함과 아울러, 강재의 2차 가공인 신선·인발 가공 등에 선행되는 미케니컬 디스케일링(mechanical descaling)이나 산세처리 시에는 당해 스케일이 용이하게 제거되는 강재의 제조 방법에 관한 것이다.

열간압연에 의해 제조된 강재는 그 소재가 되는 강편의 가열시 내지 압연시에 형성된 표면 상의 산화물의 스케일을 신선·인발 가공 등의 2차 가공 전에 제거(디스케일링)할 필요가 있다. 이 디스케일링법으로서 물리적(기계적)으로 제거하는 미케니컬 디스케일링법이나 화학적으로 제거하는 산세법이 채용되고 있다.

이 디스케일링 처리시에 스케일을 충분하게 제거할 수 없어 강재의 표면에 잔류한 경우, 스케일이 경질하기 때문에 인발 가공시에 제품 결함이 발생하거나, 가공 다이스 수명의 저하가 일어날 뿐만 아니라, 다이스의 파괴의 원인이 되어, 생산성의 저하를 초래한다.

따라서, 강재의 제조에 있어서는, 2차 가공에 앞선 디스케일링 공정에서의 미케니컬 디스케일링(이하, MD라고 약칭하는 경우가 있음) 또는 산세에 의한 스케일의 박리성이 양호한 강재가 얻어지도록 유의하지 않으면 안 된다. 최근 환경 문제나 비용 저감의 관점에서, 디스케일링법으로서 미케니컬 디스케일링법이 많이 채용되어 가고 있기 때문에, 특히 미케니컬 디스케일링 시에 있어서의 스케일의 박리성의 양부(良否)가 강재의 제조시에 중요한 결정적 수단이 된다.

미케니컬 디스케일링법은 신선·인발 가공의 인라인에서 롤러 등에 의한 굽힘 변형이나 숏 블래스트로 물리적으로 강재의 디스케일링을 행한다. 그런데, 신선 공정까지 스케일이 박리되어 있으면, 박리 부분에 녹이나 얇은 3차 스케일이 발생한다. 3차 스케일은 대단히 얇고 경질인 마그네타이트 스케일이기 때문에, 굽힘 변형으로는 용이하게 제거할 수 없어, 다이스의 파괴 문제가 발생한다. 그 때문에 신선 공정의 전까지는 스케일이 박리되지 않고, 굽힘 변형 등의 부하를 부여했을 때나 산세시에 박리되는 스케일 성상의 확보가 요구되고 있다.

MD나 산세에 의한 스케일 박리성을 개선하기 위해서는, 스케일 조성을 FeO(우스타이트(wustite))의 비율이 높은 조성으로 할 필요가 있으며, 미케니컬 디스케일링성이나 산세성의 개선 기술에 대해서는, 종래부터 몇개의 제안이 되어 있다.

선재 압연 후의 권취를 870 내지 930℃의 고온에서 행하여, 박리성이 좋은 FeO를 생성시킨 뒤, 냉각속도를 높여서 박리성이 나쁜 Fe₃O₄의 생성을 억제하는 방법(특허문헌 1 참조)이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, FeO의 생성을 억제하기 쉬운 Si나 C를 많이 함유하는 경강 선재에서는 고온 권취만으로는 충분한 FeO량을 확보할 수 없다. 또, 연강 선재에서도, 고온으로 유지되는 시간이 극히 단시간이므로 FeO의 생성은 반드시 충분하다고는 할 수 없어 MD성의 개선 효과는 작다.

또, 권취 온도를 800℃ 이하에서 권취하고, 600 내지 400℃의 범위를 0.5℃/sec 이상으로 냉각하여, 박리하기 어려운 Fe₃O₄(마그네타이트)의 생성을 억제하는 방법(특허문헌 2 참조)도 제안되어 있다. 그러나, 이 방법에서도 상기의 방법과 같이 FeO의 생성은 불충분하여, 스케일 박리성은 충분하지 않다.

또한, 권취된 선재 코일의 중공 영역에 횡풍을 불어 넣어 균일하게 냉각하고, 선재 코일 전체 길이에 걸쳐 스케일 조성·두께를 소정 범위 내로 제어하는 방법(특허문헌 3 참조)도 제안되어 있는데, 본 방법에 의해서도, 특히 C, Si를 많이 함유하여, 스케일이 성장하기 어려운 경강선에서는 충분하지 않다.

이들 종래의 방법은 모두, 소지 철(base steel)에 접한 스케일층은 부서지기 쉬운 FeO로, 열간압연 완료 후의 스케일의 밀착성은 불충분하다. 스케일의 밀착성을 높이기 위해서는, 파얄라이트(fayalite)(Fe₂SiO₄)를 형성시키는 것이 유효하지만, 밀착성의 관점에서는 검토가 이루어져 있지 않고, 강재의 내청성도 문제가 있다.

또한, 상기 이외의 방법으로서 강재의 냉각에 의한 기계적 특성 개선을 주목적으로 한 것(특허문헌 4, 5 참조)이 있지만, 모두 박리성이 좋은 스케일 성상의 확보의 관점에서는 불충분하다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 제1992-293721호 공보

특허문헌 2: 일본 특허공개 제2000-246322호 공보

특허문헌 3: 일본 특허공개 제2005-118806호 공보

특허문헌 4: 일본 특공 제1993-87566호 공보

특허문헌 5: 일본 특허공개 제2004-10960호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 상기 종래 기술에서의 디스케일링를 대상으로 하는 강재의 스케일특성의 결점을 극복하여, 열간압연 후의 강재의 냉각 중이나 보관·반송시의 스케일의 확실한 밀착성과, 2차 가공 전의 미케니컬 디스케일링이나 산세시에 있어서의 스케일의 박리성 둘 다 우수한 강재의 제조 방법 및 강 선재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은, 예의 연구를 행한 결과, 열간압연을 종료한 강재를, 습윤 분위기 중, 특히 수증기 및/또는 입경 100㎛ 이하의 미스트 워터(mist water)가 존재 하는 환경하에서 산화처리하면, 미케니컬 디스케일링성이나 산세성의 확보에 필요한 FeO(우스타이트)를 충분하게 생성시켜 스케일의 생성량을 증가시키고, 또한 열간압연 후의 강재의 냉각 중이나 보관·반송시의 스케일의 확실한 밀착성의 확보에 필요한 Fe₂SiO₄(파얄라이트)를 생성시킬 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 제 1 발명은 강편, 특히 C: 0.05 내지 1.2질량%, 및 Si: 0.01 내지 0.50질량%를 함유하는 강편을 가열하여 열간압연하고, 열간압연을 종료한 강재에, 수증기 및/또는 입경 100㎛ 이하의 미스트 워터가 존재하는 환경하에서 강재의 표면을 산화처리하는 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법에 있다.

또, 본 발명자들은 상기 제조 방법에 의하면, 열간압연 선재에서의 소지 철과 스케일과의 계면에, 일정한 특성을 갖는 Fe₂SiO₄(파얄라이트)층을 균일하게 생성시킴으로써, 선재의 냉각 중에 발생하는 스케일의 잔류 압축응력을 200MPa 이하로 저감할 수 있어, 열간압연 선재의 냉각 중이나 보관·반송시에 있어서의 스케일의 자연박리를 방지하여, 미케니컬 디스케일링시에 있어서의 스케일의 박리를 용이하게 할 수 있는 강 선재를 제공할 수 있는 것을 발견했다.

따라서, 본 발명의 제 2 발명은 C: 0.05 내지 1.2질량%(이하, 간단히 %라고 한다.), Si: 0.01 내지 0.50% 및 Mn: 0.1 내지 1.5%를 함유하고, P: 0.02% 이하, S: 0.02% 이하 및 N: 0.005% 이하로 제어된 강 선재로서, 열간압연시에 형성된 스 케일의 소지 철측에 접하여 Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 형성되어 있고, 또한 열간압연시에 발생하여 스케일 내에 잔류하는 압축응력이 200MPa 이하로 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명자들은 강재의 표면 상에 형성된 스케일은 상층으로부터 Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO, Fe₂SiO₄의 4층으로 이루어지며, 이 중에서 FeO 비율이 30vol% 이상이면, FeO는 Fe₂O₃, Fe₃O₄에 비교하면 부서지기 쉬워, 강도가 낮기 때문에, MD성은 개선되어, 양호한 MD 특성이 얻어지는 것, Fe₂SiO₄량이 0.1vol%보다 적은 경우에는, Fe₂SiO₄층에도 균열이 생기기 어려워 스케일의 계면 박리가 일어나기 어려운 한편, 10vol%를 초과하면, 소지 철 내에 Fe₂SiO₄가 쐐기 모양으로 파고들어가 스케일이 박리되기 어려워, MD성이 악화되는 것을 발견했다.

따라서, 본 발명의 제 3 발명은 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재에 있어서, 스케일 부착량이 0.1 내지 0.7질량%이고, Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 열간압연시에 형성된 스케일의 소지 철측에 접하여 형성되며, 상기 스케일 중에 FeO를 30vol% 이상, Fe₂SiO₄를 0.01 내지 10vol%를 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재를 제공하는 것에 있다.

또, 본 발명자들은 여러 강 선재에 대하여, 강 선재의 단면에서 관찰되는 스케일 내의 크랙과 스케일 밀착성 및 미케니컬 디스케일링성과의 관계를 조사한 결 과, 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면에서 관찰되는 강 표면의 스케일 내에, 스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙이, 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 확인되는 강 선재는, 반송시에는 스케일 밀착성이 좋아 스케일가 박리되기 어렵고, 미케니컬 디스케일링시에는 스케일 박리성이 좋아 미케니컬 디스케일링성이 우수한 것을 발견했다.

따라서, 본 발명의 제 4 발명은 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재에 있어서, Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 열간압연시에 형성된 스케일의 소지 철측에 접하여 형성되고, 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면에서의 강 표면의 스케일 내에, 스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙이, 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 존재하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재를 제공하는 것에 있다.

게다가 또한 본 발명자들은, 고온에서의 스케일 성장시에는, 산화에 따라 P가 강과 스케일의 계면부에 농화되어 Fe₂SiO₄층과 강의 계면에 P 농화부가 형성된다. 열간압연 후의 냉각속도를 조정하면 P의 농화가 방해되므로, P 농화부에서의 P의 최대 농도(P 농도의 최대값)가 저하된다. P 농화부에서의 P 농도가 지나치게 높으면 스케일 밀착성이 크게 저하되지만, P 농화부에서의 P 농도의 최대값이 2.5질량% 이하이면, 열간압연 후의 냉각 도중에 스케일이 박리되는 것을 억제함과 아울러, 반송 중의 충격 등에도 견딜 수 있는 스케일이 얻어지는 한편, 미케니컬 디 스케일링의 응력 부하시에는, P 농화부도 스케일 박리성에 기여하여 스케일이 떨어지기 쉬워지는 것을 발견했다.

따라서, 본 발명의 제 5 발명은 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.5질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재에 있어서, Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 열간압연시에 형성된 스케일의 소지 철측에 일부 접하여 형성되고, 스케일과 강의 계면에, P 농도의 최대값: 2.5질량% 이하의 P 농화부가 형성되고, 또한, 이 P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재를 제공하는 것에 있다.

발명의 효과

본 발명의 제 1 발명에 의하면, 열간압연 후의 강재를, 습윤 분위기 중, 특히 수증기 및/또는 입경 100㎛ 이하의 미스트 워터가 존재하는 환경하에서 산화처리하고, 그것에 의해 미케니컬 디스케일링성이나 산세성의 확보에 필요한 FeO(우스타이트)를 충분하게 생성시켜 스케일의 생성량이 증가하고, 또한 열간압연 후의 강재의 냉각 중이나 보관·반송시의 스케일의 확실한 밀착성의 확보에 필요한 Fe₂SiO₄(파얄라이트)의 생성량도 증가한다. 그 때문에, 본 발명의 제 1 발명에 따른 방법에 의해 제작된 강재는, 열간압연 후의 강재의 냉각 중이나 보관·반송시에 있어서는 스케일의 확실한 밀착성이 얻어지고, 또한 2차 가공 전의 미케니컬 디스케일링이나 산세시에 있어서는 양호한 스케일 박리성을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 제 2 발명에 의하면, 열간압연 선재에서의 소지 철과 스케일의 계면에 Fe₂SiO₄(파얄라이트) 층을 균일하게 생성시킴으로써, 선재의 냉각 중에 발생하는 스케일의 잔류 압축응력을 200MPa 이하로 저감할 수 있기 때문에, 열간압연 선재의 냉각 중이나 보관·반송시에 있어서의 스케일의 자연박리를 방지하고, 미케니컬 디스케일링시에 있어서의 스케일의 박리만을 용이하게 할 수 있다.

더욱이 또한 본 발명의 제 3 발명에 의하면, FeO는 Fe₂O₃, Fe₃O₄에 비하면 부서지기 쉬워 그 강도는 낮기 때문에, FeO 비율이 30vol% 이상이면 양호한 MD 특성이 얻어진다. 또, Fe₂SiO₄량이 0.1vol%보다 많으므로, Fe₂SiO₄층에 균열이 생기기 쉬워 스케일의 계면 박리가 일어나기 쉽고, Fe₂SiO₄량이 10vol% 보다 적으므로, 소지 철 내에 Fe₂SiO₄가 쐐기 모양으로 파고들어가는 것이 억제되어 스케일이 박리되기 쉬워져, MD성을 개선할 수 있다.

또, 본 발명의 제 4 발명에 의하면, 강 표면의 스케일 내에, 스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙이 있기 때문에 그곳을 박리 개시점으로 하여 박리되기 쉽고, 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개의 크랙을 갖기 때문에 양호하게 박리할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 5 발명에 의하면, P가 강과 스케일의 계면부에 농화되어 형성된 P 농화부에서의 P 농도의 최대값이 2.5질량% 이하로 저농도이기 때문에, 열간압연 후의 냉각 도중에 스케일이 박리되는 것을 억제함과 아울러, 반송 중의 충 격 등에도 견딜 수 있는 스케일이 얻어지는 한편, 미케니컬 디스케일링의 응력 부하시에는 P 농화부도 스케일 박리성에 기여하여 스케일이 떨어지기 쉬워진다.

도 1은 본 발명에 따른 디스케일링용 강 선재의 스케일층의 단면 구성을 모식적으로 도시한 도면.

도 2는 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면의 예를 도시하는 모식도.

도 3은 본 발명에 따른 강 선재에서의 스케일과 강의 계면 구조의 예를 도시하는 모식도.

