KR101193768B1

KR101193768B1 - 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR101193768B1
Application number: KR1020100061572A
Authority: KR
Inventors: 임현규; 김양곤; 김성주
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-10-26
Also published as: KR20120001011A

Abstract

본 발명은 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, C : 0.32 ~ 0.34 중량%, Mn : 1.1 ~ 1.3 중량%, Si : 0.11 ~ 0.22 중량%, Mo : 0.15~ 0.25 중량%, Ti : 0.001 ~ 0.003 중량%, B : 0.001 ~ 0.0025 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 열간 마무리 압연 온도(FDT) 850 ~ 900℃로 열간 압연 단계 및 상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) 640 ~ 680℃에서 권취하는 단계를 포함하되, 상기 슬래브 판재는 열연 강판의 최종 조직은 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직으로 이루어지며, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하 및 Cr : 0.15 중량% 이하를 더 포함하고, 상기 Mo 및 Cr은 0.15 < [Mo] + [Cr] ≤ 0.3 을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 첨가되는 것을 특징으로 한다.

Description

소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판 및 그의 제조 방법 {ADDITION OF BORON HIGH-CARBON STEEL WITH HARDENABILITY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인장강도가 600 MPa 이상이면서도 연신율이 25 % 이상, 비커스 경도가 230 Hv 이상이며, 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)로 구성되는 열연 강판을 제공하되, 상기 열연 강판을 이용하여 강관을 제조한 후 950 ℃ 열처리 및 급냉을 수행하여 680 Hv 이상의 비커스 경도를 갖도록 하는 기술에 관한 것이다.

공구 또는 자동차에 고강도, 경량화 효과를 부여하기 위하여, 공구 또는 자동차를 구성하는 각종 부품의 소재에 관하여 많은 연구가 이루어지고 있다.

특히, 자동차용 구조 부재로서 주로 열연 강판이 주로 적용되고 있다.

열연 강판은 통상, 슬래브 재가열 과정, 열간압연 과정, 냉각 과정 및 권취 과정을 통하여 제조된다.

슬래브 재가열 과정에서는 반제품 상태인 슬래브(slab) 판재를 재가열 한다.

다음으로, 마무리 열간압연 과정에서는 압연롤을 이용하여 재가열된 슬래브를 열간 압연한다.

그 다음으로, 냉각 과정에서는 압연이 마무리된 판재를 권취하기 위하여 물을 분사하여 압연 판재를 냉각한다.

그 다음으로, 권취 과정에서는 냉각 과정을 통하여 냉각된 판재를 권취한다.

본 발명의 목적은 보론 첨가 고탄소강을 이용하되, 기존에 소입성을 위해서 다량 첨가되던 Cr의 함량을 최소화시키기 위하여, Mo의 함량을 증가시켜서 인장강도가 600 MPa 이상이면서도 연신율이 25 % 이상, 비커스 경도가 230 Hv 이상이며, 페라이트와 펄라이트로 구성되는 열연 강판을 제조하는 것이다.

아울러 본 발명의 다른 목적은, 상술한 방법으로 제조한 열연 강판을 마련하고, 상기 열연 강판을 가공하여 강관을 제조하고, 상기 열연 강판을 열처리 및 급냉하여 680 Hv 이상의 비커스 경도를 갖는 소입성을 갖는 강관용 보론 첨가 고탄소 열연 강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판 제조 방법은 C : 0.32 ~ 0.34 중량%, Mn : 1.1 ~ 1.3 중량%, Si : 0.11 ~ 0.22 중량%, Mo : 0.15~ 0.25 중량%, Ti : 0.001 ~ 0.003 중량%, B : 0.001 ~ 0.0025 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 열간 마무리 압연 온도(FDT) 850 ~ 900℃로 열간 압연 단계 및 상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) 640 ~ 680℃에서 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 슬래브 판재는 P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하 및 Cr : 0.15 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 Mo 및 Cr은 0.15 < [Mo] + [Cr] ≤ 0.3 을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 첨가되는 것을 특징으로 한다. (상기, [ ] 는 각 성분의 중량%를 의미함.)

또한, 상기 Mn 및 Si은 6 ≤ [Mn]/[Si] ≤ 9을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 첨가되는 것을 특징으로 한다. (상기, [ ] 는 각 성분의 중량%를 의미함.)

