KR20090073251A - 강대의 조질 압연 방법 및 고장력 냉연 강판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

표면 평균 거칠기 (Ra) 가 3.0 ∼ 10.0 ㎛ 의 범위인 높은 거칠기 워크 롤을 구비한 1 개 이상의 압연 스탠드와, 또는 추가로 상기 압연 스탠드의 하류에 형성된, 브라이트 롤을 구비한 1 개 이상의 압연 스탠드로 이루어지는 조질 압연 설비를 사용하여, 강대에 합계 신장률 0.1 ％ 이상의 조질 압연을 실시함으로써, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 대해서도, 대대적인 설비나 번잡한 관리를 필요로 하지 않고, 연질재와 동일한 정도의 압연 하중으로 소정의 신장률, 평탄도 및 표면 평균 거칠기를 강대에 부여한다. 또 특히 Ra 가 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 인 내다이 갤링성이 우수한 고장력 냉연 강판을 얻는다.

Description

강대의 조질 압연 방법 및 고장력 냉연 강판의 제조 방법{METHOD OF TEMPER ROLLING OF STEEL STRIP AND PROCESS FOR MANUFACTURING HIGH TENSILE COLD ROLLED STEEL SHEET}

본 발명은 강대의 조질 압연 (temper rolling) 방법 및 고장력 냉연 강판 (high tensile-strength colled rolled steel sheet) 의 제조 방법에 관한 것이다.

조질 압연은 조질 압연기에 의해 예를 들어 압하율 (reduction) 1 ％ 이하의 경압하 (skinpass rolling) 를 강대 (steel strip) 에 실시함으로써 이루어진다. 이 조질 압연을 실시함으로써 강대는 균일하게 (equal) 연장되고, 그 형상이 교정 (correct) 되어, 소정의 평탄도 (flatness) 가 얻어진다. 또 조질 압연에 의해, 항복점 신장 (yield elongation), 인장 강도 (tensile strength), 신장 (elongation) 등의 기계적 성질 (mechanical property) 및 강대의 표면 거칠기 (surface roughness) 등의 성상도 개선된다.

최근, 강대의 고부가가치화에 수반하여, 이른바 고장력강이나 고탄소강 (high-carbon steel) 으로 대표되는 경질강 (hard steel) 으로 이루어지는 강대의 수요가 증가하고 있다. 이와 같은 경질강으로 이루어지는 강대를 조질 압연기에 의해 조질 압연을 실시하는 경우, 필요한 신장률 (elongation percentage) 을 강대에 부여하기 위해서는 높은 압연 하중 (압연 부하) 이 필요하다. 특히, 판 두께 1.0 ㎜ 이하의 얇은 (thin) 경질강에 대하여 신장률을 부여하는 것은 곤란하다.

또, 고장력강 중에서도 담금질 (quenching)·뜨임 (tempering) 처리를 수반하는 연속 소둔 (continuous annealing) 에 의해 제조된 강판은, 담금질 처리시의 열응력 (thermal stress) 이나 강판 조직 (microstructure) 의 상변태에 의해 강판의 표면 형상이 변형되어 형상 불량 (shape defect) 이 발생하기 쉽다. 이와 같은 강판의 형상 불량은, 소둔하기 전에 냉간 압연에 의해 강판 표면을 평탄화해도 해소하기가 곤란하다. 그 때문에, 소둔 후의 강판을 조질 압연에 의해 형상 교정할 필요가 있다. 그러나, 인장 강도가 980 ㎫ 이상인 고장력 강판의 경우, 형상 교정에 필요한 신장률을 부여하는 데에는 변형 저항 (flow stress) 이 높기 때문에, 매우 높은 압연 하중이 필요하다.

형상 교정이 필요한 고장력강일수록 압연 하중은 증대되어 기존의 조질 압연기로는 대처가 곤란해지는 경우가 있다. 그 때문에, 조질 압연 후에 별도로 형상 고정을 위한 공정을 추가함으로써 대응하고 있는 것이 실정이다. 그러나, 이 경우에는, 공정의 추가에 수반되는 제조 비용의 증대나 납기의 장기화라는 문제가 발생한다.

게다가, 이와 같은 상황 중, 기존의 설비 사양을 상회하는 경질강도 등장하여, 기존의 조질 압연기로는 대응할 수 없게 되는 경우가 증가하고 있어, 그 대책이 촉구되고 있다.

예를 들어, 상기 문제에 대한 대책의 1 안으로서, 강대에 고장력을 부여하여 조질 압연을 실시하는 방법이 있다. 이로써, 저하중으로 충분한 신장률을 부여할 수 있지만, 필요한 고장력을 확보하기 위해서 브라이들 롤을 새롭게 설치하거나 증강시키거나 (예를 들어 2 롤에서 3 롤 이상으로 하는 등) 해야 하므로, 큰 설치 공간이 필요하고, 설비 비용도 늘어난다.

다른 대책으로서, 고하중을 부여할 수 있는 조질 압연기를 제작하는 방법도 있지만, 교정 하중에 견딜 수 있는 하우징 (housing) 이 필요해져, 역시 큰 설치 공간이 필요하고, 설비 비용도 늘어난다.

또, 워크 롤 (work roll) 을 소직경화 (miniatulization of the diameter) 하는 방법도 있지만, 워크 롤의 휨이 강대 형상에 크게 영향을 미치기 때문에, 이 영향을 고려한 정밀도가 높은 형상 제어 시스템이 필요해진다. 뿐만 아니라, 소직경화에 수반하는 롤의 내하중 (withstand load) 의 저하에 의해, 롤이 파손될 염려조차 있다.

상기와 같은 문제에 대하여, 일본 공개특허공보 평10-5809호 (특허 문헌 1) 에서는, 소정 온도의 온간역(溫間域)에 있어서 소정의 변형 속도 (strain rate) 로 조질 압연을 실시함으로써 압연 하중의 저감을 실현하고, 경질재의 조질 압연을 가능하게 하는 기술에 대하여 개시되어 있다.

한편, 강대의 고강도화에 수반되는 다른 과제로서, 프레스 성형시의 하중이 증대되어 프레스 금형과 강대의 면압이 매우 높아지기 때문에, 다이 갤링이 발생되기 쉬워지는 것이 문제시되고 있다.

내(耐)다이 갤링성 (die galling) 을 향상시키기 위해서 강판의 표면 거칠기를 제어하는 것을 생각할 수 있지만, 종래의 조질 압연에서는 경질 강판에 부여할 수 있는 표면 거칠기에 제약이 커, 다른 표면 거칠기 부여 방법도 제안되어 있다. 예를 들어 일본 공개특허공보 2006-7233호 (특허 문헌 2) 에서는, 냉간 압연의 최종 스탠드 (stand) 에서 덜 롤 (dull roll) 에 의한 압연을 실시하여 강대에 표면 거칠기를 생성하고 있다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 상기 일본 공개특허공보 평10-5809호 (특허 문헌 1) 에서 개시되어 있는 강대의 조질 압연 방법에서는, 조질 압연을 실시하는 모든 강대에 대하여 온도를 관리할 필요가 있어, 이 관리가 번잡해질 뿐만 아니라 온도 관리를 위한 설비나 시스템이 필요하다. 또한, 온간에서 압연을 실시하기 위해서, 강대의 폭 방향에 온도차가 발생한 경우에는, 폭 방향에서 변형 저항이 상이하여, 압연 후의 형상에 영향을 미칠 가능성이 있다. 또한, 온도차가 존재하고 있는 상태에서 평탄도를 플랫으로 해 버리면, 상온까지 냉각된 후에 온도차에서 기인하는 열수축차에 의해 형상차가 발생한다. 또, 온간의 강대를 압연하고 있기 때문에 연속적으로 압연되는 압연 길이 (rolling length) 가 길어짐으로써 워크 롤이 열팽창하여, 강판의 형상 제어가 곤란해진다는 문제가 있다.

