KR20150038499A - 탄소강의 강 스트립 제조 방법 - Google Patents
탄소강의 강 스트립 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 탄소강을 연속적으로 주조하는 DSP 또는 DSC와 같은 박형 슬래브 주조기, 또는 열간압연 설비로의 고온 연결부를 갖는 종래의 슬래브 주조기를 사용하여 탄소강의 강 스트립을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다: 하기 원소(중량%)들을 함유하는 용융 강을 제공하는 단계: 0.06 - 0.17 C, 최대 3.0 Mn, 0.1 - 2.0 Al(zo), 최대 0.01 Ca, 선택적으로, 최대 1.0 Cr, 최대 2.0 Si, 최대 1.0 Mo, 최대 0.1 P, 최대 1.0 Cu, 최대 2.5 Ni, 최대 0.2 V, 최대 0.2 Ti, 최대 0.1 Nb, 최대 0.01 B 중 하나 이상, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물; 상기 용융 강을 박형 슬래브 주조기 또는 고온 연결부를 갖는 종래의 슬래브 주조기의 몰드에 제공하는 단계; 상기 강을 스트랜드로 주조하는 단계; 상기 스트랜드를 슬래브로 절단하는 단계; 및 상기 슬래브가 온도 균등 단계 또는 재가열 단계를 거친 후에 상기 슬래브를 스트립으로 압연하는 단계. 또한, 본 발명은 상기 방법에 따라 제조된 열간압연 및 냉간압연되고 어닐링된 강 스트립에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 강이 연속적으로 주조되고 동일한 설비에서 반연속적으로 압연되는 다이렉트 시트 플랜트(direct sheet plant, DSP) 또는 다이렉트 시트 주조기(direct sheet caster, DSC))와 같은 박형 슬래브 주조기, 또는 열간압연 설비로의 고온 연결부(hot connect)를 갖는 종래의 슬래브 주조기를 사용하여, 탄소강의 강 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다.
0.1 wgt% 수준(order)의 탄소 함량을 갖는 포정강(peritectic steel)들을 제조하는 것은 어려운 것으로 알려져 있다. 페라이트 상으로부터 오스테나이트 상으로의 변태를 동반하는 체적 변화의 결과로서, 표면 균열(surface cracking) 또는 부분적인 고화 쉘의 이탈(break-out)이 발생하여, 설비에 손상을 가하고 생산을 지연시키기 때문에 슬래브의 표면 품질이 악화된다. 더욱이, 고온 연결부를 갖는 DSP 또는 CSP와 같은 주조기들에서는, 표면 결함들의 조정(rectification)이 일반적으로 불가능하며, 주조 스트랜드 상의 표면 결함들은 코일의 표면 결함들을 유발한다. 그 결과, 대략 0.075 wgt% 초과의 탄소 함량을 갖는 강들은 이 방식으로 제조되지 않는다. 대조적으로, 종래의 주조기들에서 제조된 슬래브들은 압연 전에 점검하고 보수되며, 이에 따라 종래의 주조기에서 포정강들을 주조하고, 열간압연 설비에서 이들을 압연하는 것이 가능하다.
또한, 특정 원소들은 포정 강 중의 탄소 함량에 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 이는, 소위 탄소 당량(carbon equivalent)에 대한 수식에 의해 결정될 수 있고, 상기 수식에서의 원소들은 가상 탄소 함량(fictive carbon content)을 제공한다. 탄소 당량을 결정하는 이들 원소들의 개요가 "철 & 강 기술(Iron & Steel Technology), 2008년, 볼륨. 5, 넘버. 7, 페이지. 80-85에서의 블라제크 케니스 이. 등에 의한 문서 "강 합금들에 대한 포정 범위의 계산(Calculation of the Peritectic Range for Steel Alloys)"에서 주어져 있다.
본 발명의 목적은 탄소강을 연속적으로 주조하는 DSP 또는 DSC와 같은 박형 슬래브 주조기, 또는 열간압연 설비로의 고온 연결부를 갖는 종래의 슬래브 주조기를 사용하여 탄소강의 강 스트립을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 박형 슬래브 주조기에 사용할 수 있는 강 조성을 갖는 강 스트립을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 전술한 목적들 중 하나 이상은 하기 단계를 포함하는, 탄소강을 연속적으로 주조하는 DSP 또는 DSC와 같은 박형 슬래브 주조기, 또는 열간압연 설비로의 고온 연결부를 갖는 종래의 슬래브 주조기를 사용하여 탄소강의 강 스트립을 제조하는 방법을 제공하는 것에 의해 달성된다.
