KR20190057095A - 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20190057095A
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피펑 먀오
강 첸
관유 류
량 천
샤오린 우
징타오 리
주중 가오
샤오장 롼
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지앙인 싱쳉 스페셜 스틸 웍스 코., 엘티디.
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Abstract

본 발명은 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판에 관한 것이며, 화학 성분은 질량 백분비에 따라 C: 0.11 ~ 0.15 %, Si: 0.15 ~ 0.35 %, Mn: 0.95 ~ 1.25 %, P: ≤ 0.010 %, S: ≤ 0.002 %, Cr: 0.45 ~ 0.75 %, Mo: 0.4 ~ 0.6 %, Ni: 1.3 ~ 2.6 %, Cu: 0.2 ~ 0.4 %, Al: 0.06 ~ 0.09 %, V: 0.03 ~ 0.06 %, Nb: ≤ 0.04 %, N: ≤ 0.006 %, B: 0.001 ~ 0.002 %이고, 나머지는 철 및 불가피한 불순물 원소이다. 그 제조 방법은, KR 쇳물 전처리 - 전로 제련 - LF 정련 - RH 정련 - 스트레이트 아크형 연속주조기에 의한 연속주조 - 연속주조 빌릿을 감싸고 서냉 - 연속주조 빌릿 청소 - 가열 - 제어 압연 - 변형 보정 - 서냉 - 조질을 거친다. 본 발명에 의한 큰 두께 랙기어 강판은 강도가 높고, 소성이 좋고, 저온 인성이 우수한 특징을 가지며, 생산공정이 단순하고, 원가가 저렴하고, 고효율적이고 신속한 등 장점이 있다.

Description

연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판 및 그 제조 방법
본 발명은 랙기어 강판 제조 분야에 관한 것이며, 구체적으로, 연속주조 빌릿을 이용한 두께가 177.8 mm에 달할 수 있는 랙기어 강의 제조 및 제조 방법에 관한 것이다.
잭업 해양 플랫폼용 랙기어 강판은 강도가 높고, 소성이 좋고, 인성(toughness)이 높으며, 두께가 두껍고, 또한 강판의 두께 방향을 따라 성능이 균일해야 하며, 예를 들어, 잭업 해양 플랫폼용 177.8 mm 두께의 랙기어 강판은 굴복 강도 ≥ 690 MPa, 인장 강도가 770 ~ 940 MPa 범위에 있으며, 연신율 ≥ 14 %이고, 저온 조건에서(일반적으로, 강판의 1/4 두께에서 -40 ℃이고, 강판의 중심부 즉 1/2 두께에서 -30 ℃임)의 샤르피 충격 에너지는 모두 ≥ 69 J이어야 한다. 이에 따라, 업계에서는 이러한 요구를 만족시키는 큰 두께의 랙기어 강판을 발전시키는데 힘을 기울였으며, 강괴 다이캐스트 주조법을 이용한 큰 두께의 랙기어 강판의 제조 및 그 제조 방법을 개발하였다. 예를 들어, 특허공개번호가 CN102345045A인 발명 특허는 강괴 다이캐스트 주조법을 이용한 두께가 120 ~ 150 mm인 해양 플랫폼용 랙기어 강판의 제조 및 그 제조 방법을 공개하였다. 그러나 강괴 다이캐스트 주조법으로 랙기어 강판을 제조하면 생산 공법이 복잡하고 또 재료사용률도 낮아 제조 원가가 현저히 증가하게 된다.
기술적 과제
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 선행 기술에 대해 강도가 높고, 소성이 우수하며 저온 인성이 우월한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판을 제공하는 것이며, 상기 랙기어 강판은 연속주조 빌릿을 사용하여 제조되며, 그 생산 공법은 공법이 간단하고 원가가 저렴하며 고효율적이고 신속한 등 이점을 가진다.
과제 해결 수단
본 발명이 상기 과제를 해결하기 위해 사용한 기술적 해결수단은 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판을 제공하는 것이며, 상기 강판의 화학 성분은 질량 백분비에 따라 C: 0.11 ~ 0.15 %, Si: 0.15 ~ 0.35 %, Mn: 0.95~1.25 %, P: ≤ 0.010 %, S: ≤ 0.002 %, Cr: 0.45 ~ 0.75 %, Mo: 0.4 ~ 0.6 %, Ni: 1.3 ~ 2.6 %, Cu: 0.2 ~ 0.4 %, Al: 0.06 ~ 0.09 %, V: 0.03 ~ 0.06 %, Nb: ≤ 0.04 %, N: ≤ 0.006 %, B: 0.001 ~ 0.002 %이며, 나머지는 철 및 불가피한 불순물 원소이다.
