KR101298701B1 - 초고강도 강재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소 0.17 중량% 내지 0.19 중량%, 실리콘 0.25 중량% 내지 0.35 중량%, 망간 1.05 중량% 내지 1.15 중량%, 인 0.03 중량% 이하, 황 0.015 중량% 이하, 니켈 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 크롬 0.15 중량% 이하, 구리 0.20 중량% 이하, 바나듐 0.28 중량% 내지 0.32 중량%, 티타늄 0.06 중량% 내지 0.08 중량%, 알루미늄 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 니오븀 0.015 중량% 내지 0.025 중량%, 질소 0.012 중량% 내지 0.014 중량% 및 잔부의 철을 포함하는 초고강도 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 탄소 함량을 일반적인 중탄강에 비해 높게 가져가고 질소, 바나듐, 티타늄 등의 함량 조절에 의해 750MPa 이상의 인장강도를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 600MPa 이상의 항복강도, 20% 이상의 연신율을 갖는 초고강도 강재를 제공할 수 있다.

Description

초고강도 강재 및 그 제조방법{Ultrahigh strength steel and method for manufacturing the same}
본 발명은 초고강도 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고인장강도, 고항복강도 및 고연신율 특성을 보이는 초고강도 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
주택, 플랜트 등의 시설물이 고층화됨에 따라 강재에 고강도 특성이 요구되고 있다. 또한, 시설물 건설 시 강재의 총중량은 지속적으로 감소되고 있는 추세이고, 이에 따라 구조물을 이루는 강재 자체의 강도 증가가 보다 크게 요구되고 있다. 또한, 강재의 강도와 함께 고연신율을 보이는 충격에 강한 강재가 요구되고 있다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 750MPa 이상의 초고강도를 보이면서도 20% 이상의 연신율을 보이는 초고강도 강재 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면은 초고강도 강재에 관한 것이다. 상기 초고강도 강재는 탄소 0.17 중량% 내지 0.19 중량%, 실리콘 0.25 중량% 내지 0.35 중량%, 망간 1.05 중량% 내지 1.15 중량%, 인 0.03 중량% 이하, 황 0.015 중량% 이하, 니켈 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 크롬 0.15 중량% 이하, 구리 0.20 중량% 이하, 바나듐 0.28 중량% 내지 0.32 중량%, 티타늄 0.06 중량% 내지 0.08 중량%, 알루미늄 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 니오븀 0.015 중량% 내지 0.025 중량%, 질소 0.012 중량% 내지 0.014 중량% 및 잔부의 철을 포함한다.
상기 강재는 750MPa 이상의 인장강도, 20% 이상의 연신율을 가질 수 있다.
또한, 상기 강재는 600MPa 이상의 항복강도를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 초고강도 강재 제조방법에 관한 것이다. 상기 초고강도 강재 제조방법은 탄소 0.17 중량% 내지 0.19 중량%, 실리콘 0.25 중량% 내지 0.35 중량%, 망간 1.05 중량% 내지 1.15 중량%, 인 0.03 중량% 이하, 황 0.015 중량% 이하, 니켈 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 크롬 0.15 중량% 이하, 구리 0.20 중량% 이하, 바나듐 0.28 중량% 내지 0.32 중량%, 티타늄 0.06 중량% 내지 0.08 중량%, 알루미늄 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 니오븀 0.015 중량% 내지 0.025 중량%, 질소 0.012 중량% 내지 0.014 중량% 및 잔부의 철을 포함하는 소재를, 1,150℃ 내지 1,250℃에서 재가열하는 단계; 상기 소재를 가열로에서 추출 후 압연하는 단계; 및 상기 소재를 자연 공냉시키는 단계를 포함한다.
상기 소재를 1,150℃ 내지 1,250℃에서 재가열하는 단계에서, 가열시간은 1시간 내지 3시간일 수 있다.
