KR100782785B1 - Hot-rolled dual-phase steel with fine-grain and the method for production thereof - Google Patents

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Abstract

A hot-rolled dual-phase steel with fine-grain and a manufacturing method thereof are provided to easily manufacture the hot-rolled dual-phase steel by simplifying a cooling process. A manufacturing method of a hot-rolled dual-phase steel with fine-grain includes the steps of: re-heating a steel material at 900~1300deg.c including C: 0.02~0.3%, Si: 0.05~1.5%, Mn: 0.2~2.5%, N:0.003~0.03%, P: less than 0.03%, S: less than 0.005%, Fe, and necessary impurities; rough-rolling the re-heated steel material with more than 50% of a total reduction rate; starting to roll the steel material at more than Ae6 temperature with 70~95% of the total reduction rate, rolling the steel material at Ae6~Ar6 temperature with accumulated reduction rate, and ending the rolling process at more than Ar6 temperature; and cooling and winding the steel material at less than 350deg.c.

Description

초세립 열연 이상조직강 및 그의 제조 방법 {Hot-Rolled Dual-Phase Steel with Fine-Grain and the Method for Production Thereof}Hot-Rolled Dual-Phase Steel with Fine-Grain and the Method for Production Thereof}

본 발명은 자동차의 프레임이나 샤시 부품 등에 사용되고 있는 열연(열간 압연) 강판과 그 제조방법에 관한 것으로서, 고강도 및 가공성이 우수한 열연 이상조직강(Dual-Phase Steel) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to hot rolled (hot rolled) steel sheets used in automobile frames, chassis parts, and the like, and to a method for manufacturing the same, and to a hot-rolled abnormal steel having excellent high strength and workability and a method for manufacturing the same.

석출 강화 효과를 이용하는 저합금 고장력강(HSLA, high strength low alloy)들은 소재의 강도를 향상시키는 목적은 달성하였으나, 굽힘성(bendability), 펴짐 성형성(stretch-forming) 또는 딥드로잉성(deep-drawing)과 같은 성형성의 부족으로 인하여 다소 복잡한 부품을 제조하는 것은 곤란하였다. 왜냐하면 석출 강화에 의한 강도 향상은 자동차 구조용 부품의 경량화 및 연비 향상에 도움이 되지만, 프레싱(pressing)이나 스탬핑(stamping)하는 복잡한 형상의 부품에는 부적합하기 때문이다.High strength low alloys (HSLAs) using the precipitation strengthening effect have achieved the purpose of improving the strength of the material, but have been known to bendability, stretch-forming or deep-drawing. It was difficult to produce a somewhat complicated part due to the lack of formability such as). This is because the increase in strength by strengthening precipitation helps to reduce the weight and fuel efficiency of automobile structural parts, but is unsuitable for complex shaped parts that are pressed or stamped.

이러한 문제를 해결하기 위하여 두가지 다른 조직이 혼합된 형태의 이상조직강(Dual-Phase Steel)이 개발되기에 이르렀다. 이상조직강은 페라이트 기지에 제2상이 마르텐사이트로 구성되는 조직을 가지는 바, 상대적으로 연질인 페라이트 기지에 분포된 경질의 마르텐사이트가 혼합된 조직으로 인하여 높은 인장 강도를 나타냄과 동시에 낮은 항복비(항복 강도/인장 강도) 및 높은 가공 경화 특성을 갖게 된다. 나아가 이상조직강은 균일 연신율이 크고 가공성이 우수한 장점을 갖는다.In order to solve this problem, a dual-phase steel, which is a mixture of two different tissues, has been developed. The ideal tissue steel has a structure in which the second phase is composed of martensite on the ferrite matrix, and thus shows a high tensile strength and a low yield ratio due to the texture of the hard martensite dispersed in the relatively soft ferrite matrix. Yield strength / tensile strength) and high work hardening properties. Furthermore, the ideal tissue steel has the advantages of high uniform elongation and excellent workability.

이상조직강의 제조 방법에는 저탄소저합금강을 페라이트+오스테나이트의 이상 영역으로 가열 후 급냉시키는 방식 및 적정 온도에서 열간 압연시켜 제조하는 방식이 있으며, 특히 후자의 열간 압연에 의하여 제조되는 이상조직강에 대해서는 다양한 연구가 진행되고 있다.There are two methods of manufacturing the ideal tissue steel: a method of rapidly cooling a low carbon low alloy steel to an abnormal region of ferrite + austenite and a method of manufacturing it by hot rolling at an appropriate temperature. Various studies are in progress.

통상적으로 열연 상태의 이상조직강을 제조하기 위해서는 제2상이 마르텐사이트로 형성되도록 권취 온도가 200℃ 정도의 저온으로 제어된다. 또한, 열간 압연 후 냉각을 거쳐 권취되는 공정에서 충분한 페라이트를 형성하기 위하여 냉각대(Run-Out Table) 중간에 공냉 구간을 설정한다. 이 때 중간 공냉 및 냉각 과정에서 생산된 페라이트 분율이 충분하도록 조절하여 강판의 연신율 및 가공성이 저하되지 않도록 하는 것이 종래의 기술이었다.Usually, in order to manufacture the abnormal tissue steel of a hot-rolled state, the winding temperature is controlled to a low temperature of about 200 ° C so that the second phase is formed of martensite. In addition, an air cooling section is set in the middle of a run-out table to form a sufficient ferrite in the process of winding after hot rolling. At this time, it was a conventional technique to adjust the ferrite fraction produced during the intermediate air cooling and cooling process to be sufficient so that elongation and workability of the steel sheet are not lowered.

