KR101246335B1 - 선철의 고체 탈탄을 이용하여 제조한 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents
선철의 고체 탈탄을 이용하여 제조한 강판 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
스트립 캐스팅으로 제조한 후 탈탄한 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 강판 제조 방법은, i) 용철을 제공하는 단계, ii) 용철에 포함된 황, 인 및 실리콘을 제거하는 단계, iii) 용철을 스트립 캐스팅(strip casting)하여 강판을 제공하는 단계, 및 iv) 강판을 가열하여 산화 가스와 접촉시켜서 탈탄하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 스트립 캐스팅으로 제조된 고탄소 고체 선철을 효율적으로 탈탄해 제조한 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고로에서 생산된 용철은 다량의 탄소를 포함한다. 따라서 용철에 산소를 취입하여 용철에 포함된 탄소를 제거할 필요가 있다. 탄소를 제거하지 않고, 용철을 그대로 응고시킨 주철은 취성을 가지므로, 일반 용도에는 사용할 수 없다. 따라서 용철에 산소를 주입하고 산소를 탄소와 반응시켜서 일산화탄소를 생성시켜 용철중의 탄소를 제거한다.
한편, 탈탄을 위해 주입된 산소를 제거하기 위해 알루미늄, 실리콘 또는 티타늄 등의 산소 친화력이 우수한 금속들을 사용한다. 이러한 금속들은 산소와 산화물을 형성함으로써 용철내의 산소를 제거할 수 있다. 그러나 이러한 산화물들을 용철이 고화된 강판으로부터 100% 제거할 수 없으므로, 그 일부는 강판에 개재물 형태로 그대로 남는다. 이러한 개재물은 강판의 물성에 나쁜 영향을 미친다.
용철에 산소를 주입하지 않고 그 내부의 탄소를 용이하게 제거하여 제조한 강판을 제공하고자 한다. 또한, 전술한 강판의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강판 제조 방법은, i) 용철을 제공하는 단계, ii) 용철에 포함된 황, 인 및 실리콘을 제거하는 단계, ii) 용철을 스트립 캐스팅(strip casting)하여 강판을 제공하는 단계, 및 iii) 강판을 가열하여 산화 가스와 접촉시켜서 탈탄하는 단계를 포함한다.
탈탄하는 단계에서, 산화 가스는 H2O 또는 CO2를 포함할 수 있다. 강판은 800℃ 내지 1100℃에서 가열하면서 탈탄할 수 있다. 탈탄하는 단계는, i) 강판을 910℃ 이상에서 1차 탈탄하는 단계, 및 ii) 1차 탈탄된 강판을 910℃ 미만에서 2차 탈탄하는 단계를 포함할 수 있다. 산화 가스가 수소 및 수증기를 포함하는 경우, 수소의 분압 및 수증기의 분압의 합에 대한 수소의 분압의 비는 0.7 이상일 수 있다.
강판을 제공하는 단계에서, 용철은 2wt% 내지 6wt%의 탄소, 0보다 크고 30ppm 이하의 산소 및 철과 불순물을 포함할 수 있다. 강판을 제공하는 단계에서, 용철의 온도는 1200℃ 내지 1600℃일 수 있다. 강판을 제공하는 단계에서, 강판의 두께는 0.5mm 내지 3mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강판은 전술한 강판 제조 방법으로 제조된다. 강판은 i) 상호 이격된 복수의 표면층들, 및 ii) 복수의 표면층들 사이에 위치한 중심층을 포함한다. 중심층의 탄소 농도는 표면층의 탄소 농도보다 크고, 표면층의 탄소 함량은 0.1wt% 미만이다.
중심층의 두께에 대한 표면층의 두께의 비는 0보다 크고 0.9 이하일 수 있다. 강판의 두께는 0.5mm 내지 3mm일 수 있다.