- 하기 원소(중량%)들을 함유하는 용융 강을 제공하는 단계;
0.06 - 0.17 C
최대 3.0 Mn
0.1 - 2.0 Al
최대 0.01 Ca
선택적으로, 하기 원소들 중 하나 이상:
최대 1.0 Cr
최대 2.0 Si
최대 1.0 Mo
최대 0.1 P
최대 1.0 Cu
최대 2.5 Ni
최대 0.2 V
최대 0.2 Ti
최대 0.1 Nb
최대 0.01 B
잔부 Fe 및 불가피한 불순물
- 상기 용융 강을 박형 슬래브 주조기 또는 고온 연결부를 갖는 종래의 슬래브 주조기의 몰드에 제공하는 단계;
- 상기 강을 스트랜드로 주조하는 단계;
- 상기 스트랜드를 슬래브로 절단하는 단계; 및
- 상기 슬래브가 온도 균등(temperature equalizing) 단계 또는 재가열 단계를 거친 후에 상기 슬래브를 스트립으로 압연하는 단계.
박형 슬래브 주조기 또는 고온 연결부를 갖는 종래의 주조기를 사용하여 주조하기에 적합한, 종래 기술로부터 알려진 탄소강종(carbon steel type)들은 모두 0.1 중량% 미만의 Al 함량을 갖는다. 본 발명자들은 강의 탄소 당량을 증가시키는데 가장 적합한 원소는 알루미늄이며, 이에 따라 0.06 내지 0.17 중량%의 탄소 함량을 갖는 강들이 포정 구역(peritectic range) 바깥에서 박형 슬래브 주조기 또는 고온 연결부를 갖는 종래의 주조기에서 사용될 수 있다는 것을 발견하였다. 많은 경우에 있어서, 지금까지의 포정강에 Al의 첨가는 제품의 성능을 손상시키지 않는다. 특히, 첨단 고강도 강(AHSS)에 있어서, 알루미늄의 첨가는 TRIP 효과에 의해 강의 성형성을 개선시킨다.
망간은 오스테나이트 안정화제로서 첨가되며, 강에 강도를 제공한다. 주조 문제점들을 감안하여 3 중량% 초과의 망간 첨가는 일반적이지 않다. 전술한 선택적 원소들은, 특정 강 품질을 제공하는 것을 원할 때 첨가된다. 이들 원소들은 통상적으로 기계적 특성들을 변경하고, 강종이 사용되는 목적을 변경하기 위해 첨가된다. 칼슘은 주조성을 개선시키고, Al과 알루미늄산칼슘을 형성한다.
강은, 예를 들어 0.07 - 0.15 중량% C, 바람직하게는 0.07 - 0.12 중량% C의 더욱 제한된 탄소 함량을 함유하는 것이 가능하다. 탄소에 대한 이러한 더욱 제한된 범위에는 Al의 사용이 특히 필요하다.
또한, 강은 예를 들어 0.1 - 3.0 중량% Mn, 바람직하게는 0.5 - 2.5 중량% Mn, 더 바람직하게는 1.0 - 2.0 중량% Mn의 더욱 제한된 망간 함량을 함유하는 것이 가능하다. 이러한 더욱 제한된 망간 함량은 첨단 고강도 강을 주조하는데 일반적으로 사용된다.
또한, 강 중의 알루미늄 함량은, 예를 들어 탄소 함량이 더 제한되거나 또는 다른 원소들이 첨가될 때 더욱 제한될 수 있다. 바람직하게는, 강은 0.3 - 1.5 중량% Al, 더 바람직하게는 0.3 - 1.0 중량% Al, 더욱 더 바람직하게는 0.5 - 0.8 중량% Al를 함유한다.
바람직한 조성에 따르면, 강은 0.1 - 1.5 중량% Si, 바람직하게는 0.1 - 1.0 중량% Si, 더 바람직하게는 0.2 - 0.5 중량% Si를 함유한다. 통상적으로, 강 중의 실리콘 함량은 상대적으로 낮게 유지된다.
