KR20220038745A

KR20220038745A - 표면 품질이 우수한 내마모강 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20220038745A
Application number: KR1020227006254A
Authority: KR
Inventors: 쥔 류; 궈중 리; 양 양; 샤오훙 쉬; 진밍 우; 피펑 먀오; 궈칭 쉬; 샤오솽 왕
Original assignee: 지앙인 싱쳉 스페셜 스틸 웍스 코., 엘티디.
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2022-03-29
Also published as: EP4006191A4; EP4006191A1; WO2021017520A1; AU2020322810B2; CN110499456B; CN110499456A; US20230203630A1; AU2020322810A1

Abstract

본 발명은 일종의 표면 품질이 우수한 내마모강에 관한 것으로, 성분은 C: 0.12~0.20%, Si: ≤0.1%, Mn: 0.6~1.20%, Nb: 0.010~0.040%, V: ≤0.01%, Ti: 0.010~0.030%, Al: ≤0.04%, Ni: ≤0.1%, Cu: ≤0.1%, Cr: 0.10~0.40%, Mo: ≤0.1%, B: 0.001~0.005%, Ca: 0.0010~0.0050%, P: ≤0.010%, S: ≤0.0015%, O: ≤0.0012%, N: ≤0.0035%, H: ≤0.0002%, 나머지는 Fe이며, 탄소당량 CEV≤0.4; PCM≤0.25이다. 생산공정은: 전로 제강 -> LF 정련 -> VD 혹은 RH 고진공탈가스 -> 연속주조 -> 가열 -> 압연 -> 숏블라스팅 처리 -> 담금질 -> 템퍼링을 포함한다. 본 발명의 내마모강은 더 우수한 표면 품질을 가지며, 기공, 개재물, 요홈과 압입된 산화철막 등 표면 결함이 존재하지 않는다. 산화철막이 벗겨져 생긴 표면 얼룩 깊이는 ≤0.1mm이며, 강판 표면에 대해 연마 하지 않아도 된다. 원소 설계를 진행한 기초 위에 비예열용접과 우수한 인성도 실현할 수 있다.

Description

표면 품질이 우수한 내마모강 및 그 제조방법

본 발명은 강철(철기합금) 야금 분야와 관련된다. 구체적으로 표면 품질이 우수한 내마모강 및 제조방법과 관련된다.

내마모 강판은 공정기계, 광산물 채집 운송, 도로 운송 등 산업에서 강도가 높고 내마모성이 좋을 것이 요구되는 관건적인 부품, 예를 들어, 굴착기의 버킷, 스크레이퍼 컨베이어의 중간 슬롯, 광산 덤프트럭 버킷 등에 널리 사용된다. 최근, 국내 내마모강 생산업체들은 강판의 종합 역학성능을 제고하는 방안에 대해 많은 연구를 하고 있다. 예를 들어, 중국 특허공개/등록번호 CN104451409A, CN103014543A, CN102747280B, CN106521314B 발명에서는 표면경도, 전체경도, 고인성, 용이 용접 등 측면의 발명을 개시하였다.

공정기계 종류의 진일보 개발에 따라, 설비제조업체들은 내마모 강판 표면의 결함 제어에 대해 더욱더 엄격한 요구를 제기하고 있다. 한편으로 표면결함은 각종 균열 결함의 균열원이고, 다른 한편으로는 설비 외관에 영향을 준다. 강판 생산업체들은 표면결함이 강판 두께에 영향이 없는 상황이면 국부 연마처리를 하지만, 이는 그 이후의 설비의 표면 페인팅에 비교적 큰 영향을 주어, 페인팅 막이 불균일하여, 표면 품질에 아주 큰 영향을 준다. 연마가 필요 없는 고표면품질의 용이 용접 내마모 강판을 개발하는 것은 강판 생산업체들이 빨리 해결해야 하는 난제이다.