하지만 이러한 공냉 구간을 설정하는 경우, 열간 압연 후 강 성분에 따라 적 절하게 냉각대 중간에서 공냉 구간의 온도 및 공냉 유지 시간이 제어되어야 하므로 제조 공정상 냉각 제어가 어려워진다는 단점이 있다. 또한, 기존의 이상조직강은 페라이트 형성을 촉진하기 위하여 강 성분에 Si 등을 일반 고강도 열연 강판에 비하여 다량 첨가하므로 표면 스케일이 많이 발생하고 탄소 당량 증가에 따른 용접성 저하도 나타나게 된다. However, in the case of setting such an air cooling section, it is difficult to control cooling in the manufacturing process because the temperature and air cooling holding time of the air cooling section must be controlled appropriately in the middle of the cooling zone after hot rolling. In addition, the conventional ideal tissue steel is a large amount of Si and the like added to the steel component in order to promote the ferrite formation compared to the general high-strength hot-rolled steel sheet, the surface scale is generated a lot and the weldability decreases with the increase in carbon equivalent.

나아가 제조 공정상에서도 압연 후 냉각 중간 단계에서 6초 정도의 공냉 시간을 확보해야 하면서 동시에 낮은 온도로 권취해야 하므로, 압연재의 통판 속도가 제한될 수 밖에 없고 생산성의 저하가 나타나는 문제점이 있다.Furthermore, in the manufacturing process, the air cooling time of about 6 seconds must be secured at the same time as the intermediate step after the rolling, and at the same time, the coiling speed of the rolled material must be limited and the productivity decreases.

본 발명은 열연 과정에 의한 이상조직강을 제조함에 있어서 강재의 강도 및 소부 경화 특성이 향상된 이상조직강을 제공함과 동시에, 그 제조 속도나 생산성이 우수한 열연 이상조직강의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an abnormal tissue steel with improved strength and baking hardening properties of the steel in manufacturing the abnormal tissue steel by the hot rolling process, and at the same time, to provide a method for producing the hot-rolled abnormal tissue steel with excellent manufacturing speed and productivity. have.

본 발명은, C: 0.02~0.3 중량%, Si: 0.05~1.5 중량%, Mn: 0.2~2.5 중량%, N: 0.003∼0.03 중량%, P: 0.03 중량% 이하, S: 0.005 중량% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 900∼1300℃로 가열하는 재가열 단계; The present invention, C: 0.02-0.3% by weight, Si: 0.05-1.5% by weight, Mn: 0.2-2.5% by weight, N: 0.003-0.03% by weight, P: 0.03% by weight or less, S: 0.005% by weight or less, A reheating step of heating the steel material containing the balance Fe and other unavoidable impurities to 900 to 1300 ° C;

상기 재가열된 강재를 총 압하율 50% 이상으로 압연하는 조압연 단계;A rough rolling step of rolling the reheated steel with a total reduction ratio of 50% or more;

상기 조압연된 강재를 열간 마무리 압연하는 단계로서, Hot finishing rolling the rough rolled steel,

Figure 112006095216542-pat00001
Figure 112006095216542-pat00001

(여기에서 C, Si 및 Mn은 각 원소 함량의 중량%)(Where C, Si, and Mn are the weight percentages of each element content)

로 정의되는 Ae3 온도 이상에서 총 압하율 70~95%로 압연을 개시하고, Ae3 ~ Ar3 의 온도에서 누적 압하율 60% 이상이 되도록 압연하여 Ar3 온도 이상에서 종료하는 열간 마무리 압연 단계; 및Hot finish rolling step of starting rolling at a total reduction rate of 70 to 95% above the Ae 3 temperature defined by, and rolling at a temperature of Ae 3 to Ar 3 to be at least 60% of the cumulative reduction rate to finish at an Ar 3 temperature or higher. ; And

350℃ 이하의 냉각 종료 온도에서 냉각 권취하는 단계; 를 포함하는 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강(Dual-Phase Steel)의 제조 방법에 관한 것이다.Cooling winding at a cooling end temperature of 350 ° C. or lower; It relates to a method for producing hot-rolled abnormal steel (Dual-Phase Steel) excellent in strength and hardening properties, including.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명은 강재의 제조시 이른바 '변형유기 동적변태'를 이용하여 압연 중 형성된 페라이트 조직을 이용하는 것을 특징으로 한다. 상기 '변형유기 동적변태'라 함은, 열역학적으로는 페라이트 조직이 안정하게 존재할 수 있는 온도이지만 아직 페라이트 석출이 일어나지는 않는 온도(Ae3 이하인 동시에 Ar3 이상인 온도) 범위에서 가공에 의해 조직을 변형시키면 오스테나이트 상이 페라이트 상으로 상변태가 일어나는 현상을 의미한다.The present invention is characterized by using a ferrite structure formed during rolling using so-called 'strain organic dynamic transformation' in the production of steel. Wherein the term "modified organic dynamic transformation" is thermodynamically the temperature, but temperatures which do not yet take place the ferrite precipitation that may be present in the ferrite structure is stable (Ae 3 or less at the same time, Ar 3 or higher temperature) transform the tissue by processing in the range In other words, the austenite phase is a phenomenon that the phase transformation occurs to the ferrite phase.

이러한 변형유기 동적변태를 압연 공정에 이용하면 마무리 압연이 끝났을 때, 상당량의 미세한 페라이트 조직이 형성된다. 나아가 이후 냉각 공정에서 오스테나이트로부터 페라이트 조직으로의 변태 속도 역시 현저히 촉진된다. 따라서 열간 압연 이후 별도로 공냉 구간을 설정하지 않고 연속 냉각에 의해 권취 온도까지 냉각해도 충분한 페라이트 조직의 분율의 확보가 가능하게 된다.When such strained organic transformation is used in the rolling process, a significant amount of fine ferrite structure is formed at the end of finish rolling. Furthermore, the rate of transformation from austenite to ferrite tissue in the subsequent cooling process is also significantly accelerated. Therefore, even after cooling to a coiling temperature by continuous cooling without setting an air-cooling section separately, it is possible to secure a sufficient fraction of the ferrite structure.

