KR20220032112A - 내마모 박강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
평탄도가 높은 내마모 박강판의 유리한 제조 방법을 제공한다. C, Si, Mn, P, S, Cr, Al, Ti, B 및, N을 소정량 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 용강을 연속 주조하여 슬래브를 얻는 공정과, 상기 슬래브를 1000∼1300℃로 가열하는 공정과, 그 후, 상기 슬래브에, 마무리 압연 온도가 900℃ 이상인 조건하에서 행하는 마무리 압연을 포함하는 열간 압연을 실시하여, 박강판을 얻는 공정과, 상기 박강판을, 900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도가 30℃/s 이상인 조건으로 냉각하는 공정과, 그 후, 상기 박강판을, 권취 온도가 200℃ 이하인 조건으로 권취하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 내마모 박강판의 제조 방법.
Description
본 발명은, 판두께 6.0㎜ 미만의 박물(薄物)의 내(耐)마모강, 즉 고경도의 내마모 박강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
건설, 토목, 광업 등의 분야에서 사용되는 산업 기계, 부품, 운반 기기(예를 들면, 파워 셔블, 불도저, 호퍼, 버킷 컨베이어, 암석 파쇄 장치) 등은, 암석, 모래, 광석 등에 의한 어브레시브 마모, 미끄럼 마모, 충격 마모 등의 마모에 노출된다. 그 때문에, 그와 같은 산업 기계, 부품, 운반 기기에 이용되는 강에는, 수명을 향상시키기 위해 내마모성이 우수한 것이 요구된다.
강의 내마모성은, 경도를 높게 함으로써 향상할 수 있는 것이 알려져 있다. 그 때문에, Cr, Mo 등의 합금 원소를 대량으로 첨가한 합금강에 퀀칭(quenching) 등의 열처리를 실시함으로써 얻어지는 고경도강이, 내마모강으로서 폭넓게 이용되어 왔다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, C를 0.10∼0.19％ 함유하고, 추가로 적정량의 Si, Mn을 함유하여 탄소 등량 Ceq를 0.35∼0.44로 한 강(鋼)을 열간 압연하여 열연 강판으로 하고, 이 열연 강판을, 직접 또는 900∼950℃로 재가열한 후에 퀀칭하고, 계속하여 300∼500℃에서 템퍼링을 행함으로써, 표면 경도를 300Hv(비커스 경도) 이상으로 하는 내마모 후강판의 제조 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, C를 0.10∼0.20％ 함유하고, 추가로 적정량의 Si, Mn, P, S, N, Al, O를 함유하고, 추가로 임의로 Cu, Ni, Cr, Mo, B 중의 1종 이상을 함유하는 강 소재를 열간 압연하여 열연 강판으로 하고, 이 열연 강판을, 직접 또는 방냉하여 재가열한 후에 퀀칭함으로써, 표면 경도를 340HB(브리넬 경도) 이상으로 하는 내마모 후강판의 제조 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 3에는, C를 0.07∼0.17％ 함유하고, 추가로 적정량의 Si, Mn, V, B, Al을 함유하고, 추가로 임의로 Cu, Ni, Cr, Mo 중의 1종 이상을 함유하는 강 소재를 열간 압연하여 열연 강판으로 하고, 이 열연 강판을, 직접 또는 일단 공냉하여 재가열한 후에 퀀칭함으로써, 표면 경도를 321HB 이상으로 하는 내마모 후강판의 제조 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 1∼3에 개시된 기술에서는, 합금 원소를 다량으로 첨가하고, 고용 경화, 변태 경화 및, 석출 경화 등의 현상을 활용하여 경도를 높임으로써, 내마모성을 향상시키고 있다.
특허문헌 4에는, C를 0.10∼0.45％, Ti를 0.10∼1.0％ 함유하고, 추가로 적정량의 Si, Mn, P, S, N, Al을 함유하고, 추가로 임의로 Cu, Ni, Cr, Mo, B 중의 1종 이상을 함유하는 용강을 연속 주조하여, 0.5㎛ 이상의 크기를 갖는 TiC를 주체로 하는 석출물을 1㎟당 400개 이상 석출시킨 내마모강이 제안되어 있다. 특허문헌 4에 개시된 기술에서는, 연속 주조의 응고 시에, 경도가 높은 TiC를 주체로 하는 조대한 석출물을 생성시키고, 그 석출물에 의해 내마모성을 향상시키고 있다.