크롬은 강을 강화시키기 위해 특정 강종에 종종 첨가된다. 크롬의 가격 때문에, 통상적으로 제한된 양만 탄소강에 첨가된다. 바람직한 조성에 따르면, 강은 0.1 - 1.0 중량% Cr, 더 바람직하게는 0.3 - 0.8 중량% Cr을 함유한다.
바람직한 제조 방법에 따르면, 용융 강은 2상 강(dual phase steel)과 같은 첨단 고강도 강의 조성을 갖는다.
현재의 600 내지 1200 MPa의 통상의 강도 레벨에 있어서, 상기 2상 강은 하기 원소(중량%)를 함유하는 조성을 갖는다:
0.06 - 0.17 C
0.9 - 3.0 Mn
0.1 - 2.0 Al
0.01 - 1.0 Cr
0.01 - 1.4 Si
최대 0.01 Ca
최대 0.5 Mo
최대 0.05 P
최대 0.1 Cu
최대 0.1 Ni
최대 0.1 Nb
최대 0.01 B
잔부 Fe 및 불가피한 불순물.
전술한 바와 같은 2상 강 중의 원소들은 DP 600, DP 800, DP 1000 또는 DP 1200과 같은 특정 강도 레벨에 도달하도록 훨씬 더 한정된다. 알루미늄 함량과 별개로, DSP, CSP 또는 고온 연결부를 갖는 종래의 슬래브 주조기에서 제조되지 않는 2상 강들에 대한 원소들의 함량은 알려져 있다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 본 발명의 제1 관점에 따른 방법으로 제조된 탄소강의 열간압연 강 스트립을 제공한다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 본 발명의 제2 관점에 따른 열간압연 강 스트립을 냉간압연하고 어닐링하여 제조된 탄소강의 냉간압연 및 어닐링된 강 스트립을 제공한다.
본 발명은 하기의 실시예를 참조하여 설명될 것이다.
중량%로 하기의 조성을 갖는 본 발명에 따른 강종을 주조하였다:
C 0.090
Mn 1.650
Al 0.650
Si 0.250
Cr 0.575
잔부 철 및 불가피한 불순물.
이 강종을 대략 4.5 m/min의 주조 속도로, 몰드 내에 표준 몰딩 분말을 사용하는 다이렉트 시트 플랜트(DSP)에서 주조하였다. 터널 오븐 내에서의 온도 균등 후에, 슬래브들은 DSP의 7-스탠드 압연 설비에서 3 mm의 최종 두께로 압연되었다.
주조 슬래브들의 육안 검사에서 슬래브들의 표면에 횡방향 균열이 보이지 않았다. 냉간 슬래브들의 낙하 시험에서 슬래브들은 취급 동안 균열이 발생하는 경향이 없는 것으로 나타났다.
비교로서, DSP에서 주조한 전형적인 표준 강종은 중량%로 하기 조성을 갖는다:
C 0.045
Mn 0.220
Al 0.035
Si 불가피한 불순물
Cr 불가피한 불순물
잔부 철 및 불가피한 불순물.
표준 강종과 본 발명에 따른 강종 사이의 비교에서, 본 발명에 따른 강종이 표준 강 중의 모든 원소의 함량보다 함량이 높은 것을 나타낸다. 이는, 열간압연 스트립의 냉간압연 후에 첨단 고강도 강, 이 경우에 2상 강을 제조하려는 의도가 있다는 사실에 일부 기인한다.
본 발명에 따른 강종에서의 0.090 중량%의 탄소 함량은 추가적인 조치없이 포정강이 DSP의 몰드 내에서의 강의 응고 동안 형성되며, 철-탄소 상태도에서의 δ-상으로부터 γ-상으로의 변태는 주조 강과 몰드 사이의 접촉 손실을 유발하는 강의 체적 변화를 야기한다. 이는 강 슬래브의 불규칙한 냉각을 초래하여 균열을 야기한다.