또, 상기 일본 공개특허공보 2006-7233호 (특허 문헌 2) 에서 개시되어 있는 강대의 제조 방법에서는, 높은 장력을 강대에 부여할 수 있는 냉간 탠덤 압연기 (tandem cold rolling mill) 의 최종 스탠드에 표면 평균 거칠기 (center-line averaged roughness) (Ra) 가 2.0 ㎛ 이상인 워크 롤을 적용하고 있다. 그러나, Ra 가 2.0 ㎛ 이상인 워크 롤에 의해 냉간 압연을 실시하면 마찰 계수가 증대되어 압연 하중이 높아진다. 또한, 강대에 대하여 압하량 8 ㎛ 이상을 부여하는 것으로 하고 있는데, 이와 같은 높은 거칠기의 워크 롤에 의해 높은 면압 (high stress) 하에서 압하를 가하면, 워크 롤의 볼록부 (protuberance) 가 강대에 뚫고 들어간 상태에서 워크 롤과 강대 사이에 미끄러짐이 발생하게 되고, 이 때문에 워크 롤 표면의 마모량이 커진다. 마모에 의해 표면 평균 거칠기 (Ra) 가 저하되면 충분한 거칠기 전사 (surface roughness transcription) 가 이루어지지 않게 되기 때문에, 빈번한 롤 교환이 필요해진다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 예를 들어 340 ㎫ 이상의 항복 강도 (yield strength) 를 갖는 강대에 대해서도, 대대적인 설비나 번잡한 관리를 필요로 하지 않고, 연질재 (mild steel) 와 동일한 정도의 압연 부하로, 소정의 신장률, 평탄도 및 표면 평균 거칠기를 강대에 부여할 수 있는, 강대의 조질 압연 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또, 조질 압연에 부담이 가지 않고, 추가의 공정도 필요로 하지 않는, 고장력 냉연 강판, 특히 내다이 갤링성이 우수한 고장력 냉연 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 여기에서 말하는 고장력 냉연 강판이란, 항복 강도가 340 ㎫ 이상인 경질의 강판을 가리키는 것으로 하고, 좁은 의미의 고장력 냉연 강판뿐만 아니라 고탄소강 등도 포함하는 것으로 한다.

여기에서, 상기 압연 부하로는, 신장률 0.1 ％ 를 부여하여 조질 압연을 실시하는 경우, 단위 폭 하중 (rolling load per unit width) 으로 4.0 kN/㎜ 정도를 목표로 하고 있고, 980 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 초경질재에 대해서도 단위 폭 하중으로 8.0 kN/㎜ 정도로 억제하여, 기존 설비에 대한 적용을 실현 가능하게 한다. 보다 높은 형상 교정 효과를 노려 신장률 0.2 ％ 를 부여하여 조질 압연을 실시하는 경우, 단위 폭 하중으로 5.0 kN/㎜ 정도를 목표로 하고 있으며, 980 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 초경질재에 대해서도 단위 폭 하중으로 10.0 kN/㎜ 정도를 목표로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 조질 압연 하중의 저감 방법으로서 워크 롤의 표면 평균 거칠기에 착안하여 검토를 실시하였다. 도 1 에, 동일한 압하율로 압연을 실시한 경우의 워크 롤 표면의 평균 거칠기 (표면 평균 거칠기 ; Ra) (가로축) 와 압연 하중 (세로축) 의 관계를 모식적으로 나타낸다. 도 1 의 점선으로 나타내는 바와 같이, 예를 들어 압하율 5 ∼ 50 ％ 정도의 통상적인 압연 (냉간 탠덤 압연기) 에서는, 워크 롤 표면의 평균 거칠기가 높을수록 동일 압하율에 대한 압연 하중은 높아진다. 이것은 워크 롤 표면의 평균 거칠기가 높을수록 강대와 롤의 미끄러짐이 억제되어 마찰 계수가 높아지고, 압연시의 강대의 변형이 억제되어 하중이 증대되기 때문이다. 따라서, 압연 하중을 낮게 억제하기 위해서는, 평균 거칠기가 낮은 브라이트 롤을 사용한다는 것이 당업자의 상식이었다.

그러나, 본 발명자들이 예의 검토를 실시한 결과, 압하율이 1 ％ 이하인 조질 압연에서는, 도 1 의 실선으로 나타내는 바와 같이 평균 거칠기가 높은 롤을 사용하여 압연을 실시하면 하중은 반대로 저감되는 것을 새롭게 알아내었다. 이것은 롤의 요철이 강대의 표면에 전사됨으로써 배제된 부분 (즉 롤의 볼록부에 의해 압입된 체적분) 이 신장으로서 나타나는 현상 (이하, 「신장 효과」 (transcription elongation effect) 라고 한다) 이 현저해지기 때문인 것으로 생각된다.

좀 더 검토를 거듭한 결과, 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 2 ㎛ 정도까지는, 롤의 요철이 강판에 뚫고 들어가 소성 변형을 일으킬 때에 근접하는 요철이 간섭하여, 충분한 신장 효과가 얻어지지 않는 것을 알았다. 그 때문에, 신장 효과를 발휘시키기 위해서는, 워크 롤 표면의 평균 거칠기 (Ra) 는 3.0 ㎛ 이상으로 할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 1 에 있어서 좌측 점선 테두리는 일반적인 브라이트 롤의 표면에 대략 상당하는 Ra : 0.2 ㎛ 이하의 영역, 한 가운데의 점선 테두리는 종래의 덜 가공을 실시한 롤의 표면에 상당하는 Ra : 1 ∼ 2 ㎛ 의 영역, 우측 점선 테두리는 높은 거칠기 롤의 표면에 상당하는 Ra : 3 ㎛ 이상의 영역이다. 또 통상적인 압연을 나타내는 점선과 조질 압연을 나타내는 실선은 압연 하중의 크기가 상이하나, 도 1 에서는 낮은 거칠기 영역을 동일 양으로 맞추어 나타내었다.

또한, 0.1 ∼ 0.2 ％ 정도의 낮은 신장률을 부여하는 조질 압연 조건에 있어서는, 워크 롤 표면 평균 거칠기 (Ra) 를 4.0 ㎛ 초과로 함으로써, 인접하는 볼록부의 간격이 충분히 커져 소성 변형의 간섭이 거의 없어진다. 따라서, 효과적으로 신장 효과를 발휘시켜 하중 저감시키기 위해서는, 워크 롤 표면의 평균 거칠기 (Ra) 는 4.0 ㎛ 초과로 하는 것이 바람직하다. 신장률 0.2 ％ 이상에서도 거칠기를 크게 하는 것은 유효하기 때문에 Ra 는 4.0 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

단, 워크 롤에 대하여 평균 거칠기가 높은 가공을 안정적으로 실시하는 것은 공업상 매우 곤란하고, 또 롤 수명의 관점에서도 바람직하지 않다. 그 때문에, 워크 롤 표면의 평균 거칠기 (Ra) 는 10.0 ㎛ 이하로 해야 한다.

또, 상기 서술한 바와 같은 표면 평균 거칠기가 높은 롤에 의해 조질 압연된 강대는, 범핑 효과 (bumping effect), 즉 국소적인 소성 변형에 의해 발생된 압흔부 (dent) 주변의 재료 이동에 수반하여, 상하 표면이 동일하게 소성적으로 안정적인 새로운 응력의 균형 상태로 이동하고, 그 결과 평탄도가 회복되는 현상에 의해, 표면 형상이 대폭 개선된다. 구체적으로는 급준도 (degree of steepness) 등으로 나타내는 판 형상이 플랫에 가까운 값이 된다.

