KR101841225B1 - Steel material cooling method, steel material manufacturing method, steel material cooling facility, and steel material manufacturing facility - Google Patents

Steel material cooling method, steel material manufacturing method, steel material cooling facility, and steel material manufacturing facility Download PDF

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Abstract

강재 하면의 냉각을 촉진시켜, 고강도 및 고인성인 재질을 얻을 수 있는 데다가, 냉각 중에 휨이 발생하지 않는 강재의 냉각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
강재의 광면부(broad surface part)를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 15° 이상 45° 이하가 되도록, 강재를 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에 침지하는 것을 특징으로 하는 강재의 냉각 방법이다.It is an object of the present invention to provide a cooling method of a steel material which promotes cooling of a bottom surface of a steel material and which can obtain a material of high strength and high toughness and which does not cause warping during cooling.
The steel material is placed in a water tank storing water at least 20 times as large as the steel volume so that the inclined angle from the horizontal plane in the short side direction of the light side of the steel material is 15 degrees or more and 45 degrees or less, And then the steel material is immersed.

Description

강재의 냉각 방법, 강재의 제조 방법, 강재 냉각 설비 및 강재 제조 설비{STEEL MATERIAL COOLING METHOD, STEEL MATERIAL MANUFACTURING METHOD, STEEL MATERIAL COOLING FACILITY, AND STEEL MATERIAL MANUFACTURING FACILITY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a steel material cooling method, a steel material manufacturing method, a steel material cooling facility, and a steel material manufacturing facility. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은, 강재의 냉각 방법, 강재의 제조 방법, 강재 냉각 설비 및 강재 제조 설비에 관한 것이다. The present invention relates to a method of cooling steel, a method of manufacturing steel, a cooling system of steel, and a steel manufacturing facility.

후강판 등 두께가 두꺼운 강재의 제조에 있어서, 다량의 합금 성분의 첨가를 행하지 않고 고강도 및 고인성을 얻기 위해서는, 일반적으로, 오프라인으로 롤러 퀀칭(roller quenching)하는 방법으로 퀀칭 처리를 행한다. 그러나, 예를 들면, 판 두께가 100㎜를 초과하는 바와 같은 강재의 경우, 테이블 롤러가 휘는 등, 반송의 문제가 발생한다. 그래서 이러한 후물(厚物) 강재의 경우, 수중에 침지시켜 냉각하는 방법으로 퀀칭 처리를 행하고 있다. In order to obtain a high strength and a high toughness without adding a large amount of an alloy component in the production of a thick steel such as a post-steel plate, quenching is generally performed by a method of roller quenching off-line. However, for example, in the case of a steel material having a plate thickness exceeding 100 mm, there arises a problem of conveyance, such as bowing of the table roller. In the case of such thick steel, quenching is carried out by immersing the steel in water and cooling it.

수중에 침지시켜 냉각하는 강재의 퀀칭 처리(이하, 단순히 침지 냉각이라고 칭하는 경우도 있음)는, 도 1 또는 도 2에 나타내는 바와 같은 설비에 있어서, 강재(1)를 대차(臺車; 2)가 부착된 가열로(3)로 가열한 후, 크레인 등의 매달음 기구(4)로 강재(1)를 매달아, 물(5)로 채워진 수조(6) 내에 강재의 광면부(broad surface part) 장변 방향이 수직 또는 수평이 되도록 하여 침지시켜 행한다. 퀀칭 중의 냉각 속도를 빠르게 할수록, 고강도이고 고인성인 재질의 강재가 얻어진다. (Hereinafter sometimes simply referred to as immersion cooling) of a steel material which is immersed in water and cooled is the same as that of the first embodiment except that the steel material 1 is sandwiched between the car 2 The steel material 1 is hung by the hanging mechanism 4 such as a crane after the heating by the attached heating furnace 3 so that the long side of the broad surface part of the steel material in the water tank 6 filled with the water 5 So that the direction is vertical or horizontal. As the cooling rate during quenching is increased, a steel material having high strength and high tensile strength can be obtained.

수중에 침지시켜 강재를 냉각하는 방법으로서, 특허문헌 1의 기술이 있다. 특허문헌 1은, 강편 광면이 측면이 되도록 수중에 수직 방향으로 침지시켜, 강편 양면으로부터 수분사를 행하는 것을 특징으로 하는 강편의 수냉 방법이며, 강편의 급속하고 또한 균일한 냉각을 도모하는 것이다. As a method of cooling the steel material by immersing it in water, there is the technique of Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a water cooling method of a billet which is soaked vertically in water so that the billet's light side becomes a side surface and water is sprayed from both sides of the billet, thereby rapidly and uniformly cooling the billet.

일본공개특허공보 2006-199992호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-199992

그러나, 특허문헌 1의 방법과 같이, 가열로로부터 추출한 강재의 광면부를 수직으로 하여 침지시키는 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 판 길이가 긴 강재에서는, 자중에 의해 매달아 올릴 때에 강재(1)가 변형한다는 문제가 있다. 예를 들면, 판 두께 150㎜, 판 길이 13m의 경우는, 매달아 올릴 때에 변형하여 전체 길이에서 500㎜ 정도의 휨이 발생해 버린다. However, in the case of vertically immersing the optical surface portion of the steel material extracted from the heating furnace as in the method of Patent Document 1, in the steel material having a long plate length as shown in Fig. 3, There is a problem of transformation. For example, in the case of a plate thickness of 150 mm and a plate length of 13 m, a warpage of about 500 mm in total length is generated due to deformation when it is suspended.

