KR20090011018A - 강 스트립 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강 스트립 및 강 스트립 제조 방법을 제공한다. 도시된 실시 형태에서, 강 스트립 제조 방법은, 소망하는 항복강도를 제공하기 위해 완성된 스트립의 미세구조에 관해서 선택된 2.0wt% 이하의 잔류물 농도를 포함하는 용융 강을, 스트립으로 연속 주조하는 단계와, 850℃ 내지 400℃ 사이의 온도 범위에 걸쳐 오스테나이트로부터 페라이트까지 스트립을 변태시키기 위해 스트립을 냉각하는 단계를 포함한다. 상기 방법에 의해 개선된 항복강도 특성을 갖는 주조 강이 제조된다.

Description

강 스트립 제조 방법{A METHOD OF PRODUCING STEEL STRIP}

본 발명은 강 스트립 제조 방법 및 이 방법에 따라 제조된 주조 스트립에 관한 것이이다.

특히, 본 발명은 연속 스트립 주조기에서 강 스트립 제조에 관한 것이다.

본원에 사용된 바와 같이 "스트립" 이라 함은 두께가 5mm 이하의 제품을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

본 출원인은 트윈 롤 주조기 형태의 연속 스트립 주조기에서 강 스트립을 주조하는 분야에서 폭넓은 연구와 발전적 업적을 실행하였다.

일반적 견지에서, 트윈 롤 주조기에서 연속적으로 강 스트립 주조는 내부적으로 수냉되는 한 쌍의 상반 방향 회전의 수평 주조 롤 쌍 사이에 용융금속을 도입하는 것에 의해, 이동하는 롤 표면에 금속 쉘(shell)을 응고시키고, 이 금속 쉘이 롤 간극(nip)에서 하방으로 공급되는 응고된 스트립 제품을 제조하기 위해서 롤 사이의 롤 간극으로 함께 이동한다. 본원 명세서에서 "롤 간극" 이라 함은 롤이 서로 가장 근접하는 영역을 일반적으로 지시한다. 용융금속은, 레이들(ladle)로부터 보다 작은 용기로 주입되고, 이들 용기에서 롤 간극 상방에 위치한 금속공급노즐을 통해 용융금속이 흘러서, 롤 사이의 롤 간극으로 향하게 되어, 롤 간극 바로 위의 롤의 주조 표면에 지지되며 롤 간극의 길이방향을 따라 연장하는 용융금속 주조 풀(pool)을 형성하게 된다. 전자석 배리어(electromagnetic barrier)와 같은 대체수단이 또한 제시되고 있지만, 이러한 주조 풀은 일반적으로 유출에 대해서 주조 풀의 양 단부를 막기 위해서 롤의 단면과 미끄럼 맞물림 관계로 유지되는 측부판 또는 측부 댐 사이에 구속된다. 이런 종류의 트윈 롤 주조기에서 강 스트립 주조에 관해서는, 예컨대 미국 특허 제5,184,668호, 제5,277,243호 및 제5,934,359호 공보에 개시되어 있다.

강 성분에서 잔류물의 농도가 최종 완성된 미세구조에 상당한 효과를 나타낼 수 있고, 차례로 주조 스트립의 항복강도 특성에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 보다 높은 농도의 잔류물은 주조 스트립에서 높은 항복강도를 제공하는 미세구조를 제조하도록 850℃와 400℃ 사이의 온도 범위에서 오스테나이트로부터 페라이트로의 스트립을 변태시키기 위해 보다 낮은 냉각속도를 이용하는 것이 가능하게 한다. 변태 온도범위는 850℃ 내지 400℃ 사이의 온도 범위 이내이며 전체 온도범위가 아니라는 것이 이해될 것이다. 정확한 변태 온도범위는 강 성분의 화학성질과 처리 특성에 따라 다양하게 된다.

강 스트립 제조 방법은,

(a) 기계적 특성을 제공하기 위해 요구되는 스트립의 미세구조에 관해서 선택된 강 성분의 잔류물 농도를 포함하는 용융 강을, 스트립으로 연속 주조하는 단계, 및

(b) 850℃ 내지 400℃ 사이의 온도범위에서 오스테나이트로부터 페라이트로 변태시키기 위해 스트립을 냉각하는 단계를 포함한다.

