KR101130718B1 - Method for manufacturing high Manganese steel by the twin roll strip casting process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고망간강의 박판주조시 박판의 두께 중앙부에 등축정 분율을 확보할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for securing an equiaxed fraction in the center of the thickness of the thin plate during high-manganese steel sheet casting.
본 발명은 본발명은 쌍롤식 박판 주조 공정을 이용하여 1~10mm 두께의 고망간강 박판을 제조하는 방법에 있어서, 중량%로 C : 0.1~2.0%, Mn : 10~35%, Al : 0.5~4%, N : 0.1%이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이 함유된 용강의 과열도를 70~200℃로 하고, 상기 용강에 접종 원소 Ti, Zr, V 중 하나 또는 둘 이상의 원소의 합이 0.01~5% 함유하고, Ar 또는 He을 이용하여 탕면에 질화물의 생성을 방지하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 고 망간강 생산방법을 제공한다.The present invention is a method for producing a high manganese steel sheet having a thickness of 1 ~ 10mm using a twin roll thin plate casting process, by weight% C: 0.1 ~ 2.0%, Mn: 10 ~ 35%, Al: 0.5 ~ 4%, N: 0.1% or less, the rest is a superheat degree of molten steel containing Fe and unavoidable impurities is 70 ~ 200 ℃, the sum of one or two or more elements of the inoculation elements Ti, Zr, V in the molten steel is 0.01 It contains ˜5%, and provides a method for producing high manganese steel in a twin-roll thin plate casting process, characterized in that the production of nitride on the hot water surface using Ar or He.
쌍롤식 박판주조, 고망간강, 박판, 등축정Double roll type sheet casting, high manganese steel, sheet, equiaxed crystal
Description
도 1은 쌍롤식 박판 주조 공정의 모식도,1 is a schematic diagram of a twin roll thin plate casting process,
도 2는 고망간강의 상태도,2 is a state diagram of high manganese steel,
도 3은 고망간강 박판의 광학 현미경으로 관찰된 단면 미세 조직도,3 is a cross-sectional microstructure of the high manganese steel sheet observed with an optical microscope,
도 4는 고망간강의 등축정 분율 증가 실험을 위한 쌍롤식 박판 주조 모사장치의 모식도, Figure 4 is a schematic diagram of a twin roll thin plate casting simulation apparatus for experiments to increase the equiaxed crystal fraction of high manganese steel,
도 5는 박판 미세 조직 사진 및 등축정의 핵부분의 SEM사진 그리고 TiN의 EDAX 성분 분석결과도.5 is a SEM micrograph of the thin plate microstructure photograph and the nucleus part of the equiaxed crystal and EDAX component analysis results of TiN.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 - -Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
1: 턴디쉬 2: 노즐 3: 주조롤 1: tundish 2: nozzle 3: casting roll
4: 용강 5: 에지댐 6: 박판 4: molten steel 5: edge dam 6: sheet
11:유도로 내 용강 12:응고쉘 13: 구리기판 11: Induction furnace molten steel 12: Solidified shell 13: Copper substrate
14: 내마모 코팅 15: 기판 보호 내화물 14: wear resistant coating 15: substrate protective refractory
본 발명은 고망간강의 박판 주조방법에 관한 것이며, 특히 고망간강의 박판주조시 박판의 두께 중앙부에 등축정 분율을 확보할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin plate casting method of high manganese steel, and more particularly to a method capable of securing an equiaxed crystal fraction in the center of the thickness of the thin plate during high-manganese steel sheet casting.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같은 쌍롤 주조기가 적용된다.The invention applies to a twin roll casting machine as shown in FIG.