나아가, 상기 랙기어 강판의 두께는 114.3 ~ 177.8 mm이며 연속주조 빌릿을 사용하여 제조된다.
본 발명에 따른 랙기어 강판의 기계적 성능은 굴복 강도 ≥ 690 MPa, 인장 강도는 770 ~ 940 MPa, 연신율 ≥ 16 %, 강판의 Z 방향 단면 수축률 ≥ 35 %이고, 강판의 1/4 두께에서 -40 ℃에서의 샤르피 충격 에너지, 1/2 두께에서 -30 ℃ 및 -40 ℃에서의 샤르피 충격 에너지는 모두 > 100 J를 만족한다.
상기 랙기어 강판의 연속주조 빌릿 제조 방법은, 제련 원료는 순차적으로 KR 쇳물 전처리, 전로 제련, LF 정련, RH 정련 및 스트레이트 아크형(straight arc type） 연속주조기에 의한 연속주조를 거쳐, 고순도의 용강을 제련하고 더 나아가 연속주조하여 두께가 370 mm 이상인 고품질 연속주조 슬래브를 얻고, 상기 연속주조 빌릿의 중심 편석은 C형 0.5등급과 같거나 우월하며, 중심 기공은 0.5등급과 같거나 우월하고, 중심 균열, 코너 균열 및 삼각부 균열이 없으며, 불순물은 A, B, C형 조립형(thick) = 0, D형 조립형 ≤ 0.5; A형 세립형(fine) ≤ 0.5; B형 세립형 ≤ 0.5; C형 세립형 = 0; D형 세립형 ≤ 0.5; Ds형 ≤ 0.5이다. 공개번호 CN102345045A인 발명 특허에서 사용된 VD 정련과 다이캐스트 주조에 비해, 본 발명은 RH 정련과 연속주조를 사용하여 생산한다. RH 정련을 통해 H 함량이 더 낮은 용강을 얻어 랙기어 강판의 수소 유도 균열에 대한 내성과 강판의 1/2 두께(중심부분)에서의 역학적 성능을 보장할 수 있다. 연속주조 방법으로 생산된 슬래브의 중심부분 품질(예를 들면, 중심 편석과 기공 및 불순물)은 다이캐스트 주조 방법으로 생산된 강괴보다 더 우수하여 랙기어 강판의 1/2 두께에서의 성능 요구를 보장하는데 유리하다.
연속주조 빌릿을 감싸고 200 ± 50℃까지 서냉한 후 다시 벗겨, 그 중의 H 함량을 감소시킴으로써 강판의 수소 유도 균열을 더 잘 피하고 강판의 1/2 두께에서의 성능을 보장한다. 서냉 완료 후, 연속주조 빌릿 표면에 온도를 가하여 청소함으로써 연속주조 빌릿의 표면 품질을 보장하는 아울러 화염 청소 과정에서 연속주조 빌릿 표면에 균열이 발생하지 않도록 보장한다.
연속주조 슬래브를 1180 ~ 1280 ℃까지 가열하고 2 ~ 4 시간 보온하며, 강 중의 합금원소가 충분히 고용(solid solution)되도록 하며, 그 강인화(강도 및 인성을 높임) 작용을 발휘하여 최종 제품의 성분 및 성능의 균일성을 보장하도록 한다. 보온이 완료된 후, 고압수 디스켈링 처리를 수행하고 그 다음 2단계 압연을 수행하되, 제1 단계 압연은 거친 롤 작업이고, 롤링 시작 온도는 1050 ~ 1150 ℃이며, 총 압축률 ≥ 40 %이고, 강압 조건에서 압연을 진행하며, 최대 단일 패스 압하비 ≥ 17 %이고, 큰 두께의 강판의 일반적인 거친 롤 작업의 단일 패스에서의 약 10 %인 최대 압하비와 비교할 때, 본 발명은 최대 단일 패스 압하비 ≥ 17 %를 필요로 하여 연속주조 빌릿 중심 부분의 결함이 충분히 봉합되어 큰 두께의 랙기어 강판의 1/2 두께에서의 성능이 보장받도록 한다. 제2 단계 압연은 다듬질 롤 작업이며, 롤링 시작 온도는 870 ~ 930 ℃이고, 총 압축률 ≥ 20 %이며, 완제품 두께까지 롤링하며 압연 완료 후 강판을 공냉 및 변형 보정한다.
변형 보정 후의 강판을 냉상에서 600 ~ 650 ℃까지 공냉한 후 더미에 감싸서 서냉하되 시간 ≥ 72시간이거나 600 ~ 650 ℃에서 24 ~ 72시간 보온한 후 로와 함께 200 ± 50℃까지 서서히 냉각시켜 압연 후 강판 중 H 함량을 충분히 감소시키거나 제거하여 완제품 강판의 1/2 두께의 성능이 보장되게 하며, 로에서 꺼낸 후 공냉한다.
