KR20220000206A - 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 열간압연 후에 수행하는 냉각 공정을 이용하여, 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 제공한다. 상기 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법은, 열간압연한 강재에서의 서로 다른 2개의 상이 혼합된 2상의 목표 분율을 설정하는 단계; 상기 강재의 정보를 취득하는 단계; 상기 2상의 목표 분율을 달성하도록, 상기 강재의 정보를 기반으로, 상기 강재를 열간압연 후 이송 제어를 통하여 공냉 환경에서 감속냉각하는 감속냉각조건을 설정하는 단계; 및 상기 강재를 수냉 환경에서 가속냉각하는 가속냉각조건을 설정하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명의 기술적 사상은 철강 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지 수요가 증가함에 따라 원유나 천연가스 매장지역이었지만 그동안 경제성 등으로 관심도가 떨어졌던 극지방이나 심해저 지역도 경제적 타당성을 갖게 되어 채굴에 관심을 가지게 되었다. 일반지역과는 달리 극지방이나 심해저 등의 특수지역은 소비지역까지 장거리 운송을 해야 하고 이를 위한 파이프라인의 수요가 점차 증가하고 있다. 일반지역에 사용하는 기존의 파이프라인은 내압에 견디어야 되기 때문에 원주방향의 강도가 중요하여서 강재에 발생하는 응력이 기준허용응력 즉, 허용응력 한계치를 초과하지 않도록 설계하는 응력기반 설계법이 사용되어 왔다. 그러나 동결융해지역, 지진대역, 산사태 다발 지역등 대규모의 지반 변형이 발생하고 이로 인해 지반이 이동하는 극지방이나 심해저 지역은 파이프라인이 길이 방향의 변형을 발생시키기 때문에 허용응력한계에 해당하는 변형률을 초과 할 수 있다. 따라서 기존과 같이 완전 구속되어 휨발생 없다는 가정하의 응력기반설계가 아닌 허용 변형률 한계치를 초과하지 않도록 하여 일정한 길이방향의 변형을 허용할 수 있는 변형률 기반으로 하는 설계를 필요로 한다. 이러한 고변형 허용 강재를 만들기 위해서 즉, 균일 연신율을 얻기 위해서 저항복비, 연속항복 그리고 높은 균일 연신율 특성을 가져야 한다.
이와 같이, 고강도, 고연신율, 및 저항복비를 가지는 강재는, 예를 들어 페라이트와 베이나이트의 2상 강재로서 구현될 수 있다. 이러한 2상 강재는 첨가 원소를 제어하거나 열처리를 통하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 느린 냉각 후 빠른 냉각을 수행하는 스텝 냉각 열처리를 통하여 페라이트와 베이나이트의 2상을 형성할 수 있다. 또한, ??칭 후 열처리를 통하여 마르텐사이트와 템퍼드 베이나이트의 2상을 형성할 수 있다.
일반적으로, 후판의 열간압연 후의 가속냉각설비는 강냉각을 제공하는 고압의 주수 헤더와 약냉각을 제공하는 저압의 주수 헤더로 설비되어 있다. 이러한 기존의 설비에서 스텝 냉각을 구현하기 위해서는, 설비 한계에 따른 생산 강재 종류 및 크기의 제한이 발생하고, 또는 추가적인 장치나 구성을 요구하게 되므로, 기존의 장치를 이용하기 어려움이 있다. 또한, ??칭 후 열처리하는 방식은 기존의 가속냉각 공정에 비하여 추가적인 공정을 투입하는 비용 상승 및 열처리 지연에 따른 문제가 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 열간압연 후 냉각 공정을 이용하여, 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 열간압연 후에 수행하는 냉각 공정을 이용하여, 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법은, 열간압연한 강재에서의 서로 다른 2개의 상이 혼합된 2상의 목표 분율을 설정하는 단계; 상기 강재의 정보를 취득하는 단계; 상기 2상의 목표 분율을 달성하도록, 상기 강재의 정보를 기반으로, 상기 강재를 열간압연 후 이송 제어를 통하여 공냉 환경에서 감속냉각하는 감속냉각조건을 설정하는 단계; 및 상기 강재를 수냉 환경에서 가속냉각하는 가속냉각조건을 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 2상은 페라이트와 베이나이트를 포함하고, 상기 2상의 목표 분율은, 페라이트 분율 및 베이나이트 분율 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강재의 정보는 상기 강재의 종류, 형상, 두께, 및 압연종료온도를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 감속냉각조건은 상기 공냉 환경에서의 상기 강재의 이동속도, 상기 강재의 오실레이션 크기 및 주기, 및 상기 강재의 대기시간 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가속냉각조건은 주수 헤더 갯수, 주수량, 및 상기 수냉 환경에서의 상기 강재의 이동속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법은, 추가적인 열처리 장치를 요구하지 않고, 기존의 열간압연 후 냉각 장치를 제어하여 2상 강재를 형성할 수 있고, 이에 따라 강재의 종류 또는 크기에 대하여 제약없이, 다양한 강재에 광범위하게 적용될 수 있다. 또한, 고부가가치를 가지는 후판 고변형 강재를 형성할 수 있으므로 수익성을 향상시킬 수 있고, 향후 새로운 후판 강재 개발을 위하여 2상 조직 제어 기술을 적용할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 설명하는 연속냉각 변태도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 구현한 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 구현한 시스템을 도시하는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 설명하는 연속냉각 변태도이다.