일반적으로, 내마모강의 제조에는, 슬래브를 후판 밀에 의해 열간 압연하여 후강판으로 하고, 이 후강판을 직접 또는 재가열한 후에 퀀칭하고, 그 후 임의로 템퍼링한다는 후판 프로세스가 채용되고 있다. 특허문헌 1∼4에서도, 후판 프로세스에 의한 내마모 강판의 제조 방법에 의해, 내마모 후강판을 제조하는 것이 기재되어 있다.
다른 한편으로, 최근, 내마모강으로서는 박강판으로의 수요가 높아지고 있다. 예를 들면, 환경 규제의 관점에서 덤프의 중량은 경량화가 요구되고 있다. 그 때문에, 토사 등의 고경도물을 적재하는 덤프의 가대에 이용하는 내마모강에는, 박강판을 적용하는 요망이 있다.
그러나, 종래의 내마모강의 제조에 이용되어 온 후판 프로세스에서는, 공업적으로는 판두께 6㎜ 정도의 후강판을 제조하는 것이 한계이고, 후판 프로세스를 판두께 6.0㎜ 미만의 박강판의 제조에 적용할 수는 없었다. 즉, 판두께가 6.0㎜ 미만인 박강판을 후판 프로세스로 제조하고자 하는 경우, 후판 프로세스의 특성상, 냉각 변형에 의해, 평탄도의 사양을 충족할 수 없다는 과제가 있었다.
그래서 본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 평탄도가 높은 내마모 박강판과, 그의 유리한 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은, 일반적인 박강판을 제조하기 위한 열간 압연 프로세스에 의해, 내마모 박강판을 제조한다는 착상을 얻었다. 즉, 열간 압연 프로세스에 이용하는 조압연기 및 마무리 압연기를 포함하는 열간 압연기를 이용하여, 슬래브를 열간 압연하여 박강판으로 했다. 그 후, 박강판을 900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도가 30℃/s 이상인 조건으로 냉각함으로써, 마르텐사이트 주체의 조직을 얻을 수 있었다. 그 후, 박강판을 권취 온도가 200℃ 이하인 조건으로 권취함으로써, 마르텐사이트 주체의 조직에 의해 고경도화된 내마모 박강판을 얻을 수 있었다. 그리고, 열간 압연 프로세스에 의해, 평탄도가 높은 내마모 박강판을 제조할 수 있었다.
상기 인식에 기초하여 완성된 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.
(1) 질량％로,
C: 0.10∼0.30％,
Si: 0.01∼1.0％,
Mn: 0.30∼2.00％,
P: 0.03％ 이하,
S: 0.03％ 이하,
Cr: 0.01∼2.00％,
Al: 0.001∼0.100％,
Ti: 0.001∼0.050％,
B: 0.0001∼0.0100％ 및,
N: 0.01％ 이하
를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
전체 판두께에 있어서 마르텐사이트의 체적률이 90％ 이상인 조직을 갖고,
표면으로부터 0.5㎜의 깊이에 있어서의 경도가, 브리넬 경도로 360∼490HBW5/750인 것을 특징으로 하는 내마모 박강판.
(2) 상기 성분 조성이, 질량％로,
Cu: 2.00％ 이하,
Ni: 5.00％ 이하,
Mo: 3.00％ 이하,
V: 1.000％ 이하,
W: 1.50％ 이하,
Ca: 0.0200％ 이하,
Mg: 0.0200％ 이하 및,
REM: 0.0500％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는, 상기 (1)에 기재된 내마모 박강판.
(3) 표면 조도 Ra가 40㎛ 이하인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내마모 박강판.
(4) 강판 표면에 압연 방향을 따라 2m의 장척(長尺)을 대었을 때의, 상기 강판 표면과 상기 장척의 간극의 최대값이 10㎜ 이하인, 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 내마모 박강판.
(5) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 성분 조성을 갖는 용강을 연속 주조하여 슬래브를 얻는 공정과,
상기 슬래브를 1000∼1300℃로 가열하는 공정과,
그 후, 상기 슬래브에, 마무리 압연 온도가 900℃ 이상인 조건하에서 행하는 마무리 압연을 포함하는 열간 압연을 실시하여, 박강판을 얻는 공정과,
상기 박강판을, 900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도가 30℃/s 이상인 조건으로 냉각하는 공정과,
그 후, 상기 박강판을, 권취 온도가 200℃ 이하인 조건으로 권취하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 내마모 박강판의 제조 방법.
(6) 상기 권취 공정에 의해 얻은, 상기 박강판에 대하여 조질 압연을 실시하는 공정을 추가로 갖는, 상기 (5)에 기재된 내마모 박강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 평탄도가 높은 내마모 박강판과, 그의 유리한 제조 방법을 제공할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
(내마모 박강판)
이하, 본 발명의 내마모 박강판(열연 강판)에 대해서 설명한다.
