KR20060017935A - 열간압연 선재의 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간 압연 선재의 냉각시 선재 표면에 적스케일이 생성되는 것을 방지하면서 선재를 냉각시키는 열간압연 선재의 냉각방법에 관한 것이다.

본 발명은 사상압연기에서 사상압연된 선재를 사상압연기와 선재의 권취장치 사이에 위치되며 1이상의 냉각대가 설치되는 라인상에서 열간압연 선재를 냉각하는 열간압연 선재의 냉각방법에 있어서, 사상압연기 출측의 선재온도를 900℃ 이상으로 유지시키고 최초의 냉각대에 들어가기 전에 0.05~0.5초간 대기중에 노출시킨 후에 최초의 냉각대로 들어가며, 또한 상기 냉각대 전 또는 복수의 냉각대 중간에 RSM설비가 위치되는 때는, RSM설비 출측의 선재온도를 900℃ 이상으로 유지시키고 RSM설비 다음에 위치되는 냉각대에 들어가기 전에 0.05~0.5초간 대기중에 노출 시킨 후에 후속 냉각대로 들어가는 열간압연 선재의 냉각방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 작업조건 설정 및 공정 라인의 재배치를 통해 손쉽게 열간압연 선재의 표면에 적스케일 발생을 억제하면서 열간압연 선재를 냉각시킬 수 있다. 또한 본 발명은 종래의 기술과 달리 별도의 재가열 과정이 필요없고, 냉각대 설비조건에 관계없이 적용할 수 있다.

열간압연 선재, 적스케일, 냉각대, 휘스커형 산화물,산화물 피막

Description

열간압연 선재의 냉각방법{Cooling Method of Hot Rolled Wire Rod}

도 1a와 도 1b는 각각 적스케일이 발생한 선재와 적스케일이 발생하지 않은 선재의 주사전자현미경사진.

도 2는 본 발명에 따른 선재의 제조공정 개략도.

도 3은 RSM설비가 포함된,본 발명에 따른 선재의 제조공정 개략도.

본 발명은 열간압연 선재의 냉각방법에 관한 것으로,보다 상세하게는 열간 압연 선재의 냉각시 선재 표면에 적스케일이 생성되는 것을 방지하면서 선재를 냉각시키는 열간압연 선재의 냉각방법에 관한 것이다.

열간압연기의 사상압연기에서 사상압연된 선재를 권취장치에서 권취하기 전에 1 이상의 냉각대가 설치된 라인상에서 열간압연 선재를 냉각한 후 권취한다.냉각대에서의 냉각방법은 통상 수냉에 의하며, 이때 선재 표면에는 고온산화에 의해 FeO,Fe₂O₃,Fe₃O₄ 와같은 산화물이 성장하게 된다. 적스케일이 발생한 선재표면을 주사전자현미경으로 관찰하면 (도 1a,1b 참조)에서와 같이 Fe₂O₃가 휘스커 형태로 발달하고 있는 것을 볼 수 있다.철강재 표면의 휘스커형 Fe₂O₃ 산화물은 고온의 산화 조건에서 생성되기 쉬우며, 그 생성은 철강재 표면에 생성된 스케일의 표면구조에 공극이나 미세 크랙이 발생하는 경우 더욱 촉진되는 것으로 알려져 있다.(D.A.Voss et al., Metall. Trans. A,vol. 13A,pp.929~935,1982)

적스케일의 발생은 재질 자체에는 영향을 주지 않지만, 선재 표면에서 용이하게 탈락하여 분진화되기 쉬우므로 작업환경을 악화시킬 수 있으며, 또한 고객으로부터 제품의 외관에 대한 불만요인으로 지적되므로 이의 발생을 억제시킬 수 있는 방안이 요구되고 있다.

일본공개특허 (소)57-106423에서는 수냉시간(tw)과 대기중의 2차 냉각시의 냉각속도(Vtc)의 설정을 조정하여 tw≤{4.25x10^-3(min/℃)·Vtc(℃/min)+0.57}의 조건을 만족한다면 선재 표면의 적스케일 발생을 방지할 수 있음을 제시하였다. 그러나 이는 선재의 제조속도에 제약을 줄 수 있고, 상기 식은 실험적으로 결정된 것이므로 일반적인 적용에는 한계가 있다.