고상 제강법을 이용하여 산소를 주입하지 않고 강판에 포함된 산화물 등의 개재물을 용이하게 제거할 수 있고, 강판에 포함된 산소의 함량을 고려하지 않아도 되므로, 강판의 물성을 크게 향상시킬 수 있다. 그리고 스트립 캐스팅 공정을 이용하여 강판을 바로 제조할 수 있으므로, 강판 제조시 재가열 공정 및 열간압연 등의 공정을 생략할 수 있어서 공정 시간 및 공정 비용을 절감할 수 있다. 또한, 제강 공정에서 이산화탄소 발생량을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 강판 제조 방법을 나타낸 FeCO 합금의 상태도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 강판 제조 방법을 나타낸 FeCO 합금의 상태도이다.
도 4는 도 1의 강판 제조 방법을 실시하기 위한 강판 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 강판 제조 방법에 따라 제조한 강판의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실험예들에 따른 강판의 탈탄 깊이 변화의 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실험예들에 따른 강판의 탄소 함량 변화의 그래프이다.
도 2는 도 1의 강판 제조 방법을 나타낸 FeCO 합금의 상태도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 강판 제조 방법을 나타낸 FeCO 합금의 상태도이다.
도 4는 도 1의 강판 제조 방법을 실시하기 위한 강판 제조 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 강판 제조 방법에 따라 제조한 강판의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실험예들에 따른 강판의 탈탄 깊이 변화의 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실험예들에 따른 강판의 탄소 함량 변화의 그래프이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 강판 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 강판 제조 방법을 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 강판 제조 방법은, 용철을 제공하는 단계(S10), 용철에 포함된 황, 인 및 실리콘을 제거하는 단계(S20), 용철을 스트립 캐스팅하여 강판을 제공하는 단계(S30), 그리고 강판을 가열하여 산화 가스와 접촉시켜서 탈탄하는 단계(S40)을 포함한다. 이외에, 강판 제조 방법은 필요에 따라 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
먼저, 단계(S10)에서는 용철을 제공한다. 즉, 고로에 코크스 및 소결광을 장입하고 열풍을 불어넣어 탄소에 의해 소결광을 환원 및 용융시킴으로써 용철을 제조한다. 단, 용철 제공이 고로에만 한정될 필요는 없으며 용융환원제철공정 또는 전기로 공정(electric arc furnace, EAF) 등의 다른 제선 공정으로부터도 용철 제공이 가능하다. 용철은 고로 하부의 출선구를 통하여 외부로 배출된다. 출선된 용철은 코크스와의 반응에 의해 형성되므로, 탄소를 포함한다.
단계(S20)에서는 용철에 포함된 황, 인 및 실리콘을 제거한다. 용철에 포함된 석회석에 의하여 인을 효율적으로 제거하기 위해 인을 제거하기 전에 실리콘의 양을 최소화한다. 예를 들면, 인의 양은 50ppm 미만으로 조절할 수 있다. 한편, 단계(S20)에서 용철에 대한 탈탄 공정 및 탈산 공정은 실시하지 않는다. 최종적으로 강판을 제조시, 강판에 포함된 황, 인 및 실리콘의 양이 많으면 강판은 취성을 가진다. 따라서 단계(S20)에서 황, 인 및 실리콘을 제거함으로써 강판이 취성을 가지지 않도록 한다. 용철에 포함된 황, 인 및 실리콘의 제거 과정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
다음으로, 단계(S30)에서는 용철을 스트립 캐스팅함으로써 강판을 제공한다. 여기서, 용철의 온도는 1200℃ 내지 1600℃일 수 있다. 용철의 온도가 너무 낮은 경우, 용철이 급속 응고될 수 있으므로, 스트립 캐스팅하기에 부적합하다. 또한, 용철의 온도가 너무 높은 경우, 용철 이송에 사용되는 장치들이 열화될 수 있다. 따라서 전술한 범위로 용철의 온도를 조절한다.
