KR100430983B1 - 박강판 및 박강판의 제조방법 - Google Patents

박강판 및 박강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

박강판의 제조방법은, 조(粗) 바를 제조하는 공정, 강대를 제조하는 공정, 1 차 냉각하는 공정, 방냉하는 공정, 2차 냉각하는 공정과 권취하는 공정을 가진다. 조(粗) 바는, "Ar3변태점 -20℃" 이상의 사상온도에서 사상압연된다. 1차 냉각은, 사상압연된 강대를, 500∼800℃의 온도까지 120℃/초를 초과하는 냉각속도로 냉각하는 것으로 된다.

Description

박강판 및 박강판의 제조방법{STEEL SHEET AND METHOD THEREFOR}
본 발명은, 열연강판이나 냉연강판과 같은 박강판 및 박강판의 제조방법에 관한 것이다.
열연강판이나 냉연강판과 같은 박강판은, 자동차, 가전제품, 산업기계 등의 광범위한 분야에서 사용되고 있다. 이러한 박강판은, 어떤 가공을 받아서 사용되는 경우가 많으므로, 여러가지 가공성이 요구되고 있다. 예를 들면, 강도가 340MPa 이상의 드로잉가공을 받지 않는 고강도 열연강판에는, 버링 가공시 높은 연신 플랜지성이 요구되고 있다.
최근, 박강판에 대한 수요처(需要處)부터의 품질요구는 날이갈수록 엄격해지고 있으며, 전술한 것처럼 보다 한층 향상된 가공성 뿐만 아니라, 코일상으로 감겨진 제품에 있어서 기계적 성질의 균일성도 강하게 요망되고 있다.
이러한 수요처로부터의 요청에 따라, 예를 들면, 일본 특공소 61-15929호 공보나 일본 특공소 63-6752호 공보에는, 열연후의 냉각속도나 권취 온도를 제어하여 고강도 열연강판의 가공성을 향상시키는 방법이, 또한 일본 특개평 9-241742 호 공보에는, 열연 연속화에 의해 열연 코일 내의 기계적 성질의 균일성을 향상시키는 방법 등이 제안되어 있다.
그러나, 일본 특공소 61-15929호 공보나 일본 특공소 63-6752호 공보에 기재된 방법으로 제조한 고강도 열연강판에서는, 충분히 우수한 연신 플랜지성을 얻을 수 없었다. 또한, 일본 특개평 9-241742호 공보에 기재된 방법을 고강도 박강판에 적용해도, 우수한 기계적 성질의 균일성을 얻을 수 없었다.
페라이트와 마르텐사이트를 주체로 하는 복합조직을 가지는 고강도 열연강판은, 연신-강도 균형이 높고 가공성이 우수하기 때문에, 자동차의 경량화 등을 목적으로 여러가지 구조부재나 부품에의 적용이 이루어지고 있으나, 적용 범위의 확대에 따라 해마다 그 용도는 엄격하게 되어 가공성 향상이 더욱 더 요구되고 있다. 이와 같은 복합 조직강의 연신-강도 균형을 향상시키는데에는, 복합조직을 더욱 미세화할 필요가 있다.
이와 같은 복합 조직강은, Ar3변태점 이상에서 부터 페라이트 ·오스테나이트 2상 온도영역까지 냉각(1차 냉각) 한 후, 이 온도영역에서 소정 시간 유지하고페라이트 변태를 촉진하여 오스테나이트상에 C를 농축시킨 후, 급냉(2차 냉각)하여 오스테나이트 상을 마르텐사이트로 변태시키는 것에 의해 제조된다. 이 제조공정의 조건을 규정하는 것에 의해 복합조직의 미세화를 도모하는 기술이 여러가지 제안되어 있는데, 예를 들면 일본 특개소 54-65118호 공보에는 1차 냉각속도를 80℃/sec이상으로 하여 입자 성장을 억제하는 기술이 제안되어 있다. 일본 특개소 56-33429 호 공보에는 1차 냉각 개시온도를 720∼850℃, 1차 냉각속도를 30∼200℃/sec로 하여 페라이트를 미세화 하는 기술이 제안되어 있다. 일본 특개소 60-121225호 공보에는 Ar3변태점∼"Ar3+ 40℃"의 사이에서 45% 이상의 누적 압하(累積壓下)를 가하는 것에 의해 페라이트의 미세 분산과 마르텐사이트의 미세화를 도모하는 기술이 제안되어 있다.
그러나, 일본 특개소 54-65118호 공보, 일본 특개소 56-33429호 공보, 일본 특개소 60-121225호 공보에 있어서는, 어느 것도 종래의 실제장치 혹은 실험설비의 냉각능력을 전제로, 1차 냉각속도가 200℃/sec 이하라고 하는 한정된 영역에서 기술검토가 행해지고 있었으므로, 복합조직의 미세화에는 한계가 있었다.
본 발명은, 연신 플랜지성도 포함한 가공성이 우수하고, 동시에 기계적 성질이 균일한 여러가지 강도 레벨을 가지는 고강도 박강판을 얻을 수 있는 박강판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한 본 발명은, 판 형상을 손상하는 일 없이 조직을 미세화하여, 연신-강도 균형을 향상시킬 수 있는 판 형상 및 가공성이 우수한 고강도 박강판의 제조방법을제공하는 것을 목적으로 한다,
도 1은, 바람직한 실시예 2에 관한 것으로서, 냉각 개시시간 및 1차 냉각속도가 강판의 TS ×E1의 값에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 2는, 바람직한 실시예 3에 관한 것으로서, 노치 연신-강도 균형에 미치는 1차 냉각속도의 영향을 나타내는 도이다.
도 3은, 바람직한 실시예 4에 관한 것으로서, 구멍 확장율과 강도의 균형을 나타내는 도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 조(粗) 바를 제조하는 공정, 강대를 제조하는 공정, 1차 냉각하는 공정, 방냉(放冷)하는 공정, 2차 냉각하는 공정과 권취공정을 가지는 박강판의 제조방법을 제공한다.
상기 조 바를 제조하는 공정은, 중량%로 C 함유량이 0.8% 이하인 연속 주조 슬라브를 조(粗)압연 하는 것으로 이루어진다.
상기 강대를 제조하는 공정은, 상기 조 바를 "Ar3변태점-20"℃ 이상의 사상온도로 사상압연하는 것으로 이루어진다.
상기 1차 냉각하는 공정은, 사상압연된 강대를 500∼800℃의 온도까지 120℃
/sec를 초과하는 냉각속도로 냉각하는 것으로 이루어진다.
상기 방냉하는 공정은, 1차 냉각된 강대를 1∼30초 사이에 방냉하는 것으로 이루어진다.
상기 2차 냉각하는 공정은, 방냉된 강대를 20℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각하는 것으로 이루어진다.
상기 권취공정은, 2차 냉각된 강대를 650℃ 이하의 권취 온도로 권취하는 것으로 이루어진다.
중량%로 C 함유량이 0.8%를 초과하는 연속주조 슬라브의 경우에는, 상기 강대를 제조하는 공정은, "Arcm 변태점-20℃" 이상의 사상온도로 사상압연 하는 것으로 이루어진다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 슬라브를 제조하는 공정, 열간압연 공정, 1차 냉각공정, 완(緩) 냉각 또는 방냉을 하는 공정과 권취 공정으로 이루어진 되는 박강판의 제조방법을 제공한다.
슬라브를 제조하는 공정은, 중량%로 C : 0.04∼0.2 %, Si : 0.25∼2%, Mn : 0.5∼2.5 %, Sol.Al : 0.1% 이하를 함유하는 강을 연속 주조하는 것으로 이루어진다.
열간압연 공정은, 상기 슬라브를 조(粗)압연하여 조(粗) 바를 제조하고, 상기 조(粗) 바를 사상압연하는 것으로 이루어진다. 상기 사상압연은, 최종 스탠드의 압하율이 30% 미만으로, 또한 Ar3변태점∼ "Ar3+ 60℃" 온도 범위에서 사상압연을 종료한다.
1차 냉각공정은, 열간압연 종료 후 1.0초 이내에 냉각을 개시하고, "Ar3- 30℃"∼Ar1변태점 까지의 냉각을 200℃/sec를 초과하여 행하는 것으로 이루어진다.