도 1을 참조하면, "A"는 종래 기술에 따른 스텝 냉각 방식으로서, 약 냉각 후에 강 냉각을 수행하여 페라이트와 베이나이트의 분율을 제어한다. 상기 스텝 냉각은 강 냉각 후에 약 냉각을 수행하는 열간압연 후 냉각 장치로는 수행하기 어려우며, 추가적인 열처리 장치와 공정을 수행하여야 한다. "B"는 종래 기술에 따른 일반적인 냉각 방식으로서, 냉각 속도로 페라이트와 베이나이트의 분율을 제어한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법에 적용되는 냉각 방식은 "C"로 나타나있다. 열간압연을 종료한 후, 상기 강재를 공기 중에서 대기시켜 약 냉각을 수행하고, 이어서 수냉을 통하여 강 냉각(즉, 가속냉각)을 수행하여, 페라이트와 베이나이트의 분율을 제어하여 2상 강재를 형성한다. 즉, 가속냉각 전에 대기시간을 제어하여 페라이트의 분율을 제어한다.
상기 대기시간은 강재의 종류와 두께에 따라 변화될 수 있다. 표 1은 강종의 두께에 따른 평균 공냉속도 및 최대 공냉량을 나타내는 표이다.
두께 범위 (mm) | 평균 공냉 속도(℃/초) | 최대 공냉량 ΔT (℃) |
15 ~ 20 | 3.6 | 144 |
20 ~ 25 | 2.6 | 104 |
25 ~ 30 | 1.9 | 76 |
30 ~ 35 | 1.2 | 48 |
35 ~ 40 | 0.8 | 32 |
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 상기 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법(S100)은, 열간압연한 강재에서의 서로 다른 2개의 상이 혼합된 2상(two-phase)의 목표 분율을 설정하는 단계(S110); 상기 강재의 정보를 취득하는 단계(S120); 상기 2상의 목표 분율을 달성하도록, 상기 강재의 정보를 기반으로, 상기 강재를 열간압연 후 이송 제어를 통하여 공냉 환경에서 감속냉각하는 감속냉각조건을 설정하는 단계(S130); 및 상기 강재를 수냉 환경에서 가속냉각하는 가속냉각조건을 설정하는 단계(S140);를 포함한다.
상기 2상은 페라이트와 베이나이트를 포함할 수 있다. 상기 2상의 목표 분율은, 페라이트 분율 및 베이나이트 분율 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 페라이트 분율은 상기 감속냉각조건에 의한 감속냉각에 의하여 결정될 수 있다. 상기 베이나이트 분율은 상기 가속냉각조건에 의한 가속냉각에 의하여 결정될 수 있다. 또는, 상기 베이나이트 분율은 1에서 상기 페라이트 분율을 차감하여 얻을 수 있다.
상기 강재의 정보는 상기 강재의 종류, 형상, 두께, 및 압연종료온도를 포함할 수 있다.
상기 감속냉각조건은 상기 공냉 환경에서의 상기 강재의 이동속도, 상기 강재의 오실레이션 크기 및 주기, 및 상기 강재의 대기시간 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 가속냉각조건은 냉각수를 분사하는 주수 헤더 갯수, 주수량, 및 상기 수냉 환경에서의 상기 강재의 이동속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법을 구현한 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 강재(M)는 서로 다른 2개의 상을 포함하도록 목표할 수 있고, 예를 들어 페라이트와 베이나이트가 혼합된 상태를 목표할 수 있다. 따라서, 강재(M)에서의 상기 2상의 목표 분율을 설정한다. 즉, 목표하는 페라이트의 분율과 베이나이트 분율을 설정한다. 또한, 강재(M)의 종류, 형상, 두께, 및 압연종료온도와 같은 강재(M)의 정보를 취득한다.