특히 상기 변형유기 동적변태에 의해 형성된 페라이트 입자는 아주 미세하여 기존 방법에 의해 제조된 이상조직강보다 페라이트 결정립 미세화 효과가 우수하고 열연 상태의 이상조직강의 강도가 더 상승하게 된다는 장점이 있다.In particular, the ferrite particles formed by the strained organic dynamic transformation are very fine, so that the ferrite grain refining effect is superior to the abnormal tissue steel produced by the conventional method, and the strength of the abnormal tissue steel in the hot rolled state is further increased.

또한, 상기 변형유기 동적변태 발생 후 마무리 압연을 하면 페라이트 형성이 신속하고 페라이트의 형성 온도 역시 높으므로, 페라이트 내의 고용 탄소량과 고용 질소량이 증가하게 된다. 이러한 고용 탄소량과 질소량의 증가는 이후 강재의 소부 경화 특성의 상승에 기여하게 된다. In addition, if the finish rolling after the deformation organic dynamic transformation occurs, the ferrite is formed quickly and the formation temperature of the ferrite is also high, so that the amount of dissolved carbon and dissolved nitrogen in the ferrite is increased. This increase in the amount of dissolved carbon and nitrogen contributes to the subsequent increase in the bake hardening properties of the steel.

그리고, 본 발명에서의 제2상으로는 마르텐사이트가 적합하다. 마르텐사이트는 인장강도가 매우 높으므로, 제1상으로 작용하는 미세 페라이트와 함께 존재하여 강도와 소부 경화 특성을 향상시킬 수 있다.And martensite is suitable as a 2nd phase in this invention. Since martensite has a very high tensile strength, the martensite may be present together with the fine ferrite acting as the first phase, thereby improving strength and baking hardening characteristics.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는, 이상조직강 제조의 기본이 되는 강재의 조성 역시 중요한 바, 이하 본 발명의 강재를 구성하는 성분계에 대하여 상세히 설명한다.In order to achieve the object of the present invention described above, the composition of the steel, which is the basis for the production of abnormal tissue steel is also important, and will be described in detail below the component system constituting the steel of the present invention.

가장 기본이 되는 원소로서 탄소(C)는 강재의 효과적인 강화를 위하여 적당량이 필요한 원소이다. 본 발명에서 탄소는 0.02 ~ 0.3 중량%를 첨가한다. 탄소의 함유량이 0.02 중량% 미만이면 탄소가 페라이트 조직 내에 모두 고용되어 이상조직강의 형성이 힘들게 되며, 반면에 그 함유량이 0.3 중량%를 초과하면 최종 미세조직에서 페라이트가 차지하는 비율이 약 60 중량% 이하가 되어 가공성이 저하되며, 용접시에 열영향부의 인성 저하가 큰 문제가 될 수 있다.As the most basic element, carbon (C) is an element that is required in an appropriate amount for effective reinforcing steel. In the present invention, carbon is added 0.02 to 0.3% by weight. If the carbon content is less than 0.02% by weight, the carbon is all dissolved in the ferrite structure, making it difficult to form abnormal tissue steels, whereas if the content is more than 0.3% by weight, the percentage of ferrite in the final microstructure is about 60% by weight or less. The workability is lowered, and the lowering of the toughness of the heat affected zone at the time of welding may be a big problem.

실리콘(Si)은 고용 강화 효과와 함께 제강 공정에서 탈산에 사용되는바, 본 발명에서는 0.05 중량% 이상, 1.5 중량% 이하를 첨가한다. 0.05 중량% 미만이면 오스테나이트의 안정성이 불충분하여 이상조직강의 미세조직적 분율을 제어하기 어려워지고, 1.5 중량%를 초과하면 용접성이 저하되고 강판 표면에 제거하기 곤란한 산화 피막이 형성될 가능성이 커지므로 그 함유량을 적절히 제한하는 것이 바람직하다.Silicon (Si) is used for deoxidation in the steelmaking process with a solid solution strengthening effect, and in the present invention, 0.05 wt% or more and 1.5 wt% or less are added. If it is less than 0.05% by weight, the austenite has insufficient stability, making it difficult to control the microstructured fraction of the abnormal tissue steel. If the content is more than 1.5% by weight, the weldability decreases and the possibility of forming an oxide film that is difficult to remove on the surface of the steel sheet increases. It is desirable to restrict the appropriately.

망간(Mn)은 제강 공정에서 중요한 탈산원소로서 본 발명에서는 0.2 중량% 이상 2.5 중량% 이하로 첨가한다. 만일 그 첨가량이 0.2 중량% 미만이면 탈산이 불충 분할 뿐만 아니라 이상조직강에서 제2상을 저온변태조직으로 만들기 어려워지며, 반면에 2.5 중량%를 초과하면 경화능을 불필요하게 증가시켜 압연시 페라이트 조직의 변태 속도를 저하시킬 뿐만 아니라 용접시 저온 조직의 발생 가능성이 커질 수 있다. Manganese (Mn) is an important deoxidation element in the steelmaking process and is added in the present invention at 0.2% by weight to 2.5% by weight. If the added amount is less than 0.2% by weight, deoxidation is not only difficult to split, but also difficult to make the second phase into the low temperature metamorphic structure in the abnormal tissue steel, whereas when it exceeds 2.5% by weight, the hardenability is unnecessarily increased so that the ferrite structure during rolling In addition to lowering the transformation rate of, it is possible to increase the possibility of low temperature tissue during welding.