완 냉각 또는 방냉을 하는 공정은, 1차 냉각 후 Ar3변태점∼Ar1변태점의 온도영역에 있어서 10℃/sec 이하로 2초간 이상의 냉각을 하는 것으로 이루어진다.
권취는, 2차 냉각 후 300℃ 이하의 온도에서 행하여진다.
더욱이, 본 발명은, 국부 연신 등의 가공성이 우수한 고강도 박강판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 조 바를 제조하는 공정, 사상압연을 하는 공정, 1차 냉각하는 공정, 완 냉각하는 공정, 2차 냉각하는 공정과 권취 공정으로 이루어진 박강판의 제조방법을 제공한다.
조 바를 제조하는 공정은, 중량%로 C : 0.04∼0.2%, Si : 0.25∼2%, Mn : 0.5∼2.5%, Sol.Al : 0.1% 이하를 함유하는 강을 조 압연하는 것으로 된다.
사상압연을 하는 공정은, 상기 조 바를 1050℃ 이하의 온도, 30% 이상의 누적 압하율, Ar3이상 Ar3+ 60℃ 이하의 압연 종료온도에서 사상압연을 하는 것으로 이루어진다.
1차 냉각하는 공정은, 사상압연 종료 후 1.0초 이내에, 냉각 개시온도와 냉각 종료온도의 차가 100℃ 이상, 250℃ 미만으로 되는 냉각영역을 200℃/sec 초과로 사상압연된 강을 냉각하는 것으로 이루어진다.
완 냉각하는 공정은, 720℃ 이하 580℃ 초과의 온도영역을 2초 이상 20초 간 미만, 10℃/sec 이하로 1차 냉각된 강을 냉각하는 것으로 이루어진다.
2차 냉각공정은, 완 냉각 후에 완 냉각된 강을 30℃/sec 이상에서 냉각하는 것으로 된다.
권취 공정은, 2차 냉각된 강을 400℃ 미만의 권취 온도로 권취하는 것으로 이루어진다.
또한 본 발명은, 조(粗) 바를 제조하는 공정, 사상압연하는 공정, 1차 냉각공정, 완 냉각공정, 권취 공정으로 이루어진 박강판의 제조방법을 제공한다.
조 바를 제조하는 공정은, 중량%로 C : 0.04∼0.12% , Si : 0.25∼2%, Mn : 0.5∼2.5%, Sol.Al : 0.1% 이하, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피한 불순물로 되는강을 조(粗)압연하는 것으로 이루어진다.
사상압연하는 공정은, 상기 조 바를 Ar3이상의 압연 종료온도로 사상압연 하는 것으로 이루어진다.
1차 냉각공정은, 1.0초 이내에, 냉각 개시온도와 냉각 종료온도와의 차가 100℃ 이상, 250℃ 미만으로 되는 냉각영역을 200℃/sec 초과로, 사상압연된 강을 냉각하는 것으로 이루어진다.
완 냉각공정은, 720℃ 이하 580℃ 이상의 온도영역을 20초 미만의 사이에 10℃/sec 이하로, 1차 냉각된 강을 냉각하는 것으로 이루어진다.
권취 공정은, 400℃ 이상, 540℃ 미만에서 완 냉각된 강을 권취하는 것으로 이루어진다.
(발명을 실시하기 위한 바람직한 실시예)
바람직한 실시예 1
바람직한 실시예 1의 박강판의 제조방법은, C 함유량이 0.8 중량% 이하인 연속 주조 슬라브를 조(粗) 압연하여 조(粗) 바를 제조하는 공정과, 상기 조 바를 "Ar3변태점-20℃" 이상의 사상온도로 사상압연하여 강대를 제조하는 공정과, 상기 사상압연 후의 강대를 500∼800℃의 온도까지 120℃/sec를 초과하는 냉각속도로 1차 냉각하는 공정과, 상기 1차 냉각 후의 강대를 1∼30초 간 방냉(放冷)하는 공정과, 상기 방냉 후의 강대를 20℃/sec 이상의 냉각속도로 2차 냉각하는 공정, 상기2차 냉각 후의 강대를 650℃ 이하의 권취 온도에서 권취하는 공정을 가진다.
C 함유량이 0.8 중량% 이하인 연속 주조 슬라브를 조(粗) 압연하고, 조(粗)바를 "Ar3변태점-20"℃ 이상의 사상온도에서 사상압연하면 사상압연 직후의 결정입자를 미세 입자화 할 수 있으므로, 그 후의 공정에서 결정입자를 미세화할 수 있다. 그 결과, 그후의 공정에서 결정입자의 미세화를 도모할 수 있고, 강도-연성 균형이나 연신 플랜지성의 향상 등 가공성의 향상이 도모된다.
압연 후는, 강대를 500∼800℃의 온도까지 120℃/sec를 초과하는 냉각속도로 1차 냉각하면, 변태 후의 페라이트 결정입자나 펄라이트 등의 석출물을 미세화 할 수 있으므로, 가공성 향상이 도모된다.
1차 냉각 후는, 강대를 1∼30초 간 방냉한 후, 20℃/sec 이상의 냉각속도로 2차 냉각하면, 권취 후의 코일 내 조직을 균일하게 할 수 있으므로, 코일 내의 기계적 성질의 균일화가 도모된다.
2차 냉각 후는, 강대를 650℃ 이하의 권취 온도에서 감으면, 고강도 박강판의 각 성분계에 따라서, 적절한 저온 변태상을 얻을 수 있다.
C 함유량이 0.8 중량%를 초과하는 경우는, "Acm 변태점-20"℃ 이상의 사상온도에서 사상압연하고, 그 이외의 조건을 C 함유량이 0.8 중량% 이하인 경우와 마찬가지로 하면, 가공성이 우수하고 기계적 성질이 균일한 박강판을 얻을 수 있다.
또한, 연속 주조 슬라브를 실온(室溫)까지 냉각하지 않고, 1230℃ 이하의 온도로 가열 후 조(粗) 압연을 개시하면, 압연 전의 슬라브 온도를 균일화할 수 있고, 코일 내의 기계적 성질을 한층 더 균일화할 수 있다.
사상압연 직전 또는 사상압연 중에, 피 압연재를 유도가열장치에 의해 가열하면, 압연 중의 피 압연재의 온도를 보다 균일하게 할 수 있고, 코일 내의 기계적 성질이 한층 더 균일화 된다.
사상압연 후, 0.1초를 초과하여 1.0초 미만의 시간 내에서 1차 냉각을 개시하면, 변태 후의 페라이트 결정립이나 펄라이트 등의 석출물을 보다 미세화할 수 있고, 가공성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 열연강대의 재질 편차를 보다 바람직한 레벨까지 저감하기 위해서는, 상기한 급냉의 정지온도를 발명범위 내로 함과 동시에, 급냉 후의 코일 폭 방향이나 긴 길이방향 등의 온도의 변동(최고치-최저치)을 60℃ 이내로 하는 것이 필요하다. 또한 본 발명에 있어서 코일 폭방향의 온도는, 온도센서의 측정방법도 고려하여, 코일 폭 양 엣지에서 30mm를 제외한 범위를 가리킨다.
급냉의 능력에 대해서는, 전열계수가 2000㎉/㎡h℃ 이상의 냉각을 하는 것에 의해, 상기 급냉 후의 온도 변동을 작게 할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에서는 코일 내에서의 온도 변동을 저감하는 것에 의해, 열연 강대의 폭 방향 및 긴 길이 방향에 있어서 인장강도의 변동(최대치와 최소치)이 코일 내의 인장강도의 평균치의 ±8% 이내로 한 박강판을 얻을 수 있다. 이와 같은 편차가 협소한 강판은, 프레스 가공성(굽힘 가공시의 스프링 백 등)의 코일 내에서의 변동이 작고, 재료로서의 성능이 우수하다.
본 발명에 있어서, 강 성분은 특별히 한정되지 않으며, 종래의 여러가지 강도레벨을 가지는 고강도 열연강판이나 고강도 냉연강판의 성분계를 적용할 수 있다. 즉, 단순한 탄소강판 뿐 아니라, Ti, Nb,V, Mo, Zr, Ca, B 등의 특수 원소가 함유된 강판에도 적용할 수 있다.