또한, 조질 압연 전과 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기의 차, 즉 평균 거칠기의 증가량이 커질수록, 형상 교정의 효과는 현저한 것을 알 수 있다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로서 이하와 같은 특징을 갖는다.

[1] 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 3.0 ∼ 10.0 ㎛ 의 범위인 워크 롤을 구비한 1 개 이상의 압연 스탠드로 이루어지는 조질 압연 설비를 사용하여, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 대하여, 신장률 0.1 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 강대의 조질 압연 방법.

[2] 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 3.0 ∼ 10.0 ㎛ 의 범위인 워크 롤을 구비한 1 개 이상의 압연 스탠드 (「제 1 압연 스탠드」 라고 한다) 와, 그 압연 스탠드의 하류측에 브라이트 가공을 실시한 워크 롤을 구비한 1 개 이상의 압연 스탠드 (「제 2 압연 스탠드」 라고 한다) 로 이루어지는 조질 압연 장비를 사용하여, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 대하여, 신장률 0.1 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 강대의 조질 압연 방법.

[3] 상기 [1] 또는 [2] 의 발명에 있어서, 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위가 되도록 조질 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 강대의 조질 압연 방법.

[4] 상기 [2] 의 발명에 있어서, 평균 거칠기 (Ra) 가 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위의 워크 롤을 구비한 압연 스탠드 (상기 제 1 압연 스탠드) 의 합계로 신장률 0.1 ％ 를 부여한 후, 브라이트 가공을 실시한 워크 롤을 구비한 압연 스탠드 (상기 제 2 압연 스탠드) 로 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위가 되도록 조질 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 강대의 조질 압연 방법.

[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 조질 압연 설비가, 연속 소둔 설비에 있어서의 소둔로의 출측(出側) 이후에 설치되어 상기 연속 소둔 설비의 일부를 구성하는 것으로서, 상기 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대가, 담금질 처리 및 뜨임 처리를 수반하는 연속 소둔에 의해 제조된 980 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 고장력 냉연 강대인 것을 특징으로 하는 강대의 조질 압연 방법.

[6] 상기 [5] 의 발명에 있어서, 상기 980 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 상기 고장력 냉연 강대가, 냉간 압연에 의해 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 를 0.3 ㎛ 이하로 조정된 냉연 강대에 대하여, 상기 담금질 처리 및 뜨임 처리를 수반하는 연속 소둔을 실시하여 얻어진 고장력 냉연 강대인 것을 특징으로 하는 강대의 조질 압연 방법.

[7] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 조질 압연기를 사용하여 신장률 0.2 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 강대의 조질 압연 방법.

[8] 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 강대의 조질 압연 방법에 의해, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 조질 압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 고장력 냉연 강판의 제조 방법.

또한, 상기에 있어서 브라이트 가공을 실시한 워크 롤이란, 적어도 강대와 접촉하는 부분의 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.3 ㎛ 이하가 되도록 연마 가공 등에 의해 롤 표면을 평활하게 한 워크 롤을 말한다 (이하, 특별히 다른 설명이 없으면 「브라이트 롤」이란 단어도 동일한 의미로 한다).

도 1 은 동일한 압하율로 압연을 실시한 경우의 워크 롤 표면의 평균 거칠기 (Ra) (가로축) 와 압연 하중 (세로축) 의 관계를, 통상적인 압연 (점선) 과 조질 압연 (실선) 에 대하여 나타내는 도면이다.

도 2 는 본 발명에 관련된 강대의 조질 압연 방법이 적용되는 조질 압연 설비의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.

도 3 은 본 발명이 적용되는 조질 압연 설비를 사용하여 높은 거칠기 롤로 조질 압연할 때의, 신장률 (가로축) 과 강대 표면의 평균 거칠기 (세로축) 의 관계에 대하여 판 두께별로 나타내는 도면이다.

도 4 는 연속 소둔 설비에 설치된 본 발명에 관련된 조질 압연 설비의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.

도 5 는 냉간 탠덤 압연 설비에 있어서, 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 를 각각 0.1, 0.3, 0.5 ㎛ 로 변화시킨 냉연 강대를 연속 소둔한 후, 조질 압연을 실시하여 형상 교정된 강대에 대하여, 형상 교정 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) (가로축) 와, 강대의 웨이브 높이 (세로축) 의 관계를 나타낸 도면이다.

도 6 은 요구되는 강판 형상까지 형상 교정했을 때의 교정 하중 (조질 압연 하중) (세로축) 과 형상 교정하기 전의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) (가로축 : 단위 ㎛) 의 관계를, 워크 롤 표면의 평균 거칠기별로 나타내는 도면이다.

도 7 은 본 발명에 관련된 냉간 탠덤 압연 설비의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.

도 8 은 판 두께 0.5 ㎜ 의 공시재를, 쇼트 블라스트 가공 방식에 의해 여러 가지 표면 평균 거칠기로 덜 가공을 실시한 워크 롤로 조질 압연을 실시했을 때의, 신장률 (가로축) 과 조질 압연 하중 (세로축) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 9A 는 표면 평균 거칠기 (Ra)=4.0 ㎛ 인 워크 롤을 사용하여 조질 압연을 실시했을 때의, 신장률 (가로축 : 단위 ％) 과 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (세로축 : 단위 ㎛) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 9B 는 표면 평균 거칠기 (Ra)=5.0 ㎛ 의 워크 롤을 사용하여 조질 압연을 실시했을 때의, 신장률 (가로축 : 단위 ％) 과 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (세로축 : 단위 ㎛) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 10 은 방전 덜 가공 방식에 의해 표면 평균 거칠기 (Ra) 를 Ra=10.0 ㎛ 로 덜 가공한 워크 롤을 사용하여 조질 압연을 실시했을 때, 및 그 일부에 대하여 추가로 브라이트 롤에 의한 조질 압연을 부가했을 때의, 신장률 (가로축 : 단위 ％) 과 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (세로축 : 단위 ㎛) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 11 은 웨이브 높이 20 ㎜ 의 공시재를 조질 압연했을 때의 조질 압연 하중 (가로축 : 단위 kN/㎜) 과 형상 교정 후의 웨이브 높이 (㎜) 의 관계를 워크 롤 표면의 평균 거칠기별로 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 강대 2 : 높은 거칠기 롤

3, 5 : 압연 스탠드 4 : 브라이트 롤

6 : 소둔로 7 : 조질 압연 설비

8 : 냉간 탠덤 압연 설비 9 : 최종 스탠드

10 : 통판 방향 11 : 백업 롤

12 : 연속 소둔 설비 13 : 코일

14 : 루퍼 15 : 장력 부여 설비

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 일례를 설명한다.

본 발명에 관련된 강대의 조질 압연 방법은, 표면 평균 거칠기 (Ra) 가 3.0 ∼ 10.0 ㎛ 의 범위인 워크 롤을 구비한 1 이상의 압연 스탠드로 이루어지는 조질 압연 설비를 사용하여, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대 (본 발명에서 말하는 고장력 강대·강판) 에 대하여, 신장률 0.1 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는 것을 특징으로 한다. 보다 높은 형상 교정 효과를 노리는 경우에는, 신장률 0.2 ％ 이상을 부여하는 것이 바람직하다. 따라서 형상 엄격재로 불리는 형상의 평탄함에 대한 요구가 엄격한 재료에는, 신장률 : 0.2 ％ 이상의 적용이 바람직하다.

