KR20120110340A - 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법 - Google Patents

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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법에 관한 것으로서, 주형은 용강을 연속주조하기 위한 서로 이격된 2개의 장변판과 2개의 단변판을 포함하되, 2개의 장변판은 서로 평행하며, 2개의 단변판 각각은 장변판에 수직인 몸체부와 몸체부에 연결되며 연주되는 용강 방향으로 휘어진 모서리부로 이루어짐에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면 연주공정을 마친 슬라브의 중심부와 에지부의 온도편차를 줄여 슬라브 열간압연 후 스캡과 같은 표면결함을 제거하고 불량부 절사량을 감소시켜 제품수율 향상 및 생산성 향상이 가능하다.

Description

주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법{Mold and apparatus for continuous casting and method for manufacturing steel using the same}
본 발명은 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주편의 단면 형상을 개선하여 제조되는 주편의 품질향상이 가능한 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철이 고체가 되는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다. 철광석으로 강철을 만드는 공정 중 앞 단계인 선철을 만드는 공정을 제선(製銑)이라 하고, 선철로 강철을 만드는 공정을 제강이라 한다.
연주공정은 액체 상태인 용강을 주형(Mold)에 주입한 후 연속 주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬라브(Slab)나 블룸(Bloom) 등의 중간 소재로 만들어내는 공정이다. 이 과정에서 블룸은 다시 강편 압연기를 거쳐 빌릿(Billet)으로 변하며 선재 압연기를 통해 선재로 가공된다. 또한, 슬라브는 후판 압연기를 거쳐 후판으로 생산되거나 열간 압연장치를 통과하면서 열연코일이나 열연강판 등으로 만들어진다. 연주장치는 용강이 담겨져 응고층을 형성하는 주형을 포함하여 구성되는데, 주형의 형상에 대한 연구는 전무한 실정이다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 연주되는 제품의 품질향상, 생산수율 향상이 가능한 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 주형은: 용강을 연주하기 위한 서로 이격된 2개의 장변판과 2개의 단변판을 포함하되, 상기 2개의 장변판은 서로 평행하며, 상기 2개의 단변판 각각은 상기 장변판에 수직인 몸체부와 상기 몸체부에 연결되며 연주되는 용강 방향으로 휘어진 모서리부로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 모서리부는 직선 또는 곡선으로 이루어질 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 모서리부는 상기 몸체부의 수직방향에 대해 30도 내지 60도 경사질 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 모서리부의 상기 몸체부로의 투영 길이가 상기 투영길이와 상기 몸체부 길이를 합한 길이의 30% 내지 50%일 수 있다.
바람직하게는, 상기 장변판과 단변판은 구리 또는 구리합금으로 이루어진 동판을 포함하며, 상기 동판의 표면은 금속 또는 금속질화물이 한 층 이상 코팅될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 연주장치는: 레이들로부터 공급된 용강을 저장하는 턴디쉬; 상기 턴디쉬로부터 공급된 용강을 연주하기 위한 서로 이격된 2개의 장변판과 2개의 단변판을 포함하되, 상기 2개의 장변판은 서로 평행하며, 상기 2개의 단변판 각각은 상기 장변판에 수직인 몸체부와 상기 몸체부에 연결되며 상기 연주되는 용강 방향으로 휘어진 모서리부로 이루어진 주형; 상기 주형을 통과한 주편을 응고시키며 형상을 교정하는 스트랜드; 및 상기 스트랜드를 통과한 주편을 절단하는 절단기;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 모서리부는 직선 또는 곡선으로 이루어질 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 모서리부는 상기 몸체부의 수직방향에 대해 30도 내지 60도 경사질 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 모서리부의 상기 몸체부로의 투영 길이가 상기 투영길이와 상기 몸체부 길이를 합한 길이의 30% 내지 50%일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 강재 제조방법은: 턴디쉬로부터 공급된 용강을 주형을 통해 주편을 형성하는 단계; 상기 주편을 스트랜드에 통과시켜 응고시키는 단계; 및 상기 주편을 절단하는 단계를 포함하되, 상기 주편은 모서리가 모따기된 직사각형의 단면을 갖는다.
바람직하게는, 상기 주편의 모따기된 모서리는 직선 또는 곡선일 수 있다.
