KR101388270B1

KR101388270B1 - 고강도 후판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101388270B1
Application number: KR1020120083428A
Authority: KR
Inventors: 임종호; 이희웅
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-04-25
Also published as: KR20140017115A

Abstract

합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 압연 대기시간 동안 발생하는 스케일 성장을 최소화함과 더불어 대기시간을 단축시킴으로써 생산성 및 제품 품질을 향상시킬 수 있는 고강도 후판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 후판 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.04 ~ 0.08%, Si : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.8 ~ 2.2%, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Nb : 0.3 ~ 0.6%, Mo : 0.2 ~ 0.5%, V : 0.3 ~ 0.6%, Ni : 0.3 ~ 0.6%, Ti : 0.1 ~ 0.3%, B : 0.0005 ~ 0.0020% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature)는 1150 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 1차 압연기를 이용하여 1차 압연하는 단계; (c) 상기 1차 압연된 판재를 2차 압연기로 투입하기 전까지의 대기 시간 동안 스케일층 생성을 억제하기 위해 수냉 냉각을 실시하는 단계; (d) 상기 수냉 냉각된 판재를 상기 2차 압연기를 이용하여 FRT(Finishing Rolling Temperature) : 850 ~ 900℃ 조건으로 2차 압연하는 단계; 및 (e) 상기 2차 압연된 판재를 450 ~ 600℃의 냉각종료온도까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 후판 및 그 제조 방법{HIGH STRENGTH THICK STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE HIGH STRENGTH THICK STEEL SHEET}

본 발명은 고강도 후판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 압연 대기시간 동안 발생하는 스케일 성장을 최소화함과 더불어 대기시간을 단축시킴으로써 생산성 및 제품 품질을 향상시킬 수 있는 고강도 후판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 고강도 강판을 얻기 위해 TMCP(Thermo Mechanical control process) 제조법을 주로 이용하고 있다. 그러나, TMCP 제조법을 이용하여 강판을 제조할 경우, 강판의 두께가 점점 두꺼워짐에 따라 열간압연 과정 중 롤러 테이블에서 자연냉각인 공냉시 대기시간이 길어지는 데 기인하여 재결정된 오스테나이트의 결정립 성장으로 스케일 성장이 촉진되는 요인으로 작용한다. 이는 결국 생산성 및 제품 품질이 저하시키는 원인이 된다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제2003-0049731호(2003.06.25 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 열처리특성이 우수한 자동차 보강재용 냉연강판과 그 제조방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 압연 대기시간 동안 발생하는 스케일 성장을 최소화함과 더불어 대기시간을 단축시킴으로써 생산성 및 제품 품질을 향상시킬 수 있는 고강도 후판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 스케일 성장을 최소화하여 우수한 표면 품질 특성을 가지면서도, 인장강도(TS) : 800 ~ 950 MPa 및 항복강도(YS) : 700 ~ 850 MPa를 갖는 고강도 후판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 후판 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.04 ~ 0.08%, Si : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.8 ~ 2.2%, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Nb : 0.3 ~ 0.6%, Mo : 0.2 ~ 0.5%, V : 0.3 ~ 0.6%, Ni : 0.3 ~ 0.6%, Ti : 0.1 ~ 0.3%, B : 0.0005 ~ 0.0020% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature)는 1150 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 1차 압연기를 이용하여 1차 압연하는 단계; (c) 상기 1차 압연된 판재를 2차 압연기로 투입하기 전까지의 대기 시간 동안 스케일층 생성을 억제하기 위해 수냉 냉각을 실시하는 단계; (d) 상기 수냉 냉각된 판재를 상기 2차 압연기를 이용하여 FRT(Finishing Rolling Temperature) : 850 ~ 900℃ 조건으로 2차 압연하는 단계; 및 (e) 상기 2차 압연된 판재를 450 ~ 600℃의 냉각종료온도까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 후판은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.08%, Si : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.8 ~ 2.2%, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Nb : 0.3 ~ 0.6%, Mo : 0.2 ~ 0.5%, V : 0.3 ~ 0.6%, Ni : 0.3 ~ 0.6%, Ti : 0.1 ~ 0.3%, B : 0.0005 ~ 0.0020% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 미세 조직이 하부 베이나이트(lower bainite) 및 래스 마르텐사이트(lath martensite)를 포함하는 복합 조직을 갖고, 인장강도(TS) : 800 ~ 950 MPa 및 항복강도(YS) : 700 ~ 850 MPa를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고강도 후판 및 그 제조 방법은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 압연 대기시간 동안 발생하는 스케일 성장을 최소화함과 더불어 대기시간을 단축시킴으로써 생산성 및 제품 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고강도 후판 및 그 제조 방법은 1차 압연된 판재를 2차 압연기로 투입하기 전까지의 대기 시간 동안 스케일층 생성을 억제하기 위해 수냉 냉각을 실시함으로써, 우수한 표면 품질 특성을 가지면서도, 인장강도(TS) : 800 ~ 950 MPa 및 항복강도(YS) : 700 ~ 850 MPa를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 후판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직을 나타낸 사진이다.