다음으로, 상기 열연 강판의 최종 조직은 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판은 C : 0.32 ~ 0.34 중량%, Mn : 1.1 ~ 1.3 중량%, Si : 0.11 ~ 0.22 중량%, Mo : 0.15~ 0.25 중량%, Ti : 0.001 ~ 0.003 중량%, B : 0.001 ~ 0.0025 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되며, 미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 열연 강판의 인장강도(TS)는 600 MPa 이상이고, 연신율(EL)은 25% 이상이고, 비커스 경도는 280Hv 이상인 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 열연 강관의 제조 방법은 C : 0.32 ~ 0.34 중량%, Mn : 1.1 ~ 1.3 중량%, Si : 0.11 ~ 0.22 중량%, Mo : 0.15~ 0.25 중량%, Cr : 0.15 중량% 이하, Ti : 0.001 ~ 0.003 중량%, B : 0.001 ~ 0.0025 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 마련하는 단계와, 상기 슬래브 판재를 열간 마무리 압연 온도(FDT) 850 ~ 900℃로 열간 압연 단계와, 상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) 640 ~ 680℃에서 권취하는 단계와, 상기 권취된 압연 판재를 이용 하여 조관하는 단계 및 상기 조관된 강관을 열처리 및 급냉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 열처리 온도는 850 ~ 950℃이고, 급냉은 마르텐사이트 변태온도(Ms)까지 수행하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 열연 강관의 비커스 경도는 680Hv 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판 및 그의 제조 방법은 중공 소재에 적합한 소입성을 제공하므로 자동차 등 운송 수단 및 경량화에 기여할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 열연 강판을 중실형 소재로서 환봉을 사용할 경우 30%대의 경량화를 실현 할 수 있으며, 우수한 용접성 및 조관성을 제공하여 강관 제조를 용이하게 할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 상기와 같은 강관 가공시 자동차 부품의 내구성을 위해 요구되는 변형 방지 특성 및 우수한 연신율을 제공하고, 제조 공정을 단순화 할 수 있는 효과를 제공한다. 따라서, 강관을 제조할 수 있는 원가를 절감할 수 있으며 생산 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 미세 조직을 나타낸 단면사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따른 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 미세 조직을 나타낸 단면사진이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판 및 그의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법은 C : 0.32 ~ 0.34 중량%, Mn : 1.1 ~ 1.3 중량%, Si : 0.11 ~ 0.22 중량%, Mo : 0.15~ 0.25 중량%, Ti : 0.001 ~ 0.003 중량%, B : 0.001 ~ 0.0025 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 열간 마무리 압연 온도(FDT) 850 ~ 900℃로 열간 압연 단계 및 상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) 640 ~ 680℃에서 권취하는 단계를 이용하여 제조한다.

이때, 상기 슬래브 판재는 열연 강판의 최종 조직은 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직으로 이루어질 수 있도록 하며, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하 및 Cr : 0.15 중량% 이하를 더 포함하고, 상기 Mo 및 Cr은 0.15 < [Mo] + [Cr] ≤ 0.3 을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 첨가되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 기존에는 보론 첨가 열연 강판의 소입성을 위해서 Cr을 다량 포함시켰으나, Cr을 일정량이 초과되는 경우에는 오히려 소입성이 저하되는 문제가 발생하였다. 따라서, 본 발명에서는 Cr 함량을 최소화 하면서도 소입성을 최적화 시킬 수 있도록 Mo을 더 첨가하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에서는 고탄소강을 사용함으로써, 600 MPa 이상의 고강도를 확보하면서도, 25% 이상의 연신율을 갖는 열연 강판을 제조할 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 결과에 입각하여 제조 조건 및 첨가 성분비율을 조절하는데 그 특징이 있다. 이하에서는 이러한 본 발명의 성분 범위와 그 제조 조건에 대하여 설명한다.

- 탄소[C] : 0.32 ~ 0.34 중량%

탄소는 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 일반적으로 탄소가 0.02 중량% 미만으로 첨가된 강을 극저 탄소강이라하며, 0.02 중량% 이상 0.08 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 저 탄소강이라하며, 0.08 중량% 이상 0.25 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 중 탄소강이라하며, 0.25 중량% 이상 0.6 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 고 탄소강이라 하며, 0.6 중량% 이상의 첨가량을 갖는 것을 극고 탄소강이라 한다.