실온까지 서냉한 강판에 조질 처리를 수행하여 큰 두께의 완제품 랙기어 강판을 제조하며, 조질 공법의 담금질 가열은 연속로를 사용하여 수행하고, 담금질 가열 온도는 900 ~ 930 ℃, 로에서의 시간은 1.8 ~ 2.0 min/mm이며, 퀀칭기로 강판 표면 온도 ≤ 100 ℃로 될때까지 물 담금질을 수행한 후 실온까지 공냉하며, 템퍼링 처리도 연속로를 사용하여 수행하며, 템퍼링 온도는 600 ~ 660 ℃, 로에서의 시간은 2.5 ~ 3.5 min/mm이며, 연속로에서 꺼낸 후 실온까지 공냉한다.
본 발명은 현재 해양 장비 제조업이 고강도, 고인성, 우수한 소성, 큰 두께를 가지는 랙기어 강판에 대한 수요에 대해, 최적화된 화학성분, 높은 용강 순도, 최적화된 연속주조 공법(낮은 주조 과열도, 낮은 스로잉(throwing) 속도, 정밀한 소프트 압하 파라미터)을 사용하여 생산된 고품질(낮은 중심 편석과 기공, 무균열), 고순도의 연속주조 슬래브를 직접 블랭크로 하고, 제어 연압에 조질 열처리를 추가한 방법을 사용하여 이러한 요구를 만족하는 랙기어 강판을 제조한다. 상기 랙기어 강판의 최대 두께는 177.8 mm에 달할 수 있다.
발명의 효과
선행기술에 비해, 본 발명의 주요 이점은 하기와 같다.
본 발명에서 제조된 큰 두께의 랙기어 강판은 연속주조 빌릿을 직접 사용하고 압연 블랭크로서 임의의 다른 가공(예를 들면, 복수 장의 슬래브를 복합 가공을 거쳐 복합 블랭크를 형성)을 거치지 않고, 강괴 다이캐스트 주조법을 사용하여 블랭크로서 압연 과정에서 코깅(cogging)하는 과정을 생략하였으며, 즉 코깅 가열, 코깅 압연과 중간 블랭크 절단 및 청소 공정을 생략하였고, 아울러 복합 블랭크로 압연을 수행하는 슬래브 복합 가공 과정도 생략하여 생산 공법을 간소화하였다. 강괴 다이캐스트 주조법으로 제조된 랙기어 강판에 비해, 연속주조 빌릿으로 제조된 랙기어 강판의 재료사용률은 현저히 향상되었으며, 생산 시간도 단축되었다. 이로써 큰 두께의 랙기어 강판의 제조 원가를 감소시켰으며 선행기술의 부족한 점을 극복하여 산업화 생산 시 현저한 원가 우세를 가진다.
이밖에, 연속주조 슬래브의 두께는 일반적으로 강괴의 두께보다 훨씬 작으므로, 연속주조 빌릿으로 큰 두께의 랙기어 강판을 압연을 진행하는 압축비는 강괴를 사용하여 압연을 진행하는 것에 비해 작다. 이렇게, 단일 패스 압하비가 보장되지 않는 경우, 슬래브 중심부분의 결함은 충분히 봉합될 수 없기에, 랙기어 강판의 중심부분 성능이 보장받을 수 없게 되며, 이는 고성능 랙기어 강의 두께가 증가하는 것을 제한하는 주요 요소 중 하나이기도 하다. 본 발명은 최적화된 연속주조 공법(낮은 주조 과열도, 낮은 스로잉 속도, 정밀한 소프트 압하 파라미터)으로 생산된 고품질(낮은 중심 편석과 기공, 무균열), 고순도의 연속주조 슬래브를 블랭크로 하여, 거친 롤 작업 과정 중 ≥17 %인 최대 단일 패스 압하비와 큰 두께의 랙기어 강판의 각 제조 단계에서 H 함량을 엄격히 제어하는 것을 결합하여 이러한 문제를 해결함으로써 랙기어 강판의 중심부분 성능을 보장하였다.
이하, 실시예를 결부하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. 이해해야 할 것은, 실시예는 단지 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 설명일 뿐 본 발명의 보호 범위를 한정하지 않는다.