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.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고강도 후판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

고강도 후판

본 발명에 따른 고강도 후판은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 스케일 성장을 최소화함과 더불어 인장강도(TS) : 800 ~ 950 MPa 및 항복강도(YS) : 700 ~ 850 MPa를 만족하는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 고강도 후판은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.08%, Si : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.8 ~ 2.2%, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Nb : 0.3 ~ 0.6%, Mo : 0.2 ~ 0.5%, V : 0.3 ~ 0.6%, Ni : 0.3 ~ 0.6%, Ti : 0.1 ~ 0.3%, B : 0.0005 ~ 0.0020% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 미세 조직이 하부 베이나이트(lower bainite) 및 래스 마르텐사이트(lath martensite)를 포함하는 복합 조직을 가질 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 고강도 후판은 P : 0.03 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하 및 N : 0.006 중량% 이하 중 1종 이상을 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 고강도 후판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 강도 확보를 위해 첨가된다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.04 ~ 0.08 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 후판 전체 중량의 0.04 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 후판 전체 중량의 0.08 중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있으며, 전기저항용접(ERW)시 용접성의 저하를 가져오는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘(Si)은 알루미늄(Al)과 함께 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘(Si)은 고용강화 효과도 가진다.

상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.1 ~ 0.3 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 후판 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 후판 전체 중량의 0.3 중량%를 초과하여 다량 첨가시 강의 용접성을 저하시키며, 재가열 및 열간압연 시에 적 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있다. 또한, 용접후 도금성을 저해할 수 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 철(Fe)과 유사한 원자 반경을 갖는 치환형 원소로서, 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 1.8 ~ 2.2 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 후판 전체 중량의 1.8 중량% 미만일 경우에는 고용강화 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 후판 전체 중량의 2.2 중량%를 초과할 경우에는 용접성이 크게 저하될 뿐만 아니라, MnS 개재물 생성 및 중심 편석(center segregation) 발생에 의하여 강판의 연성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 경화능 향상 원소로 첨가되어, 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.1 ~ 0.5 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 후판 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 크롬 첨가에 따른 경화능 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 후판 전체 중량의 0.5 중량%를 초과할 경우에는 인성이 급격히 저하될 수 있는 문제가 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강의 강도와 저온인성을 향상시킨다.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.3 ~ 0.6 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 후판 전체 중량의 0.3 중량% 미만일 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 후판 전체 중량의 0.6 중량%를 초과할 경우에는 강의 용접성을 저하시키며, 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.

몰리브덴(Mo)

몰리브덴(Mo)은 치환형 원소로써 고용강화 효과로 강의 강도를 향상시킨다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.2 ~ 0.5 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 후판 전체 중량의 0.2 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 후판 전체 중량의 0.5 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 없이 제조비용만을 상승시키는 문제가 있다.

바나듐(V)

바나듐(V)은 석출물 형성에 의한 석출강화 효과를 통하여 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 바나듐(V)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.3 ~ 0.6 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 바나듐(V)의 함량이 후판 전체 중량의 0.3 중량% 미만일 경우에는 바나듐 첨가에 따른 석출강화 효과가 불충분하다. 반대로, 바나듐(V)의 함량이 후판 전체 중량의 0.6 중량%를 초과할 경우에는 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.

니켈(Ni)

니켈(Ni)은 강의 경화능 및 내식성을 향상시키는 역할을 한다. 특히, 니켈(Ni)은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.3 ~ 0.6 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니켈(Ni)의 함량이 후판 전체 중량의 0.3 중량% 미만일 경우에는 니켈 첨가에 따른 강도 향상 및 저온 충격인성 향상 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 후판 전체 중량의 0.6 중량%를 초과할 경우에는 적열취성을 유발하며, 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다.

티타늄(Ti)

티타늄(Ti)은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 용접시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부의 조직을 미세화시킴으로써 강의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 갖는다.

상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.1 ~ 0.3 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 후판 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 석출을 하지 않고 남은 고용탄소와 고용질소로 인해 시효경화가 발생하는 문제가 있다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 후판 전체 중량의 0.3 중량%를 초과할 경우에는 조대한 석출물을 생성시킴으로써 강의 저온충격 특성을 저하시키며, 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용을 상승시키는 문제가 있다.