일본공개특허 (평)8-1232에서는 적스케일의 발생원인이 결정간 슬립(slip)에 의해 발생된 전위를 통한 산소의 확산에 의해 휘스커형 적스케일이 발생한다는 관점에서, 복열 과정을 통해 열간압연 선재의 최표층부 응력을 완화시킴으로서 선재 표층부 결정의 슬립현상을 억제하여 적스케일 발생을 억제하고 있다. 이 방법은 냉 각대와 냉각대 사이에 별도의 재가열 과정이 필요하고, 열응력 완화속도는 재가열 과정전의 냉각대 냉각능에 따라 달라지므로 설비에 따라 재가열 속도를 조절해야한다는 점에서 그 적용은 제한적이다.

본 발명은 별도의 재가열 과정이 필요없고, 냉각대 설비조건에 관계없이 적용할 수 있으면서도 손쉽게 열간압연 선재의 표면에 적스케일 발생을 억제하는 열간압연 선재의 냉각방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 본 발명에 의하면 작업조건 설정 및 공정 라인의 재배치를 통해 상기와 같은 목적을 달성할 수 있다.

상기 목적을 위해, 본 발명은 열간압연기의 사상압연기에서 사상압연된 선재를 사상압연기와 선재의 권취장치 사이에 위치되며 1이상의 냉각대가 설치되는 라인상에서 열간압연 선재를 냉각하는 열간압연 선재의 냉각방법에 있어서, 사상압연기 출측의 선재온도를 900℃ 이상으로 유지시키고 최초의 냉각대에 들어가기 전에 0.05~0.5초간 대기중에 노출시킨 후에 최초의 냉각대로 들어가는 것을 특징으로 하는 열간압연 선재의 냉각방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 냉각대 전 또는 복수의 냉각대 중간에 RSM설비가 위치되며, RSM설비 출측의 선재온도를 900℃ 이상으로 유지시키고 RSM설비 다음에 위치되는 냉각대에 들어가기 전에 0.05~0.5초간 대기중에 노출 시킨 후에 후속 냉각대 로 들어가는 것을 특징으로 하는 열간압연 선재의 냉각방법을 제공한다.

이하에서는 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명자들은 열간압연 선재의 표면에 적스케일이 생성되는 거동을 여러 실험을 통해 살펴본 결과, 적스케일을 유발하는 휘스커형 산화물의 발생은 고온의 수증기 분위기에서 발달하는 경향을 보이며,특히 특정 온도영역에서 집중적으로 발달함을 알게 되었다. 즉, 휘스커형 산화물 생성거동의 관찰결과에 의하면, 수증기 분위기에서는 780~880℃ 온도의 범위에서 휘스커형 산화물의 발달이 현저하나, 880℃이상의 온도에서는 수증기 분위기에서도 휘스커형 산화물의 발달이 억제되며,780℃이하에서는 휘스커형 산화물이 생성되지만 성장속도가 매우 느리다는 것을 알게 되었다. 이는 880℃ 이상의 고온에서는 휘스커형 산화물 대신 FeO 형태의 치밀한 산화물이 안정하고 우선적으로 성장하기 때문이며, 780℃ 이하로 온도가 낮아지면 산소의 확산속도가 느리기 때문에 휘스커형 산화물의 성장속도가 느려지는 것으로 판단된다.본 발명은 이와같은 관찰결과에 기초하여 이루어진 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 선재의 사상압연 이후 권취에 이르기까지의 선재 제조공정을 나타낸 것이다. 열간압연 선재는 사상압연기(1a)에서 마무리 압연된 후 권취기(4)에서 권취되기 전에 1이상의 냉각대가 설치된 냉각라인을 통과하면서 냉각된 후 권취된다. 도 2의 실시예에서는 네개의 냉각대(2a~2d)가 설치된 냉각라인을 보여주고 있다. 냉각대에서의 냉각은 통상 수냉에 의한다. 본 발명은 사상압연기 출측의 선재온도를 900℃ 이상으로 유지시키고 최초의 냉각대로 들어가기 전에 0.05~0.5초간 대기중에 노출시킨 후에 최초의 냉각대로 들어가는 것을 특징으로 한 다.이는 사상압연기에서 나온 선재를 900℃ 이상에서 짧은 시간동안 공냉시켜 선재 표면에 FeO 형태의 치밀한 산화물을 형성시킴으로서 선재가 이후의 냉각대의 수증기 분위기에서 휘스커형 산화물의 발달이 현저한 온도영역을 통과하여도 적스케일이 생성되는 것을 억제하기 위함이다.