본 발명의 목적은, 일종의 우수한 표면품질을 갖는 저합금 용이 용접 내마모강 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 상기 저합금 내마모 강판의 미세조직은 미세한 템퍼링 마르텐사이트이며, 인장강도≥1200MPa, 연신율≥12%, -40℃ 샤르피 V 형 종방향 충격에너지≥30J이고, 브리넬경도 모두 360~460HB를 만족한다. 강판 표면 품질은 양호하고, 기공, 개재물, 요홈(pit) 및 압하된 산화철막 등 표면 결함이 존재하지 않는다. 강판은 연마를 하지 않으며, 산화철막이 떨어져서 생긴 표면 결함 깊이는 ≤0.1mm이다. 강판 용접성능은 양호하고, 탄소당량 CEV≤0.40이다. 용접균열민감계수 PCM≤0.25이고, 예열하지 않고 직접 용접할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여, 표면 품질이 우수한 내마모강은 그 화학성분은 질량 백분율로 C: 0.12~0.20%, Si: ≤0.1%, Mn: 0.6~1.20%, Nb: 0.010~0.040%, V: ≤0.01%, Ti: 0.010~0.030%, Al: ≤0.04%, Ni: ≤0.1%, Cu: ≤0.1%, Cr: 0.10~0.40%, Mo: ≤0.1%, B: 0.001~0.005%, Ca: 0.0010~0.0050%, P: ≤0.010%, S: ≤0.0015%, O: ≤0.0012%, N: ≤0.0035%, H: ≤0.0002%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물 원소이다.

CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15로 계산하면 화학성분은 탄소당량 CEV≤0.40를 만족한다. PCM=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B로 계산하면 용접균열민감계수는 PCM≤0.25이다.

비예열용접과 양호한 인성을 갖는 강판을 제공하기 위하여, 본 발명은 탄소당량 CEV≤0.4, PCM≤0.25로 제어한다.

본 발명의 상기 표면 품질이 우수한 저합금 용이 용접 내마모 강판의 두께는4~20mm이다.

본 발명에서 강 성분의 한정 원리는 아래와 같다.

C: 탄소는 내마모강에서 제일 기본적이고 중요한 원소로서, 강판의 경도 레벨, 인성과 용접 성능을 결정한다. 탄소함량이 낮으면, 경도가 낮고 인성이 좋고 용접성이 좋다. 탄소함량이 높으면, 강도가 높고 경도가 높으나 강판의 소성 인성이 낮아지고 용접성이 떨어진다. 강판의 설계 경도가 360HB~460HB이고, 강판의 인성과 용접 성능을 고려하여, 본 발명은 탄소함량을 0.12~0.20%로 제어한다.

Si: 규소는 페라이트와 오스테나이트 중에 고용되어 강도와 경도를 제고한다. 함량이 너무 높으면 마르텐사이트강의 인성을 악화할 수 있고, 용접균열민감성을 증가하고 표면품질이 저하된다. 본 발명의 연구를 통해, Si 함량과 내마모강 표면의 아주 얇은 산화 얼룩은 중요한 관련성이 있음을 알았다. 도 1과 같이, Si함량이 0.25%일 때, 내마모강 표면에 대부분 0.02~0.2mm 깊이인 2차 산화 얼룩이 존재한다. Si 함량이 0.15%일 때, 숏블라스팅후, 얼룩 깊이가 0.15mm 이하로 낮아졌으며, 도 2를 참고 바란다. Si 함량이 0.05%로 낮아지면, 강판 숏블라스팅후, 표면 얼룩 등 결함이 나타나지 않았고, 품질이 우수하였으며, 도 3을 참고 바란다. 연구를 통하여, 내마모강에 일정한 Si함량이 존재할 때, 산화철막과 기재(base)간에 Fe₂SiO₄화합물이 쉽게 생긴다. 상기 화합물은 산화철막의 점성을 증가하고, 스케일 제거 과정에서 제거되기 어려워, 압연 과정에서 압입되어, 내마모강 표면에 얕은 층의 얼룩 결함이 존재함을 알았으며, 도 4를 참고 바란다. 본 연구를 통하여, 내마모강중 Si 함량이 ≤0.1%일 때, 강판 표면 품질은 양호하고, 숏블라스팅후 뚜렷한 결함이 존재하지 않아, 고객의 고표준표면품질 요구를 만족시키는 동시에, 강판의 용접균열민감계수를 낮춘다. 따라서, 본 발명은 Si함량을 ≤0.1%로 엄격히 제어한다.