상기 소재를 가열로에서 추출한 후 압연하는 단계에서, 압연시작 온도는 1,140℃ 내지 1,160℃이며, 압연 종료온도는 1,000℃ 내지 1,050℃일 수 있다.
상기 소재를 가열로에서 추출한 후 압연하는 단계에서, 총 압하율은 60% 내지 70%일 수 있다.
본 발명에 따르면 탄소 함량을 일반적인 중탄강에 비해 높게 가져가고 질소, 바나듐, 티타늄 등의 함금원소의 함량 조절을 통해 750MPa 이상의 인장강도를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 600MPa 이상의 항복강도, 20% 이상의 연신율을 갖는 초고강도 강재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고강도 강판 제조방법의 온도-시간 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연장치의 사시도이다.
이하 본 발명에 따른 초고강도 강재 및 그 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 탄소 0.17 중량% 내지 0.19 중량%, 실리콘 0.25 중량% 내지 0.35 중량%, 망간 1.05 중량% 내지 1.15 중량%, 인 0.03 중량% 이하, 황 0.015 중량% 이하, 니켈 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 크롬 0.15 중량% 이하, 구리 0.20 중량% 이하, 바나듐 0.28 중량% 내지 0.32 중량%, 티타늄 0.06 중량% 내지 0.08 중량%, 알루미늄 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 니오븀 0.015 중량% 내지 0.025 중량%, 질소 0.012 중량% 내지 0.014 중량% 및 잔부의 철을 포함하는 초고강도 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 탄소 함량을 일반적인 중탄강에 비해 높게 가져가며 질소를 0.012 중량% 내지 0.014 중량% 첨가하고, 티타늄 첨가에 의해 TiC, TiN, 바나듐 첨가에 의해 VN, VC 생성을 유발하여 결정립 크기 미세화에 의한 강도 상승을 꾀하고 아울러 연성 특성도 우수하게 가져갈 수 있다. 구체적으로, 750MPa 이상의 인장강도(TS: Tensile Strength), 600MPa 이상의 항복강도(YS: Yield Strength), 20% 이상의 연신율(EL: Elongation ratio)을 보이는 초고강도 강재를 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 고강도 강재를 구성하는 성분계의 한정 범위 및 그 한정 이유에 대해서 설명한다.
(1) 탄소(C) : 0.17 중량% 내지 0.19 중량%
탄소는 구조용 강재의 강도와 인성을 확보하기 위해 첨가된다. 탄소 함량이 증가하면 A1, A3 변태온도가 낮아져 소입성이 증가하여 Quenching 경도를 향상시키지만 Quenching 시 변형유발 가능성을 크게 한다. 탄소는 철, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 등의 원소와 화합하여 탄화물을 형성함으로써 강도 및 경도를 향상시킨다. 탄소의 함량이 0.17 중량% 미만일 경우에는 강도의 하락을 초래할 수 있고, 탄소의 함량이 0.19 중량%를 초과하면 인성이 나빠지고 Quenching 시 변형유발 가능성이 커지므로 상기 함량 범위가 바람직하다. 상기 탄소 함량 범위에서 다른 합금원소와 상호작용에 의해 높은 강도와 연신율을 얻을 수 있다.