도 4A는 본 발명에 따른 강 선재에서의 스케일과 강의 계면 구조의 예를 도시하는 모식도로서, 도 4A는 강과 강 상의 스케일을 도시하는 모식도.

도 4B는 도 4A의 스케일의 구조 및 스케일과 강의 계면의 구조를 도시하는 모식도.

(부호의 설명)

a 내지 c 크랙

A 강

B P 농화부

C Fe₂SiO₄층

D 스케일

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 디스케일링시에 있어서 스케일 박리성이 우수한 강재 및 그 제조 방법의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

[실시형태 1]

본 발명은 강편을 가열한 후 열간압연을 행하고, 권취 후의 강재를 노점 30℃ 내지 80℃의 습윤 분위기 중을 0.1 내지 60sec 동안 통과시켜 강재의 표면을 산화처리하는 방법에 있다. 이 방법을 적용함으로써, 수증기가 스케일 안쪽으로 확산되어 소지 철 내를 산화시키기 때문에, FeO가 풍부한 스케일이 형성되어, 스케일의 부착량이 증가하여, MD성이 개선된다.

또, 이 방법을 적용함으로써, 열간압연 후의 강재의 냉각 중이나 보관·반송시의 스케일의 밀착성의 확보에 필요한 Fe₂SiO₄(파얄라이트)를 스케일과 강의 계면에 형성시킬 수 있다. 이 Fe₂SiO₄는 소지 철 내에 형성된 FeO와 강재 중의 Si에 유래하는 SiO₂의 반응에 의해 상기 계면에 균일하게 생성되고, 소지 철과의 밀착성이 높고, 또 스케일 성장에 수반되는 응력 완화 효과도 있어, 스케일을 안정적으로 강재 표면에 부착시킬 수 있다. 따라서, 이 스케일은 강재의 냉각 중이나 보관 반송시에 벗겨지지 않아, 내청성이 개선된다. 게다가, 이 Fe₂SiO₄는 이것 자체가 저온에서는 부서지기 쉬워, 굽힘 변형 등의 부하를 부여했을 때에는, Fe₂SiO₄와 소지 철의 계면부에서 깨끗하게 박리되기 때문에, MD성에 악영향을 주지도 않는다.

본 발명법에 의해 얻어진 강재는 산세법에 의한 디스케일링시에도, 부서지기 쉬워 갈라짐이 발생하기 쉬운 FeO가 충분히 형성되어 있기 때문에, 산이 FeO 내의 갈라짐이나 결함을 통하여 소지 철과의 계면까지 도달하여 Fe₂SiO₄를 효율적으로 용해하여, 스케일 박리성은 전혀 문제가 없다. 또한, 통상의 대기 산화에서는 강 중의 Si가 SiO₂로 되어 소지 철 표면에 분산되어, Fe 확산을 저해하므로 FeO가 충분하게 생성되지 않는다.

본 발명에 따른 제조 방법에서의 당해 습윤 분위기는 수증기 또는 입경 100㎛ 이하의 미스트 워터를 강재 표면에 분무함으로써 용이하게 만들 수 있다. 이렇게 하면, 강재 표면의 주위를 포위한 수증기가 스케일 안쪽으로 확산되어 소지 철을 신속하게 산화시키는 결과, 상기한 바와 같이 FeO가 풍부한 다량의 스케일을 강재 표면에 생성시킬 수 있고, 또한 소지 철과 FeO의 계면에 Fe₂SiO₄(파얄라이트)를 형성시킬 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제작된 강재의 바람직한 스케일 부착량은 0.1 내지 0.7질량%이다. 스케일 부착량이 0.1질량% 미만인 경우에는, 스케일 조성이 박리성이 나쁜 Fe₃O₄(마그네타이트)로 되기 쉽기 때문에, 미케니컬 디스케일링이나 산세에 의해 박리하기 어려워, 바람직하지 않다. 한편, 스케일 부착량이 0.7질량%를 초과하면 스케일 손실이 증가하므로 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 제조 방법에서 채용되는 습윤 분위기의 노점은 30 내지 80℃로 해야 한다. 이 노점이 30℃ 미만에서는 수증기 산화의 효과가 적어, 상기의 스케일 생성, FeO 및 Fe₂SiO₄의 생성효과가 불충분하다. 또, 이 노점이 80℃를 초과하면 스케일 생성이 과잉하게 되어 스케일 손실이 많아지는 것 이외에, 도중에 스케일이 박리되어 버리는 문제가 생긴다. 게다가, 냉각 과정에서 박리하기 어려운 Fe₃O₄(마그네타이트)가 박리면에 발생하여, MD성을 악화시키는 요인이 된다.

그리고, 이 노점은 강재 표면 근방의 분위기 중의 수분량을 측정함으로써 확인할 수 있다. 구체적으로는, 강재 표면으로부터 50cm 이내의 높이 내의 분위기 가스를 채취하고, 이것을 노점계로 측정함으로써 결정한다.

본 발명에 따른 제조 방법에서는, 습윤 분위기를 제작하기 위하여, 수증기 또는 미스트 워터를 분무하고 이것을 고온의 강재 표면에서 증발시킨다. 미스트 워터에 의해 본 발명에 필요한 노점을 확보하기 위해서는, 미스트의 입경이 포인트가 된다. 입경이 100㎛ 이하의 미세한 미스트를 뿜어댐으로써, 미스트가 강재의 열로 증발하여, 본 발명에서 필요한 노점 30℃(수분량으로 약 30g/m³) 이상이 얻어진다. 미스트 입경이 100㎛보다 큰 경우에는, 미스트의 증발이 충분하지 않아, 물방울 상태로 강재 표면에 부착되기 때문에 강재 표면 온도가 급격하게 저하되어, 스케일의 생성이 불충분하게 된다. 이 미스트 입경은 미세할수록 수증기화가 촉진되기 쉽지만, 미세한 미스트를 얻기 위해서는, 다량이고 또한 고압의 공기를 사용하거나, 또는 이물 통과 직경이 작은 노즐을 사용하는 것이 필요하여, 비용면이나 안정 생산의 면에서는 10 내지 50㎛ 정도가 바람직하다. 또한, 미스트 입경의 측정방법에 대해서는 통상, 액침법이나 레이저 회절법 등이 사용되지만, 본 발명에서는 레이저 회절법에 의해 미스트 직경을 측정한 값을 채용한다.

본 발명에 따른 제조 방법에서의 습윤 분위기 중에서의 강재의 산화처리 시간(수증기 산화의 시간)은 0.1초 이상 60초 이하로 하는 것이 필요하다. 이 시간이 0.1초 미만에서는 스케일의 생성량이 불충분하여, 디스케일링시의 스케일 박리성의 개선을 기대할 수 없다. 또 이 시간이 60초를 초과하면 스케일의 생성량은 포화되어, 의미가 없게 된다. 강종에 따라서는 수증기 산화시간이 너무 길어지면 표면 산화가 진행되어 스케일 박리성이 나쁜 Fe₃O₄(마그네타이트)가 증가하여 바람직하지 않다. 따라서, 바람직하게는 50초 이하, 보다 바람직하게는 30초 이하이다.

또, 강재의 산화처리시의 개시 온도(수증기 산화처리시의 개시 온도)는 750 내지 1015℃로 하는 것이 바람직하다. 이 개시 온도가 750℃를 밑돌면, 산화처리시의 종료 온도가 낮아져, 수증기 효과가 불충분하게 될 가능성이 있다. 또 반대로 1015℃를 초과하는 고온의 개시 온도에서는, 스케일 생성이 과잉하게 되어, 스케일 손실이 증가하여 수율이 악화되기 때문에 1015℃ 이하로 유지하는 것이 실용적이다.

또한, 본 발명에 따른 제조 방법에서의 강재의 산화처리시의 종료 온도(수증기 산화처리시의 종료 온도)는 적어도 600℃ 이상의 고온으로 유지하는 것이 바람직하다. 이 종료 온도가 600℃ 미만에서는 수증기의 효과가 불충분하게 되어, 스케일 박리성이 나쁜 Fe₃O₄(마그네타이트)가 생성되기 쉬워, 디스케일링시의 스케일 박리성을 손상시키기 쉽다. 보다 바람직하게는 이 산화 종료 온도를 650℃ 이상으로 유지하여 실시하는 것이 좋다.

강편의 열간압연 후에 본 발명법에 의해 강재 표면에 부착, 생성되는 스케일, 소위 2차 스케일의 성상과 그 박리성은 열간압연 전의 가열로에서 발생하는 1차 스케일의 디스케일링성에도 크게 좌우된다. 디스케일링으로 스케일이 다 떨어지지 않으면 압연 중에 강재에 밀려 들어가, 강재 표면이 요철화되고, 그 후에 발생하는 2차 스케일이 쐐기 형상으로 강재에 파고들어가기 때문에, 2차 스케일의 박리성 열화의 원인이 된다. 그 때문에 가열로에서 발생하는 1차 스케일은 최대한 제거하여 압연한다. 이 1차 스케일을 완전하게 제거하기 위하여 디스케일링은 3MPa 이상의 압력으로 마무리 압연까지 1회 이상 행한다. 디스케일링은 가열로 출구측에서 조압연에 이르는 사이에 행할 수도 있고, 조압연으로 어느 정도 스케일을 파괴하고나서, 디스케일링를 행하면 더욱 효율적으로 제거할 수 있다. 고압수의 압력은 3MPa 미만에서는 디스케일링이 불충분하게 되어, 2차 스케일의 박리성을 악화시킨다. 또 디스케일링 압력은 100MPa 이하, 보다 바람직하게는 50MPa 이하이다. 이 디스케일링 압력이 100MPa을 초과하면 강재의 표면온도의 저하가 현저하여, 압연이 곤란하게 된다.

또, 본 발명에 따른 제조 방법에서, 가열온도는 1200℃ 이하로 한다. 가열온도가 1200℃를 초과하면, 1차 스케일의 발생이 과잉하게 되어, 디스케일링성이 악화되어서, 2차 스케일의 박리성 열화의 원인이 된다. 또 스케일 손실에 의해 수율 악화도 문제가 된다. 가열온도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 압연 부하 저감의 관점에서 적당하게 선정된다. 또한, 이 가열온도는 가열로로부터 추출 직후의 강편 표면온도를 방사 온도계에 의해 측정한 값으로 한다.

본 발명이 대상으로 하는 강재의 성분은 주성분으로서 C량: 0.05 내지 1.2질량%, Si량: 0.01 내지 0.5질량% 함유하는 것이면 되고, 그 밖의 성분에 대해서는 특별히 이것을 한정하는 것은 아니다. 그 밖의 성분으로서는 Mn(0.1 내지 1.5질량%), Al(0.1질량% 이하), P(0.02질량% 이하), S(0.02질량% 이하), N(0.005질량% 이하), Cu, Ni, Cr, B, Ni, Mo, Zr, V, Ti, 및 Hf 등을 들 수 있다. 또한, () 내의 수치는 바람직한 함유량을 나타낸다.

주성분 중, C는 강의 기계적 성질을 결정하는 주요 원소로서, 강재로서의 필요 강도를 확보하기 위하여 0.05질량% 이상으로 하고, 또 열간압연시에 있어서의 가공성의 저하를 피하기 위하여 1.2질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또 하나의 주성분인 Si는 강의 탈산재로서 필요한데, 게다가 본 발명에 의해 얻어지는 스케일의 필수 성분인 Fe₂SiO₄의 생성을 좌우하므로, 이 이유 때문에 그 양이 규정된다. 즉, 스케일과 소지 철의 밀착성을 적절하게 유지하고, 스케일을 안정적으로 부착시키기 위해서는, 강 중의 Si를 0.01 내지 0.50질량%로 하는 것이 바람직하다.

[실시형태 2]

계속해서, 본 발명에 따른 미케니컬 디스케일링용 강 선재에 대하여 설명한다. 본 발명은 C: 0.05 내지 1.2%, Si: 0.01 내지 0.50% 및 Mn: 0.1 내지 1.5%를 함유하고, P: 0.02% 이하, S: 0.02% 이하 그리고 N: 0.005% 이하로 제어된 강 선재를 대상으로 하고 있다. 이 강 선재는 기본 강종으로서 연강에서부터 경강, 게다가 합금강에 이르기까지, 최종 제품의 특성 및 품질 등에 따라 선택하면 된다.

C는 강의 기계적 성질을 결정하는 주요 원소로서, 강 선재로서의 필요 강도를 확보하기 위하여, 0.05질량% 이상 필요로 하며, 또 선재 제조시의 열간 가공성의 저하를 피하기 위하여 1.2질량%를 상한으로 한다.

Si는 강의 탈산재로서 필요한데, 게다가 본 발명이 특징으로 하는 스케일 구성상의 필수성분 파얄라이트 Fe₂SiO₄의 양을 좌우하므로, 이 이유로부터도 그 양이 규정된다. 즉, 강 선재를 열간압연하여 제조할 때, 그 냉각 과정에서, 소지 철과 스케일의 열팽창률의 차에 따라 스케일의 내부에 압축응력이 발생하고, 이것은 냉각 도중이나 선재 코일의 보관·반송 중에 스케일이 자연 박리되는 원인이 된다. 이러한 사태가 일어나면, 그 자국에 녹을 유발하여 바람직하지 않다. 그런데, 소지 철과 스케일의 계면에 상기의 파얄라이트층을 얇고 또한 균일하게 형성시켜 두면, 이 층이 상기한 열팽창률 차에 기인하는 압축응력을 적정하게 완화할 수 있다.

도 1에 본 발명에서의 스케일(1)의 층 구성을 모식적으로 도시했는데, 강(2)의 최표면으로부터 Fe₂O₃층(3), Fe₃O₄층(4), FeO층(5) 및 Fe₂SiO₄층(6)의 4층인 것에 반해, 종래, 스케일은 Fe₂O₃, Fe₃O₄ 및 FeO의 3층 구성을 전제로 하여, 주로 FeO 비율이 미케니컬 디스케일링시의 스케일의 물성값으로서 관리되고 있다. 이것은 FeO가 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄에 비해 적기 때문에, 보다 많은 FeO를 존재시킴으로써 스케일의 박리성을 좋게 하려고 하는 의도이다. 그런데, FeO 비율을 높게 하기 위해서는, 통상, 고온하에서 2차 스케일을 생성시킬 필요가 있으며, 그만큼 스케일이 두꺼워져서 스케일 손실을 증가시키는 불이익이 있다. 실제로, FeO의 비율을 높게 함과 동시에 층 두께를 얇게 하는 상반성을 동시에 양립시키는 것은 극히 곤란했다.