본 발명의 박강판은, 통상의 제강-열연 공정에 의해 제조할 수 있으나, 연속 주조 후의 슬라브를 가열로를 경유하지 않고 직접 열간압연하는 직송압연 공정에도 적용될 수 있다.
또한, 코일 상자 등을 이용한 연속압연 공정에 대해서도 효과적이다.
사상압연 전 또는 사상압연 중에, 피 압연재를 유도가열장치에 의해 가열할 때, 엣지가열을 해도 효과적이다.
열연압연에 있어서, 바람직하게는 피 압연재 내의 사상온도 차가 50℃ 이내가 되도록 사상압연하면, 사상압연 직후의 강대 내의 조직을 균일하게 할 수 있으므로, 코일에 권취한 후의 기계적 성질의 균일화가 도모된다. 사상온도의 상한은, 조직의 미세화 및 균일화의 관점에서, C 함유량이 0.8 중량% 이하인 경우는 "Ar3변태점 +50"℃ 이하, C 함유량이 0.8 중량%를 초과하는 경우는 "Acm 변태점 + 100"℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
1차 냉각에 있어서, 재질의 편차를 보다 바람직한 레벨로 하기 위해서는, 본 발명의 범위 내에서, 1차 냉각의 개시를 0.5초 초과로 하는 것이 바람직하다. 냉각속도에 대해서는, 바람직하게는 200℃/sec 이상, 보다 바람직하게는 400℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각하는 것이 보다 미세한 조직을 얻는 점에서 바람직하다. 또한, 코일 내에서의 온도 변동의 저감을 위해서, 바람직한 전열계수는 5000㎉/㎡h℃ 이상, 더욱 바람직한 레벨은 8000㎉/㎡h℃ 이상이다.
재질의 균일성에 대해서, 바람직하게는 인장강도의 변동을 ±4% 이내로 하는 것에 의해 수요처에서의 성능을 각별히 향상시킬 수 있다. 이 경우, 상기의 급냉(1차 냉각)의 정지온도의 변동을 40℃ 이내로 하는 것에 의해, 재질의 편차를 이와 같이 협소화할 수 있다. 더욱이, 인장강도의 변동을 ±2% 이내로 하는데에는, 상기 급냉의 정지온도의 변동을 20℃ 이내로 하면 좋다. 재질 변동의 저감은, 이들 온도와 인장강도의 변동의 관계로부터 산출해 낼 수 있다.
또한, 2차 냉각속도를 100℃/sec 이상으로 하는 것이, 조직의 미세화에 의해 가공성의 향상을 도모하는 관점에서 보다 바람직하다.
이렇게 하여 얻어진 열연코일을 냉연후 풀림하면, 가공성과 기계적 성질의 균일성이 모두 우수한 냉연강판을 얻을 수 있다. 이 때, 풀림은 기계적 성질의 균일성을 도모하는 관점에서 연속 풀림으로 하는 것이 보다 바람직하다.
〔비교실시예 1〕
표 1에 나타내는 성분계의 강 No.1∼5를 용제하여, 표 2에 나타내는 열간압연 조건으로 판 두께 3㎜의 열연 코일 No.1∼11을 제조했다. 또한, 본 발명예에 있어서 1차 냉각에서의 전열계수는 3000∼4000㎉/㎡h℃ 이다.
열연 코일의 긴 길이방향의 5 개소에서 인장시험편을 채취하고, 평균 인장강도(TS), 전 연신(El), 인장강도의 편차(△TS), 전 연신의 편차(△El)를 측정했다. 또한, 일부의 열연 코일에 대해서는, 연신 플랜지성을 평가하기 위하여 구멍 확장율(λ) 및 그 편차(△λ)를 측정했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
각 성분계에 있어서 본 발명예와 비교예를 대비하여 보면 명백한 것 처럼,어느 성분계에 있어서도 본 발명예 쪽이 △TS, △El, △λ가 작고, 코일 내의 기계적 성질의 균일성이 우수하며, 또한 열연 코일의 El 이나 λ도 높고, 가공성도 우수하다.
〔비교실시예 2〕
전술의 표 1에 나타내는 화학성분을 가지는 강 1∼5를, 표 4에 나타내는 열간압연 조건으로 압연하고, 판 두께 3㎜의 열연 코일 No.12∼22를 제조했다. 또한, 1차 냉각시의 전열계수는, 본 발명예 No.12∼17에서는 12000㎉/㎡h℃, 비교예 No. 18∼22에서는 1000㎉/㎡h℃ 이다.
이들의 열연 코일에 대하여, 비교실시예 1과 마찬가지로 기계적 성질을 측정했다. 결과를 표 5에 나타낸다.
각 성분계에 있어서 본 발명예의 강판 No.12∼17 과 비교예의 강판 18∼22 를 대비하여 보면 명백한 것처럼, 어느 성분계에 있어서도 본 발명예 쪽이 기계적 성질의 편차 △TS, △El 가 작다. 여기에 대하여, 비교예의 강판 No.18∼22에 있어서는, 본 발명에서 규정되는 제조조건이 한개 이상 만족되어 있지 않고, 같은 화학성분의 본 발명예의 강판 No.12∼17에 대하여 기계적 성질의 균일성 또는 가공성이 떨어지고 있다.
본 발명에서는, 급냉(1차 냉각) 정지온도의 코일 내에서의 변동이, 비교되는 종래의 라미나 냉각에 의한 것에 비하여 작고, 기계적 성질의 변동이 보다 바람직한 레벨까지 저감되어 있다. 또한, 본 발명예에 있어서 냉각방식은, 다공분류(多孔噴流) 형식의 높은 전열계수를 가지는 냉각방식이다.
표 1
표 2
표 3
표 4
표 5
바람직한 실시예 2
본 발명자 등은, 우선 1차 냉각속도가 200℃/sec를 초과하는 영역을 베이스로 하여 조직미세화의 검토를 하기 위하여, 새로운 근접형(近接型) 급속냉각장치를 개발하고 압연조건을 여러가지 변화시켜서 상당한 연구를 거듭했다. 그 결과, 1차 냉각속도가 200℃/sec를 초과하는 조건 하에서는, Ar3변태점 ∼ "Ar3+ 60℃"에서 사상압연을 종료하고, 사상압연 종료에서 냉각 개시까지의 시간을 1.0초 이내 까지로 규정하는 것에 의해, 사상압연기 최종 스탠드의 압하율을 30% 미만으로 하더라도 상기 종래 기술을 초과하는 미세조직을 얻을 수 있는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
냉각 개시시간에 대해서는 지금까지 검토된 결과로는, 예를 들면 일본 특개평 10-195588호 공보에는, Ar3변태점 이상에서 열간압연을 종료하고, 그 후 0.1 ∼ 5.0초 사이에 냉각을 개시하여 50℃/sec 이상의 1차 냉각속도로 냉각하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이 기술에서는 사상압연 종료온도를 규정하고 있지 않고, 또한 1차 냉각속도 200℃/sec 이하의 영역에서 검토된 결과에 지나지 않는다. 이 때문에, 이 기술에 있어서 냉각 개시온도의 한정에 의한 효과는, 상기 공보에도 기재되어 있는 것처럼, 조직 미세화가 아니라 변태 전의 오스테나이트의 조대화 방지에 의한 페라이트 변태의 촉진에 그치는 것이다.
이에 대해 본 발명은, 200℃/sec를 초과하는 1차 냉각속도를 베이스로 하여 사상압연 종료온도의 범위 및 압연 후의 냉각 개시시간을 제한하는 것에 의해, 조직의 미세화를 실현하는 것이다.
즉, 본 발명은, 이하의 (1)∼(4)를 제공한다.
