KR102360716B1

KR102360716B1 - 후판의 스케일 저감 방법

Info

Publication number: KR102360716B1
Application number: KR1020170180055A
Authority: KR
Inventors: 김강석; 양희권
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2022-02-08
Also published as: KR20190078236A

Abstract

슬라브를 압연 가공하여 후판을 제조하면서 수분사에 의한 디스케일링을 실시하는 후판의 스케일 저감 방법에 있어서, 상기 후판의 압연 종료 온도를 950°C 이하로 제어하고, 상기 디스케일링의 실시 횟수를 5회 이하로 하고, 상기 디스케일링의 최종 패스를 (말단 패스 - 1) 패스 이전에 완료하는 하는 것을 특징으로 하는 후판의 스케일 저감 방법은 후판의 표면 스케일 두께를 약 20 내지 30 um 수준의 얇은 두께로 제어할 수 있다.

Description

후판의 스케일 저감 방법{Method of reducing scale of thick plate}

본 발명은 후판의 스케일 저감 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 후판 압연 공정에서 디스케일링 패턴을 최적화하여 후판 표면에 형성되는 스케일의 두께를 제어할 수 있는 후판의 스케일 저감 방법, 그에 따른 후판의 제조 방법 및 그에 따라 제조된 후판에 관한 것이다.

일반적으로 두께 6mm 이상의 두꺼운 강판을 지칭하는 후판(thick plate)은 선박, 교량, 건설 기계, 산업 기계 등에 사용된다.

통상 후판을 제조하기 위해서는, 먼저 제선 공정에서 쇳물을 만들고, 제강 공정에서 쇳물을 정제하여, 이를 몰드(mold)에 주입하고 연속주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시킴에 따라 중간 소재인 슬라브(slab)를 생성한다.

그리고 후판 공정에서 이러한 슬라브를 가열로에서 가열하여 뜨겁게 만든 후, 압연기로 이송하여 소비자가 원하는 두께로 압연을 수행하고, 압연된 날판을 주문 받은 너비와 길이로 절단하여 최종 후판 제품을 제조한다. 이때, 후판 공정에서는 가역식 압연기를 이용하여 수요자가 원하는 판 두께까지 슬라브를 여러 단계로 압연할 수 있다.

이와 같이 후판을 제조하기 위하여 슬라브를 가열로에서 가열할 때 슬라브의 표면에 스케일이 발생하거나, 가열로에서 배출된 슬라브가 압연기로 이송되는 동안에 대기 중에 노출됨에 따라 후판 표면에 스케일이 발생한다.

이와 같이 후판 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위해서, 스케일 제거 장치를 이용한 디스케일링이 이루어지고 있는데, 통상 디스케일링은 후판 표면에 고압의 유체를 분사하여 그 충격력에 의해 후판 표면에 형성된 스케일을 박리해서 제거한다.

한편, 건설 기계 외판으로 사용되는 후판은 표면 미려도가 중요한데, 후판을 원하는 제품의 형상으로 가공하기 위하여 프레스 가공이나 지그(jig)를 사용한 가공을 실시할 때, 후판 표면의 스케일이 박리되어 제품의 표면에 압입되는 문제가 자주 발생한다. 후판을 사용하는 고객사는 이를 방지하기 위해 후판 제조사에 20um 이하의 얇은 스케일 두께를 갖는 후판을 요구하지만, 일반적으로 열간압연을 거친 후판은 50um 이상의 스케일 두께를 갖고 있다. 그러므로, 고객사의 요구에 충족되는 후판을 제조하기 위해서는, 기존의 후판 두께 중심의 압연이 아닌, 후판 표면의 스케일 두께를 제어할 수 있는 압연 프로세스가 요구된다.