턴디쉬(1)로부터 노즐(2)을 통하여 서로 반대방향으로 회전하는 두개의 주조롤(3)과 에지댐(5) 사이에 용강(4)이 주입되고, 용강(4)은 응고되어 주조롤(3)의 표면에서 응고쉘이 형성되고, 롤 닢에서 압하되어, 박판(6)이 생성된다. The
주조롤(3)은 내부에 냉각수 홀이 있어 이곳에 냉각수를 공급하여, 롤을 냉각하며, 롤은 구리 등과 같이 열전달이 양호한 재질로 만들어지며, 표면에는 내마모성의 향상을 위하여 니켈 등으로 코팅이 되어 있다. 상기 코팅층은 용강을 양호하게 응고하기 위하여 숏 브라스트 등의 방법을 이용하여 무방향 조도가 형성되어 있다. The
쌍롤식 박판주조기를 이용하여 고망간강 박판을 제조하는데 있어, 주편 내의 등축정의 확보에 어려움이 있다. 고망간강은 탄소의 함유가 많아 고액 공존 구역이 100℃ 정도로 넓으므로, 등축정이 쉽게 생길 수 있다. 그러나 실제 실험 결과에 따르면, 용강의 과열도가 높은 경우 고망간강을 박판 주조할 경우 등축정이 전혀 생성되지 않는다. 박판 주조 공정에서 등축정이 생성되지 않을 경우, 주상정이 양쪽 롤에서 성장하여, 두께 중앙부에 부딪히기 때문에, 0.1~1mm 의 유효직경을 가지는 기공이 많이 생성되고, 두개의 주상정이 서로 부딪히면서, 압하가 불균일하게 된다. In producing a high manganese steel sheet using a twin roll sheet casting machine, it is difficult to secure equiaxed crystals in the cast steel. High manganese steel contains a large amount of carbon and the liquid coexistence zone is wide at about 100 ° C., so that equiaxed crystals can easily occur. However, according to the actual test results, when the superheat of molten steel is cast thin sheet of high manganese steel, no isotropic crystal is produced. If no equiaxed crystals are produced in the thin plate casting process, since the columnar tablets grow on both rolls and collide with the center of thickness, many pores having an effective diameter of 0.1 to 1 mm are generated, and the two columnar tablets collide with each other, resulting in uneven rolling. do.
등축정을 생성하기 위해 용강의 온도를 낮게 할 경우 등축정은 미미하게 생 성되나, 용강을 공급하는 노즐 주위나, 롤의 단부의 용강 유출을 막는 에지댐에서 응고되어, 롤 사이에 들어감으로써, 롤이 손상되거나, 주조가 중단 되는 문제가 발생한다. 그러므로 용강의 과열도는 일정 이상 유지하면서, 박판내의 등축정율을 향상시키는 방법이 요구된다.If the temperature of molten steel is lowered to produce equiaxed crystals, the equiaxed crystals are produced insignificantly, but solidified around the nozzles supplying molten steel or at edge dams that prevent the outflow of molten steel at the ends of the rolls and enter the rolls. This damages or causes the casting to stop. Therefore, while maintaining the superheat degree of molten steel more than a certain level, the method of improving the equiaxed crystal | crystallization in a thin plate is calculated | required.
특허출원 1995-0026569에 따르면 중량%로, C:1.5%이하, Mn:15.0~35.0%, Al:0.1~6.0%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성된 강을 기본강으로 하여, 여기에 B:0.0005~0.040%, Ti:0.0005~0.050%, Zr:0.0005~0.050%, La:0.0005~0.040%, Ce:0.0005~0.040% 및 Ca:0.0005~0.030%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 첨가되어 조성된 것을 특징으로 하는 열간가공성이 우수한 고망간강에 대하여 개시되어 있다. 이러한 조성은 기본적으로 고망간강의 최종재의 물성을 확보하는데 필요한 원소들이며, 이러한 기본 조성을 사용하는 것이 필요하다. 그러나 이러한 조성을 가진 고망간강을 쌍롤식 박판 주조기를 사용하여 주조할 경우 용강의 온도 및 다른 주조 변수 및 Ti, Zr, V 등의 접종 원소들의 함량이 적정하지 않을 경우, 생산된 박판의 두께 중앙부에 등축정이 생성되지 않아, 기공이 많이 생성되거나 압하 불균일에 의한 주조 중단 및 롤 손상이 생성되는 문제점이 있다.According to the patent application 1995-0026569, the steel is composed of weight percent, C: 1.5% or less, Mn: 15.0-35.0%, Al: 0.1-6.0%, balance Fe and other unavoidable impurities, Here, B: 0.0005 to 0.040%, Ti: 0.0005 to 0.050%, Zr: 0.0005 to 0.050%, La: 0.0005 to 0.040%, Ce: 0.0005 to 0.040%, and Ca: 0.0005 to 0.030% Or it discloses about the high manganese steel which is excellent in the hot workability characterized by the addition and composition of 2 or more types. These compositions are basically the elements necessary to secure the properties of the final material of high manganese steel, it is necessary to use these basic compositions. However, when casting a high manganese steel with such a composition using a twin roll sheet casting machine, if the temperature of molten steel and other casting variables and the content of inoculation elements such as Ti, Zr, and V are not appropriate, they are equiaxed at the center of the thickness of the produced sheet. Since no tablets are produced, there are problems in that a lot of pores are generated or casting stoppage and roll damage due to uneven rolling are generated.