WO2019117552A1 - 강재의 제조 방법 및 강재 - Google Patents

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WO2019117552A1
WO2019117552A1 PCT/KR2018/015562 KR2018015562W WO2019117552A1 WO 2019117552 A1 WO2019117552 A1 WO 2019117552A1 KR 2018015562 W KR2018015562 W KR 2018015562W WO 2019117552 A1 WO2019117552 A1 WO 2019117552A1
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sio
cao
occupancy
steel
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PCT/KR2018/015562
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서정도
김선재
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주식회사 포스코
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    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4673—Measuring and sampling devices
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    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G—PHYSICS
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    • G01N33/20—Metals
    • G01N33/205—Metals in liquid state, e.g. molten metals

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a steel material and a steel material, and more particularly, to a steel material manufacturing method and a steel material including an evaluation process for determining a quality state of molten steel or steel material using steel materials and inclusions having excellent fatigue characteristics .
  • Spring steel for engine valves is an ultra-clean steel requiring excellent fatigue life. It is a steel that is required to have a lifetime of more than 100 million times under high-speed repeated fatigue conditions.
  • Al 2 O 3 inclusions, MgO-SiO 2 inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO, MgO-SiO 2 inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 may be -MgO-MnO-FeO inclusions, inclusions SiO 2, CaO-SiO 2 inclusions, the fatigue life by the above inclusions are drastically decreased.
  • the produced steel material is sampled and the inclusion characteristics of the sampled sample are used to judge whether or not the produced steel material can be exported to the product.
  • Patent Document 1 Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0057115
  • the present invention relates to a steel material having excellent fatigue characteristics.
  • the present invention provides a method of manufacturing a steel material including an evaluation process for determining the quality state of molten steel or steel material using molten steel or inclusions in the steel material.
  • a method of manufacturing a steel material includes: a process of preparing molten steel; A step of solidifying the molten steel to produce a steel material; And analyzing the occupancy rate of each of the types of inclusions of the sample sampled in one of the molten steel and the steels and evaluating either the molten steel or the steels as normal or abnormal according to the analyzed occupation rates of the types of the inclusions.
  • the step of analyzing the occupancy rate for each type of inclusion includes the steps of counting the total number of inclusions included in the sample; Counting the number of inclusions having different compositional compositions included in the sample; And calculating the occupancy rate for each type of inclusion by using the ratio of the total number of inclusions to the total number of inclusions.
  • inclusions type share CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions, MgO-SiO 2 type inclusions share, SiO 2 inclusions, CaO-SiO 2 type
  • the occupancy of each of the inclusions and Al 2 O 3 inclusions is analyzed.
  • the step of evaluating the normal or abnormal state comprises the steps of: comparing the analyzed occupation rate for each type of the inclusions to the reference occupancy rate for each type of the type; And evaluating the molten steel and the steel material to be normal when the analyzed occupation ratio for each type of inclusions satisfies the reference occupancy for each type of inclusions.
  • the reference occupancy rate of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions is 75% or less, the CaO-SiO 2 inclusion ,
  • the reference occupancy of the SiO 2 inclusions is less than 15%
  • the reference occupancy of the MgO-SiO 2 inclusions is less than 2%
  • the reference occupancy of the Al 2 O 3 inclusions is less than 2% .
  • the further step of determining whether the molten steel is normal or abnormal may further include the steps of calculating an average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions among the samples sampled in the molten steel; And comparing the average size of the calculated CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions with the reference average size to evaluate the molten steel as normal or abnormal.
  • the reference average size is preferably less than 12 ⁇ .
  • the inclusion type reference share CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions based on the share of more than 25%
  • CaO-SiO 2 type inclusions The reference occupancy of SiO 2 inclusions is at most 25%
  • the reference occupancy of SiO 2 inclusions is at most 25%
  • the reference occupancy of MgO-SiO 2 inclusions is at most 3%
  • the reference occupancy of Al 2 O 3 inclusions is less than 10% .
  • the steel is judged to be normal or abnormal by using the average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions Perform additional evaluation steps.
  • the further step of evaluating the steel material as normal or abnormal may include calculating a mean size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the sample sampled in the steel material; Include; and to the average size of the calculated CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions compared to the reference average size, the process of determining the steel to a normal or abnormal state.
  • the steel is bloom, billet and comprises a wire, and the reference average size, containing the reference average size room for reference average size, based on the average size for the billet, wire rod, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO
  • the standard average size may be determined based on the standard average size for blooms, the standard average size for billets, Size.
  • the reference average size for blooms is less than 15 ⁇ ⁇
  • the reference average size for billets is less than 10 ⁇ ⁇
  • the reference average size for wire rods is less than 6 ⁇ ⁇ .
  • a steel material having a fatigue characteristic of at least 100 million times is manufactured.
  • Steel according to an embodiment of the present invention is based on the entire inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions share of more than 25%, the share of the CaO-SiO 2 type inclusions less than 25%, SiO 2 Inclusions of which the occupancy rate of the inclusions is 25% or less, the occupancy rate of the MgO-SiO 2 inclusions is 3% or less, the occupancy rate of the Al 2 O 3 inclusions is less than 10%, and the other inevitably generated inclusions.
  • the occupancy of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions is 15% to 25%, the occupancy of the CaO-SiO 2 inclusions is 10% to 25%, the occupancy of the SiO 2 inclusions is 15% %, Occupancy of the MgO-SiO 2 inclusions of 1% to 3%, occupancy of the Al 2 O 3 inclusions of less than 10%, and other inevitably generated inclusions.
  • the steel material is double, and comprises a billet and wire, said steel bloom is the case, the room within the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO less than the average size of inclusions 15 ⁇ m, if the steel material is a billet the room within a CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-based and an average size of less than 10 ⁇ m of inclusions, in the case of the steel wire material is, within the room of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions It is preferable that the average size is less than 6 mu m.
  • the steel material comprises 0.5 to 0.6 wt% carbon, 1.3 to 2.6 wt% silicon, 0.6 wt% to 0.8 wt% manganese, 0 wt%, 0.2 wt% Vanadium (V), the balance iron (Fe), and other unavoidable impurities.
  • the steel material contains 0.6 to 1.3 wt% of chromium (Cr), 0.01 wt% or less of sulfur (S), 0.02 wt% or less of phosphorus (P), and 0.07 wt% of nitrogen (N).
  • the steel has a fatigue characteristic of at least 100 million times.
  • an evaluation index for judging a steel material produced by coagulation of molten steel or molten steel before casting to provide.
  • FIG. 1 is a graph showing the occupancy rate of each kind of inclusions in molten steel and bloom according to the embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the effect of the inclusion of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO or CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO based inclusions in the molten steel and blooms, billets, FIG.
  • 3 is a graph showing the number of inclusions exceeding 20 ⁇ in molten steel and steel according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a steel material according to a first embodiment of the present invention for evaluating a normal or abnormal state in a molten steel step.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a steel material according to a second embodiment of the present invention for evaluating normal or abnormal conditions in a steel material step.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an evaluation process according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an evaluation process according to the second embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a steel material including an evaluation process for determining a quality state of a molten steel or a steel material using steel materials and molten steel having excellent fatigue characteristics or inclusions in the steel material.
  • the inclusion is an oxide, e.g., CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based oxide, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO -FeO-MnO based oxide, SiO 2 oxide, CaO-SiO 2 oxide , MgO-SiO 2 -based oxide, and Al 2 O 3 -based oxide.
  • an oxide e.g., CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based oxide, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO -FeO-MnO based oxide, SiO 2 oxide, CaO-SiO 2 oxide , MgO-SiO 2 -based oxide, and Al 2 O 3 -based oxide.
  • the molten steel is solidified to cast the cast steel.
  • the cast steel is divided into a slab cast and a bloom cast according to the width or length thereof.
  • the cast steel of the bloom has a length of the short side of the slab cast Is short.
  • a billet is produced by rolling a bloom cast steel, and a billet is rolled to produce a wire rod.
  • it may also be made into a billet cast steel.
  • the steel material is one of blooms, billets, and wire rods. That is, the blooms, the billets, and the wire rods are collectively referred to as a steel.
  • the steel material according to the embodiment may be a steel material having an excellent fatigue characteristic, for example, a steel material having a property of 100 million times or more.
  • the steel material according to the embodiment may be a steel material applied to a spring steel for an engine valve of an automobile.
  • the steel material according to the embodiment may be a wire material produced by rolling a billet.
  • the fatigue characteristics of the steel are such that the inclusions
  • the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO inclusions, SiO 2 inclusions, CaO-SiO 2 inclusions, MgO-SiO 2 inclusions , Al 2 O 3 inclusions, and the like are factors that degrade the fatigue characteristics.
  • the number of inclusions having different compositions as described above is large in the steel material, the fatigue characteristics are deteriorated.
  • inclusions having a diameter of 3 ⁇ ⁇ or more out of the inclusions mentioned above directly affect the fatigue characteristic deterioration.
  • the ratio of the inclusions to the types of inclusions is limited among all the inclusions in the steel material, thereby providing a steel material having excellent fatigue characteristics, for example, at least 100 million times.
  • bloom, billet or wire rod according to the inclusions include, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions share less than 25% of, CaO-SiO 2 type inclusions share 25% or less, occupancy of SiO 2 inclusions of 25% or less, occupancy of MgO-SiO 2 inclusions of 3% or less, occupancy of Al 2 O 3 inclusions of less than 10%, and other inevitably generated inclusions .
  • the steel material within the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 share, of -MgO inclusion CaO-SiO 2 type inclusions share, share of SiO 2 inclusions, MgO-SiO share and Al 2 O 3 based inclusions of 2 If at least one of the occupancies of the inclusions is out of the range defined in the embodiment, it can not have a fatigue property of more than 100 million times.
  • the steel material within the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions share more than 25% or exceeds 25% share of the CaO-SiO 2 type inclusions or, in the SiO 2 inclusions
  • the occupation ratio exceeds 25%
  • the occupancy rate of MgO-SiO 2 inclusions exceeds 3%
  • the occupancy of Al 2 O 3 inclusions exceeds 10%
  • the steel material is at least one selected from the group consisting of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions, CaO-SiO 2 inclusions, SiO 2 inclusions, MgO-SiO 2 inclusions, Al 2 O 3
  • the inclusion of the system inclusions must be contained in a predetermined amount or more.
  • the steel according to the embodiment includes inclusions, and the occupancy of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions is 15% to 25% (15% to 25%), the CaO-SiO 2 system the share of the inclusion of 10% to 25% (10% or more and less than 25%), SiO 2 inclusions share of 15% to 25% (15% or more and less than 25%), MgO-SiO 2 type inclusions share 1% to 3% (1% or more, 3% or less), occupancy of Al 2 O 3 inclusions of less than 10%, and other inevitably generated inclusions.