연속 주조기는 트윈 롤 주조기이어도 된다.

"잔류물" 이라 함은, 비교적 소량으로 포함되는 구리, 주석, 아연, 니켈, 크롬, 및 몰리브덴 등과 같은 원소의 범위를 포괄하며, 일반적으로 표준 강 제조의 결과물이다. 실례로서, 이들 원소는 강을 제조하기 위해 고철(scrab steel)을 사용한 결과로서 나타날 수도 있다.

일 실시 형태에서, 잔류물의 총량이 1.2 wt% 이하이다. 이들 잔류물은 700MPa 이상까지 초과하는 항복강도를 구비하는 보다 단단한 강 스트립을 소망하는 경우 2.0 wt%까지이어도 된다. 이 중량퍼센트는 고철과 강 처리로부터의 잔류물을 포함하는 강 스트립에서의 총 중량퍼센트이다.

일 실시 형태에서, 단계 (a)에서 제조된 주조 스트립의 두께가 2mm 이하이다.

일 실시 형태에서, 단계 (a)에서 제조된 주조 스트립이 주상(columnar)의 오스테나이트 입자를 포함하여도 된다.

강은 저탄소강이어도 된다. "저탄소강" 이라 함은 중량%로,

탄소 : 0.02-0.08,

규소 : 0.5 이하,

망간 : 1.0 이하,

잔류물 : 1.2 이하, 및

철 : 나머지

의 조성을 갖는 보통의 강이라는 것이 이해될 것이다.

저탄소강은 실리콘/망간 킬드(silicon/manganese killed)이고 중량%로,

탄소 0.02 - 0.08%

망간 0.30 - 0.80%

실리콘 0.10 - 0.40%

황 0.002 - 0.05%

알루미늄 0.01% 이하

의 조성을 갖는다.

저탄소강은 알루미늄 킬드이고 중량%로,

탄소 0.02 - 0.08%

망간 최대 0.40%

실리콘 최대 0.50%

황 0.002 - 0.05%

알루미늄 최대 0.05%

의 조성을 갖는다.

알루미늄 킬드 강은 칼슘 처리되어도 된다.

본 방법은 단계 (a) 이후 단계 (b) 이전에 주조 스트립을 직렬형(in-line) 열간 압연의 단계를 추가로 포함하여도 된다.

단계 (b)는, 주조 스트립의 요구되는 항복강도 특성을 제공하는 미세구조를 제조하기 위해서, 적어도 0.01℃/sec, 및 일반적으로 적어도 0.1℃/sec의 선택된 냉각속도에서 오스테나이트로부터 페라이트까지 스트립을 변태시키도록 스트립을 냉각하는 단계를 포함하고, 이 미세구조는,

(i) 대부분 다각형 페라이트,

(ⅱ) 다각형 페라이트와 저온 변태 제품의 혼합물, 및

(ⅲ) 대부분 저온 변태 제품의 미세구조,

를 포함하는 군으로부터 선택된다.

본 발명의 최상 실시 형태는 형태 (ⅱ) 및 (ⅲ)의 미세구조를 갖는다는 것이 이해될 것이다.

"저온 변태 제품" 이라 함은 뷔드맨스태텐 페라이트, 침상 페라이트, 베이나이트, 및 마텐사이트를 포함한다.

강 성분에서 잔류물의 농도가 최종 완성된 미세구조에 상당한 효과를 나타낼 수 있고, 차례로 주조 스트립의 항복강도 특성에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 보다 높은 농도의 잔류물은 주조 스트립에서 높은 항복강도를 제공하는 미세구조를 제조하도록 850℃와 400℃ 사이의 온도 범위에서 오스테나이트로부터 페라이트로의 스트립을 변태시키기 위해 보다 낮은 냉각속도를 이용하는 것이 가능하게 한다.

본 발명을 보다 충분히 설명하기 위해서, 실시예는 첨부도면을 참조로 설명한다.

하기의 상세한 설명은 트윈 롤 주조기를 이용하는 연속 주조 강 스트립 제조 방법에 관해서 설명한다. 본 발명은 트윈 롤 주조기의 사용에 한정하지 않고 다른 형태의 연속 스트립 주조기에도 적용된다.