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고망간강의 박판주조시 박판의 두께 중앙부에 등축정 분율을 확보할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for securing an equiaxed fraction fraction in the center of the thickness of the thin plate casting of high manganese steel.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본발명은 쌍롤식 박판 주조 공정을 이용하여 1~10mm 두께의 고망간강 박판을 제조하는 방법에 있어서, 중량%로 C : 0.1~2.0%, Mn : 10~35%, Al : 0.5~4%, N : 0.1% 이하(0중량%는 제외), 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이 함유된 용강의 과열도를 70~200℃로 하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 고망간강 생산방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is a method of manufacturing a high manganese steel sheet having a thickness of 1 ~ 10mm by using a twin roll thin plate casting process, C: 0.1 to 2.0% by weight, Mn: 10 to 35% , Al: 0.5-4%, N: 0.1% or less (except 0% by weight), the remainder is a dual-roll thin sheet casting process characterized in that the superheat of the molten steel containing Fe and unavoidable impurities is 70 ~ 200 ℃ To provide high manganese steel production methods.
또한, 상기 용강에 접종 원소 Ti, Zr, V 중 하나 또는 둘 이상의 원소의 합이 0.01~5% 함유시켜 등축정율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 고망간강 생산방법을 제공한다.In addition, the molten steel provides a high-manganese steel production method in a twin-roll thin plate casting process characterized in that the inoculation element Ti, Zr, V or the sum of one or two or more elements of the two or more elements to improve the equiaxed crystallization rate. .
또한, 상기 용강의 탕면 분위기는 Ar 또는 He을 적용하여 탕면에 질화물의 생성을 방지하는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서의 고망간강 생산방법을 제공한다.In addition, the molten steel atmosphere of the molten steel provides a high-manganese steel production method in a twin-roll thin plate casting process, characterized in that the application of Ar or He to prevent the formation of nitride.
이하, 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 자세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure and effect | action of this invention are demonstrated in detail.
고망간강은 특허출원 1995-0026569호에 나타난 바와 같이 성형중 쌍정 변태를 하여 강도와 연성이 뛰어난 강종이다. Mn의 함량은 미세 조직에서 오스테나이트를 안정화시키기 위하여 10~35중량%로 한정되며, Al 또한 가공중 오스테나이트를 안정화시키고, 쌍정변태를 유발할 목적으로 0.5~2중량% 첨가하며, C의 함량은 강도를 향상시키고, 고액 구간을 유지하기 위하여 0.1~2.0중량%로 한정하며, 용강중의 N의 함량은 0.1중량% 이하(0중량%는 제외)로 하여, 질화물의 과잉 생성을 억제한다.High manganese steel is a type of steel with excellent strength and ductility due to twin transformation during molding as shown in patent application 1995-0026569. The content of Mn is limited to 10 to 35% by weight in order to stabilize the austenite in the microstructure, Al is also added 0.5 to 2% by weight for the purpose of stabilizing austenite during processing, and to induce twin transformation, the content of C In order to improve the strength and maintain the solid-liquid section, it is limited to 0.1 to 2.0% by weight, and the content of N in the molten steel is 0.1% by weight or less (excluding 0% by weight) to suppress the excessive production of nitride.
고망간강의 기본 상태도를 도 2에 나타내고 있다. 일반적으로 고망간강의 액 상선 온도 즉응고가 시작되는 온도는 용강중에 포함된 탄소의 함량에 따라 결정되며 1420~1380℃ 정도이므로 롤사이에 형성된 용강의 온도는 이 온도 이상으로 주조하는 것이 필요하다. The basic state diagram of high manganese steel is shown in FIG. In general, the liquidus temperature of the high manganese steel, that is, the temperature at which solidification starts depends on the carbon content in the molten steel and is about 1420 ~ 1380 ℃, so the temperature of the molten steel formed between the rolls needs to be cast above this temperature.