본 발명의 목적은 후판 압연 공정에서 후판 표면에 형성되는 스케일의 두께를 설정값 이하로 제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 후판 표면에 형성되는 스케일의 두께를 저감하여 후판 표면에서 박리된 스케일이 제품의 표면에 압입이 되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 구현예는, 슬라브를 압연 가공하여 후판을 제조하면서 수분사에 의한 디스케일링을 실시하는 후판의 스케일 저감 방법에 있어서, 상기 후판의 압연 종료 온도를 950°C 이하로 제어하고, 상기 디스케일링의 실시 횟수를 5회 이하로 하고, 상기 디스케일링의 최종 패스를 (말단 패스 - 1) 패스 이전에 완료하는 하는 것을 특징으로 하는 후판의 스케일 저감 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예는, 스케일을 저감하기 위하여 디스케일링을 실시하면서 슬라브를 압연 가공하여 후판를 제조하는 후판의 제조 방법에 있어서, 상기 디스케일링을 상기한 후판의 스케일 저감 방법에 따라 실시하는 것을 특징으로 하는 후판의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 구현예는, 상기한 후판의 제조 방법에 따라 제조된 후판을 제공한다.

기타 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 후판의 스케일 저감 방법은, 후판 표면의 스케일 두께를 약 20 내지 30um 수준의 얇은 두께로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실험예에 따라 제조된 후판들에 형성된 스케일을 보여주는 미세 조직 사진이다.
도 2는 본 발명의 실험예에 따라 후판을 제조하는 과정 및 후판 표면에 형성된 크랙을 보여주는 사진이다.
도 3(a), 3(b), 3(c)는 본 발명의 실험예에 따라 제조된 후판들의 표면을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따라 압연 종료 온도, 날판 두께, 디스케일링 횟수에 따른 스케일 두께 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 일 구현예에 따른 후판의 스케일 저감 방법은, 슬라브를 압연 가공하여 후판을 제조하면서 수분사에 의한 디스케일링을 실시하는 후판의 스케일 저감 방법에 있어서, 상기 후판의 압연 종료 온도를 950°C 이하로 제어하고, 상기 디스케일링의 실시 횟수를 5회 이하로 하고, 상기 디스케일링의 최종 패스를 (말단 패스 - 1) 패스 이전에 완료하는 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예에 따른 후판의 제조 방법은, 스케일을 저감하기 위하여 디스케일링을 실시하면서 슬라브를 압연 가공하여 후판를 제조하는 후판의 제조 방법에 있어서, 상기 디스케일링을 상기한 후판의 스케일 저감 방법에 따라 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기한 후판의 제조 방법에 따라 제조된 후판을 제공한다.

상기 후판의 압연 종료 온도를 920°C 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 900°C 이하로 제어하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 디스케일링을 2회 실시한 이후의 디스케일링은 압연 후면 분사를 실시하는 것이 바람직하며, 이 때 상기 디스케일링을 2회 실시하는 경우 상기 디스케일링의 패스는 1,2 패스로 실시하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 디스케일링의 횟수를 4회로 하는 것이 바람직하며, 이 경우 디스케일링 가능한 패스가 총 8패스일 경우, 상기 디스케일링의 패스를 1, 2, 5, 6 패스로 실시하는 것이 바람직하다.

아울러 상기 디스케일링의 횟수를 5회로 하는 것이 더욱 바람직하며, 이 경우 디스케일링 가능한 패스가 총 8패스일 경우, 상기 디스케일링의 패스를 1, 2, 4, 5, 6 패스로 실시하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 후판의 압연 종료 온도를 920°C 이하로 제어하고, 상기 디스케일링의 횟수를 4회로 하고, 디스케일링 가능한 패스가 총 8패스일 경우, 상기 디스케일링의 패스를 1, 2, 5, 6 패스로 실시하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 후판의 압연 종료 온도를 900°C 이하로 제어하고, 상기 디스케일링의 횟수를 5회로 하고, 디스케일링 가능한 패스가 총 8패스일 경우, 상기 디스케일링의 패스를 1, 2, 4, 5, 6 패스로 실시하는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 본 발명을 실험예를 통하여 보다 상세히 설명한다.

