KR970007157B1 - 표면품질이 우수한 9퍼센트 니켈 후강판의 제조방법 - Google Patents

표면품질이 우수한 9퍼센트 니켈 후강판의 제조방법 Download PDF

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Description

표면품질이 우수한 9퍼센트 니켈 후강판의 제조방법
제1도는 본 발명 및 종래방법에 따라 스라브를 가열한 후 열간압연하여 제조된 9% 니켈 후강판의 표면조직사진.
본 발명은 액화가스의 저장탱크용 소재등으로 사용되는 9% 니켈 후강판을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 9% 니켈강 스라브의 가열공정을 개선하여 표면스케일홈 발생을 방지하므로써 표면품질이 우수한 9% 니켈 후강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
9% 니켈강이란 니켈성분이 8.8-9.2%를 함유하는 강으로써, 극저온에서도 인성이 우수하여 내취성파괴 특성이 우수할 뿐만 아니라 내식성도 우수한 것으로 알려져 있다.
따라서, 이 9% 니켈강은 비등점이 극저온(-158∼168℃)인 액화가스를 저장하기 위한 탱크용 소재등에 사용되고 있다.
초기에는 액화가스의 저장탱크용 소재로서 스테인레스강 및 알루미늄 합금이 주로 사용되었으나, 가공공정이 복잡하고 건설공기가 길어서 경제성이 떨어지므로 이들 재료보다 강도가 높으면서 판 두께를 줄일 수 있고 건설비용이 절감되는 장점을 지닌 니켈성분이 8.8-9.2% 함유되어 있는 9% 니켈강이 현재 사용되고 있다.
통상, 후강판이란 두께가 6-120mm인 강판을 의미하는 것으로써, 액화가스 저장탱크용 소재로 사용하기 위한 9% 니켈 후강판의 두께는 주로 8-50mm 정도이다.
9% 니켈 후강판은 후판용 스라브(Slab)를 가열로에서 소재두께 및 날판(열간압연된 강판) 두께에 따라 적정온도로 고온가열한 다음, 스케일을 제거한 후, 열간압연을 행한 다음, 냉각하고, 용도에 따라 열처리 공정을 행하여 제조된다.
9% 니켈 후강판제조시 후판용 스라브의 가열온도가 너무 낮으면 압연시 생산성이 떨어지며 압연종료 온도의 지나친 하락으로 형상품질에 악영향을 미치게 되고, 반대로 너무 높으면 생산성은 다소 향상되나 스케일홈등 표면품질에 악영향을 미치므로 가열온도의 설정은 후판압연시 매우 중요하다.
통상, 9% 니켈 후강판 제조시의 스라브 가열온도는 1250-1310℃ 정도이다.
또한, 가열온도과 함께 재로시간 역시 품질 및 생산성에 영향을 미치는데 재질 및 소재두께에 따라 일정시간 재로시간을 유지하여야만 소재 전체의 온도편차가 작아져 후공정인 압연공정의 작업이 원할하게 이루어지며, 통상 9% 니켈 후강판 제조시의 재로시간은 일반강 재로시간에서와 같이 150분-240분 정도로 관리하고 있다.
9% 니켈 후강판을 제조하는 종래의 방법에서는 가열온도 및 재로시간 등의 가열로 조업기준을 일반강 조업기준과 거의 동일하게 하여 스라브를 가열함으로써, 날판 상,하면 전체에 심한 스케일홈이 발생하는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명자들은 상기한 종래방법들의 문제점들의 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 의해 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 후판용 스라브를 일정두께의 냉연박판으로 포장한 후 가열로에 장입하여 일정한 가열온도 및 제로시간 조건으로 가열함으로써, 스케일 홈을 방지하여 표면품질이 우수한 9% 니켈 후강판을 제조하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 