용철은 스트립 캐스팅에 의해 응고되면서 얇은 두께의 강판으로 주조된다. 스트립 캐스팅에 사용되는 용철은 2wt% 내지 6wt%의 탄소, 0보다 크고 30ppm 이하의 산소 및 철과 불순물을 포함한다. 용철 제조시 고로에 장입된 코크스의 양으로 인하여 용철에 포함된 탄소의 양이 2wt% 미만으로 되는 것은 어렵다. 또한, 용철에 포함된 탄소의 양이 6wt%를 넘는 경우, 다량의 코크스를 사용해야 하므로 열효율 측면에서 바람직하지 않다. 따라서 용철에 포함된 탄소의 양을 전술한 범위로 조절한다. 또한, 용철에 포함된 산소의 양이 30ppm을 초과하는 경우, 산소를 용철로부터 제거하기 위해 산소와의 친화력이 우수한 다량의 금속들을 사용해야 한다. 따라서 강판의 특성에 나쁜 영향을 줄 수 있는 다량의 개재물이 생성되지 않도록 용철에 포함된 산소의 양을 30ppm 이하로 조절하는 것이 바람직하다.
단계(S30)에서는 용철을 래이들(ladle) 등을 이용하여 이송한 후 턴디쉬에 주입하고, 턴디쉬는 스트립 캐스팅 장치로 용철을 이송한다. 따라서 용철은 스트립 캐스팅 장치에서 이송되면서 응고되어 얇은 두께의 강판으로 제조된다. 여기서, 강판의 두께는 0.5mm 내지 3mm일 수 있다. 강판의 두께가 0.5mm 미만인 경우, 강판의 두께가 너무 얇아서 산업상 이용가능성이 낮아진다. 또한, 강판의 두께가 3mm를 초과하는 경우, 후속 단계에서 강판의 탈탄에 필요한 시간 및 비용이 크게 소모된다. 따라서 강판의 두께를 전술한 범위로 조절한다.
한편, 500m 내지 800m, 좀더 구체적으로는 300m 내지 400m의 라인 길이를 가지는 슬래브 제조 공정과 비교하여 스트립 캐스팅 공정 라인은 60m 정도에 불과하므로 제조 공정면에서 매우 효율적이다. 그리고 스트립 캐스팅 공정 라인에 탈탄 공정을 추가하여도 전체 라인 길이는 그리 크지 않다. 또한, 스트립 캐스팅 공정 자체가 불순물의 조대 편석을 방지하여 강판에 포함된 구리 등이 나쁜 영향을 주지 않도록 해 준다.
마지막으로, 단계(S40)에서는 강판을 가열하여 산화 가스와 접촉시켜 탈탄한다. 즉, 단계(S40)에서는 고상 제강법에 의해 고체인 강판과 기체인 산화 가스 상호간의 반응에 의하여 강판에 포함된 탄소를 제거한다. 예를 들면, 유광 어닐링법(bright annealing)을 사용하여 탄소를 제거할 수 있다. 다른 공정과는 달리 스트립 캐스팅 공정으로 제조된 강판의 두께는 매우 얇으므로, 산화 가스가 강판과 반응하여 강판에 포함된 탄소를 용이하게 제거할 수 있다. 이를 위하여 강판을 800℃ 내지 1100℃에서 가열하면서 탈탄한다. 강판의 가열온도가 800℃ 미만인 경우, 강판과 산화 가스의 반응이 잘 일어나지 않을 수 있다. 또한, 강판의 가열온도가 1100℃를 초과하는 경우, 강판에 포함된 탄소의 양이 2.11wt% 이상이면 액상이 형성되어 위험하다. 따라서 전술한 범위로 강판의 가열 온도를 조절한다. 강판을 탈탄로 등에 장입한 후 가열함으로써 강판을 용이하게 가열하면서 그 내부에 산화 가스를 주입하여 강판과 반응시킬 수 있다.
산화 가스는 H2O 또는 CO2 등을 포함할 수 있다. H2O 또는 CO2는 하기의 화학식 1에 기재한 바와 같이, 강판에 포함된 C와 반응하여 CO2, H2 또는 CO 등의 기체를 생성시켜서 강판에 포함된 C를 제거시킨다.
