KR20230104949A

KR20230104949A - 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230104949A
Application number: KR1020237019602A
Authority: KR
Inventors: 치앙 시아오; 킨 캉; 쉬 루오; 하오란 후
Original assignee: 판강 그룹 판즈히후아 아이언 앤 스틸 리서치 인스티투트 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2023-07-11
Also published as: AU2022325314B2; CN113604744A; CN113604744B; WO2023016219A1; AU2022325314A1

Abstract

본 발명은 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강을 제공하며, 이의 성분은 0.9wt%~0.94wt%의 C; 1.35wt%~1.45wt%의 Si;0.4wt%~0.6wt%의 Mn;≤0.02wt%의 P; ≤0.003wt%의 S; 7.4wt%~7.8wt%의 Cr; 2.1wt%~2.3wt%의 Mo; 0.3wt%~0.35wt%의 V; 0.4wt%~0.5wt%의 Nb; ≤0.2wt%의 Cu; ≤0.2wt%의 Ni; 0.02%~0.03wt%의 Al; ≤2.5ppm의 H; ≤0.002wt%의 O; 미량의 희토류 Re; 나머지 Fe이다. 본 발명은 특정 성분 및 제조 고정을 갖는 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강을 제공하며, 이러한 냉간 가공 금형강은 조직 성능이 우수하고, 큰 탄화물로 인해 결함 검사가 부적격한 문제를 방지한다. 본 발명은 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 제조 방법을 더 제공한다.

Description

고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강 및 이의 제조 방법

본 발명은 냉간 가공 금형강 기술분야에 속하는 것으로, 특히 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

냉간 스탬핑 금형의 사용은 해마다 증가하고 있으며 다양한 판재 부품 생산을 위한 중요한 공정 장비가 되었다. 냉간 스탬핑 금형의 금속 재료로서 사용 시 냉간 압출성형 및 펀칭력의 영향을 크게 받으며, 특히 중요 부재의 볼록 및 오목 금형에 큰 영향을 받으므로, 냉간 가공 금형강은 강한 강도, 인성 및 내마모성이 요구된다. 냉간 스탬핑 금형에 일반적으로 사용되는 강종은 일반적으로 Cr12MoV, SKD11 및 D2이며, 세 강종의 화학 성분은 기본적으로 동일하다.

냉간 스탬핑 금형의 인성을 더욱 향상시키고 원래의 강도를 유지하기 위해 일본 다이도 회사는 Cr12MoV 강을 기반으로 DC53(중국에서의 등급은 Cr8Mo2SiV임)을 개발하였고, 화학 성분 설계 시 탄소 및 크롬 함량의 비율을 감소시키고, 나아가 인성을 향상시키기 위해 공융 탄화물의 석출을 감소시켰다. 그러나 실제 생산 관행에 따르면 이러한 유형의 강종이 여전히 큰 공융 탄화물로 인해 결함 검사가 부적격한 품질 문제를 가지고 있음을 보여준다.

본 발명의 목적은 공융 탄화물을 감소시키거나 개선하기 위한 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강을 제공하며, 이의 성분은,

0.9wt%~0.94wt%의 C;

1.35wt%~1.45wt%의 Si;

0.4wt%~0.6wt%의 Mn;

≤0.02wt%의 P;

≤0.003wt%의 S;

7.4wt%~7.8wt%의 Cr;

2.1wt%~2.3wt%의 Mo;

0.3wt%~0.35wt%의 V;

0.4wt%~0.5wt%의 Nb;

≤0.2wt%의 Cu;

≤0.2wt%의 Ni;

0.02%~0.03wt%의 Al;

≤2.5ppm의 H;

≤0.002wt%의 O;

미량의 희토류 Re;

나머지 Fe이다.

본 발명은 상기 기술적 해결수단에 따른 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은,

합금 원료에 대해 전기로 제련, LF로 정련 및 VD 진공 정련을 순차적으로 수행하여 용강을 얻는 단계; 및

상기 용강을 주입하여 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강을 얻는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 제조 방법은,

고철을 원료로 사용하고, 반송법으로 40t 전기로 제련, 40t LF로 정련 및 40t VD로 진공 정련을 순차적으로 수행하여 용강을 얻는 단계; 및

그 다음 상기 용강을 주입하여 잉곳을 형성함으로써 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강 슬래브 잉곳을 얻는 단계를 포함한다.