9% 니켈강 스라브를 가열로에서 가열한 후 열간압연하는 공정을 포함하여 9% 니켈 후강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 9% 니켈강 스라브를 가열로에 장압하기 앞서 두께 0.15-0.5mm인 냉연박판으로 포장한 다음, 가열로에 장입하여 1150-1200℃의 가열온도 및 0.95-1.2분/mm(스라브 두께)의 재로시간 조건으로 가열한 후, 통상의 방법으로 열간압연하여 표면품질이 우수한 9% 니켈 후강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
일반강과 달리 니켈을 다량 포함하고 있는 강이 가열로에서 고온산화할 경우 기지(matrix)와 산화측 계면에는 선택적인 산화현상이 생겨서 니켈성분이 많아진다.
산화의 초기단계에는 지철(matrix)에 침투한 산소원자(O)가 철원자(Fe)와 반응하여 PeO과 Fe3O4로 생성시키지만, 주로 Fe2O3인 Fe 산화물(표면스케일)을 생성시킨다.
지철과 표면스케일 사이에 존재하는 층에서는 지철과 조성이 거의 같지만 산소원자가 지철보다 훨씬 많이 존재하는 니켈 부하층이 두껍게 형성되며, 이 니켈부하층은 압연중 탈스케일(descaling) 및 쇼트 브라스트(shot blast)작업에도 박리가 되지 않아서 제품표면에 스케일홈을 발생시키게 된다.
다시말하면, 9% 니켈강 스라브는 고온에서 가열된 후에는 표면으로부터 시작해서(Fe 산화물)→(니켈부하층)→(지철)의 순서로 구성되게 된다.
본 발명에서는 제품표면에 스케일 홈을 유발하는 니켈부하층을 포함한 전체스케일층의 두께를 일반탄소강의 스케일층의 최저 두께까지 감소시켜 표면품질을 개선시키고자 한 것으로써, 이를 위하여 소재의 고온 산화분위기와의 접촉을 최대한 줄이고, 또한, 가열로 내에서의 재로시간을 단축시킨 것이다.
본 발명에서는 소재의 고온산화 분위기와의 접촉을 최대한 줄이기 위한 수단으로서, 가열로에 장입하기 앞서 냉연박판을 사용하여 9% 니켈강 스라브를 완전히 포장하는 방식을 사용하였다.
9% 니켈강 스라브를 포장하기 위한 냉연박판의 두께는 0.15-0.5mm 정도가 바람직한 데, 그 이유는 두께가 0.15mm 이하인 경우에는 그 두께가 너무 얇아 스라브를 표층부에도 스케일이 발생되어 표면결함 발생 우려가 있고, 0.50mm 이상인 경우에는 포장재(냉연박판)가 전부 스케일화되지 않고 일부 잔류하여 탈스케일시 스라브 표면으로부터 완전히 제거되지 않아 치구등에 의한 별도의 제조공정이 요구될 뿐만 아니라 포장에도 어려움이 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어 가열온도가 1150℃ 미만인 경우에는 스가브 가열이 불충분하여 후공정인 후판압연시 많은 아연하중이 요구될 뿐만 아니라 평판의 제어도 어렵게 되고, 1200℃ 이상인 경우에는 온도가 너무 높아 스라브 표면에 스케일이 형성되기 때문에, 스라브의 가열온도는 1150-1200℃로 설정하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 스라브 가열온도는 1180-1190℃이다.
또한, 본 발명에 있어, 상기 재로시간이 0.95분/mm 미만인 경우에는 스라브 두께 방향으로의 온도분포가 불균일하게 될 뿐만 아니라 스키드 비임과 접촉되는 부위와 접촉되지 않는 부위와의 온도편차가 심하게 되고, 또한, 후공정인 압연공정에서 압연작업시 평탄도 제어가 곤란하고 두께 편차가 커지게 되고, 1.2분/mm이상인 경우에는 스라브 표면의 과잉가열로 스케일 생성촉진 및 연료손실이 커지므로, 상기 재로시간은 0.95-1.2분/mm로 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어 산소비는 일반강 수준인 1.0-1.5% 정도가 바람직하다.