  • the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions include CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Means a CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions and, here, MgO, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO -FeO-MnO inclusions, the FeO is further contained in the containing MgO.
  • CaO-SiO 2 type inclusions is CaO-SiO 2 inclusions, and, here comprising a CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions, further comprising an Al 2 O 3 and, MgO-SiO 2 inclusions are MgO-SiO 2 includes the inclusions and, further comprising MgO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions, that the Al 2 O 3 herein.
  • the occupancy rate for each type of inclusion as described above is a value obtained by cutting a steel material of any one of blooms, billets, and wire materials to a predetermined size to prepare a sample.
  • sample Steel sample
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions number of, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO -FeO-MnO based inclusions number of, CaO-SiO 2 type The number of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions, the number of SiO 2 inclusions, the number of MgO-SiO 2 inclusions, the number of MgO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions, the content of Al 2 O 3 Know the number of inclusions and calculate the ratio of the number of the inclusions occupied by each type among the total number of inclusions.
  • counting inclusions having a length of 3 mu m or more means counting inclusions having a length of 3 mu m or more in any direction among a plurality of or a plurality of inclusions.
  • the total number of inclusions having a length of 3 mu m or more is set as a whole, and the number of each kind of inclusions is counted for each type, and the occupancy rate for each type of inclusions can be calculated.
  • the reason for counting the size of inclusions having a length of 3 mu m or more is that the factor influencing the fatigue characteristics of the steel is mainly inclusions having a length of 3 mu m or more. Of course, inclusions having a diameter of less than 3 ⁇ ⁇ may be counted.
  • any one of the blooms, billets, and wire rods according to the embodiments may contain 0.5 wt% to 0.6 wt% carbon (C), 1.3 wt% to 2.6 wt% silicon (Si), 0.6 wt% To 0.8 weight percent manganese (Mn), greater than 0 weight percent, less than 0.2 weight percent vanadium (V), balance iron (Fe), and other unavoidable impurities.
  • the steel according to the embodiment contains 0.6 to 1.3% by weight of chromium (Cr), 0.01% by weight of sulfur (S), 0.02% by weight of phosphorus (P), 0.07% by weight of nitrogen (N) .
  • the steel material according to the embodiment may be a steel material having a more limited size depending on the type of inclusions in order to obtain more preferable fatigue characteristics for the steel material having a limited occupancy rate for each type of inclusion as described above.
  • the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusion may be a steel material having a more limited size. And, depending on whether the steel material is bloom, billet or wire rod, the size to be limited may be different.
  • the inclusions remaining in the molten steel coalesce with other inclusions in the casting process or grow, and the size of the inclusions grows larger in the bloom.
  • the inclusions present in the bloom are stretched through the billet rolling and the wire rod rolling, divided into small inclusions, the number of which increases, and the average size decreases in the order of blooms, billets and wire rods.
  • the wire rod is used as a spring of automobile engine valve is in particular steel, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions or CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO based inclusions average size of Is preferably less than 6 mu m.
  • the fatigue characteristics of the steel material to be produced later are determined according to the share of the inclusion material in the molten steel before casting.
  • Method comprises the inclusions in molten steel in accordance with an embodiment, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions share of more than 75%, and the share of CaO-SiO 2 type inclusions less than 25%, the SiO 2 inclusions share is less than 2% or less 15%, MgO-SiO 2 type inclusions share, it contains Al 2 O 3 inclusions is less than a share of 2% and the balance of inevitable inclusions generated.
  • the molten steel according to the embodiment may contain 0.5 to 0.6% by weight of carbon (C), 1.3 to 2.6% by weight of silicon (Si), 0.6 to 0.8% by weight of manganese (Mn) , Less than 0.2 wt% vanadium (V), the balance iron (Fe), and other unavoidable impurities.
  • the steel according to the embodiment contains 0.6 to 1.3% by weight of chromium (Cr), 0.01% by weight of sulfur (S), 0.02% by weight of phosphorus (P), 0.07% by weight of nitrogen (N) .
  • the molten steel within the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 share, of -MgO inclusion CaO-SiO 2 type inclusions share, share of SiO 2 inclusions, MgO-SiO share and Al 2 O 3 based inclusions of 2 If at least one of the occupancies of the inclusions is out of the range defined in the examples, molten steel having fatigue characteristics of at least 100 million times can not be produced.
  • the occupancy of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the molten steel exceeds 75%
  • the occupancy of the CaO-SiO 2 inclusions exceeds 25%
  • the occupancy of the SiO 2 inclusions When the occupation ratio exceeds 15%, the occupancy rate of MgO-SiO 2 inclusions is 2% or more, or the occupancy rate of Al 2 O 3 inclusions is 2% or more, it can not have a fatigue property of more than 100 million times.
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions CaO-SiO 2 inclusions, SiO 2 inclusions, MgO-SiO 2 inclusions, and the like are added to molten steel having excellent fatigue characteristics and more specifically, And Al 2 O 3 inclusions.
  • molten steel in accordance with an embodiment is included according to the inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions share of 50% to 75% (more than 50%, less than 75%), CaO-SiO 2 type the market share of the inclusion of 10% to 25% (10% or more and less than 25%), SiO 2 type inclusions share of 1% to 15% (1% or more and less than 15%), MgO-SiO 2 type inclusions share Less than 2%, occupancy of Al 2 O 3 inclusions of less than 2%, and other inevitably generated inclusions.
  • the occupancy of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions is 50% to 75%
  • the occupancy of CaO-SiO 2 inclusions is 10% to 25%
  • the occupancy of SiO 2 inclusions is 1 %
  • the occupancy of the MgO-SiO 2 inclusions is less than 2%
  • the occupancy of the Al 2 O 3 inclusions is less than 2%
  • the content of Al in the molten steel is 5 ppm to 15 ppm.
  • the Al content in the molten steel may be less than 5 ppm or more than 15 ppm.
  • Al in the molten steel exceeds 15 ppm, the concentration of Al 2 O 3 in the inclusion composition increases and changes to a harmful inclusion with a high melting point, which is a possibility of forming an Al 2 O 3 inclusion Is high.
  • Al is less than 5 ppm in the molten steel, the Al 2 O 3 concentration in the inclusions is lowered to less than 10 wt%, and the inclusions are out of the low melting point composition region.
  • FIG. 1 is a graph showing the occupancy rate of each kind of inclusions in molten steel and bloom according to the embodiments of the present invention.
  • FIG. FIG. 2 is a graph showing the effect of the inclusion of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO or CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO based inclusions in the molten steel and blooms, billets
  • FIG. 3 is a graph showing the number of inclusions exceeding 20 ⁇ in molten steel and steel according to embodiments of the present invention.
  • the same molten steel was manufactured as a bloom, a billet and a wire after LF refining (Ladle furnace).
  • the LF refining is a step of charging molten steel for which the refining of the converter has been completed into the ladle and raising the temperature of the molten steel in the ladle by using the electrode rods and removing the inclusions and the like by lowering the inert gas through the nozzle provided at the bottom of the ladle.
  • the LF refining process includes a step where the ladders arrive at the LF process position, an LF bubbling step that lowers the inert gas while raising the molten steel, and an LF start step that starts the ladle containing the molten steel in which the LF bubbling has ended, to a subsequent operation .
  • the LF arrival, LF bubbling and LF starting stages are in the molten steel state before the casting is started, and the blooms, billets and wire rods are in the state of the steel material in which the molten steel is solidified.
  • the first embodiment and the second embodiment are both a molten steel manufactured to manufacture spring steel for an automobile engine valve and a bloom produced by solidifying the same, and repeatedly tested under the same conditions to see tendency.
  • the occupancy rate was analyzed only at the LF start and bloom stages during the LF refining process.
  • the fatigue characteristics of the blooms produced by using the molten steel according to the first and second embodiments and the blooms prepared by rolling the blooms according to the first and second embodiments are more than 100 million times to be.
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions (CaO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions -SiO, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-Fe inclusions) and the occupancy level of 50% to 71%
  • CaO-SiO 2 system (CaO-SiO 2 inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions) are occupy 10 to 24%
  • SiO 2 inclusions can account for from 1 to 14%.
  • the molten steel is solidified to produce blooms.
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions (CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -Mg inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-Fe inclusions) occupies 18 to 21%, and CaO-SiO 2 inclusions (CaO-SiO 2 inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 (Inclusions) occupies a level of 12 to 23%, and SiO 2 inclusions occupy 16 to 23%.
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions (CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions, CaO-SiO 2 inclusions) in the molten steel according to the first and second embodiments, -Al 2 O 3 -MgO-MnO-Fe inclusions) decrease with the progress of LF refining (LF arrival-LF departure), increase again during casting and decrease again in the process of producing bloom in the order of billet and wire . This is because the blooms are rolled into billets, and the billets are rolled into a wire, which is stretched or deformed to a small size, and the size of the inclusions is reduced.
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions (CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO -Fe inclusions) based inclusions is 6 ⁇ or less.
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 - MgO-MnO-Fe inclusions
  • CaO-SiO 2 inclusions CaO-SiO 2 inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions
  • SiO 2 inclusions were not found.
  • composition of the inclusions When the composition of the inclusions is controlled to the target composition of the inclusions having a low melting point region, stretching during rolling is good and harmless to the fatigue characteristics.
  • Al in the molten steel in the tundish is controlled to be 7 ppm and 12 ppm, and controlled to be relatively close to the inclusion target composition region.
  • control of Al in the tundish molten steel is important for control of inclusions having excellent stretchability and fatigue characteristics.
  • a method of manufacturing a steel material according to an embodiment of the present invention includes analyzing a share of each kind of inclusions of a sample sampled in one of a process of preparing molten steel, a process of producing a steel material by solidifying molten steel, And evaluating one of the molten steel and the steels as normal or abnormal according to the occupancy rate of each type.
  • the steady state of molten steel refers to the state of the molten steel as a raw material for producing the steel material having the desired fatigue characteristics, and it depends on the occupancy rate of the types of inclusions in the molten steel.
  • the steady-state molten steel has a CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusion occupancy of 75% or less, a CaO-SiO 2 inclusion occupancy of 25% or less, a SiO 2 inclusion occupancy of 15% A MgO-SiO 2 inclusion occupation ratio of less than 2%, an Al 2 O 3 inclusivity occupation ratio of less than 2%, and other inevitably generated inclusions.