일반적으로 선재는 매우 빠른 속도(예를 들면 100m/s)로 진행하므로 생산성을 유지하면서 상기 대기중에 노출시키는 시간을 확보하려면 사상압연기와 최초의 냉각대(2a)간의 간격(3a)를 적절히 조정하여야 한다.

도 2의 실시예에서는 네개의 냉각대가 설치된 냉각라인을 보여주고 있으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 냉각대의 갯수는 1이상이면 충분하다.또한 보다 바람직한 선재의 출측온도는 950℃이상이며, 선재의 공냉시간은 0.1~0.2초 간이다.

도 3은 냉각대의 중간에 RSM(Reduction and Sizing Mill)설비를 위치시킨 경우의 선재 제조공정을 나타낸 것이다. RSM설비는 고속으로 열연 강선을 열간가공압연을 하여 허용공차가 작은 강선을 만드는 설비로서, 생산성 및 선재의 칫수 정밀도를 높이기 위해 신설되는 선재공장의 경우 이 설비를 설치하는 것이 일반적인 추세이다.

이와같이 선재 제조공정에 RSM설비를 사용하는 경우, 본 발명은 RSM설비 출측의 선재온도를 900℃ 이상으로 유지시키고 RSM설비 다음에 위치되는 냉각대에 들어가기 전에 0.05~0.5초간 대기중에 노출 시킨 후에 후속 냉각대로 들어가는 것을 특징으로 한다. 이는 RSM설비에서 나온 선재를 900℃ 이상에서 짧은 시간동안 공냉 시켜 선재 표면에 FeO 형태의 치밀한 산화물을 형성시키기 위함이다. 이처럼 RSM 설비를 사용하는 때는 생산성을 유지하면서 대기중에 노출시키는 시간을 확보하려면 RSM 설비와 그 다음의 후속 냉각대와의 간격(3b)를 적절히 조정하여야 한다.

도 3의 실시예는 RSM설비가 냉각대(2b)와 냉각대 (2c)사이에 위치된 것을 보여주나,본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며,RSM 설비는 냉각대(2a)전에 설치될 수 있으며 또한 냉각대(2d)다음에 설치될 수 있다. 바람직하게는 RSM설비가 냉각대(2a)전에 설치되는 것이며, RSM설비를 나오는 선재의 온도가 950℃이상이며, 선재의 공냉시간은 0.1~0.2초 간이다.

본 발명에 의하면, 작업조건 설정 및 공정 라인의 재배치를 통해 손쉽게 열간압연 선재의 표면에 적스케일 발생을 억제하면서 열간압연 선재를 냉각시킬 수 있다. 또한 본 발명은 종래의 기술과 달리 별도의 재가열 과정이 필요없고, 냉각대 설비조건에 관계없이 적용할 수 있다.

Claims (2)

1. 열간압연기의 사상압연기에서 사상압연된 선재를 사상압연기와 선재의 권취장치 사이에 위치되며 1이상의 냉각대가 설치되는 라인상에서 열간압연 선재를 냉각하는 열간압연 선재의 냉각방법에 있어서, 사상압연기 출측의 선재온도를 900℃ 이상으로 유지시키고 최초의 냉각대에 들어가기 전에 0.05~0.5초간 대기중에 노출시킨 후에 최초의 냉각대로 들어가는 것을 특징으로 하는 열간압연 선재의 냉각방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각대 전 또는 복수의 냉각대 중간에 RSM설비가 위치되며, RSM설비 출측의 선재온도를 900℃ 이상으로 유지시키고 RSM설비 다음에 위치되는 냉각대에 들어가기 전에 0.05~0.5초간 대기중에 노출 시킨 후에 후속 냉각대로 들어가는 것을 특징으로 하는 열간압연 선재의 냉각방법.

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