(2) 실리콘(Si) : 0.25 중량% 내지 0.35중량%
실리콘은 페라이트 안정화 원소이면서 탄소의 활동도를 향상시켜주는 원소이다. 열처리 시 펄라이트 조직의 시멘타이트 내의 탄소 이동을 도와 그 조직 내의 탄소 함량을 적어지게 하여 인성과 연성을 향상시켜 준다. 또한, 실리콘은 제강 공정 중에 강 중의 산소를 제거하는 탈산제로 첨가될 수 있다. 또한, 실리콘은 고용강화 효과에 의해 강도를 상승시킬 수 있다. 0.25 중량%보다 적게 첨가될 경우 탈산 효과의 저하가 발생할 수 있고, 0.35 중량%를 초과하는 경우에는 강도는 증가하지만, 인성을 열화시킬 수 있으므로 0.25 중량% 내지 0.35중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
(3) 망간(Mn) : 1.05 중량% 내지 1.15 중량%
망간은 고용 강화에 의해 강도를 향상시키는 원소로 첨가될 수 있다. 또한, 오스테나이트 안정화 원소로 Ar3 온도를 낮추어 압연 영역을 확대할 수 있고, 압연에 의한 결정립을 미세화시켜 강도 및 인성을 향상시킬 수 있다. 망간은 1.05 중량% 미만으로 첨가될 때 강도 향상에 기여하는 효과가 저하될 수 있고, 1.15 중량%를 초과하여 첨가될 경우 Quenching 균열이나 강재 사용 시 용접부의 인성이 취약해 질 수 있다. 따라서, 망간은 1.05 중량% 내지 1.15 중량% 첨가되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명은 망간의 함량을 낮게 가져가면서도 750MPa 이상의 고인장강도를 구현할 수 있다.
(4) 인(P) : 0.03 중량% 이하
인은 탁월한 고용강화 효과 및 내식성에 유리한 성분이다. 과량 첨가될 경우 철과 결합하여 Fe3P를 형성할 수 있는데, 이 화합물은 입계에 편석되어 풀림 처리를 해도 균질화되지 않고 충격저항을 감소시키며, 템퍼링 취성을 촉진한다. 따라서, 0.03 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
(5) 황(S) : 0.015 중량% 이하
황은 일반적으로 망간, 아연, 티타늄, 몰리브덴과 결합하여 강의 피삭성을 개선시킨다. 0.015 중량%를 초과할 경우, 황화망간(MnS)과 같은 유화물계 개재물의 형성을 야기하여 열간 내지 냉간압연시 균열을 일으킬 수 있고, 샤르피 충격 흡수 에너지를 저하시켜 충격치를 저하시키는 원소로 작용할 수 있다. 따라서, 0.015 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.
(6) 니켈(Ni) : 0.05 중량% 내지 0.15 중량%
니켈은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킬 수 있다. 이에 따라 강재의 강도와 인성을 향상시킬 수 있다. 니켈은 0.05중량% 이상 첨가될 때 인성을 향상시키는 데 효과적이나, 고가 원소이고 과다 첨가 시 취성을 유발할 수 있으므로, 0.15중량% 이내로 포함되는 것이 바람직하다.
(7) 크롬(Cr) : 0.15 중량% 이하
크롬은 일반적으로 강의 내식성, 내산화성, 내유화성을 향상시킨다. 그러나 과다하게 첨가시 σ상이라고 하는 비자성의 취약한 상이 나타날 수 있으므로 0.15 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
(8) 구리(Cu) : 0.20 중량% 이하
구리는 강재 내에 잔류할 수 있는 순환성 원소(Tramp element)로서 제강 공정에서 완전히 제거할 수 없는 불순물이다. 구리는 오스테나이트 안정화 원소로서 변태온도를 낮추어 소입성을 증가시킨다. 또한, 페라이트에 고용되어 강도 및 경도를 증가시키나 연신율을 저하시키는 작용을 할 수도 있다. 0.20 중량%를 초과하여 첨가 시 강의 연신율 및 표면 품질을 저하시킬 수 있으므로 0.20 중량% 이내로 포함되는 것이 바람직하다.