Mn: 강의 경화성능을 많이 제고하고, 마르텐사이트 전이 임계 냉각속도를 낮춘다. Mn 함량이 비교적 낮을 때, 상기 작용은 현저하지 않고, 강판의 강도와 인성은 낮은 편이다. Mn 함량이 너무 높으면 결정립이 조대화되는 경향이 있고, 동시에 연속 주조 빌릿의 편석이 MnS를 형성하게 하고 인성이 떨어지고 용접성도 저하된다. 따라서, 본 발명은 합금의 종합적 첨가를 고려하여, Mn 함량을 0.80~1.30% 범위내로 규정한다.

Nb: 강력한 C, N화합물 형성 원소로서, 오스테나이트 결정입계에 대해 스피닝 작용을 하며, 가열할 때 오스테나이트 결정립의 성장을 억제한다. 결정립 미세화를 통해 또한 강의 강도와 인성을 현저히 제고한다. 첨가량이 0.010%보다 적을 때 효과는 뚜렸하지 않고, 0.040%보다 클 때 결정입계에 모이기 쉽고, 인성이 저하된다. 따라서, 본 발명은 Nb 함량을 0.010~0.040%의 범위 내에서 제어한다.

Ti: Ti는 강탄화물 형성 원소이며, TiC 과립은 작고, 결정입계에 분포되어, 강판과 용접 틈새 결정립을 미세화하는 효과가 있고, 동시에 강판 내마모성이 제고된다. 그러나 Ti 함량이 너무 높으면, 마이크로메터급 사이즈의 액상 TiN 석출이 쉽게 형성되어, 강판의 저온충격성능에 불리한다. 본 발명은 비교적 좋은 용접성능을 확보하기 위해, Ti함량을 0.010%~0.030% 로 제어한다.

Al: 결정립 미세화 원소이며, 동시에 미세 Ti 과립의 형성을 보증하고, 강판의 인성을 보증한다. Al 함량이 너무 높으면, 많은 Al₂O₃개재물이 형성되고, 강판의 표면 품질에 영향을 준다. 동시에, 본 발명의 내마모강은 저Si 설계를 채택하기 때문에, Al 함량이 너무 높으면 제련과정에 있어 탑 슬래그 중의 SiO₂를 환원시켜, 쇳물 중의 Si 함량을 증가시켜, 후기 2차 산화철막의 형성에 영향을 주므로, 본 발명에서는 Al 함량을 ≤0.04%로 규정한다.

Ni, Cu: 강의 저온 인성을 유효하게 제고하는 제일 상용적인 원소이나, 가격이 비교적 비싸 경제성이 떨어져, 본 발명에서는 Ni, Cu를 첨가하지 않는다. 따라서, 본 발명의 강판의 가격 경쟁력을 크게 제고하였다.

Cr: 마르텐사이트 전이 임계 냉각속도를 저하하고, 경화성능을 제고한다. Cr이 너무 높으면 강판의 용접성을 저하시킨다. 본 발명에서는 Cr 함량을 0.10~0.40% 로 제어한다.

Mo: 강의 경화성능을 제고하는 원소이고, 담금질할 때 전체 마르텐사이트의 형성에 유리하나, 가격이 비교적 비싸 경제성이 떨어져, 본 발명에서는 Mo를 첨가하지 않는다. 따라서, 본 발명의 강판의 가격 경쟁력을 크게 제고하였다.

B: 본 발명에서는 0.001~0.005%의 미량의 B를 첨가하는데, 그 목적은 강판의 경화성능을 제고해서, 다른 귀중금속의 첨가량을 감소하고, 원가를 낮추기 위해서이다. 0.005%를 초과하는 B는 쉽게 편석을 일으키고 붕화물을 형성하여 강판의 인성을 엄중히 악화시키다.