Cr12MoV, Cr12, 4Cr13 고철을 제강 원료로 사용하고, 40t 전기로 제련, 40t LF로 정련 및 40t VD로 진공 정련을 순차적으로 수행하여 목표 성분인 용강을 얻는 단계; 및

상기 용강을 주입하여 잉곳을 형성함으로써 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강 슬래브 잉곳을 얻는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 전기로 제련 과정에서 태핑 온도는 ≥1600℃이다.

바람직하게는, 상기 LF로 정련 과정에서 로에 들어가는 용강의 온도는 ≥1510℃이고, 슬래그의 두께는 31~35mm이며;

상기 LF로 정련 과정에서 알루미늄선 공급 작업을 먼저 수행하고, 알루미늄선의 첨가량은 120~150m/로 용강이며, 동시에 로 바닥으로 아르곤 가스를 통과시키고, 유량은 80~100NL/min이다.

바람직하게는, 상기 LF로 정련 과정에서 미리 준비된 슬래그 석회 및 정련 슬래그를 첨가한 다음 석회를 추가하고;

상기 슬래그 석회의 첨가량은 500~580kg/로 용강이며, 상기 정련 슬래그의 첨가량은 120~140kg/로 용강이고, 상기 추가된 석회의 첨가량은 180~200kg/로 용강이다.

바람직하게는, 상기 LF로 정련 과정에서 송전 환원을 수행하고, 상기 송전 환원 과정에서 탄소 분말 및 스틸 슬래그 혼합물을 첨가하며;

상기 탄소 분말의 사용량은 80~100kg/로 용강이고, 상기 스틸 슬래그 혼합물의 사용량은 100~150kg/로 용강이며; 상기 스틸 슬래그 혼합물의 첨가 방식은, 송전 정련 10~15min 후 100~150kg/로 용강의 스틸 슬래그 혼합물을 첨가하고, 환원을 위해 정련 기간 동안 10min 간격으로 35~40kg/로 용강, 30~35kg/로 용강, 20~30kg/로 용강에 따라 스틸 슬래그 혼합물을 첨가하는 것이며; 환원이 완료된 후 슬래그가 배색이 되면, 샘플링하여 분석하고(전체 Al 포함), 샘플을 회수하며, 분석 결과에 따라 전체 Al을 0.05wt%로 조정한다.

바람직하게는, 상기 LF로 정련 과정에서 배색 슬래그의 유지 시간은 20~25min이고, 정련 후기에 10~15kg/로 용강의 탄소 분말을 추가하여 환원 분위기를 유지한다.

바람직하게는, 상기 LF로 정련 과정에서 샘플링 및 분석 결과에 따라, 구체적인 각 화학 성분 제어 관련 요구에 따라 화학 성분을 조정하고 Nb 합금화를 수행하며, 용강 중량의 0.05%~0.1%에 따라 Nb 철을 첨가하고; LF로 정련 완료 후 전체 알루미늄 제어 요구는 [Al]: 0.02~0.04wt%이다.

바람직하게는, 상기 LF로 정련 과정에서 합금화가 완료된 후, 샘플링하여 전분석(total analysis)을 수행하고, 화학 성분이 내부 제어 범위에 진입하고 [S]≤ 0.003wt%이며 온도가 1610~1640℃일 때 VD로 작업을 수행한다.

바람직하게는, 상기 VD 진공 정련 과정에서 크레인 레이들 온도는 1610~1640℃이고;

VD로에 들어가는 슬래그의 두께는 ≤80mm이다.

바람직하게는, 상기 VD 진공 정련 과정에서 극한 진공도는 ≤60Pa이고, 극한 진공에서 유지 시간은 ≥20min이다.

바람직하게는, 상기 VD 진공 정련 과정에서 극한 진공에서 Ar의 대유량 취입을 유지하고, Ar 취입 유량은 ≥130NL/min이며; 진공 파괴 1~2min 전에 Ar 취입 유량을 20~40NL/min으로 조정한다.