본 발명에서는, 스케일을 구성하는 4층 중 파얄라이트층의 기계적 강도가 다른 산화물 성분과 비교하여 가장 작다고 하는 지견에 기초하여, 이 층을 얇고 균일하게 형성하고, 이 층을 미케니컬 디스케일링시에 우선적으로 파괴시키는 것에 성공한 것이다. 그리고, 이 층은, 도 1로부터 명확한 바와 같이, 소지 철에 접해 있기 때문에, 그 파괴는 동시에 층 전체로 진전되고, 비교적 큰 박(箔) 형상으로 되어 소지 철로부터 용이하게 박리되어 효율적으로 제거된다. 그 결과, 선재의 표면에는, 0.1mm 이하의 스케일 미분마저 잔류하는 경우가 거의 없으므로, 후속의 신선 공정에서, 스케일의 미분에 기인하는 윤활 불량에 의해, 선재의 표면에 결함이 생기거나, 다이스의 수명을 저하시키는 것과 같은 문제로부터 해방된다. 게다가, 파얄라이트층에 의한 이러한 작용은 스케일층 중의 FeO 비율을 의식적으로 증가시키지 않고, 그 층이 얇은 채로도 기대할 수 있으므로, 소지 철분의 수율 저하를 저지할 수 있다.

이상의 이유에 의해, 본 발명의 강 선재 중의 Si는 단지 강의 탈산재로서 필요로 할 뿐만 아니라, 스케일 중에 소정 두께의 파얄라이트층을 생성하기 위해서도 불가결하며, 그 때문에 하한을 0.01질량%로 했다. 그러나, Si는 0.5질량% 이상으로 되면, 파얄라이트가 과잉으로 생성되어, 반대로 미케니컬 디스케일링성을 현저하게 열화시키기 때문에, 0.01 내지 0.50질량%로 한정했다.

이렇게 하여, Si량을 제어함으로써, 지지 철의 표면에 두께가 0.01 내지 1.0㎛의 파얄라이트 박층을 균일하게 생성할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 이 파얄라이트 박층 자체의 생성량에 대해서는, 다음과 같이 하여 정량화하는 것에 성공했다. 즉, 강 선재의 단면에서, 전자현미경에 의한 배율 15000배의 관찰을 기초로, 소지 철과 스케일의 계면부에, 파얄라이트층이 차지하는 면적이 관찰 단면에서의 10㎛의 길이에 대하여 60% 이상이 되도록 한 것이다.

그리고, 파얄라이트층의 두께가 0.01㎛ 미만이면, 스케일에 대한 응력 완화작용이 충분하게 발휘되지 않고, 또 1.0㎛를 초과하면, 소지 철과 스케일의 밀착성이 과대하게 되어, 미케니컬 디스케일링이 극히 어렵게 된다. 또, 상기 조건하에서의 파얄라이트가 차지하는 면적비가 60% 미만에서는, 응력 완화 작용이 부족하여 스케일이 자연박리될 우려가 있다.

이렇게 하여 스케일 중의 최심부에 파얄라이트층을 형성시킴으로써, 스케일 내에 불가피하게 잔류하는 압축응력은 200MPa 이하로 억제되어, 선재의 냉각 중 또는 보관·반송시에 스케일의 자연박리 및 그것에 수반되는 녹 발생도 확실하게 방지할 수 있다.

그 밖의 강 성분 원소의 양 규제는 이하의 이유 때문이다.

Mn은 강의 담금질성을 확보하고, 강도를 증가시키기 위하여 0.1 이상을 필요로 하지만, 1.5질량%를 초과하면, 선재의 열간압연 후의 냉각 과정에서 Mn이 편석되어, 신선 가공성에 유해한 마르텐사이트 등의 과냉 조직이 발생하기 쉬워진다.

P는 강의 인성·연성을 열화시킴과 아울러, 신선 가공 공정 등에서의 단선의 원인이 되므로 0.02질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.01질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.005질량% 이하가 좋다.

S도 P와 마찬가지로, 강의 인성·연성을 열화시킴과 아울러, 신선이나 후속의 연선(撚線) 가공 등에서의 단선의 원인도 되므로, 0.02질량% 이하로 하며, 바람직하게는 0.01질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.005질량% 이하가 좋다.

선택 첨가 원소로서 Cr이나 Ni는 모두 강의 담금질성을 높여 강도를 향상시키지만, 과잉하게 되면 마르텐사이트가 발생하기 쉬워지고, 또 스케일을 박리하기 어렵게 하므로, 첨가하더라도 각각 0.3질량% 이하로 한다.

Cu는 스케일의 박리를 촉진하는 효과가 있지만, 0.2질량%를 초과하여 첨가하면, 스케일의 박리가 이상 증대하여 박리면에 얇은 밀착 스케일을 재생하거나, 코일의 보관 중에 녹이 발생한 위험이 있다.

Nb, V, Ti, Hf 및 Zr은 그 1종 또는 2종 이상을 각각 0.003질량% 이상 첨가함으로써, 이것들의 미세한 탄질화물을 석출하여 강의 고강도화에 기여하는데, 합계로 0.1질량%의 과잉 첨가는 강의 연성을 열화시킨다.

Al 또는 Mg는 탈산제이지만, 과잉하게 되면 그것들의 산화물계 개재물이 다발하여 단선이 빈발하므로, 첨가하더라도 Al: 0.1질량% 이하, Mg: 0.01질량% 이하로 한다.

Ca는 강재의 내식성을 좋게 하지만, 0.01질량%를 초과하여 과잉하게 되면 가공성을 저하시킨다.

B는 강 중에 유리 B으로서 존재하여 제2층 페라이트의 생성을 억제하는데, 특히 종방향 갈라짐의 억제를 필요로 하는 고강도 선재를 목적으로 하는 경우, 0.0001질량% 이상 첨가하면 유효하다. 단, B는 강의 연성을 열화시키지 않기 위하여 0.005질량%를 상한으로 한다.

다음에, 본 발명은, 전술한 바와 같이, 열간압연시에 스케일 중의 박층을 균일하게 형성시키기 위하여, 다음과 같이 하여, 열간압연시에 스케일의 조질 방법을 도입했다.

먼저, 열간압연에 앞서 강 빌렛을 가열로 내에서 가열할 때, 1200℃ 미만의 온도에서, 30분 이상 120분 미만의 가열을 행한다. 강재 성분으로서 Si를 함유하기 때문에, 가열시에는 빌렛 표면에 파얄라이트를 생성하지만, 1200℃를 초과하면 용융된 파얄라이트를 통한 Fe 확산이 심하게 되어 스케일의 성장이 급격하게 성장하기 때문에, 스케일 손실의 관점에서 바람직하지 않다. 가열온도의 하한은 압연 부하 한계로부터 결정된다. 또, 액층화한 파얄라이트는 가열로로부터 꺼낸 직후의 고압수 디스케일링에 의해 제거하기 쉽기 때문에, 그 융점인 1173℃ 바로 위의 온도에서 가열을 행하면, 스케일을 급성장시키지 않고 파얄라이트를 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다.

그 융점인 1173℃ 이상의 온도에서, 30분 이상 120분 미만의 가열 조건으로 함으로써, 가열로 내에서 발생하는 파얄라이트를 완전하게 액상화시킨다. 그리고, 이 빌렛을 가열로로부터 꺼낸 직후에 디스케일링에 의해, 용융상태의 파얄라이트를 완전하게 제거한다. 이 디스케일링은 예컨대 고압수 디스케일링의 수단으로 실시하면 된다.

다음에, 빌렛을 통상의 방법에 따라 열간압연하여 선재로 가공하는데, 이 압연 중에도 파얄라이트가 발생하는 경우가 있으므로, 이 경우에는, 마무리 압연을 끝낼때 까지 1회 이상의 디스케일링를 실시하여 이 파얄라이트를 완전하게 제거하는 것이 바람직하다. 이 경우의 디스케일링은 일반적인 고압수 디스케일링법에 의하면 된다.

이렇게 하여, 불가피하게 형성되는 파얄라이트를 모두 제거한 깨끗한 열간압연 선재는, 다음에, 그 권취 직후에, 750 내지 1000℃의 온도 영역에서 노점 30 내지 80℃의 고노점 분위기에서 재산화처리를 받게 함으로써, 소지 철측에 새롭게 파얄라이트의 박층이 균일하게 생성된다. 또한, 고노점 분위기에서의 재산화처리에 의해 파얄라이트 박층이 균일하게 생성되는 이유는, 반드시 명확하지 않지만, 상기 고노점 분위기하에서의 수증기가 스케일층 내를 통하여 스케일과 소지 철의 계면에 직접 작용하고, 균일하게 Si 산화물과 반응하여 파얄라이트 즉 Fe₂SiO₄의 균일 생성을 초래하는 것으로 추정된다.

또한, 상기 재산화처리의 산화시간은 통상의 선속으로 선재가 통과할 때의 수 초 정도로 충분한 것을 확인하였다.

재산화처리를 마친 선재는 1℃/sec 이상, 바람직하게는 5℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각된다. 이 조건이면, 냉각이 너무 느려 스케일 손실을 증대시키는 일 없이, 스케일량이 적정한 냉각을 실시할 수 있다.

이렇게 하여, 열간압연시의 스케일을 조질함으로써, 적절한 파얄라이트가 생성되고, 이것이 스케일의 압축응력을 유효하게 완화하여, 선재 냉각 중에 스케일이 자연박리되는 것은 확실하게 방지할 수 있으므로, 스케일의 자연박리 후에 불가피하게 발생하는 3차 스케일에 의해, 선재의 미케니컬 디스케일링성을 공연히 저해하는 것과 같은 일을 방지할 수 있다.

[실시형태 3]

계속해서, 본 발명에 따른 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재의 다른 실시형태에 대해 설명한다.

본 발명의 다른 실시형태에 따른 강 선재는 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재에 있어서, 스케일 부착량이 0.1 내지 0.7질량%이며, 스케일 중에 FeO를 30vol% 이상, Fe₂SiO₄를 0.01 내지 10vol% 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링성(MD성)이 우수한 강 선재이다.

본 발명의 실시형태 3에 따른 강 선재는 상기한 바와 같이 강 선재의 성분, 스케일의 부착량 및 스케일의 조성을 특정한 것이다. 이하, 그 특정의 이유 등에 대하여 설명한다.

(1) 강 선재의 성분에 대하여

C는 강의 기계적 성질을 결정하는 주요 원소이다. 강 선재의 필요 강도 확보를 위해서는 C량은 적어도 0.05질량% 함유할 필요가 있다. 한편, C량이 과다하게 되면 선재 제조시의 열간 가공성이 열화되므로, 열간 가공성을 고려하여 상한을 1.2질량%로 한다. 따라서, C: 0.05 내지 1.2질량%(이하, %라고도 함)로 한다.

Si는 강의 탈산을 위해 필요한 원소로, 그 함유량이 지나치게 적은 경우에는, 탈산 효과가 불충분하게 되기 때문에, 하한을 0.01질량%로 한다. 한편, Si는 과잉으로 첨가하면, Fe₂SiO₄(파얄라이트)의 과잉 생성에 의해 MD성이 현저하게 열화되는 것 이외에, 표면 탈탄층의 생성 등의 문제가 발생하기 때문에, 상한을 0.50질량%로 한다. 따라서, Si: 0.01 내지 0.50질량%로 한다.

Mn은 강의 담금질성을 확보하고, 강도를 높이는데 유용한 원소이다. 이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는 0.1질량% 이상 첨가하는 것이 필요하며, 0.3질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 단, 과잉으로 첨가하면, 열간압연 후의 냉각과정에서 편석을 일으켜, 신선 가공성에 유해한 마르텐사이트 등의 과냉 조직이 발생하기 쉬워지기 때문에, 1.5질량% 이하로 하는 것이 필요하며, 1.0질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, Mn: 0.1 내지 1.5질량%로 한다. 바람직하게는 Mn: 0.35 내지 0.8질량%이다.

또한, C, Si, Mn 이외의 성분은 특별하게는 한정되지 않고, 잔부는 실질적으로 Fe이지만, 강도 등의 특성을 더욱 향상시키기 위하여 하기 원소를 첨가하는 것이 바람직하다. 또 P나 S, N, Al 등의 함유량을 이하와 같이 억제하는 것이 바람직하다.

[Cr: 0.1 내지 0.3질량%, Ni: 0.1 내지 0.3질량%]

Cr, Ni는 모두 담금질성을 높여 강도 향상에 기여하는 원소이다. 본 작용을 발휘시키기 위하여, Cr을 0.1질량% 이상, Ni를 0.1질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 단, 과잉으로 첨가하면, 마르텐사이트가 발생하기 쉬워지는데다, 스케일의 밀착성이 과잉으로 지나치게 높아져서, 스케일이 떨어지기 어려워지므로, Cr: 0.3질량% 이하, Ni: 0.3질량% 이하로 하는 것이 좋다. 이들 원소는 단독으로 첨가하거나, 병용할 수도 있다.

[Nb, V, Ti, Hf, Zr 중 1종 이상: 합계로 0.003 내지 0.1질량%]

Nb, V, Ti, Hf, Zr은, 모두, 미세한 탄질화물을 석출하여, 고강도화에 기여하는 원소이다. 이러한 작용효과를 유효하게 발휘시키기 위하여, Nb, V, Ti, Hf, Zr 중 1종 이상: 합계로 0.003질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 단, 과잉으로 첨가하면, 연성이 열화되기 때문에, Nb, V, Ti, Hf, Zr 중 1종 이상: 합계로 0.1질량% 이하로 하는 것이 좋다. 이들 원소는 단독으로 첨가하거나, 병용할 수도 있다.

[P 함유량: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함함)]

P는 강의 인성·연성을 열화시키는 원소이며, 신선 공정 등에서의 단선을 방지하기 위하여 P량의 상한을 0.02질량%로 하는 것이 바람직하다. 따라서, P 함유량: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함함)로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 P 함유량: 0.01질량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 P 함유량: 0.005질량% 이하이다.

[S 함유량: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함함)]

S도 P와 마찬가지로, 강의 인성·연성을 열화시키는 원소이며, 신선이나 그 후의 연선 공정에서의 단선을 방지하기 위하여 S량의 상한을 0.02질량%로 하는 것이 바람직하다. 따라서, S 함유량: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함함)로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 S 함유량: 0.01질량% 이하, 더욱 바람직하게는 S 함유량: 0.005질량% 이하이다.