본 발명에서 니오븀(Nb)은 선택적 첨가 원소로서 재가열시 또는 열간 압연시 강중의 탄소 또는 질소와 결합하여 수십 나노미터 크기의 극미세 석출물을 형성하는 조직 미세화에 기여하는 성분으로, 열간가공 중의 오스테나이트 및 페라이트 조직을 미세화한다. 그러나, 니오븀의 함량이 0.08 중량%를 초과하면 그 효과가 포화되며 강을 너무 경화시켜 용접부 인성이 저하되므로, 0.08 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.In the present invention, niobium (Nb) is an optional additive element, which is a component that contributes to the microstructure of the microstructure that combines with carbon or nitrogen in steel during reheating or hot rolling to form tens of nanometers in size, and austenite during hot working. And fine ferrite tissue. However, when the content of niobium exceeds 0.08% by weight, the effect is saturated, and the weld portion toughness is lowered because the steel is too hardened, so it is preferable to limit it to 0.08% by weight or less.

본 발명에서 알루미늄(Al)은 선택적 첨가 원소로서 용강에서 탈산제로서의 역할을 하며, 미세한 AlN 석출물을 형성함으로써 오스테나이트의 결정립 성장 억제와 페라이트 결정립 성장을 억제하는 효과가 있다. 그러나, 알루미늄의 첨가량이 0.1 중량%를 초과하면 비금속 개재물이 증가하여 기계적 물성의 저하가 나타나므로, 알루미늄의 첨가량은 0.1 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.In the present invention, aluminum (Al) serves as a deoxidizer in molten steel as a selective addition element, and has the effect of inhibiting grain growth inhibition and ferrite grain growth of austenite by forming a fine AlN precipitate. However, if the addition amount of aluminum exceeds 0.1% by weight, the non-metallic inclusions increase, resulting in deterioration of mechanical properties. Therefore, the addition amount of aluminum is preferably limited to 0.1% by weight or less.

티타늄(Ti) 역시 본 발명에서는 선택적 첨가 원소로, N과 결합하여 고온에서 안정한 미세 TiN 석출물을 형성하여 재가열시 오스테나이트의 결정립 성장을 억제 시키는 원소로서 기능한다. Ti의 함량이 0.005 중량% 미만이면 이러한 미세 TiN의 형성이 효과적이지 못한 반면, 그 함량이 0.1 중량%를 초과할 경우 용강중에서 조대한 석출물이 형성되어 기계적 물성의 저하가 나타난다. 따라서, 상기 티타늄(Ti)의 함량은 0.005∼0.1 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.Titanium (Ti) is also an optional addition element in the present invention, which combines with N to form a fine TiN precipitate that is stable at high temperature, and functions as an element that suppresses grain growth of austenite upon reheating. When the content of Ti is less than 0.005% by weight, the formation of such fine TiN is not effective, whereas when the content is more than 0.1% by weight, coarse precipitates are formed in molten steel, resulting in deterioration of mechanical properties. Therefore, the content of titanium (Ti) is preferably limited to 0.005 to 0.1% by weight.

질소(N)는 TiN, AlN, Nb(CN), V(CN) 등을 형성시키는데 필수 불가결한 원소이다. 상기 질소의 함량이 0.001 중량% 미만이면 필요한 탄질화물의 형성이 어려워지고, 그 함량이 0.03 중량%를 초과하면 첨가 효과가 포화되고 조대한 석출물이 형성되어 기계적 물성이 저하된다. 따라서 질소(N)의 함량은 0.001~0.03 중량%로 제한하는 것이 바람직하다. Nitrogen (N) is an essential element for forming TiN, AlN, Nb (CN), V (CN) and the like. If the nitrogen content is less than 0.001% by weight, it is difficult to form the required carbonitride, and if the content is more than 0.03% by weight, the addition effect is saturated and coarse precipitates are formed, thereby deteriorating mechanical properties. Therefore, the content of nitrogen (N) is preferably limited to 0.001 ~ 0.03% by weight.

바나듐(V)은 선택적으로 첨가되는 원소로서 VC 및 VN 석출물 등을 형성하여 강도를 향상시키는 역할을 한다. 그러나 그 첨가량이 0.1 중량%를 초과하면 조대한 석출물이 형성되어 기계적 성질이 오히려 저하되기 때문에, V의 함량은 0.1 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Vanadium (V) is an element to be selectively added to form VC and VN precipitates, etc. to improve the strength. However, if the added amount exceeds 0.1% by weight, coarse precipitates are formed and the mechanical properties are rather deteriorated. Therefore, the content of V is preferably limited to 0.1% by weight or less.

또한, 본 발명에서는 불순물 원소에 해당되는 인(P)과 황(S)의 함량을 각각 0.03 중량% 이하와 0.005 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 상기 P의 함유량이 0.03 중량%를 초과할 경우에는 P가 입계에 편석되어 취성 균열을 일으키며, 상기 S의 함유량이 0.005 중량%를 초과할 경우 MnS를 형성하여 인성을 저하시키기 때문이다.In the present invention, it is preferable to limit the content of phosphorus (P) and sulfur (S) corresponding to the impurity element to 0.03% by weight or less and 0.005% by weight or less, respectively. This is because when the content of P exceeds 0.03% by weight, P segregates at grain boundaries, causing brittle cracking, and when the content of S exceeds 0.005% by weight, MnS is formed to reduce toughness.

