KR20100107770A

KR20100107770A - 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법

Info

Publication number: KR20100107770A
Application number: KR1020090026030A
Authority: KR
Inventors: 유석현; 문홍길; 장진수
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-10-06
Also published as: WO2010110529A1; JP2012500895A; CN102137942A; JP5392634B2; US20110132503A1; BRPI0917243A2; KR101129757B1

Abstract

본 발명은 탄소(C) 및 니오븀(N)과 알루미늄(Al)을 포함하고, 잔부가 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖는 박슬라브를 열처리로에서 재가열하여 오스테나이트 조직으로 균일화하되, 상기 박슬라브의 열처리로 추출온도를 NbC석출 온도 이상으로 유지하여 석출물 생성을 제어한 다음, 열간압연을 실시한다. 본 발명은 박슬라브의 열처리로 추출 온도를 제어하여 박슬라브 에지부 톱날형 결함을 저감하므로 생산성이 향상되는 이점이 있다.

박슬라브, 에지부 톱날형 결함

Description

박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법{Method for preventing edge part saw type crack of thin slab}

본 발명은 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박슬라브의 대표적인 결함 중 하나인 에지부 톱날형 결함을 저감하는 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법에 관한 것이다.

박슬라브는 슬라브 주조공정에서 슬라브의 두께를 좀더 얇은 두께로 하여 최종제품에 가까운 형상으로 주조하는 것으로, 열연공장에서 조압연 공정을 생략할 수 있어 공정생략 및 단순화에 주로 적용된다.

이러한 박슬라브 연속주조공정은 일반 연속주조공정과 달리 얇은 두께의 슬라브가 빠른 속도로 주조가 되고, 액상의 용강이 박슬라브로 응고되는 것이 몰드와 스탠드부에서 완전히 이루어지므로 일반 슬라브에 비하여 미세한 결정립을 갖는다.

하지만, 박슬라브는 얇은 두께로 인하여 냉각이 빠르기 때문에 박슬라브의 에지부(edge)가 중간 부분에 비하여 급냉되어 잔류응력이 생성된다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 박슬라브가 권취된 열연코일의 에지부에 해당되는 부분 즉, 냉각 불균일로 인한 잔류응력이 형성된 부분에 톱날형 결함이 발생하는 문제점이 있다.

이는 박슬라브의 에지부에서 과냉도가 크고, 압연시 박슬라브의 단변부 중심에서 폭방향으로 신장되는 정도가 에지부가 폭방향으로 늘어나는 정도보다 훨씬 커박슬라브의 두께 방향으로 인장을 받게 되고, 그에 따라 톱날형 결함이 발생하는 것이다.

특히, 박슬라브 연속주조공정을 통해 생산되는 제품 중 탄소농도 0.20~0.28wt%를 갖고 니오븀이 첨가되는 강관용 강의 경우에는 에지부에 톱날형 결함이 다발하게 되는데, 이 경우 원 재료의 강도보다 낮은 응력에서도 파손이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.

이에 박슬라브 열연코일을 제조하는 제철업체에서는 재가공 및 주문 등급외 판정을 하여 손실처리하므로 생산성이 감소되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 박슬라브의 열처리로 추출 온도를 제어하여 박슬라브 에지부 톱날형 결함을 저감하는 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 탄소(C) 및 니오븀(N)과 알루미늄(Al)을 포함하고, 잔부가 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖는 박슬라브를 열처리로에서 재가열하여 오스테나이트 조직으로 균일화하되, 상기 박슬라브의 열처리로 추출온도를 NbC석출 온도 이상으로 유지하여 석출물 생성을 제어한 다음, 열간압연을 실시한다.

상기 탄소는 0.20~0.28wt%의 함량 범위이다.

상기 박슬라브의 열처리로 추출온도는 1060~1100℃로 유지한다.

상기 박슬라브의 열처리로 추출온도는 1080~1100℃로 유지한다.

본 발명은 박슬라브의 열처리로 추출 온도를 제어하여 박슬라브 에지부 톱날형 결함을 저감한다. 따라서 박슬라브의 품질을 향상시키고 제품의 실수율을 증가시킴에 의해 제품신뢰성 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법의 바람직한 실 시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 탄소농도 0.20~0.28wt%를 갖는 Nb첨가 강관용 강의 상태도이고, 도 3은 열처리로 추출온도에 따른 코일 에지부 톱날형 결함 저감을 나타낸 그래프이며, 도 3은 본 발명에 의해 제조된 박슬라브의 미세조직을 종래와 대비하여 나타낸 전자현미경 사진이다.