실시예 1
본 실시예의 랙기어 강판의 두께는 177.8 mm이며, 포함된 성분 및 질량 백분율은 C: 0.14 %, Si: 0.24 %, Mn: 1.08 %, P: 0.004 %, S: 0.0008 %, Cr: 0.68 %, Mo: 0.49 %, Ni: 2.47 %, Cu: 0.22 %, Al: 0.073 %, V: 0.036 %, Nb: 0.02 %, N: 0.0027 %, B: 0.0013 %이고, 나머지는 철 및 불가피한 불순물 원소이며, 탄소 당량 Ceq(= C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Cu + Ni)/15) = 0.74 %이다.
상기 큰 두께의 랙기어 강판의 생산 공법은 하기와 같다.
상기 랙기어 강판의 화학적 조성에 따라 제련 원료를 조합한 후 순차적으로 KR 쇳물 전처리 - 전로 제련 - LF 정련 - RH 정련 - 스트레이트 아크형 연속주조기에 의한 연속주조(연속주조 빌릿 두께: 450 mm) - 연속주조 빌릿을 감싸고 서냉 - 연속주조 빌릿 청소 - 가열(보온 처리) - 고압수 디스켈링 - 제어 압연 - 변형 보정 - 제어 조건에서의 서냉 - 조질을 거친다.
나아가, 상기 가열, 제어 압연, 냉각 단계의 구체적인 공법은, 생산된 연속주조 빌릿(중심 편석: C형 0.5등급, 중심 기공: 0.5등급, 중심 균열, 코너 균열 및 삼각부 균열이 없고, 불순물: A, B, C, D형 조립형 = 0; A, B, D형 세립형 = 0.5; C형 세립형 = 0, Ds형 = 0)을 1260 ℃까지 가열한 후 3.5시간 보온하며, 연속로에서 꺼내고 고압수 디스켈링 처리를 거친 후 두 단계의 전부 세로방향(All Longitudinal) 압연을 수행한다. 제1 단계 압연(즉 거친 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 1140 ℃, 중간 블랭크 두께는 235 mm, 총 압축률 = 47.8 %, 최대 단일 패스 압하비 = 18.1 %이며, 제2 단계 압연(즉 다듬질 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 880 ℃, 최종 판 두께는 177.8 mm, 총 압축률 = 24.3 %이다. 압연 후 변형 보정한 다음 제어 조건에서의 서냉(강판을 620 ℃까지 가열한 후 72시간 보온하고, 연속로와 함께 ~200 ℃까지 냉각한 후 연속로에서 꺼내어 실온까지 공냉함)을 수행한다.
서냉 후의 강판을 연속로에 넣어 담금질 가열을 진행하되, 가열 온도: 900 ℃, 연속로에서의 시간: 1.8 min/mm, 퀀칭기로 강판 표면 온도가 ~70 ℃ 될 때까지 물 담금질한 후 실온까지 공냉한다. 담금질 처리 후의 강판은 연속로를 사용하여 템퍼링 처리를 수행한다. 템퍼링 가열 온도: 660 ℃, 연속로에서의 시간: 2.8 min/mm, 연속로에서 꺼낸 후 실온까지 공냉한다.
상기 제조 공법에 거쳐 제조된 완제품 강판은 높은 강도, 우수한 소성, 높은 저온 인성과 높은 Z 방향 성능을 가지며, 종합 성능이 우수하고 그 역학적 성능은 표 1에 표시된 바와 같다.
실시예 2
본 실시예의 랙기어 강판의 두께는 152.4 mm이며, 포함된 성분 및 질량 백분율은 C: 0.13 %, Si: 0.23 %, Mn: 1.08 %, P: 0.004 %, S: 0.001 %, Cr: 0.51 %, Mo: 0.49 %, Ni: 1.39 %, Cu: 0.23 %, Al: 0.063 %, V: 0.038 %, Nb: 0.0019 %, N: 0.0042 %, B: 0.0013 %이고, 나머지는 철 및 불가피한 불순물 원소이며, 탄소 당량 Ceq = 0.63 %이다.
상기 큰 두께의 랙기어 강판의 생산 공법은 하기와 같다.
상기 랙기어 강판의 화학적 조성에 따라 제련 원료를 조합한 후 순차적으로 KR 쇳물 전처리 - 전로 제련 - LF 정련 - RH 정련 - 스트레이트 아크형 연속주조기에 의한 연속주조(연속주조 빌릿 두께: 370 mm) - 연속주조 빌릿을 감싸고 서냉 - 연속주조 빌릿 청소 - 가열(보온 처리) - 고압수 디스켈링 - 제어 압연 - 변형 보정 - 더미에 감싸고 서냉 - 조질을 거친다.