또한, 가열로로부터 추출한 강재의 광면부를 수평으로 하여 물에 침지시키는 경우, 도 4에 나타내는 바와 같이, 강재(1)의 상면에 발생하는 증기포(7)는, 체류하지 않고 화살표의 방향으로 이동한다. 그러나, 강재(1)의 하면에서는, 발생한 증기포(7)가 체류하여 증기막(8)이 형성되면, 강재 하면과 물이 직접 접촉하지 않게 되기 때문에, 열 전달이 저해된다. 따라서, 강재(1)의 상면과 비교하여 하면은 식기 어려워져, 평균 냉각 속도의 저하나 상하면의 냉각 불균일이 일어난다. 그 결과, 강도나 인성의 저하, 냉각 중에 휨이 발생한다는 문제가 있다. 예를 들면, 판 두께 150㎜의 강재의 광면부를 수평으로 하여 침지시켰을 때, 상하면의 온도 이력은 도 5와 같이 되어, 강재의 하면 온도가 상면 온도에 비해 최대 350℃ 높아진다. In addition, when the light surface portion of the steel material extracted from the heating furnace is horizontally immersed in water, as shown in Fig. 4, the vapor pile 7 generated on the upper surface of the steel material 1 moves in the direction of the arrow do. However, in the lower surface of the steel material 1, when the vapor film 7 stays and the vapor film 8 is formed, the lower surface of the steel material and the water are not in direct contact with each other, and heat transfer is hindered. Therefore, the lower surface of the steel material 1 becomes difficult to be lowered in comparison with the upper surface of the steel material 1, resulting in lowering of the average cooling rate and uneven cooling of the upper and lower surfaces. As a result, there is a problem that strength and toughness are lowered and warpage occurs during cooling. For example, when the light surface portion of a steel material having a plate thickness of 150 mm is immersed horizontally, the temperature history of the upper and lower surfaces is as shown in Fig. 5, and the lower surface temperature of the steel material becomes 350 占 폚 higher than the upper surface temperature.

이 때문에, 가열로로부터 추출한 강재의 광면부를 수평으로 하여 물에 침지시키는 경우, 강재 상하면의 냉각을 균일하게 하기 위해서는, 수분류(water jet) 등의 냉각 장치를 이용하여 하면의 냉각을 촉진할 필요가 있다. 그러나, 예를 들면, 판 폭 2m, 판 길이 10m 이상의 강재의 퀀칭 처리를 행하는 경우, 다수의 노즐 설치나 다량의 냉각수가 필요해져, 설비 비용 및 러닝 비용이 든다. 또한, 노즐 배치에 의해 냉각 불균일이 생겨버린다는 문제도 있다. Therefore, in order to uniformly cool the upper and lower surfaces of the steel material when the light surface portion of the steel material extracted from the heating furnace is horizontally immersed in water, it is necessary to promote cooling of the lower surface by using a cooling device such as water jet . However, for example, when a steel material having a plate width of 2 m and a plate length of 10 m or more is subjected to quenching treatment, a large number of nozzles and a large amount of cooling water are required, resulting in equipment cost and running cost. In addition, there is also a problem that uneven cooling occurs due to nozzle arrangement.

본 발명은, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 강재 하면의 냉각을 촉진시켜, 고강도 및 고인성의 재질을 얻을 수 있는 데다가, 냉각 중에 휨이 발생하지 않는 강재의 냉각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a cooling method of a steel material that promotes cooling of the bottom surface of a steel material to obtain a material of high strength and high toughness, and does not cause warping during cooling.

본 발명은, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 수단은 하기와 같다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the means is as follows.

[1] 강재의 광면부를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 15° 이상 45° 이하가 되도록, 강재를 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에 침지하는 것을 특징으로 하는 강재의 냉각 방법. [1] The steel material is immersed in a water tank containing water at least 20 times the steel volume so that the angle of inclination from the horizontal plane in the short side direction of the light side of the steel material is 15 ° or more and 45 ° or less, Characterized by cooling the steel material.

[2] 강재의 광면부를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 15° 이상 75° 이하가 되도록, 강재를 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에 침지하는 것을 특징으로 하는 강재의 냉각 방법. [2] The steel material is immersed in a water tank containing water at least 20 times the steel volume so that the angle of inclination from the horizontal plane in the short side direction of the light side of the steel material is 15 ° or more and 75 ° or less, Characterized by cooling the steel material.

[3] 강재를 가열하는 공정과, 가열된 강재의 광면부를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 15° 이상 45° 이하가 되도록, 강재를 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에 침지하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 강재의 제조 방법. A step of heating the steel material so that the angle of inclination from the horizontal plane in the short side direction of the light side of the steel material is 15 ° or more and 45 ° or less; And a step of immersing the water in a water tank in which water is stored.

[4] 강재를 가열하는 공정과, 가열된 강재의 광면부를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 15° 이상 75° 이하가 되도록, 강재를 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에 침지하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 강재의 제조 방법. A step of heating the steel material so that the angle of inclination from the horizontal plane in the direction of the short side of the light side of the steel material is 15 ° or more and 75 ° or less; And a step of immersing the water in a water tank in which water is stored.

[5] 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조와, 상기 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 15° 이상 45° 이하가 되도록, 상기 강재를 상기 수조 내에 보존유지하는 침지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 강재 냉각 설비. [5] A water treatment apparatus comprising: a water tank storing water at least 20 times the volume of a steel material; an immersion member for holding and holding the steel material in the water tank so that an inclination angle of the steel material from a horizontal plane in the short- And a cooling device for cooling the steel material.