Ca: Ca 처리는 통상 개재물의 변성 처리에 사용되어, MnS 등의 긴 스트립상의 개재물을 CaS 등의 구형 개재물로 변경시키고, 강판의 이방성을 감소시키고, 강판의 종합성능을 제고한다. 본 발명에서는 Ca의 함량을 0.0010%~0.0050%로 제어한다.

P, S: 유해 원소이며, 재료의 소성과 인성에 대해 불리한 영향을 준다. 본 발명은 청정강을 추구하고 개재물이 표면품질에 대한 영향을 저하시키고자, P 함량≤0.01%, S함량≤0.0015%로 제어한다.

O, N, H: 유해 기체원소이며, 함량이 높으며 개재물이 많아지고 백점이 쉽게 생겨, 강판의 소성 및 인성을 많이 저하시키고, 용접성능에 영향을 주며, 동시에 강판 표면에 개재물 결합이 쉽게 생기고, 표면 품질에 영향을 미친다. 본 발명에서는 O 함량은 0.0012%보다 높지 않고, N 함량은 0.0035%보다 높지 않으며, H 함량≤0.0002%로 엄격히 제어한다.

본 발명 또한 상기 우수한 표면품질을 가진 저합금 용이 용접 내마모 강판의 제조방법을 제공하며, 구체적인 공정은 아래와 같다.

제련 공정: 전로 방식 제련을 채택해서, 전로에서 배출되는 최종 슬래그의 염기도 R（Cao/SiO₂）≥3으로 제어하고, 슬래그 리테이닝 오퍼레이션(slag retaining operation)을 진행하고, 톤당 슬래그 드롭핑(slag dropping per ton of steel)은 3kg 이내로 제어하고, 슬래그 태핑(slag tapping)으로 인해 쇳물에 Si가 증가하는 것을 유효하게 제어하며; 쇳물을 LF 정련로에 보내 정련을 진행하며, 정련 슬래그의 산화성을 제어하여, 슬래그중 FeO+MnO 함량≤2%, SiO₂ 함량≤8%, Al₂O₃함량 15%~35%로 제어하고; 정련 시간은 1시간을 초과하지 않게 하여, 쇳물에 Si가 큰 폭으로 증가하는 것을 피하며; 쇳물은 VD 혹은 RH 진공처리를 거치며, 진공도≤0.5mbar, 시간은 30min보다 적지 않게 하여, 기공의 발생을 감소시킨다. 본 발명의 쇳물은 탈가스후 칼슘철와이어로 전통적인 규소칼슘와이어를 대체해 Ca 처리를 진행하며; 개재물은 A, B, C, D류 모든 레벨≤2.5로 제어하여, 표면 개재물을 피한다.

연주 공정: 강판 내부의 다공성 및 편석을 제어하기 위하여, 저과열도 주입을 진행한다. 전과정은 아르곤가스 보호하에서 주입하며, 동적 경압하에서 제어한다. 쇳물 과열도는 5~20℃로 제어하며, 중심편석은 C1.0 급보다 높지 않다.

가열 공정: 연구를 통하여, 가열온도가 1180℃보다 높으면, Fe₂SiO₄와 FeO가 반응하여, 용융상태인 이원공정체가 생산되어, 빌릿의 국부에 산화반응을 촉진시키고, 후속 스케일 제거가 어렵게 되어, 산화막 압입이 생겨 표면 결함을 일으킬 수 있다. 본 발명은 비교적 낮은 가열온도를 채택하고, 빌릿 가열 온도는 1100~1180℃로 제어한다. 노에서의 균열 구간(soaking section)을 1시간을 초과하지 않도록 제어한다.