나아가, 상기 가열, 제어 압연, 냉각 단계의 구체적인 공법은, 생산된 연속주조 빌릿(중심 편석: C형 0.5등급, 중심 기공: 0.5등급, 중심 균열, 코너 균열 및 삼각부 균열이 없고, 불순물: A, B, C, D형 조립형 = 0; A, B형 세립형 = 0.5; C, D형 세립형 = 0, Ds형 = 0)을 1250 ℃까지 가열한 후 2.5시간 보온하며, 연속로에서 꺼내고 고압수 디스켈링 처리를 거친 후 두 단계의 전부 세로방향 압연을 수행한다. 제1 단계 압연(즉 거친 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 1090 ℃, 중간 블랭크 두께는 220 mm, 총 압축률 = 40.5 %, 최대 단일 패스 압하비 = 17.8 %이며, 제2 단계 압연(즉 다듬질 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 900 ℃, 최종판 두께는 152.4 mm, 총 압축률 = 30.7 %이다. 압연 후 변형 보정한 다음 냉상에서 강판을 600 ~ 650 ℃까지 냉각시킨 후 냉상에서 내려 더미에 감싸고 서냉을 진행하여 강판이 ~200 ℃까지 냉각된 후 서냉 처리를 완료한다.
서냉 후의 강판을 연속로에 넣어 조질 처리를 수행하고, 서냉 후의 강판을 연속로에 넣어 담금질 가열을 수행하되, 가열 온도: 920 ℃, 연속로에서의 시간: 1.8 min/mm, 퀀칭기로 강판 표면 온도가 ~90 ℃ 될 때까지 물 담금질한 후 실온까지 공냉한다. 담금질 처리 후의 강판은 연속로를 사용하여 템퍼링 처리를 수행한다. 템퍼링 가열 온도: 620 ℃, 연속로에서의 시간: 3.5 min/mm, 연속로에서 꺼낸 후 실온까지 공냉한다.
상기 제조 공법에 거쳐 제조된 완제품 강판은 높은 강도, 우수한 소성, 높은 저온 인성과 높은 Z 방향 성능을 가지며, 종합 성능이 우수하고 그 역학적 성능은 표 1에 표시된 바와 같다.
실시예 3
본 실시예의 랙기어 강판의 두께는 152.4 mm이며, 포함된 성분 및 질량 백분율은 C: 0.13 %, Si: 0.23 %, Mn: 1.04 %, P: 0.004 %, S: 0.0011 %, Cr: 0.50 %, Mo: 0.47 %, Ni: 1.42 %, Cu: 0.22 %, Al: 0.069 %, V: 0.034 %, Nb: 0.0015 %, N: 0.0036 %, B: 0.0012 %이고, 나머지는 철 및 불가피한 불순물 원소이며, 탄소 당량 Ceq = 0.61 %이다.
상기 큰 두께의 랙기어 강판의 생산 공법은 하기와 같다.
상기 랙기어 강판의 화학 조성에 따라 제련 원료를 조합한 후 순차적으로 KR 쇳물 전처리 - 전로 제련 - LF 정련 - RH 정련 - 스트레이트 아크형 연속주조기에 의한 연속주조(연속주조 빌릿 두께: 450 mm) - 연속주조 빌릿을 감싸고 서냉 - 연속주조 빌릿 청소 - 가열(보온 처리) - 고압수 디스켈링 - 제어 압연 - 변형 보정 - 더미에 감싸고 서냉 - 조질을 거친다.
나아가, 상기 가열, 제어 압연, 냉각 단계의 구체적인 공법은, 생산된 연속주조 빌릿(중심 편석: C형 0.5등급, 중심 기공: 0.5등급, 중심 균열, 코너 균열 및 삼각부 균열이 없고, 불순물: A, B, C, D형 조립형 = 0; A, B, D형 세립형 = 0.5; C형 세립형 = 0, Ds형 = 0)을 1250 ℃까지 가열한 후 2.5시간 보온하며, 연속로에서 꺼내고 고압수 디스켈링 처리를 거친 후 두 단계의 전부 세로방향 압연을 수행한다. 제1 단계 압연(즉 거친 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 1100 ℃, 중간 블랭크 두께는 225 mm, 총 압축률 = 50 %, 최대 단일 패스 압하비 = 20.0 %이며, 제2 단계 압연(즉 다듬질 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 910 ℃, 최종판 두께는 152.4 mm, 총 압축률 = 32.3 %이다. 압연 후 변형 보정한 다음 냉상에서 강판을 600 ~ 650 ℃까지 냉각시킨 후 냉상에서 내려 더미에 감싸고 서냉을 진행하여 강판을 ~200 ℃까지 냉각된 후 서냉 처리를 완료한다.