(9) 바나듐(V) : 0.28 중량% 내지 0.32 중량%
바나듐은 냉각 중 탄소와 결합하여 VC를 형성하며 질소와 결합하여 VN을 형성한다. 바나듐 화합물 생성으로 석출 강화 및 결정립 성장 억제에 기여할 수 있다. 바나듐은 뜨임 저항성을 증가시켜 강도, 인성 등의 기계적 성질을 전반적으로 향상시킨다. 본 발명의 초고강도 구현을 위해서는 0.28 중량% 이상 포함되는 것이 효과적이며, 과량 첨가시 경화능을 감퇴시키므로 0.32 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
(10) 티타늄(Ti) : 0.06 중량% 내지 0.08 중량%
티타늄은 탄소와 반응하여 TiC, 질소와 반응하여 TiN을 생성한다. 티타늄은 재가열시 결정립의 성장을 억제하여 인성을 크게 향상시킬 수 있고, TiN의 미세 석출에 의해 인성을 개선하는 데 유효하다. 티타늄은 0.06 중량% 미만이면 그 효과가 미미하고, 0.08 중량%를 초과할 경우 연신율의 감소를 초래한다. 따라서, 티타늄은 0.06 중량% 내지 0.08 중량% 함유될 때 연신율의 개선 효과가 보다 유효하다.
(11) 알루미늄(Al) : 0.01 중량% 내지 0.02 중량%
알루미늄은 탈산제 성분으로 첨가되며 질화물인 AlN을 석출시켜 강의 결정립 미세화에 효과적이다. 또한, 고온산화 방지 및 내유화성에 효과적이며, 강 중의 용존 산소량을 낮춰 용존 산소량이 낮은 상태로 유지하는 기능을 수행할 수 있다. 0.01 중량% 미만 첨가시 결정립 미세화 효과가 미미하며, 0.02 중량%를 초과하여 첨가시 연주불량, 산화알루미늄의 과다 생성으로 충격 인성이 취약해질 수 있으므로 0.01 중량% 내지 0.02 중량% 포함되는 것이 바람직하다.
(12) 니오븀(Nb) : 0.015 중량% 내지 0.025 중량%
니오븀은 NbC 또는 NbCN 형태로 석출되어 모재의 강도를 향상시키는 원소로 첨가될 수 있다. 압연 시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시키므로 인성 향상 및 압연 냉각 후의 석출 강화 효과를 유도할 수 있다. 0.015 중량% 미만으로 첨가될 때 효과가 미미하고, 0.025 중량%를 초과하여 첨가될 경우 취성 크랙을 유도할 수 있어, 0.015 중량% 내지 0.025 중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
(13) 질소(N) : 0.012 중량% 내지 0.014 중량%
질소는 탄소와 동일하게 침입형 원소이고 강 중에서의 확산속도가 빠르다. 질소는 강의 인장강도, 항복강도를 증가시키며, 다른 합금원소와 결합하여 질화물을 형성하여 오스테나이트 결정립 미세화에 기여한다. 그러나 과량의 질소는 고온 인성을 해치므로 0.014 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하며, 질소 함량의 제어는 제강 부하를 증가시키기 때문에 하한을 0.012 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명의 고강도 강재는 전술한 성분들을 포함하고, 나머지의 잔부량으로 철(Fe)을 포함한다. 또한, 불가피하게 포함되는 원소들이 혼입될 수도 있으나, 이러한 원소들은 원료, 자재, 제조설비 등에서 불가피하게 혼입되는 원소들이다. 또한, 본 발명의 고강도 강재를 구성하는 성분(합금원소)의 함량을 설명하면서, 중량% 이하로 표시한 경우, 그 성분은 포함되지 않을 수도 있으나 제강 공정의 한계 상 불가피하게 포함될 수도 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고강도 강재 및 그 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고강도 강판 제조방법의 온도-시간 그래프이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 소재를 1,150℃ 내지 1,250℃에서 (재)가열한다. 가열 온도(T1)가 1,150℃ 이상일 경우에 압연 부하를 줄일 수 있고 재고용이 용이하다. 가열 온도(T1)가 1,250℃보다 높을 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 강도 확보가 어려울 수 있으며 공정비용을 상승시킬 수 있다. 따라서, 가열로의 가열온도(T1)는 1,150℃ 내지 1,250℃가 바람직하다. 한편, 본 발명에서 잉곳(Ingot), 슬라브(Slab), 바(Bar), 스트립(Strip) 등의 재료를 가리키는 용어로 소재를 사용하도록 한다. 상기 소재의 형태는 일정하지 않고 열간압연을 진행하는 동안에 그 두께, 길이 등이 변경될 수 있다.