바람직하게는, 상기 VD 진공 정련 과정은,

진공을 파괴하고, 온도를 측정하며, [H] 샘플을 채취하고, [H]≤2.5ppm으로 요구하는 단계;

VD 진공로의 진공을 파괴한 후, 즉시 13~17kg/로 용강의 희토류 Re를 첨가하고, 희토류 Re를 알루미늄 도시락에 넣은 다음 스틸 레이들에 직접 던지는 단계; 및

희토류를 첨가한 후, 아르곤의 소프트 블로잉 시간≥25min 후 크레인 레이들 주입을 수행할 수 있고, 소프트 블로잉 시간이 50min을 초과하면 [H] 고정 작업을 다시 수행해야 하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 주입 과정에서 크레인 레이들 온도는 1505~1515℃이고, 최종적으로 잉곳으로 주조한다.

본 발명은 공융 탄화물의 문제를 감소시키거나 개선할 수 있는, 특정 성분 및 제조 고정을 갖는 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강을 제공하며, 이러한 냉간 가공 금형강은 조직 성능이 우수하고, 큰 탄화물로 인해 결함 검사가 부적격한 문제를 방지한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 평강 가장자리의 공융 탄화물의 금속 조직 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 평강 중심의 공융 탄화물의 금속 조직 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 평강 가장자리의 공융 탄화물의 금속 조직 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 평강 중심의 공융 탄화물의 금속 조직 사진이다.

아래, 본 발명의 실시예의 기술적 해결수단을 명확하고 완전하게 설명하되, 물론 설명되는 실시예는 본 발명의 일부 실시예일 뿐 전부 실시예가 아니다. 본 발명의 실시예에 기초하여, 당업자에 의해 개선 또는 수정된 모든 다른 구현예는 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다. 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 효과를 설명하기 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않음을 이해해야 한다. 실시예에서, 사용된 방법은 달리 명시되지 않는 한 모두 통상적인 방법이다.

0.9wt%~0.94wt%의 C;

1.35wt%~1.45wt%의 Si;

0.4wt%~0.6wt%의 Mn;

≤0.02wt%의 P;

≤0.003wt%의 S;

7.4wt%~7.8wt%의 Cr;

2.1wt%~2.3wt%의 Mo;

0.3wt%~0.35wt%의 V;

0.4wt%~0.5wt%의 Nb;

≤0.2wt%의 Cu;

≤0.2wt%의 Ni;

0.02%~0.03wt%의 Al;

≤2.5ppm의 H;

≤0.002wt%의 O;

미량의 희토류 Re;

나머지 Fe이다.

본 발명에서, 상기 C의 질량 함량은 바람직하게는 0.91~0.93%, 더 바람직하게는 0.92%이고; 상기 Si의 질량 함량은 바람직하게는 1.38~1.42%, 가장 바람직하게는 1.4%이며; 상기 Mn의 질량 함량은 바람직하게는 0.5%이고; 상기 P의 질량 함량은 바람직하게는 ≤0.02wt%이며; 상기 S의 질량 함량은 바람직하게는 ≤0.003wt%이고; 상기 Cr의 질량 함량은 바람직하게는 7.5~7.7%, 더 바람직하게는 7.6%이며; 상기 Mo의 질량 함량은 바람직하게는 2.2%이고; 상기 V의 질량 함량은 바람직하게는 0.31~0.34%, 더 바람직하게는 0.32~0.33%이며; 상기 Nb의 질량 함량은 바람직하게는 0.45%이고; 상기 Cu의 질량 함량은 바람직하게는 ≤0.2wt%이며; 상기 Ni의 질량 함량은 바람직하게는 ≤0.2wt%이고; 상기 Al의 질량 함량은 바람직하게는 0.025%이며; 상기 H의 질량 함량은 바람직하게는 ≤2.5ppm이고; 상기 O의 질량 함량은 바람직하게는 ≤0.002wt%이다.

합금 원료에 대해 전기로 제련, LF로 정련 및 VD 진공 정련을 순차적으로 수행하여 적격 성분을 갖는 용강을 얻는 단계; 및

상기 용강을 주입하여 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강 잉곳을 얻는 단계를 포함한다.

