KR910001607B1 - 딥드로잉용 극저탄소강의 연속소둔방법 및 장치 - Google Patents
딥드로잉용 극저탄소강의 연속소둔방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1a도는 본 발명의 장치에 있어서 가열 사이클을 도시한 다이아그램.
제1b도는 본 발명의 장치에 대한 일 구현예.
제2도는 연신율에 미치는 균열시간 및 가열온도의 영향을 도시한 그래프.
제3도는 r-값에 미치는 소둔시간의 영향을 도시한 그래프.
제4a도는 종래의 연속소둔장치에 있어서 가열사이클을 도시한 다이아그램.
제4b도는 종래의 연속소둔장치에 대한 개요도.
제5도는 종래 소둔의 가열사이클을 도시한 다이아그램.
제6도는 강판 이동속도의 변화에 따른 성질 변화를 도시한 그래프.
본 발명은 딥드로잉(deep drawing)용 극저탄소강(extra-low carbon steel)의 연속소둔방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 냉각영역이 가장 중요한 부분인 종래의 로구조와 비교되는 로구조로서 가열상태를 신중하게 관찰하여 극저탄소강의 우수한 기계적 성질을 최대한 이용할 수 있는 상기 방법 및 장치에 관한 것이다.
지금까지 연속소둔공정을 거치는 딥드로잉용 강판의 제조는 일본국 특허 출원 공고 제 47-33409호에 기재되어 있다. 제5도의 표시(a)와 같이, 이 기술은 열간 및 냉간압연 후 권취된 강판은 고온으로 가열되고, 이 온도에서 주어진 시간동안 균열하여 약 400℃까지 급속 냉각하며, 약 400℃에서 1∼3분간 유지한 다음, 상온까지 냉각하는 것이다. 또한 상기 문헌의 종래 기술에 기술된 바와 같이, 제5도의 표시(b)에서처럼 가열 및 균열후, 단순히 냉각함으로써 저 탄소강을 소둔하는 기술도 있다. 어떤 경우든 상기 가열사이클에 의해 소둔된 강판은 강성(剛性)이기 때문에 딥드로잉용 강판으로서는 적합하지 않다.
따라서, 가열→균열→급냉→과시효의 사이클에 따른 저 탄소강 소둔 설비가 현재 공업화되어 있을뿐이다.
딥드로잉용 강판을 제조하기 위한 저탄소강의 연속소둔에 대한 종래 기술에서 냉각단계가 가장 중요한 것은 주지의 사실이다. 즉, 급속냉각 및 과시효 조건과 그리고 과시효한 후 급속냉각 또는 최종 냉각하기 전의 서냉조건을 제어할 필요가 있다. 따라서 저탄소강의 연속소둔에서 심각한 문제점은 실제 조작에서 이상적이고 복잡한 냉각 사이클을 효과적으로 성취하는 것, 또는 상기 가열 사이클에서 고효율로 강판을 생산할수 있는 설비를 설계하는 것이다. 현재까지 딥드로잉용 강판의 제조를 위한 연속 소둔설비는 전술한 기술개념에 기초하여 설계 및 제작되는 것이다. 결과적으로 딥드로잉용 강판의 제조를 위한 기존의 모든 연속소둔설비에서 냉각부는 설비의 율속부(rate-determinig portion)이고, 그 조작과 제어공정은 소정의 냉각조건을 우선적으로 성취하도록 계획된다. 이는 종래의 기술 개념상 당연한 결과이다.
한편, 종래 저탄소강의 탄소함량(C
0.04%)의 10분의 1보다 적은 탄소함량(C
0.002%)의 극저탄소강을 사용할때, 과시효처리가 불필요하게 되는 점도 공지 사실이다. 반면에 가열 및 균열 단계를 거치는 점에서 저탄소강과 극저탄소강간의 근본적인 차이점은 없다. 따라서 저탄소강에 대해 설계된 종래의 소둔로가 지금까지 극저탄소강에도 이용된다. 그러나 그러한 로에서는 극저탄소강의 우수한 기계적 성질을 전혀 이용할 수 없고, 오히려 불편한 점이 야기된다.