본 발명은 탄소(C) 0.20~0.28wt%이고, 니오븀(Nb), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 황(S), 질소(N)를 포함하며, 잔부가 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 합금조성을 갖는다.

이러한 합금조성을 기본으로하여 제조한 박슬라브는 열처리로에서 재가열하여 오스테나이트 조직으로 균질화하는 한편, 박슬라브의 열처리로 추출온도를 1060~1100℃로 유지하여 석출물 생성을 제어한 다음, 열간압연을 실시한다.

더 상세히 설명하면, 박슬라브의 열처리로 추출온도를 NbC석출 시작 온도 이상으로 제어하여 NbC석출이 재가열 과정이 아닌 열간압연 과정에서 일어나도록 하여 에지부(edge) 톱날형 결함을 저감한다.

박슬라브에 형성되는 에지부 톱날형 결함은 NbC석출물과 주로 관련된다. NbC석출물은 열간압연시 입계성장을 가로막아 결정립사이즈를 미세화 한다.

하지만, 입계에 석출된 석출물은 열간압연시 응력 집중원으로 작용하여 보이드(voids)의 발생장소가 되고, 이러한 보이드는 결국 크랙으로 성장하여 입계 파괴를 일으키게 된다. 특히, 얇은 두께로 인하여 에지부의 냉각이 빠른 박슬라브는 NbC석출에 의한 입계 취성화 현상이 더욱 심하게 발생한다.

따라서, 재가열시 NbC석출을 의도적으로 회피하여 열연코일 에지부의 톱날형 결함을 방지한다. 이는 열간압연시 박슬라브의 두께 방향으로 인장을 받게 되더라도 전위의 이동이 자유로워 응력집중 현상이 발생하지 않기 때문이다.

탄소(C) 0.20~0.28wt%이고, 니오븀(Nb)이 첨가된 강의 NbC석출 시작온도는 도 2의 상태도에서 확인된다.

도 2에 도시된 바에 의하면, 탄소(C) 0.20~0.28wt%이고, 니오븀(Nb)이 첨가된 강의 경우 열처리로 추출온도가 1060~1080℃(A)에서 오스테나이트상(γ) 입계에 미세한 NbC석출물이 다량으로 석출된다.

따라서, 박슬라브의 열처리로 추출온도를 1060~1100℃로 유지하여 석출물 생성을 의도적으로 제어한 다음, 열간압연을 실시한다.

박슬라브의 열처리로 추출온도가 1060℃보다 낮으면 NbC석출물의 다량 생성으로 에지부의 톱날형 결함 방지 효과가 없고, 1100℃보다 높으면 오스테나이트 결정입이 조대화되어 강도확보가 어렵다.

박슬라브의 열처리로 추출온도를 1080~1100℃로 유지하여 석출물 생성을 의도적으로 제어한 다음, 열간압연을 실시할 수도 있다. 이는 박슬라브의 열처리로 추출온도의 하한치가 탄소함량에 따라 1060~1080℃범위에서 변동 가능하기 때문이다.

한편, 박슬라브에 형성되는 에지부 톱날형 결함은 NbC석출물 외에도 AlN, MnS석출물과도 관련된다. 하지만, NbC석출물이 에지부 톱날형 결함에 가장 큰 영향을 미치는 석출물인 점, 그리고 AlN, MnS석출물을 제어하기 위해 재가열 온도를 과 도하게 높이는 것은 강의 강도저하 및 생산원가의 상승 등을 초래할 수 있는 점 등으로 기본적으로 NbC의 석출을 제어한다. 물론, 이 과정에서 AlN의 석출은 제어가능하다.

본 발명의 기본성분이 되는 합금원소에 대해 간단히 설명한다.

탄소(C)는 고강도를 부여하기 위한 불가결한 원소로 강관의 경우 강도 확보를 위해 0.20~0.28wt%의 첨가를 기본으로 한다.