본 발명에서, 상기 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 제조 방법은,

본 발명에서, 상기 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 제조 방법은 더 바람직하게는,

Cr12MoV, Cr12, 4Cr13 고철을 제강 원료로 사용하고, 40t 전기로 제련, 40t LF로 정련 및 40t VD로 진공 정련을 순차적으로 수행하여 적격 성분을 갖는 용강을 얻는 단계; 및

본 발명에서, 상기 전기로는 바람직하게는 40t 전기로이고; 상기 LF로는 바람직하게는 40t LF로이며; 상기 VD 진공 정련은 바람직하게는 40t 진공 정련로를 사용한다.

본 발명은 상기 합금 원료를 특별히 제한하지 않으며, 당업자에게 잘 알려진 냉간 가공 금형강 제조용 합금 원료를 사용하여 배합할 수 있고, 바람직하게는 고철을 사용하며, 더 바람직하게는 Cr12MoV 고철, Cr12 고철 및 4Cr13 고철 중 하나 이상을 사용한다. 본 발명에서, 상기 합금 원료의 성분은 상기 기술적 해결수단에 따른 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 성분과 일치하다.

본 발명에서, 상기 전기로 제련 과정에서 바람직하게는 환원법으로 제련하고; 상기 전기로 제련 과정에서 태핑 온도는 바람직하게는 ≥1600℃, 더 바람직하게는 1610~1630℃ 가장 바람직하게는 1620℃이다.

본 발명에서, 상기 LF로 정련 과정에서 용강이 로에 들어가는 조건은 바람직하게는 온도≥1510℃, 더 바람직하게는 1520~1540℃ 가장 바람직하게는 1530℃인 것이고; 슬래그의 두께는 바람직하게는 31~35mm, 더 바람직하게는 32~34mm, 가장 바람직하게는 33mm이다.

본 발명에서, 상기 LF로 정련 과정에서 바람직하게는 알루미늄선 공급을 수행하고, 상기 알루미늄선의 첨가량은 바람직하게는 130~140m/로 용강, 더 바람직하바람직하게는 132~138m/로 용강, 가장 바람직하게는 134~136m/로 용강이다.

본 발명에서, 상기 LF로 정련 과정에서 알루미늄선을 공급하는 동시에 바람직하게는 로 바닥으로 아르곤 가스를 통과시키고; 상기 아르곤 가스의 유량은 바람직하게는 80~100NL/min, 더 바람직하게는 85~95NL/min, 가장 바람직하게는 90NL/min이다.

본 발명에서, 상기 LF로 정련 과정에서 바람직하게는 석회 및 정련 슬래그를 첨가한 다음 석회를 추가하고; 상기 석회의 첨가량은 바람직하게는 510~580kg/로 용강, 더 바람직하게는 520~560kg/로 용강, 보다 더 바람직하게는 530~550kg/로 용강, 가장 바람직하게는 540kg/로 용강이다.

본 발명에서, 상기 정련 슬래그의 첨가량은 바람직하게는 125~140kg/로 용강, 더 바람직하게는 130~135kg/로 용강, 가장 바람직하게는 132~133kg/로 용강이다.

본 발명에서, 상기 추가된 석회의 첨가량은 바람직하게는 185~200kg/로 용강, 더 바람직하게는 190~195kg/로 용강, 가장 바람직하게는 192~193kg/로 용강이다.

본 발명에서, 상기 LF로 정련 과정에서 바람직하게는 송전 환원을 수행하고, 상기 송전 환원 과정에서 탄소 분말 및 스틸 슬래그 혼합물을 사용하여 환원하며, 상기 탄소 분말의 사용량은 바람직하게는 85~100kg/로 용강, 더 바람직하게는 90~95kg/로 용강, 가장 바람직하게는 92~93kg/로 용강이다.

본 발명에서, 상기 스틸 슬래그 혼합물의 사용량은 바람직하게는 100~150kg/로 용강, 더 바람직하게는 110~140kg/로 용강, 가장 바람직하게는 120~130kg/로 용강이다.