[성분 조성]
우선, 본 발명의 내마모 박강판의 성분 조성과 그의 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 성분 조성에 있어서의 각 원소의 함유량의 단위는 모두 「질량％」이지만, 이하, 특별히 언급하지 않는 한 간단히 「％」로 나타낸다.
C: 0.10∼0.30％
C는, 마르텐사이트 기지의 경도를 높이기 위해 필수의 원소이다. C량이 과소인 경우, 마르텐사이트상 중의 고용 C량이 적어지기 때문에, 표층부의 경도가 저하하여, 내마모성이 열화한다. 이 관점에서, C량은 0.10％ 이상으로 하고, 바람직하게는 0.14％ 이상으로 한다. 한편, C량이 과다인 경우, 용접성 및 인성이 현저하게 열화한다. 이 관점에서, C량은 0.30％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.25％ 이하로 한다.
Si: 0.01∼1.0％
Si는, 탈산에 유효한 원소이고, 또한, 고용 강화에 의한 강의 고경도화에 기여하는 원소이다. 이들 효과를 얻는 관점에서, Si량은 0.01％ 이상으로 하고, 바람직하게는 0.10％ 이상으로 한다. 한편, Si량이 과다인 경우, 박강판의 표면에 스케일로서 부착되어 표면 조도를 악화시킨다. 이 관점에서, Si량은 1.0％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.40％ 이하로 한다.
Mn: 0.30∼2.00％
Mn은, 강의 퀀칭성(hardenability)을 향상시키기 위해 유효한 원소이다. Mn을 첨가함으로써, 퀀칭 후의 강의 경도가 상승하고, 그 결과, 내마모성이 향상한다. 이 효과를 얻는 관점에서, Mn량은 0.30％ 이상으로 하고, 바람직하게는 0.50％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.60％ 이상으로 한다. 한편, Mn량이 과다인 경우, 용접성 및 인성이 현저하게 열화한다. 이 관점에서, Mn량은 2.00％ 이하로 하고, 바람직하게는 1.50％ 이하로 한다.
P: 0.03％ 이하
P는, 강의 강도를 증가시키는 작용을 갖는 원소이지만, 인성, 특히 용접부의 인성을 저하시키는 원소이다. 따라서, P량은 0.03％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.02％ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.01％ 이하로 한다. 한편, P량은 적을수록 바람직하기 때문에, 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％이면 좋다. 단, 통상, P는 불순물로서 강 중에 불가피적으로 함유되기 때문에, P량은 공업적으로는 0％ 초과이면 좋다. 또한, 제강 비용의 관점에서, P량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
S: 0.03％ 이하
S는, 강 중에서는 MnS 등의 황화물계 개재물로서 존재하고, 인성을 열화시킨다. 따라서, S량은 0.03％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.02％ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.015％ 이하로 한다. 한편, S량은 적을수록 바람직하기 때문에, 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％이면 좋다. 단, 통상, S는 불순물로서 강 중에 불가피적으로 함유되기 때문에, S량은 공업적으로는 0％ 초과이면 좋다. 또한, 제강 비용의 관점에서, S량은 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Cr: 0.01∼2.00％
Cr은, 강의 퀀칭성을 향상시키기 위해 유효한 원소이다. Cr을 첨가함으로써, 퀀칭 후의 강의 경도가 상승하고, 그 결과, 내마모성이 향상한다. 이 효과를 얻는 관점에서, Cr량은 0.01％ 이상으로 하고, 바람직하게는 0.05％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.10％ 이상으로 한다. 한편, Cr량이 과다인 경우, 용접성이 열화한다. 이 관점에서, Cr량은 2.00％ 이하로 하고, 바람직하게는 1.80％ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 1.00％ 이하로 한다.
Al: 0.001∼0.100％
Al은, 탈산제로서 유효함과 함께, 질화물을 형성하여 오스테나이트 입경을 작게 하는 효과를 갖는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서, Al량은 0.001％ 이상으로 하고, 바람직하게는 0.010％ 이상으로 한다. 한편, Al량이 과다인 경우, 인성이 열화한다. 따라서, Al량은 0.100％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.050％ 이하로 한다.