또한, 본 발명이 적용되는 강대의 항복 강도의 상한에는 특별히 제한은 없다. 확인된 바로는 인장 강도 1470 ㎫ 정도 (항복 강도 1300 ㎫ 정도) 의 강대에 대해서도 적용할 수 있었는데, 항복 강도 1500 ㎫ 정도라도 특별히 문제는 없을 것으로 생각된다.

상기 워크 롤 표면에 대한 거칠기의 부여는, 워크 롤 표면에 덜 가공을 실시함으로써 행할 수 있다. 여기에서, 상기 덜 가공 방법으로는 쇼트 블라스트 가공 방식, 방전 덜 가공 방식, 레이저 덜 가공 방식, 전자 빔 덜 가공 방식 등을 이 용할 수 있다. 또한 마모 대책으로서, 덜 가공 후의 롤에 크롬 도금 가공을 실시하는 경우도 있다. 단 상기 Ra 만 목표 수치 내로 제어할 수 있다면, 가공 방법이나 그 후의 표면 처리의 종류·조건을 특별히 한정하지 않는다.

여기에서, 상기 평균 거칠기 (Ra) 는 일본 공업 규격의 JIS B 0601 에 기초하여 하기와 같이 정하는 것으로 한다.

표면을 측정하고, 얻어진 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이 (l) 만큼을 뺀다. 이 뺀 부분의 평균선의 방향으로 x 축을, 세로 배율의 방향으로 y 축을 설정하고, 거칠기 곡선을 y=f(x) 로 나타낸다. 다음 식 (1) 에 의해 구해지는 값을 마이크로미터 (㎛) 로 나타낸 것을 Ra 로 한다.

또한, 본 발명에 있어서의 상기 워크 롤의 표면 평균 거칠기 (Ra) 의 값으로는, 워크 롤 표면의 대표 위치에 있어서의 상기 식 (1) 에서 구한 Ra 의 값으로 해도 되고, 또 워크 롤 표면의 복수 위치에 있어서 측정된 Ra 의 값을 평균한 값으로 해도 된다. 복수 위치의 평균값을 사용하는 경우에는, 예를 들어 워크 롤의 적어도 강대와 접촉하는 부분에 있어서, 둘레 방향으로 90˚ 간격으로 4 점, 폭 방향으로 중앙 및 양 단부에서 3 점의 합계 12 점의 평균값을 사용하도록 해도 된다. 또, 통상적으로 기준 길이 : 4 ㎜, 컷 오프값 : 0.8 ㎜ 가 이용되고, 본 발명도 이 조건을 이용하는데, 단 상기 JIS 가 특별히 지정하는 경우에는 그것을 우선한다.

이하의 설명에 있어서, 상기 표면 평균 거칠기 (Ra) 가 3.0 ∼ 10.0 ㎛ 의 범위가 되도록 덜 가공이 실시된 워크 롤을, 「높은 거칠기 롤」 (high roughness roll) 이라고 한다.

(신장 효과의 제어 원리)

상기 높은 거칠기 롤을 사용함으로써, 상기 서술한 신장 효과에 의해 고장력강이나 고탄소강과 같은 경질강으로 이루어지는 강대에 대해서도, 연질재와 동일한 정도의 압연 하중에 의해 조질 압연이 가능해진다. 또한, 보다 큰 신장 효과에 의한 충분한 하중 저감 효과를 얻기 위해서는, 표면 평균 거칠기 (Ra) 는 4.0 ㎛ 초과로 하는 것이 바람직하다. 또한, 강대의 판 두께가 얇을수록 롤 표면의 요철의 전사에 의한 압입 (indentation) 의 영향이 상대적으로 커지기 때문에, 높은 거칠기 롤에 의한 신장 효과는 커져, 큰 압연 하중 저감 효과가 전망된다. 이하에 실험 및 수치 해석에 의해 여러 가지 검토를 실시한 결과, 얻어진 워크 롤 표면의 평균 거칠기 (Ra) 와 신장 효과의 관계에 대하여 나타낸다.

워크 롤 표면의 요철의 압입에 의한 전사 깊이는 접촉면압 (contact stress) 과 면밀한 관계가 있고, 수치 해석에 의한 검토에 의해 최대 전사 깊이는 최대 접촉면압의 2/3 승에 비례하는 것을 알 수 있었다. 한편, 압입에 의한 표면에서의 체적 감소량은 전사 깊이의 3 승에 비례하고, 또한 강대 표면의 평균 거칠기는 체적 감소량에 비례하는 것, 또 이 때문에 표면 평균 거칠기는 최대 면압의 2 승에 비례하는 것을 알 수 있었다. 또 강대의 평균 표면 거칠기는 항복 강도의 2 승에 반비례하는 것도 관측되었다. 즉, 강대 표면의 평균 거칠기는 상기 인자와 다음 식 (2) 의 관계를 갖는다.

여기에서, 조질 압연에 있어서 최대 접촉면압은 워크 롤 직경 및 단위 폭 하중과 다음 식 (3) 의 관계가 있는 것으로 하였다. 접촉 길이는 워크 롤 직경의 1/2 승에 비례하고, 최대 접촉면압은 접촉 길이에 반비례하는 것으로 생각하였기 때문이다.

또한 강대 표면의 평균 거칠기는 롤의 표면 평균 거칠기에 비례하는 것도 검토에 의해 분명해졌으며, 강대 표면의 평균 거칠기는 다음 식 (4) 로 나타내어진다.

여기에서, α 는 조질 압연 조건 등에 의해 결정되는 계수이다.

추가적인 검토에 의하면, 신장 효과는 상기에서 구한 강대 표면의 평균 거칠기를 이용하여 다음 식 (5) 로 나타내어진다.

여기에서, β 는 강대의 표면 상태 등에 의해 결정되는 계수이다. 이 식 (5) 는 강대의 표면에 대한 워크 롤 표면 평균 거칠기의 전사와 신장 효과에는 선형 관계가 있음을 나타내고 있다. 또, 두께가 클수록 신장 효과는 작아지기 때문에 신장률에 대한 기여도 작아진다.

(강대 표면의 평균 거칠기)

한편, 강대 표면의 평균 거칠기는 프레스시의 다이 갤링성에 큰 영향을 미치는 것이 알려져 있다. 이것은 강대 표면의 평균 거칠기가 클수록 프레스유(油)의 보유성이 증가함과 함께, 다이스와 강대의 표면의 저항이 적어지기 때문인 것으로 여겨지고 있다.

조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 를 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위로 함으로써, 강대의 외관이나 도장성 등을 저해하지 않고, 내다이 갤링성이 양호한 강대로 할 수 있게 된다. 또한, 내다이 갤링성을 보다 양호하게 하기 위해서는, 상기 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 는 1.5 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

종래의 조질 압연에서는 이와 같은 높은 거칠기를 경질강에 부여하는 것은 곤란한 것으로 생각되었었다. 그러나, 상기 검토 결과를 응용하여, 강대의 신장률과 표면 평균 거칠기가 미리 정한 범위가 되도록 압연 조건을 설정하여 조질 압연을 실시함으로써, 평탄도와 내다이 갤링성 양쪽 모두 우수한 강대 (냉연 강판) 를 제조할 수 있게 된다.

(브라이트 롤 압연의 부가)

압연에 의해 판 두께를 감소시켜 신장률을 부여하는 것이 곤란한 난(難)압연 재, 예를 들어 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 고장력강이나 고탄소강과 같은 경질강에 대해서도, 상기 신장 효과를 이용하면 조질 압연이 가능해진다. 신장 효과만으로 미리 정한 신장률을 부여하는 경우에는, 상기 식 (5) 에 의해 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기를 결정하면 된다. 그 때, 강대 표면의 평균 거칠기가 목표 범위를 초과하는 경우도 상정되지만, 그 경우에는 후속 공정, 특히 조질 압연 설비 내의 하류측 스탠드에서 강대 표면의 평균 거칠기를 저감시키면 된다.