그러나 실제 주조 시에 표 1에서 보는 바와 같이 용강온도를 1500℃로 유지하여 주조한 경우, 용강 공급 노즐 및 에지댐에서 응고가 시작되어, 이러한 응고물들이 회전하는 롤 사이에 들어가서 롤이 손상을 입는 경우가 발생한다. 그리고 용강의 온도 1520℃에서 주조한 경우에는 용강 공급 노즐 및 에지댐에서의 응고물이 소량 생성되고, 1550℃에서 주조한 경우에는 거의 생성되지 않았다. 그러므로 이러한 용강과 접하는 내화물 ,즉 용강 공급 노즐 및 에지댐에서 응고물이 생성되지 않게 하기 위해서는 용강의 과열도가 70℃ 이상이 필요함을 알 수 있다. 그러나 용강 과열도가 200℃ 이상으로 너무 큰 경우에는 생산성이 저하되므로 문제가 있다. However, in the case of actual casting, as shown in Table 1, when the molten steel is cast at 1500 ° C., the solidification starts at the molten steel supply nozzle and the edge dam, and these solidified materials enter between the rotating rolls and the rolls are damaged. Case occurs. When the molten steel was cast at a temperature of 1520 ° C., a small amount of coagulated product at the molten steel supply nozzle and the edge dam was produced, and hardly produced when cast at 1550 ° C. Therefore, it can be seen that the superheat degree of molten steel is required to be 70 ° C. or higher in order to prevent the formation of solids in the refractory contacting the molten steel, that is, the molten steel supply nozzle and the edge dam. However, when molten steel superheat degree is too big | large beyond 200 degreeC, there exists a problem because productivity falls.
또한, 탕면에는 용강중의 합금들과 분위기 가스중의 산소가 반응하여 산화물 특히 Al2O3가 생기고 또한 용강중의 Al과 분위기 중의 질소 또는 용강중의 질소가 반응하여 AlN이 생성된다. 이러한 반응으로 인하여 탕면에는 산화물과 질화물이 매우 많이 생성되고, 이에 의해 탕면응고가 진행되기도 한다. 그리고 이러한 산화물과 질화물이 주편에 혼입될 경우 박판 표면에 균열 등을 야기하여, 표면흠이 많이 생성된다. 산화물의 경우에는 용강중에 Al이 1 중량%정도 포함되어 있으므로, 용존 산소는 수 ppm으로 매우 낮기 때문에 분위기 중의 산소 농도만 낮추게 되면 산화물은 저감시킬 수 있다. 그러나 AlN으로 대변되는 질화물은 분위기 가스를 질소로 사용할 경우 다량으로 발생하게 되므로, 분위기 가스는 아르곤 또는 헬륨과 같은 질소와 반응하지 않는 불활성 가스를 사용하여야 한다. In addition, in the molten steel, alloys in molten steel and oxygen in an atmosphere gas react to form oxides, particularly Al 2 O 3 , and AlN in the molten steel reacts with nitrogen in the atmosphere or nitrogen in molten steel to form AlN. Due to this reaction, a lot of oxides and nitrides are produced on the surface of the water, thereby coagulating the surface of the water. In addition, when such oxides and nitrides are mixed in the cast steel, cracks are generated on the surface of the thin plate, and a lot of surface defects are generated. In the case of oxides, since Al is contained in the molten steel by about 1% by weight, the dissolved oxygen is very low at several ppm, so the oxides can be reduced by only lowering the oxygen concentration in the atmosphere. However, since the nitride represented by AlN is generated in a large amount when using the atmosphere gas as nitrogen, the atmosphere gas should use an inert gas that does not react with nitrogen such as argon or helium.