[N: 0.01질량% 이하]

N은 선재의 인성, 연성을 열화시키기 때문에, 0.01질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

[Al: 0.05질량% 이하, Mg: 0.01질량% 이하]

Al, Mg는 탈산제로서 유효하지만, 과잉으로 첨가하면 Al₂O₃나 MgO-Al₂O₃ 등의 산화물계 개재물이 많이 발생하여 단선이 다발하므로, Al: 0.05질량% 이하, Mg: 0.01질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

[B: 0.001 내지 0.005질량%]

B는 강 중에 고용되는 프리 B로서 존재함으로써, 제2층 페라이트의 생성을 억제하는 것으로 알려져 있으며, 특히 종방향 갈라짐의 억제가 필요한 고강도 선재를 제조하기 위해서는 B의 첨가가 유효하다. 이러한 작용효과를 얻기 위하여, B: 0.001질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 단, 0.005질량%를 초과하여 첨가하면 연성을 열화시키기 때문에, B: 0.005질량% 이하로 하는 것이 좋다.

[Cu: 0.01 내지 0.2질량%]

Cu는 부식 피로 특성을 향상시킴과 아울러, 스케일과 강의 계면에 농화되어, 스케일을 박리하기 쉽게 하는 효과가 있다. 이러한 작용효과를 발휘시키기 위하여, Cu를 0.01질량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 단, 과잉으로 첨가하면 스케일 박리가 심해져서 선재의 반송 중에 스케일이 벗겨져, 녹 발생의 원인이 되는데다, 강의 연성을 저하시키므로, Cu는 0.2질량% 이하로 한다.

(2) 스케일의 부착량

MD성은 스케일의 부착량이 많은 편이 좋아지는 것은 잘 알려져 있지만, 부착량이 지나치게 많아도 스케일 손실에 의한 수율 저하 이외에, 스케일층을 MD로 균일하게 제거할 수 없고 일부가 남아, 신선성에 악영향을 준다.

본 발명자들은 MD성을 개선시키는 적정한 스케일 부착량을 검토한 결과, 0.1 내지 0.7질량%가 최적인 것을 발견했다. 0.1질량%보다 적은 경우에는, 마그네타이트 주체의 박리성이 나쁜 스케일로 되어, 스케일 박리성이 나빠진다. 그 때문에 MD성이 나빠, MD 후에도 선재 표면에 스케일이 잔류한다. 한편, 0.7질량%를 초과하면, 스케일이 지나치게 떨어져, 압연 중이나 운반 중에 박리되어, 녹 발생의 원인이 되고, 또한 스케일 손실의 관점에서도 바람직하지 못하다. 따라서, 스케일 부착량: 0.1 내지 0.7질량%로 한다.

(3) 스케일의 조성

스케일은 상층으로부터 Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO, Fe₂SiO₄의 4층으로 이루어지는 구조를 취한다. 스케일 중의 FeO량과 MD성은 명확한 상관이 있으며, FeO는 Fe₂O₃, Fe₃O₄에 비하면 부서지기 쉬워, 강도가 낮기 때문에, FeO 비율이 높을수록 MD성은 개선되며, FeO 비율이 30vol% 이상이면, 양호한 MD 특성이 얻어진다.

Fe₂SiO₄의 양이 지나치게 많으면, 소지 철측에 파고들어 MD성을 현저하게 열화시킨다. Fe₂SiO₄량이 적정한 양이면, Fe₂SiO₄ 자체가 대단히 부서지기 쉽기 때문에, 계면부의 Fe₂SiO₄층(4)으로부터 균열이 생겨 스케일 전체가 계면으로부터 박리(계면 박리)되어, MD성이 개선된다. 이 Fe₂SiO₄의 적정량은 0.01 내지 10voI%이다. Fe₂SiO₄량이 0.01vol% 보다 적은 경우에는, Fe₂SiO₄층에 균열이 생기기 어려워, 스케일의 계면 박리가 일어나기 어렵다. 한편, 10vol%를 초과하면, 소지 철 내에 Fe₂SiO₄가 쐐기 모양으로 파고들어가서 스케일이 박리되기 어려워, MD성이 악화된다.

따라서, FeO량: 30vol% 이상, Fe₂SiO₄: 0.01 내지 10vol%로 한다.

본 발명에 따른 강 선재는, 이상과 같은 이유에 의해, 상기한 바와 같이 강 선재의 성분, 스케일의 부착량 및 스케일의 조성을 특정하고 있다. 따라서, 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해소할 수 있어, 미케니컬 디스케일링성(MD성)이 우수한 강 선재이고, MD에 의한 스케일 제거를 양호하게 행할 수 있다. 즉, 일본 특허공개 제1992-293721호 공보에 기재된 방법이나 일본 특허공개 제1999-172332호 공보에 기재된 방법이 갖는 문제점[두꺼운 스케일 형성에 의한 수율 저하, MD 전의 시점에서의 스케일 박리(소지 철 노출)에 의한 녹의 발생, 국부적 잔류 스케일에 의한 신선 공정에서의 윤활 불량]을 해소할 수 있음과 아울러, 일본 특허공개 제1996-295992호 공보에 기재된 방법이 갖는 문제점[강-스케일 계면 조도 조정의 안정성 결여에 의한 스케일 제거 처리의 안정성 결여]이나 일본 특허공개 제1998-324923호 공보에 기재된 방법이 갖는 문제점[스케일 중으로의 기공 도입의 안정성 결여, 기공의 응력 완화 작용에 의한 스케일 박리성의 저하]을 해소할 수 있어, MD성이 우수하고, MD에 의한 스케일 제거를 양호하게 행할 수 있다.

본 발명에 따른 강 선재의 제조 방법은, 상기한 바와 같이, C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강편을 열간압연하여 강 선재로 가공하고, 이 강 선재를 750 내지 850℃의 온도에서 권취한 후, 노점 30 내지 80℃의 습윤 분위기 중에서 0.1초 이상 산화시키는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링성(MD성)이 우수한 강 선재의 제조 방법인 것으로 하고 있다.

본 발명에 따른 강 선재의 제조 방법은, 상기한 바와 같이 강 선재의 성분, 열간압연 후의 강 선재의 권취 온도, 권취 후의 강 선재의 산화방법을 특정한 것이다. 이하, 그 특정의 이유 등에 대하여 설명한다.

MD성은 스케일의 부착량과 명확한 상관이 있으며, 스케일의 부착량이 많은 편이 MD성은 좋아지고, 잔류 스케일량이 적어진다. 발명자들은 수증기를 함유한 습윤 분위기 중에서 산화시키면 산화가 촉진되어, MD성을 개선시키는 것에 필요한 스케일 부착량(0.1 내지 0.7질량%)과 스케일 조성이 얻어지는 것을 발견했다. 본 발명의 스케일 조성 및 부착량을 얻기 위해서는, 750 내지 850℃의 온도 영역에서 권취 후, 노점 30℃ 내지 80℃의 습윤 분위기 중에서 산화시킨다. 노점은 강 선재 표면 근방의 분위기 중의 수분량을 측정함으로써 확인한다. 또한 수증기 산화시간은 0.1초 이상으로 한다. 0.1초 미만에서는, 가속 산화 효과가 충분하지 않아, MD성 개선에 필요한 스케일 부착량이 얻어지지 않는다. 시간이 지나치게 길어도, 표면이 산화되어 Fe₃O₄로 변화되기 때문에, FeO가 감소된다. 따라서, 수증기 산화시간은 길어도 60초, 보다 바람직하게는 30초, 더욱 바람직하게는 10초이다.

강 선재의 성분을 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 것으로 하고 있는 이유는 본 발명에 따른 강 선재의 경우와 동일하다.

따라서, 본 발명에 따른 강 선재의 제조 방법은 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강편을 열간압연하여 강 선재로 가공하고, 이 강 선재를 750 내지 850℃의 온도에서 권취한 후, 노점 30 내지 80℃의 습윤 분위기 중에서 0.1초 이상 산화시키는 것으로 하고 있다.

이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 강 선재의 제조 방법에 의하면, C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재에서, 스케일 부착량이 0.1 내지 0.7질량%이고, 스케일 중에 FeO를 30vol% 이상, Fe₂SiO₄를 0.01 내지 10vol% 함유하는 강 선재를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 강 선재를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강 선재에서, 강 선재의 스케일 부착량(질량%)이란 강 선재의 질량에 대한 스케일(강 선재에 부착되어 있는 스케일)의 질량의 비율(백분률)이다. 즉, 강 선재의 질량을 Ag로 하고, 이 강 선재에 부착되어 있는 스케일의 질량을 Bg로 하고, 이 강 선재의 스케일 부착량을 C질량%로 하면, C=100×B/A이다.

스케일 중의 FeO, Fe₂SiO₄의 함유량(vol%)이란 스케일의 체적에 대한 FeO, Fe₂SiO₄의 체적의 비율(백분률)이다. 즉, 강 선재에 부착되어 있는 스케일의 체적을 Dcm³로 하고, 이 스케일에 포함되는 FeO, Fe₂SiO₄의 체적을 각각 Ecm³, Fcm³로 하고, 이 FeO, Fe₂SiO₄의 함유량을 각각 Gvol%, Hvol%로 하면, G=100×E/D이며, H=100×F/D이다.

노점은 강 선재 표면 근방의 분위기 중의 수분량을 측정함으로써 확인한다. 구체적으로는, 강 선재 표면으로부터 50cm 이내의 높이 내의 분위기 가스를 채취하여, 이것을 노점계로 측정함으로써 결정한다. 노점은 30℃ 내지 80℃가 바람직하다. 30℃보다 밑돌면 수증기 산화의 효과가 불충분하다. 또, 80℃를 초과하면, 스케일이 지나치게 성장하여 스케일 손실이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.

[실시형태 4]

계속해서, 본 발명에 따른 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재의 또 다른 실시형태에 대하여 설명한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 강 선재는 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재에서, 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면에서의 강 표면의 스케일 내에, 스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙이 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 존재하는 것을 특징으로 하는 강 선재이다.

본 발명에 따른 강 선재는 상기한 바와 같이 강 선재의 성분, 및, 스케일 내의 특정 크랙의 개수를 특정한 것이다. 이하, 그 특정의 이유 등에 대하여, 설명한다. 강 선재의 성분의 특정 이유는 상기 실시형태 3의 경우와 동일하다.

(1) 스케일 내의 특정 크랙의 개수에 대하여

본 발명자들은 여러 강 선재에 대하여, 그 단면을 관찰함과 아울러, 스케일 밀착성 및 미케니컬 디스케일링성의 조사시험을 행하고, 이 결과에 기초하여, 강 선재의 단면에서 관찰되는 스케일 내의 크랙과 스케일 밀착성 및 미케니컬 디스케일링성과의 관계를 조사했다.

그 결과, 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면에서 관찰되는 강 표면의 스케일 내에, 스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙(이하, 크랙 A라고도 함)이, 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 확인되는 강 선재는, 반송시에는 스케일 밀착성이 좋아 스케일이 박리되기 어렵고, 미케니컬 디스케일링시에는 스케일 박리성이 좋아 미케니컬 디스케일링성이 우수한 것을 발견했다.

상기의 크랙 A가 계면 길이 200㎛당 5개 미만밖에 확인되지 않는 강 선재는 반송시에는 스케일 밀착성이 좋아 스케일이 박리되기 어렵지만, 미케니컬 디스케일링시에는 스케일 박리성이 나빠 미케니컬 디스케일링성이 뒤떨어졌다. 크랙 A가 계면 길이 200㎛당 20개 초과로 확인되는 강 선재는, 반송시에 스케일이 박리되어서 소지 철 표면이 노출되어, 보관시 등에 녹이 발생한다.

따라서, 강 선재의 반송시에는 스케일 밀착성이 좋아 스케일이 박리되기 어렵고, 미케니컬 디스케일링시에는 스케일 박리성이 좋아 미케니컬 디스케일링성이 우수하도록 하기 위해서는, 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면에서 관찰되는 강 표면의 스케일 내에, 크랙 A가 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 확인되도록 하면 된다. 따라서, 본 발명에 따른 강 선재에서는, 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면에서의 강 표면의 스케일 내에, 스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙(크랙 A)이 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 존재하는 것으로 특정한다.

또한, 열간압연 후의 강 선재에는, 스케일이 5 내지 20㎛ 정도 부착되지만, 압연 후의 권취 과정에서의 강 선재 온도와 분위기를 제어함으로써, 크랙 A가 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 존재하는 스케일을 얻을 수 있다. 상기 크랙 A는 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면을 연마하여, 광학 현미경이나 주사형 전자현미경 등에 의해 관찰할 수 있다.

본 발명에 따른 강 선재는 이상과 같은 이유에 의해, 상기한 바와 같이 강 선재의 성분, 및, 스케일 내의 특정 크랙(크랙 A)의 개수(개/계면 길이 200㎛당)를 특정하고 있다. 그러므로, 반송시에는 스케일 밀착성이 좋아 스케일이 박리되기 어렵고, 미케니컬 디스케일링시에는 스케일 박리성이 좋아 미케니컬 디스케일링성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따른 강 선재에 의하면, 반송시의 스케일 박리(소지 철 표면의 노출)에 의한 녹의 발생이 억제되어 녹이 발생하기 어렵게 됨과 아울러, 미케니컬 디스케일링에 의한 스케일 제거를 양호하게 행할 수 있게 된다.

전술의 크랙 A(스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙)가 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 존재하는 스케일(이하, 본 발명에 따른 스케일이라고도 함)을 얻기 위해서는, 열간압연 후의 강 선재를 수증기 분위기(대기 중에 수증기를 첨가한 분위기) 중에서 산화시키는 것이 바람직하다.