도 2 는, 본 발명에 관련된 강대의 조질 압연 방법이 적용되는 조질 압연 설비의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 2 에 나타내는 조질 압연 설비는 강대 (1) 의 통판 방향 (10) 에 대하여 상류측에 높은 거칠기 롤 (2) 을 구비한 압연 스탠드 (3) 와, 그 하류측에 브라이트 가공을 실시한 워크 롤 (4) (이하, 「브라이트 롤 (4)」 이라고 한다) 을 구비한 압연 스탠드 (5) 를 갖는다. 도 2 에 있어서 상기 각 압연 스탠드 (3, 5) 는 4 단식 스탠드 (즉 강판을 직접적으로 압하하는 각 워크 롤 (4) 에 대하여, 워크 롤 (4) 을 가압하는 백업 롤 (11) 이 1 개씩 존재한다) 로서 표기되어 있는데, 본 발명은 4 단식인 경우로 한정되지는 않는다. 즉, 2 단식, 6 단식 또는 클러스터형의 압연 스탠드에 의해서도 동일한 조질 압연 효과를 발휘한다.

또, 본 발명이 적용되는 조질 압연 설비는, 높은 거칠기 롤 (2) 을 구비한 적어도 1 대의 압연 스탠드를 갖는 것이면 되고, 필요성과 설치 공간이 허락하는 범위에 따라 스탠드의 대수를 늘리는 것에 제한은 없다. 또, 상기 브라이트 롤 (4) 을 구비한 압연 스탠드 (5) 는 생략할 수도 있고, 필요성과 설치 공간이 허락하는 범위에 따라 추가로 스탠드의 대수를 늘리는 것도 특별히 제한되지는 않는다.

단, 조질 압연 설비 내에서, 브라이트 롤과 높은 거칠기 롤의 순서를 실질적으로 바꾸거나, 다른 거칠기의 롤 (통상의 덜 롤 등) 을 실질적으로 추가하거나 하는 것은 피해야 한다.

도 3 에, 본 발명이 적용되는 조질 압연 설비를 사용하여 높은 거칠기 롤로 조질 압연할 때의, 신장률 (가로축) 과 강대 표면의 평균 거칠기 (세로축) 의 관계에 대하여 나타낸다. 신장률과 강대 표면의 평균 거칠기에는, 상기 식 (5) 에 나타낸 바와 같이 선형 관계가 있기 때문에, 판 두께만을 변화시킨 경우에는 판 두께에 따라 도 3 의 (a), (b), (c) 와 같은 직선을 그을 수 있다. 여기에서 판 두께는 (a) ＜ (b) ＜ (c) 이다. 또한, 도 3 의 관계는 높은 거칠기 워크 롤에 의한 압연 횟수가 1 회이거나 복수 회 (이 경우 신장률은 합계값) 이어도 동일하게 성립한다. 도면 중, 파선으로 둘러싸인 영역이 신장률 및 평균 거칠기의 목표 영역이다. 신장률의 목표는 주로, 구해지는 강판의 형상이나 기계적 특성에 의해 결정된다.

판 두께가 지나치게 두껍지 않은 경우 (예를 들어 도 3 의 (a) 나 (b) 의 경우), 높은 거칠기 롤에 의한 조질 압연만으로 신장률과 표면의 평균 거칠기의 목표 조건을 만족시킬 수 있다. 즉, (a) 와 (b) 의 선에 있어서, ◆ 표 (검정 마름모꼴) 와 굵은 선으로 표현된 영역에서 높은 거칠기 롤에 의한 조질 압연을 실시하면 된다.

예를 들어, 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 의 목표 영역을 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 로 하고, 워크 롤 표면의 평균 거칠기에 따라 (4) 식·(5) 식에 기초하여 신장률의 제어를 실시함으로써, 평탄도 및 내다이 갤링성이 우수한 고장력 강대의 제조가 가능해진다.

한편, 강대의 판 두께가 두꺼운 경우 (예를 들어 도 3 의 (c)) 에는, 필요 최저한의 신장률을 부여한 것만으로 강대 표면의 평균 거칠기가 목표 범위를 초과한다. 이 경우에는, 조질 압연 설비 내의 하류측 스탠드에서 강대 표면의 평균 거칠기를 저감시키면 된다. 강대 표면의 평균 거칠기의 저감 방법으로는, 높은 거칠기 롤을 구비한 압연 스탠드의 하류측에, 브라이트 롤을 구비한 압연 스탠드를 적어도 1 대 배치하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 평탄도 및 내다이 갤링성이 우수한 고장력 강대를 판 두께가 두꺼운 경우에 제조하기 위해서는, 브라이트 롤에 의한 조질 압연의 조건을,

·높은 거칠기 롤에 의해 부여된 강대 표면의 평균 거칠기를 저감시켜, 소정 범위 내 (평균 거칠기 (Ra) : 0.5 ∼ 3.0 ㎛) 로 수렴시킬 수 있고, 또한

·조질 압연 설비 전체 (즉 높은 거칠기 롤에 의한 부여된 신장률과 브라이트 롤에 의해 부여된 신장률의 합계) 에서, 조질 압연에 필요한 신장률 0.1 ％ 이상 (보다 높은 형상 교정 효과를 노리는 경우에는, 신장률 0.2 ％ 이상) 을 확보할 수 있도록 설정하면 된다.

또한, 높은 거칠기 롤에 의한 조질 압연 후에 브라이트 롤에 의한 조질 압연이 필요한지의 여부에 대해서는, 높은 거칠기 롤의 표면 평균 거칠기 (Ra), 강대의 판 두께 및 조질 압연 전의 강대 표면의 평균 거칠기에 따라 상이하기 때문에, 각 조건마다 도 3 에 나타내는 바와 같은 관계를 미리 구해 두고, 그것에 기초하여 조질 압연의 조건을 설정하면 된다. 예를 들어, 표면 평균 거칠기 (Ra) 가 6 ㎛ 인 높은 거칠기 롤을 사용하여, 조질 압연 전의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.5 ㎛ 인 판을 신장률 0.2 ％ 로 조질 압연하는 경우, 판 두께 2 ㎜ 미만에서는 높은 거칠기 롤만으로 소정 범위의 평균 거칠기를 얻을 수 있지만, 판 두께 22 ㎜ 이상에서는 후속 브라이트 롤에 의한 조질 압연이 필요하다.

광범위한 판 두께 범위에 대응시키기 위해서는, 브라이트 롤을 구비한 스탠드를 적어도 1 대 설치해 두고, 필요에 따라 브라이트 롤을 구비한 스탠드를 (복수대 있는 경우에는 적어도 그 일부), 개방 (압하하지 않는 조건) 으로 하면 된다.

(인라인 설비로서의 이용)

또, 상기 조질 압연 설비는 연속 소둔 설비에 있어서의 소둔로의 출측 이후에 설치된 것으로서, 연속 소둔된 후의 강대에 대하여 인라인으로 조질 압연을 실시한 것이어도 된다. 즉, 조질 압연 설비를 연속 소둔 설비의 일부로서 포함시키고, 조질 압연 공정을 연속 소둔 처리 중의, 연속적으로 실시되는 일 공정으로서 포함시키는 것이 바람직하다.