바람직하게는, 상기 용강은 0.002 중량% 내지 0.005 중량%의 탄소(C)를 포함하는 극저탄소강일 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 용강은 탄소(C) 0.002 중량% 내지 0.005 중량%, 실리콘(Si) 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 망간(Mn) 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 알루미늄(Al) 0.01 중량% 내지 0.06 중량%, 티타늄(Ti) 0.020 중량% 내지 0.040 중량%, 니오븀(Nb) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 황(S) 0.006~0.008 중량%, 질소(N) 0.003 중량% 이하 및 잔부의 철(Fe)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 연주공정을 마친 주편(슬라브)의 중심부와 에지부의 온도편차를 줄여 슬라브 열간압연 후 스캡과 같은 표면결함을 제거하고 불량부 절사량을 감소시켜 제품수율 향상 및 생산성 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주형의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 A-A' 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주형을 이용한 연주 공정을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연주 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 스캡(Edge scab) 불량을 설명하기 위한 이미지이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주형의 사시도, 도 2 및 도 3은 도 1의 A-A' 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주형을 이용한 연주 공정을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연주 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 6은 스캡(Edge scab) 불량을 설명하기 위한 이미지이다
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주형(100)은 용강을 주편 형태로 연속주조하기 위한 서로 이격된 2개의 장변판(110)과 2개의 단변판(120)을 포함한다.
장변판(110)은 서로 일정 거리 이격되어 평행하게 배열된 평판일 수 있다. 서로 이격된 거리는 주조하고자 하는 슬라브 등의 두께에 따라 달라질 수 있다. 본 발명에서 '평행'하게 배열되었다고 표현하는 경우, 상기 평행은 수학적 의미의 평행일 필요는 없으며 실질적으로 평행한 경우를 포함한다. 즉, 마주보는 2개의 장변판(111, 112)이 설치과정 또는 제작과정 중에 약간 틀어진 경우를 포함한다.
2개의 단변판(121, 122) 각각은 장변판(110)에 수직인 몸체부(121a, 122a)와 모서리부(121b, 122b)로 이루어진다. 모서리부(121b, 122b)는 주조하고자 하는 용강 방향, 즉 내부 방향으로 휘어져 존재할 수 있으며, 직선 또는 곡선 형태일 수 있다. 본 발명에서 '수직'이라고 표현하는 경우, 상기 수직은 수학적 의미의 수직일 필요는 없으며 실질적으로 수직인 경우를 포함한다. 즉, 장변판과 단변판이 설치과정 또는 제작과정 중에 90도보다 약간 틀어진 경우를 포함한다.
도 2에 도시된 것과 같이, 모서리부(121b, 122b)는 몸체부(121a, 122a)로부터 일직선으로 연장된 형태일 수 있다. 이때, 모서리부(121b, 122b)가 몸체부(121a, 122a)와 이루는 내각(90+θ)은 120도 내지 150도일 수 있다. 즉, 도 2의 θ값이 30도 내지 60도일 수 있다. 상기 각도 범위 내에서 제조된 주편의 표면품질이 우수할 수 있고, 중심부와 에지부의 온도 편차를 줄여 스캡(Edge scab, 딱지)과 같은 불량을 방지할 수 있다.
한편, 모서리부(121b, 122b)의 몸체부(121a, 122a)로의 투영 길이(2d)가 전체 단변 길이(D+2d)의 30% 내지 50%, 바람직하게는 35% 내지 45%일 수 있다. 즉, 모서리부(121b, 122b)의 몸체부(121a, 122a)로의 투영 길이(2d)가 투영길이(2d)와 몸체부 길이를 합한 길이(D+2d)의 30% 내지 50%일 수 있다. 상기 범위 내에서 제조된 주편의 표면품질이 우수할 수 있고, 중심부와 에지부의 온도 편차를 줄여 스캡과 같은 불량을 방지할 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 모서리부(121b, 122b)가 몸체부(121a, 122a)부터로터 일직선으로 장변판(111, 112)으로 연장되는 것이 아니라 곡선 형태로 연장될 수도 있다. 이 경우에도, 모서리부(121b, 122b)의 몸체부(121a, 122a)로의 투영 길이(2d)가 전체 단변 길이(D+2d)의 30% 내지 50%, 바람직하게는 35% 내지 45%일 수 있으며, 모서리부(121b, 122b)가 몸체부(121a, 122a)와 이루는 각도 또한 전술한 것과 같다. 또한, 상기 곡선 형태는 원호, 타원호 형태일 수도 있으며, 그 곡선의 모양이 일정하지 않은 형태일 수도 있다.