제4도에 도시된 종래의 딥드로잉용 강판의 연속소둔장치에서 저탄소강을 처리할때, 급냉속도와 과시효 조건의 제어가 가장 중요하다. 이들 인자를 정확하게 제어하기 위해서는 급냉 개시온도 또는 균열영역의 출구에서의 온도가 일정해야 한다. 그러나 강판 이동속도, 시트게이지 (sheet gauge)등이 바뀜에 따라, 제4a도의 표시(ⅰ), (ⅱ) 및 (ⅲ)로 표시된 바와같이 가열영역에서의 온도가 변화하고, 극단적인 경우, 가열영역에서 보다 고온으로 가열된 강판은 제4a도의 표시(i)로 나타낸 바와같이 균열영역에서 점차적으로 냉각한다.
이와 관련한 본 발명의 실험에서 다음 사실이 확인되었다. 즉, 0.0025중량% C, 0.08 중량% Mn, 0.01중량% Si, 0.010 중량% P, 0.005 중량% S, 0.04 중량% Al, 0.002 중량% N 및 0.035 중량% Ti을 함유하는 극저 탄소강을 용해하여 슬라브로 연속 주조하고, 이를 열간압연 및 냉간 압연하여 최종 치수가 0.8mm인 강판을 얻었다. 이 강판을 여러가지 가열온도에서 가열하여 0∼120초동안 균열한 다음, 스킨패스(skin pass) 압연하였다. 그리고 상기 처리한 강판의 연신율을 측정하여 제2도의 결과를 얻었으며, 여기에서 원내의 수치는 연신율(%)이다. 제2도에서 알 수 있는 바와같이, 가열 온도의 상승에 따라 연신율이 증가하지만, 750℃의 비교적 낮은 가열온도에서는 이 온도에서 장시간 유지하여도 연신율의 증가는 미약하며, 800℃이상의 가열온도에서 균열시간의 영향은 실질적으로 나타나지 않는다. 항복 강도 및 인장강도 등 기타특성에서도 유사한 경향이 관찰되었다.
그리고 850℃의 소둔에서 2차 가공취화를 조사하여 제2도의 결과를 얻었고, 여기에서 ○표는 취화가 나타나지 않으며, ×표는 취화가 발생하였음을 표시한다. 제2도의 결과로부터 알 수 있듯이 균열(soaking)시간을 0으로 하였을때 -80℃에서도 균열이 일어나지 않으며, 반면에 30초 이상동안 균열을 하였을때에 취화온도는 -50℃ 이상으로 높다. 이 사실로 부터 균열시간을 가능한 짧게 하는 것이 양호함을 알 수 있다.
또한 최종 치수가 0.8mm인 냉간압연 강판을 35℃/초의 가열속도로 여러가지 온도까지 가열하여 30℃/초의 냉각속도로 급냉한 후, r-값(Lankford value)을 측정하여 제3도의 결과를 얻었다. 제3도에서 알 수 있는 바와같이, 저탄소강의 경우, 소둔 온도의 상승에 따라 r-값이 증가하는 경향이 있으나, r-값의 변화는 그다지 크지 않다. 역으로 소둔 온도가 850℃에 달할때, 오스테나이트상의 비율이 증가하여 결정립성장을 방해하고 따라서 r-값이 감소하는 경향이 있다. 이와는 반대로 극저탄소강의 경우, 소둔 온도가 상승함에 따라 r-값이 상당히 증가하는 경향이 있다.
이들 결과로부터 본 발명에서는 균열시간을 제어하지 않고 극저탄소강으로 부터 주어진 제품을 얻기 위해서는 최대 가열온도를 제어함이 가장 중요함을 밝혀냈다.
상기 숙지 사실을 기초로 하여 종래의 연속 소둔 장치에서 극저탄소강을 소둔하는 경우를 고려하면, 전술한 바와 같이 가열영역에서 제4a도의 표시(ⅰ), (ⅱ) 및 (ⅲ)로 제시된 바와 같이 변화된 가열사이클에 따라 강판을 소둔하였을 경우, 균열영역의 공급측에서의 온도를 일정하게 한 때에도 가열영역의 최대 가열 온도에 의해 기계적 성질이 변화되는 문제점이 초래된다.
고온에서 극저탄소강은 대단히 유연함으로 고온에서의 유지시간이 길어질수록 표면결함 및 코일 파괴가 발생할 위험성이 증가되어 충분한 주위를 하여야 한다.
본 발명의 목적은 극저탄소 강판의 제조시 전술한 모든 문제점을 해결하고 목적하는 가열온도를 정확하게 제어할 수 있는 연속 소둔 방법 및 장치를 제공하기 위함이다.