도 4 에, 연속 소둔 설비 (12) (연속 소둔 라인) 에 설치된 본 발명에 관련된 조질 압연 설비의 일례를 나타낸다. 소둔로 (6) 의 출측 이후에 설치된 조질 압연 설비 (7) 에 있어서, 높은 거칠기 롤 (2) 을 구비하고 있고, 강판 (1) 은 연속 소둔을 끝낸 후, 당해 설비에서 조질 압연이 실시된다. 또한, 도 4 에서 는 조질 압연 설비 (7) 에 있어서의 압연 스탠드는 1 스탠드로서 표기되어 있지만, 2 스탠드 이상 설치해도 되고, 후단의 스탠드는 브라이트 롤이어도 된다.

또한, 도 4 중, 10 은 통판 방향, 11 은 백업 롤, 13 은 강대의 코일, 14 는 루퍼, 15 는 장력 부여 설비 (브라이들 롤) 이다. 또, 도시하고 있지 않지만, 소둔로 (6) 의 내부, 또는 소둔로 (6) 의 하류에 (단 조질 압연 설비 (7) 보다 상류에), 담금질 설비 및 뜨임 설비를 설치해도 된다.

(조질 압연 전의 강대의 표면 거칠기의 제어)

담금질 처리 및 뜨임 처리를 수반하는 연속 소둔에 의해 제조된, 980 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 고장력 냉연 강판의 경우에는, 담금질시의 열변형에 의해 강판 형상이 열화되는 경우가 많다. 그 때문에, 높은 거칠기 롤을 구비한 조질 압연기에 의해 상기 서술한 소정의 신장률을 부여하여 상기 서술한 소정의 평균 거칠기로 제어함으로써 형상 불량을 대폭 개선할 수 있다. 또, 이 효과는 형상 교정하기 전의 강판 표면의 평균 거칠기가 작을수록, 즉 표면이 평활할수록 커진다.

도 5 는 냉간 탠덤 압연 설비에 있어서, 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 를 각각 0.1, 0.3, 0.5 ㎛ 로 변화시킨 냉연 강대를 연속 소둔한 후, 조질 압연을 실시하여 형상 교정한 강대에 대하여, 형상 교정 후 (즉 조질 압연 후) 의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) (가로축) 와, 강대의 웨이브 높이 (wave height) (세로축) 의 관계를 나타낸 도면이다.

여기에서, 강대의 웨이브 높이란 강대의 형상을 나타내는 지표로서, 길이 1500 ㎜ 의 강대를 정반 (surface plate) 에 두었을 때의 최대 높이이다. 따라서, 웨이브 높이는 낮은 것이 좋고, 강대 형상의 평탄도를 규정하는 경우에는 산(山)높이의 상한값을 설정하는 경우가 많다.

도 5 로부터, 형상 교정하기 전의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 의 값이 작을수록 형상 교정 후의 강대 표면의 평균 거칠기가 작아지고, 따라서 형상 교정하는 데 필요한 전사 거칠기는 작아도 되는 것을 알 수 있다.

또, 도 6 은 표면의 평균 거칠기를 3.0 ㎛, 5.0 ㎛, 10.0 ㎛ 로 변화시킨 높은 거칠기 워크 롤을 사용하여, 980 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 고장력 냉연 강판을 요구되는 강판 형상까지 형상 교정했을 때의, 교정 하중 (조질 압연 하중) (세로축) 과 형상 교정하기 전의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) (가로축 : 단위 ㎛) 의 관계를 나타낸 도면이다.

도 6 으로부터, 형상 교정하기 전의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 낮을수록, 교정 하중은 저하되는 것을 알 수 있다. 또, 충분한 형상 교정 효과를 얻기 위해서는, 형상 교정하기 전의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 를 0.3 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직한 것도 알 수 있다. 교정 전의 평균 거칠기는 0.2 ㎛ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 높은 거칠기 워크 롤 표면의 평균 거칠기를 5.0 ㎛ 이상으로 하면 하중 저감 효과가 더욱 큰 것도 도 6 으로부터 알 수 있다.

또한, 이 결과는 판 두께 1.0 ∼ 2.3 ㎜ 정도, 항복 강도 700 ∼ 1300 ㎫ 정도, 웨이브 높이 (형상 교정 전) 10 ∼ 30 ㎜ 정도의 범위인 강판을 사용하여 조사 하여 얻어진 것인데, 판 두께나 항복 강도 등을 바꾸어 조사해도 결과는 거의 동일하다. 또, 도 5 및 도 6 의 관계는 높은 거칠기 롤의 압연 횟수가 복수인 경우라도, 1 회인 경우와 동일하게 나타난다.

이와 같이, 연속 소둔시에 발생하는 형상 불량을, 그 후의 조질 압연에 의해 효과적으로 개선하기 위해서는, 소둔하기 전의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 를 0.3 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 형상 교정 전의 강대 표면의 평균 거칠기의 조정은 냉간 압연에 의해 실시할 수 있다. 냉간 탠덤 압연 설비의 최종 압연 스탠드의 롤은 목적에 따라 여러 가지 거칠기의 것이 사용되고 있는데, 예를 들어 최종 압연 스탠드에 표면 평균 거칠기 (Ra) 가 0.3 ㎛ 이하인 워크 롤 (브라이트 롤) 을 사용함으로써 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 를 0.3 ㎛ 이하로 제어할 수 있게 된다.

도 7 에 본 발명에 관련된 냉간 탠덤 압연 설비의 일례를 나타낸다. 도 7 에 나타내는 냉간 탠덤 압연 설비 (8) 는 압연 스탠드의 최종 스탠드 (9) 에 브라이트 롤 (4) 을 적용한 것이다. 또한, 최종 스탠드 이외의 냉간 압연용 워크 롤 (16) 은 특별히 규정되지 않지만, 일반적으로는 브라이트 롤을 사용한다. 도 7 중, 10 은 통판 방향, 11 은 백업 롤, 13 은 강대의 코일, 15 는 장력 부여 설비 (브라이들 롤) 이다. 장력 부여 설비 (15) 는 편의상 2 롤의 브라이들 롤로 표기하였는데, 냉간 탠덤 압연 설비의 장력 부여 능력은, 도 4 에서 예시되는 조질 압연 설비 전후의 장력 부여 설비의 능력보다 훨씬 크다.

여기에서는, 냉간 탠덤 압연 설비 (8) 는 배치(batch)식으로서 나타내어져 있는데, 이것에 한정되지 않고, 연속식이어도 된다. 또, 도 4 및 도 7 에서는 각 압연 스탠드는 4 단식을 예시하고 있는데, 이것에 한정되지 않고, 2 단식, 6 단식 또는 클러스터형 압연 스탠드에 의해서도 동일한 효과가 얻어진다.

이상의 본 발명에 의하면, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 고장력강이나 고탄소강과 같은 경질강으로 이루어지는 강대에 대해서도 대대적인 설비나 번잡한 관리를 필요로 하지 않고, 연질재와 동일한 정도의 압연 하중으로 소정의 신장률, 평탄도 및 표면 평균 거칠기를 강대에 부여할 수 있으며, 따라서 형상이 양호하고, 내다이 갤링성이 우수한 냉연 강대가 얻어진다.

또, 하중 저감 효과에 의해 조질 압연시의 면압을 억제할 수 있어, 국소적 또한 필요 최소한의 소성 변형밖에 부여하지 않는 점에서 워크 롤과 강대 사이의 미끄러짐도 작기 때문에, 마모에 의한 워크 롤의 표면 평균 거칠기 (Ra) 의 저감을 억제할 수 있다. 따라서, 강대에 대하여 충분한 거칠기를 안정적으로 부여할 수 있고, 빈번한 워크 롤 교환을 필요로 하지 않는다.