Ti: 0.001∼0.050％
Ti는, N과의 친화력이 강한 원소로서, 응고 시에 TiN으로서 석출하고, 강 중의 고용 N을 감소시켜, 냉간 가공 후의 N의 변형 시효에 의한 인성 열화를 저감하는 작용을 갖는다. 또한, Ti는, 용접부의 인성 향상에도 기여한다. 이들 효과를 얻는 관점에서, Ti량은 0.001％ 이상으로 하고, 바람직하게는 0.005％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.007％ 이상으로 한다. 한편, Ti량이 과다인 경우, TiN 입자가 조대화하여, 상기의 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다. 따라서, 이 관점에서, Ti량은 0.050％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.045％ 이하로 한다.
B: 0.0001∼0.0100％
B는, 극미량의 첨가로 퀀칭성을 향상시키고, 그에 따라 강판의 강도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서, B량은 0.0001％ 이상으로 하고, 바람직하게는 0.0003％ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.0010％ 이상으로 한다. 한편, B량이 과다인 경우, 인성, 특히 용접부의 인성이 저하한다. 따라서, B량은 0.0100％ 이하로 하고, 바람직하게는 0.0040％ 이하로 한다.
N: 0.01％ 이하
N은, 연성 및 인성을 저하시키는 원소이기 때문에, N량은 0.01％ 이하로 한다. 한편, N량은 적을수록 바람직하기 때문에, 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％이면 좋다. 단, 통상, N은 불순물로서 강 중에 불가피적으로 함유되기 때문에, N량은 공업적으로는 0％ 초과이면 좋다. 또한, 제강 비용의 관점에서, N량은 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
상기한 기본 성분에 더하여, 임의 성분으로서, 퀀칭성이나 용접성의 향상을 목적으로 하여, Cu: 2.00％ 이하, Ni: 5.00％ 이하, Mo: 3.00％ 이하, V: 1.000％ 이하, W: 1.50％ 이하, Ca: 0.0200％ 이하, Mg: 0.0200％ 이하 및, REM: 0.0500％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
Cu: 2.00％ 이하
Cu는, 인성을 크게 열화시키는 일 없이 퀀칭성을 향상시킬 수 있는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Cu량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.05％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Cu량이 과다인 경우, 스케일 바로 아래에 생성하는 Cu 농화층에 기인하는 강판 균열이 문제가 된다. 그 때문에, Cu를 첨가하는 경우, Cu량은 2.00％ 이하로 하고, 바람직하게는 1.50％ 이하로 한다.
Ni: 5.00％ 이하
Ni는, 퀀칭성을 높임과 함께, 인성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해, Ni량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.05％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Ni량이 과다인 경우, 제조 비용의 증가가 문제가 된다. 그 때문에, Ni를 첨가하는 경우, Ni량은 5.00％ 이하로 하고, 바람직하게는 4.50％ 이하로 한다.
Mo: 3.00％ 이하
Mo는, 강의 퀀칭성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Mo량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.05％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Mo량이 과다인 경우, 용접성이 저하한다. 그 때문에, Mo를 첨가하는 경우, Mo량은 3.00％ 이하로 하고, 바람직하게는 2.00％ 이하로 한다.
V: 1.000％ 이하
V는, 강의 퀀칭성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, V량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, V량이 과다인 경우, 용접성이 저하한다. 그 때문에, V를 첨가하는 경우, V량은 1.000％ 이하로 한다.
W: 1.50％ 이하
W는, 강의 퀀칭성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, W량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, W량이 과다인 경우, 용접성이 저하한다. 그 때문에, W를 첨가하는 경우, W량은 1.50％ 이하로 한다.
Ca: 0.0200％ 이하
Ca는, 고온에 있어서의 안정성이 높은 산 황화물을 형성함으로써 용접성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Ca량은 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ca량이 과다인 경우, 청정도가 저하하여 강의 인성이 손상된다. 그 때문에, Ca를 첨가하는 경우, Ca량은 0.0200％ 이하로 한다.
Mg: 0.0200％ 이하
Mg는, 고온에 있어서의 안정성이 높은 산 황화물을 형성함으로써 용접성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Mg량은 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mg량이 과다인 경우, Mg의 첨가 효과가 포화하여 함유량에 상응하는 효과를 기대할 수 없어, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, Mg를 첨가하는 경우, Mg량은 0.0200％ 이하로 한다.
REM: 0.0500％ 이하
REM(희토류 금속)은, 고온에 있어서의 안정성이 높은 산 황화물을 형성함으로써 용접성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, REM량은 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, REM량이 과다인 경우, REM의 첨가 효과가 포화하여 함유량에 상응하는 효과를 기대할 수 없어, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, REM을 첨가하는 경우, REM량을 0.0500％ 이하로 한다.
성분 조성에 있어서의 상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, Sb, Sn, Co, As, Pb, Zn은, 각각 1.0％ 이하로 함유해도 좋다.