본 발명의 첫번째 특징에 따라 제공되는 딥드로잉용 극저탄소강을 연속 소둔하는 방법은 상온으로부터 재결정온도 이상으로 강판을 가열하는 단계와, 사전에 설정된 강조성과 제조 조건 및 제품성질의 관계에 따라 적어도 ±10℃의 정밀도 이내로 결정된 목적하는 최대가열온도까지 급속가열함으로써 가열된 강판의 온도를 조정하는 단계와, 균열하여 상온까지 냉각하지 않고 급속 냉각하는 단계로 구성된다.
본 발명의 두번째 특징에 따라 제공되는 딥드로잉용 극저탄소강이 연속 소둔장치는 가열영역, 가열영역보다 강판의 단위 길이당 가열성능이 높고 비안정부(non-steady portion)에서도 적어도 土10℃의 온도 정밀도를 성취할 수 있도록 감응이 우수한 온도 조정영역, 급속냉각영역 및 최종 냉각영역으로 구성된다. 이 장치는 제1b도에서와 같이 균열 영역 대신에 온도조정영역이 사용되고 과시효 영역이 생략된 점에서 종래의 연속소둔장치와 다르다.
본 발명의 바람직한 예로서 가열 효율을 높이기 위해 예비 가열영역이 상기 가열영역앞에 배치되어 있다. 본 발명의 다른 바람직한 예로서는 최대 가열온도를 효율적으로 제어하기 위해 가열중 냉각할 수 있는 영역을 설치할 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 장치는 과시효영역이 생략되고 균열영역 대신에 온도조정영역이 설치된 점에서 제4도의 종래 장치와는 크게 다르다. 본 발명에 따르면, 온도를 확실하게 제어하고 온도조정영역에서 강판의 가열을 의도함으로써 상당히 높은 가열성능과 양호한 감응이 요구된다. 이 경우에 온도조정영역에서 강판의 단위 길이당 가열성능이 가열영역 또는 예비가열영역보다 클 필요가 있고, 또한 비안정부에서도 그 온도 정밀도가 적어도 士10℃일 필요가 있다. 이를 위해 고온 비산화성가스를 강판에 직접 불어주는 수단과, 전류를 이용하여 강판을 직접 가열하는 수단과, 통상 사용되는 것보다 높은 온도에서 복사관을 사용하기 위한 수단등이 온도조정영역에 채택되어 있다. 또한 온도조정영역은 소둔 온도로써 기계적 성질 및 성분 변화의 제어를 수정하는 기능과 강판이동속도 또는 강판치수의 변화에 의한 강판의 온도를 수정하는 기능이 있으므로 우수한 정밀도로 강판의 목적하는 극한 온도를 제어할 수 있다. 그리고 본 발명의 목적을 성취하기 위해 가열과정에서 강판이 일부 냉각되는 현상이 효과적이다.
제la도의 표시(ⅰ), (ⅱ), (ⅲ) 또는 (ⅳ)로 제시된 바와 같이 온도조정영역에서 목적하는 극한 온도까지 상기 강판을 가열한 후, 과시효 영역을 거치지 않고 급속냉각한다. 이 경우 냉각수단으로서 가스제트냉각, 롤(roll) 냉각 또는 이들의 조합이 적절하다. 또한 급속냉각-과시효의 특수한 처리가 요구되지 않기 때문에 기계적 성질면에서 냉각속도는 거의 제한을 받지 않으므로 설비 및 조작면에서 분위기에 의해 주로 결정된다.
온도가 목적하는 극한 온도에 달한 후, 강판을 급속 냉각하는 이유는 제2도에 도시된 바와 같이 균열시간이 길어질때 더 이상 기계적 성질의 개선이 기대되지 않고, 반대로 비정상적 결정립성장, 성질의 감퇴와 같은 위험성이 증대되며, 열버클(heat buckle), 픽업 (pick-up)등과 같은 조작상의 문제점이 발생하는 빈도가 높아지기 때문이다.
열효율을 더욱 높이기 위해, 예비가열영역을 가열영역앞에 설치할 수 있고, 또는 가열 영역을 본 발명의 효과를 해치지 않는 다수의 로체(furnace bodies)로 나눌 수 있다. 그리고 냉각 효율을 높이기 위해 냉각영역을 두개 이상의 로체로 나누는 것도 본 발명의 효과를 해치지 않는다.