연속로를 사용하여 강판에 대해 조질 처리를 수행하고, 서냉 후의 강판을 연속로에 넣어 담금질 가열을 수행하되, 가열 온도: 900 ℃, 연속로에서의 시간: 1.9 min/mm, 퀀칭기로 강판 표면 온도가 약 100 ℃ 될 때까지 물 담금질한 후 실온까지 공냉한다. 담금질 처리 후의 강판은 연속로를 사용하여 템퍼링 처리를 수행한다. 템퍼링 가열 온도: 660 ℃, 연속로에서의 시간: 2.7 min/mm, 연속로에서 꺼낸 후 실온까지 공냉한다.
상기 제조 공법에 거쳐 제조된 완제품 강판은 높은 강도, 우수한 소성, 높은 저온 인성과 높은 Z 방향 성능을 가지며, 종합 성능이 우수하고 그 역학적 성능은 표 1에 표시된 바와 같다.
실시예 4
본 실시예의 랙기어 강판의 두께는 127 mm이며, 포함된 성분 및 질량 백분율은 C: 0.11 %, Si: 0.28 %, Mn: 1.04 %, P: 0.004 %, S: 0.0009 %, Cr: 0.52 %, Mo: 0.50 %, Ni: 1.36 %, Cu: 0.22 %, Al: 0.072 %, V: 0.038 %, N: 0.0031 %, B: 0.0017 %이고, 나머지는 철 및 불가피한 불순물 원소이며, 탄소 당량 Ceq = 0.60 %이다.
상기 랙기어 강판의 화학 조성에 따라 제련 원료를 조합한 후 순차적으로 KR 쇳물 전처리 - 전로 제련 - LF 정련 - RH 정련 - 스트레이트 아크형 연속주조기에 의한 연속주조(연속주조 빌릿 두께: 370 mm) - 연속주조 빌릿을 감싸고 서냉 - 연속주조 빌릿 청소 - 가열(보온 처리) - 고압수 디스켈링 - 제어 압연 - 변형 보정 - 더미에 감싸고 서냉 - 조질을 거친다.
나아가, 상기 가열, 제어 압연, 냉각 단계의 구체적인 공법은, 연속주조 빌릿(중심 편석: C형 0.5등급, 중심 기공: 0.5등급, 중심 균열, 코너 균열 및 삼각부 균열이 없고, 불순물: A, B, C, D형 조립형 = 0; A, B, D형 세립형 = 0.5; C형 세립형 = 0, Ds형 = 0)을 1220 ℃까지 가열한 후 2.5시간 보온하며, 연속로에서 꺼내고 고압수 디스켈링 처리를 거친 후 두 단계의 전부 세로방향 압연을 수행한다. 제1 단계 압연(즉 거친 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 1070 ℃, 중간 블랭크 두께는 180 mm, 총 압축률 = 51.4 %, 최대 단일 패스 압하비 = 19.1 %이며, 제2 단계 압연(즉 다듬질 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 910 ℃, 최종판 두께는 127 mm, 총 압축률 = 29.4 %이다. 압연 후 변형 보정한 다음 냉상에서 강판을 600 ~ 650 ℃까지 냉각시킨 후 냉상에서 내려 더미에 감싸고 서냉을 진행하여 강판이 150 ℃까지 냉각된 후 서냉 처리를 완료한다.
연속로를 사용하여 강판에 대해 조질 처리를 수행하고, 서냉 완료 후의 강판을 연속로에 넣어 담금질 가열을 수행하되, 가열 온도: 930 ℃, 연속로에서의 시간: 1.8 min/mm, 퀀칭기로 강판 표면 온도가 ~70 ℃ 될 때까지 물 담금질한 후 실온까지 공냉한다. 담금질 완료된 후의 강판은 연속로를 사용하여 템퍼링 처리를 수행한다. 템퍼링 가열 온도: 640 ℃, 연속로에서의 시간: 3.0 min/mm, 연속로에서 꺼낸 후 실온까지 공냉한다.
상기 제조 공법에 거쳐 형성된 완제품 강판은 높은 강도, 우수한 소성, 높은 저온 인성과 높은 Z 방향 성능을 가지며, 종합 성능이 우수하고 그 역학적 성능은 표 1에 표시된 바와 같다.
실시예 5
본 실시예의 랙기어 강판의 두께는 114.3 mm이며, 포함된 성분 및 질량 백분율은 C: 0.12 %, Si: 0.27 %, Mn: 1.04 %, P: 0.006 %, S: 0.0006 %, Cr: 0.49 %, Mo: 0.46 %, Ni: 1.39 %, Cu: 0.22 %, Al: 0.0069 %, V: 0.034 %, N: 0.0022 %, B: 0.0016 %이고, 나머지는 철 및 불가피한 불순물 원소이며, 탄소 당량 Ceq = 0.60 %이다.