보론(B)

보론(B)은 강력한 소입성 원소로서, 인(P)의 편석을 막아 강도를 향상시키는 역할을 한다. 만일, 인(P)의 편석이 발생할 경우에는 2차가공취성이 발생할 수 있으므로, 보론(B)을 첨가하여 인(P)의 편석을 막아 가공취성에 대한 저항성을 증가시킨다.

상기 보론(B)은 본 발명에 따른 고강도 후판 전체 중량의 0.0005 ~ 0.0020 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 보론(B)의 함량이 후판 전체 중량의 0.0005 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 보론(B)의 함량이 후판 전체 중량의 0.0020 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 보론 산화물의 형성으로 강판의 표면 품질을 저해하는 문제를 유발할 수 있다.

인(P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

그러나, 인(P)은 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 고강도 후판 전체 중량의 0.03 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)

황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해한다. 특히, 상기 황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 응력부식균열에 대한 저항성을 악화시켜 강의 가공 중 크랙을 발생시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 고강도 후판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하였다.

질소(N)

질소(N)는 불가피한 불순물로써, 60ppm을 초과하여 다량 함유될 경우 고용 질소가 증가하여 강판의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부의 인성을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 고강도 후판 전체 중량의 0.006 중량% 이하로 제한하였다.

고강도 후판 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 후판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 고강도 후판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 1차 압연 단계(S120), 스케일 성장 억제 단계(S130), 2차 압연 단계(S140) 및 냉각 단계(S150)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서는 실시하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 고강도 후판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 중량%로, C : 0.04 ~ 0.08%, Si : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.8 ~ 2.2%, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Nb : 0.3 ~ 0.6%, Mo : 0.2 ~ 0.5%, V : 0.3 ~ 0.6%, Ni : 0.3 ~ 0.6%, Ti : 0.1 ~ 0.3%, B : 0.0005 ~ 0.0020% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 슬라브 판재에는 P : 0.03 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하 및 N : 0.006 중량% 이하 중 1종 이상이 포함되어 있을 수 있다.

이때, 상기 조성을 갖는 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1200℃로 재가열한다. 이러한 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다.

본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1200℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 최종 미세 조직의 페라이트가 조대화되어 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조비용만 상승할 수 있다.

1차 압연

1차 압연 단계(S120)에서는 재가열된 판재를 1차 압연기를 이용하여 RDT(Roughing Delivery Temperature) : 1050 ~ 1100℃ 조건으로 1차 압연한다.

본 단계에서, 조압연 온도(RDT)가 1050℃ 미만일 경우에는 조압연 패스 중 공랭기간이 필요하여 생산성을 저하시킬 위험이 있다. 반대로, 조압연 온도(RDT)가 1100℃를 초과할 경우에는 충분한 압하율을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

스케일 생성 억제

스케일 생성 억제 단계(S130)에서는 1차 압연된 판재를 2차 압연기로 투입하기 전까지의 대기 시간 동안 스케일층 생성을 억제하기 위해 수냉 냉각을 실시한다. 이때, 수냉 냉각을 실시한 이후에는 공냉이 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.

이러한 스케일 생성 억제 단계(S130)는 1차 압연후 재결정된 오스테나이트 결정립의 성장을 막고, 공냉 중 발생하는 스케일의 성장이 최소화되도록 수냉 냉각을 실시함으로써, 1차 압연기를 통과한 판재가 후술할 2차 압연기로 투입하기 전까지의 대기시간을 단축하여 생산성 및 표면 품질을 향상시키기 위한 목적으로 실시된다.

특히, 본 단계에서, 수냉 냉각은 1 ~ 3℃/sec의 속도로 실시하는 것이 바람직하다. 수냉 냉각 속도가 1℃/sec 미만일 경우에는 상기의 스케일 생성 억제 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 수냉 냉각 속도가 3℃/sec를 초과할 경우에는 과도한 냉각으로 인해 후술할 2차 압연시 압연 부하가 커지는 문제를 야기할 수 있다.

2차 압연

2차 압연 단계(S140)에서는 수냉 냉각된 판재를 2차 압연기를 이용하여 오스테나이트 미재결정 온도 영역의 직상에 해당하는 FRT(Finishing Rolling Temperature) : 850 ~ 900℃ 조건으로 2차 압연한다. 이때, 2차 압연은 복수의 압연 패스를 이용할 수 있다.

본 단계에서, 2차 압연의 마무리 압연온도(FRT)가 850℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 균일하지 못한 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 반대로, 2차 압연의 마무리 압연온도(FRT)가 900℃를 초과할 경우에는 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.