압연 공정: 강판을 압연 전에 고압수 스케일 제거를 하며, 노즐의 스케일 제거 압력을 21Mpa 이상으로 제어한다. 조압연의 시작과 마지막 2회는 고압 스케일 제거를 하며, 충분히 1차 산화철막을 제거한다. 연구로부터, 강판이 1050℃이상 이면, 고온 빌릿은 급속히 이차 산화철막을 생성함을 알 수 있는데, 본 발명은 조압연후 중간 빌릿의 헤드와 텔(head and tail) 온도가 1000℃보다 낮도록 제어한다. 강판의 고온 대기 시간을 줄이고, 강판의 결정립도 균일성을 제어하기 위해, 본 발명은 마무리 압연의 시작 압연 온도를 ≥930℃로 제어한다. 마무리 압연의 시작 압연은 고압수 스케일 제거를 채택하고, 마무리 압연의 총 스케일 제거 횟수는 3회보다 적지 않고, 종료 압연 온도는 ≥820℃로 제어한다. 강판은 가속 냉각을 채택하지 않으므로, 여러 번의 산화철막의 발생을 피한다.

표면처리: 열처리전 강판은 반드시 숏블라스팅 처리를 하여, 강판 표면의 완정하고 치밀한 산화막을 완전히 제거함으로써 후속의 변형보정 처리에서 압입 결함의 발생을 피한다.

담금질 (물 담금질) 열처리 공정: 압연후 강판은 담금질 처리를 한다. 담금질 온도는 880~940℃, 노의 온도가 적정 온도에 도달한 후 보온 시간은 20~60min이다. 강판의 균일성을 보증하기 위해, 온도 제어 정밀도는 ±10℃이다.

템퍼링 공정: 강판은 저온 템퍼링을 채택하며, 온도는 150~250℃로 제어한다. 노의 온도가 적정 온도에 도달한 후 보온 시간은 30~60min이다. 강판의 균일성을 보증하기 위해, 온도 제어 정밀도는 ±10℃이다.

본 발명은 종래의 내마모강 생산기술과 대비하면,

화학성분 설계에 있어, Si, Mo원소를 첨가하지 않아, 강판의 합금 원가를 저하시키고, Si함량≤0.1%로 제어해서 내마모강 기재와 산화철막 계면에 Fe₂SiO₄화합물이 형성되어, 강판의 표면 품질의 저하되는 것을 피하고, 동시에 강판의 용접균열민감성을 낮추었다.

화학성분은 저탄소당량 설계를 채택하여, 강판 CEV≤0.40로 하였고; 용접균열민감계수 PCM≤0.25이며, 비예열용접을 실현할 수 있다.

본 발명은, 전로 방식 제련을 채택하고, 전로에서 배출되는 최종 슬래그의 염기도 R（Cao/SiO₂）≥3으로 제어하고, 슬래그 리테이닝 오퍼레이션(slag retaining operation)을 진행하고, 톤당 슬래그 드롭핑(slag dropping per ton of steel)은 3kg이내로 제어하고, 슬래그 태핑(slag tapping)으로 인해 쇳물에 Si가 증가하는 것을 유효하게 제어하며; 쇳물을 LF 정련로에 보내 정련을 진행하며, 정련 슬래그의 산화성을 제어하여, 슬래그중 FeO+MnO 함량≤2%, SiO₂ 함량≤8%, Al₂O₃함량 15%~35%로 제어하고; 정련 시간은 1시간을 초과하지 않게 하여, 쇳물에 Si가 큰 폭으로 증가하는 것을 피하며; 개재물은 A, B, C, D류 모든 레벨≤2.5로 제어하여, 표면 개재물을 피한다.

본 발명은 비교적 낮은 가열온도를 채택하고, 빌릿 가열 온도는 1100~1180℃로 제어한다. 노에서의 균열 구간(soaking section)을 1시간을 초과하지 않도록 제어한다.

강판을 압연 전에 고압수 스케일 제거를 하며, 노즐의 스케일 제거 압력을 21Mpa 이상으로 제어한다. 조압연의 시작과 마지막 2회는 고압 스케일 제거를 하며, 충분히 1차 산화철막을 제거하는 동시에, 강판의 표면온도를 급속히 저하시켜, 2차 산화를 피한다. 본 발명은 조압연후 중간 빌릿의 헤드와 테일(head and tail) 온도가 1000℃보다 낮도록 제어한다.