  • molten steel in an abnormal state may have a CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusion occupation rate exceeding 75%, a CaO-SiO 2 inclusion occupation rate exceeding 25%, or a SiO 2 inclusion occupancy ,
  • the occupancy of the MgO-SiO 2 inclusions may be 2% or more, or the occupancy of the Al 2 O 3 inclusions may be 2% or more.
  • the occupancy rate of each type of the inclusions in the steady state molten steel is set as the reference occupancy rate for each type of the inclusions.
  • the average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the molten steel samples is less than 12 ⁇ m.
  • the occupancy rate of the molten steel satisfies the above-described standard value, it is possible to produce a steel material for an automobile engine valve spring to be manufactured.
  • the average size of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions is 12 Mu m, it is possible to have better fatigue characteristics.
  • the inclusions type share is then determined in a steady state, the average of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO -based inclusions of molten steel sample The size is derived and compared with the reference average size, it can be judged as normal or abnormal state of the molten steel.
  • the steady state of the steel has the desired fatigue characteristics, which depends on the occupancy of the type of the inclusions in the molten steel.
  • the steady state steels have a CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusion occupancy of 25% or less, a CaO-SiO 2 inclusion occupancy of 25% or less, a SiO 2 inclusion occupancy of 25%
  • the MgO-SiO 2 inclusions occupy less than 3%
  • the Al 2 O 3 inclusions occupy less than 10%
  • the remaining inevitably generated inclusions
  • the steel in an abnormal state has a CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusion occupation ratio exceeding 25%, a CaO-SiO 2 inclusion occupancy exceeding 25%, a SiO 2 inclusion occupancy exceeding 25% , Occupancy of MgO-SiO 2 inclusions is more than 3%, and occupancy of Al 2 O 3 inclusions is not less than 10%.
  • the occupancy rate for each type of inclusion in the steady state steels is set as the reference occupancy rate for each type of inclusion.
  • the average size of defining CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO may be different.
  • the average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the sample obtained from the Bloom steel is less than 15 ⁇ m and the average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the sample obtained from the steel billet
  • the average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the sample obtained from the wire rod is less than 10 ⁇ m, when the average size is less than 6 ⁇ m, excellent fatigue characteristics can be obtained.
  • the reference average size is less than 15 ⁇ ⁇ and the reference average size is less than 10 ⁇ ⁇ and the reference average size is less than 10 ⁇ ⁇ , And less than 6 mu m.
  • the average of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO -based inclusions in the steel samples The size is derived and compared with the reference average size, it can be judged as normal or abnormal state of the molten steel.
  • FIG. 5 a method of manufacturing a steel material according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 8.
  • FIG. 5 a method of manufacturing a steel material according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 8.
  • 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a steel material according to a first embodiment of the present invention for evaluating a normal or abnormal state in a molten steel step.
  • 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a steel material according to a second embodiment of the present invention for evaluating normal or abnormal conditions in a steel material step.
  • 7 is a flowchart illustrating an evaluation process according to the first embodiment of the present invention.
  • 8 is a flowchart showing an evaluation process according to the second embodiment of the present invention.
  • the method for manufacturing a steel material according to the first embodiment includes a process S1 for preparing molten steel, a step S2 for sampling molten steel before starting casting, and a process for analyzing the characteristics of inclusions in molten steel S11), and comparing the characteristics of the analyzed inclusions with reference values to evaluate the molten steel as a normal or abnormal state (S21).
  • the method includes a step (S3) of starting casting using the molten steel for which the molten steel is judged to be normal, and in the case where the molten steel is determined to be abnormal, the molten steel is discarded without performing casting or the molten steel is prepared again I can go back.
  • the molten steel according to the embodiment may be a molten steel for manufacturing a steel material for manufacturing a spring for an automobile engine valve.
  • the molten steel according to the embodiment may further contain 5 wt% to 0.6 wt% of carbon (C), 1.3 wt% to 2.6 wt% of silicon (Si), 0.6 wt% to 0.8 wt% of manganese (Mn) (V), 0.6 to 1.3 wt% of chromium (Cr), 0.01 wt% or less of sulfur (S), 0.02 wt% or less of phosphorus (P), 0.07 wt% of phosphorus (N), the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.
  • the molten steel to be sampled may be an LF refining step for raising the molten steel temperature and bubbling molten steel after the end of the electrolytic refining step.
  • the cast steel is cast using molten steel (S3).
  • the inclusion state of the sample is analyzed using a component analyzer such as a Scanning Electron Microscope (SEM) or Energy Dispersive X-ray (EDX) (S11).
  • a component analyzer such as a Scanning Electron Microscope (SEM) or Energy Dispersive X-ray (EDX) (S11).
  • the occupancy rate for each type of inclusion is analyzed from the molten steel sample (S111).
  • inclusions having a length of 3 mu m or more are counted in the molten steel sample for each type of inclusion. Then, among the total number of inclusions having a length of 3 mu m or more, the ratio of the number of the inclusions to the number of inclusions is calculated, and the occupancy rate for each type of inclusions is derived.
  • the types of inclusions that derive the occupation ratio are CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions, CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO inclusions, CaO-SiO 2 inclusions, CaO -SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions, SiO 2 inclusions, MgO-SiO 2 inclusions, MgO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions, and Al 2 O 3 inclusions.
  • each of the derived occupancy rates for the types of inclusions is compared with the reference occupancy for each type of the inclusions, and the molten steel is evaluated as normal or abnormal (S211).
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions or CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO based inclusions is not more than 75%
  • CaO-SiO 2 type inclusions or CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions are 25% or less
  • SiO 2 inclusions are 15% or less
  • MgO-SiO 2 inclusions or MgO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions are less than 2%
  • the current molten steel producing conditions are maintained in the next molten steel preparing step (S31). For example, at the stage of refining the molten iron to produce molten steel, the amount of the additive such as scouring agent or the amount of oxygen injected into the molten iron or molten steel is kept unchanged.
  • the operating conditions are changed in the next molten steel preparing step (S32). For example, at the stage of refining the molten iron to produce molten steel, it can be adjusted by adjusting the amount of the additive such as scouring agent or the amount of oxygen injected into the molten iron or molten steel.
  • the additive such as scouring agent or the amount of oxygen injected into the molten iron or molten steel.
  • the embodiment of the present invention provides an evaluation index capable of evaluating an abnormal or steady state at the molten steel step in the production of a steel material requiring excellent fatigue characteristics.
  • evaluation processes (S112 and S212) using an average size for each type of inclusion may be further included as in the second embodiment shown in FIG.
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions i.e., CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO -SiO 2 type inclusions or aO -
  • the average size of the Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO inclusions is analyzed.
  • the average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions is less than 12 ⁇ , it is determined that the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions are in the steady state.
  • Mu m or more it is judged to be in an abnormal state.
  • the current molten steel producing condition is maintained in the next molten steel preparing step, and when it is determined to be abnormal, the operating conditions are changed in the next molten steel preparing step.
  • the molten steel is sampled at the molten steel step before casting to determine the normal or abnormal state of the molten steel, as shown in FIG.
  • a method of manufacturing a steel material according to a second embodiment of the present invention includes a process S1 for preparing molten steel, a process S3 for solidifying and casting molten steel, sampling the manufactured steel material S4, (S12) of analyzing the characteristics of the inclusions, and a step (S22) of comparing the characteristics of the analyzed inclusions with the reference values and evaluating the steel to a normal or abnormal state. If the steel material is determined to be normal, the steel material may be shipped to the final product, the steel material of which the steel material is determined to be abnormal, or may be recycled for other operations.
  • the steel material according to the embodiment may be a steel for manufacturing a steel material for manufacturing a spring for an automobile engine valve.
  • the steel according to the embodiment may further contain 5 wt% to 0.6 wt% of carbon (C), 1.3 wt% to 2.6 wt% of silicon (Si), 0.6 wt% to 0.8 wt% of manganese (Mn) (V), 0.6 to 1.3 wt% of chromium (Cr), 0.01 wt% or less of sulfur (S), 0.02 wt% or less of phosphorus (P), 0.07 wt% of phosphorus (N), the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.
  • the steel material sampled here can be any of blooms, billets and wire rods.
  • the thus prepared sample is analyzed for the inclusion state in the sample (S12) using a component analyzer such as a Scanning Electron Microscope (SEM) or Energy Dispersive X-ray (EDX).
  • a component analyzer such as a Scanning Electron Microscope (SEM) or Energy Dispersive X-ray (EDX).
  • each of the derived occupancy rates for the types of inclusions is compared with the reference occupancy for each type of the inclusions, and the molten steel is evaluated as normal or abnormal (S211).
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions or CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO based inclusions is not more than 25%
  • CaO-SiO 2 type inclusions or CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions are 25% or less
  • SiO 2 inclusions are 25% or less
  • MgO-SiO 2 inclusions or MgO-SiO 2 -Al 2 O 3 inclusions are 3% or less
  • Al 2 O 3 inclusions Is less than 10%, it is evaluated as a normal state.
  • the embodiment of the present invention provides an evaluation index capable of evaluating the normal or abnormal state of the produced steel material in the production of the steel material requiring excellent fatigue characteristics.
  • the steel material is evaluated as a normal or abnormal state of the steel material, and the evaluation is made using the occupancy rate of each type of inclusion in the steel material as shown in Fig.
  • evaluation processes (S112 and S212) using an average size for each type of inclusion may be further included.
  • CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO based inclusions i.e., CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO -SiO 2 type inclusions or aO -
  • the average size of the Al 2 O 3 -MgO-MnO-FeO inclusions is analyzed.
  • the steel material to be analyzed or evaluated may be any one of blooms, billets, and wire rods, and the standard average size differs depending on which steel material is used.
  • the sample of the steel to be evaluated is bloom, it is normal when the average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the bloom sample is less than 15 ⁇ m, and is abnormal when it is 15 ⁇ m or more.
  • the sample of the steel to be evaluated is a billet, it is normal when the average size of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the billet sample is less than 10 ⁇ m, and is abnormal when it is 10 ⁇ m or more.
  • the average value of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO inclusions in the wire sample is normal when it is less than 6 ⁇ m and is abnormal when it is 6 ⁇ m or more.
  • the embodiment of the present invention provides an evaluation index for judging whether a steel material is solidified before molten steel starts casting or when a steel material is solidified by molten steel in the production of a steel material requiring excellent fatigue characteristics.
  • a method of manufacturing a steel material according to an embodiment of the present invention includes analyzing a share of each of the types of inclusions in the process of preparing molten steel, preparing a steel material by solidifying molten steel, sampling the molten steel and the steel material, And evaluating either the molten steel or the steel material as normal or abnormal according to the occupation ratio.