이하, 상술한 성분계로 이루어진 강재를 이용하여 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing a hot-rolled abnormal tissue steel having excellent strength and baking hardening characteristics using the steel material composed of the above-described component system will be described in detail.

본 발명에 따라 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강을 제조하기 위해서는 상기 조성으로 이루어진 강재를 제조한 후 여기에, 재가열 단계, 조압연하는 단계, 마무리 압연하는 단계 및 냉각하는 단계를 거쳐야 한다. According to the present invention, in order to manufacture a hot-rolled abnormal tissue steel having excellent strength and baking hardening properties, the steel material having the above composition must be manufactured, followed by a reheating step, a rough rolling step, a finish rolling step, and a cooling step. .

상기 재가열 단계에서의 온도는 900 ∼ 1300℃가 바람직하고 조압연 단계에서의 총 압하율은 50% 이상이 바람직하다. 재가열 단계에서 온도 및 압하율을 각각 조절하는 이유는 마무리 압연시의 오스테나이트 조직의 평균 결정립 크기(AGS : Austenite Grain Size)를 이상조직강에 적합한 50㎛ 이하로 만들기 위함이다.The temperature in the reheating step is preferably 900 ~ 1300 ℃ and the total reduction rate in the rough rolling step is preferably 50% or more. The reason for controlling the temperature and the reduction ratio in the reheating step is to make the average grain size (AGS: Austenite Grain Size) of the austenite structure during finish rolling to be 50 μm or less suitable for the ideal tissue steel.

만일 마무리 압연 직전 AGS가 50㎛를 초과하면 후속하는 열간가공 중 변형유기 동적변태로 발생하는 페라이트 조직의 형성 속도가 현저히 저하됨과 동시에 변형유기 동적변태 페라이트의 형성장소도 매우 불균일해져서 최종적으로 혼립 페라이트가 형성되고 이로 인하여 기계적 성질의 열화가 발생할 수 있으므로 주의해야 한다.If the AGS exceeds 50 µm immediately before the finish rolling, the formation rate of the ferrite structure caused by the strain organic dynamic transformation significantly decreases at the same time, and the place where the strain organic dynamic transformation ferrite is also very unevenly formed. Care must be taken as this may result in deterioration of mechanical properties.

또한, 강재의 AGS를 50㎛이하로 하기 위하여 가열로에서 석출물을 이용하여 결정립 성장을 방해하거나, 조압연 온도를 통상보다 낮추어서 실시하는 방법을 사용할 수도 있다.In addition, in order to reduce the AGS of the steel to 50 µm or less, a method of inhibiting grain growth using precipitates in a heating furnace or lowering the rough rolling temperature may be used.

상기 재가열 단계 및 조압연 단계를 거친 이후에 상기 마무리 압연 단계를 거치게 된다. 상기 마무리 압연 단계는 매우 중요한 과정인데, 마무리 압연의 조건을 제어함으로써 변형유기 동적변태가 나타나게 되고, 이를 이용하여 미세 페라이트가 생성되기 때문이다. 상기 미세 페라이트 결정립의 크기(FGS, Ferrite Grain Size)는 5㎛ 이하, 바람직하게는 3㎛ 이하이다.After the reheating step and the rough rolling step, the finishing rolling step is performed. The finishing rolling step is a very important process, because the deformation organic dynamic transformation appears by controlling the conditions of the finish rolling, by using the fine ferrite is generated. The size of the fine ferrite grains (FGS, Ferrite Grain Size) is 5 μm or less, preferably 3 μm or less.

마무리 압연에서 나타나는 변형유기 동적변태를 이용하여 미세 페라이트 및 제2상인 마르텐사이트를 생성시키기 위해서는 다음과 같은 조건이 요구된다.In order to generate fine ferrite and martensite as the second phase by using the strain organic dynamic transformation shown in finish rolling, the following conditions are required.

첫째, 상술했듯이 재가열 온도는 900∼1300℃여야 하며 총 압하율은 50% 이상이어야 한다. 이것은 미세 페라이트로 조직으로의 변태가 일어나기 전의 오스테나이트 입자의 평균 크기를 조절하기 위함이다.First, as described above, the reheating temperature should be 900 to 1300 ° C. and the total rolling reduction should be 50% or more. This is to control the average size of the austenite particles before transformation into the tissue with fine ferrite.

둘째, 변형유기 동적변태는 적절한 온도 범위 내에서 필요한 양 이상의 가공을 부여하는바, 마무리 열간 다단 압연에서 Ar3온도와 하기 (관계식 1)로 정의되는 Ae3 사이의 온도 범위에서 그 누적 압하율이 60% 이상이 될 것이 요구된다.Second, the strain organic dynamic transformation gives more than necessary amount of processing within an appropriate temperature range, and the cumulative reduction ratio in the temperature range between Ar 3 temperature and Ae 3 defined by Equation 1 below in finishing hot multi-stage rolling It is required to be over 60%

(관계식 1)(Relationship 1)

Figure 112006095216542-pat00002
Figure 112006095216542-pat00002

(여기서, C, Mn, Si은 각 원소 함량의 중량%를 나타낸다.)(Where C, Mn, and Si represent the weight percent of each element content.)

만일 마무리 열간 압연중 Ar3 와 Ae3 사이의 온도 범위에서 그 누적 압하율이 60% 미만이면, 충분한 동적 변태 페라이트가 생성되지 않게 되고 이후의 냉각공정에서 페라이트 변태 촉진 효과가 저하된다.If the cumulative reduction ratio is less than 60% in the temperature range between Ar 3 and Ae 3 during finishing hot rolling, sufficient dynamic transformation ferrite will not be produced and the ferrite transformation promotion effect will be lowered in the subsequent cooling process.