(1) 중량% 로 C : 0.04 ∼ 0.2%, Si : 0.25∼2.0%, Mn : 0.5∼2.5%, Sol.Al : 0.1% 이하를 함유하는 강을 연속주조한 후, 얻어진 강 슬라브를 재 가열후 또는 직접으로 열간압연하는데 있어서, 조(粗) 압연에 이은 사상압연으로, 최종 스탠드의 압하율을 30% 미만으로 하고, 또한 Ar3변태점 ∼ "Ar3+ 60℃" 온도 범위로 사상압연을 종료하고, 이어서 열간압연 종료 후 1.0초 이내에 냉각을 개시하고, "Ar3-30℃" ∼ Ar1변태점까지의 1차 냉각을 200℃/sec 초과로 행하며, Ar3변태점 ∼ Ar1변태점의 온도 영역에서 10℃/sec 이하로 2초간 이상의 완 냉각 또는 방냉을 한 후, 30℃/sec 이상의 2차 냉각을 거쳐 300℃ 이하에서 권취하는 것을 특징으로 하는 판 형상 및 가공성이 우수한 고강도 열연강판의 제조방법.
(2) 연속 열간 사상압연기의 입구측, 또는 연속 열간 사상압연기의 스탠드간에서 조(粗) 바를 가열하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 판 형상 및 가공성이 우수한 고강도 열연강판의 제조방법.
(3) 더욱이, 중량%로 Ti, Nb, V, Zr중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.01∼ 0.2% 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 판 형상 및 가공성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법.
(4) 더욱이, 중량%로 Cr : 1 % 이하 및 Mo : 0.5% 이하 중 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 기재된 판 형상 및가공성이 우수한 고강도 열연강판의 제조방법.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에서 대상으로 하는 열연강판은 자동차 부품이나 기계구조용 부재 등에 사용되는 것으로, 인장강도가 490∼980MPa 급의 판 형상 및 가공성이 우수한 고강도 열연강판 또는 그 박강판이다. 본 발명에서 대상으로 하는 고강도 강판에 있어서, 연속주조에서 열간압연까지를 직접 행하는 직송압연 공정과 재가열을 동반하는 공정의, 어느 쪽의 공정에 의해 제조한 경우에도 우수한 레벨의 가공성을 달성하기 위해서는, 강 중의 C 량, Si 량, Mn량, sol.Al 량 및 소정의 첨가 원소량을 특정범위로 제어하는 것이 필요하며, 더욱이 열간압연 조건(사상압연 종료온도, 사상압연 종료 후의 런 아웃 냉각 개시시간, 런 아웃 냉각속도, 권취 온도)을 제어 하는 것이 필요하다.
이하, 본 발명에 있어서 강의 화학 조성, 조직 및 제조조건에 대하여 설명한다.
(1) 강 조성
본 발명에 있어서 강 조성은, 중량%로 C : 0.04∼0.2%, Si : 0.25∼2.0%, Mn : 0.5∼2.5%, Sol.Al : 0.1% 이하를 함유하고, 필요에 따라서 Ti, Nb, V, Zr 중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.01∼0.2% 함유하고, 또한 필요에 따라서 Cr : 1% 이하 및 Mo : 0.5% 이하 중 1종 또는 2종을 함유하는 것이다.
C :0.04∼0.2%
C는, 미 변태 오스테나이트의 경화능(hardenability)을 향상시켜, 복합조직중에 적량의 마르텐사이트, 혹은 마르텐사이트와 베이나이트를 혼재시킨다. 그러나, C 함유량이 0.04% 미만에서는 상기 효과를 얻을 수 없고, 0.2%를 초과하면 가공성 및 용접성이 열화한다. 이 때문에 C 함유량을 0.04∼0.2%로 한다.
Si : 0.25∼2.0%
Si는, 고용강화에 의해 페라이트를 강화함과 동시에, 열간압연 후에 Ar3변태점∼Ar1변태점의 온도영역에서 완 냉각 또는 방냉하는 때에 페라이트의 석출을 촉진하여 단시간에 페라이트를 석출시키고, 더욱이 미 변태 오스테나이트로의 C 의 농축에도 기여하는 원소이다. 그러나, Si 함유량이 0.25% 미만에서는 상기 효과를 얻을 수 없고, 2.0%를 초과하면 용접성 및 표면성상이 열화한다. 이 때문에, Si 함유량을 0.25∼2.0%로 한다.
Mn : 0.5∼2.5%
Mn은, 미 변태 오스테나이트의 경화능을 높이는 원소로서, 전술한 C 와 마찬가지의 효과를 가진다. 그러나, Mn 함유량이 0.5% 미만에서는 상기 효과를 얻을 수 없는 한편, Mn 함유량이 2.5%를 초과하면 상기 효과가 포화할 뿐만 아니라, 밴드상 조직을 형성하여 강판의 가공성을 열화시킨다. 이 때문에, Mn 함유량을 0.5 ∼ 2.5% 로 한다.
Sol.Al : 0.1% 이하
Al은 탈산제로서 사용됨과 동시에 불가피한 불순물로서 함유되는 N을 고정하여 가공성을 높이는 효과를 가진다. 그러나, Sol.Al 함유량이 0.1%를 초과하면 이효과가 포화함과 동시에, 청정도를 악화시켜서 가공성을 열화시키므로, sol.Al 함유량을 0.1% 이하로 한다.
Ti, Nb, V, Zr중 1종 또는 2종 이상을 합계로 0.01∼0.2%
Ti, Nb, V, Zr은, 강도조정 또는 탄(炭) 질화물 형성에 의한 고용 C, N 저감을 통한 비 시효화(디프 드로잉성 향상)를 위해, 필요에 따라 이들의 1종 또는 2 종 이상을 합계로 0.01∼0.2% 첨가해도 좋다. 이들 원소의 첨가를 활용하고 또한 후술하는 제조방법을 채용하는 것에 의해, 강판의 고강도화나 가공성 향상을 달성할 수 있다.
Cr : 1% 이하 및 Mo : 0.5% 이하 중 1종 또는 2종
Cr 및 Mo는, 미 변태 오스테나이트의 경화능을 높이는 원소로서, C나 Mn과 마찬가지의 효과를 가지나, 고가인 원소이므로 필요 이상으로 첨가하면 코스트 증가를 초래함과 동시에 용접성을 열화시킨다. 이와 같은 코스트 증가나 용접성 열화는, Cr에서는 1%를 초과한 경우에, Mn에서는 0.5%를 초과한 경우에 각각 문제가 되므로, Cr 함유량을 1% 이하로 하고, Mn 함유량을 0.5% 이하로 한다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 조성에 더하여, 예를 들면 가공성 향상을 목적으로 Ca를 0.005% 이하 첨가할 수 있다. 기타, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 예를 들면 열간 가공성을 향상시키는 미량 원소 등을 첨가할 수 있다.
(2) 제조조건
본 발명은, 상기한 성분을 가지는 강을 연속주조하여 얻어진 강 슬라브를 재가열 후 또는 직접으로 열간압연하는데 있어서, 조(粗) 압연에 이은 사상압연으로, 최종 스탠드의 압하율을 30% 미만으로 하고, 동시에 Ar3변태점∼"Ar3+ 60℃" 온도범위에서 사상압연을 종료하고, 이어서 열간압연 종료 후 1.0초 이내에 냉각을 개시하고, "Ar3- 30℃"∼Ar1변태점 까지의 1차 냉각을 200℃/sec 초과로 행하며, Ar3변태점∼Ar1변태점의 온도영역에서 10℃/sec 이하로 2초간 이상의 완 냉각 또는 방냉을 한 후, 30℃/sec 이상의 2차 냉각을 거쳐 30℃ 이하에서 권취한다.
사상압연의 최종 스탠드에 있어서 압하율을 30% 미만으로 하는 것은, 판 형상을 조정하기 위함이다. 이 최종 스탠드에 있어서 압하율이 30% 이상에서는 판 형상의 조정이 곤란하게 되어 판 형상이 우수한 강판을 얻을 수 없다. 한편, 이 최종 스탠드에 있어서 압하율의 하한에 대해서는 특별히 규정하지 않으나, 형상 조정을 확실히 하기 위해서는 1% 이상의 압하율로 압하를 하는 것이 바람직하다.