[실험예]

(1차 실험: 스케일 두께에 영향을 주는 인자 분석)

슬라브를 압연 가공하여 후판을 제조하면서, 후판 표면에 발생하는 스케일의 두께에 영향을 주는 인자를 분석하기 위하여, 하기 [표 1]의 실험예에 따른 조건으로 후판을 가공하고 디스케일링을 실시하였다. 하기 [표 1]의 실험예에 따라 제조된 후판들에 형성된 스케일 및 그 두께를 보여주는 미세 조직 사진을 도 1에 도시하였다. 도 1의 미세 조직 사진을 기초로 스케일의 두께를 측정하여 그 결과 역시 [표 1]에 나타내었다. 이 때 스케일의 두께는 도 1의 사진에서 확인되는 연속된 스케일에서 두 지점의 두께를 측정하고, 이를 평균하여 기재하였다. 다만, 일부 두께 측정 위치에서의 두께가 평균을 크게 벗어난 실험예 4, 9, 10에서는 적절한 위치의 두께 하나만을 스케일 두께로 선택하였다.

[표 1]

[압연 종료 온도의 영향 평가]

상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이, 압연 종료 온도 차이가 20°C 미만인 실험예 1과 실험예 2의 스케일 두께 차이, 그리고 실험예 4와 실험예 6의 스케일 두께 차이가 크지 않음을 볼 때, 압연 종료 온도 차이가 20°C 이내인 경우에는 압연 종료 온도가 스케일 두께에 미치는 영향이 크지 않음을 알 수 있다.

그러나 압연 종료 온도 차이가 20°C를 초과하는 실험예 4와 실험예 7의 경우 스케일의 두께 차이가 크게 나타났다. 따라서, 압연 종료 온도가 20°C를 초과하는 경우에는 압연 종료 온도가 낮은 조건에서 스케일 두께가 저감되는 것을 확인할 수 있다.

[디스케일링 횟수의 영향 평가]

상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이, 디스케일링 분사 횟수가 상이한 실험예 2와 실험예 3의 스케일 두께 차이, 실험예 4와 실험예 6 의 스케일 두께 차이, 실험예 7과 실험예 8 의 스케일 두께 차이가 크게 나타났다. 따라서, 디스케일링 횟수가 증가할수록 스케일의 두께가 저감되는 것을 확인할 수 있다.

[디스케일링 패스의 영향 평가]

상기 디스케일링 횟수의 영향 평가에서 확인한 바와 같이, 디스케일링 횟수가 증가할수록 스케일의 두께가 저감되나, [표 1]의 실험예 10이 실험예 11에 비하여 디스케일링 횟수가 1회 더 많지만, 스케일 두께가 더 두꺼웠고, 실험예 11은 디스케일링 분사 횟수가 3회임이었음에도 불구하고, 스케일의 두께가 가장 얇게 나타났다. 이는 디스케일링 분사의 최종 패스를 디스케일링 말단 패스(Last Pass)에서 실시한 영향으로 판단된다. 따라서, 디스케일링 패스가 스케일의 두께에 영향을 주는 인자임을 확인할 수 있다.

(2차 실험: 스케일 두께를 최적화하기 위한 디스케일링 패턴 분석)

스케일 두께를 최적화할 수 있는 디스케일링 패턴을 분석하기 위하여, 상기 [표 1]의 분석 결과에 따라 스케일 두께에 영향을 주는 인자로 확인된 압연 종료 온도, 디스케일링 횟수, 디스케일링 패스를 변화시키면서, 하기한 [표 2]에서와 같이 총 4x4가지 조건 즉, 두께가 다른 4개의 그룹에서 4가지 다른 디스케일링 패턴으로 디스케일링을 실시하여, 최종 표면 스케일의 두께를 측정하고, 그 결과 역시 하기 [표 2]에 기재하였다. 아울러 날판 두께의 24,85mm의 경우 디스케일링 분사 횟수를 4회로 하면서 디스케일링 패스를 1,2,6,7 패스로 하고, 최종 패스를 7 패스로 실시한 실험을 실험예 1-5로 추가하고, 그 결과를 [표 2]에 함께 기재하였다.

[표 2]

[디스케일링 횟수의 영향 평가]

디스케일링의 최종 분사 패스를 모두 6 패스로 실시하면서, 디스케일링 횟수가 다른 [표 2]의 각 두께별 실험의 실험예 3과 실험예 4, 즉 실험예 1-3과 실험예 1-4, 실험예 2-3과 실험예 2-4, 실험예 3-3과 실험예 3-4, 실험예 4-3과 실험예 4-4에서 스케일의 두께 차이는 약 2~5um 정도로 확인되었다. 따라서, 상기 [표 1]의 1차 실험에서 확인하였던 것처럼, 상기 [표 2]의 2차 실험에서도 디스케일링 횟수가 증가할수록 표면 스케일의 두께는 저감됨을 확인할 수 있었다.