도 1은 본 발명에 따라 강 스트립이 제조될 수 있는 제조 라인을 연속적인 부분으로 도시한다. 도 1 및 도 2에서는, 중계 통로(10)로 가이드 테이블(13)을 가로질러 핀치 롤(14A)의 핀치 롤 스탠드(14)로 통과하는 주조 강 스트립(12)을 제조하는 참조번호 11로 지시된 트윈 롤 주조기를 도시한다. 핀치 롤 스탠드(14)를 바로 빠져 나온 후, 한 쌍의 분쇄 롤(16A)과 지지 롤(16B)로 구성되는 열간압연기(16)를 통과하는 스트립의 두께를 감소하도록 열간 압연된다. 이 열간 압연된 스트립은 워터제트(18)에 의해 강제 냉각되도록 송출테이블(17)을 통과하고 한 쌍의 핀치 롤(20A)의 핀치 롤 스탠드(20)를 통과하여, 코일러(19)로 이동한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 트윈 롤 주조기(11)는 주조면(22A)을 갖는 한 쌍의 평행한 주조 롤(22)을 지지하는 메인 머시인 프레임(21)을 구비하고 있다. 용융금속이 주조작업 동안 레이들(도시생략)로부터 턴디쉬(23)로 공급되고, 내화 보호판(24)을 통해 분배기(25)로 진행하고 그후 금속공급노즐(26)을 통해 주조 롤(22) 사이의 롤 간극(27)으로 공급된다. 이와 같이 롤 간극(27)으로 공급된 용융금속은 롤 간극 바로 위에 풀(30)을 형성하고 이 풀은 측부판 홀더에 접속되는 유압실린더장치를 구비하는 한 쌍의 스러스터(도시생략)에 의해 롤의 단부에 적용된 한 쌍의 측부 폐쇄 댐 또는 측부판(28)으로 롤의 단부에 구속된다. 풀(30)의 상부면(일반적으로 "메니스커스(meniscus)" 레벨로 언급됨)은 공급노즐의 하단부 위까지 상승하므로 공급노즐의 하단부가 이 풀 내에 잠기게 된다.

주조 롤(22)은 수냉되므로 이동하는 롤 표면에 쉘을 응고시키고, 롤 사이의 롤 간극(27)으로부터 공급되는 응고된 스트립(12)을 제조하기 위해서 롤 사이의 롤 간극(27)으로 함께 이동된다.

트윈 롤 주조기는 미국 특허 제5,184,668호 및 제5,277,243호 또는 제 5,488,988호 공보에 상세히 도시되고 개시되며, 이들 특허의 개시 내용은 본 발명의 일부를 형성하는 구조에 관해 상세히 설명한다.

통상적으로, 트윈 롤 주조기로부터 통과하는 스트립은 1400℃ 정도이고 열간 압연 주조기에 존재하는 스트립의 온도는 약 900-1100℃ 이어도 된다. 스트립은 폭이 0.9m 내지 2.0m 범위이고 두께가 0.7mm 내지 2.0mm 범위를 갖는다. 스트립 속도는 1.0 m/sec 정도이다.

850℃ 내지 400℃ 사이의 온도범위에 걸쳐 오스테나이트로부터 페라이트까지 스트립을 변태시키는 냉각속도는 적어도 0.01 ℃/sec, 바람직하게는 적어도 0.1 ℃/sec 가 되도록 선택되며, 100 ℃/sec 를 초과할 수 있다. 저탄소강에 대한 이런 냉각속도에 의해,

(ⅰ) 대부분 다각형 페라이트,

(ⅱ) 다각형 페라이트와, 침상 페라이트, 뷔드맨스태텐 페라이트, 및 베이나이트 등과 같은 저온 변태 제품의 혼합물, 및

(ⅲ) 대부분 저온 변태 제품

의 미세구조를 갖는 주조 스트립을 제조하는 것이 가능하다.

본 발명의 최상 실시예는 형태 (ⅱ) 및 (ⅲ)의 미세구조를 갖는다는 것이 이해될 것이다.

저탄소강의 경우에 있어서, 미세구조의 이런 범위는 450MPa을 초과하는 항복강도로 제조할 수 있다.

강의 잔류물 농도는 스트립에 요구되는 기계적 특성을 제공하는데 요구되는 주조 스트립의 완성된 미세구조를 고려하여 선택된다.