가열로의 가열시간은 1시간 내지 3시간, 바람직하게는 2시간 정도일 수 있다. 상기 온도범위에서 압연 부하를 줄일 수 있고, 결정립의 조대화를 방지하여 강도 확보에 유리하다. 가열에 의해 주조시 편석된 성분을 재고용한 후 가열로에서 추출한다.
다음, 가열로에서 추출된 소재를 압연한다. 가열로에서 추출된 소재를 바로 압연을 할 수도 있고 일정시간 대기시켜 냉각한 후 압연을 할 수도 있다. 강제적 대기에 의한 냉각 없이 가열로와 압연기 사이의 이동 중 자연적으로 냉각되는 자연공냉을 제외한 기타 강제 냉각을 하지 않는 것이 바람직하다. 압연시작 온도(T2)는 1,140℃ 내지 1,160℃일 수 있으며, 압연 시 총 압하율에 제한이 있는 것은 아니나 60% 내지 70%가 강도 확보 및 연신율 향상에 보다 유리하다.
이때, 압연이 종료되는 시점의 온도, 즉 압연 종료온도(T3)는 1,000℃ 내지 1,050℃로 설정할 수 있다. 즉, 1,000℃ 미만에서 압연이 수행되는 제어압연을 배제하여 압연기의 부하 발생을 억제할 수 있으며, 일반적인 압연 설비로 고인장강도를 보이는 초고강도 강재를 구현할 수 있다.
다음, 압연이 종료된 소재를 상온에서 공냉한다.
본 발명은 상기 압연 공정을 포함하면 족하며, 기타 압연 시의 패스수, 스케일러 적용 횟수 등의 공정 조건에 제한받지 않는다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치는 가열로(102), 사이징 프레스(104), 조압연기(106), 에지히터(108), 디스케일러(110), 사상압연기(112), 런아웃테이블(114), 냉각부(116) 또는 권취기(118) 등을 포함할 수 있다.
통상, 가열로(102)에 장입되기 전의 소재(S)는 연주공장 또는 분괴공장 등에서 이송된 슬라브일 수 있으며, 조압연 후에는 바, 사상압연 후에는 스트립으로 불릴 수 있다.
가열로(102)는 소재(S)를 열간압연하기 위해 (재)가열하는 로(Reheating furnace)로서, 가열로(102)에 사용되는 연료로는 중유, 천연가스, 코크스 가스 등이 사용될 수 있다. 가열로(102)에서의 가열온도는 전술한 것과 같이 1,150℃ 내지 1,250℃가 바람직하며, 1시간 내지 3시간 가열하는 것이 바람직하다. 가열로(102)는 소재(S)의 진행방향을 따라 예열대, 가열대 및 균열대를 포함할 수 있으며, 예열대 이전에 장입대를 더 포함할 수 있다. 예열대에서는 낮은 온도로 소재(S)를 가열하고, 가열대에서는 온도를 높여 소재(S)를 목표온도에 도달시키며, 균열대에서는 소재(S)의 모든 부분에서 온도가 균일하게 분포되도록 할 수 있다. 장입대 또는 예열대는 급속한 온도 상승에 의해 소재(S)에 파열, 균열, 크랙이 발생하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
사이징 프레스(104, Slab Sizing Press)는 소재(S) 길이 방향의 폭 편차를 줄이고 최종 수요자의 요구에 맞춰 일정 폭으로 압연하는 폭압연기일 수 있다.