본 발명에서, 상기 스틸 슬래그 혼합물의 첨가 방법은 바람직하게는,

송전 정련 10~15min 후, 100~150kg/로 용강, 바람직하게는 110~140kg/로 용강, 가장 바람직하게는 120~130kg/로 용강의 스틸 슬래그 혼합물을 첨가하는 단계를 포함한다.

본 발명에서, 상기 스틸 슬래그 혼합물은 정련 기간 동안 바람직하게는 단계적으로 첨가되고, 환원을 위해 10min 간격으로 35~40kg/로 용강, 30~35kg/로 용강, 20~30kg/로 용강에 따라 스틸 슬래그 혼합물을 첨가한다.

본 발명에서, 상기 LF로 정련 과정에서 바람직하게는 환원이 완료된 후 슬래그가 배색이 되면, 샘플링하여 분석하고(전체 Al 포함), 샘플을 회수하며, 분석 결과에 따라 용강 중 전체 Al을 0.05wt%로 조정하고, 배색 슬래그의 유지 시간은 바람직하게는 20~25min, 더 바람직하게는 21~24min, 가장 바람직하게는 22~23min이며; 정련 후기에 탄소 분말을 추가하여 환원 분위기를 유지하고; 상기 탄소 분말의 첨가량은 바람직하게는 10~15kg/로 용강, 더 바람직하게는 11~14kg/로 용강, 가장 바람직하게는 12~13kg/로 용강이다.

본 발명에서, 상기 LF로 정련 과정에서 바람직하게는 구체적인 강종의 화학 성분 제어 관련 요구에 따라 화학 성분을 조정하고 Nb 합금화를 수행하며, 용강 중량의 0.05%~0.1%, 더 바람직하게는 0.06~0.09%, 가장 바람직하게는 0.07~0.08%에 따라 Nb 철을 첨가한다.

본 발명에서, 상기 LF로 정련이 완료된 후 용강 중 전체 알루미늄의 함량은 바람직하게는 0.02~0.04wt%, 더 바람직하게는 0.03wt%이고; 바람직하게는 용강 중 S의 질량 함량이 ≤0.003%이고 온도가 1610~1640℃일 때 크레인 레이들로 슬래그를 제거한 후 VD 진공 정련에 진입한다.

본 발명에서, 상기 VD 진공 정련 과정에서 VD로에 들어가는 슬래그의 두께는 바람직하게는 ≤80mm, 더 바람직하게는 70~80mm, 가장 바람직하게는 75mm이다.

본 발명에서, 상기 VD 진공 정련 과정에서 극한 진공도는 바람직하게는 ≤60Pa, 더 바람직하게는 50~60Pa, 가장 바람직하게는 55Pa이고; 극한 진공에서 유지 시간은 바람직하게는 ≥20min, 더 바람직하게는 20~25min, 가장 바람직하게는 22~23min이다.

본 발명에서, 상기 VD 진공 정련 과정에서 바람직하게는 극한 진공에서 Ar의 대유량 취입을 유지하고, Ar 취입 유량은 바람직하게는 ≥130NL/min, 더 바람직하게는 130~150 NL/min, 가장 바람직하게는 140 NL/min이며; 바람직하게는 진공 파괴 1~2min 전에 Ar 취입 유량을 20~40NL/min, 더 바람직하게는 25~35NL/min, 가장 바람직하게는 30NL/min으로 조정한다.

본 발명에서, 상기 VD 진공 정련 과정에서 바람직하게는 진공을 파괴하고, 온도를 측정하며, [H] 샘플을 채취하고, 용강 중 [H] 함량을 바람직하게는≤2.5ppm으로 제어한다.

본 발명에서, 상기 VD 진공 정련 과정에서 바람직하게는 VD 진공로의 진공을 파괴한 후, 즉시 13~17kg/로 용강, 더 바람직하게는 14~16kg/로 용강, 가장 바람직하게는 15kg/로 용강의 희토류 Re를 첨가한다.

본 발명에서, 상기 희토류의 첨가 방법은 바람직하게는,

희토류 Re를 알루미늄 도시락에 넣은 다음 스틸 레이들에 직접 던지는 단계를 포함한다.