장변판(110)과 단변판(120)은 주편의 냉각효율을 높이기 위해 구리 또는 구리합금으로 제작된 동판을 포함할 수 있다. 이러한 동판의 표면에는 내구성 향상을 위해 습식도금법이나 용사법(溶射法) 등에 의하여, 니켈-크롬(Ni-Cr), 철-니켈(Fe-Ni), 코발트-니켈(Co-Ni) 등의 합금을 코팅하거나 금속과 금속질화물(예를 들어, Ti/TiN, Ta/TaN)을 한 층 이상 코팅할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주형을 이용하여 연주시 주편의 단면 형상은 모서리가 직선 또는 곡선으로 모따기 된 직사각형 형태임에 그 특징이 있다.
제강공정에서 정련된 용강이 레이들 터렛(도시하지 않음)에 설치된 레이들(80, ladle)이라는 용기에 담겨 이송될 수 있고, 레이들(80)로부터 공급된 용강을 턴디쉬(90, tundish)에 일시 저장할 수 있다.
턴디쉬(90)에 저장된 용강은 침지노즐(95)을 통해 주형(100)으로 주입되어 주편(50, 슬라브)으로 주조될 수 있다. 주형(100)은 그 내부에 냉각기(장치)가 구비될 수 있으며 이를 통해 용강이 냉각되어 주형(100)의 단면에 대응하는 단면을 갖는 주편(50)이 주조될 수 있다.
주형(100)을 통과하면서 표면에 응고층이 형성될 수 있으며, 응고층이 형성된 주편(50)은 스트랜드에 배치된 롤러(200) 사이를 통과하며 연속적으로 주조될 수 있다. 스트랜드의 롤러 사이에는 주편(50)에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사수단(도시하지 않음)이 존재하여 주편(50)의 표면을 냉각시킬 수 있다. 즉, 주형(100)에서 응고층이 형성되고, 스트랜드에서 주편의 응고 완료 및 형상 교정이 이루어질 수 있다. 이후 절단기(300)에 의해 소정 크기로 절단되고 절단된 주편(50', 슬라브)은 테이블 롤러(400)에 의해 이송될 수 있다. 절단기(300)는 자동 또는 수동의 토치절단기(TCM: Torch Cutting Machine)일 수 있다. 소정 크기로 절단된 주편(50')은 이후 열간압연, 냉간압연 등의 공정을 거쳐 최종 제품으로 제조되게 된다.
본 발명의 주형 및 이를 포함하는 연주장치는 용강(강재)의 재질에 상관없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 저탄소강, 극저탄소강 슬라브 제조에 유용할 수 있으며, 이하 특별한 설명이 없는 한 극저탄소강을 기준으로 설명하도록 한다.
열간압연 공정은 연속주조를 통해 제조된 슬라브를 가열하여 조압연과 사상압연을 거치게 되는데, 조압연에서는 두께 200mm ~ 300mm, 예를 들어 두께 225mm나 250mm의 슬라브를 30~40mm 바(Bar)로 압연하며, 사상압연에서 수요자가 요구하는 두께로 압연하여 열연강판을 제조하게 된다.
열간압연 공정 중 조압연 및 사상압연시 표면 스케일 제거를 위해 고압수를 이용한 디스케일링을 실시할 수 있다. 이 경우 슬라브 모서리부가 다른 부위보다 온도저하가 크게 발생하게 되어, 모서리부의 열간압연시 변형저항이 감소하게 된다.
극저탄소강의 경우 모서리부의 경우 온도저하에 따라 페라이트 조직으로 변태될 수 있으며, 오스테나이트의 변형저항에 비해 Ar3 이하의 온도에서 페라이트 조직의 변형저항이 감소하게 된다. 따라서 열간압연시 오스테나이트 조직에 비해 변형이 쉬운 모서리부의 페라이트 조직에서의 불균일 변형이 발생할 수 있으므로 사상압연 후에 스캡(Edge Scab, 딱지)과 같은 결함이 발생할 수 있으며, 산세 및 냉간압연 후에도 그 결함이 잔존할 수 있다(도 6 참조).