조압연기(106, Roughing Mill)는 사상압연에서 요구되는 적정 두께와 폭으로 압연할 수 있다. 조압연기(106)의 입측으로부터 출측으로의 소재(S)의 이동 또는 출측으로부터 입측으로의 소재(S)의 이동을 패스(Pass)라 하는데, 이러한 패스를 복수 회 수행할 수 있으며, 각 패스 후 복열현상을 이용해 소재(S)의 온도구배를 저감시키기 위한 대기시간을 설정할 수 있다.
에지히터(108)는 소재(S)의 에지부의 온도 강하를 막는 용도로 설치될 수 있으며, 디스케일러(110)는 고압수로 소재(S) 표면의 스케일을 제거할 수 있다.
사상압연기(112)는 강판을 고객 또는 냉간압연 공정에서 요구하는 두께, 폭 등의 최종 형상으로 제조하는 기기이다. 사상압연기(112)에서 압연이 종료된 시점의 온도는 1,000℃ 내지 1,050℃로 설정될 수 있으며, 총 압하율을 60% 내지 70%가 되도록 설정할 수 있다.
사상압연기(112)를 통과한 소재(S)는 런아웃테이블(114)을 통과하는 데, 이때 냉각부(116)의 냉각수 공급을 중지하고 공냉에 의해 소재(S)를 냉각할 수 있다. 이후 권취기(118)에 의해 권취될 수 있다.
전술한 압연장치는 일 실시예에 불과하고 상기 압연장치를 구성하는 기기 중 일부는 생략될 수도 있고, 다른 추가적인 기기가 더 포함될 수도 있다. 예를 들어, 조압연기 전, 후 또는 그 내부에 디스케일러가 추가될 수도 있다. 또 다른 예를 들어, 열간상태의 소재 표면에 생성된 스케일을 제거하기 위하여 가열로 내에 디스케일러가 존재할 수도 있다. 또 다른 예를 들어, 사이징 프레스에 의해 발생하는 폭 편차를 균일화하기 위한 에저(Edger Mill)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 전술한 기기의 명칭의 편의상 붙여진 것이며 다른 명칭을 사용할 수도 있다.
< 실시예 및 비교예 >
전술한 성분계를 갖는 실시예의 소재와 이와 비교되는 성분계를 갖는 비교예의 소재를 제조하여 인장강도, 항복강도 및 연신율을 평가하였고 그 성분계를 아래 표 1에, 특성 평가결과를 표 2에 나타내었다.
구체적으로, 실시예 1 내지 실시예 3, 비교예 1과 비교예 2의 조성을 갖는 소재를 1,200℃에서 2시간 재가열하였다. 재가열 후 바로 압연 스탠드로 소재를 이송하여 1,150℃에서 압연을 시작하여 1,000℃ 내지 1,050℃에서 압연를 종료하였다. 총 압하율을 65%이며, 압연기에서 총 8패스를 적용하였다. 압연 이후, 소재를 대기 중에서 냉각하였다.
[표 1]
Figure 112011031251930-pat00001

[표 2]
Figure 112011031251930-pat00002

상기 표 2에 나타낸 것과 같이, 탄소 0.17 중량% 내지 0.19 중량%, 실리콘 0.25 중량% 내지 0.35 중량%, 망간 1.05 중량% 내지 1.15 중량%, 인 0.03 중량% 이하, 황 0.015 중량% 이하, 니켈 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 크롬 0.15 중량% 이하, 구리 0.20 중량% 이하, 바나듐 0.28 중량% 내지 0.32 중량%, 티타늄 0.06 중량% 내지 0.08 중량%, 알루미늄 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 니오븀 0.015 중량% 내지 0.025 중량%, 질소 0.012 중량% 내지 0.014 중량% 및 잔부의 철을 포함하는 실시예 1 내지 실시예 3의 경우, 750MPa 이상의 인장강도, 600MPa 이상의 항복강도, 20% 이상의 연신율을 보이는 것을 알 수 있다.
