높은 망간 함량을 함유하는 경량 구조용강의 제조 방법 및시스템 document_id A220623020259

예컨대, 차체 패널 부재; 보강용 차체 부재;뿐 아니라 초저온 탱크; 및 배관;용으로 이용하기 위한 TWIP 특성을 갖는 오스테나이트계 경량 구조용강은 예컨대 EP 0 889 144 B1에 상응하게, 10 내지 30wt%의 Mn, 1 내지 6wt%의 Si, 1 내지 8wt%의 Al(Si + Al ≤ 12wt%) 및 잔부 Fe의 화학적 조성을 갖는다. DE 199 00 199 A1에는 7 내지 30wt%의 Mn, 1 내지 10wt%의 Al, 0.7 내지 4wt%의 Si, ≤10wt%의 Cr, ≤10wt%의 Ni, ≤3wt%의 Cu, 및 ≤0.5wt%의 C 뿐 아니라 선택적으로 추가의 합금 원소들(N, Va, Nb, Ti, P)을 함유하는 고강도 경량 구조용강이 개시되어 있다. 이러한 경량 구조용강은 우수한 기계적 특성 이외에도 우수한 내부식성 및 내응력부식균열성을 갖는다. 이와 같은 강은, 상기 인용문헌에 따르면, 연속 주조 방법으로 주조되어 열간 압연되거나, 혹은 박 스트립(thin strip) 주조를 통해 최종 치수에 근접하게 주조되는 것으로 되어 있다. 연속 주조법을 통해 높은 망간 함량을 갖는 강을 제조하는 방법은 종래 기술에 따르면 다양한 이유에서 어렵거나 불가능한 것으로서 간주된다. 이러한 이유는 다음과 같다: Mn의 강한 미세 편석으로 인해 응고시 스트랜드 쉘(strand shell)의 낮은 강성(Mn 003e# 15wt%일 때에 파괴 위험), 초저온 온도일 때에 높은 강성(시스템 과부하, 균열 문제), 주조 분말과 강 내의 알루미늄의 반응(기능의 제한), 거대 편석, 물 분사 냉각에 의한 수소 및/또는 산소의 흡수, 비금속 함유물의 발생 증가, 가장자리 영역의 합금 원소 감소, 및 푸셔형 연속로(pusher furnace)에서 슬래브를 재가열할 때에 결정 입계 경계의 산화. 이와 관련하여, 2001년 Barbara Konferenz-Einzelbericht(바바라 회의 개인 보고서) 71 ~ 84쪽, Spitzer등의 공개 인쇄물, "Innovative Stahlprodukte - Herausforderung fuer die Prozessentwicklung(혁신적 강제품 - 공정 개발을 위한 도전)"에는 하기와 같이 진술되어 있다. 강은 망간 함량이 증가할수록 그 주조가 점차 더욱 어려워진다. 강은 한편으로 고온에서 응고 후 낮은 강성을 갖는다. 왜냐하면, 망간은 잔여 용융물 내 함량이 높을 경우 대단히 농후해지고, 수지상 영역(interdendritic range)에서 용융점을 강하시키기 때문이다. 그렇게 함으로써, 오늘날 평가에 따라 Mn 함량이 15wt%인 경우 연속 주조 방법을 불가능하게 하는 접착제 파괴의 경향이 상승하게 된다. 상기한 강은 또 다른 한편으로 더욱 낮은 온도에서 높은 강성을 가지며, 그럼으로써 강편을 굽힐 때에 시스템 과부하가 발생하며 균열 형성을 고려해야만 한다. 또한, 상기한 강 등에서 밀도를 감소시키기 위해 설정되는 바와 같이 알루미늄이 더욱 많은 백분율로 함유될 때에, 주조 분말의 기능을 더욱 심각하게 악화시키는 주조 분말과의 반응이 이루어진다. 이와 관련하여, BHM 149(2004), 3호, 112 - 117쪽에 공개된 Gigacher 등의 또 다른 공개 인쇄물 "Eigenschafte hochmanganhaltiger Staehle unter stranggiessaehnlichen Bedingungen(연속 주조와 유사한 조건 하에서 높은 망간 함량을 함유한 강의 특성)"으로부터 요약되어 있는 바에 따르면 다음과 같다. TWIP 강을 제조하기 위해 제안된 합금 컨셉의 주조는 주조 분말을 이용한 방법에 바람직하지 못하다. 높은 Al 함량(003e# 1wt%)을 갖는 강의 주조 할 때에 일반적인 문제는 주조 분말의 산화물 성분;과 강으로부터 나오는 Al;의 반응이다. 강으로부터 나오는 Al에 의해 슬래그 내에서 이루어지는 SiO2의 환원을 통해 Al2O3가 생성되며, 이는 슬래그에 의해 흡수되며, 그럼으로써 슬래그의 염기도(CaO/SiO2의 비율)는 증가한다. 그 결과 주조 다이 내의 점도 및 윤활비율은 매우 강하게 변화한다. 이와 같은 어려운 문제들을 기반으로, 과거에는 TWIP-강을 제조하기 위한 다양한 방법들이 개시되었다: WO 02/101109 A1에 공지된 방법에 따르면, 가능한 탄소 함량(C ≤ 1wt%)을 상승시킴으로써, 그리고 여기서는 특히 B, Ni, Cu, N, Nb, Ti, V, P와 같은 또 다른 원소들을 첨가함으로써, 항복점의 확실한 저하와 그에 따른 열간 및 냉간 압연 시 성형성의 개선이 달성된다. 이와 같은 강을 제조하기 위해, 주입 재료(슬래브, 박슬래브 혹은 스트립)은 가열되고, 소정의 온도 한계를 고려하면서 열간 압연되어 권취된다. EP 1 341 937 B1에 개시된 방법에 따르면, 12 내지 30wt%의 Mn을 함유하는 강이 트윈 롤러 주조기를 이용하여 1mm 내지 6mm 이하의 두께를 갖는 박막의 예비 스트립이 주조되고, 수직으로 주조 갭사이로 배출되는 예비 스트립은 자체 표면에 도포되는 냉각 매체에 의해 냉각되며, 그런 다음 단 하나의 열간 압연 공정에서 최종 두께로 압연된다. 주조 갭으로부터 배출되는 시점과 롤러 스탠드로 유입되는 시점 사이의 총 시간 간격은 약 8초이다. EP 1 067 203 B1에는 Fe-C-Mn 합금을 이용하여 스트립을 제조하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 따라 우선적으로 1.5 내지 10mm 사이의 두께를 가지면서 6 내지 30wt%의 Mn, 0.001 내지 1.6wt%의 C, ≤2.5wt%의 Si, ≤6wt%의 Al, ≤10wt%의 Cr 및 추가 원소들로 이루어진 조성을 갖는 박막의 강 스트립이 트윈 롤러 주조기에서 제조되고, 그런 다음 상기 박막 강 스트립은 10과 60wt% 사이의 압하율로써 하나 혹은 그 이상의 단계에서 열간 압연된다.