이러한 용강 과열도 즉 100℃ 정도에서도 도 3에서 보는 바와 같이 등축정이 전혀 생성되지 않음을 알 수 있다. 등축정이 전혀 발생하지 않은 경우, 박판의 중앙부에는 수십 μm 내지 수백 μm 크기의 기공이 많이 존재하는 문제가 발생한다. 그러므로 이를 해결하기 위하여 용강중에 다량 존재하는 N과 합금원소를 반응시켜 질화물을 형성시킴으로써, 등축정의 핵생성을 쉽게 하여, 등축정 분율을 향상시켜야 한다. 이러한 실험은 도 4에서와 같이 두개의 내마모 코팅(14)이 된 기판(13)을 마주 보게 하고, 간격을 2~3mm 유지시킨 장치를 만든 후 유도로 내 용강(11)속에 0.1~0.5초 정도 침지시킨 후 빼내어 판(12)을 만든 후 단면 미세 조직을 분석하여, 등축정 분율을 측정하였다. 15는 기판 보호 내화물이다. 실험 결과를 표 2에 나타내었다. It can be seen that even in such molten steel superheat, that is, 100 ° C., no equiaxed crystals are produced as shown in FIG. 3. If no equiaxed crystals occur at all, a problem arises in that a large number of pores of several tens of micrometers to several hundreds of micrometers exist in the center of the thin plate. Therefore, in order to solve this problem, N is present in molten steel by reacting N and alloying elements to form nitride, thereby facilitating nucleation of equiaxed crystals, and improving equiaxed crystal fractions. This experiment is to face the
온도(℃)Molten steel injection
Temperature (℃)
0.38Ti0.37 C,
0.38Ti
시험 조건 1 내지 4를 보면 용강의 온도가 감소할수록 등축정의 분율은 30%까지 증가하는 것으로 나타난다. 그러나 이러한 온도를 지닌 용강을 사용할 경우 용강과 접하는 내화물 즉 용강 공급 노즐 및 에지댐에서 응고물이 생성되어 문제가 있다. 시험 조건 5와 6에서 보면 용강의 온도가 1500℃이지만 0.38 %Ti을 첨가함으로써 등축정 분율이 35%까지 증가하는 것으로 나타나고 있다. Test conditions 1-4 show that as the temperature of molten steel decreases, the fraction of equiaxed crystals increases by 30%. However, when the molten steel having such a temperature is used, there is a problem that solids are formed in the refractory contacting the molten steel, that is, the molten steel supply nozzle and the edge dam. In
그리고 도 5에서 보듯이 등축정의 중심에는 수μm의 TiN이 핵생성 사이트(site)로 작용함을 알 수 있다. 이러한 TiN이 용강중에 생성될 경우 핵생성 사이트가 되어, 등축정의 생성을 촉진시켜 박판내의 등축정 분율을 증가시킬 수 있다. 용강 중에는 Al이 수%로 다량 포함되어 있으므로, Ti의 함량이 낮은 경우에는 TiN이 생성되지 않고, AlN이 생성되게 된다. 그러므로 Ti의 함량도 0.01~5% 포함되어야 한다. 이는 0.01% 미만은 효과가 미미하고, 5%를 초과하면 질화물이 너무 조대하여 압연시 불량의 원인이 되므로 바람직하지 않다.As shown in FIG. 5, TiN of several μm acts as a nucleation site at the center of the equiaxed crystal. When such TiN is formed in molten steel, it becomes a nucleation site, thereby facilitating the generation of equiaxed crystals, thereby increasing the fraction of equiaxed crystals in the thin plate. Since molten steel contains a large amount of Al in several%, when Ti content is low, TiN is not produced but AlN is produced. Therefore, the content of Ti should also be included 0.01 ~ 5%. This is not preferable because less than 0.01% effect is insignificant, and if it exceeds 5%, nitride is too coarse to cause a defect in rolling.
이러한 기구는 Zr 및 V에도 동일하게 적용되므로, Ti, Zr, V의 하나 또는 둘 이상의 원소의 합이 0.01~5%이어야 한다.The same applies to Zr and V, so that the sum of one or more elements of Ti, Zr, V should be 0.01-5%.
본 발명에 따르면 용강속에 침지된 내화물 즉 용강 공급 노즐 및 에지댐에 생성되는 응고물이 생성되지 않고, 또한 주편 표면에 혼입되는 질화물이 생성되지 않아, 우수한 표면 품질을 지닌 고 망간강 박판을 생산할 수 있고, 또한 박판 내부에 등축정 분율이 향상되어, 기공등과 같은 내부 결함이 적은 고 망간강 박판을 생산할 수 있다.According to the present invention, no refractory material immersed in the molten steel, that is, no coagulated matter produced in the molten steel supply nozzle and the edge dam, and no nitride mixed in the surface of the slab is produced, thereby producing a high manganese steel sheet having excellent surface quality. In addition, the equiaxed crystal fraction is improved inside the sheet, thereby producing a high manganese steel sheet with less internal defects such as pores.
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| KR970001324B1 (en) * | 1994-03-25 | 1997-02-05 | 김만제 | Hot rolling method of high mn steel |
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2004
- 2004-12-28 KR KR1020040113441A patent/KR101130718B1/en active IP Right Grant
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