본 발명에서, 상기 희토류를 첨가한 후, 바람직하게는 아르곤의 소프트 블로잉 시간 ≥25min 후 크레인 레이들 주입을 수행할 수 있고, 소프트 블로잉 시간이 50min을 초과하면 [H] 고정 작업을 다시 수행해야 한다.

본 발명에서, 상기 주입 과정에서 크레인 레이들 온도는 바람직하게는 1505~1515℃ 더 바람직하게는 1508~1512℃ 가장 바람직하게는 1510℃이다.

실시예 1

Cr12MoV, Cr12, 4Cr13 고철을 제강 원료로 사용하고 40t 전기로 제련, 40t LF로 정련 및 40t VD 진공 정련을 순차적으로 수행하여 적격 화학 성분을 갖는 용강을 얻었다.

용강을 주입하여 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강 슬래브 잉곳을 얻었다.

상기 전기로 제련 과정에서, 통상적인 제련 공정에 따라 환원법으로 제련하였으며, 태핑 온도는 1620℃이다.

상기 LF로 정련 과정에서 LF로에 들어간 후 용강의 온도는 1550℃이고, 슬래그의 두께는 35mm이다.

알루미늄선을 150m 공급하고, 아르곤 가스의 유량을 90NL/min으로 조정하며, 미리 준비된 570kg의 슬래그 석회 + 120kg의 정련 슬래그를 첨가하고, 200kg의 석회를 추가하였다.

송전 환원의 전체 과정에서 총 100kg의 탄소 분말 및 총 100kg의 스틸 슬래그 혼합물을 사용하여 환원하고, 스틸 슬래그 혼합물의 첨가 방식은, 송전 정련 15min 후 100kg의 스틸 슬래그 혼합물을 첨가하며, 환원을 위해 정련 기간 동안 10min 간격으로 40kg, 30kg, 30kg에 따라 스틸 슬래그 혼합물을 첨가하는 것이다.

환원이 완료된 후 슬래그가 배색이 되면, 샘플링하여 분석하고(전체 Al 포함), 샘플을 회수하며, 분석 결과에 따라 전체 Al을 0.05wt%로 조정하고; 정련 과정에서 배색 슬래그의 유지 시간은 24min이며, 정련 후기에 소량의 C 분말(10kg/로 용강)을 추가하여 환원 분위기를 유지하였다.

샘플링 및 분석 결과에 따라, 구체적인 강종 화학 성분 제어 관련 요구에 따라 화학 성분을 조정하고, 용강 총 중량의 0.06%에 따라 Nb 철을 조절하여 첨가하며; LF로 정련 완료 후 전체 알루미늄[Al]: 0.04wt%이다.

합금화가 양호함을 확보하면, 샘플링하여 전분석(total analysis)을 수행하고, 화학 성분이 내부 제어 범위에 진입하고 [S]≤0.003wt%이며 온도가 1640℃일 때 크레인 레이들로 슬래그를 제거한 후 VD에 크레인하여 진공 처리하였다.

상기 VD 진공 정련 과정에서 VD로에 들어가는 슬래그의 두께는 70mm이다.

VD로 진공 처리 요구는 극한 진공도 50Pa, 극한 진공에서 유지 시간 25min이다.

극한 진공에서 Ar의 대유량 취입(Ar 취입 유량 140NL/min)을 유지하고, 진공 파괴 2min 전에 Ar 취입 유량을 40NL/min으로 조정하였다.

진공을 파괴하고, 온도를 측정하며, [H] 샘플을 채취하였고, [H]는 2.5ppm이다.

VD 진공로의 진공을 파괴한 후, 즉시 15kg/로 용강의 희토류 Re를 첨가하고, 희토류 Re를 알루미늄 도시락에 넣은 다음 스틸 레이들에 직접 던졌으며; 희토류를 첨가한 후, 아르곤의 소프트 블로잉 시간 28min 후 크레인 레이들 주입을 수행할 수 있고, 소프트 블로잉 시간이 50min을 초과하면 [H] 고정 작업을 다시 수행해야 한다.

상기 주입 과정에서 크레인 레이들 온도는 1514℃이다.