[6] 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조와, 상기 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 15° 이상 75° 이하가 되도록, 상기 강재를 상기 수조 내에 보존유지하는 침지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 강재 냉각 설비. [6] A water treatment apparatus comprising: a water tank for storing water at least 20 times the volume of a steel material; and an immersion member for holding and holding the steel material in the water tank so that the angle of inclination from the horizontal plane in the short- And a cooling device for cooling the steel material.

[7] [5] 또는 [6]에 기재된 강재 냉각 설비를 갖는 것을 특징으로 하는 강재 제조 설비. [7] A steel material manufacturing facility having a steel material cooling facility according to [5] or [6].

본 발명에 의하면, 강재 하면의 냉각을 촉진시킬 수 있다. 그 결과, 강재 전면을 균일하게 냉각할 수 있기 때문에, 냉각 중에 휨이 발생하지 않는, 고강도 및 고인성인 재질의 강재를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 강재의 광면부를 수직으로 하여 침지시킬 필요가 없기 때문에, 매달아 올릴 때에 강재가 변형한다는 문제도 없다. According to the present invention, it is possible to promote cooling of the lower surface of the steel material. As a result, since the entire surface of the steel can be uniformly cooled, it is possible to manufacture a steel material of high strength and high toughness which does not cause warping during cooling. Further, in the present invention, since there is no need to vertically immerse the light surface portion of the steel material, there is no problem that the steel material is deformed when it is suspended.

도 1은, 강재의 퀀칭 처리의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 강재의 퀀칭 처리의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 매달아 올릴 때에 변형하는 강재의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 4는, 강재의 광면부를 수평으로 하여 수중에 침지시키는 경우에 발생하는, 증기포 및 증기막의 모양의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 5는, 판 두께 150㎜의 강재에 대해서, 광면부를 수평으로 하여 수중에 침지시켰을 때의, 상하면의 온도 이력을 나타내는 그래프이다.
도 6은, 본 발명의 냉각 방법의 일 예를 나타내는 개략도로서, 강재를 경사시켜 침지시키는 경우에 발생하는 증기포의 모양의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 침지구의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 8은, 침지구의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 9는, 침지구의 일 예를 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic view showing an example of a quenching process of a steel material.
2 is a schematic view showing an example of a quenching process of a steel material.
Fig. 3 is a schematic view showing an example of a steel material which deforms when suspended. Fig.
Fig. 4 is a schematic view showing an example of the shape of a vapor film and a vapor film which occurs when the light surface portion of the steel is horizontally immersed in water. Fig.
5 is a graph showing the temperature history of the upper and lower surfaces when the steel material having a plate thickness of 150 mm is immersed in water with the light side surface leveled.
Fig. 6 is a schematic view showing an example of a cooling method of the present invention, showing an example of the shape of a vapor bubble generated when the steel material is dipped in a slope; Fig.
7 is a schematic view showing an example of a pinch zone.
8 is a schematic view showing an example of a pinch zone.
Fig. 9 is a schematic view showing an example of a pinch zone. Fig.

(발명을 실시하기 위한 형태)(Mode for carrying out the invention)

이하, 본 발명에 대해서 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명의 강재의 냉각 방법은, 강재의 광면부를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 15° 이상 45° 이하가 되도록 수중에 침지하는 것을 특징으로 한다. The steel material cooling method of the present invention is characterized by immersing the steel material in water such that the angle of inclination from the horizontal plane in the direction of the short side of the optical surface portion of the steel is 15 ° or more and 45 ° or less.

침지 냉각 중, 강재(1)의 하면에서 발생하는 증기포(7)는, 부력에 의해 연직 방향 상향으로 상승하고자 한다. 강재(1)의 광면부를 상하면으로 하여, 강재(1)를 경사시킨 상태로 침지하면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 강재(1)의 하면에서 발생한 증기포(7)는, 부력에 의해, 체류하는 일 없이 강재(1)의 하면을 따라, 강재(1)의 경사 방향 상단부를 향해 이동한다. 또한, 증기포(7)의 상승에 수반하여, 냉각수의 대류가 발생한다(도 6의 파선 화살표). 이 때문에, 하면에 발생하는 증기막이 소실하고, 하면의 냉각이 촉진된다. 따라서, 강재(1)의 하면에 있어서, 증기막(8)이 형성되기 어렵다. 그리고, 증기막(8)에 기인한 열 전달의 저해가 일어나지 않아, 평균 냉각 속도의 저하나 상하면의 냉각 불균일이 발생하지 않는다. 그 결과, 강재(1)의 하면의 냉각이 촉진되어, 침지 냉각 중의 휨이 일어나지 않아, 고강도 및 고인성인 재질의 강재를 제조할 수 있다. During the immersion cooling, the steam foil 7, which is generated on the lower surface of the steel material 1, tends to rise upward in the vertical direction by buoyancy. When the steel material 1 is immersed in an inclined state with the light surface portion of the steel material 1 as the upper and lower surfaces, as shown in Fig. 6, the vapor cloth 7 generated on the lower surface of the steel material 1, And moves along the lower surface of the steel material 1 toward the upper end portion in the oblique direction of the steel material 1. [ Convection of the cooling water occurs along with the rise of the vapor cloth 7 (broken line arrow in Fig. 6). Therefore, the vapor film generated on the lower surface disappears, and cooling of the lower surface is promoted. Therefore, it is difficult to form the vapor film 8 on the lower surface of the steel material 1. In addition, the heat transfer due to the vapor film 8 is not inhibited, and the cooling rate of the average cooling rate is not lowered or the cooling unevenness of the upper and lower surfaces is not generated. As a result, cooling of the lower surface of the steel material 1 is promoted, and warpage does not occur during the immersion cooling, so that a steel material having high strength and high toughness can be produced.