사상압연을 Ar3변태점∼"Ar3+ 60℃" 온도 범위에서 종료하고, 이어서 열간압연 종료 후 1.0초 이내에 런 아웃 냉각을 개시하여, "Ar3- 30℃"∼Ar1변태점까지의 1차 냉각을 200℃/sec 초과로 하는 것은, 계속하여 행하는 Ar3변태점∼Ar1변태점에서의 완 냉각 또는 방냉 중에 변태 생성하는 페라이트와 오스테나이트의 혼합조직을 미세화하는 것을 목적으로 하여, 런 아웃 냉각개시 전의 오스테나이트 결정입자경을 미세 입자화 함과 동시에 오스테나이트 결정입자 내의 변태대(變態帶)의 밀도를 높이고, 변태중의 페라이트 핵 생성 빈도를 높이기 때문이다.
사상압연 종료온도를 Ar3변태점∼"Ar3+ 60℃"로 하고, 사상압연 종료 후 1.0초 이내에 런 아웃 냉각을 개시하는 것에 의해, 변태 전 오스테나이트의 결정입자경을 미세화하는 동시에 결정입자 내의 변형대(變形帶) 밀도를 충분히 높은 레벨로 유지 할 수 있고, 오스테나이트 결정입계 뿐만 아니라 결정입자 내에서도 다수의 페라이트 핵을 생성시킬 수 있다. 그리고 런 아웃 냉각을 개시하고 나서 200℃/sec를 초과하는 1차 냉각속도로 냉각하는 것에 의해, 페라이트 변태 개시온도가 저감되므로, 페라이트 핵 생성 후의 결정입자 성장속도를 낮게 억제할 수 있고, Ar3변태점∼Ar1변태점의 온도영역에서 완 냉각 또는 방냉 중에 변태생성하는 페라이트와 오스테나이트의 혼합조직을 미세화할 수 있다. 이 때, 1차 냉각속도는 높을수록 유리하며, 바람직하게는 300℃/sec 이상이다.
전술한 200℃/sec를 초과하는 1차 냉각속도의 냉각에 이어서, Ar3변태점∼Ar1변태점의 온도 영역에서 10℃/sec 이하로 2초간 이상의 완 냉각 또는 방냉을 한 후, 30℃/sec 이상의 2차 냉각을 거쳐 300℃ 이하에서 권취하는 것은, 완 냉각 또는 방냉에 의해 오스테나이트의 일부를 페라이트로 변태시켜, 이어서 행해지는 2차 냉각에 의해 미 변태의 오스테나이트를 마르텐사이트 또는 마르텐사이트에 일부 베이나이트가 혼합된 조직으로 하고, 페라이트와 마르텐사이트를 주체로 한 복합조직의 열연강판으로 하기 위함이다.
Ar3변태점∼Ar1변태점의 온도 영역에서 10℃/sec 이하로 2초간 이상의 완 냉각 또는 방냉을 하는 것은, 페라이트 변태를 촉진하기 위함으로, 페라이트 변태를 충분히 진행시키는데에는 2초 이상의 완 냉각 또는 방냉이 필요한 때문이다. 단, 이 완 냉각 또는 방냉이 20초를 초과하면 펄라이트가 석출하기 쉽게 되고, 펄라이트가 석출하면 가공성이 열화하므로 20초 이내로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 30℃/sec 이상의 2차냉각을 거쳐 300℃ 이하에서 권취하는 것은, 미 변태의 오스테나이트를 변태시켜서, 마르텐사이트 또는 마르텐사이트에 일부 베이나이트가 혼합된 조직으로 하기 위함이다. 냉각속도가 30℃/sec 미만에서는 안정되게 마르텐사이트를 얻을 수 없고, 또한 권취온도가 300℃를 초과하면 얻어진 마르텐사이트가 권취 후의 코일의 냉각과정에서 템퍼링되어 연화함과 동시에 페라이트/마르텐사이트 계면(界面)에 도입된 가동 전위가 회복하는 것에 의해 복합조직강의 특징인 저 항복비를 얻을 수 없게 된다.
이상과 같은 제조조건에 의해, 판 형상을 손상하지 않고, 페라이트와 마르텐사이트를 주체로 한 복합강판의 조직을 미세화하여 연신-강도 균형을 향상시키고, 판 형상 및 가공성이 우수한 고강도 열연강판을 얻을 수 있다.
본 발명자들은, 상술한 1차 냉각속도 및 냉각 개시시간이 강판의 연신-강도 균형에 주는 영향을 조사하는 실험을 했다. 이 실험에서는, 0.08 C-0.51 Si-1.20 Mn-0.04 Sol.Al 강을 연속주조하여 얻어진 강 슬라브를 조(粗) 압연하고, 이어서 최종 스탠드의 압하율이 25%로 Ar3+ 25℃의 사상압연을 한후, 0.1∼1.6초의 냉각 개시시간에서 150, 300, 450℃/sec의 각각의 1차 냉각속도로 Ar3 -60℃까지 냉각하고, 이어서 7초간 방냉한 후에 60℃/sec의 2차 냉각속도로 냉각하고, 150℃로 권취하여 강판을 제조하고, 얻어진 강판을 인장시험에 제공하여 TS ×E1의 값을 구했다. 도 1은, 각각의 냉각속도에 있어서, 얻어진 강판의 TS ×E1의 값과 냉각 개시시간과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 1에서, 1차 냉각 속도를 200℃/sec 초과, 또한 냉각 개시시간을 1초 이내로 하는 것에 의해, TS ×E1의 값이 높고, 연신 -강도 균형이 우수한 강판을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.
또한, 연속 열간 사상압연기의 입구측, 또는 연속 열간 사상압연기의 스탠드간에서 조(粗) 바를 가열하여 온도를 조정하는 것에 의해, 열간 압연의 종료온도를 Ar3변태점 바로 위의 좁은 범위로 제어하면, 본 발명 강판의 조직 미세화 효과를 보다 유효하게 발휘시킬 수 있다. 이와 같은 조(粗) 바의 가열은, 연속 열간 사상압연기의 입구측, 또는 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간에 설치된 유도 가열장치에 의해 보다 잘 행할 수 있다.
더욱이, 2.0mm 이하의 박강판을 제조하는 경우에는, 연속 열간 사상압연기의 입구측, 또한 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간에 설치된 유도 가열장치로 조(粗) 바의 폭 방향 엣지부를 가열하는 것에 의해서도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 효과는, 원리적으로, 사상압연 전의 조 바의 가열 또는 보열의 유무, 그 수법에 따르지 않고 얻어지므로, 본 발명의 제조방법은, 상기와 같이 조 바를 유도가열하는 공정에 한하지 않고, 코일상자 등을 이용하여 조 바를 보열(保熱) 후 용접하여 행하는 연속 열연 공정에 적용 할 수도 있다.
〔비교실시예〕
다음으로, 본 발명의 비교실시예에 대하여 설명한다.
표 6에 나타내는 강 NO.1∼5의 성분을 가지는 강을 용제한 후 연속주조하여 강 슬라브로 하고, 얻어진 강 슬라브로부터 표 7에 나타내는 조건으로 샘플 No.1∼10의 열연강판(판 두께 2.6mm)을 제조하고, 얻어진 열연강판에 각각 인장시험을 하여 기계적 특성을 측정했다. 표 7에, 이 측정결과와, 강판의 연신-강도 균형의 지표로서의 TS ×E1의 값을 병행하여 나타낸다.
본 발명의 화학조성 및 제조조건을 만족하는 샘플 No.1, 3 5, 7, 9의 열연강판은, 어느 경우도 연신-강도 균형(TS ×E1)이 높고, 동시에 항복비(YR)가 낮으며, 고강도로 가공성이 우수하고, 또한 판 형상도 우수하다. 이에 대해, 동일 화학 조성이면서 본 발명의 제조조건을 만족하지 않는 샘플 No. 2, 4, 6, 8은, 어느 경우도 연신-강도 균형(TS ×E1), 항복비(YR)가 떨어지고 있다. 또한, 샘플 No.
10은 가공성은 우수한 반면에, 사상압연의 최종 압하율이 높으므로 우수한 판 형상을 얻을 수 없었다.
표 6
표 7(a)
표 7(b)
바람직한 실시예 3
본 발명자들은 2단 냉각에 의한 복합 조직강의 제조를 대상으로, 복합조직의 미세화에 미치는 사상압연 후의 냉각의 영향에 대하여 예의(銳意) 검토했다. 그 결과, 사상압연 후의 런 아웃 냉각에서의 2단 냉각에 있어서, 1차 냉각 개시까지의 시간을 1.0초 이내로 하고, 1차 냉각속도를 200℃/sec를 초과하는 고 냉각속도로 하는 것이 유효한 것을 알았다.