다량의 알루미늄 첨가는 평소보다 높은 탄소 함량에서 포정되는 강을 산출하는 것으로 밝혀졌다. 0.090 중량% 탄소에서, 강은 몰드 내에서 포정되지 않으며; 그 결과, 슬래브는 표준 타입의 강과 동일한 방식으로 냉각되고, 균열이 발생하지 않는다. 균열없이, 본 발명에 따른 강종은 표면 균열의 위험 및 이탈(break-out)에 의한 설비로의 손상없이, DSP에서 처리될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 강은 열간압연 강 스트립 또는 냉간압연되고 어닐링된 강 스트립일 수 있으며, 후자의 경우에 융용침지아연도금(hot dip galvanised) 또는 합금화융용아연도금(galvannealed)될 수 있다.
전술한 실시예의 강종 이외의 다른 강종이 DSP 또는 주조기의 압연에 대한 위험없이, DSP 또는 열간압연 설비로의 고온 연결부를 갖는 다른 주조기에서 사용될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 본 발명의 보호의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 의해 결정된다.
Claims (10)
- 탄소강을 연속적으로 주조하는 DSP 또는 DSC와 같은 박형 슬래브 주조기, 또는 열간압연 설비로의 고온 연결부를 갖는 종래의 슬래브 주조기를 사용하여 탄소강의 강 스트립 제조 방법에 있어서,
- 하기 원소(중량%)들을 함유하는 용융 강을 제공하는 단계;
0.06 - 0.17 C
최대 3.0 Mn
0.1 - 2.0 Al
최대 0.01 Ca
선택적으로, 하기 원소들 중 하나 이상:
최대 1.0 Cr
최대 2.0 Si
최대 1.0 Mo
최대 0.1 P
최대 1.0 Cu
최대 2.5 Ni
최대 0.2 V
최대 0.2 Ti
최대 0.1 Nb
최대 0.01 B
잔부 Fe 및 불가피한 불순물
- 상기 용융 강을 박형 슬래브 주조기 또는 고온 연결부를 갖는 종래의 슬래브 주조기의 몰드에 제공하는 단계;
- 상기 강을 스트랜드로 주조하는 단계;
- 상기 스트랜드를 슬래브로 절단하는 단계; 및
- 상기 슬래브가 온도 균등 단계 또는 재가열 단계를 거친 후에 상기 슬래브를 스트립으로 압연하는 단계;를 포함하는 탄소강의 강 스트립 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 용융 강은 0.07 - 0.15 중량% C, 바람직하게는 0.07 - 0.12 중량% C를 함유하는, 탄소강의 강 스트립 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 용융 강은 0.1 - 3.0 중량% Mn, 바람직하게는 0.5 - 2.5 중량% Mn, 더 바람직하게는 1.0 - 2.0 중량% Mn을 함유하는, 탄소강의 강 스트립 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 강은 0.2 - 1.5 중량% Al, 바람직하게는 0.3 - 1.0 중량% Al, 더 바람직하게는 0.5 - 0.8 중량% Al을 함유하는, 탄소강의 강 스트립 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 강은 0.1 - 1.5 중량% Si, 바람직하게는 0.1 - 1.0 중량% Si, 더 바람직하게는 0.2 - 0.5 중량% Si를 함유하는, 탄소강의 강 스트립 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 강은 0.1 - 1.0 중량% Cr, 바람직하게는 0.3 - 0.8 중량% Cr을 함유하는, 탄소강의 강 스트립 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 강은 2상 강과 같은 첨단 고강도 강의 조성을 갖는, 탄소강의 강 스트립 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 강은 2상 강의 조성을 갖고, 하기 원소(중량%)를 함유하는, 탄소강의 강 스트립 제조 방법.
0.06 - 0.17 C
0.9 - 3.0 Mn
0.1 - 2.0 Al
0.01 - 1.0 Cr
0.01 - 1.4 Si
최대 0.01 Ca
최대 0.5 Mo
최대 0.05 P
최대 0.1 Cu
최대 0.1 Ni
최대 0.1 Nb
최대 0.01 B
잔부 Fe 및 불가피한 불순물. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따라 제조된, 탄소강의 열간압연 강 스트립.
- 제 9 항에 따른 열간압연 강 스트립을 냉간압연하고 어닐링하여 제조된, 탄소강의 냉간압연 및 어닐링된 강 스트립.
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