  • the embodiments of the present invention when the normal or abnormal state of the molten steel is evaluated in the molten steel before the start of casting, it is possible to prevent the molten steel from being in an abnormal state, So that the product error rate is improved.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 강재의 제조 방법은 용강을 마련하는 과정, 용강을 응고시켜 강재를 제조하는 과정 및 용강 및 강재 중 어느 하나에서 샘플링한 샘플의 개재물 종류별 점유율을 분석하고, 분석된 개재물 종류별 점유율에 따라 용강 및 강재 중 어느 하나를 정상 또는 비정상으로 평가하는 과정을 포함한다. 따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 주조 개시 전 용강 상태에서, 상기 용강의 정상 또는 비정상 상태를 평가함에 따라, 용강이 비정상 상태이나, 이를 인지하지 못하고, 그대로 주조가 진행되는 문제를 방지할 수 있으며, 이에 제품 실수율이 향상되는 효과가 있다.

Description

강재의 제조 방법 및 강재
본 발명은 강재의 제조 방법 및 강재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피로 특성이 우수한 강재 및 개재물을 이용하여 용강 또는 강재의 품질 상태를 판단하는 평가 과정을 포함하는 강재의 제조 방법 및 강재에 관한 것이다.
엔진 밸브용 스프링강은 우수한 피로 수명을 요구하는 극청정강으로서, 자동체 엔진에 장착되어 고속의 반복 피로 사용 환경하에서 1억만회 이상의 수명이 요구되는 강이다.
엔진 밸브용 스프링강의 피로 수명에 직접적인 영향을 미치는 인자는 강재 중에 존재하는 비금속 개재물인데, 예컨대, Al2O3 계 개재물, MgO-SiO2 계 개재물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO 개재물, SiO2 개재물, CaO-SiO2 개재물일 수 있으며, 상술한 개재물에 의해 피로 수명이 급격히 저하된다.
한편, 일반적인 강재의 경우, 제조된 강재를 샘플링하고, 채취된 샘플의 개재물 특성을 이용하여, 제조된 강재를 제품으로 내보낼 수 있는지를 판단한다.
그러나, 밸브용 스프링강의 경우, 이를 평가 또는 핀단할 만한 평가 지표가 부재한 상태이다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 10-2008-0057115
본 발명은 피로 특성이 우수한 강재에 관한 것이다.
본 발명은 용강 또는 강재 내 개재물을 이용하여 용강 또는 강재의 품질 상태를 판단하는 평가 과정을 포함하는 강재의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 강재의 제조 방법은 용강을 마련하는 과정; 상기 용강을 응고시켜 강재를 제조하는 과정; 및 상기 용강 및 강재 중 어느 하나에서 샘플링한 샘플의 개재물 종류별 점유율을 분석하고, 분석된 개재물 종류별 점유율에 따라 상기 용강 및 강재 중 어느 하나를 정상 또는 비정상으로 평가하는 과정;을 포함한다.
상기 개재물 종류별 점유율을 분석하는 과정은, 상기 샘플에 포함된 전체 개재물의 갯수를 카운트하는 과정; 상기 샘플에 포함된 서로 다른 성분 조성을 가지는 개재물 종류별로 갯수를 카운트 하는 과정; 상기 전체 개재물 갯수에 대한 상기 개재물 종류별 갯수의 비율을 이용하여, 상기 개재물 종류별 점유율을 산출하는 과정;을 포함한다.
상기 개재물 종류별 점유율을 분석하는 데 있어서, CaO-SiO2-Al2O3-MgO 계 개재물, MgO-SiO2계 개재물의 점유율, SiO2계 개재물, CaO-SiO2 계 개재물, Al2O3계 개재물 각각의 점유율을 분석한다.
상기 정상 또는 비정상으로 평가하는 과정은, 상기 분석된 개재물 종류별 점유율을 개재물 종류별 기준 점유율과 비교하는 과정; 및 상기 분석된 개재물 종류별 점유율이 개재물 종류별 기준 점유율을 만족하는 경우, 상기 용강 및 강재를 정상으로 평가한다.
상기 평가 과정에 있어서, 상기 용강에서 샘플링한 샘플을 이용하는 경우, 상기 개재물 종류별 기준 점유율은, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 기준 점유율이 75% 이하, CaO-SiO2계 개재물의 기준 점유율이 25% 이하, SiO2계 개재물의 기준 점유율이 15% 이하, MgO-SiO2계 개재물의 기준 점유율이 2% 미만, Al2O3계 개재물의 기준 점유율이 2% 미만인 것이 바람직하다.
상기 개재물 종류별 점유율 분석을 통해, 상기 용강 샘플이 정상으로 평가되는 경우, 상기 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 이용하여, 상기 용강을 정상 또는 비정상으로 판단하는 추가 평가 단계를 더 실시한다.
상기 용강을 정상 또는 비정상으로 판단하는 추가 평가 단계를 더 실시하는 과정은, 상기 용강에서 샘플링한 샘플 중, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 산출하는 과정; 및 산출된 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 기준 평균 크기와 비교하여, 상기 용강을 정상 또는 비정상 상태로 평가하는 과정;을 포함한다.
상기 기준 평균 크기는 12㎛ 미만인 것이 바람직하다.
상기 평가 과정에 있어서, 상기 강재에서 샘플링한 샘플을 이용하는 경우, 상기 개재물 종류별 기준 점유율은, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 기준 개재물의 점유율이 25% 이하, CaO-SiO2계 개재물의 기준 점유율이 25% 이하, SiO2계 개재물의 기준 점유율이 25% 이하, MgO-SiO2계 개재물의 기준 점유율이 3% 이하, Al2O3계 개재물의 기준 점유율이 10% 미만인 것이 바람직하다.
상기 개재물 종류별 점유율 분석을 통해, 상기 강재에서 샘플링한 샘플이 정상으로 판단되는 경우, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 이용하여, 상기 강재를 정상 또는 비정상으로 판단하는 추가 평가 단계를 더 실시한다.
상기 강재를 정상 또는 비정상으로 판단하는 추가 평가 단계를 더 실시하는 과정은, 상기 강재에서 샘플링한 샘플 중, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 산출하는 과정; 및 산출된 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 기준 평균 크기와 비교하여, 상기 강재를 정상 또는 비정상 상태로 판단하는 과정;을 포함한다.
상기 강재는 블룸, 빌렛 및 선재를 포함하고, 상기 기준 평균 크기는, 블룸 용 기준 평균 크기, 빌렛 용 기준 평균 크기, 선재 용 기준 평균 크기를 포함하며, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 이용하여, 상기 강재를 정상 또는 비정상으로 판단하는 과정에 있어서, 상기 강재의 종류에 따라, 기준 평균 크기는, 블룸 용 기준 평균 크기, 빌렛 용 기준 평균 크기 및 선재 용 기준 평균 크기 중 어느 하나를 이용한다.
상기 블룸 용 기준 평균 크기는 15㎛ 미만이고, 상기 빌렛 용 기준 평균 크기는 10㎛ 미만이며, 상기 선재 용 기준 평균 크기는 6㎛ 미만인 것이 바람직하다.
피로 특성이 1억만회 이상인 강재를 제조한다.
본 발명의 실시예에 따른 강재는 전체 개재물에 대해, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 25% 이하, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 3% 이하, Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 미만, 나머지 불가피하게 생성된 개재물을 포함한다.
상기 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 15% 내지 25%, CaO-SiO2 계 개재물의 점유율이 10% 내지 25%, 상기 SiO2계 개재물의 점유율이 15% 내지 25%, 상기 MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 1 % 내지 3%, 상기 Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 미만, 나머지 불가피하게 생성된 개재물을 포함한다.
상기 강재는 블룸,빌렛 및 선재를 포함하고, 상기 강재가 블룸 인 경우, 상기 블룸 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 15㎛ 미만이고, 상기 강재가 빌렛 인 경우, 상기 블룸 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 10㎛ 미만이며, 상기 강재가 선재 인 경우, 상기 블룸 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 6㎛ 미만인 것이 바람직하다.
상기 강재는 0.5 중량% 내지 0.6 중량%의 탄소(C), 1.3 중량% 내지 2.6 중량%의 규소(Si), 0.6 중량% 내지 0.8 중량%의 망간(Mn), 0 중량% 초과, 0.2 중량% 미만의 바나듐(V), 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
상기 강재는 0.6 중량% 내지 1.3 중량%의 크롬(Cr), 0.01중량% 이하의 황(S), 0.02 중량% 이하의 인(P), 0.07 중량%의 질소(N)를 포함한다.
상기 강재는 피로 특성이 1억 만회 이상이다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 본 발명의 실시예에서는 우수한 피로 특성을 요하는 강재의 제조에 있어서, 주조 개시 전 용강 상태 또는 용강을 응고시켜 제조한 강재를 정상 또는 비정상으로 판단하는 평가 지표를 제공한다.
또한, 용강 상태 및 주편 제조 후에 상기 용강 및 주편의 정상 또는 비정상 상태를 판단하고, 이를 다음 차지의 용강 마련 및 주편 주조에 반영함으로써, 제품으로 출하할 수 있는 제품 실수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 용강 및 블룸 내에서의 개재물 종류별 점유율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 용강 및 블룸, 빌렛, 선재 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO)계 개재물의 평균 크기를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 용강 및 강재 내 20㎛를 초과하는 개재물의 갯수를 나타낸 그래프이다.
도 4는 제 1 및 제 2 실시예와, 제 1 및 제 2 비교예에 따른 용강, 블룸, 빌렛, 선재의 샘플 내 존재하는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 및 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO 개재물의 평균 조성을 CaO-SiO2-Al2O3 삼원계 상태도에 나타낸 도면이다.
도 5는 용강 단계에서 정상 또는 비정상 상태를 평가하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 강재의 제조 방법을 설명한 순서도이다.
도 6은 강재 단계에서 정상 또는 비정상 상태를 평가하는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 강재의 제조 방법을 설명한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평가 과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평가 과정을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명은 피로 특성이 우수한 강재 및 용강 또는 강재 내 개재물을 이용하여 용강 또는 강재의 품질 상태를 판단하는 평가 과정을 포함하는 강재의 제조 방법에 관한 것이다.
여기서, 개재물은 산화물로서, 예컨대, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 산화물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 산화물, SiO2 산화물, CaO-SiO2 산화물, MgO-SiO2계 산화물, Al2O3계 산화물일 수 있다.
설명에 앞서, 용강을 응고시켜 주조하여 제조하는 강재의 종류에 대해 설명한다.