본 발명의 주형을 사용하면 슬라브의 단면 형상을 모따기된 직사각형 형태로 함으로써, 중심부와 에지부의 온도 편차를 줄여주고 스캡과 같은 불량을 크게 개선할 수 있으며 표면품질이 우수한 강판을 제조할 수 있다. 예를 들어, 자동차 외판재의 경우 표면 결함이 있거나 스캡과 같은 결함이 혼입되어 있을 경우 도장처리의 완성도가 저하되며, 성형시 도금층이 박리되는 현상이 발생할 수 있는데, 본 발명은 이러한 결함을 방지하여 강판의 측면 절단(Side trimming)으로 인한 실수율 감소와 생산성 저하를 방지할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법은 0.002 중량% 내지 0.005 중량%의 탄소(C)를 포함하는 극저탄소강에 유효할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법은 탄소(C) 0.002 중량% 내지 0.005 중량%, 실리콘(Si) 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 망간(Mn) 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 알루미늄(Al) 0.01 중량% 내지 0.06 중량%, 티타늄(Ti) 0.020 중량% 내지 0.040 중량%, 니오븀(Nb) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 황(S) 0.006~0.008 중량%, 질소(N) 0.003 중량% 이하 및 잔부 철(Fe)의 조성을 갖는 강재, 예를 들어 자동차용 외판재의 제조에 유용할 수 있다.
물론, 전술한 강재 성분(조성)은 일례이며 다른 조성을 갖는 강재(슬라브, 강판 등)를 제조하는데 이용할 수도 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 강재의 성분계에 대해서 설명한다. 이하에서 서술하는 성분계는 자동차용 외판재에 적합한 강재를 일례로서 설명하는 것이며, 본 발명의 주형, 연주장치 및 이를 이용한 강재 제조방법은 다른 성분계의 강재 제조에도 사용될 수 있음은 전술한 것과 같다.
(1) 탄소(C)
탄소는 전체 성분계(조성물)에 대해 0.002 중량% 내지 0.005 중량% 포함될 수 있다. 탄소는 고용강화 원소이며, 탄소 함량이 0.002 중량% 미만인 경우 매우 낮은 탄소함량에 의해 결정입계에서의 석출물 생성 부족으로 도금층의 합금화 반응이 과다하게 발생하며, 0.005중량%를 초과하면 성형성과 연성이 저하되므로 0.002 중량% 내지 0.005 중량% 포함되는 것이 바람직하다.
(2) 실리콘(Si)
실리콘은 전체 성분계에 대해 0.01 중량% 내지 0.02 중량% 포함될 수 있다. 실리콘은 고용강화 원소로 강의 청정화에 기여할 수 있다. 실리콘은 적정 망간이 첨가되는 강에 첨가되면 용접시 용융금속의 유동성을 향상시켜 용접부 내 개재물 잔류를 최대한 감소시킬 수 있고 항복비와 강도 및 연성의 균형을 저해하지 않으면서 강도를 향상시킬 수 있다. 0.01 중량% 미만으로 첨가되면 강도, 연성 특성이 좋지 않으며, 0.02 중량%를 초과하여 첨가되면 용융 도금성을 열화시키므로 상기 ㅂ범위 내로 첨가하는 것이 바람직하다.
(3) 망간(Mn)
망간은 전체 성분계에 대해 0.05 중량% 내지 0.15 중량% 포함될 수 있다. 망간은 연성의 저하없이 입자를 미세화시켜 강 중 황을 완전히 MnS로 석출시켜 FeS 생성에 의한 열간 취성을 방지함과 더불어 강을 강화시킬 수 있다. 0.05 중량% ㅁ미만 첨가시 상기 효과가 미미하며, 0.15 중량%를 초과하는 경우 용융도금강판 제조시 소둔공정에서 MnO와 같은 산화물이 표면에 다량 생성되어 도금 밀착성을 열화시키고 도금 결함들이 다량 발생될 수 있으므로 상기 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.
(4) 니오븀(Nb)
니오븀은 전체 성분계에 대해 0.005 중량% 내지 0.015 중량% 포함될 수 있다. 니오븀은 비시효성 확보 및 성형성 향상을 목적으로 첨가할 수 있다. 니오븀은 강력한 탄화물 생성 원소로 강 중에 첨가되어 NbC 석출물을 석출시킬 수 있다. 니오븀의 첨가량이 0.005 중량% 미만일 경우 NbC석출물의 석출량이 너무 적어 가공성을 개선하는 효과가 줄어들고, 니오븀의 첨가량이 0.015 중량%를 초과할 경우 NbC 석출물의 양이 너무 많아 연신율이 낮아져 성형성이 저하되므로 상기 범위 내로 첨가되는 것이 바람직하다.