열간압연 후의 강 선재를 수증기 분위기에서 산화(수증기 산화)하면, 수증기가 스케일 내에 단숨에 안쪽으로 확산되어서 스케일과 강 표면의 계면에 도달하여, 강 내를 직접 산화시켜 우스타이트를 형성하기 때문에, 상층의 우스타이트와의 정합성이 좋은 계면이 생성되어, 스케일의 밀착성을 높이는 효과가 있다. 반면, 수증기에 의해 스케일이 급격하게 성장하기 때문에, 성장 응력에 의한 크랙이 발생하여, 스케일이 박리되기 쉬워진다. 이들 상반되는 효과를 적정하게 제어하여, 원하는 스케일을 얻기 위해서는, 수증기 분위기에서 산화(수증기 산화)하는 온도와 시간과 수증기량을 적정하게 제어하는 것이 필요하다. 구체적으로는, 800℃ 내지 1015℃ 정도에서, 가능한 한 단시간에 수증기 산화하면, 밀착성을 확보하면서, 적정한 크랙을 갖는 스케일(본 발명에 따른 스케일)을 얻을 수 있다. 너무 장시간 수증기 산화를 행하면, 성장 응력에 의한 크랙이 다수 발생하여, 본 발명에 따른 스케일이 얻어지지 않는다. 수증기 분위기로서는, 분위기 중의 노점을 30 내지 80℃로 조정한 분위기가 적절하고, 열간압연 후에 수증기 효과를 발휘할 수 있는 800 내지 1015℃ 정도이며, 이 적절한 분위기 내에서 5초 이내 산화시키면, 본 발명에 따른 스케일이 얻어진다. 수증기량이 지나치게 많아도, 가속 산화가 지나치게 진행되어, 성장 응력에 의한 크랙이 다수 발생하여, 본 발명에 따른 스케일이 얻어지지 않는다,

수증기 분위기 중의 노점은 강 선재 표면 근방의 분위기 중의 노점을 측정함으로써 확인한다. 강재 표면으로부터 50cm 이내의 높이 내의 분위기 가스를 채취하여 노점을 측정한다.

강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면의 예를 도 2에 도시한다. 이 도 2에서, a, b, 및 c는 모두 스케일(11)과 강(12)의 계면(17)을 기점으로 하는 크랙을 나타내는 것이다. a의 크랙은 길이가 스케일 두께의 25% 미만의 크랙이다. b의 크랙은 길이가 스케일 두께의 25%의 크랙이며, c의 크랙은 길이가 스케일 두께의 25% 초과의 크랙이다. 이들 중, b의 크랙, c의 크랙은 크랙 A(스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙)에 상당한다. 또한, 스케일 표면을 나타내는 선 및 스케일과 강 표면의 계면을 나타내는 선은 엄밀하게는 원호가 되지만, 통상, 강 선재의 직경이 5mm 정도, 스케일의 두께가 10㎛ 정도이며, 확대하면, 스케일 표면을 나타내는 선 및 스케일과 강 표면의 계면을 나타내는 선은 직경이 극히 큰 원호가 되어, 거의 직선에 가깝게 되어가므로, 직선으로 했다.

[실시형태 5]

계속해서, 본 발명에 따른 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재의 또 다른 실시형태에 대하여 설명한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 강 선재는 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재에 있어서, 스케일과 강의 계면에, P 농도의 최대값: 2.5질량% 이하의 P 농화부가 형성되고, 또한, 이 P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강 선재인 것으로 하고 있다.

본 발명에 따른 강 선재는, 상기한 바와 같이 강 선재의 성분, 스케일과 강의 계면에서의 P 농화부의 P 농도의 최대값 및, P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있는 것을 특정한 것이다. 이하, 그 특정의 이유 등에 대하여, 설명한다. 강 선재의 성분의 특정 이유는 상기 실시형태 3의 경우와 동일하다.

(1) 스케일과 강의 계면의 P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있는 것에 대하여:

강선 표면에 형성되는 스케일은 상층으로부터 Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO로 이루어진다. FeO를 증가시킬수록 스케일의 박리성이 좋아지는 것은 알려져 있다. 그렇지만, FeO의 비율을 지나치게 증가시켜도, 스케일이 지나치게 두껍게 되어, 미케니컬 디스케일링으로 균일하고 깨끗하게 제거하기 어렵다.

그래서, 본 발명자들은 스케일의 기계적 특성과 박리성의 관계를 검토한 결과, 강과 스케일(FeO)의 계면부에, 고경도이고 부서지기 쉬운 Fe₂SiO₄층을 형성시키면, 미케니컬 디스케일링시에 Fe₂SiO₄층으로부터 균열이 생겨 스케일이 박리되기 쉬워지는 것을 발견했다.

Fe₂SiO₄의 생성은 Si량과 분위기 노점의 영향을 강하게 받는다. Si량이 0.5질량%를 초과하면, 대기중 산화이더라도 용이하게 Fe₂SiO₄가 생성된다. 그렇지만, Si량이 0.5질량% 이하의 강재에서는, 대기중에서는 SiO₂가 계면부에 생성되어도, Fe₂SiO₄는 생성되지 않는다. SiO₂는 강고하고 치밀한 산화물이기 때문에, 미케니컬 디스케일링성을 개선시키는 효과가 전혀 없고, 오히려 악화시킨다. 이에 반해, 수증기 분위기 등의 고노점 분위기에서 산화시키면, Si량이 0.5질량% 이하로 적어도, 2[Fe]+[SiO₂]+2[H₂O]=[Fe₂SiO₄]+2[H₂]의 반응이 진행되어, 부서지기 쉬운 Fe₂SiO₄가 형성되기 쉬워진다. 분위기의 노점은 30℃ 이상이면, Si량이 0.5질량% 이하이더라도 Fe₂SiO₄층이 형성된다.

한편, Fe₂SiO₄층은 적정 두께이면, 미케니컬 디스케일링성을 높이면서도 스케일의 밀착성을 높이는 작용이 있어, 열간압연 도중이나 반송 중에 스케일이 벗겨지는 것을 막는 효과가 있다. 이와 같이 반송 중의 스케일 박리가 억제되면, 반송 후, 미케니컬 디스케일링 전의 보관 중에서의 녹의 발생이 억제되어 녹이 발생하기 어렵게 된다. 또, 이와 같이 열간압연 도중의 스케일 박리가 억제되면, 열간압연, 권취 후의 냉각 과정에서의 3차 스케일의 생성이 억제되고, 나아가서는, 미케니컬 디스케일링성이 더욱 향상된다. 즉, 열간압연 도중에 스케일이 벗겨지면, 권취 후의 냉각 과정의 400℃ 이하의 온도 영역에서 스케일 박리면(노출된 소지 철 표면)에 얇게 밀착성이 높은 저온 스케일(3차 스케일)이 새롭게 생성되고, 이것이 미케니컬 디스케일링성을 악화시키는 것에 반해, 열간압연 도중의 스케일 박리가 억제되면, 이러한 3차 스케일의 생성이 억제되고, 나아가서는, 3차 스케일에 의한 미케니컬 디스케일링성의 악화가 억제되어, 미케니컬 디스케일링성이 더욱 향상된다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Fe₂SiO₄층의 두께를 0.01 내지 1㎛로 제어하는 것이 바람직하다. Si량이 0.5질량% 초과로 많은 경우에는, 분위기에서의 수증기의 유무에 의하지 않고, Fe₂SiO₄가 과잉으로 생성되어서, Fe₂SiO₄층의 두께가 1㎛를 초과하여, 강과의 밀착성이 지나치게 높아져서, 미케니컬 디스케일링성을 오히려 악화시킨다.

(2) 스케일과 강의 계면에서의 P 농화부의 P 농도의 최대값에 대하여:

고온에서의 스케일 성장시에는, 산화에 따라 P가 강과 스케일의 계면부에 농화되어 Fe₂SiO₄층의 직하(Fe₂SiO₄층과 강의 계면)에 P 농화부가 형성된다. 열간압연 후의 냉각속도를 조정하면 P의 농화가 방해되므로, P 농화부에서의 P의 최대 농도(P 농도의 최대값)가 저하된다. P 농화부에서의 P 농도가 지나치게 높으면 스케일 밀착성이 크게 저하된다. P 농화부에서의 P 농도의 최대값이 2.5질량% 이하이면, 열간압연 후의 냉각 도중에 스케일이 박리되는 것을 억제함과 아울러, 반송 중의 충격 등에도 견딜 수 있는 스케일이 얻어진다. 한편으로, 미케니컬 디스케일링의 응력 부하시에는, P 농화부도 스케일 박리성에 기여하여 스케일이 떨어지기 쉬워진다. 또한, 계면의 P 농화부는 직선 형상이거나, 불연속으로 줄무늬 형상으로 존재하는 경우 어느 쪽으로도 될 수 있다.

본 발명에 따른 강 선재는, 이상과 같은 이유로부터, 상기한 바와 같이 강 선재의 성분, 스케일과 강의 계면에서의 P 농화부의 P 농도의 최대값, 및, P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있는 것을 특정하고 있다. 즉, C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.5질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재에 있어서, 스케일과 강의 계면에, P 농도의 최대값: 2.5질량% 이하의 P 농화부가 형성되고, 또한, 이 P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강 선재인 것으로 하고 있다. 그러므로, 열간압연 도중의 스케일 박리가 억제되고, 반송시에는 스케일 밀착성이 좋아 스케일이 박리되기 어렵고, 미케니컬 디스케일링시에는 스케일 박리성이 좋아 미케니컬 디스케일링성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따른 강 선재에 의하면, 열간압연 도중이나 반송시의 스케일 박리(소지 철 표면의 노출)에 의한 녹의 발생이 억제되어 녹이 발생하기 어렵게 됨과 아울러, 미케니컬 디스케일링에 의한 스케일 제거를 양호하게 행할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, Fe₂SiO₄층을 형성시키면, 미케니컬 디스케일링시에 Fe₂SiO₄층으로부터 균열이 생겨 스케일이 박리되기 쉬워진다. 또, 열간압연 도중이나 반송 중의 스케일 박리가 억제된다. 전자의 열간압연 도중의 스케일 박리가 억제됨으로써, 열간압연, 권취 후의 냉각 과정에서의 3차 스케일의 생성이 억제되어 미케니컬 디스케일링성이 더욱 향상된다(3차 스케일에 의한 미케니컬 디스케일링성의 악화가 억제됨). 후자의 반송 중의 스케일 박리가 억제됨으로써, 반송 후, 미케니컬 디스케일링 전의 보관 중에서의 녹의 발생이 억제되어 녹이 발생하기 어렵게 된다. 이러한 효과를 충분히 발휘하기 위해서는, Fe₂SiO₄층의 두께를 0.01 내지 1㎛로 제어하는 것이 바람직하다. Fe₂SiO₄층의 두께가 1㎛ 초과인 경우에는, 강과의 밀착성이 지나치게 높아져서 미케니컬 디스케일링성이 오히려 악화되는 경향이 있고, Fe₂SiO₄ 층의 두께가 0.01㎛ 미만인 경우에는, 전술의 미케니컬 디스케일링시의 Fe₂SiO₄층으로부터의 균열 도입에 의한 스케일 박리성의 향상의 정도가 작아지고, 또, 열간압연 도중이나 반송 중의 스케일 박리의 억제의 정도가 작아진다.

본 발명에 따른 강 선재에서는, 상기한 바와 같이, 스케일과 강의 계면에서 형성된 P 농화부는 P 농도의 최대값: 2.5질량% 이하이며, 이 P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있다. 이러한 계면 구조를 얻기 위해서는, 선재의 권취 직후의 고온시는 고노점 분위기에서 단시간에 산화시켜 Fe₂SiO₄층을 우선 형성시킨 후, P의 농화를 경감하기 위하여 될 수 있는 한 냉각속도를 빠르게 하여 냉각하면 된다. 구체적으로는, 고노점 분위기의 제작법으로서, 고온 수증기를 선재 코일 표면에 분사하는 방법이나, 물을 미스트 상태로 선재 코일 표면에 분사하여 수증기화하는 방법 등이 있지만, Fe₂SiO₄를 충분하게 형성시키기 위해서는 30℃ 이상의 노점으로 조정하면 된다. 또, 고노점 분위기에서 Fe₂SiO₄를 형성시키기 위한 산화시간은 5초 이내로 충분하며, 바람직하게는 3초 이내이다. 또, 수증기 산화처리를 행하는 온도는 750 내지 1015℃ 정도가 바람직하다. 750℃를 밑돌면 수증기의 효과가 충분하지 않아, Fe₂SiO₄가 충분하게 형성되지 않는다. 또 1015℃를 초과하면, 스케일이 급성장하여, 스케일 손실이 증가할 뿐만 아니라, 냉각 중에 스케일이 박리되기 쉬워져, 3차 스케일(마그네타이트)의 발생에 의한 미케니컬 디스케일링성의 악화가 염려된다. 고노점의 수증기 분위기에서 산화하여 적정 두께의 Fe₂SiO₄층을 형성한 후, 스케일이 성장해서 P가 농화되기 쉬운 600℃ 정도까지의 냉각속도를 빠르게 하여 P의 농화를 경감한다. 냉각속도는 10℃/sec 이상으로 하면 되며, 바람직하게는 20℃/sec 이상, 보다 바람직하게는 40℃/sec 이상이다. 이 수증기 분위기에서의 산화처리 후의 냉각방법은 수냉 또는 풍냉 등으로 행한다. 600℃보다 아래의 온도 영역에서의 냉각방법은 재료의 조직 제어의 관점에서 적당하게 조정되지만, 본 온도영역에서는 계면 구조 자체에 대한 영향은 거의 없다.

상기의 Fe₂SiO₄층의 두께는 TEM(투과형 전자현미경) 등으로 Si 농화층의 두께를 측정함으로써 확인할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대 강 선재로부터 단면 시료를 임의로 3개소 채취하고, 각 단면 시료의 조직 사진을 5000배 이상의 배율로 촬영하고, Fe₂SiO₄층의 두께를 1단면으로부터 임의로 3점 측정하여 그 평균값을 구하고, 또한 선재 3개소에서의 평균값을 구하여 Fe₂SiO₄층의 두께로 한다. 이러한 측정에 의해, Fe₂SiO₄층의 두께를 적확하게 확인할 수 있었다. 이러한 측정에는, 장치로서, JEOL제 전계 방사형 투과 전자현미경(JEM-2010F)을 사용하고, 그 측정 조건은 가속전압 200kV이다.

전술의 P 농화부의 P 농도의 최대값은, 예컨대 TEM-EDX에 의해 빔 직경 1nm로 스케일과 강의 계면부를 수직방향으로 10nm 간격으로 P 농도를 측정하여, P 농도의 최대값을 구할 수 있다. 보다 구체적으로는, 이러한 측정법에 의해, 계면 길이 500nm당 20점에 대한 P 농도의 최대값을 측정하고, 그 20점의 평균값(a)을 구한다. 이러한 측정을 수 개소에 대하여 행하여, 각각의 개소에서의 a(20점의 P 농도의 최대값의 평균값)를 구하고, 그것들의 평균값을 구하여 P 농도의 최대값으로 한다. 이러한 측정에 의해, P 농화부의 P 농도의 최대값을 적확하게 구할 수 있었다. 이러한 측정에는, 장치로서, JEOL제 전계 방사형 투과 전자현미경(JEM-2010F) 및 EDX 검출기(NORAN-VANTAGE제)를 사용하고, 그 측정 조건은 가속전압 200kV이다.