용강을 응고시켜, 주편을 주조하는데, 그 폭 또는 길이에 따라, 슬라브(slab) 주편 및 블룸(bloom) 주편으로 나눠지며, 슬라브(slab) 주편에 비해 블룸(bloom)의 주편이 그 단변의 길이가 짧다. 또한, 블룸(bloom) 주편을 압연하면 빌렛(billet)이 제조되고, 빌렛을 압연하면 선재가 제조된다. 물론, 용강을 주조시켜 주편을 주조하는데 있어서, 바로 빌렛(billet) 주편으로 제조할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 강재를 설명하는데 있어서, 강재가 블룸, 빌렛 및 선재 중 어느 하나인 것으로 설명한다. 즉, 블룸, 빌렛 및 선재 각각을 모두 강재로 통칭하여 설명한다.
실시예에 따른 강재는 피로 특성이 우수한, 예컨대, 1억 만회 이상의 특성을 가지는 강재일 수 있다. 예컨대, 실시예에 따른 강재는 자동차의 엔진 밸브용 스프링강에 적용되는 강재일 수 있다. 보다 구체적인 예로, 실시예에 따른 강재는 빌렛(billet)을 압연하여 제조된 선재일 수 있다.
그런데, 강재의 피로특성은, 강재에 함유된 개재물
즉, 개재물의 크기가 클수록, 큰 개재물의 량이 많을수록 피로 특성이 저하된다. 특히, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물, SiO2 개재물, CaO-SiO2 개재물, MgO-SiO2계 개재물, Al2O3계 개재물 등이 피로 특성을 저하시키는 인자이다. 다른 말로 하면, 강재 내 상술한 바와 같은 서로 다른 조성의 개재물이 많을 때, 피로 특성이 저하되며, 특히 상술한 개재물들 중 3㎛ 이상의 개재물들이 피로 특성 저하에 직접적인 영향을 미친다.
따라서, 실시예에서는 강재 내 전체 개재물 중, 상술한 개재물 종류별로 차지하는 비율을 한정하여, 피로 특성이 우수한 예컨대 1억 만회 이상의 특성을 가지는 강재를 제공한다.
실시예에 따른 강재, 보다 구체적으로 블룸, 빌렛 또는 선재가 개재물을 포함하는데 있어서, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 25% 이하, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 3% 이하, Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 미만, 나머지 불가피하게 생성된 개재물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 강재 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율, CaO-SiO2계 개재물의 점유율, SiO2계 개재물의 점유율, MgO-SiO2계 개재물의 점유율 및 Al2O3계 개재물의 점유율 중, 적어도 하나가 실시예에서 한정하는 범위를 벗어나는 경우, 1억 만회 이상의 피로 특성을 가질수 없다. 보다 구체적으로 다시 설명하면, 강재 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 점유율이 25%를 초과하거나, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25%를 초과하거나, SiO2계 개재물의 점유율이 25%를 초과하거나, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 3%를 초과하거나, Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 이상인 경우, 1억 만회 이상의 피로 특성을 가질수 없다.
피로 특성이 우수한 강재를 제조하는데 있어서, 상기 강재에는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물, CaO-SiO2계 개재물, SiO2계 개재물, MgO-SiO2계 개재물, Al2O3계 개재물이 소정 함량 이상으로 함유될 수 밖에 없다.
이에, 실시예에 따른 강재는 개재물을 포함하는데 있어서, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 15% 내지 25%(15% 이상, 25% 이하), CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 10% 내지 25%(10% 이상, 25% 이하), SiO2계 개재물의 점유율이 15% 내지 25%(15% 이상, 25% 이하), MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 1 % 내지 3%(1% 이상, 3% 이하), Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 미만, 나머지 불가피하게 생성된 개재물을 포함한다.
여기서, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물은, CaO, SiO2, Al2O3, MgO를 포함하는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO 개재물과, 여기에 MgO, FeO가 더 포함된 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO 개재물을 의미한다. 마찬가지로, CaO-SiO2계 개재물은 CaO-SiO2 개재물과, 여기에 Al2O3를 더 포함하는 CaO-SiO2-Al2O3 개재물을 포함하고, MgO-SiO2계 개재물은 MgO-SiO2 개재물과, 여기에 Al2O3를 더 포함하는 MgO-SiO2-Al2O3 개재물을 포함한다.
상술한 바와 같은 개재물 종류별 점유율이란, 블룸, 빌렛 또는 선재 중 어느 하나의 강재를 소정의 크기로 절단하여 샘플을 마련하고, 상기 샘플(강재 샘플)을 성분 분석 장치로 분석하였을 때, 소정 면적 내 전체 개재물의 갯수에 대한 개재물 종류별 갯수를 의미한다. 즉, 분석 장치에서 분석하고자 하는 소정 면적의 분석 이미지 상에서, 개재물 종류별 갯수가 차지하는 비율을 의미한다. 보다 구체적으로, 샘플을 분석하여, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 갯수, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물의 갯수, CaO-SiO2계 개재물의 갯수, CaO-SiO2-Al2O3계 개재물의 갯수, SiO2 개재물의 갯수, MgO-SiO2계 개재물의 갯수, MgO-SiO2-Al2O3 계 개재물의 갯수, Al2O3 개재물의 갯수를 파악하고, 전체의 개재물 갯수 중 종류별로 각 개재물이 차지하는 갯수 비율을 계산하면 점유율이 된다.
이때, 점유율 계산을 위해 카운트하는 개재물은 그 종류와 상관없이 3㎛ 이상의 길이를 가지는 개재물을 카운트하는 것이 바람직하다. 여기서, 3㎛ 이상의 길이를 가지는 개재물을 카운트한다는 것은, 다수 또는 복수의 개재물 중, 어느 쪽 방향이든 3㎛ 이상의 길이를 가지는 개재물을 카운트 한다는 의미이다. 그리고, 3㎛ 이상의 길이를 가지는 개재물의 전체 갯수를 전체로하고, 종류별로 각 개재물 종류별 갯수를 카운트하여, 각 개재물 종류별 점유율을 산출할 수 있다.
3㎛ 이상의 길이를 가지는 개재물의 크기를 카운트 하는 것은, 강재의 피로 특성에 영향을 미치는 인자가 주로 3㎛ 이상의 길이를 가지는 개재물이기 때문이다. 물론, 3㎛ 미만의 개재물까지 카운트할 수도 있다.
또한, 실시예에 따른 강재, 보다 구체적인 예로, 블룸, 빌렛 및 선재 중 어느 하나는 0.5 중량% 내지 0.6 중량%의 탄소(C), 1.3 중량% 내지 2.6 중량%의 규소(Si), 0.6 중량% 내지 0.8 중량%의 망간(Mn), 0 중량% 초과, 0.2 중량% 미만의 바나듐(V), 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재일 수 있다. 그리고, 실시예에 따른 강재는 0.6 중량% 내지 1.3 중량%의 크롬(Cr), 0.01중량% 이하의 황(S), 0.02 중량% 이하의 인(P), 0.07 중량%의 질소(N)를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 강재는, 상술한 바와 같은 개재물 종류별 점유율이 한정된 강재에 보다 바람직한 피로 특성을 얻기 위해, 추가로 개재물 종류별 크기가 더 한정된 강재일 수 있다. 특히, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 크기가 더 한정된 강재일 수 있다. 그리고, 강재가 블룸, 빌렛 및 선재 중 어느 것이냐에 따라, 한정하는 크기가 다를 수 있다.
즉, 실시예에 따른 강재가 블룸일 경우, 블룸으로부터 채취한 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물의 평균 크기가 15㎛ 미만이고, 실시예에 따른 강재가 빌렛일 경우, 빌렛으로부터 채취한 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물의 평균 크기가 10㎛ 미만이며, 실시예에 따른 강재가 선재일 경우, 선재로부터 채취한 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물의 평균 크기가 6㎛ 미만이다.
한편, 용강 중 잔존하는 개재물은 주조 과정에서 다른 개재물과 합체 또는 성장하여 블룸에서는 그 크기가 더 크게 성장한다. 이후 블룸에 존재햐는 개재물은 빌렛 압연 및 선재 압연을 거치면서 연신되어 작은 개재물로 나뉘어 지면서 그 갯수는 증가하고, 평균 크기는 블룸, 빌렛, 선재 순으로 작아진다. 특히, 자동차의 엔진 밸브용 스프링강으로 활용되는 선재는 특히, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물의 평균 크기가 6㎛ 미만인 것이 바람직하다. 또한, 실시예에 따른 선재에는 그 개재물의 종류와 상관없이, 그 개재물의 크기가 20㎛를 초과하는 개재물이 존재하지 않는다.
강재는 액상의 용강을 응고시켜 제조하므로, 주조 전 용강 상태일 때의 상기 용강 내 개재물 종류별 점유율에 따라, 이후 제조되는 강재의 피로 특성이 결정된다.
실시예에 따른 용강은 개재물을 포함하는데 있어서, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 75%이하, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, SiO2계 개재물의 점유율이 15% 이하, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 2% 미만, Al2O3계 개재물의 점유율이 2% 미만 및 나머지 불가피하게 생성된 개재물을 포함한다.
용강에서는 주로 레이들 슬래그에 의해 개재물이 제어되므로 슬래그성 개재물인 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물이 대부분 차지하며, 이 개재물이 다른 개재물의 생성을 억제하고, 버블링을 통해 주로 액상인 슬래그성 개재물을 부상분리 제거하여 고청정강을 제조한다.
또한, 실시예에 따른 용강은 0.5 중량% 내지 0.6 중량%의 탄소(C), 1.3 중량% 내지 2.6 중량%의 규소(Si), 0.6 중량% 내지 0.8 중량%의 망간(Mn), 0 중량% 초과, 0.2 중량% 미만의 바나듐(V), 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재일 수 있다. 그리고, 실시예에 따른 강재는 0.6 중량% 내지 1.3 중량%의 크롬(Cr), 0.01중량% 이하의 황(S), 0.02 중량% 이하의 인(P), 0.07 중량%의 질소(N)를 더 포함할 수 있다.
한편, 용강 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율, CaO-SiO2계 개재물의 점유율, SiO2계 개재물의 점유율, MgO-SiO2계 개재물의 점유율 및 Al2O3계 개재물의 점유율 중, 적어도 하나가 실시예에서 한정하는 범위를 벗어나는 경우, 1억 만회 이상의 피로 특성을 가지는 용강을 제조할 수 없다. 보다 구체적으로 다시 설명하면, 용강 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 점유율이 75%를 초과하거나, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25%를 초과하거나, SiO2계 개재물의 점유율이 15%를 초과하거나, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 2% 이상이거나, Al2O3계 개재물의 점유율이 2% 이상인 경우, 1억 만회 이상의 피로 특성을 가질수 없다.