(5) 티타늄(Ti)
티타늄은 전체 성분계에 대해 0.020 중량% 내지 0.040 중량% 포함될 수 있다. 티타늄은 비시효성 확보 및 성형성 향상을 목적으로 첨가할 수 있는데, 티타늄은 강력한 탄화물 생성 원소로 강 중에 첨가되어 TiC 석출물을 석출시켜 고용 상태의 탄소를 석출함으로써 비시효성을 확보할 수 있다. 티타늄의 첨가량이 0.020 중량% 미만인 경우 TiC 석출량이 너무 적어 가공성을 개선하는 효과가 미미할 수 있다. 티나늄의 첨가량이 0.040 중량%를 초과할 경우 도금층의 합금화 반응이 과다하게 되어 도금성 내파우더링성이 저하될 수 있다.
(6) 알루미늄(Al)
알루미늄은 전체 성분계에 대해 0.01 중량% 내지 0.06 중량% 포함될 수 있다. 통상 강의 탈산을 위해 첨가하며, AlN 석출에 의한 결정립 미세화 효과를 얻을 수 있다.
(7) 질소(N)
질소는 전체 성분계에 대해 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 즉, 질소는 포함되지 않아도 되나 불가피하게 포함되는 면이 있다. 질소는 소둔 전 후에 고용상태로 존재하여 강의 성형성을 열화시키고, 강도에 있어 시효효과가 다른 원소에 비해 높은 원소이다. 질소는 고용탄소에 비해 상온에서 내시효성 열화가 크므로 그 함량을 0.003 중량% 이하로 유지하는 것이 바람직하다.
(8) 황(S)
황은 전체 성분계에 대해 0.006 중량% 내지 0.008 중량% 포함될 수 있다. 황은 고온에서 MnS 황화물로 석출되어 FeS가 생성되지 않게 하여 열간취성을 방지할 수 있다. 황 함량이 과다할 경우 MnS로 석출하고 남은 황이 열간취성을 야기시킬 가능성이 있다. 열간취성이 생기지 않는 적정 황 함량에서 열간압연 중 디스케일링 공정시 스케일 박리가 향상될 수 있다.
본 발명의 강재 제조방법은 턴디쉬로부터 공급된 용강을 주형을 통해 주편을 형성하는 단계와, 상기 주편을 스트랜드에 통과시켜 응고시키는 단계와, 그리고 상기 주편을 절단하는 단계를 포함하되, 상기 주편은 모서리가 모따기된 직사각형의 단면을 가짐에 그 특징이 있다. 강재(용강, 주편)의 종류에 제한이 있는 것은 아니나 0.002 중량% 내지 0.005 중량%의 탄소(C)를 포함하는 극저탄소강에 유용할 수 있다.
연주 공정의 구체적인 사항은 전술한 바와 같으므로 그 자세한 설명을 생략하도록 한다.
연주 공정을 거쳐 소정 크기로 절단된 슬라브를 1,150℃~1,250℃ 온도범위에서 균질화 열처리한 후, 900℃~950℃의 온도범위에서 사상압연하고, 680℃~730℃ 온도범위에서 권취할 수 있다. 이후 권취된 코일을 65%~80%의 냉간압연율로 냉간압연하고, 780℃~840℃의 온도 범위에서 (연속)소둔 후, 1.2%~1.5%의 압연율로 조질압연하여 표면특성이 우수한 강재를 제조할 수 있으며, 특히 표면특성이 우수한 강재, 예를 들어 자동차용 외판재 등을 제조할 수 있다.
압연 공정은 가열로(Reheating furnace)에서 슬라브를 가열(재가열)하고, 조압연 공정, 사상압연 공정 및 권취 공정을 포함하여 진행될 수 있다.
가열로는 슬라브의 진행방향을 따라 예열대, 가열대 및 균열대를 포함할 수 있으며, 예열대 이전에 장입대를 더 포함할 수 있다. 예열대에서는 낮은 온도로 슬라브를 가열하고 가열대에서는 가열온도를 높여 소재(S)를 목표온도에 도달시키며, 균열대에서는 슬라브의 모든 부분에서 온도가 균일하게 분포되도록 할 수 있다. 장입대 또는 예열대는 급속한 온도 상승에 의해 소재(S)에 파열, 균열, 크랙이 발생하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 균질화 열처리는 균열대에서 수행될 수 있으며, 1,150℃~1,250℃ 온도범위에서 수행될 수 있다. 균질화 열처리 온도가 1,250℃ 넘으면 제조비용 측면에서 바람직하지 않고 1,150℃ 미만이면 이후의 압연 부하가 커질 수 있고, 1250℃ 보다 높을 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 강도 확보가 어려울 수 있다.