이 중에서 본 발명에서 사용하는 탄소 함량 범위는 고 탄소강에 속하고 있으므로, 본 발명에 따른 열연 강판을 '소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판'이라 하였다.

본 발명에서 탄소의 함량이 0.32 중량% 미만인 경우에는 600 MPa 이상으로 요구되는 강도 및 280Hv의 비커스 경도 값을 얻기가 어려워 내구성을 확보하기 어렵다. 또한, 열처리 후에도 강관에서 요구되고 있는 680Hv의 비커스 경도 값을 얻을 수 없게 된다.

또한 탄소가 0.34 중량%를 초과하는 경우에는 25% 이상의 적절한 연신을 얻기 어려워 가공성이 열화 될 수 있다. 특히, 용접성이 떨어지기 때문에 조관 시 용접 불량이 발생할 가능성이 높다.

따라서, 본 발명에 따른 탄소의 함량은 0.32 ~ 0.34 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

- 망간[Mn] : 1.1 ~ 1.3 중량%

망간은 강의 제조 공정 중에 불가피하게 함유되는 S와 Fe가 결합한 FeS 형성에 의한 적열 취성을 방지하기 위해 첨가된다. 따라서, 망간의 첨가는 일반적으로 탄소의 첨가보다 강도 상승 시 연성의 저하가 적다.

그러나 탄소 함량이 높아도 망간의 양이 1.1 중량% 미만으로 낮으면 본 발명에서 요구되는 강도의 확보가 이루어 지지 않으며, 망간의 함량을 1.3 중량%를 초과하는 양으로 과도하게 증가시키면 비금속개재물의 양이 증가하여 조관 용접 시 크랙 발생 등의 결함이 발생할 수 있고, 중심 편석, 미소 편석 등의 편석 현상이 심해져서 가공성이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 망간의 함량을 1.1 ~ 1.3 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

- 인[P] : 0.02 중량% 이하

인은 강재의 제조 시 편석 가능성이 큰 원소로서 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 성형 후 일정 시간이 지난 후에 파괴가 되는 지연 파괴의 원인이 될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 인의 함량을 0.02 중량% 이하로 제한하되, 가능한 최소량이 첨가될 수 있도록 조절하는 것이 바람직하다.

- 황[S] : 0.01 중량% 이하

황(S)은 망간과 결합하여 MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하여 조관 공정 중에 후 크랙과 같은 결함을 발생시킬 수 있다.

따라서, 황(S)은 완전히 배제하는 것이 좋으나, 완전한 황(S) 제거를 위해서는 비용이 많이 들고, 현실적으로 불가능한 일이므로 최대한 그 함량을 0.01 중량% 이하로 감소시키는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 인(P) 및 황(S)은 최소 함량으로는 0 중량%가 이상적이나, 실질적으로 불순물을 0 중량%로 필터링 한다는 것은 비용이나 작업의 효율적인 면에서 0 중량%초과로 보는 것이 바람직하다.

- 규소[Si] : 0.11 ~ 0.22 중량%

규소(Si)는 펄라이트 생성을 지연함으로써, 열연 강판의 성형성을 향상시키는 역할을 한다. 규소(Si)의 첨가량이 0.11 중량% 미만인 경우에는 성형성 향상 효과가 떨어지고, 0.22 중량%를 초과할 경우 열연 강판의 표면특성이 저하되는 문제점이 있다.

특히, 본 발명에서 규소(S)는 상술한 망간(Mn)과 조합되어 전기저항용접(ERW) 특성을 제어할 수 있다.

[ ]는 각 성분의 중량%를 의미하는 것으로 할 때, 6 ≤ [Mn]/[Si] ≤ 9을 만족하는 범위로 본 발명에 따른 슬래브 판재에 첨가되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 [Mn]/[Si]가 6 미만으로 나타나는 경우에는 Mn-Si계 산화물의 용도가 용접 온도보다 낮아져서 전기저항용접(ERW)를 이용한 조관 공정에서 액상의 산화물이 발생하고, 이러한 액상의 산화물이 용접부 밖으로 침수되어 용접 부위가 깨끗하게 형성되지 못하는 문제가 있다.