피로 특성이 우수한 보다 구체적으로 1억 만회 이상의 강재를 제조하는 용강에는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물, CaO-SiO2계 개재물, SiO2계 개재물, MgO-SiO2계 개재물을 및 Al2O3계 개재물이 포함될 수 밖에 없다.
이에, 실시예에 따른 용강은 개재물을 포함하는데 있어서, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 50% 내지 75%(50% 이상, 75% 이하), CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 10% 내지 25%(10% 이상, 25% 이하), SiO2계 개재물의 점유율이 1% 내지 15%(1% 이상, 15% 이하), MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 2% 미만, Al2O3계 개재물의 점유율이 2% 미만, 나머지 불가피하게 생성된 개재물을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 50% 내지 75%, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 10% 내지 25%, SiO2계 개재물의 점유율이 1% 내지 15%, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 2% 미만, Al2O3계 개재물의 점유율이 2% 미만일 때, 용강 중 Al의 함량이 5ppm 내지 15ppm이 된다.
즉, 용강 중 개재물 종류별 점유율이 상술한 범위를 벗어나는 경우, 용강 중 Al 함량이 5 ppm 미만이거나, 15 ppm을 초과할 수 있다.
용강 중 Al이 15 ppm을 초과하는 경우, 개재물 조성 중 Al2O3의 농도가 증가하여 고융점의 유해한 개재물로 변화하며, 이는 블룸 또는 선재로 제조되는 단계에서 Al2O3 개재물을 형성시킬 가능성이 높다. 또한, 용강 중 Al이 5 ppm 미만인 경우, 개재물 중 Al2O3 농도가 10 중량% 미만으로 낮아져, 개재물이 저융점 조성 영역을 벗어나게 된다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 용강 및 강재 내 개재물 종류별 점유율, 개재물 종류별 평균 크기에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 용강 및 블룸 내에서의 개재물 종류별 점유율을 나타낸 그래프이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 용강 및 블룸, 빌렛, 선재 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO)계 개재물의 평균 크기를 나타낸 그래프이다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 용강 및 강재 내 20㎛를 초과하는 개재물의 갯수를 나타낸 그래프이다.
여기서, 제 1 실시예와 제 2 실시예는 동일한 용강을 LF 정련(Ladle furnace) 후에 블룸, 빌렛, 선재로 제조하였다.
LF 정련이란, 전로 정련이 종료된 용강을 래들에 장입하고, 전극 봉을 이용하여 래들 내 용강의 온도를 승온시키면서, 래들 바닥에 마련된 노즐을 통해 불활성 가스를 저취하여 개재물 등을 제거하는 공정이다.
LF 정련 과정은 래들이 LF 공정 위치로 도착하는 단계, 용강을 승온시키면서 불활성 가스를 저취하는 LF 버블링 단계, LF 버블링이 종료된 용강이 수용된 래들을 후속 조업으로 출발시키는 LF 출발 단계를 포함한다. 이러한 LF 정련 과정에 있어서, 주조를 시작하기 전 즉, LF 도착, LF 버블링 및 LF 출발 단계는 용강 상태이며, 블룸, 빌렛 및 선재는 용강이 응고된 강재 상태이다.
제 1 실시예와 제 2 실시예는 모두 자동차 엔진 밸브용 스프링 강을 제조하기 위해 제조된 용강 및 이를 응고시켜 제조된 블룸으로서, 경향성을 보기 위해 동일한 조건으로 반복 실험한 것이다. 이때, 제 2 실시예의 경우 LF 정련 과정 중, LF 출발 및 블룸 단계에서만 점유율을 분석하였다.
그리고, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 용강을 이용하여 제조된 블룸, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 블룸을 압연시켜 제조된 강재(블룸, 빌렛 및 선재)의 피로 특성은 1억만회 이상이다.
이러한, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 용강(LF 도착, LF 버블링, LF 출발) 중에는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물(CaO-SiO2-Al2O3-MgO 개재물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-Fe 개재물)이 50% 내지 71% 수준을 점유하고, CaO-SiO2계(CaO-SiO2 개재물, CaO-SiO2-Al2O3 개재물)이 10 내지 24% 수준 점유하며, SiO2계 개재물은 1 내지 14%를 점유하고 있다. 이후, 이 용강을 응고시켜 블룸을 제조하면, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 블룸에는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물(CaO-SiO2-Al2O3-Mg 개재물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-Fe 개재물)이 대폭 줄어들어 18 내지 21%를 점유하고, CaO-SiO2계 개재물(CaO-SiO2 개재물, CaO-SiO2-Al2O3 개재물)은 12 내지 23% 로 수준을 점유하며, SiO2계 개재물이 16~23%로 점유율이 증가함을 알 수 있다.
그리고, 도 2를 참조하면, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 용강 중 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물(CaO-SiO2-Al2O3-MgO 개재물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-Fe 개재물)의 크기가 LF 정련 진행(LF 도착-LF 출발)에 따라 감소하다가, 주조 중에는 다시 증가하고, 블룸을 빌렛, 선재 순으로 제조하는 과정에서 다시 감소하는 경향을 보인다. 이는 블룸을 빌렛으로 압연하고, 빌렛을 선재로 압연함에 따라 연신되거나 작은 크기로 변형되어, 개재물의 크기가 감소하기 때문이다. 또한, 도 2를 참조하면, 선재 중 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물(CaO-SiO2-Al2O3-MgO 개재물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-Fe 개재물)계 개재물의 평균 크기가 6㎛ 이하임을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 선재 내 20㎛를 초과하는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물(CaO-SiO2-Al2O3-MgO 개재물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-Fe 개재물), CaO-SiO2계 개재물(CaO-SiO2 개재물, CaO-SiO2-Al2O3 개재물), SiO2계 개재물이 발견되지 않음을 알 수 있다.
도 4는 제 1 및 제 2 실시예와, 제 1 및 제 2 비교예에 따른 용강, 블룸, 빌렛, 선재의 샘플 내 존재하는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 및 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO 개재물의 평균 조성을 CaO-SiO2-Al2O3 삼원계 상태도에 나타낸 것이다.
개재물의 조성은 저융점 영역인 개재물 목표 조성으로 제어되었을 때, 압연 중 연신이 잘 되고, 또한 피로특성에 무해하다.
제 1 및 제 2 실시예는 용강 보다 구체적으로는 턴디시 내 용강 중 Al이 7ppm, 12ppm으로 제어되어 비교적 개재물 목표조성 영역에 근접하게 제어되었음을 알 수 있다.
한편, 제 1 및 제 2 비교예는 턴디쉬 용강중 Al이 17 ppm 및 21 ppm으로 제어된 경우로서, 선재 샘플내 존재하는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 및 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물의 평균 조성이 피로 시험시 파단 원인으로 작용하는 개재물 조성 영역에 가깝게 제어되어, 위험성을 내포하고 있음을 알 수 있다.
이로부터 연신성과 피로특성이 우수한 개재물 조성 제어를 위해서는 턴디쉬 용강 중 Al의 제어가 중요함을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 강재의 제조 방법은, 용강을 마련하는 과정, 용강을 응고시켜 강재를 제조하는 과정, 용강 및 강재 중 어느 하나에서 샘플링한 샘플의 개재물 종류별 점유율을 분석하고, 분석된 개재물 종류별 점유율에 따라 용강 및 강재 중 어느 하나를 정상 또는 비정상으로 평가하는 과정을 포함한다.
여기서, 용강의 정상 상태라 함은, 목적하는 피로 특성을 가지는 강재를 제조하는데 원료가 되는 용강의 상태를 의미하며, 이는 용강 중 개재물 종류별 점유율에 따라 따라 달라진다.
즉, 정상 상태의 용강은 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 75% 이하, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, SiO2계 개재물의 점유율이 15% 이하, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 2% 미만, Al2O3계 개재물의 점유율이 2% 미만이고, 나머지 불가피하게 생성된 개재물로 이루어진다.
반대로, 비정상 상태의 용강은 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 75%를 초과하거나, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25%를 초과하거나, SiO2계 개재물의 점유율이 15%를 초과하거나, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 2% 이상이거나, Al2O3계 개재물의 점유율이 2% 이상일 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는, 용강을 이용하여 평가를 진행할 때, 정상 상태 용강에서의 개재물 종류별 점유율을 개재물 종류별 기준 점유율로 설정한다.
보다 바람직하게는 정상 상태의 용강의 경우, 상기 용강 샘플 중 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 12㎛ 미만이다.
한편, 용강 중 점유율 별 점유율이 상술한 기준값을 만족할 때, 제조하고자 하는 자동차 엔진 밸브 스프링용 강재를 제조할 수 있으나, 이에 더하여 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 12㎛ 미만을 만족할 때, 보다 우수한 피로 특성을 가질수 있다.
이에, 실시예에서는 정상 상태의 용강 중, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기(12㎛ 미만)를 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 기준 평균 크기로 설정한다.
그리고, 보다 높은 피로 특성을 요구하는 경우에, 용강을 이용하여 평가를 진행할 때, 개재물 종류별 점유율이 정상 상태로 판단된 후에, 용강 샘플의 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 도출하고, 이를 기준 평균 크기와 비교하여, 용강의 정상 또는 비정상 상태로 판단할 수 있다.
또한, 강재의 정상 상태라 함은, 목적하는 피로 특성을 가지는 것으로, 이는 용강 중 개재물 종류별 점유율에 따라 달라진다.
즉, 정상 상태의 강재는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 25% 이하, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, SiO2 개재물의 점유율이 25% 이하, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 3% 이하, Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 미만이며, 나머지 불가피하게 생성된 개재물로 이루어진다.
반대로, 비정상 상태의 강재는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 25% 초과, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25% 초과, SiO2계 개재물의 점유율이 25% 초과, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 3% 초과, Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 이상일수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는, 강재를 이용하여 평가를 진행할 때, 정상 상태 강재에서의 개재물 종류별 점유율을 개재물 종류별 기준 점유율로 설정한다.
한편, 강재 중 점유율 별 점유율이 상술한 기준값을 만족할 때, 제조하고자 하는 자동차 엔진 밸브 스프링용 강재를 제조할 수 있으나, 이에 더하여 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 후술되는 한정 범위를 만족할 때, 보다 우수한 피로 특성을 가질수 있다.
그리고, 강재가 블룸, 빌렛 및 선재 중 어는 것이냐에 따라, CaO-SiO2-Al2O3-MgO를 한정하는 평균 크기가 다를 수 있다.