또한, 본 발명의 각 방법에 있어서는, 압연 하중·압연 장력을 높이거나, 워크 롤을 소직경화하거나, 판 온도를 높이거나 할 필요는 없고, 각각 통상적인 하중 : 5 ∼ 10kN/m, 장력 : 0 ∼ 100 ㎫, 롤 직경 : 400 ∼ 1000 ㎜, 판 온도 : 상온 ∼ 100℃ 이면 된다. 단 이들 개선 수단을 병용할 수도 있다.

고장력 냉연 강판의 조성은 특별히 한정되지 않지만, 강(綱) 이라는 점에서 일반적으로 C : 0.20 ％ 이하, 그 밖의 합금이나 불순물을 4 ％ 이하 함유하고, 잔부는 철이다. 판 두께는 통상적인 0.2 ∼ 5.0 ㎜ 에 적용할 수 있지만, 2.5 ㎜ 이하 가 특히 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 설명한다.

(실시예 1)

조질 압연을 실시하는 공시재로서 판 두께 0.3 ∼ 0.5 ㎜, (조질 압연 전의) 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.3 ∼ 0.5 ㎛, 항복 응력 490 ㎫ 인 고장력 강판을 사용하였다. 도 8 에 판 두께 0.5 ㎜ 의 공시재를, 쇼트 블라스트 가공 방식에 의해 여러 가지 표면 평균 거칠기로 덜 가공을 실시한 워크 롤로 조질 압연을 실시했을 때의 신장률 (가로축 : 단위 ％) 과 하중 (세로축 : 단위 kN/m) 의 관계를 나타낸다. 또한, 롤 및 강판 표면의 Ra 는 탐침식의 2 차원 조도계에 의해, 또 신장률은 압연기의 입측(入側) 및 출측에 설치된 반송 롤의 속도차에 의해 측정하였다.

일반적인 덜 가공이 실시된 워크 롤 (표면 평균 거칠기 (Ra)=1.0 ㎛) 을 사용하여 통상의 연질재에 신장률 0.1 ％ 를 부여하는 경우의 조질 압연 하중에 상당하는 하중은 4.0 kN/㎜ 정도이다. 본 예의 공시재에 4.0 kN/㎜ 의 하중을 가한 경우, 당연히 통상적인 덜 가공이 실시된 워크 롤로는 필요한 신장률 0.1 ％ 를 부여할 수 없다. 또, Ra=0.1 ㎛ 의 브라이트 롤을 적용해도 하중을 저감시키는 효과가 불충분하기 때문에 신장률 0.1 ％ 를 부여할 수 없었다. 그에 반해, 본 발명예인 높은 거칠기 롤 (Ra : 3.0 ㎛ 이상) 을 사용한 경우에는 충분한 신장률이 부여되어 있어, 신장 효과가 현저히 발휘된 것을 알 수 있었다.

또한, 보다 높은 형상 교정 효과를 얻기 위해서, 일반적인 덜 가공이 실시된 워크 롤 (표면 평균 거칠기 (Ra)=1.0 ㎛) 을 사용하여 통상의 연질재에 신장률 0.2 ％ 를 부여하는 경우의 조질 압연 하중에 상당하는 하중 5.0 kN/㎜ 을 가하여, 각 표면 거칠기의 워크 롤로 조질 압연을 실시하였다. 이 경우도 마찬가지로, 통상의 덜 롤 및 브라이트 롤 모두 필요한 신장률 0.2 ％ 를 부여할 수 없었지만, 높은 거칠기 롤에서는 달성할 수 있었다.

어느 압연 하중에 있어서도, 높은 거칠기 롤의 표면 평균 거칠기를 4.0 ㎛, 5.0 ㎛ 로 증가시키면 현저히 신장률의 증대 (또는 소정 신장률에 대한 압연 하중의 저하) 가 확인되었다.

또, 도 9A 에 표면 평균 거칠기 (Ra)=4.0 ㎛ 인 워크 롤을 사용하여 조질 압연을 실시한 결과를, 도 9B 에 표면 평균 거칠기 (Ra)=5.0 ㎛ 인 워크 롤을 사용하여 조질 압연을 실시한 결과 (가로축 : 신장률 (％), 세로축 : 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) (㎛)) 를 나타낸다. 어느 경우에도, 통상의 연질재의 조질 압연 하중에 상당하는 하중 (4.0 kN/㎜) 으로 모든 강대에 목표로 하는 신장률 (0.1 ％ 이상) 과 표면 평균 거칠기 (Ra) (0.5 ㎛ 이상, 3.0 ㎛ 이하) 를 부여할 수 있어, 평탄도 및 내다이 갤링성이 우수한 경질강의 냉연 강판이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 도 9A, 도 9B 에 나타내는 예에서는, 모두 신장률을 0.2 ％ 이상 부여한 경우에는 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 는 1.5 ㎛ 이상, 3.0 ㎛ 이하의 범위에 들어가 있어, 형상 및 기대되는 내다이 갤링성이 보다 양호해졌 다. 또, 도 9A 와 도 9B 를 비교하면, 신장률과 강대 표면 평균 거칠기의 관계에서는 양자는 거의 동일한 거동을 나타내고 있는데, 전술한 바와 같이 특히 표면 평균 거칠기 (Ra)=4.0 ㎛ 초과인 워크 롤에서의 조질 압연에서는 신장 효과가 현저해지고, 도 8 에 나타낸 바와 같이 표면 평균 거칠기 (Ra)=5.0 ㎛ 인 워크 롤을 사용한 쪽이 동일 신장률을 부여하기 위한 하중은 저감되었다.

(실시예 2)

조질 압연을 실시하는 공시재로서 판 두께 2.0 ∼ 3.0 ㎜, (조질 압연 전의) 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.6 ∼ 0.8 ㎛, 항복 응력 690 ㎫ 의 고탄소강판을 준비하였다. 방전 덜 가공 방식에 의해 표면 평균 거칠기 (Ra) 를 Ra=10.0 ㎛ 로 덜 가공한 워크 롤을 사용하여 이 고탄소강판에 조질 압연을 실시한 결과를 도 10 에 나타낸다 (가로축 : 신장률 (％), 세로축 : 조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) (㎛)).

0.1 ∼ 0.2 ％ 의 신장률을 부여한 경우 (◇ 흰색 마름모꼴) 에는 3 ㎛ 이하의 표면 평균 거칠기를 동시에 만족하고 있지만, 0.2 ％ 이상의 신장률을 부여한 경우 (◆ 검은색 마름모꼴) 에는 목표 거칠기 범위 (상한의 Ra=3.0 ㎛) 를 초과하였다. 전술한 바와 같이 형상 엄격재에 대해서는 0.2 ％ 이상의 신장률을 부여하는 것이 바람직하기 때문에, 초과된 거칠기를 조정하는 것이 바람직하다.

그래서, 상기 덜 가공된 (높은 거칠기) 워크 롤을 구비한 압연 스탠드의 하류측에, 브라이트 롤을 구비한 압연 스탠드를 1 대 배치한 조질 압연기에 의해 조질 압연을 실시하였다. 여기에서 높은 거칠기 워크 롤에 있어서의 압연 조건은 그대로 하고, 브라이트 롤에 의한 압연 조건은 하중을 5.0 kN/㎜ 로 하였다.

그 결과도 도 10 에 함께 나타내는데, 검은색 마름모꼴로 나타낸 모든 강대에 대하여, 브라이트 롤에 의한 압연 후에는 ▲ (검은색 삼각형) 으로 나타내는 신장률 및 표면 평균 거칠기가 되어, 목표로 하는 신장률 (0.2 ％ 이상 : 높은 거칠기 워크 롤과 브라이트 롤의 합계) 과 표면 평균 거칠기 (Ra) (0.5 ㎛ 이상, 3.0 ㎛ 이하) 를 부여할 수 있는 것이 확인되었다.