본 발명에 있어서, C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.5질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하는 강 선재란 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.5질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 선재, 또는, C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.5질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유함과 아울러, 그 이외에 필요에 따라서 첨가되는 원소를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 선재이다.

이 강 선재에서 Cr: 0질량% 초과 0.3 질량% 이하 및/또는 Ni: 0질량% 초과 0.3질량% 이하를 함유하는 강 선재란 C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.5질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유함과 아울러, Cr: 0질량% 초과 0.3질량% 이하 및/또는 Ni: 0질량% 초과 0.3질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 선재, 또는, C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.5질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유함과 아울러, Cr: 0질량% 초과 0.3질량% 이하 및/또는 Ni: 0질량% 초과 0.3질량% 이하를 함유하고, 또한 그 이외에 필요에 따라서 첨가되는 원소를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 선재이다.

본 발명에 따른 강 선재에서는, 상기한 바와 같이, 스케일과 강의 계면에, P 농도의 최대값: 2.5질량% 이하의 P 농화부가 형성되고, 또한, 이 P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있다. 이러한 계면 구조의 예를 모식적으로 도 3 내지 4에 도시한다. 이 도 3 내지 4는 측단면도(강 선재의 중심선에 평행하고, 또한, 이 중심선을 통과하는 단면의 도면)이다. 이 도 3에서, A는 강(강부), B는 P 농화부, C는 Fe₂SiO₄층, D는 스케일(철의 산화물)을 나타내는 것이다. 스케일 D는, 예컨대 강 선재의 표면으로부터 Fe₂O₃층(E), Fe₃O₄층(F), FeO층(G)으로 이루어지며 FeO층(G)이 Fe₂SiO₄층(C)과 접하고 있다. 또한, 이 도 3에서는 P 농화부(B) 및 Fe₂SiO₄층(C)은 직선 형상으로 연속되어 있(연결되어 있)지만, P 농화부(B) 및/또는 Fe₂SiO₄층(C)이 불연속으로 줄무늬 형상으로 존재하는 경우도 있다. 도 4A는 강 A와 강 A 상의 스케일 D를 도시하는 것이며, 도 4B는 상기 도 4A의 스케일의 구조 및 스케일과 강의 계면의 구조를 도시하는 것이다.

실시예 1

본 발명의 실시예 1에 대하여, 이하 설명한다. 표 1에 나타내는 성분의 가로세로 150mm의 강편을 가열로 내에서 가열하고, 가열로 내에서 생성한 1차 스케일을 디스케일링 제거한 후에 압연을 행했다. 압연을 종료한 강재를 권취 후에 습윤 분위기 처리로 산화처리한 후, 냉각하여 강재를 얻었다. 표 2에 강편의 열간압연 조건 및 강재 권취 후의 습윤 분위기에 의한 산화처리 조건을 나타낸다. 또, 표 3에 얻어진 강재의 표면에 부착된 스케일의 특성을 나타낸다.

여기에서, 열간압연 완료 후의 강재의 스케일의 박리 상태(스케일의 밀착성)는 강재 코일의 선단, 중앙부, 후단으로부터 각각 500mm 길이의 강재를 각 3개 채취하고, 강재의 외주면, 내주면의 표면 외관을 디지털 카메라로 촬영하고, 스케일이 박리된 부분의 면적율(%)을 화상해석 처리 소프트웨어에 의해 산출하여 평균값을 구했다. 스케일의 박리율은 3% 이하이면 합격으로 했다.

또, 스케일의 조성은 코일의 전단, 중앙부, 후단으로부터 10mm 길이의 샘플을 채취하고, 각각의 샘플로부터 임의의 3개소를 X선 회절 측정하고, 각 강재의 스케일 부착량, 및 스케일의 박리성(미케니컬 디스케일링 후의 스케일 잔류량)을 평가했다. 상기의 각 강재를 길이 250mm로 절단·채취하고, 이 중량 측정을 하여 중량(후술의 척 간 거리 200mm 상당부의 중량: W3)을 구했다. 다음에 이 샘플을 척 간 거리 200mm로 하여 크로스 헤드의 변위가 12mm까지 (4%)인장 하중을 가하고, 척으로부터 떼어낸 후에 샘플에 바람을 뿜어 강재 표면의 스케일을 날려버리고, 200mm 길이로 절단하여 중량 측정을 했다(W1). 다음에 이 샘플을 염산 중에 침지하여 강재 표면에 부착되어 있는 스케일을 완전하게 박리시키고, 다시 중량을 측정했다(W2). 이 중량측정의 값으로부터 이하의 (1)식에 의해 잔류 스케일을 구하고, 스케일 잔류량이 0.05질량% 이하인 것을 합격으로 했다. 또, (2)식으로부터, 강재의 스케일 부착량을 구했다.

잔류 스케일(질량%)=(W1-W2)/W1×100…(1)

스케일 부착량(질량%)=(W3-W2)/W3×100…(2)

( 실시예 No .101-116)

가열로에서 발생한 1차 스케일은 디스케일링 처리에 의해 완전하게 제거되고, 또한 적정 조건의 미스트, 또는 수증기의 분무에 의해 수증기 산화가 발생하여, Fe₂SiO₄를 함유하는 바람직한 상태의 스케일 조성이 얻어짐과 아울러 스케일 부착량도 모두 0.1질량% 이상 0.7질량% 이하의 바람직한 범위에 있는 것을 알 수 있다. 이 때문에, MD 후의 스케일 잔류량은 극히 적고, MD성이 대단히 양호한 결과가 얻어지고 있다. 게다가, 압연된 후의 스케일 박리율도 적고, 내청성이 양호하여, 방청제의 도포를 필요로 하지 않는 것이 판명되었다.

( 비교예 No .117)

수증기 산화 개시 온도가 낮고, 수증기 산화 종료 온도도 낮기 때문에 수증기가 충분하게 작용하지 않아, 스케일의 조성(Fe₂SiO₄ 생성 없음), 부착량 모두 불량인 상태로 되고, 이 결과, MD성이 나빠진 예이다.

( 비교예 No .118)

수증기 산화 개시 온도가 지나치게 높기 때문에, 수증기에 의한 가속 산화가 격렬하게 일어나, 스케일이 지나치게 두껍게 붙어 그 부착량이 0.7질량%를 초과해 버려, 냉각 프로세스 중에 스케일이 박리되어 버린 예이다. 이 경우, 냉각 중에 박리되기 어려운 얇은 3차 스케일(마그네타이트: Fe₃O₄)이 발생하고, 이 때문에 MD성이 열화되었다.

( 비교예 No .119)

미스트의 입경이 지나치게 크기(노점: 낮음) 때문에, 수증기가 충분하게 작용하지 않아, 스케일의 조성(Fe₂SiO₄ 생성 없음), 부착량 모두 불량인 상태로 되고, 이 결과, MD성이 나빠진 예이다.

( 비교예 No .120)

노점이 지나치게 높기 때문에, 수증기에 의한 가속 산화가 격렬하게 일어나, 스케일이 지나치게 두껍게 붙어 냉각 중에 스케일이 박리되어 버린 예이다. 이 경우, 냉각 중에 박리되기 어려운 얇은 3차 스케일(마그네타이트: Fe₃O₄)이 발생하고, 이 때문에 MD성이 열화된 예이다.

( 비교예 No .121, 122)

수증기 산화시간이 지나치게 짧기 때문에, 스케일의 조성(Fe₂SiO₄ 없음), 부착량 모두 불충분한 상태로 되고, 이 결과, MD성이 열화된 예이다.

( 비교예 No .123, 124)

수증기 분무에 의한 수증기 산화시간이 지나치게 길기 때문에, 표면 산화가 진행되어 박리되기 어려운 마그네타이트(Fe₃O₄)가 생성되었기 때문에, MD성이 열화된 예이다.

또한, 본 실시예에서는 본 발명법에 따른 수증기 산화처리를, 강편의 열간압연을 종료하고 강재를 권취한 후에 행했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 강재의 권취 시에 행할 수도 있으며, 요컨대 열간압연을 종료한 후이면 어느 시기라도 상관없다.

실시예 2

계속해서, 본 발명의 실시예 2에 대하여, 이하 설명한다. 이 실시예에서는, 비교예와 함께, 표 4에 나타낸 10종의 강 조성의 빌렛을 공통 사용하는 것으로 하고, 실시예와 비교예에서, 선재 제조시에 있어서의 스케일의 조질 조건을 변경하는 것으로 했다. 즉, 표 4의 각 강 조성의 각각의 빌렛에 대하여, 표 5에 나타낸 본 발명 상당의 조질 조건과, 그 규제범위외의 비교예의 조질 조건을 조합하고, 이들 빌렛을 압연 및 스케일의 조질을 행함으로써, 얻어지는 스케일 특성의 차이 및 적부를 조사하여, 표 6의 결과를 얻었다. 먼저, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

표 4의 각 빌렛을 가열로에서 표 5의 a2 내지 c2의 각 온도로 가열하는데, 이것들은 가열에 의해 생성된 Fe₂SiO₄를 용융화시키면서 급격한 스케일 성장을 억제하는 것을 목적으로 한 Fe₂SiO₄의 융점(1173℃) 근방의 가열 조건을 포함하여, 1200℃ 미만의 가열온도로 설정했다. 가열된 빌렛은 즉시, 고압수에 의한 디스케일링을 행하여, Fe₂SiO₄를 충분히 박리 제거한 뒤 압연했다. 이 단계적 압연의 과정에서 Fe₂SiO₄가 다시 발생하는 경우에는, 마무리 압연까지 필요 회수의 디스케일링을 실시하는 것으로 했다. 이렇게 하여 압연을 마친 깨끗한 선재는 750 내지 1000℃의 온도범위에서 권취한 직후에, 표 5의 a2 내지 c2에 나타내는 고노점의 습윤 분위기 중에서 재산화처리하여 Fe₂SiO₄의 박층을 균일하게 형성했다.

또한, 비교예는, 표 5에 나타내는 바와 같이 재산화처리시의 노점이 지나치게 높은 경우(d), 노점이 지나치게 낮은 경우(e) 및 빌렛 가열로 내의 가열온도를 높게 한 경우(f)의 3가지로 했다. (f)는 빌렛 가열온도가 높기 때문에, 가열로에서 발생한 Fe₂SiO₄가 용융화되고, 이것을 통한 Fe 확산이 심하기 때문에 스케일이 급격하게 성장한다. 그러면, 그 후의 디스케일링에 의해서도 충분하게 스케일을 다 제거할 수 없어, 압연 중에 억지로 밀려 들어가 계면이 요철화되어, 균일하게 Fe₂SiO₄를 발생할 수 없는 경우이다. (g)는 권취 온도가 지나치게 높아, 스케일이 과잉하게 생성되어, 냉각 도중에 스케일이 박리되어 버리는 경우이다.

이들 상이한 강종과 조질 조건의 조합에 의해 제조된 다종의 강 선재에 대하여 표 6에 나타내는 각 스케일 특성을 측정했다.

먼저, Fe₂SiO₄의 생성 상태는 선재 코일의 선단, 중앙 및 후단으로부터, 단면 관찰용의 시료를 각 1개씩 채취하고, 각각 4개소씩을 전자현미경에 의해 15000배의 시야로 촬영하고, 각 측정값의 평균값을 구했다(표 6의 「Fe₂SiO₄ 두께」). 또한, Fe₂SiO₄의 생성 길이는 강 표면의 길이 10㎛당의 Fe₂SiO₄층의 길이를 측정하고, 그 평균값을 산출했다(표 6의 「Fe₂SiO₄ 생성 길이」).

다음에, 스케일의 잔류 응력은 X선 회절법(sin2φ법)에 의해 측정했다. 이 방법은, 피측정부에 X선을 조사하여 회절선의 피크 위치를 구하는데, 잔류 응력이 존재하는 경우, X선의 입사각(φ)을 변경하면 회절선의 피크 위치가 변화된다. 그래서, 이 변화된 회절선의 피크 위치를 종축, X선의 입사각의 sin2φ를 횡축으로 잡고, 최소자승법에 의해 직선 회귀하여 그 기울기를 얻고, 얻어진 경사에 영률 및 포와송비로부터 구한 응력 정수를 곱하여, 하기 식 (3)에 의해 응력값을 구했다(표 6의 「스케일의 잔류 응력」).

σ=-E/2(1+υ)·cotθ·π/180·M=K·M…(3)

σ: 응력값(MPa)

E: 영률(MPa)

υ: 포와송비

2θ: 무스트레인의 회절각(°)

K: 응력 정수(MPa)

M: 회귀 직선 2θ-sin2θ의 경사

또한, 스케일 조성 중, 소지 철측에 존재하는 FeO(우스타이트)의 회절 피크[FeO(311)면]를 선택하여 측정을 행했다. 또, X선 잔류 응력 측정은 다음 조건에 의한다.

·사용 장치: 리가쿠 전기사제 PSPC 미소부 X선 응력 측정장치

·특성 X선: Cr-Kα

·관 전압, 관 전류: 40kV, 30mA

·X선 빔 직경: φ1.0mm

·측정 방법: 경사법

·측정각(2θ₀): 123.6°

·φ각: 0, 14, 19, 24, 28, 31, 35, 38, 42, 45°

·X선 조사 시간: 300sec/φ

또, FeO(우스타이트)의 해석 조건은 다음과 같다.

·회절면: FeO(311)

·회적각(2θ): 123.6°

·응력 정수: -467.92MPa/deg

·영률: 130000MPa

·포와송비: 0.3

열간압연을 끝낸 선재의 스케일의 박리상태 즉 스케일의 밀착성을 조사하기 위하여, 각 선재 코일의 선단, 중앙부 및 후단으로부터 각각 250mm 길이의 샘플을 3개씩 채취하고, 코일의 외주측과 내주측에 상당하는 부분의 표면의 외관을 디지털 카메라로 촬영했다. 그리고, 스케일이 박리되어 있는 부분의 면적율(%)을 화상해석 처리 소프트웨어에 의해 산출하여 그 평균값을 산출했다(표 6의 「스케일의 박리율」).