상기 강재의 Ae3 온도는 가공 조건과는 무관하고 강의 성분에 의해 결정되며, 본 발명의 대상 강종 성분 범위에서는 주 합금 원소인 C, Si, Mn의 함량에 의해 영향을 받는다.Ae 3 temperature of the steel is irrelevant to the processing conditions and determined by the composition of the steel, and is affected by the content of the main alloying elements C, Si, Mn in the steel grade component range of the present invention.

강 성분에 따른 Ae3 온도는 상용 열역학 데이터베이스를 이용하여 구할 수 있는 바, 상기 (관계식 1)은 본 발명에 나타난 성분 범위에서의 여러 강종에 있어서 Ae3 온도를 구한 값들을 회귀 분석하여 도출된 것이다.The Ae 3 temperature according to the steel component can be obtained using a commercial thermodynamic database, and (Equation 1) is obtained by regression analysis of the values obtained for the Ae 3 temperature in various steel grades in the component range shown in the present invention. .

또한, 상기 열간 마무리 압연의 시작 온도는 상기 Ae3 이상, 총 압하율은 70~95%인 것이 바람직하다. 그리고 상기 열간 마무리 압연의 종료 온도는 Ar3 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 만약 마무리 종료 온도가 Ar3 미만이면 일부 페라이트 조직이 조대화될 수 있기 때문이다.In addition, it is preferable that the start temperature of the said hot finishing rolling is Ae 3 or more, and the total reduction ratio is 70 to 95%. And the end temperature of the hot finish rolling is preferably set to Ar 3 or more. If the finish temperature is less than Ar 3 because some ferrite structure may be coarsened.

셋째, 마무리 압연 후 강재를 냉각하는 과정에서 냉각 종료 온도 또는 권취 온도는 350℃ 이하임이 바람직하다. 만일, 냉각 종료 온도가 350℃를 초과하면 권취 후 권취 상태에서 서냉되는 동안, 소부 경화 특성을 향상시키는 고용된 탄소와 질소 성분의 대부분이 탄질화물로 석출되므로, 제2상인 마르텐사이트가 형성되지 못하고 소부 경화 특성이 저하되는 문제점을 나타낸다. 또한, 350℃ 이하의 온도에서 권취를 하더라도 냉각 도중에 공냉 시간을 별도로 확보할 필요가 없이 연속 냉각이 가능하므로, 압연재의 통판 속도가 제한되지 않고 생산성이 향상될 수 있으므로 바람직하다.Third, in the process of cooling the steel after finishing rolling, the cooling end temperature or the winding temperature is preferably 350 ° C. or less. If the cooling end temperature exceeds 350 ° C., while most of the carbon and nitrogen components which enhance the baking hardening properties are precipitated as carbonitride during the slow cooling in the winding state after the winding, the second phase martensite cannot be formed. It shows the problem that the baking hardening characteristic is lowered. In addition, even when winding up at a temperature of 350 ° C or less, continuous cooling is possible without separately securing the air cooling time during the cooling, it is preferable because the productivity of the rolling material is not limited and the productivity can be improved.

본 발명에서 제1상인 미세페라이트는 분율로 60~80%, 바람직하게는 70~80%이며, 잔부는 제2상인 마르텐사이트임이 바람직하다. 미세페라이트가 60% 미만이면 마르텐사이트 분율이 커지게 되어 경질 조직화되며, 80% 이상이면 마르텐사이트가 너무 적어 강도에 문제가 생길 수 있기 때문이다. In the present invention, the microferrite as the first phase is 60 to 80% by weight, preferably 70 to 80%, and the remainder is martensite as the second phase. If the microferrite is less than 60%, the martensite fraction becomes large and hard to be organized, and if it is 80% or more, the martensite is too small, which may cause a problem in strength.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 재가열, 조압연 조건의 조절, 마무리 열간 압연에서의 오스테나이트 조직의 입도, 마무리 열간 압연 조건 및 냉각 조건을 적절하게 제어함으로써 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강을 효과적으로 제조할 수 있다.As described above, in the present invention, hot-rolled abnormal steel having excellent strength and baking hardening characteristics by appropriately controlling the reheating, adjustment of the rough rolling conditions, the grain size of the austenitic structure in the finish hot rolling, the finish hot rolling conditions, and the cooling conditions. Can be prepared effectively.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다,.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

(실시예)(Example)

하기 표1 과 같이 조성되는 강을 하기 표 2의 조건으로 열간 압연을 행한 후 그 결과를 하기 표 2, 표3에 나타냈다.After hot-rolling the steel formed as shown in Table 1 under the conditions of Table 2, the results are shown in Tables 2 and 3 below.

강종Steel grade CC MnMn SiSi NN AA 0.120.12 1.551.55 0.210.21 0.00930.0093 BB 0.130.13 1.571.57 0.080.08 0.00480.0048 CC 0.100.10 1.641.64 0.240.24 0.00440.0044