본 발명은 이상에서 알게 된 사실을 기초로 이루어 진 것이다. 즉 본 발명은,
1. (a) 질량 %로 C : 0.04∼0.2%, Si : 0.25∼2.0%, Mn : 0.5∼2.5%, sol. Al : 0.1% 이하를 함유하는 강을 연속 주조한 후, 조(粗) 압연을 하는 공정과,
(b) 1050℃ 이하에서 30% 이상의 누적압하를 포함하며, 압연 종료온도를 Ar3이상, Ar3+ 60℃ 이하로 하는 사상압연을 하는 공정과,
(c) 압연종료 후 1.0초 이내에, 냉각 개시온도와 냉각 종료온도와의 차가 100℃ 이상, 250℃ 미만으로 되는 냉각 영역을 200℃/sec 초과로 1차 냉각하는 공정과,
(d) 720℃ 이하 580℃ 초과의 온도영역을 2초 이상 20초 간 미만, 10℃/sec 이하로 냉각한 후, 30℃/sec 이상으로 2차 냉각하는 공정과,
(e) 권취 온도 400℃ 미만에서 권취하는 공정
을 구비한 것을 특징으로 하는 고 가공성 열연강판의 제조방법.
2. 연속 열간 사상압연기의 입구측, 또는 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간의 가열장치에 의해, 조(粗) 바 가열을 하는 것을 특징으로 하는 1에 기재된 고 가공성 열연강판의 제조방법.
3. 강 성분으로서, 질량%로 Ti, Nb, V, Zr의 1종 또는 2종 이상을 0.01∼0.2% 더 함유하는 것을 특징으로 하는 1 또는 2에 기재된 고 가공성 열연강판의 제조방법.
4. 강 성분으로서, 질량%로 Cr : 1% 이하, Mo : 0.5% 이하의 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 1 내지 3의 어느 하나에 기재된 고 가공성 열연강판의 제조방법.
성분조성, 제조조건의 한정에 대하여 상세히 설명한다.
1. 성분조성
C
C는, 오스테나이트의 경화능을 향상시켜, 복합조직 중에 적량의 마르텐사이트, 또는 마르텐사이트와 베이나이트를 혼재시켜서 강도를 확보하기 위해 0.04% 이상 첨가한다. 한편, 0.2% 를 초과하면 가공성 및 용접성을 열화시키므로, 0.04 ∼0.2%(0.04% 이상, 0.2% 이하)로 한다.
Si
Si는, 고용강화에 의해 페라이트를 강화함과 동시에, 열간압연 후의 완 냉각 또는 방냉시의 페라이트의 석출을 촉진시키고, 오스테나이트로의 C의 농축을 촉진시키므로, 0.25% 이상 첨가한다. 한편, 2.0%를 초과하면 용접성 및 표면성상이 열화하기 때문에 0.25∼2.0%로 한다.
Mn
Mn은, C와 마찬가지로 미 변태 오스테나이트의 경화능을 높이기 위해 0.5% 이상 첨가한다. 한편, 2.5%를 초과하면 그 효과가 포화하고, 밴드상 조직을 형성하여 가공성을 열화시키므로 0.5∼2.5% 로 한다.
Sol.Al
Al은 탈산재 및 불가피적인 불순물로서 함유되는 N을 고정하여 가공성을 향상시키기 위해 첨가한다. 0.1%를 첨가하면 그 효과가 포화하고, 청정도를 악화시켜 가공성을 열화시키므로 0.1% 이하로 한다.
본 발명강은 기본성분 조성으로서 이상의 원소를 함유하나, 그 작용효과가 얻어지는 범위에서 다른 원소를 함유하는 것은 무방하다. 예를 들면, 소망스러운 강도, 가공성 등의 특성에 따라 Ti, Nb, V, Zr, Cr, Mo, Ca의 1종 또는 2종이상을 첨가할 수 있다.
Ti, Nb, V, Zr
강도의 조정 또는 탄(炭) 질화물 형성에 의해 고용 C, N을 저감시켜서 비 시효화하고, 디프 드로잉성을 향상시키는 경우, Ti, Nb, V, Zr의 1종 또는 2종 이상을 합계로서 0.01∼0.2% 첨가한다.
Cr, Mo
Cr, Mo는, 오스테나이트의 경화능을 높이고, C, Mn과 마찬가지의 효과를 가지기 때문에, 필요한 경우에 첨가한다. 고가인 원소이므로 다량으로 첨가하면 소재코스트가 상승하고 용접성을 열화시키므로, Cr : 1 % 이하, Mo : 0.5% 이하로 한다.
Ca
Ca는 가공성을 향상시키는 경우, 0.005%를 초과 않는 범위로 첨가한다.
2. 제조조건
본 발명강은 연속주조에 의해 강편을 제조하고, 강편은 조(粗) 압연, 사상압연 후, 완 냉각을 포함한 2단 냉각을 한다. 조 압연의 조건에 대해서는 특별히 규정하지 않고, 사상압연 전, 재 가열후, 또는 연속 주조 후, 직접 행하는 것이 가능하다.
사상압연 조건
사상압연은, 변형의 도입에 따라 사상압연 후의 냉각과정에서 페라이트 핵의 생성을 촉진시키고 조직을 미세화 시키므로, 1050℃ 이하에서 누적 압하율 30% 이상으로 한다. 압연 종료온도는 오스테나이트의 결정 입자경을 미세화하기 위하여, Ar3이상, Ar3+ 60℃ 이하로 한다. 또한, 보다 유효하게 조직을 미세화하기 위해서는 연속 열간 사상압연기의 입구측 또는 스탠드 간에 설치한 유도 가열장치에 의해, 압연온도를 정밀하게 제어하고 사상 종료온도를 Ar3바로 위로 하는 것이 바람직하다.
냉각조건
1차 냉각
1차 냉각은 사상압연에 의해, 도입된 오스테나이트 결정입자 내의 변형대(變形帶) 밀도를 유지하고, 오스테나이트 결정입계 뿐만 아니라 결정입자 내에서도 다수의 페라이트 핵을 생성시키기 위하여, 압연종료 후 1.0초 이내에 개시하고, 냉각속도는 페라이트 변태 개시온도를 저하시키고, 페라이트 핵 생성 후의 결정입자 성장속도를 느리게 하기 위하여, 200℃/sec 초과로 한다. 또한, 냉각속도는 빠를수록 유리하며, 300℃/sec 이상이 바람직하다.
1차 냉각의 냉각영역은, 결정입자 경의 미세화와 강도를 확보하기 위하여 냉각 개시온도와 냉각 종료온도와의 차가 100℃ 이상, 250℃ 미만으로 되는 온도 영역으로 한다. 온도 차가 100℃ 미만에서는, 미세한 페라이트의 석출이 적고 결정입자가 충분히 미세화 되지 않고, 250℃ 이상에서는 2차 냉각 전에 베이나이트가 생성하며, 충분한 강도를 얻을 수 없다.
1차 냉각 후, 완 냉각을 거쳐, 2차 냉각을 한다. 완 냉각은 페라이트 변태를 충분히 촉진하기 위하여 720℃ 이하 580℃ 초과의 온도 영역에서 2초 이상, 10℃/sec 이하로 행한다. 20초를 초과하면, 펄라이트가 석출하기 쉽고 가공성이 열화하므로 20초 이하로 한다. 또한, 완 냉각에는 방냉을 포함하는 것으로 한다.
2차 냉각
2차 냉각의 냉각속도는, 안정되게, 오스테나이트를 마르텐사이트 또는 마르텐사이트에 일부 베이나이트를 함유한 조직으로 하기 위해, 30℃/sec 이상으로 한다.
권취 온도
2차 냉각을 거친 후 권취를 한다. 권취 온도는, 400℃ 이상인 경우 충분한 량의 마르텐사이트를 얻을 수 없고, 얻어진 마르텐사이트도 권취 후의 코일 냉각과정에서 템퍼링(tempering)되어 연화한다. 또한, 페라이트/마르텐사이트 계면에 도입된 가동전위가 회복하고, 복합조직강의 특징인 저 항복비를 상실하므로, 400℃ 미만으로 한다.