본 발명에서는, 강재의 광면부 단변 방향의 경사 각도를 15° 이상으로 한다. 강재의 광면부 단변 방향의 경사 각도, 즉, 수평면으로부터의 경사 각도가 15° 미만으로 침지 냉각하면, 강재 하면을 따라 상승하는 증기포의 속도가 느려, 증기막의 형성을 충분히 억제할 수 없다. 또한, 충분한 대류 효과를 얻을 수 없다. 이 때문에, 강재 하면의 냉각이 촉진되지 않고, 고강도 및 고인성인 재질의 강재를 얻을 수 없는 데다가, 침지 냉각 중에 강재 휨이 발생해 버린다. 또한, 상하면 냉각 균일성의 관점에서, 경사 각도는, 30° 이상인 것이 바람직하다. In the present invention, the inclination angle of the steel material in the direction of the short side of the optical surface portion is set to 15 degrees or more. When the inclined angle of the steel material in the direction of the short side of the light side surface, that is, the angle of inclination from the horizontal plane is less than 15 degrees, the vapor bubbles rising along the lower surface of the steel material are slowed down and the formation of the vapor film can not be sufficiently suppressed. Further, sufficient convection effect can not be obtained. Therefore, cooling of the lower surface of the steel material is not promoted, and a steel material having a high strength and high toughness can not be obtained, and the steel material is warped during the immersion cooling. From the viewpoint of cooling uniformity in the upper and lower portions, the inclination angle is preferably 30 degrees or more.

경사 각도는, 75° 이하이면 좋다. 이것은, 후술하는 바와 같이 본 발명에 있어서는 강재의 광면부 단변 방향으로 경사시키기 때문에, 가령 경사 각도가 75°라도, 강재 침지시의 강재 경사 방향 하단부에서 상단부까지의 길이가, 강재 침지시의 상하 방향을 강재 길이 방향으로 하는 종래 방법에 비해 짧아져, 수조의 깊이도 얕게 할 수 있기 때문이다. The inclination angle may be 75 DEG or less. This is because, as described later, in the present invention, since the inclination angle is 75 degrees, the length from the lower end portion to the upper end portion of the steel material in the steel material oblique direction at the time of immersing the steel material in the vertical direction This is because the depth of the water tank can be made shallower than that of the conventional method in which the longitudinal direction of the steel pipe is made to be the steel pipe length direction.

또한, 강재의 경사 각도가 클수록, 강재 하면을 따라 상승하는 증기포의 속도는 커진다. 그러나, 강재의 경사 각도가 클수록, 침지시의 강재 높이가 높아져, 수조를 깊게 할 필요가 있다. 또한, 강재의 경사 각도가 클수록, 강재를 경사시키기 위한 장치가 대규모로 되기 때문에, 설비 비용이 든다. 따라서, 경사 각도의 상한을 75°로 한다. 경사 각도는 작은 편이 바람직하고, 구체적으로는, 65° 이하가 바람직하고, 55° 이하가 더욱 바람직하고, 45° 이하가 한층 더 바람직하다. Further, the larger the inclination angle of the steel material, the greater the velocity of the vapor bubbles rising along the lower surface of the steel material. However, the greater the inclination angle of the steel material, the higher the height of the steel material at the time of immersion, and it is necessary to deepen the water bath. In addition, the larger the tilting angle of the steel material, the larger the apparatus for tilting the steel material, and hence the equipment cost. Therefore, the upper limit of the inclination angle is set to 75 °. It is preferable that the angle of inclination is small. Specifically, the inclination angle is preferably 65 deg. Or less, more preferably 55 deg. Or less, and still more preferably 45 deg. Or less.

강재의 경사 방향에 대해서는, 강재의 광면부를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향으로 경사시킨다. 단변 방향으로 경사시킴으로써, 강재 침지시의 강재 경사 방향 하단부에서 상단부까지의 높이가 짧아져, 수조 깊이를 얕게 할 수 있다. 예를 들면, 강재 광면부가, 단변 3m×장변 10m의 장방형인 강재를, 경사 각도 30°로 경사시켜 침지 냉각시키는 경우, 단변 방향으로 경사시키면 침지시의 강재 높이는 1.5m가 된다. 이에 대하여, 장변 방향으로 경사시키면 5m가 되기 때문에, 수조가 커져 설비 비용이 방대해진다. 또한, 본 발명에서는, 강재의 광면부를 수직으로 하여 침지시킬 필요가 없기 때문에, 매달아 올릴 때에 자중에 의해 강재가 변형한다는 문제가 없다. 따라서, 판 길이가 긴 강재도 문제없이 제조할 수 있다. With respect to the inclination direction of the steel material, the light surface portion of the steel material is set as the upper and lower surfaces and inclined in the direction of the short side of the light surface portion of the steel material. By inclining in the short side direction, the height from the lower end portion to the upper end portion in the steel material oblique direction during the steel material immersion is shortened, and the depth of the water tank can be made shallower. For example, when a steel material having a rectangular shape with a short side of 3 m long side and 10 m long side is inclined at an angle of inclination of 30 degrees and is sloped in the short side direction, the height of the steel material when immersed is 1.5 m. On the other hand, if it is inclined in the direction of the long side, it becomes 5 m, so the water tank becomes large, and the facility cost becomes large. Further, in the present invention, since there is no need to vertically immerse the light surface portion of the steel material, there is no problem that the steel material is deformed by its own weight when it is suspended. Therefore, a steel sheet having a long plate length can be manufactured without any problem.