[화학식 1]
2H2O + C → CO2 + 2H2
CO2 + C → 2CO
전술한 바와 같이, 단계(S30)에서 스트립 캐스팅이 완료된 강판을 단계(S40)에서 바로 탈탄함으로써 별도의 공정없이 강판에 포함된 탄소를 용이하게 한번에 제거할 수 있다. 예를 들면, 3.89wt%의 탄소를 함유한 1mm 두께의 강판에 산화가스로서 H2O/H2 가스를 사용해 1100℃에서 탈탄함으로써 강판을 모두 오스테나이트상으로 변태시킬 수 있다. 이 경우, 약 20분 미만이면 공정을 완료할 수 있다. 전술한 바와 같이, 연속된 출선 공정, 스트립 캐스팅 공정 및 탈탄 공정을 통하여 강판을 연속적으로 제조할 수 있으므로, 강판의 제조 비용 및 제조 시간을 크게 줄일 수 있다.
종래에는 용철을 제조한 후 용철을 탈탄하기 위해 산소를 주입하고, 다시 산소를 제거하기 위해 산소와 친화력이 높은 금속을 주입하는 등 다단계의 제강 공정이 필요하였다. 그 결과, 제조 공정이 매우 복잡하였고 제조 공정 및 제조 시간이 증가하였다. 또한, 다단계의 제강 공정으로 인해 제조된 강판 내부에 개재물이 잔존하여 강판의 품질에 악영향을 끼쳤다. 그러나 본 발명의 일 실시예에서는 스트립 캐스팅 공정 및 탈탄 공정을 연속적으로 결합하여 산소 및 기타 금속의 혼입없이 강판에 포함된 탄소를 효율적으로 제거한다. 따라서 다단계의 제강 공정이 불필요할 뿐만 아니라 강판에 개재물이 잔존하여 발생하는 문제점을 사전에 차단할 수 있다.
한편, 단계(S40)에서 다른 방법을 사용하여 강판을 탈탄할 수도 있다. 즉, 단계(S40)의 강판의 탈탄 공정은 강판을 910℃ 이상에서 1차 탈탄하고, 1차 탈탄된 강판을 910℃ 미만에서 2차 탈탄할 수 있다. 즉, 1차 탈탄 공정을 통하여 고체 선철에 함유된 탄소의 양을 효율적으로 감소시켜 오스테나이트상을 형성할 수 있다. 그리고 저온에서의 2차 탈탄을 통하여 강판의 표면에 페라이트층을 형성함으로써 페라이트상 및 오스테나이트상을 포함하는 층상 구조를 형성한다. 그리고 후속 공정에서 층상 구조의 강판을 적절하게 냉각시킴으로써 강판을 연성과 강도가 모두 우수한 페라이트마르텐사이트 층상 구조로 제조할 수 있다.
한편, 강판을 탈탄하는 경우, 산화 가스에 의해 강판 표면이 산화될 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 산화가스의 분압을 조절한다. 산화 방지를 위한 가스의 분압은 온도 및 탈탄 가스의 조성에 따라 달라진다. 예를 들면, 50%의 아르곤(Ar) 가스를 함유한 수소 및 수증기의 혼합 가스에서는 수소의 분압 및 수증기의 분압의 합에 대한 수소의 분압의 비가 0.7 이상인 경우, 800℃ 이상의 온도에서 범위에서 뷔스타이트(wustite)보다 오스테나이트가 안정하여 강판이 산화되지 않는다. 산화 가스의 분압이 너무 낮은 경우, 강판에 포함된 탄소가 잘 제거되지 않는다. 반대로, 산화 가스의 분압이 너무 높은 경우, 강판이 산화될 수 있다. 따라서 산화 가스의 분압을 전술한 범위로 조절한다. 고상 탈탄된 강판의 표면에는 공극 등이 다수 존재하므로, 다듬질 압연(finishing rolling) 또는 표면 연마를 통해 강판의 표면을 매끄럽게 만들 수 있다. 이하에서는 도 2의 FeC 합금의 상태도를 참조하여 도 1의 강판 제조 방법을 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 강판 제조 방법에 대한 FeCO 합금의 상태도를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 FeCO 합금의 상태도에 나타낸 도 1의 강판 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 2를 다른 형태로 변형할 수도 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 고로, 전기로 또는 용융로에서는 액상의 FeC로 된 용철을 제공한다. 즉, 도 1의 단계(S10) 및 단계(S20)가 실시된다. 용철은 고로, 전기로 또는 용융로 등에서 제공될 수 있으며, 특별한 로에 한정되지는 않는다. 다음으로, 도 1의 단계(S30)에서 용철을 스트립 캐스팅함으로써 고상의 강판을 제조한다. 그리고 단계(S40)에서는 강판을 탈탄 처리함으로써 강판에 포함된 탄소의 양을 대략 0%까지 감소시킨 후 상온으로 냉각시킨다. 도 2의 상태도에 도시한 순서로 탈탄된 강판을 제조할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 강판의 탈탄을 위해 강판에 산소를 주입하는 공정은 포함되지 않는다. 즉, 고체 상태의 강판을 탈탄하여 원하는 물성의 강판을 제조할 수 있다.