본 발명에 따라 강재료로서 극저탄소강을 사용할때, 동일한 강재료로부터 여러가지 기계적 성질을 얻을수 있고, 또는 연속소둔 처리에서 가열소둔 온도만을 정확히 제어함으로써 강재료에서 비안정부의 기계적 성질을 균일화할 수 있다. 특히 본 발명은 다음 사실을 유리하게 실현할 수 있다.
(1) 화학조성의 변화에 따라 가열온도를 제어하여 대단히 균일한 기계적 성질을 갖는 강판을 얻을 수 있다.
(2) 열간압연코일의 내외측부의 기계적 성질 감퇴를 국부적인 고온가열로써 보정할 수 있다.
(3) 강판의 치수 또는 강판이동속도의 변화로 인한 강판의 온도 변화를 방지할 수 있다.
(4) 동일 재료로부터 주어진 기계적 성질을 갖는 제품을 생산할 수 있다. 예를들어 제6도에서와 같이 소둔 과정에서 극저탄소강(C : 0.0015%, Ti : 0.055%)의 강판이동속도를 바꾸면, 강판의 거의 전체 길이에 걸쳐 r-값, 열간 권취온도 및 가열온도를 균일하게 유지할 수 있다.
[실시예]
강판 치수(mm)와 강판이동속도(mpm)의 곱이 약 400인 생산성을 갖는 종래의 연속소둔장치에서 가열영역의 가열 성능(버너 성능)이 약 40×106kcal/시간 이었다. 한편, 균열영역은 로체로부터 소실되는 열을 보정하는 가열성능만을 가지고, 그 버너성능은 가열영역의 10분의 1이었다.
반대로, 본 발명에 따른 온도조정영역의 가열성능은 고온가스제트송풍과 함께 1100℃ 이상의 로온도를 갖는 초고온복사관을 이용하여 종래의 균열영역의 적어도 2배이며, 이는 10∼20×106kcal/시간에 해당한다. 특히 강판의 단위 길이당 가열성능을 고려할때, 온도 조정영역의 가열 성능은 가열 영역의 것보다 높다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 딥드로잉용 극저탄소강의 목적하는 가열온도를 정확하게 제어하여 기계적 성질의 변화가 없는 강판을 얻을 수 있다. 또한 가열영역앞에 예비가열영역을 설치하여 열효율을 증진할 수 있다. 이들 개선 효과는 대단히 현저한 것이다.
Claims (6)
- 강으로된 판재료를 상온으로 부터 재결정 온도이상으로 가열하는 단계, 미리 설정된 강조성, 제조조건 및 제품성질의 관계로 부터 결정된 목적하는 최대 가열온도까지 적어도 士10℃ 이내의 정밀도로 급속가열함으로써 가열된 강판의 온도를 조정하는 단계, 및 균열하지 않고 급속 냉각하여 상온까지 냉각하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 딥드로잉용 극저탄소강의 연속소둔방법.
- 제1항에 있어서, 가열과정 중 상기 강을 일부 냉각시켜 최대 가열 온도를 조정함을 특징으로 하는 딥드로잉용 극저탄소강의 연속 소둔 방법.
- 가열영역, 가열영역보다 강판의 단위 길이당 가열 성능이 높고 비안정부에서 적어도 士10℃의 온도정밀도가 성취되는 감응이 우수한 온도조정 영역, 급속냉각 영역 및 최종 냉각 영역으로 순차적으로 구성됨을 특징으로 하는 딥드로잉용 극저탄소강의 연속 소둔 장치.
- 제3항에 있어서, 가열영역앞에 예비 가열영역이 설치되어 있음을 특징으로 하는 딥드로잉을 극저탄소강의 연속소둔장치.
- 제3항에 있어서, 최대 가열 온도를 조정하기 위한 냉각 영역이 상기 가열영역 또는 온도 도정 영역에 구비되어 있음을 특징으로 하는 딥드로잉용 극저탄소강의 연속소둔장치.
- 제4항에 있어서, 최대 가열온도를 조정하기 위한 냉각 영역이 상기 가열영역 또는 온도조정영역에 구비되어 있음을 특징으로 하는 딥드로잉용 극저탄소강의 연속소둔장치.
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