본법에 의해 얻어지는 스케일의 박리율은 적을수록, 열간압연 선재의 냉각 중이나, 보관 반송시의 스케일의 밀착성이 양호하다.

또한, 각 선재의 미케니컬 디스케일링성을 조사할 목적으로 스케일의 박리성 및 잔류량을 측정했다. 각 선재를 길이 250mm로 절단하고, 이것에 척 간 거리 200mm로 하여, 크로스 헤드의 변이가 12mm(4%)까지 인장하중을 주었다. 그리고, 척으로부터 떼어낸 각 샘플 표면의 스케일을 횡풍력에 의해 기계적으로 제거한 뒤, 200mm의 길이로 절단하고, 다음에 각 샘플을 중량 측정(W1)하고나서, 염산 중에 침지하여 잔존 스케일을 완전하게 박리하고, 다시 샘플을 중량 측정(W2)했다. 상기 식 (1)에 의해, 잔류 스케일의 양을 계산으로 구했다(표 6의 「스케일 잔류량」). 본 법에 의해 얻어지는 스케일 잔류량은 0.05질량% 이하인 것을, 미케니컬 디스케일링성이 양호하다고 판정했다.

표 6으로부터 다음과 같은 고찰을 할 수 있다.

먼저, 본 발명의 실시예(강종 A2 내지 J2를 사용하여 조질 조건 a2 내지 c2로 조질한 것; 201, 202, 205, 207, 209, 210, 213, 216, 218, 219, 222, 224 내지 227)는, 전자현미경에 의해 일정한 조건하에서 계측된 Fe₂SiO₄의 두께가 0.01 내지 1.0㎛ 및 Fe₂SiO₄의 생성 길이가 강 표면 길이의 10㎛에 차지하는 비율이 60% 이상이며，아울러 본 발명의 규제조건을 충족하고 있다. 스케일 중의 Fe₂SiO₄가 이러한 특성을 구비하고 있음으로써, 선재의 권취 후의 냉각속도의 대소에 관계없이, 스케일의 잔류 응력이 200MPa 이하로 억제되어, 열간압연 완료 후의 선재의 스케일 박리율 및 미케니컬 디스케일링 후의 스케일 잔류량 모두 저감시킬 수 있다. 또한, 스케일 잔류량의 합격선은 실제 제품에 요구되는 품질로서, 0.05% 이하로 했다.

이에 반해 비교예(강종 C2, D2, F2, H2를 사용하여 조질 조건 d2로 조질한 것; 208, 211, 217, 223)는 선재의 재산화처리시의 노점이 지나치게 높아 Fe₂SiO₄가 본 발명의 경우보다도 두께가 크게 되어 있어, 열간압연 완료 후의 선재의 스케일 박리율은 낮지만, 미케니컬 디스케일링성이 악화되어 불합격으로 되었다.

또, 비교예(강종 A2, D2, G2, J2를 사용하여 조질 조건 f2로 조질한 것; 203, 212, 221, 229)는 빌렛 가열로에서의 가열온도가 높은 경우이며, 가열로에서 발생한 Fe₂SiO₄가 용융화되고, 이것을 통한 Fe 확산이 심하기 때문에 스케일이 급격하게 성장된다. 그러면, 그 후의 디스케일링에 의해서도 충분하게 스케일을 모두 제거할 수 없어, 압연 중에 밀려 들어가서 계면이 요철화된다. 따라서, 권취 후에 수증기 산화처리하면, Si가 높은 강종(G2: 221, J2: 229)에서는, 가열로에서 발생한 Fe₂SiO₄의 탈락 잔류물과 합하여 대단히 두꺼운 Fe₂SiO₄가 형성된다. Fe₂SiO₄가 본 발명의 경우보다도 크게 되어 있어, 열간압연 완료 후의 선재의 스케일 박리율은 낮지만, 미케니컬 디스케일링성이 악화되어 불합격으로 되었다.

한편, 저Si의 강종(A2: 203, D2: 212)에서도, 계면 요철의 영향으로 미케니컬 디스케일링성이 열화된다. Fe₂SiO₄가 균일하게 생성되지 않고, Fe₂SiO₄의 생성 길이가 작기 때문에, 잔류 응력이 커, 열간압연 완료 후의 스케일 박리율이 크다. 냉각시에 스케일의 박리면에 새로운 얇은 마그네타이트 스케일이 발생하여, MD성이 나쁘다.

또한, 비교예(강종 B2, E2, G2, J2를 사용하여 조질 조건 e2로 조질한 것; 206, 214, 220, 228)는 반대로 재산화처리시의 노점이 지나치게 낮아졌기 때문에, Fe₂SiO₄가 충분하게 생성되지 않아, 냉각 중에 발생하는 압축응력의 영향을 받아서 스케일이 박리되어, 열간압연 완료 후의 선재의 스케일 박리율이 높아져, 미케니컬 디스케일링성이 악화되어 불합격으로 되었다. 냉각시에 스케일의 박리면에 새로운 얇은 마그네타이트 스케일이 발생하여, MD성이 나쁘다.

또한, 비교예(강종 A2, E2를 사용하여 조질 조건 g2로 조질한 것; 204, 215)는 권취 온도가 높기 때문에 스케일이 지나치게 성장하여, 냉각 도중에 스케일이 박리되고, 그 박리면에 박리성이 나쁜 마그네타이트 스케일이 발생하여 MD성이 악화된 예이다.

이상의 실시예 및 비교예로부터 명확한 바와 같이, 동종의 강 조성이더라도, 열간압연에 의해 미케니컬 디스케일용 강 선재를 제조하는 단계에서, 필연적으로 생성되는 스케일을, 본 발명이 규제하는 일정한 조건하에서 조질함으로써, 미케니컬 디스케일링에 최적의 특성을 갖는 것으로 전화할 수 있는 것을 이해할 수 있다.

실시예 3

계속해서, 본 발명의 실시예 3에 대하여, 이하 설명한다. 표 7에 나타내는 조성의 강편(빌렛)을 가열로에서 가열하고, 이어서 소정의 선 직경의 강 선재로 열간압연한 후, 이 강 선재를 755 내지 1050℃의 온도에서 코일로 권취하여 바닥면 상에 루프 형상으로 재치한 직후에 습윤 공기 중을 주행시키고, 이 습윤 공기 중에 노출하여 산화시켜 강 선재 표면에 스케일을 형성시켰다. 그 후, 컨베이어(예컨대 스텔모 컨베이어(Stelmor conveyor)) 상에 반송하여, 원하는 기계적 특성이 얻어지도록, 적당한 적정 냉각 조건으로 냉각시켰다. 또한, 이 처리 후의 강 선재는 코일로 권취된 상태로 되어 있다.

상기 처리 후의 강 선재 코일의 전단, 중앙부, 후단으로부터 500mm 길이의 샘플을 채취하고, 각각의 샘플로부터 임의의 3개소를 X선 회절 측정하고, Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO, Fe₂SiO₄의 피크 강도비로부터 각각의 비율을 구했다. 또한, 이것들로부터 각 코일(각 강 선재)에서의 전체의 평균값을 구하고, 이것을 각 코일(각 강 선재)에서의 스케일 조성값으로 했다.

또한, 각 강 선재의 스케일 부착량, 및, 미케니컬 디스케일링성을 다음과 같이 하여 조사했다. 각 강 선재 코일의 전단, 중앙부, 후단으로부터 길이 250mm의 샘플을 채취하고, 이 중량 측정을 하여 중량(후술의 척 간 거리 200mm 상당부의 중량: W3)을 구했다. 다음에, 이 샘플을 척 간 거리 200mm로 하여 크로스 헤드에 부착하고, 이것에 4%의 인장 변형을 부여한 후, 척으로부터 떼어냈다. 다음에 이 샘플에 바람을 뿜어 선재 표면의 스케일을 날려버리고, 이 후, 200mm 길이로 절단하여 중량측정하여 중량(W1)을 구하고, 다음에 이 샘플을 염산 중에 침지하여 선재 표면에 부착되어 있는 스케일을 완전하게 박리시키고, 다시 중량을 측정하여 중량(W2)을 구했다. 이 중량 측정의 값으로부터 상기 식 (1)에 의해 잔류 스케일량을 구했다. 또, 상기 식 (2)에 의해 강 선재의 스케일 부착량을 구했다. 또한, 코일의 전단, 중앙부, 후단에서의 잔류 스케일량의 평균값을 잔류 스케일량으로서 사용했다. 코일의 전단, 중앙부, 후단에서의 스케일 부착량의 평균값을 스케일 부착량으로서 사용했다.

상기 측정의 결과를 표 8에 나타낸다. 잔류 스케일량은 많을수록 MD성(미케니컬 디스케일링성)이 나쁘며, 잔류 스케일량이 0.05질량% 이하인 것을 MD성이 양호하다고 판정했다.

표 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 경우에는, 강 선재의 스케일 부착량이 0.1 내지 0.7질량%이며, 수증기 첨가를 하지 않은 비교예와 비교하면, 가속 산화되어 스케일의 부착량이 증대하고, 게다가 스케일의 구조도 FeO, Fe₂SiO₄의 비율이 증가하여 적정 범위 내(FeO: 30vol% 이상, Fe₂SiO₄: 0.1 내지 10vol%)에 있기 때문에, 잔류 스케일이 0.05질량% 이하로 적어, MD성이 양호했다.

실시예 4

계속해서, 본 발명의 실시예 4에 대하여, 이하 설명한다. 표 9에 나타내는 조성의 강편(빌렛)을 가열로에서 가열하고, 이어서 선 직경 5.5mm의 강 선재로 열간압연한 후, 강 선재가 750℃ 내지 1030℃ 정도의 온도 영역에 있는 권취 후에, 이 강 선재를 수증기 분위기 중을 통과시켜 수증기 산화처리를 행했다. 이 때, 압연 후의 냉각속도를 변경하면, 수증기 분위기 중 통과시간이 바뀌고, 수증기 산화처리 시간이 변화되어, 스케일의 성상(크랙 발생 상태, 스케일 박리 면적)이 바뀐다.

상기 수증기 산화처리 후의 강 선재로부터 단면(강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면) 관찰용 시료를 임의로 3개소 채취하고, 각 단면 관찰용 시료를 연마한 후, 광학현미경에 의해 각 단면을 관찰하고, 단면 조직 사진을 16점, 500배의 배율로 촬영했다. 이 사진으로부터, 계면 길이 200㎛당의 스케일 중의 크랙 A의 개수를 측정했다. 즉, 단면 상의 스케일 내에 확인되는 크랙으로서, 스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙(크랙 A)에 대하여, 계면 길이 200㎛당의 크랙 개수를 측정하고, 이 평균값을 구했다.

또, 상기 수증기 산화처리 후의 강 선재에서의 스케일의 부착 상태를, 다음과 같이 하여 조사했다. 강 선재 코일의 전단부, 중앙부, 후단부로부터 각각 500mm 길이의 샘플을 채취하고, 각각의 샘플에 대하여 스케일이 박리된 개소의 면적(스케일 박리 면적)을 측정하고, 각각의 샘플의 전체 표면에 대한 스케일 박리 면적의 비율을 구했다. 이 비율이 클수록, 압연 후(수증기 산화처리 후)의 강 선재의 스케일 박리가 크며, 60% 초과인 것을 ×(극히 불량), 40 내지 60%(40%를 포함하지 않음)인 것을 △(불량), 20 내지 40%(2O%를 포함하지 않음)인 것을 ○(양호), 20% 이하인 것을 ◎(극히 양호)로 했다. 또한, ◎, ○인 것에 대해서는, 압연 후(수증기 산화처리 후)는 스케일이 안정하게 부착되어 있어, 방청제의 도포 등을 필요로 하지 않는 수준의 것이다.

또한 상기 수증기 산화처리 후의 강 선재의 미케니컬 디스케일링성을 다음과 같이 하여 조사했다. 강 선재 코일의 전단부, 중앙부, 후단부로부터 길이 250mm의 샘플을 채취하고, 이것을 척 간 거리 200mm로 하여 크로스 헤드에 부착하고, 이것에 4%의 인장 변형을 부여한 후, 척으로부터 떼어냈다. 다음에 이 샘플에 바람을 뿜어 선재 표면의 스케일을 날려버리고, 이 후, 200mm 길이로 절단하여 중량측정하여 중량(W1)을 구하고, 다음에 이 샘플을 염산 중에 침지하여 선재 표면에 부착되어 있는 스케일을 완전하게 박리시키고, 다시 중량을 측정하여 중량(W2)을 구했다. 이 중량측정의 값으로부터 상기 식 (1)에 의해 잔류 스케일량을 구했다. 이렇게 하여 구해진 강 선재 코일의 전단부, 중앙부, 후단부로부터의 잔류 스케일량의 평균값을, 변형 부여 후의 스케일 잔류량으로 했다. 이 변형 부여 후의 스케일 잔류량이 많을수록 미케니컬 디스케일링성이 나쁘며, 이 변형 부여 후의 스케일 잔류량이 0.05질량% 이하인 것을 미케니컬 디스케일링성이 양호하다고 판정했다.

상기 측정의 결과를 표 10에 나타낸다. 표 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, No.409, 416, 427(모두 비교예)의 경우에는, 계면 길이 200㎛당의 스케일 중의 크랙 A의 개수가 5개 미만이고, 압연 후(수증기 산화처리 후)의 강 선재의 스케일 박리 면적의 비율이 작아 스케일 부착 상태는 ◎(극히 양호)이지만, 변형 부여 후의 스케일 잔류량은 0.05질량%보다도 커서 미케니컬 디스케일링성이 나쁘다.

No.402, 404, 407, 410, 412, 414, 418, 420, 422, 426, 429, 431(모두 비교예)의 경우에는, 계면 길이 200㎛당의 스케일 중의 크랙 A의 개수가 20개 초과이며, 압연 후(수증기 산화처리 후)의 강 선재의 스케일 박리 면적의 비율이 커서 스케일 부착 상태는 ×(극히 불량) 또는 △(불량)이다.

이에 반해, No.401, 403, 405, 406, 408, 411, 413, 415, 417, 419, 421, 423, 424, 425, 428, 430(모두 본 발명의 실시예)의 경우에는, 계면 길이 200㎛당의 스케일 중의 크랙 A의 개수가 5 내지 20개의 범위 내에 있고, 압연 후(수증기 산화처리 후)의 강 선재의 스케일 박리 면적의 비율이 작아 스케일 부착 상태는 ◎(극히 양호) 또는 ○(양호)임과 아울러, 변형 부여 후의 스케일 잔류량은 0.05질량% 이하로서 미케니컬 디스케일링성이 양호하다.