도 3은 종래 기술에 따른 강판 제조 방법을 나타낸 FeCO 합금의 상태도를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 종래 기술의 강판 제조 방법은 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 제조 방법과 다르다.
도 3에 화살표로 도시한 바와 같이, 단계(S12)에서는 용철에 포함된 탄소를 제거하기 위하여 용철에 산소를 첨가하므로, 탄소의 양이 줄어들면서 산소의 양이 증가한다. 용철에 포함된 탄소의 양을 줄이기 위해 산소를 과다 취입하므로, 용철에 산소가 포함되면서 단계(S14)까지 이동한다. 따라서 용철에 포함된 산소를 제거하기 위해 단계(S16)에서는 산소와 친화적인 금속 원소를 용철에 장입한다. 그 결과, 단계(S16)에서 용철에 포함된 산소의 양을 대략 0wt%에 가깝게 조절하고, 단계(S18)에서는 용철을 냉각시켜 강판을 제조할 수 있다. 이와 같이 종래 기술에 따른 강판 제조 방법은 탈탄 처리를 위하여 산소 주입 및 산소 제거 공정을 포함한다. 그 결과, 공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조 비용도 크게 소모된다.
도 4는 도 1의 강판 제조 방법을 실시하기 위한 강판 제조 장치(1000)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 강판 제조 장치(1000)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 강판 제조 장치(1000)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 강판 제조 장치(1000)는 레이들(200), 턴디쉬(tundish)(210), 유로방향전환부(230), 쌍롤들(240), 압연롤(250), 탈탄로(260), 디플렉터롤(270) 및 코일러(280)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 강판 제조 장치(1000)는 다른 구성 부품들을 더 포함할 수 있다.
먼저, 레이들(200)에는 전술한 도 1의 단계(S20)을 완료한 용철이 이송 저장된다. 레이들(200)로 이송한 용철은 턴디쉬(210)에 주입되고, 턴디쉬(210)는 유로방향전환부(230)로 용철을 이송한다. 유로방향전환부(230)는 상호 이웃한 쌍롤들(240)의 사이에 용철을 주입한다. 쌍롤들(240) 사이에는 일정한 갭이 형성되므로, 용철은 갭 사이로 유출되면서 응고되어 강판으로 제조된다. 갭의 크기가 크지 않으므로, 쌍롤들(240) 사이에는 용철로 된 풀(POOL)이 형성된다. 용철의 비중이 높으므로, 수평으로 나란히 배치된 쌍롤들을 이용하여 용철을 수직 방향으로 배출시킴으로써 강판을 제조하는 것이 바람직하다. 쌍롤들(240) 사이로 용철이 배출되면서 강판으로 응고된다. 강판의 두께가 일정하지 않으므로, 압연롤(250)을 이용하여 강판을 압연하여 일정한 두께로 만들어 준다. 그 결과, 두께가 균일한 얇은 두께의 강판을 제조할 수 있다.