[조직]
본 발명의 내마모 박강판은, 표면에서 이면까지를 포함하는 전체 판두께에 있어서 마르텐사이트의 체적률이 90％ 이상인 조직을 갖는다.
마르텐사이트의 체적률: 90％ 이상
마르텐사이트의 체적률이 90％ 미만이면, 박강판의 기지 조직의 경도가 저하하기 때문에, 내마모성이 저하한다. 그 때문에, 마르텐사이트의 체적률은 90％ 이상으로 하고, 바람직하게는 95％ 이상으로 한다. 마르텐사이트 이외의 잔부 조직은 특별히 한정되지 않지만, 페라이트, 펄라이트, 오스테나이트 및, 베이나이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이면 좋다. 한편, 마르텐사이트의 체적률은 높을수록 좋기 때문에, 당해 체적률의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100％이면 좋다. 또한, 상기 마르텐사이트의 체적률은, 내마모 박강판의 표면에서 이면까지를 포함하는 전체 판두께에 있어서의 값으로 한다. 상기 마르텐사이트의 체적률은, 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.
[경도]
브리넬 경도: 360∼490HBW5/750
박강판의 내마모성은, 당해 박강판의 표층부에 있어서의 경도를 높임으로써 향상시킬 수 있다. 여기에서 본 발명에서는, 내마모 특성을 평가하는 지표로서 브리넬 경도를 이용한다. 박강판의 표층부의 브리넬 경도가 360HBW 미만인 경우, 충분한 내마모성을 얻을 수 없다. 한편, 박강판의 표층부의 브리넬 경도가 490HBW 초과인 경우, 굽힘 가공성이 열화한다. 따라서, 본 발명에서는, 박강판의 표층부에 있어서의 경도를, 브리넬 경도로 360∼490HBW로 한다. 또한, 여기에서, 「표층부에 있어서의 경도」란, 내마모 박강판의 표면으로부터 0.5㎜의 깊이에 있어서의 경도로 한다. 이는, 박강판의 표층의 탈탄층을 대략 제거하여, 측정값의 편차를 저감하기 위함이다. 또한, 본 발명에 있어서 「브리넬 경도」는, 직경 5㎜의 텅스텐 강구(鋼球)를 사용하고, 하중 750kgf로 측정한 값(단위: HBW5/750)으로 한다. 이 브리넬 경도는, 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.
[판두께]
본 발명의 내마모 박강판의 판두께는, 6.0㎜ 미만이고, 바람직하게는 4.5㎜ 이하이고, 보다 바람직하게는 4.0㎜ 이하이다. 또한, 판두께의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 열간 압연 프로세스상의 제한으로부터, 대략 2.0㎜ 이상이 된다.
[표면 조도]
표면 조도 Ra: 40㎛ 이하
종래의 후판 프로세스에 의해 제조되는 내마모 후강판의 경우, 열간 압연 후의 냉각(퀀칭)의 과정에서 항상 대기와 접하고 있고, 200℃ 이상의 고온에서 대기에 노출되는 시간이 대략 20시간 정도로 길기 때문에, 강판 표면에 많은 스케일이 성장하고, 냉각 직후의 표면 조도 Ra는 50∼150㎛ 정도가 되어 버리고 있었다. 이에 대하여, 본 발명의 내마모 박강판은, 열간 압연 프로세스에 있어서 권취되어 열연 코일이 되고, 이 상태에서는 박강판 표면이 대기에 노출되지 않기 때문에, 200℃ 이상의 고온에서 대기에 노출되는 시간은, 마무리 압연 후 권취될 때까지의 대략 30초 정도로서, 강판 표면의 스케일량은 적다. 그 결과, 본 발명의 내마모 박강판은, 표면 조도 Ra를 40㎛ 이하로 할 수 있다. 표면 조도가 낮을수록, 박강판의 표면이 미려하고, 도장성도 좋다. 따라서, 본 발명은, 내마모 박강판을 도장하여 이용하는 경우에도 적합하다. 또한, 표면 조도가 작음으로써, 주로 풍력 발전용의 축심의 커버와 같은 회전체와 접촉하는 부위에 본 발명의 내마모 박강판을 사용하는 경우, 회전의 저항이 되는 일이 없다. 또한, 본 발명의 내마모 박강판에 있어서, 표면 조도 Ra의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 열간 압연 프로세스상의 제한으로부터, 대략 10㎛ 이상이 된다.