(실시예 3)

냉간 탠덤 압연기의 최종 스탠드에는 표면 평균 거칠기 (Ra)=0.05 ㎛ 로 브라이트 가공을 실시한 워크 롤을 적용하여, 냉간 압연 후의 판 두께가 1.5 ㎜ 이고, 표면 평균 거칠기 (Ra)=0.2 ㎛ 가 되는 강대를 공시재로서 준비하였다.

이 공시재는 냉간 압연 후에 연속 소둔 설비에서 소둔, 물 담금질 처리 및 뜨임 처리가 (소둔로 내에서) 실시되고, 최종적인 인장 강도는 1300 ㎫ 이며, 항복 강도는 1000 ㎫ 이다. 또, 공시재에는 물 담금질 처리시의 급격한 온도 변화에 수반하는 열응력 및 마르텐사이트 변태에 수반되는 팽창에 의해 변형이 발생하고, 담금질 처리 후에는 웨이브 높이는 20 ㎜ 가 되어 요구 형상에서 벗어나 버렸다.

이 공시재에 대하여, 연속 소둔로의 소둔로 출측에 설치된 조질 압연기를 사용하여 방전 덜 가공 방식에 의해 표면 평균 거칠기 (Ra)=4.0 ㎛ 및 10.0 ㎛ 로 가공한 후, 경질 크롬 도금을 실시한 워크 롤로, 여러 가지 압연 하중으로 조질 압연을 실시하였다.

도 11 은 상기 공시재를 조질 압연했을 때의 조질 압연 하중 (가로축 : 단위 kN/㎜) 과 형상 교정 후의 웨이브 높이 (세로축 : ㎜) 의 관계를 나타낸 도면이다. 조질 압연 하중의 증가와 함께 형상 교정 효과는 향상되고, 어느 롤에서도 요구 형상을 충분히 달성할 수 있다.

도 11 에 나타낸 예에서는, 「○」 표 (흰색 원) 로 표기한 목표 형상을 만족하는 조건에서는 신장률 0.1 ∼ 0.2 ％ 가 부여되어 있고, 이 때 강판의 표면 평균 거칠기는 Ra=1.5 ∼ 2.8 ㎛ 로, 목표로 하는 신장률과 표면 거칠기가 얻어졌다.

또한, 높은 거칠기 롤에 의한 압연 횟수 (스탠드수) 를 복수로 해도 실시예 1 ∼ 3 과 동일한 결과를 문제없이 얻을 수 있다. 브라이트 롤에 의한 압연이 복수인 경우라도, 합계 신장률에 따라 도 10 과 동일한 결과를 얻을 수 있다.

상기 실시예 1, 2 및 3 으로부터, 본 발명에 관련된 방법을 이용함으로써, 예를 들어 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 고장력강이나 고탄소강, 또한 담금질 처리 및 뜨임 처리를 수반하는 연속 소둔에 의해 제조된 980 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 고장력강과 같은 경질강으로 이루어지는 강대에 대해서도, 대대적인 설비나 번잡한 관리를 필요로 하지 않고, 연질재와 동일한 정도의 압연 부하로 소정의 신장률, 평탄도 및 표면 평균 거칠기를 강대에 부여할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이로써, 기존의 조질 압연 설비를 사용하여 강대에 소정의 평탄도와 표면 거칠기를 부여할 수 있다. 또, 평탄도 및 내다이 갤링성이 우수한 경질강의 강대의 제조가 실현 가능해져, 공업상 유용한 효과가 초래된다.

즉, 본 발명의 적용에 의해, 기존의 설비를 전혀 개조하지 않고 워크 롤 표 면의 평균 거칠기 (Ra) 를 변경하는 것만으로, 목표 형상을 만족하는 고강도 냉연 강대의 제조가 가능해진다. 이로써, 별도 형상 교정 공정을 실시할 필요가 없어져 비용의 삭감 및 납기의 단축을 실현할 수 있다.

또, 종래의 조질 압연 공정에서는 형상 교정을 충분히 실시할 수 없는 강대의 경우, 조질 압연 후의 코일에 대한 권취시에 여러 가지 문제가 발생하였다. 그러나, 본 발명의 적용에 의해, 형상 교정하고 나서 코일러로 권취할 수 있게 되었기 때문에, 권취시의 통판 문제가 해소되고, 사행(蛇行)에 의해 강대 간에 발생하는 흠집도 없앨 수 있다.

Claims (16)

1. 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 3.0 ∼ 10.0 ㎛ 의 범위인 워크 롤을 구비한 1 개 이상의 압연 스탠드로 이루어지는 조질 압연 설비를 사용하여,

   340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 대하여, 신장률 0.1 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는, 강대의 조질 압연 방법.
2. 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 3.0 ∼ 10.0 ㎛ 의 범위인 워크 롤을 구비한 1 개 이상의 제 1 압연 스탠드와,

   그 압연 스탠드의 하류측에 있고, 브라이트 가공을 실시한 워크 롤을 구비한 1 개 이상의 제 2 압연 스탠드로 이루어지는 조질 압연 설비를 사용하여,

   340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 대하여, 신장률 0.1 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는, 강대의 조질 압연 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위가 되도록 조질 압연을 실시하는, 강대의 조질 압연 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   조질 압연 후의 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위가 되도록 조질 압연을 실시하는, 강대의 조질 압연 방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 압연 스탠드의 합계로 신장률 0.1 ％ 이상을 부여한 후,

   상기 제 2 압연 스탠드에 의해 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 가 0.5 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위가 되도록 조질 압연을 실시하는, 강대의 조질 압연 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 조질 압연 설비가, 연속 소둔 설비에 있어서의 소둔로의 출측(出側) 이후에 설치되어 상기 연속 소둔 설비의 일부를 구성하는 것으로서,

   상기 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대가, 담금질 처리 및 뜨임 처리를 수반하는 연속 소둔에 의해 제조된 980 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 고장력 냉연 강대인, 강대의 조질 압연 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 980 ㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 상기 고장력 냉연 강대가, 냉간 압연에 의해 강대 표면의 평균 거칠기 (Ra) 를 0.3 ㎛ 이하로 조정한 냉연 강대에 대하여, 상기 담금질 처리 및 뜨임 처리를 수반하는 연속 소둔을 실시하여 얻어진 고장력 냉연강대인, 강대의 조질 압연 방법.
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 조질 압연기를 사용하여 신장률 0.2 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는, 강대의 조질 압연 방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 조질 압연기를 사용하여 신장률 0.2 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는, 강대의 조질 압연 방법.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 조질 압연기를 사용하여 신장률 0.2 ％ 이상의 조질 압연을 실시하는, 강대의 조질 압연 방법.
11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 강대의 조질 압연 방법에 의해, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 조질 압연을 실시하는, 고장력 냉연 강판의 제조 방법.
12. 제 6 항에 기재된 강대의 조질 압연 방법에 의해, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 조질 압연을 실시하는, 고장력 냉연 강판의 제조 방법.
13. 제 7 항에 기재된 강대의 조질 압연 방법에 의해, 340 ㎫ 이상의 항복 강도 를 갖는 강대에 조질 압연을 실시하는, 고장력 냉연 강판의 제조 방법.
14. 제 8 항에 기재된 강대의 조질 압연 방법에 의해, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 조질 압연을 실시하는, 고장력 냉연 강판의 제조 방법.
15. 제 9 항에 기재된 강대의 조질 압연 방법에 의해, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 조질 압연을 실시하는, 고장력 냉연 강판의 제조 방법.
16. 제 10 항에 기재된 강대의 조질 압연 방법에 의해, 340 ㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 강대에 조질 압연을 실시하는, 고장력 냉연 강판의 제조 방법.

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