즉, 블룸 강재로 부터 얻은 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 15㎛ 미만, 빌렛 강재로부터 얻은 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 10㎛ 미만, 선재 강재로부터 얻은 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 6㎛ 미만일 때, 보다 우수한 피로 특성을 가질수 있다.
이에, 실시예에서는 블룸 강재 단계에서 평가할 경우, 이때 기준 평균 크기를 15㎛ 미만, 빌렛 강재 단계에서 평가할 경우, 이때 기준 평균 크기를 10㎛ 미만, 선재 강재 단계에서 판단할 경우, 이때 기준 평균 크기를 6㎛ 미만으로 한다.
그리고, 보다 높은 피로 특성을 요구하는 경우에, 강재를 이용하여 평가를 진행할 때, 개재물 종류별 점유율이 정상 상태로 판단된 후에, 강재 샘플의 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 도출하고, 이를 기준 평균 크기와 비교하여, 용강의 정상 또는 비정상 상태로 판단할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 강재의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 5는 용강 단계에서 정상 또는 비정상 상태를 평가하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 강재의 제조 방법을 설명한 순서도이다. 도 6은 강재 단계에서 정상 또는 비정상 상태를 평가하는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 강재의 제조 방법을 설명한 순서도이다. 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 평가 과정을 도시한 순서도이다. 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 평가 과정을 도시한 순서도이다.
먼저, 용강을 샘플링하여 상기 용강의 정상 비정상 상태를 판단하는 과정을 포함하는 제 1 실시예에 강재의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 5를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 강재의 제조 방법은, 용강을 마련하는 과정(S1), 주조를 시작하기 전에 용강을 샘플링하여(S2), 용강 중 개재물의 특성을 분석하는 과정(S11), 분석된 개재물의 특성을 기준값과 비교하여, 용강을 정상 또는 비정상상 상태로 평가하는 과정(S21)을 포함한다. 그리고, 용강이 정상으로 판단되는 상기 용강을 이용하여 주조를 시작하는 과정(S3)포함하며, 용강이 비정상으로 판단되는 경우 주조를 실시하지 않고, 상기 용강을 폐기하거나, 용강의 다시 마련하는 과정으로 돌아갈 수 있다.
실시예에 따른 용강은 자동차 엔진 밸브용 스프링을 제조하는 강재 제조를 목적으로 하는 용강일 수 있다. 또한, 실시예에 따른 용강은, 5 중량% 내지 0.6 중량%의 탄소(C), 1.3 중량% 내지 2.6 중량%의 규소(Si), 0.6 중량% 내지 0.8 중량%의 망간(Mn), 0 중량% 초과, 0.2 중량% 미만의 바나듐(V), 0.6 중량% 내지 1.3 중량%의 크롬(Cr), 0.01중량% 이하의 황(S), 0.02 중량% 이하의 인(P), 0.07 중량%의 질소(N), 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 제조하기 위한 용강일 수 있다.
상술한 바와 같은 용강이 마련되면(S1), 상기 용강 1g을 샘플링하여, 소정 형상으로 응고시켜 샘플을 제조한다. 샘플링 되는 용강은, 전로 정련 단계 종료 후에, 용강 온도를 승온시키고, 용강을 버블링하는 LF 정련 단계일 수 있다.
샘플링 종료후, 용강을 이용하여 주편을 주조한다(S3).
한편에서는 샘플을 성분 분석기 예컨대, 주사현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 또는 에너지 분산형 엑스선(Energy DispersiveX-ray; EDX)을 이용하여, 샘플 내 개재물 상태를 분석한다(S11).
용강 샘플 내 개재물 상태를 분석하는데 있어서(S11), 제 1 실시예와 같이 도 7에 도시된 바와 같이, 용강 샘플로부터 개재물 종류별 점유율을 분석한다(S111). 보다 구체적인 예로, 용강 샘플 내, 개재물 종류별로, 3㎛ 이상의 길이를 가지는 개재물을 카운트한다. 그리고, 3㎛ 이상의 길이를 가지는 전체 개재물 갯수 중, 개재물 종류별 갯수의 비율을 계산하여, 개재물 종류별 점유율을 도출한다.
이때, 점유율을 도출하는 개재물의 종류는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물, CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물, CaO-SiO2계 개재물, CaO-SiO2-Al2O3 계 개재물, SiO2 개재물, MgO-SiO2계 개재물, MgO-SiO2-Al2O3 계 개재물, Al2O3 개재물을 포함한다.
그리고, 도출된 개재물 종류별 점유율 각각을 개재물 종류별 기준 점유율과 비교하여, 용강을 정상 또는 비정상 상태로 평가한다(S211).
즉, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물이 75% 이하이고, CaO-SiO2계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3 계 개재물이 25% 이하이며, SiO2 개재물이 15% 이하, MgO-SiO2계 개재물 또는 MgO-SiO2-Al2O3 계 개재물이 2% 미만이고, Al2O3 개재물이 2% 미만 일 때, 정상 상태로 평가한다.
용강이 정상 상태로 평가되면(yes) 되면, 다음 차지의 용강 마련 단계에서 현재의 용강 제조 조건을 유지한다(S31). 예컨대, 용선을 정련하여 용강으로 제조하는 단계에서, 용선 또는 용강으로 투입되는 정련제 등의 부원료의 투입량 또는 산소 취입량 등을 변경하지 않고 유지시킨다.
반대로, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물이 75%를 초과하거나, CaO-SiO2계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3 계 개재물이 25%를 초과하거나, SiO2 개재물이 15%를 초과하거나, MgO-SiO2계 개재물 또는 MgO-SiO2-Al2O3 계 개재물이 2% 이상이거나, Al2O3 개재물이 2% 이상 일 때, 비정상 상태로 평가한다.
용강이 비정상 상태로 평가되는 경우(No), 다음 차지의 용강 마련 단계에서 조업 조건을 변경한다(S32). 예컨대, 용선을 정련하여 용강으로 제조하는 단계에서, 용선 또는 용강으로 투입되는 정련제 등의 부원료의 투입량 또는 산소 취입량 등을 조절함으로써 조절 가능하다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 우수한 피로 특성을 요하는 강재의 제조에 있어서, 용강 단계에서 비정상 또는 정상 상태를 평가할 수 있는 평가 지표를 제공한다.
한편, 종래와 같이 용강이 비정상 상태이나, 이를 인지하지 못하고, 계속 주편을 제조하는 경우, 출하 가능한 제품의 실수율이 그러나, 실시예에서는 용강의 정상 또는 비정상 상태로 판단하고, 이를 다음 차지의 용강 제조 단계에서 반영할 수 있어, 종래에 비해 제품 실수율을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 용강을 이용하여, 용강의 정상 또는 비정상 상태로 판단하는데 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 용강 중 개재물 종류별 점유율을 이용하여 평가하는 것을 설명하였다.
하지만, 보다 높은 피로 특성이 요구되는 강재 제조를 요하는 경우, 도 8에 도시된 제 2 실시예와 같이, 추가로 개재물 종류별 평균 크기를 이용한 평가 과정(S112, S212)이 더 포함될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 개재물 종류별 점유율 평가를 통해 용강이 정상 상태로 판단되는 경우, 개재물 종류별 평균 크기를 분석하는 과정(S112) 및 개재물 종류별 평균 크기와 개재물 종류별 기준 평균 크기를 비교하여, 용강의 정상 또는 비정상으로 판단하는 과정(S212)을 포함한다.
여기서, 개재물 종류별 평균 크기를 분석하는 과정(S112)에 있어서, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 즉, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 aO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물의 평균 크기를 분석한다. 그리고, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 12㎛ 미만일 때, 정상 상태로 판단하고, 반대로, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 12㎛ 이상일 때, 비정상 상태로 판단한다.
정상 상태로 판단되면, 다음 차지의 용강 마련 단계에서 현재의 용강 제조 조건을 유지하고, 비정상으로 판단되는 경우, 다음 차지의 용강 마련 단계에서 조업 조건을 변경한다.
상기에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 주조 전 용강 단계에서, 상기 용강을 샘플링하여, 용강의 정상 또는 비정상 상태를 판단하는 것을 설명하였다.
하지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 용강을 강재로 제조한 후에, 제조된 강재 중 개재물 특성을 분석하여, 강재의 정상 비정상 상태를 판단할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 강재를 샘플링하여 상기 용강의 정상 비정상 상태를 판단하는 과정을 포함하는 제 2 실시예에 강재의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 강재의 제조 방법은, 용강을 마련하는 과정(S1), 용강을 응고시켜 주조하는 과정(S3), 제조된 강재를 샘플링하여(S4), 강재 중 개재물의 특성을 분석하는 과정(S12), 분석된 개재물의 특성을 기준값과 비교하여, 강재를 정상 또는 비정상상 상태로 평가하는 과정(S22)을 포함한다. 그리고, 강재가 정상으로 판단되면, 상기 강재를 최종 제품으로 출하하고, 강재가 비정상으로 판단되는 강재를 폐기하거나, 다른 조업에 재활용할 수 있다.
실시예에 따른 강재는 자동차 엔진 밸브용 스프링을 제조하는 강재 제조를 목적으로 하는 용강일 수 있다. 또한, 실시예에 따른 강재는, 5 중량% 내지 0.6 중량%의 탄소(C), 1.3 중량% 내지 2.6 중량%의 규소(Si), 0.6 중량% 내지 0.8 중량%의 망간(Mn), 0 중량% 초과, 0.2 중량% 미만의 바나듐(V), 0.6 중량% 내지 1.3 중량%의 크롬(Cr), 0.01중량% 이하의 황(S), 0.02 중량% 이하의 인(P), 0.07 중량%의 질소(N), 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 제조하기 위한 용강일 수 있다.
상술한 바와 같은 강재가 제조되면, 상기 강재 1g을 샘플링하여(S4), 강재 샘플을 제조한다. 여기서 샘플링되는 강재는, 블룸, 빌렛 및 선재 중 어느 하나일수 있다.
그리고 이렇게 제조된 샘플을 성분 분석기 예컨대, 주사현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 또는 에너지 분산형 엑스선(Energy DispersiveX-ray; EDX)을 이용하여, 샘플 내 개재물 상태를 분석한다(S12).
강재 샘플 내 개재물 상태를 분석하는데 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 강재 샘플로부터 개재물 종류별 점유율을 분석(S111) 할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 강재 샘플 내, 개재물 종류별로, 3㎛ 이상의 길이를 가지는 개재물을 카운트한다. 그리고, 3㎛ 이상의 길이를 가지는 전체 개재물 갯수 중, 개재물 종류별 갯수의 비율을 계산하여, 개재물 종류별 점유율을 도출한다.