조압연은 사상압연에서 요구되는 적정 두께와 폭으로 압연할 수 있다. 조압연기의 입측으로부터 출측으로의 슬라브의 이동 또는 출측으로부터 입측으로의 슬라브의 이동을 패스(Pass)라 하는데, 이러한 패스를 1회 이상, 바람직하게는 복수 회 수행할 수 있다.
사상압연은 스트립 등의 소재를 고객 또는 냉간압연 공정에서 요구하는 두께, 폭 등의 최종 형상으로 제조하는 공정이다. 사상압연기를 통과한 소재는 런아웃테이블을 통과하는 동안 냉각부에서 나온 라미나 플로우(Laminar flow) 냉각수에 의해 목표 온도로 수냉각될 수 있고, 권취기에 의해 권취될 수 있다. 사상압연은 900℃~950℃의 온도범위에서 수행될 수 있고, 권취는 680℃~730℃ 온도범위에서 수행될 수 있다.
냉간압연 공정은 열간압연을 거쳐 생산된 코일을 상온에서 소비자가 필요로 하는 두께로 마무리하는 공정으로서, 65%~80%의 냉간압연율로 압연할 수 있다. 냉간압연시 생성된 소재의 내부응력 제거 등의 목적으로 수행될 수 있으며, 780℃~840℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 소둔을 종료한 코일의 기계적 성질을 개선하고, 열응력에 따른 형상변형을 보정하며, 원하는 제품의 표면조도를 얻기 위해 조질압연을 수행할 수 있으며, 1.2%~1.5%의 압연율로 조질압연을 할 수 있다.
< 실시예 및 비교예 >
본 발명의 주형과 모서리부가 존재하지 않는 단변판 주형을 사용하여 자동차 외판재용 슬라브 및 열연강판을 제조하였다. 실시예 및 비교예에 사용된 강재의 함유량은 전술한 바와 같으며, 그 평가결과를 아래 표 1에 나타내었다.
실시예에 사용된 주형은 도 1 및 도 2에 도시된 주형이며, 표 1의 몰드 종류 중 두께는 서로 마주 보는 장변판 간의 거리(도 1의 D+2d)이며, 모서리부 폭(d)은 도 1의 d를 의미하며, 슬라브 온도는 연주공정이 끝난 후(절단기에서 절단된 후) 측정된 슬라브(주편) 온도를 의미한다. 한편, 모서리부와 몸체부가 이루는 각도(도 2의 θ)는 45도로 설정하였다.
냉연후 스캡(Edge scab) 발생여부는 압연 방향에 수직인 방향으로의 가장자리 부분 5~30mm 정도에서 스캡이 발생하는지 여부를 체크하였고, 표면품질은 육안 또는 현미경 등을 사용하여 결함 등에 따라 표면품질이 양호한 경우 ○, 보통인 경우 △, 불량인 경우 X로 표시하였다.
표 1의 비교예 1 및 비교예 2에 나타낸 것과 같이, 모서리부가 존재하지 않는 단변판 주형, 연주되는 주판의 단면이 모따기되지 않은 직사각형인 경우에는 슬라브의 중심부와 에지부의 온도차이가 컸으며, 냉연 후 스캡이 발생하였고 표면품질도 불량한 것으로 나타났다.
또한, 비교예 3 및 비교예 4로부터 알 수 있듯이, 주판의 단면이 모따기된 직사각형인 경우라 하더라도 모서리부 폭(모따기된 정도)이 너무 작은 경우에는 슬라브의 중심부와 에지부의 온도차이가 크게 나타나며, 냉연 후 스캡이 발생하고 표면품질도 불량한 것을 알 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 4로부터 알 수 있듯이, 주판의 단면이 모따기된 직사각형이고, 전체 단변의 길이 225mm 또는 250mm에 대해 40mm 또는 50mm의 모서리부 폭을 설정한 경우에 슬라브의 중심부와 에지부에서의 온도차가 적고, 냉연 후 스캡이 발생하지 않으며, 표면품질 또한 우수한 것으로 나타났다.