강판의 고온 대기 시간을 줄이기 위해, 본 발명은 마무리 압연의 시작 압연 온도를 ≥930℃로 제어한다. 압연 온도를 빨리 낮추기 위해, 마무리 압연의 시작 압연은 고압수 스케일 제거를 채택하고, 마무리 압연의 총 스케일 제거 횟수는 3회보다 적지 않고, 종료 압연 온도는 ≥800℃로 제어한다. 압연 후 강판은 수냉과 같은 가속 냉각을 채택하지 않으므로, 여러 번의 산화철막의 발생을 피한다. 쌓아서 서냉하거나 커버를 씌워서 서냉하거나 공냉으로 온도를 낮춘다.

열처리 진행 전 강판은 반드시 숏블라스팅 처리를 해야 한다. 강판 표면의 완전하고 치밀한 산화막을 완전히 제거하여, 후속 조질과 강판 마무리 처리중의 압입 결함의 발생을 피한다.

본 발명으로 생산한 강판의 표면 품질은 양호하고, 기공, 개재물, 요홈과 압하된 산화철막 등 표면 결함이 존재하지 않는다. 산화철막의 탈락으로 야기된 표면 얼룩 깊이≤0.1mm이며, 강판 표면에 대해 연마하지 않아도 된다.

본 발명의 방법은 다른 강판, 예를 들면 고강도 해양공정갑판용 강, 고층건물용 강, 교량용 강, 공정기계용 강, 압력용기용 강 등의 응용에도 적용할 수 있다.

도 1은 0.25%Si 대응 강판의 표면 품질이다.
도 2는 0.15%Si 대응 강판의 표면 품질이다.
도 3은 0.05%Si 대응 강판의 표면 품질이다.
도 4는 0.25%Si 대응 강판 표면의 산화철막의 성분 분석이다.
도 5는 실시예 1의 12mm두께의 강판의 표면 품질이다.

실시예와 결합하여 본 발명에 대해 더 상세히 서술한다.

강판을 예를 들면, 본 발명의 내마모강의 생산 공정은: 전로 제강 -> LF 정련 -> VD 혹은 RH 고진공탈가스 -> 연속주조 -> 가열 -> 압연 -> 숏블라스팅 처리 -> 담금질 -> 템퍼링을 포함한다.

아래는 실시예 1-2를 결합해서 본 발명에 대해 더 자세한 설명하고자 한다. 실시예 1-2의 구체적 화학성분은 표 1을 참고 바란다. 강판의 탄소당량 CEV≤0.4, 용접균열민감계수 PCM≤0.25, 비예열용접을 실현할 수 있다.

본 발명의 실시예 1-2의 우수한 표면 품질을 갖는 저합금 용이 용접 내마모 강판의 생산방법에는 아래 단계가 포함된다:

(1) 제련: 150톤의 전로 방식 제련을 채택해서, 전로의 최종 슬래그의 염기도 R（Cao/SiO₂）≥3.0으로 제어하고, 전로의 배출에 있어, 톤당 슬래그 드롭핑(slag dropping per ton of steel)은 2kg 이내로 제어하고, 전로 제련의 구체적 공정 파라메터는 표 2를 참고 바란다. 쇳물을 LF 로에 보내 정련을 진행하며, 정련 최종 슬래그 (FeO+MnO)≤2.0%, SiO₂ 함량≤8%, Al₂O₃함량 15%~35%로 제어하고; 정련 시간은 30~60min 이며, 정련된 쇳물은 RH 탈가스에 진입하고, 압력은 0.5mbar, 시간은 30~50min이며, 정련의 구체적 공정 파라메터는 표 3을 참고 바란다.

(2) 연속주조: 제련한 쇳물을 150mm 두께의 빌릿으로 주조한다. 주조온도는 액상선 위 5-20℃로 제어한다. 주조과정은 동적 경합하에서 실시하며, 플레이트는 C0.5~C1.0로 제어한다.