또한, 본 발명에 의해, 판 두께가 2.0mm 이하인 박강판을 제조하는 경우, 2.0mmt 이하로 한정되지 않고, 사상온도의 좁은 범위 제어는 조직제어에 유효하므로, 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간 또는 사상압연 전에 조(粗) 바의 폭 방향 엣지부를 유도 가열장치에 의해, 가열하는 것이 바람직한데, 본 발명의 효과를 손상하는 것은 아니다. 또한 본 발명은, 코일 상자 등을 이용하여 보열(保熱)한 조 바를 용접하여 행하는 연속 열연공정에 적용하는 것도 가능하다.
〔비교실시예〕
표 8에 나타내는 화학성분의 강을 용제하여, 표 9에 나타내는 제조방법으로 판 두께 3.2mm의 열연강판을 제조했다. 표 10에 제조한 열연강판의 기계적 성질을 나타낸다. 본 발명의 성분 조성, 제조조건을 만족하고 본 발명의 실시예인 샘플 No.1, 2에서는, 우수한 강도-노치 연신 균형(TS ×N. E1)으로 항복비도 낮고, 비교예인 샘플No.3, 4에 비하여 가공성이 우수하다.
도 2에 본 실시예에 의한 강도-노치 연신 균형(TS ×N. E1)에 미치는 1차 냉각속도의 영향을 나타낸다.
표 8
표 9
표 10
바람직한 실시예 4
본 발명자 들은, 복합조직의 미세화에 미치는 사상압연 후의 냉각의 영향에 대하여 예의(銳意) 검토했다. 그 결과, 사상압연 후의 런 아웃에서의 냉각에 있어서, 사상압연 후 냉각개시까지의 시간을 1.0초 이내로 하고, 냉각속도를 200℃/sec
초과하는 고 냉각속도로 하는 것이 유효한 것을 알았다.
본 발명은 이상의 사실을 기초로 더욱 검토를 더해 이루어진 것이다. 즉 본 발명은,
1. (a) 질량%로 C : 0.04∼0.12%, Si : 0.25∼2.0%, Mn : 0.5∼2.5% , sol. Al : 0.1% 이하, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피한 불순물로 되는 강을 연속주조 한 후, 조(粗) 압연을 하는 공정과,
(b) 압연 종료온도를 Ar3이상으로 하는 사상압연을 하는 공정과,
(c) 압연종료 후, 1.0초 이내에, 냉각 개시온도와 냉각 종료온도의 차가 100℃ 이상, 250℃ 미만으로 되는 냉각영역을 200℃/sec 초과로 냉각하는 공정과,
(d) 720℃ 이하 580℃ 이상의 온도 영역을 20초 간 미만, 10℃/sec 이하로 냉각하는 공정과,
(e) 400℃ 이상, 540℃ 미만에서 권취하는 공정
을 구비한 것을 특징으로 하는 고 가공성 열연강판의 제조방법.
2. 연속 열간 사상압연기의 입구측, 또는 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간의 가열장치에 의해, 조(粗) 바 가열을 하는 것을 특징으로 하는 1에 기재된 고 가공성 열연강판의 제조방법.
3. 강 성분으로서, 질량%로 Ti, Nb, V, Zr의 1종 또는 2종 이상을 합계로 0,01∼0.2% 함유하는 것을 특징으로 하는 1 또는 2에 기재된 고 가공성 열연강판의 제조방법.
4. 강 성분으로서, 질량%로 Cr : 1 %이하, Mo : 1.0% 이하의 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 1 내지 3의 어느 하나에 기재된 고 가공성 열연강판의 제조방법.
5. 연속 열간 사상압연기에 있어서 최종 스탠드에서의 압하율을 30% 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 1 내지 4 의 어느 하나에 기재된 고 가공성 열연강판의 제조방법.
성분조성, 제조조건의 한정에 대하여 상세히 설명한다.
1. 성분조성
C
C는, 오스테나이트의 경화능을 향상시키고, 복합조직 중에 적량의 베이나이트를 생성시키기 위하여 0.04% 이상 첨가한다. 한편, 0.12% 를 초과하면 가공성 및 용접성을 열화시키므로, 0.04 ∼ 0.12% (0.04% 이상, 0.12% 이하)로 한다.
Si
Si는, 고용강화에 의해 페라이트를 강화함과 동시에, 열간압연 후의 Ar3∼ Ar1변태점에서 완 냉각 또는 방냉시에 페라이트의 석출을 촉진하고, 오스테나이트에의 C의 농축을 촉진시키므로, 0.25% 이상 첨가한다. 한편, 2.0%를 초과하면 용접성 및 표면성상이 열화하므로 0.25 ∼ 2.0% 로 한다.
Mn
Mn은, C와 같이 미 변태 오스테나이트의 경화능을 높이므로 0.5% 이상 첨가한다. 한편, 2.5%를 초과하면 그 효과가 포화하고, 밴드상 조직을 형성하여 가공성을 열화시키므로 0.5∼2.5% 로 한다.
Sol.Al
Al은 탈산제 및 불가피한 불순물로서 함유되는 N을 고정하여 가공성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 0.1%를 초과하면 그 효과가 포화하고, 청정도를 악화시켜 가공성을 열화시키므로 0.1% 이하로 한다.
본 발명강은 기본 성분조성으로서 이상의 원소를 함유하나, 소망스런 강도, 가공성 등의 특성에 따라서 Ti, Nb, V, Zr, Cr, Mo, Ca의 1종 또는 2종 이상을 첨가 할 수 있다.
Ti, Nb, V, Zr
강도의 조정 또는 탄(炭)질화물 형성에 의해 고용 C, N을 저감시키고, 비 시효화 하고, 디프 드로잉성을 향상시키는 경우, Ti, Nb, V, Zr 의 1종 또는 2종 이상을 합계로 해서 0.01∼0.2% 첨가한다.
Cr, Mo
Cr, Mo는, 오스테나이트의 경화능을 높이고, C, Mn과 마찬가지의 효과를 가지므로, 필요한 경우 첨가한다. 고가인 원소이므로 다량으로 첨가하면 소재 코스트가 상승하고, 용접성을 열화시키므로, Cr : 1% 이하, Mo : 1% 이하로 한다.
Ca
Ca는 가공성을 향상시키는 경우, 0.005% 이하 첨가한다.
2. 제조조건
본 발명강은, 연속 주조에 의해 강편을 제조한다. 강편은 조(粗) 압연, 사상압연 후 바로 냉각을 한다. 조(粗) 압연의 조건에 대해서는 특별히 규정하지 않고, 강편을 재 가열한 후, 또는 연속 주조한 후, 직접, 하는 것이 가능하다.
사상압연조건
사상압연의 압연 종료온도는 Ar3미만에서는 압연 중에 페라이트가 생성하여 현저한 가공조직으로 되어 연신이 크게 저하하므로, Ar3이상으로 한다. 또한, 보다 유효하게 조직을 미세화 하기 위해서는 연속 열간 사상압연기의 입구측 또는 스탠드 간에 설치한 가열장치, 예를 들면 유도 가열장치에 의해 압연온도를 정밀하게 제어하고, 사상 종료온도를 Ar3바로 위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 형상조정을 하는 경우는, 사상압연 시의 최종패스의 압하율을 30% 미만으로 한다.
냉각조건
냉각은 사상압연에 의해, 도입된 오스테나이트 결정입자 내의 변형대 밀도를 유지하고, 오스테나이트 결정입계 뿐만 아니라 결정입자 내에서도 다수의 페라이트 핵을 생성시키기 위해, 압연 종료후 1.0초 이내에 개시한다. 단, 냉각 개시시간이 0.5초 이하에서는 압연변형의 불균일한 잔량에 의해 조직이 불균일하게 되는 경우가 있으므로, 0.5초 초과하는 것이 바람직하다. 냉각속도는 페라이트 변태 개시온도를 저하시켜, 페라이트 핵 생성 후의 결정입자 성장속도를 느리게 하기 위하여, 200℃/sec 초과로 한다. 또한, 냉각속도는 빠를수록 유리하며, 300℃ 이상이 바람직하다.