또한, 스라브를 포장하기 위하여 냉연박판간을 연결하는 경우에는 철사등을 이용하는 것보다는 접착력이 우수한 필라멘트 테이프를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 철사를 이용하는 경우에는가공이 다소 어렵고 압연후 표면에 이물홈을 남기기 때문이다.
그리고, 냉연박판간 연결시 겹치는 부위(over-lap)가 넓을 경우에는 소재의 온도편차 발생에 의해 평탄도 확보에 악영향을 주므로, 겹치는 부위는 20-30mm 정도로 하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예 1
9% 니켈강 스라브를 가열로에 장입하기 전에 두께 0.23mm 냉연박판으로 포장한 다음, 가열로에서 가열온도 : 1180℃, 재로시간 : 1.0분/mm 및 산소비 : 1.2%의 가열조건으로 가열한 후 열간압연하여, 표면품질 특성을 관찰하고, 그 결과를 제1도(a)에 나타내었다.
또한, 제1도(b)에는 종래의 방법의 가열조건 즉, 가열온도 : 1250℃, 재로시간 : 1.5분/mm 및 산소비 : 4.0%인 가열조건으로 가열한 다음 열가압연하여 관찰한 결과를 나타내었다.
제1도에서, A는 Fe 산화물(Fe2O3), B는 Ni 부하층(26% Ni 함유), 그리고 C는 기지조직을 나타낸다.
제1도(a)에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 스라브를 가열하여 열간압연하는 경우에는 Ni 부하층이 형성되지 않고, Fe 산화물층도 5um로서 매우 얇음에 반하여, 제1도(b)에 나타난 바와같이, 종래방법에 따라 스라브를 가열하여 열간압연하는 경우에는 70um 두께의 Ni 부하층이 형성될 뿐만 아니라 Fe 산화물층도 65um로서 매우 두꺼움을 알 수 있다.
실시예 2
9% 니켈강 스라브를 하기 표 1과 같은 조건으로 가열하여 열간압연하고 표면상태를 측정하고, 그 결과를 하기표 1에 나타내었다.
[표 1]
* 표면상태
양호 : 제품표면에 스케일이 흠이 전혀 없는 상태
미흡 : 제품표면에 깊이 0.03-0.05mm, 길이 3-5mm의 크랙서 홈이 3-5% 산재
불량 : 제품표면에 깊이 0.06-0.10mm, 길이 5-15mm의 그랙성 홈이 전체적으로 산재
상기 표 1에 나타낸 바와같이, 본 발명에 부합되는 가열조건으로 가열하여 열간압연한 발명재(1-5)는 표면상태가 양호한 반면에, 본 발명을 벗어나는 비교재(1-7)는 표면상태가 양호하지 못함을 알 수 있다.
또한, 비교재(8)은 표면상태는 양호하여 본 발명의 목적은 달성되나 냉연박판의 두께가 0.6mm로 열간압연후 포장재를 수작업으로 제거해야 되는 문제가 생겼다.

Claims (1)

  1. 니켈 강스라브를 가열로에서 가열한 후 열간압연하는 공정을 포함하여 9% 니켈 후강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 9% 니켈강 스라브를 가열로에 장입하기 앞서 두께가 0.15-0.5mm인 냉연박판으로 포장한 다음, 가열로에 장입하여 1150-1200℃의 가열온도 및 0.95-1.2분/mm(스라브 두께)의 재로시간조건으로 가열한 후, 통상의 방법으로 열가압연하는 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 9% 니켈 후강판의 제조방법.
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KR100752043B1 (ko) * 2006-08-23 2007-08-23 현대중공업 주식회사 9％ 니켈강을 적용한 액화천연가스 운반선의 화물창 탱크건조방법

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