탄소는 소량 첨가되면 강도가 낮을 뿐 아니라 NbC석출물의 양이 줄어들어 고용강화원소를 첨가해야 하므로 제조원가가 상승한다. 그리고 과다하게 첨가되면 탄소를 고용하기 위한 니오븀의 함량이 많아져야 하므로 제조원가의 상승을 초래하고, 그에 따라 미세한 NbC의 석출이 증가하여 입자 성장이 저해되므로 가공성이 낮아진다.

니오븀(Nb)은 강 중에 고용원소로 존재하는 탄소와 질소를 NbC, NbN의 석출물 형태로 석출하기 위해 첨가된다. 이러한 석출물은 열간압연시 입계성장을 가로막아 결정립사이즈를 미세하므로 강도향상에 기여한다.

니오븀은 0.005~0.020wt%의 범위로 첨가된다. 니오븀은 0.005wt% 미만으로 첨가되면 석출량이 너무 적어 석출경화로 인한 강도향상의 효과를 기대할 수 없고, 첨가량이 0.020wt%를 초과하면 강도 과다로 연성을 감소시키며 조관 불량이 증가하는 문제점이 있다.

알루미늄(Al)은 탈산제로서의 역할을 하는 성분으로서, 강 중 용존 산소량을 충분히 낮은 상태로 유지한다. 또한, 알루미늄은 탄화물 형성 원소로서 고용원소인 질소와 반응하여 AlN의 석출물을 생성하여 고용원소를 제거한다.

알루미늄은 0.01~0.05wt%의 범위로 첨가된다. 알루미늄은 0.01wt% 미만으로 첨가되면 그 효과가 미비하고, 0.05wt%를 초과하면 가공성을 저해한다.

여기서, 니오븀과 알루미늄은 탄소가 0.20~0.28wt%의 범위인 강관에서 통상적으로 함유되는 범위이다.

그리고, 본 발명은 탄소 가0.20~0.28wt%의 범위이고 Nb가 첨가되는 강의 상태도를 기준으로 박슬라브의 열처리로 추출온도를 결정한다.

이하, 상술한 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법을 실시예를 통해 상세히 설명하기로 한다.

[실시예]

탄소(C) 0.20~0.28wt%이고, 니오븀(Nb)이 첨가된 박슬라브를 주조후 열처리로에서 재가열하되, 열처리로 추출온도를 1040~1090℃로 변화시키면서 추출한 다음, 열간압연을 실시하여 단상의 열연코일로 제조하였다.

도 3에 의하면, 1060~1080℃범위에서 NbC석출이 시작되었으며, 박슬라브의 열처리로 추출온도가 NbC석출온도 이상인 경우 열연코일의 에지부 톱날형 결함 지수가 급감하였다.

그리고, 박슬라브의 열처리로 추출 온도가 1060℃ 미만에서는 NbC석출이 활발하였으며, 그에 따라 열연코일 에지부의 톱날형 결함 지수도 증가하였다.

도 4에 의하면, 열처리로 추출온도에 따라 미세조직 차이는 있으나, 열처리로 추출온도가 1100℃인 (b)조직사진의 경우 열처리로 추출온도가 900℃인 (a)조직 사진에 비해 석출물의 양이 적은 것을 확인할 수 있다. 이는 NbC가 미석출되었기 때문이다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

도 1은 열연코일 에지부의 톱날형 결함을 보인 사진.

도 2는 탄소농도 0.20~0.28wt%를 갖는 Nb첨가 강관용 강의 상태도.

도 3은 열처리로 추출온도에 따른 코일 에지부 톱날형 결함 저감을 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명에 의해 제조된 박슬라브의 미세조직을 종래와 대비하여 나타낸 전자현미경 사진.

Claims

탄소(C) 및 니오븀(N)과 알루미늄(Al)을 포함하고, 잔부가 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖는 박슬라브를

열처리로에서 재가열하여 오스테나이트 조직으로 균일화하되, 상기 박슬라브의 열처리로 추출온도를 NbC석출 온도 이상으로 유지하여 석출물 생성을 제어한 다음, 열간압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법.
청구항 1에 있어서,

상기 탄소는 0.20~0.28wt%의 함량 범위인 것을 특징으로 하는 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 박슬라브의 열처리로 추출온도는 1060~1100℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 박슬라브의 열처리로 추출온도는 1080~1100℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 박슬라브 에지부 톱날형 결함 저감방법.