다음으로, 상기 [Mn]/[Si]가 9를 초과하는 경우에는 Mn의 함량이 증가된 것이므로 가공성이 떨어질 수 있다. 따라서 이러한, 규소(Si)는 열연 강판 전체 중량의 0.11 ~ 0.22중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.

- 몰리브덴[Mo] : 0.15 ~ 0.25 중량%

본 발명에서 몰리브덴(Mo)은 강판의 소입성 및 상온 내시효성을 확보하기 위한 필수 원소이다.

특히 상기 몰리브덴(Mo)은 하기에서 설명되는 크롬(Cr)을 대신하여 본 발명에 따른 열연 강판에 소입성을 제공하는 주요 원소로서, 그 함량이 0.15 중량% 미만인 경우에는 소입성이 저하될 수 있다.

다음으로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.25 중량%를 초과하는 경우에는 추가되는 몰리브덴의 양 대비 소입성 증가분이 크지 않게 된다. 즉, 소입성 향상 효과가 포화 상태로 되면서, 원가만 상승되는 결과를 초래하여 효율성이 떨어지게 된다.

- 크롬[Cr] : 0.15 중량% 이하

크롬은 일반적으로 열연 강판의 소입성을 향상시키는 원소로서 사용되고 있다. 그러나, 상기 몰리브덴(Mo)에 비하여 첨가에 따른 소입성 증가 효율이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 그 최대 함량을 0.15 중량%이하로 제한하는 것이 발람직하다.

이때, 본 발명에서 크롬(Cr)은 0 중량%, 즉 사용되지 않아도 무방하다. 그러나, 상기 0.15 중량% 이하의 범위에서 첨가되는 경우에는 0.15 < [Mo] + [Cr] ≤ 0.3 을 만족하는 범위에서 첨가되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, [ ]는 각 성분의 중량%를 의미하는 것으로, 본 발명에 따른 몰리브덴(Mo) 및 크롬(Cr)의 첨가 범위에 따르면 최대 0.4 중량%까지 첨가될 수 있다. 그러나, 0.4 중량%일 경우 소입성 증가에 대한 그 효율성이 0.3 중량%일 경우와 유사한 결과를 나타낸다. 따라서, 몰리브덴(Mo) 및 크롬(Cr)의 최대 첨가량이 0.3 중량% 이하가되도록 하는 것이 바람직하다.

- 티타늄[Ti] : 0.001 ~ 0.005 중량%

본 발명에서 티타늄(Ti)은 강중의 탄소(C) 또는 질소(N)와 결합되어 TiN와 같은 질화물 형태로 석출된다. 따라서, 철(Fe) 내 고용 강화를 통하여 강도를 개선할 수 있는 원소이다.

상기 티타늄(Ti)의 첨가량이 슬래브 판재 전체중량의 0.001 중량% 미만에서는 상기의 강도 개선 효과가 적기 때문에 첨가량의 하한을 0.001 중량% 이상으로 한다.

아울러, 티타늄(Ti)의 첨가량이 0.005 중량%를 초과하면 TiC가 석출되기 때문에, 용접열영향부(HAZ)인성을 저하시키는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 상기 티타늄(Ti) 첨가량은 슬래브 판재 전체중량의 0.001 ~ 0.005중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

- 보론[B] : 0.001 ~ 0.0025 중량%

본 발명에서 보론(B)은 냉각 공정시 오스테나이트의 페라이트 변태를 지연시킴으로써, 열연 강판의 소입성을 향상시키는 역할을 한다. 따라서, 0.001 중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 충분한 소입성을 얻기 어려우며, 0.0025 중량%를 초과하는 경우에는 편석을 발생시켜 재질 편차가 증가될 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 상기 보론(B) 첨가량은 슬래브 판재 전체중량의 0.001 ~ 0.0025중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성되는 슬래브를 열간압연하고, 이어 권취하여 열연 강판으로 제조한다. 열연 강판의 강도와 연성을 확보하기 위해서는 미세조직의 제어가 필수적이며 이를 위한 마무리 압연온도(FDT) 및 권취온도(CT)의 설정이 중요하다.