시편 Psalter 강종 Steel grade 두께 thickness 재가열 온도 Reheat temperature 조압연 압하량 Rough rolling 마무리 압연종료온도 Finish rolling end temperature Ae3~Ar3의 누적 압하율 Cumulative reduction ratio of Ae3 to Ar3 권취 온도 Winding temperature ROT 냉각방식 ROT cooling method 이상조직상 여부/ FGS(㎛)Abnormal tissue condition / FGS (㎛) BH (MPa) BH (MPa) 비고 Remarks 1One AA 4.04.0 11901190 80%80% 800800 65%65% 105105 연속continuity O/2.8O / 2.8 105.8105.8 발명재Invention 22 AA 4.04.0 11901190 80%80% 891891 0%0% 500500 연속continuity XX 7.847.84 비교재Comparative material 33 AA 4.04.0 11901190 80%80% 795795 70%70% 580580 연속continuity XX 18.618.6 비교재Comparative material 44 AA 4.04.0 11901190 80%80% 769769 78%78% 359359 연속continuity XX 15.715.7 55 BB 2.62.6 11601160 82%82% 795795 71%71% 4949 연속continuity O/2.1O / 2.1 123.4123.4 발명재Invention 66 BB 2.62.6 11601160 82%82% 795795 71%71% 250250 연속continuity O/2.0O / 2.0 112.7112.7 발명재Invention 77 CC 2.62.6 11801180 82%82% 800800 68%68% <100<100 연속continuity O/2.7O / 2.7 122.7122.7 발명재Invention 88 CC 2.62.6 11801180 82%82% 790790 70%70% <100<100 연속continuity O/2.4O / 2.4 129.3129.3 발명재Invention 99 CC 2.62.6 11801180 82%82% 790790 70%70% <100<100 연속continuity O/2.4O / 2.4 136.1136.1 발명재Invention 1010 CC 2.62.6 11801180 82%82% 845845 0%0% 195195 연속continuity XX 62.562.5 비교재Comparative material 1111 CC 2.62.6 11801180 82%82% 817817 36%36% 180180 연속continuity XX 67.367.3 1212 CC 2.62.6 11801180 82%82% 835835 25%25% 195195 중간 공냉Medium air cooling O/5.7O / 5.7 77.077.0 비교재Comparative material

시편Psalter 강종Steel grade YS(MPa)YS (MPa) TS(MPa)TS (MPa) EL(%)EL (%) 비고Remarks 77 CC 577.1577.1 826.0826.0 20.720.7 발명재Invention 88 CC 548.3548.3 814.9814.9 22.822.8 발명재Invention 99 CC 554.7554.7 814.1814.1 21.321.3 발명재Invention 1212 CC 507.1507.1 749.1749.1 20.820.8 비교재Comparative material

상기 실시예와 같이 본 발명에서 제시한 조건으로 동적변태에 의해 충분한 페라이트 조직을 형성시킨 경우 350℃ 이하의 권취 온도로 연속 냉각에 의해 이상조직강을 제조할 수 있다(시편 1, 5, 6, 7, 8 및 9). 반면 350℃를 초과하는 권취 온도를 가지는 시편 2 내지 4에서는 이상 조직강이 나타나지 않았다.When a sufficient ferrite structure is formed by dynamic transformation under the conditions given in the present invention as in the above embodiment, the abnormal tissue steel may be manufactured by continuous cooling at a winding temperature of 350 ° C. or less (Samples 1, 5, 6, 7, 8 and 9). On the other hand, specimens 2 to 4 with winding temperatures exceeding 350 ° C. showed no abnormal steel.

또한 본 발명의 동적변태 조건을 만족하지 못하면, 350℃ 이하의 권취 온도로 연속 냉각하여도 충분한 페라이트 분율을 확보하지 못하게 되며, 이상조직강 조직을 확보할 수 없다.(시편 10 및 11)In addition, if the dynamic transformation condition of the present invention is not satisfied, sufficient ferrite fraction may not be obtained even by continuous cooling at a winding temperature of 350 ° C. or less, and abnormal tissue steel structure may not be secured (Samples 10 and 11).

동적변태 조건을 만족하지 못한 경우라도 기존의 이상조직강 제조 방법인 압연후 냉각 과정에서 중간 공냉을 통하여 이상조직강을 제조할 수 있으나, 이렇게 제조된 이상조직강은 본 발명에 의한 이상조직강에 비하여 그 결정립의 크기(FGS, Ferrite Grain Size)가 현저히 조대해지고 소부 경화 특성(BH, Baked-Hardness)도 낮아짐을 알 수 있다.(시편12)Even if the dynamic transformation condition is not satisfied, the abnormal tissue steel may be manufactured through intermediate air cooling in the conventional post-rolling cooling process, which is a conventional method for manufacturing abnormal tissue steel, but the abnormal tissue steel thus prepared may be used for the abnormal tissue steel according to the present invention. In comparison, the grain size (FGS, Ferrite Grain Size) is significantly coarse and the bake-hardness (BH) is also lowered (Psalm 12).

또한, 표 3에 나타난 바와 같이 동일 성분계를 이용한 이상조직강(C 강종)을 비교할 때, 본 발명과 같이 동적변태 적용에 의한 미세한 페라이트를 함유한 이상조직강의 항복 강도(YS, Yield Strength) 및 인장 강도(TS, Tensile Strength)는 기존방법으로 제조된 이상조직강에 비하여 우수함을 알 수 있다.In addition, when comparing the abnormal tissue steel (C steel grade) using the same component system as shown in Table 3, the yield strength (YS, Yield Strength) and tensile strength of the abnormal tissue steel containing fine ferrite by dynamic transformation as in the present invention It can be seen that the strength (TS) is superior to the abnormal tissue steel manufactured by the conventional method.

본 발명에 의하여, 냉각공정을 단순화시켜서 용이하게 이상조직강을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명에 의하여 제조된 이상조직강은 페라이트 결정립의 크기가 기존의 이상조직강에 비해 더욱 미세(3㎛ 이하)하여, 강도 및 소부 경화 특성이 더욱 우수한 이상조직강판을 얻을 수 있다.According to the present invention, not only the abnormal tissue steel can be easily manufactured by simplifying the cooling process, but the abnormal tissue steel produced by the present invention has a finer grain size (3 µm) than the conventional abnormal tissue steel. Or less), an abnormal tissue steel sheet further excellent in strength and bake hardening characteristics can be obtained.