그러나 디스케일링 횟수가 증가하게 되면, 압연시 날판의 선/미단부에서 날판폭 중심부에 크랙이 발생된다. 도 2는 후판을 제조하는 과정 및 이와 같이 제조된 후판 표면에 형성된 크랙을 보여주는 사진이다. 이와 같은 크랙은 디스케일링 분사로 표층부에 냉각이 일어날 때, 날판 선/미단부가 집중적으로 냉각되어 국부적인 냉각이 발생함에 따라, 해당 부위에 연성이 하락하여 압연시 표층부가 터지면서 발생되고, 이 크랙이 압연이 완료된 후에도 표면에 남아 생기는 현상이다.

따라서, 날판 폭에 크랙이 형성되는 것을 방지하기 위해서는, 디스케일링 횟수를 4회가 넘지 않도록 설정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1,2 패스 이후에 추가되는 디스케일링 분사는 압연 전면 분사가 아닌, 후면 분사를 기준으로 설정하는 것이 바람직하다.

[디스케일링 패스의 영향 평가]

각 두께별 실험의 실험예 2와 실험예 3, 즉 실험예 1-2와 실험예 1-3, 실험예 2-2와 실험예 2-3, 실험예 3-2와 실험예 3-3, 실험예 4-2와 실험예 4-3은 디스케일링 횟수를 동일하게 4회로 적용하고, 디스케일링 패스만 다르게 설정하여 디스케일링을 실시하고, 이에 따라 제조된 후판의 표면에 형성된 스케일의 두께를 측정하여 그 결과를 [표 2]에 기재하였다.

상기 [표 2]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 디스케일링 패스를 1,2,4,6 패스로 실시한 각 두께별 실험예 3이 디스케일링 분사 패스를 1,2,3,4 패스로 실시한 각 두께별 실험예 2에 비하여 스케일의 두께가 약 5~8um 정도 얇게 형성되었다.

그러나 디스케일링을 4회 실시한 실험예 1-5와 디스케일링을 6회 실시한 실험예 1-4에서 형성된 스케일의 두께를 각각 측정한 결과를 보면, 디스케일링 횟수가 더 적은 실험예 1-5가 디스케일링 횟수가 더 많은 실험예 1-5에 비하여 스케일 두께가 적게 나타났다. 이는 실험예 1-5가 실험예 1-4에 비하여 최종 패스를 더 후단에서 실시하였기 때문으로 판단된다.

한편, 도 3(a)는 상기 실험예 1-1에 따라 디스케일링 패스를 1,2 패스로 하여 2회에 걸쳐 디스케일링을 실시하여 제조한 후판의 표면을 보여 주는 사진이고, 도 3(b)는 상기 실험예 1-3에 따라 디스케일링 패스를 1,2,4,6 패스로 하여 4회에 걸쳐 디스케일링을 실시하여 제조한 후판의 표면을 보여 주는 사진이고, 도 3(c)는 상기 실험예 1-5에 따라 디스케일링 패스를 1,2,6,7 패스로 하여 4회에 걸쳐 디스케일링을 실시하여 제조한 후판의 표면을 보여 주는 사진이다. 이들 사진으로부터 확인되는 바와 같이, 도 3(a)에 도시된 표면은 외관 미려도가 우수하나, 도 3(b) 및 도 3(c)에 도시된 표면에는 줄 무늬 형상의 타이거 마크(Tiger Mark)가 형성되어 있다. 이는 디스케일링의 최종 패스를 말단 패스에 가까운 패스로 실시하여 발생한 것으로 판단된다. 이와 같이 후판의 표면에 타이거 마크가 발생하는 것을 억제하기 위해서는 디스케일링 패턴 설정시 디스케일링 가능한 패스중 최종 패스로서 말단 패스를 제외하고, 그 이전 패스에서 디스케일 분사 패턴을 종료하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 디스케일링 가능한 패스가 8 패스일 경우, 6 패스 이전에 완료하는 바람직하다.