- 마무리 압연온도(FDT) : 850 ~ 900 ℃

열간압연 공정에서 열간 마무리 압연온도가 900℃를 초과하는 온도로 너무 높으면 조대화된 결정립으로 인해 펄라이트 핵생성이 늦어지고, 권취 온도와의 간격이 커 온도 제어성이 저하된다.

또한 열간 마무리 압연온도가 850℃미만으로 너무 낮은 경우에는 압하 부하 증가 및 에지부에 혼립 조직 발생 가능성이 커진다.

따라서, 본 발명에서는 마무리 압연온도를 850 ~ 900℃에서 조절하는 것이 바람직하다.

- 권취온도(CT) : 640 ~ 680 ℃

권취온도가 680℃를 초과하는 온도로 높아지면 펄라이트 층상조직의 간격이 넓어지게 된다. 층상조직의 넓은 간격은 전위의 이동을 효과적으로 방해하지 못하기 때문에 강도가 낮아지며 또한 조대한 펄라이트와 페라이트 간의 계면에 변형이 집중되게 된다.

이와 같은 변형의 집중은 계면에서의 보이드(void) 발생으로 이어지며, 이는 결국 크랙으로 성장하게 되어 성형성을 열화 시킨다.

또한 권취온도가 640℃ 미만으로 낮은 경우에도 페라이트 내의 탄소 고용도가 커지기 때문에, 완전한 펄라이트 조직이 아닌 퇴화한 층상조직(degenerated lamellar structure)을 얻게 되므로 전위의 이동을 효과적으로 막지 못하기 때문에 요구하는 강도 및 경도 값을 얻을 수 없다.

따라서, 본 발명에서 요구되는 기계적 특성을 확보하기 위해서는 권취온도를 640 ~ 680 ℃로 설정하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 조성 성분 및 제조 방법과 관련하여, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 Mo을 첨가한 보론 첨가 고탄소 슬래브를 마련하는 단계(S100)와, 상기 슬래브를 850 ~ 900℃의 온도에서 열간 마무리 압연하는 단계(S110)와, 열간 마무리 압연된 판재를 640 ~ 680℃에서 권취하는 단계(S120)를 수행한다.

이와 같이 형성된 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판은 600 MPa 이상의 인장강도를 가지면서도, 25 % 이상의 연신율 및 230 Hv 이상의 비커스 경도를 갖는다.

다음으로, 상기 열연 강판을 조관하여 강관으로 형성하는 단계(S130)를 수행한 후 열처리 및 급냉(S140) 공정을 수행하여 680 Hv 이상의 비커스 경도를 갖는 강관을 제조한다.

여기서, 상기 열처리 단계는 850 ~ 980℃에서 수행하고, 급냉은 마르텐사이트 변태온도(Ms)까지 수행하는 것이 바람직하다. 이때, 냉각 속도는 100℃/sec 이상의 속도로 수행하는 것이 바람직하다.

상기 권취단계(S120)까지 수행된 열연 강판은 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직을 가지므로, 우수한 강도를 가지면서도 성형성 및 용접성이 뛰어난 특성이 있다. 따라서, 강관 형태로 용이하게 제작이 가능하며, 그 다음으로 850 ~ 980℃의 오스테나이트 변태 온도까지 가열한 후 급냉을 수행하면 미세 조직이 마르텐사이트로 변형되어 680 Hv 이상의 우수한 비커스 경도를 갖게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판 제조 조건은 상술한 조성 및 첨가범위를 준수하는 것이 바람직하며, 그에 따른 구체적 실시예들을 들어 설명하면 다음과 같다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

1. 열연 강판의 제조

실시예 1

C : 0.33 중량%, Si : 0.17 중량%, Mn : 1.2 중량%, Mo : 0.25 중량%, Ti : 0.002 중량%, B : 0.002 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 900℃에서 마무리 열간압연하고, CT : 660℃에서 권취하여 고탄소 열연 강판을 제조하였다.

실시예 2

C : 0.33 중량%, Si : 0.17 중량%, Mn : 1.2 중량%, Mo : 0.20 중량%, Cr : 0.10 중량%, Ti : 0.002 중량%, B : 0.002 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 900℃에서 마무리 열간압연하고, CT : 660℃에서 권취하여 고탄소 열연 강판을 제조하였다.