상기 랙기어 강판의 화학 조성에 따라 제련 원료를 조합한 후 순차적으로 KR 쇳물 전처리 - 전로 제련 - LF 정련 - RH 정련 - 스트레이트 아크형 연속주조기에 의한 연속주조(연속주조 빌릿 두께: 370 mm) - 연속주조 빌릿을 감싸고 서냉 - 연속주조 빌릿 청소 - 가열(보온 처리) - 고압수 디스켈링 - 제어 압연 - 변형 보정 - 더미에 감싸고 서냉 - 조질을 거친다.
나아가, 상기 가열, 제어 압연, 냉각 단계의 구체적인 공법은, 연속주조 빌릿(중심 편석: C형 0.5등급, 중심 기공: 0.5등급, 중심 균열, 코너 균열 및 삼각부 균열이 없고, 불순물: A, B, C형 조립형 = 0; D형 조립형 = 0.5; A, B형 세립형 = 0.5, C, D형 세립형 = 0, Ds형 = 0)을 1270 ℃까지 가열한 후 2시간 보온하며, 다시 고압수 디스켈링을 거친 후 두 단계의 압연을 수행하되, 제1 단계 압연(즉 거친 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 1070 ℃, 중간 블랭크 두께는 195 mm, 총 압축률 = 47.3 %, 최대 단일 패스 압하비 = 19.2 %이며, 제2 단계 압연(즉 다듬질 롤 작업)의 롤링 시작 온도는 920 ℃, 최종판 두께는 114.3 mm, 총 압축률 = 41.4 %이다. 압연 후 변형 보정한 다음 냉상에서 강판을 600 ~ 650 ℃까지 냉각시킨 후 냉상에서 내려 더미에 감싸고 서냉을 진행하여 강판이 150 ℃까지 냉각된 후 서냉 처리를 완료한다.
연속로를 사용하여 강판에 대해 조질 처리를 수행하고, 무더기 서냉 완료 후의 강판을 연속로에 넣어 담금질 가열을 수행하되, 가열 온도: 900 ℃, 연속로에서의 시간: 2.0 min/mm, 퀀칭기로 강판 표면 온도가 ~50 ℃ 될 때까지 물 담금질한 후 실온까지 공냉한다. 담금질 후의 강판은 연속로를 사용하여 템퍼링 처리를 수행한다. 템퍼링 온도: 650 ℃, 연속로에서의 시간: 2.5 min/mm, 연속로에서 꺼낸 후 실온까지 공냉한다.
상기 제조 공법에 거쳐 제조된 완제품 강판은 높은 강도, 우수한 소성, 높은 저온 인성과 높은 Z 방향 성능을 가지며, 종합 성능이 우수하고 그 역학적 성능은 표 1에 표시된 바와 같다.
표 1 각 실시예에서 제조된 큰 두께의 해양 플랫폼용 랙기어 강판의 역학적 성능
실시예 판 두께
(mm)		 샘플링 위치 굴복 강도
(MPa)		 인장 강도
(MPa)		 연신률 (%) 샤르피 충격 성능 Z방향 성능
(단면 수축률, %)
온도(℃) 충격 에너지(J)
1 177.8 1/4 판 두께 755 837 22.5 -40 153 157 171 60.8 62.9 60.3
1/2 판 두께 740 826 20.5 -30 166 157 173
-40 165 134 133
2 152.4 1/4 판 두께 838 890 19.2 -40 142 132 150 59.1 57.4 61.2
1/2 판 두께 821 879 17.6 -30 156 143 117
-40 131 109 128
3 152.4 1/4 판 두께 727 809 19.5 -40 207 205 216 62.3 64.1 63.8
1/2 판 두께 716 807 19.0 -30 215 212 227
-40 177 192 179
4 127 1/4 판 두께 769 837 22.0 -40 208 212 225 63.2 65.1 64.4
1/2 판 두께 738 810 21.0 -30 218 229 213
-40 211 220 193
5 114.3 1/4 판 두께 795 845 19.50 -40 226 226 220 66.0 66.1 65.4
1/2 판 두께 772 836 18.00 -30 204 199 210
-40 141 127 109
표1로부터 알 수 있다시피, 본 발명에서 제조된 큰 두께의 랙기어 강판의 Z방향 성능(단면 수축률)은 해양 공정이 강판 Z방향에 대한 단면 수축률 ≥ 35 %의 최고 요구에 도달하였으며, 큰 두께의 랙기어 강판의 라멜라 균열에 대한 내성을 보장하였다. Z방향 성능도 강판의 두께 방향에 따른 치밀성을 구현하였으므로, 이는 본 발명에서 직접 연속주조 빌릿을 이용하여 제조한 큰 두께의 랙기어 강판이 높은 치밀성을 갖고 있음을 나타내며 랙기어 강판의 중심 부분 성능에 대한 엄격한 요구를 보장하였다.