특히, 225mm 두께의 주형을 사용하고 모서리부 폭을 50mm로 한 실시예 2, 250mm 두께의 주형을 사용하고, 모서리부 폭을 40mm, 50mm로 한 실시예 3과 실시예 4의 경우, 슬라브 중심부와 에지부의 온도차가 각각 222℃, 223℃, 210℃로 온도차이가 적었고, 스캡이 발생하지 않았으며 표면품질이 우수한 것으로 나타났다.
구분

 주형 종류
 슬라브 온도(℃) 냉연 후 스캡 발생여부 표면품질
두께 모서리부 폭(d) 중심부 에지부
비교예 1 225mm
 모서리부 없음 1100 800 발생 X
비교예 2 250mm 모서리부 없음 1105 820 발생 X
비교예 3 225mm

 20mm 1100 780 발생 X
실시예 1 40mm 1104 850 발생/미발생 혼재 △
실시예 2 50mm 1102 880 미발생 ○
비교예 4 250mm

 20mm 1105 810 발생 X
실시예 3 40mm 1103 880 미발생 ○
실시예 4 50mm 1100 890 미발생 ○
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
50 : 주편 80 : 레이들
90 : 턴디쉬 100 : 주형
110, 111, 112 : 장변판 120, 121, 122 : 단변판
121a, 122a : 몸체부 121b, 122b : 모서리부
200 : 롤러 300 : 절단기

Claims (13)

  1. 용강을 연주하기 위한 서로 이격된 2개의 장변판과 2개의 단변판을 포함하되,
    상기 2개의 장변판은 서로 평행하며, 상기 2개의 단변판 각각은 상기 장변판에 수직인 몸체부와 상기 몸체부에 연결되며 연주되는 용강 방향으로 휘어진 모서리부로 이루어진 주형.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모서리부는 직선 또는 곡선으로 이루어진 주형.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모서리부는 상기 몸체부의 수직방향에 대해 30도 내지 60도 경사진 주형.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모서리부의 상기 몸체부로의 투영 길이가 상기 투영길이와 상기 몸체부 길이를 합한 길이의 30% 내지 50%인 주형.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 장변판과 단변판은 구리 또는 구리합금으로 이루어진 동판을 포함하며, 상기 동판의 표면은 금속 또는 금속질화물이 1층 이상 코팅된 주형.
  6. 레이들로부터 공급된 용강을 저장하는 턴디쉬;
    상기 턴디쉬로부터 공급된 용강을 연주하기 위한 서로 이격된 2개의 장변판과 2개의 단변판을 포함하되, 상기 2개의 장변판은 서로 평행하며, 상기 2개의 단변판 각각은 상기 장변판에 수직인 몸체부와 상기 몸체부에 연결되며 상기 연주되는 용강 방향으로 휘어진 모서리부로 이루어진 주형;
    상기 주형을 통과한 주편을 응고시키며 형상을 교정하는 스트랜드; 및
    상기 스트랜드를 통과한 주편을 절단하는 절단기;
    를 포함하는 연주장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모서리부는 직선 또는 곡선으로 이루어진 연주장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 모서리부는 상기 몸체부의 수직방향에 대해 30도 내지 60도 경사진 연주장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 모서리부의 상기 몸체부로의 투영 길이가 상기 투영길이와 상기 몸체부 길이를 합한 길이의 30% 내지 50%인 연주장치.
  10. 턴디쉬로부터 공급된 용강을 주형을 통해 주편을 형성하는 단계;
    상기 주편을 스트랜드에 통과시켜 응고시키는 단계; 및
    상기 주편을 절단하는 단계를 포함하되,
    상기 주편은 모서리가 모따기된 직사각형의 단면을 갖는 강재 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주편의 모따기된 모서리는 직선 또는 곡선인 강재 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 용강은 0.002 중량% 내지 0.005 중량%의 탄소(C)를 포함하는 극저탄소강인 강재 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 용강은 탄소(C) 0.002 중량% 내지 0.005 중량%, 실리콘(Si) 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 망간(Mn) 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 알루미늄(Al) 0.01 중량% 내지 0.06 중량%, 티타늄(Ti) 0.020 중량% 내지 0.040 중량%, 니오븀(Nb) 0.005 중량% 내지 0.015 중량%, 황(S) 0.006~0.008 중량%, 질소(N) 0.003 중량% 이하 및 잔부의 철(Fe)을 포함하는 강재 제조방법.
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