실시예 3

C : 0.33 중량%, Si : 0.17 중량%, Mn : 1.2 중량%, Mo : 0.15 중량%, Cr : 0.15 중량%, Ti : 0.002 중량%, B : 0.002 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 900℃에서 마무리 열간압연하고, CT : 660℃에서 권취하여 고탄소 열연 강판을 제조하였다.

비교예 1

C : 0.35 중량%, Si : 0.25 중량%, Mn : 1.35 중량%, Cr : 0.31 중량%, Ti : 0.0031 중량%, B : 0.0014 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 900℃에서 마무리 열간압연하고, CT : 660℃에서 권취하여 고탄소 열연 강판을 제조하였다.

비교예 2

C : 0.35 중량%, Si : 0.19 중량%, Mn : 1.36 중량%, Cr : 0.19 중량%, Ti : 0.002 중량%, B : 0.0015 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 900℃에서 마무리 열간압연하고, CT : 660℃에서 권취하여 고탄소 열연 강판을 제조하였다.

비교예 3

C : 0.35 중량%, Si : 0.19 중량%, Mn : 1.2 중량%, Mo : 0.14 중량%, Cr : 0.16 중량%, Ti : 0.002 중량%, B : 0.002 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 900℃에서 마무리 열간압연하고, CT : 660℃에서 권취하여 고탄소 열연 강판을 제조하였다.

비교예 4

C : 0.33 중량%, Si : 0.17 중량%, Mn : 1.2 중량%, Mo : 0.26 중량%, Cr : 0.04 중량%, Ti : 0.002 중량%, B : 0.002 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 진공 용해로를 이용하여 제조한 후, FDT : 900℃에서 마무리 열간압연하고, CT : 660℃에서 권취하여 고탄소 열연 강판을 제조하였다.

상술한 실시예1 내지 실시예3과 비교예1 내지 비교예4의 제조 조건을 요약하여 하기 표 1에 나타내었으며, 이들 각각의 기계적 특성에 대한 값들은 하기 표 2에 정리하였다.

다음으로, 상기 실시예1 내지 실시예3과 비교예1 내지 비교예4의 결과에 따른 열연 강판의 기계적 특성 중, 열처리 후 경도는 950℃에서 열처리한 후 마르텐사이트 변태온도(Ms)까지 급냉하여 측정하였다.

상기 표 2에서 알 수 있듯이, 상기 본 발명에 따른 적정한 조성 범위 및 제조 방법을 따른 실시예1 내지 실시예4에 대해서만 목표로 열처리 후 비커스 경도 680 Hv를 얻을 수 있었다.

비교예1 및 비교예2는 몰리브덴(Mo)이 첨가되지 않은 경우로, 소입성이 현저하게 떨어지는 것을 알 수 있었다.

또한, 비교예3은 몰리브덴(Mo)이 본 발명에 따른 기준치 미만으로 형성된 경우이고, 비교예4는 몰리브덴(Mo)이 본 발명에 따른 기준치를 초과한 경우를 나타내고 있는데, 이 두 경우에도 소입성이 본 발명에 따른 목표치에 미치지 못하는 것을 알 수 있었다.

아울러, 열간 마무리 압연 온도 및 권취 온도에 따른 범위에 따라서도 상기 조건들이 상이하게 나타났으며, 특히 그 일예로 실시예 2의 경우를 들어 비교하면 하기 표 3과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

여기서, 비교예5는 권취온도를 580℃에서 수행한 조건을 제외하고 다른 모든 조건은 실시예2를 따른 것으로 하였다.

상기 표3을 참조하면, 권취온도가 본 발명에 따른 기준치 보다 낮으면(580℃) 강도는 높아진 반면에, 연신율을 낮아진 것을 알 수 있다.

이와 같이 감소된 연신율은 강관 가공시 외력에 의한 변형에 견딜 수 없기 때문에, 가공 특성이 저하되므로 본 발명의 목적에 부합하지 않는다.

상기와 같이 권취온도가 적절한 본 발명의 열연 강판은 도 2와 같이 완벽한 페라이트 및 펄라이트 조직의 혼합으로 보이는 반면에, 비교예5의 경우에는 도 3에서와 같이 페라이트 및 펄라이트와 함께, 강도 증가의 원인인 저온상 조직이 보이고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판은 강관 제조에 적합한 우수한 용접성 및 조관성을 제공하여 강관 제조를 용이하게 할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 강관 제조 후 경도를 증가시킬 수 있는 우수한 소입성을 제공한다.