강재의 냉각 설비로서는, 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에서 냉각한다. 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에서 냉각함으로써, 냉각 중에 수조 내의 수온이 상승하여 냉각 능력이 저하되는 경우가 없어지고, 그 결과, 고강도 및 고인성인 재질의 강재를 보다 안정적으로 확보할 수 있다. 수조 내의 물이 강재 체적의 20배 미만인 경우, 냉각 중에 수조 내의 수온이 상승하여 냉각 능력이 저하되어, 강도 및 인성이 저하되어 버린다. 또한, 수온 상승 억제의 점에서, 50배 이상의 물이 바람직하다. 또한, 수조 내의 물의 양의 상한은 특별히 규정되지 않는다. 그러나, 수조 내의 물이 강재 체적의 300배를 초과하면, 냉각 능력을 안정적으로 확보하는 효과가 포화하기 때문에, 300배 이하인 것이 바람직하다. As the cooling equipment of the steel material, it is cooled in a water tank storing water of 20 times or more of the steel material volume. By cooling in a water tank in which water of 20 times or more of the steel volume is stored, the water temperature in the water tank increases during cooling and the cooling capacity is not lowered. As a result, more stable and high- . When the water in the water tank is less than 20 times the volume of the steel, the water temperature in the water tank rises during cooling and the cooling ability is lowered, and the strength and toughness are lowered. Further, water is preferably 50 times or more from the viewpoint of suppressing the rise in water temperature. Further, the upper limit of the amount of water in the water tank is not specifically defined. However, when water in the water tank exceeds 300 times the volume of the steel material, the effect of stably ensuring the cooling capacity is saturated, and therefore, it is preferably 300 times or less.

또한, 강재의 냉각 설비에 있어서의 수조 내에서는, 강재의 광면부 단변 방향의 경사 각도를 15° 이상으로 보존유지하기 위해, 예를 들면, 침지구를 이용할 수 있다. 침지구로서는, 강재의 광면부 단변 방향의 경사 각도를 15° 이상으로 보존유지할 수 있는 침지구이면 좋다. 예를 들면, 도 7과 같은 경사 가대(inclined support; 9), 도 8과 같은 C훅(10), 도 9와 같은 침지 장치(11) 등을 들 수 있다. 또한, 도 7의 경사 가대(9)는 염가로 제조할 수 있다. 그 한편으로, 도 8의 C훅(10)이나, 도 9의 침지 장치(11)는 설비 비용이 든다. 이 때문에, 본 발명에서는, 도 7과 같은 경사 가대(9)가 바람직하다. Further, in the water tub in the cooling equipment of the steel material, for example, a sinking zone can be used in order to keep the inclination angle of the steel material in the short side direction of the light surface portion at 15 degrees or more. As the pinch zone, an immersion zone capable of holding and maintaining the inclination angle of the steel material in the direction of the short side of the light surface portion at 15 degrees or more is preferable. For example, an inclined support 9 as shown in Fig. 7, a C hook 10 as shown in Fig. 8, an immersion device 11 as shown in Fig. 9, and the like. Further, the inclined stage 9 of Fig. 7 can be manufactured at low cost. On the other hand, the C hook 10 of Fig. 8 and the immersion device 11 of Fig. 9 are expensive in terms of equipment. For this reason, in the present invention, the inclined stage 9 as shown in Fig. 7 is preferable.

강재의 퀀칭 처리시에 있어서, 본 발명의 냉각 방법을 이용하는 경우에는, 냉각 개시 전의 강재의 온도를, 강재 전체의 조직이 충분히 오스테나이트화되는 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 그 후의 침지 냉각에 의해 충분히 퀀칭되어, 균일한 재질의 강재가 얻어진다. 또한, 강재 온도가 1150℃ 초과에서는, 가열 중에 오스테나이트 립이 조대화되고, 최종적인 강 조직도 조대화되어, 인성이 낮아져 버려, 재질을 확보할 수 없는 가능성이 있다. 이 때문에, 강재 온도는 1150℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 냉각 정지 온도로서는, 퀀칭 처리가 충분히 완료되면 좋고, 예를 들면, 100℃ 이하이면 좋다. When the cooling method of the present invention is used in the quenching of the steel material, it is preferable to heat the temperature of the steel material before the start of cooling to a temperature at which the entire structure of the steel material is sufficiently austenitized. Thereby, sufficient quenching is performed by the subsequent immersion cooling to obtain a steel material of uniform quality. When the steel material temperature is higher than 1150 DEG C, the austenite grains are coarsened during heating, the final steel structure is also coarsened, toughness is lowered, and the material can not be secured. For this reason, it is preferable that the steel material temperature is 1150 DEG C or less. The quenching stop temperature may be sufficient if the quenching process is sufficiently completed, for example, 100 캜 or lower.

또한, 본 발명의 냉각 방법은 후판의 열처리 공정에서 이용하면 큰 효과를 발휘한다. 본 발명은 이에 한정하는 것이 아니고, 단조품 등의 강재 전반의 열처리 공정에 적용할 수 있다. 본 발명의 냉각 방법을 이용함으로써, 냉각 중에 휨이 발생하지 않는, 고강도 및 고인성인 재질의 강재를 제조할 수 있다. Further, the cooling method of the present invention exerts a great effect when used in the heat treatment process of the thick plate. The present invention is not limited to this, and can be applied to a heat treatment process of the entire steel material such as a forgings product. By using the cooling method of the present invention, it is possible to produce a steel material of high strength and high toughness which does not cause warping during cooling.