[평탄도]
종래의 후판 프로세스에서는, 퀀칭 후, 혹은 그 후의 템퍼링 후의 후강판의 형상 교정은, 레벨러를 이용하여 행한다. 레벨러에 의한 형상 교정은, 바우싱거 효과(Bauschinger effect)에 의한 것으로서, 원리상, 변형을 분산시켜, 균일화하는 것에 불과하고, 교정할 수 있는 영역이 좁아, 교정의 효과는 한정적이다. 후강판의 경우, 냉각 변형은 작기 때문에, 레벨러에 의한 형상 교정에서도 높은 평탄도가 얻어진다. 그러나, 냉각 변형의 영향을 크게 받는 박강판의 경우, 레벨러에 의한 형상 교정에서는 높은 평탄도를 얻을 수 없다. 즉, 판두께가 6.0㎜ 미만인 박강판을 후판 프로세스로 제조하고자 하는 경우, 평탄도가 높은 박강판을 얻을 수는 없다. 이에 대하여, 본 발명의 내마모 박강판은, 열간 압연 프로세스에 의해 제조된다. 열간 압연 프로세스에서는, 열연 코일을 스킨 패스 라인으로 되감아, 전방-후방 장력을 부여하여 박강판을 신장시키고, 그 후에 레벨러를 걸기 때문에, 교정할 수 있는 범위가 넓어, 교정의 효과가 높다. 따라서, 본 발명의 내마모 박강판은, 높은 평탄도를 얻을 수 있고, 구체적으로는, 강판 표면에 압연 방향을 따라 2m의 장척을 대었을 때의, 강판 표면과 장척의 간극의 최대값을 10㎜ 이하로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 5㎜ 이하로 할 수 있다. 당해 간극의 최대값은 작을수록 바람직하고, 0㎜ 이상이 될 수 있다.
(내마모 박강판의 제조 방법)
본 발명의 내마모 박강판의 제조 방법은, 상기의 성분 조성을 갖는 용강을 연속 주조하여 슬래브를 얻는 공정과, 상기 슬래브를 소정의 온도로 가열하는 공정과, 그 후, 상기 슬래브에 소정 조건하에서 열간 압연을 실시하여 박강판을 얻는 공정과, 그 후, 상기 박강판을 소정 조건하에서 냉각하는 공정과, 그 후, 상기 박강판을 소정 조건하에서 권취하는 공정을 갖는다. 이와 같이 하여 얻어진 열연 코일을 되감아, 형상 교정을 목적으로 한 임의의 조질 압연을 행함으로써, 본 발명의 내마모 박강판을 얻을 수 있다. 이하, 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다.
[연속 주조]
전술한 성분 조성을 갖는 강을 전로, 전기로 등의 용제 설비로 통상적인 방법에 의해 용제하고, 연속 주조하여 슬래브를 얻는다. 연속 주조의 조건은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 방법에 의해 행하면 좋다.
[슬래브 가열]
가열 온도: 1000∼1300℃
가열 온도가 지나치게 낮은 경우, 탄화물이 완전하게 용해하지 않고, 고용 C가 부족하기 때문에, 강도가 저하하기 쉽다. 또한, 퀀칭성이 불충분해져, 박강판의 표층부의 경도가 저하하기 때문에, 내마모성이 열화한다. 이 관점에서, 가열 온도는 1000℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 1100℃ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 1200℃ 이상으로 한다. 한편, 가열 온도가 지나치게 높으면, 조직이 조대화하여, 인성이 저하한다. 이 때문에, 가열 온도는 1300℃ 이하로 한다. 또한, 슬래브의 가열 온도는, 슬래브 표면의 온도로 한다.
[열간 압연]
그 후, 슬래브에 열간 압연을 실시하여 박강판을 얻는다. 이 공정은, 후판 프로세스에서 사용하는 열간 압연기(후판 밀)가 아니라, 박강판을 제조하기 위한 열간 압연 프로세스에서 이용하는 조압연기 및 마무리 압연기를 포함하는 열간 압연기를 이용하여 행한다. 그리고, 이 공정에 의해 얻어지는 박강판의 판두께는, 본 발명의 내마모 박강판의 판두께로서 이미 서술한 바로 한다.
마무리 압연 온도: 900℃ 이상
마무리 압연 온도가 지나치게 낮은 경우, 퀀칭성이 불충분해져, 박강판의 표층부의 경도가 저하하기 때문에, 내마모성이 열화한다. 이 관점에서, 마무리 압연 온도는 900℃ 이상으로 한다. 마무리 압연 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 마무리 압연 온도가 지나치게 높은 경우, 압연 효율이 악화된다. 이 관점에서, 마무리 압연 온도는 1000℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서 「마무리 압연 온도」는, 박강판의 표면의 온도로 하지만, 박강판의 경우, 판두께 중앙부의 온도도 표면 온도와 거의 동등하다.