본 개시 내용은 다량의 잔류물(0.2%Cr, 0.2%Ni, 0.2%Mo, 0.4%Cu, 0.2%Sn)의 존재가 개선된 미세구조의 스트립을 제조한 실험적 연구의 발견에 기초한다.

실험적 발견은, 75 m/min에서 스트립 주조의 오스테나이트 미세구조가 잔류물 없이 스트립의 미세구조와 유사하다는 것을 포함한다. 그러나, 잔류물을 갖는 주조 스트립이 10-15℃/sec의 표준 냉각속도로 처리되는 경우, 생성되는 완성된 미세구조는 동일속도로 냉각된 잔류물 없는 주조 스트립과 매우 상이하였다.

잔류물을 갖는 냉각된 주조 스트립에서 관찰된 미세구조는, 잔류물의 존재에 의해 유발되는 상당히 심각하게 억압된 페라이트 변태를 지시하는 것으로, 대부분 이전 오스테나이트 입자 경계를 따라 나타나는 입자 경계 페라이트의 얇은 밴드만을 갖는 베이나이트이었다. 생성된 제품의 기계적 특성은, 540 MPa 항복강도, 650 MPa 인장강도 및 15% 총 연신율의 통상적인 값을 갖는 것이 매우 바람직하다. 이런 수치값은 주조 스트립의 제조에 상당한 비용을 추가하는 미세합금(microalloying)으로 과거에 달성될 수 있었다.

잔류물의 효과는 오스테나이트를 페라이트 변태온도까지 하강시키고 다각형 페라이트 형성의 속도를 지연시킴으로써 저온 변태 제품(특히 베이나이트)의 비율을 향상시켰다.

이런 발견의 가장 중요한 결과 중 하나는, 반드시 하나는 아니지만, 높은 항복강도를 제공하기 위해 요구된 미세구조를 형성하도록 오스테나이트로부터 페라이트까지 변태시키는데 요구되는 냉각속도의 감소에 잔류물 농도의 증가가 영향을 미 치는 것이다.

본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 전술한 바와 같이 본 발명에 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

도 1은 직렬형 열간 압연 주조기와 코일러를 통합하는 스트립 주조장치를 도시하는 도면이다.

도 2는 트윈 롤 주조기를 상세히 도시하는 개략도이다.

도 3은 주조 스트립의 항복강도에서 잔류물의 효과를 도시하는 도면이다.

Claims (7)

1. 강 스트립 제조 방법으로서,

   (a) 중량%로,

   탄소 0.02 - 0.08%;

   망간 0.30 - 0.80%;

   실리콘 0.10 - 0.40%;

   황 0.002 - 0.05%;

   알루미늄 0.01% 미만; 및

   구리, 니켈, 크롬, 몰리브덴 및 주석의 그룹으로부터 선택되는 잔류물을 함유하는 용융 저탄소 실리콘/망간 킬드 강을 스트립으로 연속 주조하는 단계; 및

   (b) 850℃와 400℃ 사이의 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태 온도 범위에 걸쳐 적어도 0.01℃/sec의 선택된 냉각속도로 상기 스트립을 냉각시키는 단계를 포함하며,

   단계 (b)에서 제조된 스트립의 강에 적어도 450MPa의 항복강도를 제공하는 미세구조를 생성시키기 위해 강 조성의 잔류물의 농도를 선택하고, 상기 미세구조는:

   (i) 다각형 페라이트와 저온 변태 제품의 혼합물; 또는

   (ii) 대부분 저온 변태 제품인 것을 특징으로 하는 강 스트립 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   잔류물의 총량이 2.0 중량% 이하인, 강 스트립 제조 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   잔류물의 총량이 1.2 중량% 이하인, 강 스트립 제조 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   단계 (a)에서 제조된 주조 스트립이 2 mm 이하의 두께를 가지는, 강 스트립 제조 방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   단계 (a)에서 제조된 주조 스트립이 주상(columnar)인 오스테나이트 입자를 포함하는, 강 스트립 제조 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   연속 주조기는 트윈 롤 주조기인, 강 스트립 제조 방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   단계 (b) 이전에, 단계 (a)에서 주조된 스트립을 직렬형(in-line) 열간 압연하는 단계를 더 포함하는 강 스트립 제조 방법.

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