다음으로, 강판은 탈탄로에서 고온 가열되면서 산화 가스에 의해 탈탄된다. 탈탄이 완료된 강판을 디플렉터롤(270)에 의해 이송시킨 후 코일러(280)로 권취하여 강판을 제조한다. 전술한 바와 같이, 스트립 캐스팅 장치와 탈탄로가 결합하여 열련된 공정이 한번에 이루어지므로, 강판을 쉽게 제조할 수 있고, 공정 비용도 크게 감소시킬 수 있다.
도 5는 도 1의 강판 제조 방법에 따라 제조한 강판(100)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 강판(100)의 단면 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 강판(100)의 단면 구조를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 강판(100)은 표면층들(10) 및 중심층(12)을 포함한다. 표면층들(10)은 상호 이격된다. 중심층(12)은 표면층들(10) 사이에 위치한다. 이외에, 강판(100)은 필요에 따라 다른 층들을 더 포함할 수 있다.
여기서, 중심층(12)과 표면층(10)은 그 탄소 농도에 따라 상호 구분할 수 있다. 중심층(12)의 탄소 농도는 표면층(10)의 탄소 농도보다 크다. 산화 가스가 표면층(10)을 통과하여 중심층(12)에 작용하므로, 표면층(10)의 탄소 농도는 중심층(12)의 탄소 농도보다 작다. 여기서, 표면층(10)은 αFe상으로 형성되고, 중심층(12)은 마르텐사이트 조직으로 형성될 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 강판(100)이 이종 구조를 가지므로, 그 기계적인 특성은 각 층의 두께와 미세 조직에 크게 의존한다.
여기서, 중심층(12)의 두께(t12)에 대한 표면층(10)의 두께(t10)는 0보다 크고 0.9 이하일 수 있다. 표면층(10)의 두께(t10)가 0.9보다 큰 경우, 강판(100)의 탈탄 공정 시간이 너무 길어서 제조 공정 효율면에서 바람직하지 않다. 따라서 중심층(12)의 두께(t12)에 대한 표면층(10)의 두께(t10)를 전술한 비율로 조절한다. 한편, 산화 가스가 강판(100)과 접촉하는 시간이 길수록 표면층(10)의 두께(t10)는 좀더 커질 수 있다.
실험예
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
원심 주조법(centrifugal casting)을 이용하여 1mm 두께의 강판을 제조한 후, 수평 저항로를 이용해 강판을 탈탄시켰다. 원심 주조법은 높은 냉각 속도을 가지므로, 스트립 캐스팅시의 냉각 속도와 유사하다. 따라서 원심 주조법을 통해 제조한 강판의 미세 구조는 스트립 캐스팅을 통해 제조한 강판의 미세 구조와 유사하여 실험적인 비교가 가능하다. 탈탄 가스로서 50%의 아르곤(Ar)을 함유한 수소 및 수증기의 혼합 가스를 사용하였고, 수소의 분압 및 수증기의 분압의 합에 대한 수소의 분압의 비(PH2/(PH2+PH2O))를 0.78로 고정시켰다. 이러한 가스 조성에서 탈탄 공정을 수행하는 경우, 열역학적으로 강판은 산화되지 않는다. 강판은 5분, 15분, 30분, 60분 및 120분 동안 탈탄되었으며, 탈탄 공정을 종료한 후 강판을 수냉시켰다.
실험예
1
강판에 포함된 탄소의 양은 3.89wt%이었고, 탈탄 공정은 975℃에서 실시되었다. 나머지 공정은 전술한 실험예와 동일하였다.