[냉각]
900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도: 30℃/s 이상
계속하여, 박강판을 냉각함으로써, 마르텐사이트 주체의 조직을 얻는다. 이 때, 마무리 압연 온도로부터 급속 냉각함으로써, 마무리 압연 시의 오스테나이트립이, 그의 입경을 유지한 채로 마르텐사이트립이 된다. 여기에서, 900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도가 30℃/s 미만인 경우, 마르텐사이트의 체적률이 90％ 미만이 되고, 표층부의 경도를 확보할 수 없어, 내마모성이 열화한다. 따라서, 900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도는 30℃/s 이상으로 하고, 바람직하게는 50℃/s 이상으로 한다. 한편, 당해 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 냉각 설비상의 제약으로부터, 당해 평균 냉각 속도는 대략 150℃/s 이하가 된다. 또한, 본 발명에 있어서 「평균 냉각 속도」는, 박강판의 표면 온도의 저하에 기초하여 구하는 것으로 한다. 박강판의 냉각 수단은 특별히 한정되지 않지만, 상기 평균 냉각 속도를 얻는 관점에서, 수냉으로 하는 것이 바람직하다.
[권취]
권취 온도: 200℃ 이하
계속하여, 박강판을 권취하여, 열연 코일을 얻는다. 권취 온도가 200℃ 초과인 경우, 마르텐사이트의 체적률이 90％ 미만이 되고, 표층부의 경도를 확보할 수 없어, 내마모성이 열화한다. 따라서, 권취 온도는 200℃ 이하로 하고, 바람직하게는 150℃ 이하로 한다. 권취 온도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 강판을 권취하여 반송하기 위해, 권취 온도는 50℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서 「권취 온도」는, 박강판의 표면의 온도로 한다.
또한, 본 발명에서는, 마무리 압연 후에 박강판을 냉각한 후, 그대로 권취하면 좋고, 재가열(템퍼링)은 불필요하다. 마무리 압연 후, 권취까지의 시간은 30∼90초인 것이 바람직하다.
[조질 압연]
권취 공정에 의해 얻은 열연 코일을 되감아, 박강판에 대하여 형상 교정을 목적으로 한 조질 압연을 행하는 것이 바람직하다. 조질 압연은, 0.1∼1.0％ 정도 강판을 신장시킴으로써 형상 교정을 행한다. 또한, 조질 압연에 있어서는, 텐션 레벨러를 이용하는 것이 바람직하다.
실시예
표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 용강을 주조하여, 슬래브를 얻었다. 각 슬래브에 대하여, 표 2에 나타내는 바와 같이 「열간 압연 프로세스」 또는 「후판 프로세스」를 적용하여, 강판을 제조했다. 그 때, 양 프로세스에 공통되는 파라미터로서 「슬래브 가열 온도」, 「마무리 압연 온도」 및, 「평균 냉각 속도」는, 표 2에 나타냈다. 또한, 「열간 압연 프로세스」만에 관한 파라미터로서, 「권취 온도」를 표 2에 나타냈다. 어느 수준에서도, 냉각 후의 재가열은 행하고 있지 않다. 각 수준에서의 판두께도 표 2에 나타냈다.
또한, 열간 압연 프로세스의 수준의 「평균 냉각 속도」에 대해서는, 마무리 압연 온도가 900℃ 이상, 또한, 권취 온도가 300℃ 이하인 수준에서는, 900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도를 나타내고, 마무리 압연 온도가 900℃ 미만, 또한, 권취 온도가 300℃ 이하인 수준에서는, 마무리 압연 온도로부터 300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도를 나타내고, 마무리 압연 온도가 900℃ 미만, 또한, 권취 온도가 300℃ 초과인 수준에서는, 마무리 압연 온도로부터 권취 온도의 사이에서의 평균 냉각 속도를 나타냈다. 또한, 후판 프로세스의 수준의 「평균 냉각 속도」에 대해서는, 마무리 압연 온도가 900℃ 이상인 수준에서는, 900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도를 나타내고, 마무리 압연 온도가 900℃ 미만인 수준에서는, 마무리 압연 온도로부터 300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도를 나타냈다.
열간 압연 프로세스의 수준에 대해서, 조질 압연을 행했다. 후판 프로세스의 수준에 대해서는, 냉각(퀀칭) 후의 후강판을 레벨러에 의해 형상 교정했다.