[압연 종료 온도의 영향 평가]

상기 [표 2]에 따른 실험예들의 스케일 두께를 보면, 디스케일링 횟수를 최대 6회까지 증대하고, 디스케일링의 최종 패스를 6 패스에서 실시하여도, 압연 종료 온도가 920°C 를 초과하는 경우에는 스케일의 두께를 24um 이하로 제어하기 어렵다는 것을 알 수 있다. 이에 스케일 두께를 20um 이하로 제어하기 위해서, 실험예 4에서와 같이 압연 종료 온도를 50°C 하향하여 디스케일링을 실시한 결과, 실험예 4-4에서 20um에 가까운 스케일 두께를 갖는 후판을 제조할 수 있었다.

상기한 [표 2]의 날판 두께를 기초로 압연 종료 온도, 디스케일링 횟수에 따른 스케일의 두께를 정리하면 도 4의 그래프와 같다. 아울러 상기한 실험예들을 기초로, 슬라브를 압연 가공하여 후판을 제조함에 있어서, 후판 표면의 스케일 두께를 원하는 두께로 제어하기 위하여, 바람직한 압연 종료 온도, 디스케일링 패턴을 정리하면 하기한 [표 3]과 같다.

[표 3]

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

슬라브를 압연 가공하여 후판을 제조하면서 수분사에 의한 디스케일링을 실시하는 후판의 스케일 저감 방법에 있어서,
상기 후판의 압연 종료 온도를 950°C 이하로 제어하고, 상기 디스케일링의 실시 횟수를 5회 이하로 하고, 상기 디스케일링의 최종 패스를 (말단 패스 - 1) 패스 이전에 완료하는 하는 것을 특징으로 하는 후판의 스케일 저감 방법.
제1항에 있어서,
상기 후판의 압연 종료 온도를 920°C 이하로 제어하는 후판의 스케일 저감 방법.
제1항에 있어서,
상기 후판의 압연 종료 온도를 900°C 이하로 제어하는 후판의 스케일 저감 방법.
제1항에 있어서,
상기 디스케일링을 2회 실시한 이후의 디스케일링은 압연 후면 분사를 실시하는 것인 후판의 스케일 저감 방법.
제4항에 있어서,
상기 디스케일링을 2회 실시하는 경우 상기 디스케일링의 패스는 1,2 패스로 실시하는 것인 후판의 스케일 저감 방법.
제1항에 있어서,
상기 디스케일링의 횟수를 4회로 하는 후판의 스케일 저감 방법.
제6항에 있어서,
디스케일링 가능한 패스가 총 8패스일 경우, 상기 디스케일링의 패스를 1, 2, 5, 6 패스로 실시하는 후판의 스케일 저감 방법.
제1항에 있어서,
상기 디스케일링의 횟수를 5회로 하는 후판의 스케일 저감 방법.
제8항에 있어서,
디스케일링 가능한 패스가 총 8패스일 경우, 상기 디스케일링의 패스를 1, 2, 4, 5, 6 패스로 실시하는 후판의 스케일 저감 방법.
제1항에 있어서,
상기 후판의 압연 종료 온도를 920°C 이하로 제어하고, 상기 디스케일링의 횟수를 4회로 하고, 디스케일링 가능한 패스가 총 8패스일 경우, 상기 디스케일링의 패스를 1, 2, 5, 6 패스로 실시하는 후판의 스케일 저감 방법.
제1항에 있어서,
상기 후판의 압연 종료 온도를 900°C 이하로 제어하고, 상기 디스케일링의 횟수를 5회로 하고, 디스케일링 가능한 패스가 총 8패스일 경우, 상기 디스케일링의 패스를 1, 2, 4, 5, 6 패스로 실시하는 후판의 스케일 저감 방법.
스케일을 저감하기 위하여 디스케일링을 실시하면서 슬라브를 압연 가공하여 후판를 제조하는 후판의 제조 방법에 있어서, 상기 디스케일링을 제1항 내지 제11항중 어느 한항의 후판의 스케일 저감 방법에 따라 실시하는 것을 특징으로 하는 후판의 제조 방법.
제12항의 후판의 제조 방법에 따라 제조된 후판.