GB/T 4336-2016 "스파크 방전 원자 방출 분광법(기존 방법)에 의한 탄소강 및 중저합금강 다원소 함량의 측정" 방법에 따라, 본 발명의 실시예 1에서 제조된 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 성분을 검출하였으며, 검출 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.

본 발명의 실시예 1에서 제조된 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 성분 검출 결과

C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	나머지
0.93wt%	1.4wt%	0.55wt%	0.02wt%	0.003wt%	7.75wt%	2.25wt%	Fe
V	Nb	Cu	Ni	Al	H	O
0.34wt%	0.5wt%	0.15wt%	0.2wt%	0.03wt%	2.2ppm	0.002wt%

본 발명의 실시예 1에서 제조된 슬래브 잉곳을 70mm의 두께를 갖는 평강으로 압연한 후, 단면의 가장자리 및 중심을 샘플링하여 금속 조직을 분석하였으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1은 가장자리의 금속 조직이고, 도 2는 중심의 금속 조직이며; GB/T 14979-1994 "강의 공융 탄화물 불균일도 평가 방법" 표준에 따라 공융 탄화물 불균일도를 평가한 결과 모두 0.5급이였다.

실시예 2

상기 전기로 제련 과정에서, 통상적인 제련 공정에 따라 환원법으로 제련하였으며, 태핑 온도는 1610℃이다.

상기 LF로 정련 과정에서 LF로에 들어간 후 용강의 온도는 1560℃이고, 슬래그의 두께는 31mm이다.

알루미늄선을 150m 공급하고, 아르곤 가스의 유량(95NL/min)을 조정하며, 미리 준비된 510kg의 슬래그 석회 + 140kg의 정련 슬래그를 첨가하고, 180kg의 석회를 추가하였다.

송전 환원의 전체 과정에서 총 80kg의 탄소 분말 및 총 130kg의 스틸 슬래그 혼합물을 사용하여 환원하고; 스틸 슬래그 혼합물의 첨가 방식은, 송전 정련 12min 후 130kg의 스틸 슬래그 혼합물을 첨가하며, 환원을 위해 정련 기간 동안 10min 간격으로 50kg, 40kg, 40kg에 따라 스틸 슬래그 혼합물을 첨가하는 것이다.

환원이 완료된 후 슬래그가 배색이 되면, 샘플링하여 분석하고(전체 Al 포함), 샘플을 회수하며, 분석 결과에 따라 전체 Al을 0.05wt%로 조정하고; 정련 과정에서 배색 슬래그의 유지 시간은 21min이며, 정련 후기에 소량의 C 분말(10kg/로 용강)을 추가하여 환원 분위기를 유지하였다.

샘플링 및 분석 결과에 따라, 구체적인 강종 화학 성분 제어 관련 요구에 따라 화학 성분을 조정하고, 용강 총 중량의 0.1%에 따라 Nb 철을 조절하여 첨가하며; LF로 정련 완료 후 전체 알루미늄[Al]: 0.03wt%이다.

합금화가 양호함을 확보하면, 샘플링하여 전분석(total analysis)을 수행하고; 화학 성분이 내부 제어 범위에 진입하고 [S]≤0.003wt%이며 온도가 1615℃일 때 크레인 레이들로 슬래그를 제거한 후 VD에 크레인하여 진공 처리하였다.

상기 VD 진공 정련 과정에서 VD로에 들어가는 슬래그의 두께는 72mm이다.

VD로 진공 처리 요구는 극한 진공도 55Pa, 극한 진공에서 유지 시간 21min이다.

극한 진공에서 Ar의 대유량 취입(Ar 취입 유량 130NL/min)을 유지하고, 진공 파괴 2min 전에 Ar 취입 유량을 50NL/min으로 조정하였다.

진공을 파괴하고, 온도를 측정하며, [H] 샘플을 채취하였고, [H]는 2ppm이다.

VD 진공로의 진공을 파괴한 후, 즉시 15kg/로 용강의 희토류 Re를 첨가하고, 희토류 Re를 알루미늄 도시락에 넣은 다음 스틸 레이들에 직접 던졌으며; 희토류를 첨가한 후, 아르곤의 소프트 블로잉 시간 25min 후 크레인 레이들 주입을 수행할 수 있고, 소프트 블로잉 시간이 50min을 초과하면 [H] 고정 작업을 다시 수행해야 한다.