[마르텐사이트의 체적률]
각 수준의 강판의 폭방향 중앙부로부터, 압연 방향에 평행한 판두께 방향 단면을 노출시킨 샘플을 채취하여, 당해 단면을 경면 연마하고, 추가로 나이탈 부식했다. 주사형 전자 현미경(SEM)을 이용하여, 판두께 방향 단면 중, 강판 표면을 포함하는 시야(편면과 다른 면의 2시야)와 판두께 중앙을 포함하는 시야의 합계 3시야를 배율 400배로 관찰하여, 촬영했다. 얻어진 상을, 화상 해석 장치를 이용하여 해석함으로써 마르텐사이트의 면적 분율을 구했다. 본 명세서에 있어서, 3시야 모두에 있어서 마르텐사이트의 면적 분율이 90％ 이상인 경우, 전체 판두께에 있어서 마르텐사이트의 체적률이 90％ 이상이라고 간주하는 것으로 한다. 그래서, 3시야에 있어서의 마르텐사이트의 면적 분율 중 최소값을 「마르텐사이트의 체적률」로 하여, 표 2에 기재했다.
[브리넬 경도]
각 수준의 박강판 또는 후강판으로부터 샘플을 채취하여, 각 샘플의 표층 0.5㎜(표면으로부터 0.5㎜의 두께)를 연삭하고, 그 후 표면을 경면 연마한 후, JIS Z2243(2008)에 준거하여, 경면 연마한 후의 표면에 있어서, 브리넬 경도를 5점으로 측정하고, 5점의 평균을 표 2의 「브리넬 경도」의 란에 나타냈다. 측정에는 직경 5㎜의 텅스텐 강구를 사용하고, 하중은 750kgf로 했다.
[표면 조도]
각 수준의 박강판 또는 후강판에 대하여, 비접촉 측정법으로 JIS B 0601-2001에 규정된 산술 평균 높이 Ra를 구하여, 결과를 표 2에 나타냈다.
[평탄도]
각 수준의 박강판 또는 후강판의 표면에 압연 방향을 따라 2m의 장척을 대었을 때의, 강판 표면과 장척의 간극을 스키미 게이지로 측정하여, 최대값을 구했다. 당해 측정은, 강판의 폭방향 중앙부와 양단의 합계 3개소에 있어서 행하고, 3개의 최대값의 평균값을 표 2에 나타냈다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 평탄도가 높은 내마모 박강판과, 그의 유리한 제조 방법을 제공할 수 있다.
Claims (6)
- 질량％로,
C: 0.10∼0.30％,
Si: 0.01∼1.0％,
Mn: 0.30∼2.00％,
P: 0.03％ 이하,
S: 0.03％ 이하,
Cr: 0.01∼2.00％,
Al: 0.001∼0.100％,
Ti: 0.001∼0.050％,
B: 0.0001∼0.0100％ 및,
N: 0.01％ 이하
를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
전체 판두께에 있어서 마르텐사이트의 체적률이 90％ 이상인 조직을 갖고,
표면으로부터 0.5㎜의 깊이에 있어서의 경도가, 브리넬 경도로 360∼490HBW5/750인 것을 특징으로 하는 내마모 박강판. - 제1항에 있어서,
상기 성분 조성이, 질량％로,
Cu: 2.00％ 이하,
Ni: 5.00％ 이하,
Mo: 3.00％ 이하,
V: 1.000％ 이하,
W: 1.50％ 이하,
Ca: 0.0200％ 이하,
Mg: 0.0200％ 이하 및,
REM: 0.0500％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함하는, 내마모 박강판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
표면 조도 Ra가 40㎛ 이하인, 내마모 박강판. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
강판 표면에 압연 방향을 따라 2m의 장척을 대었을 때의, 상기 강판 표면과 상기 장척의 간극의 최대값이 10㎜ 이하인, 내마모 박강판. - 제1항 또는 제2항에 기재된 성분 조성을 갖는 용강을 연속 주조하여 슬래브를 얻는 공정과,
상기 슬래브를 1000∼1300℃로 가열하는 공정과,
그 후, 상기 슬래브에, 마무리 압연 온도가 900℃ 이상인 조건하에서 행하는 마무리 압연을 포함하는 열간 압연을 실시하여, 박강판을 얻는 공정과,
상기 박강판을, 900∼300℃의 사이에서의 평균 냉각 속도가 30℃/s 이상인 조건으로 냉각하는 공정과,
그 후, 상기 박강판을, 권취 온도가 200℃ 이하인 조건으로 권취하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 내마모 박강판의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 권취 공정에 의해 얻은, 상기 박강판에 대하여 조질 압연을 실시하는 공정을 추가로 갖는, 내마모 박강판의 제조 방법.
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