그러나, 탄소 함량이 0.15 중량%, 바나듐 함량이 0.20 중량%, 티타늄 함량이 0.02 중량%인 비교예 1의 경우 연신율은 우수하나 인장강도가 682MPa로 매우 낮음을 알 수 있으며, 탄소 함량이 0.22 중량%, 바나듐 함량이 0.35 중량%, 티타늄 함량이 0.10 중량%인 비교예 2의 경우 인장강도는 우수하나 연신율이 18.7%로 매우 낮음을 알 수 있다.
전술한 것과 같이, 본 발명은 탄소 함량을 일반적인 중탄강에 비해 높게 가져가며, 알루미늄 함량 또한 비교적 높게 가져간다. 페라이트 펄라이트 조직을 갖지만 티타늄, 바나듐 첨가에 의한 석출강화 및 결정립 미세화 효과로 초고강도 특성을 보이면서도 연신율이 우수한 강재를 제조할 수 있다. 상기 성분계의 조절 외에 압연조건 최적화를 통해 750MPa 이상의 인장강도, 600MPa 이상의 항복강도 및 20% 이상의 연신율을 나타내는 초고강도 구조용 강재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한, 전술한 압연장치는 일 실시예에 불과하며 다른 압연장치에서도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
102 : 가열로 104 : 사이징 프레스
106 : 조압연기 108 : 에지히터
110 : 디스케일러 112 : 사상압연기
114 : 런아웃테이블 116: 냉각부
118 : 권취기

Claims (7)

  1. 탄소 0.17 중량% 내지 0.19 중량%, 실리콘 0.25 중량% 내지 0.35 중량%, 망간 1.05 중량% 내지 1.15 중량%, 인 0.023 내지 0.03 중량%, 황 0.012 내지 0.015 중량%, 니켈 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 크롬 0.10 내지 0.15 중량%, 구리 0.17 내지 0.20 중량%, 바나듐 0.32중량%, 티타늄 0.06 중량% 내지 0.08 중량%, 알루미늄 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 니오븀 0.015 중량% 내지 0.025 중량%, 질소 0.012 중량% 내지 0.014 중량% 및 잔부의 철을 포함하는 초고강도 강재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강재는 750MPa 이상의 인장강도, 20% 이상의 연신율을 갖는 초고강도 강재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강재는 600MPa 이상의 항복강도를 갖는 초고강도 강재.
  4. 탄소 0.17 중량% 내지 0.19 중량%, 실리콘 0.25 중량% 내지 0.35 중량%, 망간 1.05 중량% 내지 1.15 중량%, 인 0.023 내지 0.03 중량%, 황 0.012 내지 0.015 중량%, 니켈 0.05 중량% 내지 0.15 중량%, 크롬 0.10 내지 0.15 중량%, 구리 0.17 내지 0.20 중량%, 바나듐 0.32중량%, 티타늄 0.06 중량% 내지 0.08 중량%, 알루미늄 0.01 중량% 내지 0.02 중량%, 니오븀 0.015 중량% 내지 0.025 중량%, 질소 0.012 중량% 내지 0.014 중량% 및 잔부의 철을 포함하는 소재를,
    1,150℃ 내지 1,250℃에서 재가열하는 단계;
    상기 소재를 가열로에서 추출한 후 압연하는 단계; 및
    상기 소재를 자연 공냉시키는 단계;
    를 포함하는 초고강도 강재 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소재를 1,150℃ 내지 1,250℃에서 재가열하는 단계에서, 가열시간은 1시간 내지 3시간인 초고강도 강재 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 소재를 가열로에서 추출한 후 압연하는 단계에서, 압연시작 온도는 1,140℃ 내지 1,160℃이며, 압연 종료온도는 1,000℃ 내지 1,050℃인 초고강도 강재 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 소재를 가열로에서 추출한 후 압연하는 단계에서, 총 압하율은 60% 내지 70%인 초고강도 강재 제조방법.
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