(3) 압연: 단계 (2) 에서 얻은 연속주조 빌릿을 이동식 가열로(walking beam heating furnace)에 넣는다. 가열온도는 1100~1180℃, 균열 시간(soaking period)은 30~60min; 노에서 빌릿을 꺼낸 후 고압수스케일 제거를 하며, 스케일 제거 압력은 21MPa이며, 처리후 조압연을 진행한다. 조압연의 첫번째와 마지막 2번의 압연은 각각 고압스케일 제거를 하였다(즉, 대압하율하에서의 롤링은 고온수스케일 제거와 매칭된다). 강판의 대기온도는 930-1000℃이다. 마무리 압연의 종료 압연 온도≥800℃이다. 마무리 압연에서의 스케일 제거 횟수는 3 번보다 적지 않다. 압연의 구체적인 공정 파라메터는 표 4를 참고 바란다.

(4) 숏블라스팅 처리: 단계 (3) 에서 얻은 강판을 숏블라스팅 설비에 넣어 숏블라스팅 처리를 진행해서 강판 표면의 치밀한 산화막을 완전 제거한다.

(5) 담금질+템퍼링: 숏블라스팅후 강판은 담금질 처리를 진행한다. 담금질 온도는 910℃, 보온시간은 40min, 담금질 매체는 물이다. 담금질후, 강판은 저온 템퍼링을 채택한다. 템퍼링 온도는 200℃, 보온온도는 40min이다.

실시예 1-2에 대응하는 강판 성능은 도 5를 참고 바란다. 결과는, 강판의 역학성능은 우수하고, 인장강도≥1200MPa, 연신율≥12%, -40℃에서의 샤르피 V형 종방향 충격에너지≥30J이며; 브리넬경도는 모두 360~460HB을 만족한다.

실시예의 강판 표면은 도 3, 5를 참고 바란다. 결과는, 강판의 표면 품질은 양호하였고, 기공, 개재물, 요홈과 산화막 얼룩 등 결함이 존재하지 않아 연마처리가 필요없고, 표면 품질은 매우 좋았다. 비교를 위하여, Si 함량이 다른 강판 표면 품질은 도 1, 2로 나타내었다. 도 1, 2는 전통적인 내마모강의 Si함량이 0.1%보다 클 경우의 강판 표면 품질이다.

본 발명은 C, Si 등 합금성분과 그 비율을 합리적으로 설계하여, 합금 원가를 낮추고, 제련, 압연과 열처리공정을 합리적으로 설계하여, 강판이 우수한 역학성능과 용접성능을 가질수 있도록 하였고, 동시에 강판의 표면 품질이 우수해서 고표준 표면품질을 요구하는 공사설비제조에 가능성을 제공해주었고, 대량생산과 응용에 있어서의 우세 및 전망을 갖도록 하였다.

상술한 실시예 이외에, 본 발명은 다른 실시 방식도 포함하며, 균등 변환 혹은 동일 효과의 대체 방식으로 형성된 기술방안들은 전부 본 발명 청구범위의 보호범위내에 속한다.