강재(M)는 냉각 공정 방향으로 이송된다. 상기 강재의 이송은 이송 부재(110)에 의하여 수행될 수 있다. 강재(M)는 열간압연 장치(120)에 삽입되어 열간압연된다. 강재(M)의 열간압연이 종료되면, 강재(M)는 약 800℃ 내지 약 900℃의 마무리 압연 온도를 가질 수 있다.
이어서, 강재(M)는 공냉 환경에서 냉각될 수 있고, 예를 들어 페라이트가 형성되고 성장하는 온도 영역인 약 600℃ 내지 약 700℃로 냉각될 수 있다. 이때의 냉각 속도는 약 1℃/초 내지 약 5℃/초 범위일 수 있다. 상기 공냉 환경에서 상기 2상의 목표 분율을 달성할 수 있고, 예를 들어 상기 페라이트의 목표 분율을 달성할 수 있다. 상기 공냉 환경에서는, 강재(M)가 감속되어 이송되거나, 또는 정지되어 대기하거나, 또는 전진과 후진을 반복하는 오실레이션 이송될 수 있다. 이러한 강재(M)의 이송은 이송 부재(110)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 강재(M)의 공냉 환경에서의 유지 시간을 제어할 수 있고, 이에 따라 강재(M)의 페라이트 분율을 제어할 수 있다. 예를 들어, 공냉 환경에서 냉각되는 시간이 증가할수록 상기 페라이트 분율이 증가될 수 있다.
이어서, 강재(M)는 냉각 장치(130) 내에 삽입되어 수냉 환경에서 냉각될 수 있고, 예를 들어 베이나이트가 형성되고 성장하는 온도 영역인 약 400℃ 내지 약 600℃로 냉각될 수 있다. 이때의 냉각 속도는 약 30℃/초 내지 약 60℃/초 범위일 수 있다. 상기 수냉 환경에서 상기 2상의 목표 분율을 달성할 수 있고, 예를 들어 상기 베이나이트의 목표 분율을 달성할 수 있다. 상기 수냉 환경에서는, 강재(M)는 냉각 장치(130) 내에서 전진 이송될 수 있다. 예를 들어, 수냉 환경에서 냉각되는 시간이 증가할수록 상기 베이나이트 분율이 증가될 수 있다.
강재(M)는 냉각 장치(130)로부터 배출되면, 수냉이 종료된다. 강재(M)의 냉각종료온도는 약 400℃ 내지 약 600℃ 범위일 수 있다.
상술한 냉각 방법에 따라서, 페라이트-베이나이트의 2상 강재를 제조할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110 : 이송 부재, 120 : 열간압연 장치
130 : 냉각 장치, M: 강재
130 : 냉각 장치, M: 강재
Claims (5)
- 열간압연한 강재에서의 서로 다른 2개의 상이 혼합된 2상의 목표 분율을 설정하는 단계;
상기 강재의 정보를 취득하는 단계;
상기 2상의 목표 분율을 달성하도록, 상기 강재의 정보를 기반으로, 상기 강재를 열간압연 후 이송 제어를 통하여 공냉 환경에서 감속냉각하는 감속냉각조건을 설정하는 단계; 및
상기 강재를 수냉 환경에서 가속냉각하는 가속냉각조건을 설정하는 단계;를 포함하는,
냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 2상은 페라이트와 베이나이트를 포함하고,
상기 2상의 목표 분율은, 페라이트 분율 및 베이나이트 분율 중 어느 하나를 포함하는,
냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 강재의 정보는 상기 강재의 종류, 형상, 두께, 및 압연종료온도를 포함하는,
냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 감속냉각조건은 상기 공냉 환경에서의 상기 강재의 이동속도, 상기 강재의 오실레이션 크기 및 주기, 및 상기 강재의 대기시간 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가속냉각조건은 주수 헤더 갯수, 주수량, 및 상기 수냉 환경에서의 상기 강재의 이동속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
냉각속도 제어를 통한 2상 강재의 제조방법.
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KR101149195B1 (ko) | 2009-04-27 | 2012-07-09 | 현대제철 주식회사 | 열연강판의 가속냉각 제어장치 및 그 방법 |
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KR101149195B1 (ko) | 2009-04-27 | 2012-07-09 | 현대제철 주식회사 | 열연강판의 가속냉각 제어장치 및 그 방법 |
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