냉각영역은, 결정입자 경의 미세화와 강도를 확보하기 위하여 냉각 개시온도와 냉각 종료온도의 차가 100℃ 이상, 220℃ 미만으로 되는 온도 영역으로 한다.
온도 차가 100℃ 미만에서는, 미세한 페라이트의 석출이 적고 결정입자가 충분히 미세화되지 않으며, 220℃ 이상에서는 냉각 후의 방냉에서 침상 페라이트가 석출하여, 충분한 강도를 얻을 수 없다.
냉각 후에, 완 냉각을 한다. 완 냉각은 페라이트 변태를 충분히 촉진하기 위하여 720℃ 이하 580℃ 초과의 온도 영역에서 2초 이상, 10℃/sec 이하로 한다. 20 초를 초과하면, 펄라이트가 석출하기 쉽고 가공성이 열화하므로, 20초 이하로 한다. 또한, 완 냉각에는 방냉을 포함하는 것으로 한다.
권취 온도는, 400℃ 이상, 540℃ 미만으로 한다. 권취 온도가, 540℃ 이상인 경우, 안정되게 베이나이트 주체의 조직을 얻을 수 없고, 400℃ 미만에서는 경질상의 마르텐사이트의 생성량이 많게 되어, 연신 플랜지성이 열화한다.
또한, 완 냉각 후 권취까지의 냉각은 특별히 규정하지 않으나, 펄라이트의 생성을 억제하기 위하여, 1℃/sec 이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해, 판 두께가 2.0mm 이하인 박(薄)강판을 제조하는 경우, 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간 또는 사상압연 전에 조(粗) 바의 폭 방향 엣지부를 유도 가열장치에 의해 가열하는 것이 바람직한데, 본 발명의 효과를 손상하는 것은아니다. 또한, 본 발명은, 코일 상자 등을 이용하여 보열(保熱)한 조(粗) 바를 용접하여 행하는 연속 열연공정에 적용하는 것도 가능하다.
〔비교 실시예〕
표 11에 나타내는 화학성분의 강을 용제하여, 표 12에 나타내는 제조방법으로 판 두께 3.2mm의 열연강판을 제조했다. 표 13에 제조한 열연강판의 기계적 성질을 나타낸다. 본 발명의 성분조성, 제조조건을 만족하고, 본 발명의 실시예인 샘플 No.1, 3에서는, 비교예인 샘플 No.2, 4 에비하여 우수한 구멍 확장율-강도균형(λ×TS)으로 가공성이 우수하다.구멍 확장율은 스케일을 제거한 후, 직경 10mmΦ의 구멍을 틈새 12%로 하여 타발에 의해 가공하고, 꼭지각 60°의 원추 펀치에 의한 구멍 확장을 하여 균열이 판 두께를 관통한 시점의 구멍 직경을 측정, 구멍 직경의 확대율로 평가 했다. 도 3에 본 실시예에서 얻어진 구멍 확장율-강도 균형(λ×TS) 의 결과를 나타낸다.
표 11
표 12
표 13
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따르면, 판 형상을 손상하는 일 없이 조직을 미세화하여, 연신-강도 균형을 향상시킬 수 있는 판 형상 및 가공성이 우수한 고강도 박강판을 얻을 수 있다,

Claims (13)

  1. 중량%로 C : 0.04∼0.2%, Si : 0.25∼2%, Mn : 0.5∼2.5%, Sol. Al : 0.1% 이하를 함유하는 강을 연속 주조하여, 슬라브를 제조하는 공정;
    상기 슬라브를 조(粗) 압연하여 조(粗) 바를 제조하고, 상기 조(粗) 바를 사상압연하는 것으로 이루어진 열간압연을 하는 공정, 상기 사상압연은, 최종 스탠드의 압하율이 30% 미만이며, 또한 Ar3변태점∼"Ar3+ 60℃" 온도 범위에서 사상압연을 종료하고;
    열간압연 종료후 1.0 초 이내에 냉각을 개시하고, "Ar3- 30℃"∼ Ar1변태점까지의 냉각을 200℃/sec 초과에서 행하는 1차 냉각공정;
    1차 냉각후, Ar3변태점∼Ar1변태점의 온도영역에서 10℃/sec 이하로 2초간 이상의 완 냉각 또는 방냉을 하는 공정;
    완 냉각 또는 방냉 후, 30℃/sec 이상의 냉각을 하는 2차 냉각공정;
    2차 냉각 후, 300℃ 이하에서 권취하는 공정;
    을 가지는 박강판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    연속 열간 사상압연기의 입구측, 또는 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간에서 조(粗) 바를 가열하는 공정을 가지는 박강판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 강이, 중량%로 Ti, Nb, V, Zr의 그룹에서 선택된 하나 이상을 0.01∼
    0.2% 더 함유하는 박강판의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 강이, 중량%로 Cr : 1% 이하 및 Mo : 0.5% 이하로부터 된 그룹에서 선택된 하나 이상을 더 함유하는 박강판의 제조방법.
  5. 중량%로 C : 0.04∼0.2%, Si : 0.25∼2%, Mn : 0.5∼2.5%, Sol.Al : 0.1% 이하를 함유하는 강을 조(粗) 압연하여, 조(粗) 바를 제조하는 공정;
    상기 조(粗) 바를 1050℃ 이하의 온도, 30% 이상의 누적 압하율, Ar3이상, Ar3+ 60℃ 이하의 압연 종료온도에서 사상압연을 하는 공정;
    사상압연 종료 후, 1.0초 이내에, 냉각 개시온도와 냉각 종료온도와의 차가 100℃ 이상, 250℃ 미만으로 되는 냉각영역을 200℃/sec 초과로 사상압연된 강을 1 차 냉각하는 공정;
    720℃ 이하 580℃ 초과의 온도 영역을 2초 이상 20초간 미만, 10℃/sec 이하로 1차 냉각된 강을 완 냉각하는 공정;
    완 냉각 후, 완 냉각된 강을 30℃/sec 이상으로 2차 냉각하는 공정;
    2차 냉각된 강을 400℃ 미만의 권취 온도에서 권취하는 공정;
    을 가지는 박강판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    연속 열간 사상압연기의 입구측, 또는 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간에서 조(粗) 바를 가열하는 공정을 가지는 박강판의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 강이, 중량%로 Ti, Nb, V, Zr의 그룹에서 선택된 하나 이상을 0.01∼0.2% 더 함유하는 박강판의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 강이, 중량%로 Cr : 1% 이하 및 Mo: 0.5% 이하로부터 선택된 하나 이상을 더 함유하는 박강판의 제조방법.
  9. 중량%로 C : 0.04∼0.12%, Si : 0.25∼2%, Mn : 0.5∼2.5%, Sol.Al : 0.1% 이하, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피한 불순물로 되는 강을 조(粗) 압연하여, 조(粗) 바를 제조하는 공정;
    상기 조(粗) 바를 Ar3이상의 압연 종료온도에서 사상압연하는 공정;
    1. 0초 이내에, 냉각 개시온도와 냉각 종료온도와의 차가 100℃ 이상, 250℃미만으로 되는 냉각영역을 200℃/sec 초과로, 사상압연된 강을 냉각하는 1차 냉각공정;
    720℃ 이하 580℃ 이상의 온도 영역을 20초 미만의 사이에 10℃/sec 이하로, 1차 냉각된 강을 냉각하는 완 냉각공정;
    400℃ 이상, 540℃ 미만에서 완 냉각된 강을 권취하는 공정;
    을 가지는 박강판의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    연속 열간 사상압연기의 입구측 또는 연속 열간 사상압연기의 스탠드 간에서 조(粗) 바를 가열하는 공정을 가지는 박강판의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 강이, 중량%로 Ti, Nb, V, Zr의 그룹에서 선택된 하나 이상을 0.01∼0.2% 더 함유하는 박강판의 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 강이, 중량%로 Cr : 1% 이하 및 Mo : 1% 이하로 되는 그룹에서 선택된 하나 이상을 더 함유하는 박강판의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    연속 열간 사상압연기에 있어서 최종 스탠드에서의 압하율이 30% 미만인 박강판의 제조방법.
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