Claims

표면 품질이 우수한 내마모강이며,
화학성분은 질량 백분율로, C: 0.12~0.20%, Si: ≤0.1%, Mn: 0.6~1.20%, Nb: 0.010~0.040%, V: ≤0.01%, Ti: 0.010~0.030%, Al: ≤0.04%, Ni: ≤0.1%, Cu: ≤0.1%, Cr: 0.10~0.40%, Mo: ≤0.1%, B: 0.001~0.005%, Ca: 0.0010~0.0050%, P: ≤0.010%, S: ≤0.0015%, O: ≤0.0012%, N: ≤0.0035%, H: ≤0.0002%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물 원소인 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강.
제1항에 있어서,
CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15로 계산하면, 상기 화학성분은 탄소당량 CEV≤0.40을 만족하며, PCM=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B로 계산하면, 용접균열민감계수 PCM≤0.25인 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강.
제1항에 있어서,
제품이 강판일 경우, 강판의 두께는 4~20mm인 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
강판의 표면 품질이 양호하고, 기공, 개재물, 요홈 및 압입된 산화철막 등 표면 결함이 존재하지 않으며, 강판은 연마를 하지 않을 수 있으며, 산화철막이 벗겨져서 생긴 표면 얼룩 깊이는 ≤0.1mm인 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
인장강도≥1200MPa, 연신율≥12%, -40℃에서의 샤르피 V형 종방향 충격에너지≥30J이며, 브리넬경도는 360~460HB을 만족하는 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강.
표면 품질이 우수한 내마모강의 제조방법이며,
(1) 제련
전로 방식 제련을 채택하며, 전로에서 배출되는 최종 슬래그의 염기도 R（Cao/SiO₂）≥3으로 제어하고, 슬래그 리테이닝 오퍼레이션(slag retaining operation)을 진행하고, 톤당 슬래그 드롭핑(slag dropping per ton of steel)은 ≤3kg으로 제어하고, 쇳물을 LF 정련로에 보내 정련을 진행하며, 슬래그중 FeO+MnO함량≤2%, SiO₂ 함량≤8%, Al₂O₃함량 15%~35%로 제어하고, 정련 시간은 ≤1 시간으로 제어하고, 쇳물은 VD 혹은 RH 진공처리를 거치며, 진공도≤0.5mbar, 시간은 30min보다 적지 않게 하며, 칼슘철와이어로 전통적인 규소칼슘와이어를 대체해 Ca 처리를 진행하며, 개재물은 A, B, C, D류 모든 레벨≤2.5로 제어하며;
(2) 연속주조
저과열도 및 전과정은 아르곤가스 보호하에서의 주입을 채택하고, 동적 경합하에서 제어하며;
(3) 가열 압연
비교적 낮은 빌릿 가열온도를 채택하며, 온도는 1100~1180℃로 제어하며, 노에서의 빌릿의 균열 시간은 1 시간을 넘지 않으며;
강판은 압연전 고압수스케일 제거를 진행하며, 조압연의 시작 압연과 마지막 2 회는 각각 다시 스케일 제거를 하며, 조압연후 중간 빌릿의 헤드 및 테일의 온도는 ≤1000℃로 제어하며; 마무리 압연의 시작 압연의 온도를 높혀 ≥930℃로 하며; 급속히 압연온도를 저하 시키기 위해 마무리 압연의 시작 압연 전에 고압수스케일 제거를 채택해, 마무리 압연 기간에 총 스케일 제거 횟수는 3 번보다 적지 않으며, 종료 압연의 온도는 ≥800℃로 제어하며, 압연후 강판은 급속 냉각을 하지 않으며;
(4) 숏블라스팅 처리
열처리 하기 전에 강판에 대해 반드시 숏블라스팅 처리를 진행하여, 강판 표면의 완정하고 치밀한 산화막을 제거하며;
(5) 조질 처리
강판을 담금질 처리하며, 담금질 온도는 880~940℃이며, 노의 온도가 소정 온도에 도달한 후 보온시간은 20~60min이며; 강판은 저온 템퍼링을 하며, 템퍼링 온도는 150~250℃이고, 노의 온도가 소정 온도에 도달 한 후 보온시간은 30~60min인;
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강의 제조방법.
제6항에 있어서,
단계 (3) 에서, 쇳물의 과열도는 5~20℃로 제어하고, 중심편석은 C1.0 급 보다 높지 않는 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강의 제조방법 .
제6항에 있어서,
단계 (4) 에서, 고압수 스케일 제거시, 노즐의 스케일 제거 압력은 ≥21MPa인 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강의 제조방법.
제6항에 있어서,
단계 (5)의 담금질과 템퍼링 온도의 제어 정밀도는 ±10℃인 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강의 제조방법.
제6항에 있어서,
단계 (3)의 압연후 강판은 수냉을 하지 않으며, 쌓아서 서냉하거나 커버를 씌워 서냉하거나 공냉으로 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는, 표면 품질이 우수한 내마모강의 제조방법.