그리고, 도출된 개재물 종류별 점유율 각각을 개재물 종류별 기준 점유율과 비교하여, 용강을 정상 또는 비정상 상태로 평가한다(S211).
즉, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물이 25% 이하이고, CaO-SiO2계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3 계 개재물이 25% 이하이며, SiO2 개재물이 25% 이하, MgO-SiO2계 개재물 또는 MgO-SiO2-Al2O3 계 개재물이 3% 이하이고, Al2O3 개재물이 10% 미만 일 때, 정상 상태로 평가한다.
강재가 정상 상태로 평가되면(yes) 되면, 필요에 따라 제조된 강재에 추가 조업을 실시한 후, 최종 제품으로 출하한다.
반대로, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물이 25%을 초과하거나, CaO-SiO2계 개재물 또는 CaO-SiO2-Al2O3 계 개재물이 25%를 초과하거나, SiO2 개재물이 25%를 초과하거나, MgO-SiO2계 개재물 또는 MgO-SiO2-Al2O3 계 개재물이 3%를 초과하거나, Al2O3 개재물이 10% 이상 일 때, 비정상 상태로 평가한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 우수한 피로 특성을 요하는 강재의 제조에 있어서, 제조된 강재의 정상 또는 비정상 상태를 평가할 수 있는 평가 지표를 제공한다.
상기에서는 강재를 이용하여, 강재의 정상 또는 비정상 상태로 판단하는데 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 강재 중 개재물 종류별 점유율을 이용하여 평가하는 것을 설명하였다.
하지만, 보다 높은 피로 특성이 요구되는 강재 제조를 요하는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 추가로 개재물 종류별 평균 크기를 이용한 평가 과정(S112, S212)이 더 포함될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 개재물 종류별 점유율 평가를 통해 강재가 정상 상태로 판단되는 경우, 개재물 종류별 평균 크기를 분석하는 과정(S112) 및 개재물 종류별 평균 크기와 개재물 종류별 기준 평균 크기를 비교하여, 용강의 정상 또는 비정상으로 판단하는 과정(S212)을 포함한다.
여기서, 개재물 종류별 평균 크기를 분석하는 과정(S112)에 있어서, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 즉, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물 또는 aO-SiO2-Al2O3-MgO-MnO-FeO계 개재물의 평균 크기를 분석한다.
이때, 분석하는 또는 평가 대상인 강재는 블룸, 빌렛 또는 선재 중 어느 하나일 수 있는데, 어떤 강재이냐에 따라 기준 평균 크기가 다르다. 예컨대, 평가대상 강재의 샘플이 블룸인 경우, 블룸 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 15㎛ 미만일 때 정상, 15㎛ 이상일 때 비정상으로 평가한다. 다른 예로, 평가대상 강재의 샘플이 빌렛인 경우, 빌렛 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 10㎛ 미만일 때 정상, 10㎛ 이상일 때 비정상으로 평가한다. 또 다른 예로, 평가대상 강재의 샘플이 선재인 경우, 선재 샘플 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 6㎛ 미만일 때 정상, 6㎛ 이상일 때 비정상으로 평가한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 우수한 피로 특성을 요하는 강재의 제조에 있어서, 주조 개시 전 용강 상태 또는 용강을 응고시켜 제조한 강재를 정상 또는 비정상으로 판단하는 평가 지표를 제공한다.
또한, 용강 상태 및 주편 제조 후에 상기 용강 및 주편의 정상 또는 비정상 상태를 판단하고, 이를 다음 차지의 용강 마련 및 주편 주조에 반영함으로써, 제품으로 출하할 수 있는 제품 실수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 강재의 제조 방법은 용강을 마련하는 과정, 용강을 응고시켜 강재를 제조하는 과정 및 용강 및 강재 중 어느 하나에서 샘플링한 샘플의 개재물 종류별 점유율을 분석하고, 분석된 개재물 종류별 점유율에 따라 용강 및 강재 중 어느 하나를 정상 또는 비정상으로 평가하는 과정을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 주조 개시 전 용강 상태에서, 상기 용강의 정상 또는 비정상 상태를 평가함에 따라, 용강이 비정상 상태이나, 이를 인지하지 못하고, 그대로 주조가 진행되는 문제를 방지할 수 있으며, 이에 제품 실수율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 용강을 마련하는 과정;
    상기 용강을 응고시켜 강재를 제조하는 과정; 및
    상기 용강 및 강재 중 어느 하나에서 샘플링한 샘플의 개재물 종류별 점유율을 분석하고, 분석된 개재물 종류별 점유율에 따라 상기 용강 및 강재 중 어느 하나를 정상 또는 비정상으로 평가하는 과정;
    을 포함하는 강재의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개재물 종류별 점유율을 분석하는 과정은,
    상기 샘플에 포함된 전체 개재물의 갯수를 카운트하는 과정;
    상기 샘플에 포함된 서로 다른 성분 조성을 가지는 개재물 종류별로 갯수를 카운트 하는 과정;
    상기 전체 개재물 갯수에 대한 상기 개재물 종류별 갯수의 비율을 이용하여, 상기 개재물 종류별 점유율을 산출하는 과정;
    을 포함하는 강재의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 개재물 종류별 점유율을 분석하는 데 있어서,
    CaO-SiO2-Al2O3-MgO 계 개재물, CaO-SiO2계 개재물의 점유율, SiO2계 개재물, CaO-SiO2 계 개재물, Al2O3계 개재물 각각의 점유율을 분석하는 강재의 제조 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 정상 또는 비정상으로 평가하는 과정은,
    상기 분석된 개재물 종류별 점유율을 개재물 종류별 기준 점유율과 비교하는 과정; 및
    상기 분석된 개재물 종류별 점유율이 개재물 종류별 기준 점유율을 만족하는 경우, 상기 용강 및 강재를 정상으로 평가하는 강재의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 평가 과정에 있어서, 상기 용강에서 샘플링한 샘플을 이용하는 경우,
    상기 개재물 종류별 기준 점유율은,
    CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 기준 점유율이 75% 이하,
    CaO-SiO2계 개재물의 기준 점유율이 25% 이하,
    SiO2계 개재물의 기준 점유율이 15% 이하,
    MgO-SiO2계 개재물의 기준 점유율이 2% 미만,
    Al2O3계 개재물의 기준 점유율이 2% 미만인 강재의 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 개재물 종류별 점유율 분석을 통해, 상기 용강 샘플이 정상으로 평가되는 경우,
    상기 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 이용하여, 상기 용강을 정상 또는 비정상으로 판단하는 추가 평가 단계를 더 실시하는 강재의 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 용강을 정상 또는 비정상으로 판단하는 추가 평가 단계를 더 실시하는 과정은,
    상기 용강에서 샘플링한 샘플 중, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 산출하는 과정; 및
    산출된 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 기준 평균 크기와 비교하여, 상기 용강을 정상 또는 비정상 상태로 평가하는 과정;
    을 포함하는 강재의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기준 평균 크기는 12㎛ 미만인 강재의 제조 방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 평가 과정에 있어서, 상기 강재에서 샘플링한 샘플을 이용하는 경우,
    상기 개재물 종류별 기준 점유율은,
    CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 기준 개재물의 점유율이 25% 이하,
    CaO-SiO2계 개재물의 기준 점유율이 25% 이하,
    SiO2계 개재물의 기준 점유율이 25% 이하,
    MgO-SiO2계 개재물의 기준 점유율이 3% 이하,
    Al2O3계 개재물의 기준 점유율이 10% 미만인 강재의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 개재물 종류별 점유율 분석을 통해, 상기 강재에서 샘플링한 샘플이 정상으로 판단되는 경우,
    CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 이용하여, 상기 강재를 정상 또는 비정상으로 판단하는 추가 평가 단계를 더 실시하는 강재의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 강재를 정상 또는 비정상으로 판단하는 추가 평가 단계를 더 실시하는 과정은,
    상기 강재에서 샘플링한 샘플 중, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 산출하는 과정; 및
    산출된 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 기준 평균 크기와 비교하여, 상기 강재를 정상 또는 비정상 상태로 판단하는 과정;
    을 포함하는 강재의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 강재는 블룸, 빌렛 및 선재를 포함하고,
    상기 기준 평균 크기는, 블룸 용 기준 평균 크기, 빌렛 용 기준 평균 크기, 선재 용 기준 평균 크기를 포함하며,
    CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기를 이용하여, 상기 강재를 정상 또는 비정상으로 판단하는 과정에 있어서,
    상기 강재의 종류에 따라, 기준 평균 크기는, 블룸 용 기준 평균 크기, 빌렛 용 기준 평균 크기 및 선재 용 기준 평균 크기 중 어느 하나를 이용하는 강재의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 블룸 용 기준 평균 크기는 15㎛ 미만이고,
    상기 빌렛 용 기준 평균 크기는 10㎛ 미만이며,
    상기 선재 용 기준 평균 크기는 6㎛ 미만인 강재의 제조 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    피로 특성이 1억만회 이상인 강재를 제조하는 강재의 제조 방법.
  15. 전체 개재물에 대해, CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 25% 이하, CaO-SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, SiO2계 개재물의 점유율이 25% 이하, MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 3% 이하, Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 미만, 나머지 불가피하게 생성된 개재물을 포함하는 강재.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 점유율이 15% 내지 25%, CaO-SiO2 계 개재물의 점유율이 10% 내지 25%, 상기 SiO2계 개재물의 점유율이 15% 내지 25%, 상기 MgO-SiO2계 개재물의 점유율이 1 % 내지 3%, 상기 Al2O3계 개재물의 점유율이 10% 미만, 나머지 불가피하게 생성된 개재물을 포함하는 강재.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 강재는 블룸, 빌렛 및 선재를 포함하고,
    상기 강재가 블룸 인 경우, 상기 블룸 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 15㎛ 미만이고,
    상기 강재가 빌렛 인 경우, 상기 블룸 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 10㎛ 미만이며,
    상기 강재가 선재 인 경우, 상기 블룸 내 CaO-SiO2-Al2O3-MgO계 개재물의 평균 크기가 6㎛ 미만인 강재.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 강재는 0.5 중량% 내지 0.6 중량%의 탄소(C), 1.3 중량% 내지 2.6 중량%의 규소(Si), 0.6 중량% 내지 0.8 중량%의 망간(Mn), 0 중량% 초과, 0.2 중량% 미만의 바나듐(V), 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 강재는 0.6 중량% 내지 1.3 중량%의 크롬(Cr), 0.01중량% 이하의 황(S), 0.02 중량% 이하의 인(P), 0.07 중량%의 질소(N)를 포함하는 강재.
  20. 청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강재는 피로 특성이 1억 만회 이상인 강재.
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