Claims (5)

  1. 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판의 제조 방법에 있어서,
    제련 원료는 순차적으로 KR 쇳물 전처리, 전로(converter) 제련, LF 정련, RH 정련 및 스트레이트 아크형 연속주조기에 의한 연속주조를 거쳐, 고순도의 용강(liquid steel)과 두께가 370 mm 이상인 고품질 연속주조 슬래브를 제련하며, 상기 연속주조 빌릿의 중심 편석은 C형 0.5등급과 같거나 우월하며, 중심 기공은 0.5등급과 같거나 우월하고, 중심 균열, 코너 균열 및 삼각부(triangle) 균열이 없으며, 불순물은 A, B, C형 조립형(thick) = 0, D형 조립형 ≤ 0.5; A형 세립형(fine) ≤ 0.5; B형 세립형 ≤ 0.5; C형 세립형 = 0; D형 세립형 ≤ 0.5; Ds형 ≤ 0.5이고;
    연속주조 빌릿을 감싸고 200 ± 50℃까지 서냉한 후 다시 벗긴 다음, 각 블록의 연속주조 빌릿 표면에 온도를 가하여 청소하며;
    연속주조 슬래브를 1180 ~ 1280 ℃까지 가열하고 2 ~ 4 시간 보온하며, 보온이 완료된 후, 고압수 디스켈링 처리와 2단계 압연을 수행하되, 제1 단계 압연은 거친 롤 작업이고, 롤링 시작(initial rolling) 온도는 1050 ~ 1150 ℃이며, 총 압축률 ≥ 40 %이고, 강압(strong pressure) 조건에서 압연을 진행하며, 최대 단일 패스 압하비(reduction) ≥ 17 %이고, 제2 단계 압연은 다듬질 롤 작업이며, 롤링 시작 온도는 870 ~ 930 ℃이고, 총 압축률 ≥ 20 %이며, 완제품 두께까지 롤링하며 압연 완료 후 강판을 공냉 및 변형 보정(straightening)하며;
    변형 보정 후의 강판을 냉상(冷床)에서 600 ~ 650 ℃까지 공냉한 후 더미에 감싸서 서냉하되 시간 ≥ 72시간이거나, 600 ~ 650 ℃에서 24 ~ 72시간 보온한 후 로와 함께 200 ± 50℃까지 냉각시키고 로에서 꺼낸 후 공냉하고;
    실온까지 서냉한 강판에 조질 처리를 수행하여 큰 두께의 완제품 랙기어 강판을 제조하는 것을 특징으로 하는 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조질 처리의 담금질 가열은 연속로를 사용하여 수행하고, 담금질 가열 온도는 900 ~ 930 ℃, 로에서의 시간은 1.8 ~ 2.0 min/mm이며, 퀀칭기로 강판 표면 온도 ≤ 100 ℃로 될때까지 물 담금질을 수행한 후 실온까지 공냉하며, 템퍼링 처리도 연속로를 사용하여 수행하며, 템퍼링 온도는 600 ~ 660 ℃, 로에서의 시간은 2.5 ~ 3.5 min/mm이며, 로에서 꺼낸 후 실온까지 공냉하는 것을 특징으로 하는 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강판의 화학 성분은 질량 백분비에 따라 C: 0.11 ~ 0.15 %, Si: 0.15 ~ 0.35 %, Mn: 0.95 ~ 1.25 %, P: ≤ 0.010 %, S: ≤ 0.002 %, Cr: 0.45 ~ 0.75 %, Mo: 0.4 ~ 0.6 %, Ni: 1.3 ~ 2.6 %, Cu: 0.2 ~ 0.4 %, Al: 0.06 ~ 0.09 %, V: 0.03 ~ 0.06 %, Nb: ≤ 0.04 %, N: ≤ 0.006 %, B: 0.001 ~ 0.002 %이며, 나머지는 철 및 불가피한 불순물 원소인 것을 특징으로 하는 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 랙기어 강판의 두께는 114.3 ~ 177.8 mm인 것을 특징으로 하는 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 강판의 굴복 강도 ≥ 690 MPa, 인장 강도는 770 ~ 940 MPa, 연신률 ≥ 16 %, 강판의 Z 방향 단면 수축률 ≥ 35 %이고, 강판의 1/4 두께에서 -40 ℃에서의 샤르피 충격 에너지, 1/2 두께에서 -30 ℃ 및 -40 ℃에서의 샤르피 충격 에너지는 모두 > 100 J인 것을 특징으로 하는 연속주조 빌릿에 의한 177.8 mm 두께의 랙기어 강판의 제조 방법.
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