실시예 5

본 발명의 실시예 5에 대하여, 이하 설명한다. 표 11에 나타내는 조성의 강편(빌렛)을 가열로에서 가열하고, 이어서 선 직경 5.5mm의 강 선재로 열간압연한 후, 강 선재를 권취한 후에, 이 강 선재를 노점 30℃ 이상의 수증기 분위기 중을 통과시켜 수증기 산화처리를 했다. 이 후, 600℃까지의 냉각속도를 변경하여 P의 농화를 제어했다.

이렇게 하여 얻어진 강 선재에 대하여, 스케일과 강의 계면에 형성된 P 농화부의 P 농도의 최대값, Fe₂SiO₄층의 두께, 및, 스케일 박리 상황을 측정했다.

이 때, 스케일 박리 상황에 대해서는, 다음과 같이 하여 측정했다. 강 선재 코일의 전단부, 중앙부, 후단부로부터 500mm 길이의 샘플을 채취하고, 각 샘플에 대하여 스케일이 박리된 개소의 면적(스케일 박리 면적)을 측정하고, 각 샘플의 전체 표면에 대한 스케일 박리 면적의 비율을 구했다. 이 비율이 클수록, 열간압연 후의 강 선재의 스케일 박리가 크며, 40% 초과인 것을 ×(불량), 20 내지 40%(20%를 포함하지 않음)인 것을 △(양호), 20% 이하인 것을 ○(극히 양호)로 했다. 또한, ○, △ 인 것에 대해서는, 열간압연 후는 스케일이 안정하게 부착되어 있어, 방청제의 도포 등을 필요로 하지 않는 수준의 것이며, 또, 권취 후의 냉각 과정에서의 3차 스케일의 발생이 적다.

Fe₂SiO₄ 층의 두께에 대해서는, 다음과 같이 하여 측정했다. 강 선재로부터 단면(강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면) 시료를 임의로 각 3개소 채취하고, 각 단면 시료의 조직 사진을 5000배 이상의 배율로 촬영하고, Fe₂SiO₄층의 두께를 1단면으로부터 임의로 3점 측정하여 그 평균값을 구하고, 또한 선재 3개소(코일의 전단, 중앙, 후단)에서의 평균값을 구하여 Fe₂SiO₄층의 두께로 했다. 이 측정에 사용한 장치는 JEOL제 전계 방사형 투과 전자현미경(JEM-2010F)이고, 측정 조건은 가속전압 200kV이다.

P 농화부의 P 농도의 최대값에 대해서는, 다음과 같이 하여 측정했다. 강 선재로부터 단면(강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면) 시료를 임의로 3개소 채취하고, 각 단면 시료에 대하여, TEM-EDX에 의해 빔 직경 1nm로 스케일과 강의 계면부를 수직방향으로 10nm 간격으로 P 농도를 측정하고, P 농도의 최대값을 구한다. 이러한 측정을, 계면 길이 500nm당 20점에 대하여 행하고, 각각의 점에서의 P 농도의 최대값을 구하고, 그 20점에서의 P 농도 최대값의 평균값(a)을 구한다. 그리고, 선재 3개소(코일의 전단, 중앙, 후단)의 각각에 대한 a(20점에서의 P 농도 최대값의 평균값)의 평균값을 구하여 P 농도의 최대값으로 했다. 이 측정에 사용한 장치는 JEOL제 전계 방사형 투과 전자현미경(JEM-2010F) 및 EDX 검출기(NORAN-VANTAGE제)이고, 측정 조건은 가속전압 200kV이다.

또한, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 강 선재에 대한 미케니컬 디스케일링성을 다음과 같이 하여 조사했다. 강 선재 코일의 전단부, 중앙부, 후단부로부터 길이 250mm의 샘플을 채취하고, 이것을 척 간 거리 200mm로 하여 크로스 헤드에 부착하고, 이것에 4%의 인장 변형을 준 후, 척으로부터 떼어냈다. 다음에 이 샘플에 바람을 뿜어 선재 표면의 스케일을 날려버리고, 이 후, 200mm 길이로 절단하여 중량측정하여 중량(W1)을 구하고, 다음에, 이 샘플을 염산 중에 침지하여 선재 표면에 부착되어 있는 스케일을 완전하게 박리시키고, 다시 중량을 측정하여 중량(W2)을 구했다. 이 중량측정의 값으로부터 상기 식 (1)에 의해 잔류 스케일량을 구했다. 이렇게 하여 구해진 강 선재 코일의 전단부, 중앙부, 후단부에서의 잔류 스케일량의 평균값을 변형 부여 후의 스케일 잔류량으로 했다. 이 변형 부여 후의 스케일 잔류량이 많을수록 미케니컬 디스케일링성이 나쁘며, 이 변형 부여 후의 스케일 잔류량이 0.05질량% 이하인 것을 미케니컬 디스케일링성이 양호하다고 판정했다.

상기 측정의 결과를 표 12에 나타낸다. 표 11 내지 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 시험번호 501, 503, 505, 506, 508, 509, 511, 513, 516, 517, 519, 520, 521, 524, 525, 528 내지 531, 533 내지 535, 537, 539, 540의 경우에는, 모두, 본 발명에 따른 강 선재의 조성(C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.1 내지 0.5질량%, Mn: 0.3 내지 1.0질량%를 함유함)을 충족시키고, 특히 Si: 0.1 내지 0.5질량%를 충족시키기 때문에, 스케일과 강의 계면에 형성된 Fe₂SiO₄층의 두께가 지나치게 두껍지 않고, 1㎛ 이하이며, 또한, P 농화부의 P 농도의 최대값이 2.5질량% 이하이다. 이 때문에, 열간압연 중에 스케일이 박리되기 어렵고, 열간압연 후의 강 선재의 스케일 박리 면적의 비율이 작아 스케일 부착 상태는 △(양호) 또는 ○(극히 양호)이며, 보관 중의 녹의 발생이 억제되어 있고, 또, 변형 부여 후의 스케일 잔류량은 0.05질량% 이하로서 미케니컬 디스케일링성이 양호하다.

시험번호 502, 510, 512, 515, 523, 526, 532, 536, 538의 경우에는, 수증기 산화처리에 의해 Fe₂SiO₄층은 형성되어 있지만, 수증기 산화처리 후의 냉각속도가 느리기 때문에 P 농화가 현저하여, P 농화부의 P 농도의 최대값이 2.5% 초과이다. 이 때문에, 열간압연 중의 스케일 박리가 심하여, 열간압연 후의 강 선재의 스케일 박리 면적의 비율이 커서 스케일 부착 상태는 ×(불량)이다. 따라서, 냉각 중에 스케일 박리면에 새로운 얇은 밀착 스케일(3차 스케일)이 발생하거나, 보관 중에 스케일 박리면에 녹이 발생한다.

시험번호 504, 518, 522, 527의 경우에는, 수증기 산화처리를 행하지 않았으므로, Fe₂SiO₄층은 형성되지 않고, SiO₂층이 형성되어 있다. 이 때문에, 변형 부여 후의 스케일 잔류량은 0.05질량%보다도 커서 미케니컬 디스케일링성이 나쁘다.

시험번호 541 내지 544의 경우에는, 모두, 본 발명에 따른 강 선재의 조성 중의 Si: 0.01 내지 0.5질량%를 충족시키고 있지 않기 때문에, 수증기 산화처리의 유무에 관계없이, 스케일과 강의 계면에 형성된 Fe₂SiO₄층의 두께가 지나치게 두꺼워서, 1㎛를 초과하고 있다. 이 때문에, 변형 부여 후의 스케일 잔류량은 0.05질량%보다도 커서 미케니컬 디스케일링성이 극히 나쁘다.

시험번호 507, 514의 경우에는, 수증기 산화온도가 지나치게 높아, 스케일이 급성장했기 때문에, 냉각 중에 스케일이 박리되고, 그 박리면에 새로운 얇은 밀착 스케일(3차 스케일)이 발생하여, MD성이 나빠졌다.

또한, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하며, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본 발명에 따른 강 선재는 반송시에는 스케일 밀착성이 좋아 스케일이 박리되기 어렵기 때문에, 장기간 보존해도 녹이 발생하지 않고, 또한 미케니컬 디스케일링시에는 스케일 박리성이 좋아 미케니컬 디스케일링성이 우수하므로, 강선 제조용의 강 선재(소선재)로서 극히 적합하게 사용할 수 있어 대단히 유용하다.

Claims (33)

1. 강편을 가열하여 열간압연하고, 열간압연을 종료한 강재에, 수증기 및/또는 입경 100㎛ 이하의 미스트 워터가 존재하는 환경하에서 강재의 표면을 산화처리하는 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
2. C: 0.05 내지 1.2질량%, 및 Si: 0.01 내지 0.50질량%를 함유하는 강편을 가열하여 열간압연하고, 열간압연을 종료한 강재에, 수증기 및/또는 입경 100㎛ 이하의 미스트 워터가 존재하는 환경하에서 강재의 표면을 산화처리하는 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 강편이 또한 Mn: 0.1 내지 1.5질량%, P: 0.02질량% 이하, S: 0.02질량% 이하 및 N: 0.005질량% 이하로 제어된 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 산화처리에 의해 형성된 스케일 중에 Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 상기 강편에 접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 산화처리를 노점 30 내지 80℃의 습윤 분위기 중에서 행하는 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 습윤 분위기 중에 상기 강재를 0.1초 이상 60초 이하 통과시키는 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
7. C: 0.05 내지 1.2질량%, 및 Si: 0.01 내지 0.50질량%를 함유하는 강편을 가열하여 열간압연하고, 열간압연을 종료한 강재를 노점 30 내지 80℃의 습윤 분위기 중을 0.1초 이상 60초 이하 통과시켜 강재의 표면을 산화처리하는 것을 특징으로 하는 디스케일링 시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 강재의 산화처리시의 개시 온도가 750 내지 1015℃인 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 강편을 가열하여 열간압연할 때에, 1200℃ 이하의 온도에서 가열로로부터 추출하여 압연하는 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 강재의 산화처리시의 종료 온도가 600℃ 이상인 것을 특징으로 하는 디스케일링시의 스케일 박리성이 우수한 강재의 제조 방법.
11. C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량% 및 Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하고, P: 0.02 질량% 이하, S: 0.02질량% 이하 및 N: 0.005질량% 이하로 제어된 강 선재로서, 열간압연시에 형성된 스케일의 소지 철측에 접하여 Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 열간압연시에 발생하여 스케일 내에 잔류하는 압축응력이 200MPa 이하로 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 Fe₂SiO₄(파얄라이트)층의 두께가 0.01 내지 1.0㎛이고, 상기 파얄라이 트층이 차지하는 면적이, 그 단면에서, 전자현미경에 의한 배율 15000배의 관찰을 기초로, 10㎛의 길이에 대하여 60% 이상인 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 Fe₂SiO₄(파얄라이트)층의 두께가 0.01 내지 1.0㎛이고, 상기 파얄라이트층이 차지하는 면적이, 그 단면에서, 전자현미경에 의한 배율 15000배의 관찰을 기초로, 10㎛의 길이에 대하여 60% 이상이며, 또한 열간압연시에 발생하여 스케일 내에 잔류하는 압축응력이 200MPa 이하인 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Cr: 0.3 질량% 이하 및/또는 Ni: 0.3질량% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Cu: 0.2 질량% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Nb, V, Ti, Hf 및 Zr 중 1종 또는 2종 이상을 합계 0.1질량% 이하 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Al: 0.1질량% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
19. 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    B: 0.0001 내지 0.005질량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
20. 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Ca: 0.01 질량% 이하 및 Mg: 0.01질량% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링용 강 선재.
21. C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하고, P: 0.02 질량% 이하, S: 0.02질량% 이하 및 N: 0.005질량% 이하로 제어 된 강 선재로서, Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 열간압연시에 형성된 스케일의 소지 철측에 접하여 형성되고, 스케일 부착량이 0.1 내지 0.7질량%이고, 상기 스케일 중에 FeO를 30vol% 이상, Fe₂SiO₄를 0.01 내지 10vol%를 함유하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
22. C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.50질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하고, P: 0.02 질량% 이하, S: 0.02질량% 이하 및 N: 0.005질량% 이하로 제어된 강 선재로서, Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 열간압연시에 형성된 스케일의 소지 철측에 접하여 형성되고, 강 선재의 길이 방향에 대하여 수직방향의 단면에서의 강 표면의 스케일 내에, 스케일과 강 표면의 계면을 기점으로 하고, 스케일 두께의 25% 이상의 길이를 갖는 크랙이 계면 길이 200㎛당 5 내지 20개 존재하는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
23. 제 22 항에 있어서,

    Cr: 0.1 내지 0.3질량% 및/또는 Ni: 0.1 내지 0.3질량%를 함유하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,

    Cu: 0.01 내지 0.2질량%를 함유하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선 재.
25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Nb, Ti, V, Hf, Zr 중 1종 이상을 합계로 0.003 내지 0.1질량% 함유하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
26. 제 22 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Al 함유량: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함함)인 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
27. 제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

    B: 0.001 내지 0.005질량%를 함유하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
28. C: 0.05 내지 1.2질량%, Si: 0.01 내지 0.5질량%, Mn: 0.1 내지 1.5질량%를 함유하고, P: 0.02질량% 이하, S: 0.02질량% 이하 및 N: 0.005질량% 이하로 제어된 강 선재로서, Fe₂SiO₄(파얄라이트)층이 열간압연시에 형성된 스케일의 소지 철측에 접하여 형성되고, 스케일과 강의 계면에, P 농도의 최대값: 2.5질량% 이하의 P 농화부가 형성되고, 또한, 이 P 농화부의 바로 위에 Fe₂SiO₄층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 Fe₂SiO₄층의 두께가 0.01 내지 1㎛인 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
30. 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,

    Cr: 0질량% 초과 0.3질량% 이하 및/또는 Ni: 0질량% 초과 0.3질량% 이하를 함유하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
31. 제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Cu: 0질량% 초과 0.2질량% 이하를 함유하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
32. 제 28 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,

    Nb, Ti, V, Hf, Zr 중 1종 이상을 합계로 0질량% 초과 0.1질량% 이하를 함유하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.
33. 제 28 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,

    B: 0.001 내지 0.005질량%를 함유하는 미케니컬 디스케일링성이 우수한 강 선재.

Images