상기 주입 과정에서 크레인 레이들 온도는 1506℃이다.

실시예 1의 방법에 따라 본 발명의 실시예 2에서 제조된 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 성분을 검출하였으며, 검출 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.

본 발명의 실시예 2에서 제조된 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 성분 검출 결과

C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	나머지
0.91wt%	1.36wt%	0.41wt%	0.02wt%	0.003wt%	7.45wt%	2.15wt%	Fe
V	Nb	Cu	Ni	Al	H	O
0.32wt%	0.4wt%	0.15wt%	0.15wt%	0.025wt%	2ppm	0.002

본 발명의 실시예 2에서 제조된 슬래브 잉곳을 70mm의 두께를 갖는 평강으로 압연한 후, 단면의 가장자리 및 중심을 샘플링하여 금속 조직을 분석하였으며, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 방법에 따라 공융 탄화물 불균일도를 평가한 결과 모두 1.0급이였다.

상술한 바는 본 발명의 바람직한 실시형태일 뿐이며, 당업자라면 본 발명의원리를 벗어나지 않고 다양한 개선 및 수정을 진행할 수 있으며 이러한 개선 및 수정도 본 발명의 보호 범위로 간주되어야 함을 유의해야 한다.

Claims

고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강으로서,
0.9wt%~0.94wt%의 C;
1.35wt%~1.45wt%의 Si;
0.4wt%~0.6wt%의 Mn;
≤0.02wt%의 P;
≤0.003wt%의 S;
7.4wt%~7.8wt%의 Cr;
2.1wt%~2.3wt%의 Mo;
0.3wt%~0.35wt%의 V;
0.4wt%~0.5wt%의 Nb;
≤0.2wt%의 Cu;
≤0.2wt%의 Ni;
0.02%~0.03wt%의 Al;
≤2.5ppm의 H;
≤0.002wt%의 O;
미량의 희토류 Re;
나머지 Fe인 것을 특징으로 하는 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강.
제1항에 따른 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강의 제조 방법으로서,
합금 원료에 대해 전기로 제련, LF로 정련 및 VD 진공 정련을 순차적으로 수행하여 용강을 얻는 단계; 및
상기 용강을 주입하여 고강도 및 고인성 냉간 가공 금형강을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 전기로 제련 과정에서 태핑 온도는 ≥1600℃인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 LF로 정련 과정에서 로에 들어가는 용강의 온도는 ≥1510℃이고, 슬래그의 두께는 31~35mm이며;
상기 LF로 정련 과정에서 알루미늄선 공급 작업을 먼저 수행하고, 알루미늄선의 첨가량은 120~150m/로 용강인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 LF로 정련 과정에서 슬래그 석회 및 정련 슬래그를 첨가한 다음 석회를 추가하고;
상기 석회의 첨가량은 500~580kg/로 용강이며, 상기 정련 슬래그의 첨가량은 120~140kg/로 용강이고, 상기 추가된 석회의 첨가량은 180~200kg/로 용강인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 LF로 정련 과정에서 송전 환원을 수행하고, 상기 송전 환원 과정에서 탄소 분말 및 스틸 슬래그 혼합물을 사용하며;
상기 탄소 분말의 사용량은 80~100kg/로 용강이고, 상기 스틸 슬래그 혼합물의 사용량은 100~150kg/로 용강인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 VD 진공 정련 과정에서 크레인 레이들 온도는 1610~1640℃이고;
VD로에 들어가는 슬래그의 두께는 ≤80mm인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 VD 진공 정련 과정에서 극한 진공도는 ≤60Pa이고, 극한 진공에서 유지 시간은 ≥20min인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 VD 진공 정련 과정에서 극한 진공에서 Ar의 대유량 취입을 유지하고, Ar 취입 유량은 ≥130NL/min이며;
진공 파괴 1~2min 전에 Ar 취입 유량을 20~40NL/min으로 조정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 주입 과정에서 크레인 레이들 온도는 1505~1515℃인 것을 특징으로 하는 방법.