(실시예 1)(Example 1)

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

도 2에 나타내는 바와 같은, 대차 부착 가열로를 갖는 냉각 설비를 이용하여, 중량 25톤, 판 두께(t) 150㎜의 강재(1)를 900℃까지 재가열한 후, 대차(2)에 의해 강재(1)를 가열로(3)로부터 추출하고, C훅 크레인으로 강재(1)를 매달아 올렸다. 수조(6) 상방으로 강재(1)를 이동시켜, 강재의 광면부 단변 방향으로 수평면으로부터 10°, 15°, 30°, 45°, 75° 중 어느 경사 각도로 경사시킨 상태로 수조(6)에 침지시키고, 냉각 정지 온도가 100℃ 이하가 될 때까지 강재(1)를 냉각했다. A steel material 1 having a weight of 25 tons and a plate thickness t of 150 mm was reheated to 900 deg. C by using a cooling facility having a rail heating furnace as shown in Fig. 2, (1) was extracted from the heating furnace (3), and the steel material (1) was suspended by a C hook crane. The steel material 1 is moved upward to the water tank 6 and the water tank 6 is placed in a state of being inclined at an inclination angle of 10 degrees, 15 degrees, 30 degrees, 45 degrees, or 75 degrees from the horizontal plane in the short- , And the steel material (1) was cooled until the cooling stop temperature became 100 DEG C or less.

800℃에서 400℃의 사이의 평균 냉각 속도의 값에 기초하여, 강재의 평가를 행했다. 즉, 본 실시예에서 이용한 강에 있어서 목표로 하는 재질(강도·인성)의 강재를 확보하기 위해서는, 판 두께 방향 상면(1/4t) 및 판 두께 방향 하면(3/4t)에 있어서, 각각 평균 냉각 속도를 1.1℃/s 이상으로 할 필요가 있고, 또한, 판 두께 중심(1/2t)에 있어서는, 평균 냉각 속도를 0.9℃/s 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 냉각 중의 휨을 억제하기 위해서는, 판 두께 방향 상면과 판 두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차(절대값)를, 판 두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10％ 이내로 할 필요가 있다. 여기에서, 판 두께 방향 상면(1/4t)부의 온도는, 상면부터 판 두께 1/4t부까지 구멍을 뚫어 부착한 열전대(thermocouple)에 의해, 측정했다. 판 두께 방향 하면(3/4t)부의 온도는, 상면부터 판 두께 3/4t부까지 구멍을 뚫어 부착한 열전대에 의해, 측정했다. 판 두께 중심(1/2t)부의 온도는, 상면부터 판 두께 중심(1/2t)부까지 구멍을 뚫어 부착한 열전대에 의해, 측정했다. 800℃에서 400℃까지 각 온도를 측정하고, 온도 강하량과 시간으로부터, 평균 냉각 속도를 산출했다. Evaluation of the steel was performed based on the value of the average cooling rate between 800 캜 and 400 캜. That is, in order to secure the steel material of the target material (strength and toughness) in the steel used in the present embodiment, the average of the average values of the average values in the plate thickness direction upper surface 1 / 4t and plate thickness direction lower surface 3/4t It is necessary to set the cooling rate to 1.1 DEG C / s or more, and at the plate thickness center 1 / 2t, the average cooling rate should be 0.9 DEG C / s or more. Further, in order to suppress the warping during cooling, it is necessary to set the difference (absolute value) between the average cooling rate between the upper surface in the plate thickness direction and the lower surface in the plate thickness direction within 10% of the average cooling rate at the upper surface in the plate thickness direction. Here, the temperature of the upper surface (1 / 4t) in the plate thickness direction was measured by a thermocouple fitted with holes from the upper surface to 1/4 t plate thickness. The temperature of the lower surface (3 / 4t) in the thickness direction in the plate thickness direction was measured by a thermocouple attached by piercing holes from the upper surface to the plate thickness of 3 / 4t. The temperature of the plate thickness center (1 / 2t) was measured by a thermocouple attached by piercing holes from the upper surface to the plate thickness center (1 / 2t). Each temperature was measured from 800 DEG C to 400 DEG C, and an average cooling rate was calculated from the temperature drop amount and time.

각 조건 및 평균 냉각 속도를 표 1에 나타낸다. Table 1 shows each condition and average cooling rate.

Figure 112016022156647-pct00001
Figure 112016022156647-pct00001

발명예 1에서는, 강재의 광면부 단변 방향에 수평면으로부터 15° 경사시킨 상태로, 강재 체적의 80배의 물을 저장한 수조에 침지시켜, 모든 부분이 100℃ 이하가 될 때까지 냉각하여 제조했다. 평균 냉각 속도는, 판 두께 방향 1/4t에서 1.15℃/s, 3/4t 위치에서 1.10℃/s, 판 두께 중심에서 0.90℃/s가 되었다. 또한, 판 두께 방향 상면과 판 두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차는 0.05가 되어, 판 두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10％ 이내(0.115℃/s 이내)를 만족했다. In Inventive Example 1, the steel sheet was immersed in a water tank containing 80 times the volume of the steel material in a state of being inclined at 15 ° from the horizontal plane in the direction of the short side of the optical surface portion of the steel, . The average cooling rate was 1.15 ° C / s at 1 / 4t in the plate thickness direction, 1.10 ° C / s at 3 / 4t, and 0.90 ° C / s at the plate thickness center. The difference in average cooling rate between the upper surface in the thickness direction and the lower surface in the thickness direction was 0.05, which was within 10% (0.115 DEG C / s or less) of the average cooling rate on the upper surface in the thickness direction.