Claims (9)

C: 0.02~0.3 중량%, Si: 0.05~1.5 중량%, Mn: 0.2~2.5 중량%, N: 0.003∼0.03 중량%, P: 0.03 중량% 이하, S: 0.005 중량% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 900∼1300℃로 가열하는 재가열 단계; C: 0.02-0.3% by weight, Si: 0.05-1.5% by weight, Mn: 0.2-2.5% by weight, N: 0.003-0.03% by weight, P: 0.03% by weight or less, S: 0.005% by weight or less, balance Fe and others A reheating step of heating the steel material containing unavoidable impurities to 900 to 1300 ° C; 상기 재가열된 강재를 총 압하율 50% 이상으로 압연하는 조압연 단계;A rough rolling step of rolling the reheated steel with a total reduction ratio of 50% or more; 상기 조압연된 강재를 열간 마무리 압연하는 단계로서, Hot finishing rolling the rough rolled steel,
Figure 112006095216542-pat00003
Figure 112006095216542-pat00003
 (여기에서 C, Si 및 Mn은 각 원소 함량의 중량%)(Where C, Si, and Mn are the weight percentages of each element content) 로 정의되는 Ae3 온도 이상에서 총 압하율 70~95%로 압연을 개시하고, Ae3 ~ Ar3 의 온도에서 누적 압하율 60% 이상이 되도록 압연하여 Ar3 온도 이상에서 종료하는 열간 마무리 압연 단계; 및Hot finish rolling step of starting rolling at a total reduction rate of 70 to 95% above the Ae 3 temperature defined by, and rolling at a temperature of Ae 3 to Ar 3 to be at least 60% of the cumulative reduction rate to finish at an Ar 3 temperature or higher. ; And 350℃ 이하의 냉각 종료 온도에서 냉각 권취하는 단계; 를 포함하는 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강(Dual-Phase Steel)의 제조 방법.Cooling winding at a cooling end temperature of 350 ° C. or lower; Method for producing hot-rolled abnormal steel (Dual-Phase Steel) excellent in strength and hardening properties, including. 제 1 항에 있어서, 상기 강재는 Nb: 0.08 중량% 이하, Al: 0.1 중량% 이하, V: 0.1 중량% 이하, 및 Ti: 0.005∼0.1 중량%로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분을 추가로 포함하는 강재임을 특징으로 하는 강도 및 소부 경 화 특성이 우수한 열연 이상조직강의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the steel is one or more components selected from the group consisting of Nb: 0.08 wt% or less, Al: 0.1 wt% or less, V: 0.1 wt% or less, and Ti: 0.005 to 0.1 wt% Method for producing a hot-rolled ideal tissue steel with excellent strength and hardening properties, characterized in that the steel further comprising. 제 1 항에 있어서, 상기 재가열 단계 또는 상기 조압연하는 단계는 오스테나이트 조직의 평균 결정립 크기를 50㎛이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the reheating or rough rolling control the average grain size of the austenite structure to 50 μm or less. 제 1 항에 있어서, 상기 열간 마무리 압연하는 단계는 오스테나이트 조직을 미세 페라이트 조직으로 변태시키는 것을 특징으로 하는 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the hot finishing rolling comprises transforming the austenite structure into a fine ferrite structure. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 권취하는 단계는 별도의 공냉 구간 없이 연속적으로 권취할 수 있음을 특징으로 하는 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the winding of the cooling process is performed in a hot rolled abnormal tissue steel having excellent strength and bake hardening characteristics, which may be continuously wound without a separate air cooling section. C: 0.02~0.3 중량%, Si: 0.05~1.5 중량%, Mn: 0.2~2.5 중량%, N: 0.003∼0.03 중량%, P: 0.03 중량% 이하, S: 0.005 중량% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재에 재가열 단계, 조압연하는 단계, 열간 마무리 압연하는 단계 및 냉각 권취하는 단계를 거쳐 제조된, 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강.C: 0.02-0.3% by weight, Si: 0.05-1.5% by weight, Mn: 0.2-2.5% by weight, N: 0.003-0.03% by weight, P: 0.03% by weight or less, S: 0.005% by weight or less, balance Fe and others A hot-rolled abnormal tissue steel having excellent strength and baking hardening properties, which is manufactured through a reheating step, a rough rolling step, a hot finish rolling step, and a cold winding step on a steel material containing unavoidable impurities. 제 6 항에 있어서, 상기 강재는 Nb: 0.08 중량% 이하, Al: 0.1 중량% 이하, V: 0.1 중량% 이하, 및 Ti: 0.005∼0.1 중량%로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 원소를 추가로 포함하는 강재임을 특징으로 하는 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강.According to claim 6, wherein the steel is one or more elements selected from the group consisting of Nb: 0.08% by weight or less, Al: 0.1% by weight or less, V: 0.1% by weight or less, and Ti: 0.005 to 0.1% by weight. Hot-rolled ideal tissue steel with excellent strength and hardening characteristics, characterized in that the steel further comprising. 제 6 항에 있어서, 상기 미세 페라이트의 평균 결정립 크기는 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강.7. The hot-rolled abnormal tissue steel having excellent strength and baking hardening characteristics according to claim 6, wherein the average grain size of the fine ferrite is 5 µm or less. 제 6 항에 있어서, 상기 이상조직강은 미세 페라이트 분율이 60~80%, 잔부는 마르텐사이트인 것을 특징으로 하는 강도 및 소부 경화 특성이 우수한 열연 이상조직강.The hot rolled abnormal tissue steel of claim 6, wherein the abnormal tissue steel has a fine ferrite fraction of 60 to 80% and the balance of martensite.
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