따라서, 본 발명에 따른 열연 강판을 중실형 소재로서 환봉을 동일 경도를 갖는 강관으로 대체시킬 수 있도록 한다. 따라서, 환봉의 무게 대비 30%대의 경량화를 실현 할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims

C : 0.32 ~ 0.34 중량%, Mn : 1.1 ~ 1.3 중량%, Si : 0.11 ~ 0.22 중량%, Mo : 0.15~ 0.25 중량%, Ti : 0.001 ~ 0.003 중량%, B : 0.001 ~ 0.0025 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 열간 마무리 압연 온도(FDT) 850 ~ 900℃로 열간 압연 단계; 및
상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) 640 ~ 680℃에서 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 슬래브 판재는 P : 0.02 중량% 이하 및 S : 0.01 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 슬래브 판재는 Cr : 0.15 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 Mo 및 Cr은 0.15 < [Mo] + [Cr] ≤ 0.3 을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 첨가되는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법. (상기, [ ] 는 각 성분의 중량%를 의미함.)
제 1 항에 있어서,
상기 Mn 및 Si은 6 ≤ [Mn]/[Si] ≤ 9을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 첨가되는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법. (상기, [ ] 는 각 성분의 중량%를 의미함.)
제 1 항에 있어서,
상기 열연 강판의 최종 조직은 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판의 제조 방법.
C : 0.32 ~ 0.34 중량%, Mn : 1.1 ~ 1.3 중량%, Si : 0.11 ~ 0.22 중량%, Mo : 0.15~ 0.25 중량%, Ti : 0.001 ~ 0.003 중량%, B : 0.001 ~ 0.0025 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되며,
미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pearlite)를 포함하는 복합 조직인 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판.
제 7 항에 있어서,
상기 열연 강판은 P : 0.02 중량% 이하 및 S : 0.01 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판.
제 7 항에 있어서,
상기 열연 강판은 Cr : 0.15 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판.
제 9 항에 있어서,
상기 Mo 및 Cr은 0.15 < [Mo] + [Cr] ≤ 0.3 을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 포함되는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판. (상기, [ ] 는 각 성분의 중량%를 의미함.)
제 7 항에 있어서,
상기 Mn 및 Si은 6 ≤ [Mn]/[Si] ≤ 9을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 포함되는 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판. (상기, [ ] 는 각 성분의 중량%를 의미함.)
제 7 항에 있어서,
상기 열연 강판의 인장강도(TS)는 600 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판.
제 7 항에 있어서,
상기 열연 강판의 연신율(EL)은 25% 이상인 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판.
제 7 항에 있어서,
상기 열연 강판의 비커스 경도는 280Hv 이상인 것을 특징으로 하는 소입성을 갖는 보론 첨가 고탄소 열연 강판.
C : 0.32 ~ 0.34 중량%, Mn : 1.1 ~ 1.3 중량%, Si : 0.11 ~ 0.22 중량%, Mo : 0.15~ 0.25 중량%, Cr : 0.15 중량% 이하, Ti : 0.001 ~ 0.003 중량%, B : 0.001 ~ 0.0025 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 마련하는 단계;
상기 슬래브 판재를 열간 마무리 압연 온도(FDT) 850 ~ 900℃로 열간 압연 단계;
상기 열간 압연된 판재를 권취 온도(CT) 640 ~ 680℃에서 권취하는 단계;
상기 권취된 압연 판재를 이용 하여 조관하는 단계; 및
상기 조관된 강관을 열처리 및 급냉하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연 강관의 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 Mo 및 Cr은 0.15 < [Mo] + [Cr] ≤ 0.3 을 만족하는 범위로 상기 열연 강판에 첨가되는 것을 특징으로 하는 열연 강관의 제조 방법. (상기, [ ] 는 각 성분의 중량%를 의미함.)
제 15 항에 있어서,
상기 열처리 온도는 850 ~ 980℃이고, 급냉은 마르텐사이트 변태온도(Ms)까지 수행하는 것을 특징으로 하는 열연 강관의 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 열연 강관의 비커스 경도는 680Hv 이상인 것을 특징으로 하는 열연 강관의 제조 방법.