발명예 2에서는, 강재의 광면부 단변 방향에 수평면으로부터 30° 경사시킨 상태로, 강재 체적의 80배의 물을 저장한 수조에 침지시켜, 모든 부분이 100℃ 이하가 될 때까지 냉각하여 제조했다. 평균 냉각 속도는, 판 두께 방향 1/4t에서 1.15℃/s, 3/4t 위치에서 1.15℃/s, 판 두께 중심에서 0.92℃/s가 되었다. 또한, 판 두께 방향 상면과 판 두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차는 0.00이 되어, 판 두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10％ 이내(0.115℃/s 이내)를 만족했다. In Inventive Example 2, the steel sheet was immersed in a water tank containing 80 times the volume of the steel material in a state of being inclined by 30 from the horizontal plane in the direction of the short side of the light side of the steel surface, . The average cooling rate was 1.15 ° C / s at 1 / 4t in the plate thickness direction, 1.15 ° C / s at 3 / 4t, and 0.92 ° C / s at the plate thickness center. The difference in average cooling rate between the upper surface in the plate thickness direction and the lower surface in the thickness direction was 0.00, which was within 10% (0.115 ° C / s or less) of the average cooling rate on the upper surface in the plate thickness direction.

발명예 3에서는, 강재의 광면부 단변 방향에 수평면으로부터 15° 경사시킨 상태로, 강재 체적의 20배의 물을 저장한 수조에 침지시켜, 모든 부분이 100℃ 이하가 될 때까지 냉각하여 제조했다. 평균 냉각 속도는, 판 두께 방향 1/4t에서 1.15℃/s, 3/4t 위치에서 1.10℃/s, 판 두께 중심에서 0.90℃/s가 되었다. 또한, 판 두께 방향 상면과 판 두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차는 0.05가 되어, 판 두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10％ 이내(0.115℃/s 이내)를 만족했다. In Inventive Example 3, the steel sheet was immersed in a water bath containing 20 times the volume of the steel material in a state of being inclined at 15 ° from the horizontal plane in the direction of the short side of the optical surface portion of the steel, . The average cooling rate was 1.15 ° C / s at 1 / 4t in the plate thickness direction, 1.10 ° C / s at 3 / 4t, and 0.90 ° C / s at the plate thickness center. The difference in average cooling rate between the upper surface in the thickness direction and the lower surface in the thickness direction was 0.05, which was within 10% (0.115 DEG C / s or less) of the average cooling rate on the upper surface in the thickness direction.

발명예 4에서는, 강재의 광면부 단변 방향에 수평면으로부터 45° 경사시킨 상태로, 강재 체적의 80배의 물을 저장한 수조에 침지시켜, 모든 부분이 100℃ 이하가 될 때까지 냉각하여 제조했다. 평균 냉각 속도는, 판 두께 방향 1/4t에서 1.15℃/s, 3/4t 위치에서 1.18℃/s, 판 두께 중심에서 0.93℃/s가 되었다. 또한, 판 두께 방향 상면과 판 두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차는 0.03이 되어, 판 두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10％ 이내(0.115℃/s 이내)를 만족했다. In Inventive Example 4, the steel sheet was immersed in a water tank containing water 80 times the volume of the steel in a state in which the steel sheet was inclined at an angle of 45 from the horizontal plane in the direction of the short side of the light surface portion, . The average cooling rate was 1.15 ° C / s at 1 / 4t in the plate thickness direction, 1.18 ° / s at 3 / 4t, and 0.93 ° / s at the plate thickness center. The difference in average cooling rate between the upper surface in the thickness direction and the lower surface in the thickness direction was 0.03, which was within 10% (0.115 ° C / s or less) of the average cooling rate on the upper surface in the thickness direction.

발명예 5에서는, 강재의 광면부 단변 방향에 수평면으로부터 75° 경사시킨 상태로, 강재 체적의 80배의 물을 저장한 수조에 침지시켜, 모든 부분이 100℃ 이하가 될 때까지 냉각하여 제조했다. 평균 냉각 속도는, 판 두께 방향 1/4t에서 1.15℃/s, 3/4t 위치에서 1.20℃/s, 판 두께 중심에서 0.94℃/s가 되었다. 또한, 판 두께 방향 상면과 판 두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차는 0.05가 되어, 판 두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10％ 이내(0.115℃/s 이내)를 만족했다. In Inventive Example 5, the steel sheet was immersed in a water bath containing 80 times the volume of the steel material in a state of being inclined at 75 ° from the horizontal plane in the direction of the short side of the optical surface portion of the steel, . The average cooling rate was 1.15 ° C / s at 1 / 4t in the plate thickness direction, 1.20 ° C / s at 3 / 4t, and 0.94 ° / s at the plate thickness center. The difference in average cooling rate between the upper surface in the thickness direction and the lower surface in the thickness direction was 0.05, which was within 10% (0.115 DEG C / s or less) of the average cooling rate on the upper surface in the thickness direction.