실험예
2
강판에 포함된 탄소의 양은 3.89wt%이었고, 탈탄 공정은 1100℃에서 실시되었다. 나머지 공정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예
3
강판에 포함된 탄소의 양은 4.35wt%이었고, 탈탄 공정은 975℃에서 실시되었다. 나머지 공정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예
4
강판에 포함된 탄소의 양은 4.35wt%이었고, 탈탄 공정은 1100℃에서 실시되었다. 나머지 공정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험결과
탈탄된 전술한 실험예 1 내지 실험예 4에 따라 제조한 강판에 대하여 CS 분석을 실시하였다. CS 분석을 통하여 전자현미경을 통하여 강판의 탈탄 깊이를 측정하였고, 강판내에 함유된 탄소의 양을 측정하였다. 이러한 실험 결과를 각각 도 6 및 도 7에 도시하여 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실험예들에 따른 강판의 탈탄 깊이 변화에 관한 그래프를 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상대적으로 탈탄 온도가 높은 실험예 2 및 실험예 4에서는 상대적으로 탈탄 온도가 낮은 실험예 1 및 실험예 3에 비해 강판의 탈탄 깊이가 더 크게 나타났다. 따라서 탈탄 온도가 높을수록 강판의 탄이 더 빠르게 진행되는 것을 알 수 있었다.
도 7은 본 발명의 실험예들에 따른 강판의 탄소 함량 변화에 관한 그래프를 나타낸다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상대적으로 탄소 함량이 낮은 실험예 1 및 실험예 2에 따라 제조한 강판은 상대적으로 탄소 함량이 높은 실험예 3 및 실험예 4에 따라 제조한 강판에 비해 아공정 조성을 가지므로, 빠른 탈탄 속도를 나타내었다. 예를 들면, 아공정 조성을 가지는 실험예 2에서는 강판을 탈탄하여 오스테나이트상으로 변태시키는 데 필요한 시간이 20분 미만이었으며, 이 경우 강판에 포함된 탄소의 약 70% 정도가 제거되었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10. 표면층
12. 중심층
100. 강판
200. 레이들
210. 턴디쉬
230. 유로방향전환부
240. 쌍롤들
250. 압연롤
260. 탈탄로
270. 디플렉터롤
280. 코일러
1000. 강판 제조 장치
12. 중심층
100. 강판
200. 레이들
210. 턴디쉬
230. 유로방향전환부
240. 쌍롤들
250. 압연롤
260. 탈탄로
270. 디플렉터롤
280. 코일러
1000. 강판 제조 장치
Claims (11)
- 용철을 제공하는 단계,
상기 용철에 포함된 황, 인 및 실리콘을 제거하는 단계,
상기 용철을 스트립 캐스팅(strip casting)하여 강판을 제공하는 단계, 및
상기 강판을 가열하여 산화 가스와 접촉시켜서 탈탄하는 단계
를 포함하고,
상기 강판을 제공하는 단계에서, 상기 용철은 2wt% 내지 6wt%의 탄소, 0보다 크고 30ppm 이하의 산소 및 철과 불순물을 포함하는 강판 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 탈탄하는 단계에서, 상기 산화 가스는 H2O 또는 CO2를 포함하는 강판 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 강판을 800℃ 내지 1100℃에서 가열하면서 탈탄하는 강판 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 탈탄하는 단계는,
상기 강판을 910℃ 이상에서 1차 탈탄하는 단계, 및
상기 1차 탈탄된 강판을 910℃ 미만에서 2차 탈탄하는 단계
를 포함하는 강판 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 산화 가스가 수소 및 수증기를 포함하는 경우, 상기 수소의 분압 및 상기 수증기의 분압의 합에 대한 상기 수소의 분압의 비는 0.7 이상인 강판 제조 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 강판을 제공하는 단계에서, 상기 용철의 온도는 1200℃ 내지 1600℃인 강판 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 강판을 제공하는 단계에서, 상기 강판의 두께는 0.5mm 내지 3mm인 강판 제조 방법. - 제1항에 따른 강판 제조 방법으로 제조된 강판으로서,
상호 이격된 복수의 표면층들, 및
상기 복수의 표면층들 사이에 위치한 중심층
을 포함하고,
상기 중심층의 탄소 농도는 상기 표면층의 탄소 농도보다 크고, 상기 표면층의 탄소 함량은 0.1wt% 미만인 강판. - 제9항에 있어서,
상기 중심층의 두께에 대한 상기 표면층의 두께의 비는 0보다 크고 0.9 이하인 강판. - 제9항에 있어서,
상기 강판의 두께는 0.5mm 내지 3mm인 강판.
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