비교예 1에서는, 강재의 광면부 단변 방향에 수평면으로부터 10° 경사시킨 상태로, 강재 체적의 80배의 물을 저장한 수조에 침지시켜, 모든 부분이 100℃이하가 될 때까지 냉각하여 제조했다. 평균 냉각 속도는 판 두께 방향 1/4t 위치에서 1.15℃/s, 3/4t 위치에서 1.00℃/s, 판 두께 중심에서 0.86℃/s가 되었다. 이는, 수평면으로부터의 경사 각도가 10°에서는, 증기포의 상승 속도가 느리기 때문에, 하면의 냉각이 촉진되지 않고 균일하게 냉각되지 않았기 때문이라고 생각된다. 또한, 판 두께 방향 상면과 판 두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 차는 0.15가 되어, 판 두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10％ 이내(0.115℃/s 이내)를 만족하지 않았다. In Comparative Example 1, the steel sheet was immersed in a water bath containing 80 times the volume of the steel material in a state of being inclined by 10 占 from the horizontal plane in the direction of the short side of the optical surface portion of the steel, . The average cooling rate was 1.15 ° C / s at 1 / 4t in the plate thickness direction, 1.00 ° C / s at 3 / 4t, and 0.86 ° C / s at the plate thickness center. This is considered to be due to the fact that, when the inclination angle from the horizontal plane is 10 DEG, the lowering speed of the vapor bubble is slow, so that cooling of the lower surface is not promoted and uniformly cooled. The difference in average cooling rate between the upper surface in the plate thickness direction and the upper surface in the plate thickness direction was 0.15, which was not satisfied within 10% (0.115 ° C / s or less) of the average cooling rate on the upper surface in the plate thickness direction.

비교예 2에서는, 강재의 광면부 단변 방향에 수평면으로부터 15° 경사시킨 상태로, 강재 체적의 15배의 물을 저장한 수조에 침지시켜, 모든 부분이 100℃ 이하가 될 때까지 냉각하여 제조했다. 평균 냉각 속도는 판 두께 방향 1/4t 위치에서 1.00℃/s, 3/4t 위치에서 0.95℃/s, 판 두께 중심에서 0.78℃/s가 되었다. 이는, 수조 중의 수량이 적기 때문에, 냉각 중에 수조 내의 수온이 상승하여 냉각 능력이 저하되어 버렸기 때문이라고 생각된다. In Comparative Example 2, the steel sheet was immersed in a water bath containing 15 times the volume of the steel material in a state in which the steel sheet was inclined at 15 ° from the horizontal plane in the direction of the short side of the light surface portion, . The average cooling rate was 1.00 ° C / s at 1 / 4t in the plate thickness direction, 0.95 ° C / s at 3 / 4t, and 0.78 ° C / s at the plate thickness center. This is thought to be because the water content in the water tank is small, so that the water temperature in the water tank rises during cooling and the cooling ability is lowered.

1 : 강재
2 : 대차
3 : 가열로
4 : 매달음 기구
5 : 물
6 : 수조
7 : 증기포
8 : 증기막
9 : 경사 가대
10 : C훅
11 : 침지 장치1: Steel
2: Bogie
3: heating furnace
4: Monthly sound apparatus
5: Water
6: aquarium
7: Steam gun
8: Steam film
9: Slope stand
10: C hook
11: immersion device

Claims (7)

판두께가 100mm를 초과하는 강재의 광면부(broad surface part)를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 30° 이상 45° 이하가 되도록, 강재를 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에 침지하여, 판두께 방향 상면과 판두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차를 판두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10% 이내로 하는 것을 특징으로 하는 강재의 냉각 방법. A steel material having a plate thickness of more than 100 mm is placed on the upper and lower surfaces of the broad surface part so that the angle of inclination from the horizontal plane in the direction of the short side of the light- Of water is stored in the water tank so that the difference in average cooling rate between the upper surface in the plate thickness direction and the lower surface in the plate thickness direction is made to be within 10% of the average cooling rate on the upper surface in the plate thickness direction. 삭제delete 판두께가 100mm를 초과하는 강재를 가열하는 공정과,
가열된 강재의 광면부를 상하면으로 하여, 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 30° 이상 45° 이하가 되도록, 강재를 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조 내에 침지하여, 판두께 방향 상면과 판두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차를 판두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10% 이내로 하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 강재의 제조 방법. A step of heating a steel material having a plate thickness exceeding 100 mm,
The steel material is immersed in a water tank containing water at least 20 times the volume of the steel so that the angle of inclination from the horizontal plane in the direction of the short side of the light side of the steel is 30 ° or more and 45 ° or less, The difference in average cooling rate between the upper surface in the thickness direction and the lower surface in the thickness direction is set to be within 10% of the average cooling rate on the upper surface in the plate thickness direction
Of the steel material. 삭제delete 판두께가 100mm를 초과하는 강재의 강재 체적의 20배 이상의 물을 저장한 수조와,
상기 강재의 광면부 단변 방향의 수평면으로부터의 경사 각도를 30° 이상 45° 이하가 되도록, 상기 강재를 상기 수조 내에 보존유지하여, 판두께 방향 상면과 판두께 방향 하면의 평균 냉각 속도의 차를 판두께 방향 상면의 평균 냉각 속도의 10% 이내로 하는 침지 부재
를 구비하는 것을 특징으로 하는 강재 냉각 설비. A water tank storing water at least 20 times the steel volume of a steel material having a plate thickness exceeding 100 mm,
The steel material is stored and held in the water tank so that the angle of inclination from the horizontal plane in the direction of the short side of the light side of the steel material is 30 ° or more and 45 ° or less to obtain a difference in average cooling rate between the upper face in the thickness direction and the lower face in the thickness direction Of the average cooling rate of the upper surface in the thickness direction within 10%
And a cooling device for cooling the steel material. 삭제delete 제5항에 기재된 강재 냉각 설비를 갖는 것을 특징으로 하는 강재 제조 설비. A steel material manufacturing facility having the steel material cooling facility according to claim 5.
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