이때, 2차 압연은 미재결정 영역에서의 누적압하율이 40 ~ 60%가 되도록 실시될 수 있다. 만일, 2차 압연의 누적압하율이 40% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 것이 어려워 강도 및 충격인성의 편차가 심하게 발생할 수 있다. 반대로, 2차 압연의 누적압하율이 60%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생선성이 저하되는 문제가 있다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 1차 압연 및 2차 압연 단계에서 사용되는 1차 압연기 및 2차 압연기의 경우, 동일한 하나의 압연기를 이용할 수도 있다.

냉각

냉각 단계(S150)에서는 2차 압연된 판재를 냉각종료온도 : 450 ~ 600℃까지 냉각한다.

본 발명에서 냉각 과정은 압연된 판재를 수냉 등의 강제 냉각 방식으로 450 ~ 600℃까지 냉각함으로써, 강의 결정립 성장을 억제하여 미세 조직을 형성시키면서 저온상 조직을 확보하기 위한 목적으로 실시된다.

이때, 냉각개시온도는 750 ~ 850℃로 실시하는 것이 바람직하다. 냉각개시온도가 750℃ 미만일 경우에는 2차 압연의 마무리 압연온도와 냉각개시온도 간의 편차가 심한 관계로 강의 재질 편차가 발생할 우려가 있다. 반대로, 냉각개시온도가 850℃를 초과할 경우에는 냉각개시온도와 냉각종료온도 간의 온도 편차가 심한 관계로 다량의 냉각 주수량을 필요로 하게 되므로, 경제적이지 못하다.

또한, 본 단계에서, 냉각종료온도가 450℃ 미만일 경우에는 강의 제조비용이 증가하며, 충분한 강도를 확보할 수 있으나, 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각종료온도가 600℃를 초과할 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

이때, 냉각은 8 ~ 15℃/sec의 속도로 실시하는 것이 바람직하다. 본 단계에서, 냉각 속도가 8℃/sec 미만일 경우에는 그 속도가 너무 느린 관계로 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 15℃/sec를 초과할 경우에는 강도 확보에는 유리하나, 목표로 하는 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

상기의 과정(S110 ~ S150)으로 제조되는 고강도 후판은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 압연 대기시간 동안 발생하는 스케일 성장을 최소화함과 더불어 대기시간을 단축시킴으로써 생산성 및 제품 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 방법으로 제조되는 고강도 후판은 1차 압연된 판재를 2차 압연기로 투입하기 전까지의 대기 시간 동안 스케일층 생성을 억제하기 위해 수냉 냉각을 실시함으로써, 우수한 표면 품질 특성을 가지면서도, 인장강도(TS) : 800 ~ 950 MPa 및 항복강도(YS) : 700 ~ 850 MPa를 만족할 수 있다.

따라서, 상기 방법으로 제조되는 고강도 후판은 최종 미세 조직이 하부 베이나이트(lower bainite) 및 래스 마르텐사이트(lath martensite)를 포함하는 복합 조직을 갖는다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 시편의 제조

표 1 내지 표 2에 기재된 조성 및 표 3에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들을 제조하였다. 이때, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 열연시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 열간압연 및 냉각의 열연공정을 모사하였다. 이후, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대하여 인장시험 및 스케일층 두께 측정을 실시하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2] (단위 : 중량%)

[표 3]

2. 기계적 물성 평가

표 4는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.

[표 4]

표 1 내지 표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 인장강도(TS) 및 항복강도(YS)를 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 스케일층의 두께가 14.17㎛, 13.97㎛, 13.85㎛에 각각 불과한 것을 알 수 있다.

반면, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 항복강도(YS)는 모두 목표값을 만족하였으나, 인장강도(TS)가 목표값에 모두 미달하는 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우 스케일층의 두께가 18.21㎛, 17.63㎛로 실시예 1에 따라 제조된 시편에 비하여 상당히 두꺼운 것을 알 수 있다.

위의 실험 결과를 토대로, 실시예 1 ~ 3에 따른 시편들과 같이, 1차 압연된 판재를 2차 압연기로 투입하기 전까지의 대기 시간 동안 수냉 냉각을 실시할 경우, 오스테나이트 결정립의 성장을 막을 수 있어 스케일 생성을 최소화할 수 있음과 더불어 대기시간의 단축으로 생산성을 향상시킬 수 있을 것으로 파악된다.

한편, 도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직을 나타낸 사진이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 최종 미세 조직이 하부 베이나이트(lower bainite) 및 래스 마르텐사이트(lath martensite)를 포함하는 복합 조직을 갖는 것을 확인할 수 있다. 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 이러한 저온상 조직의 확보를 통해, 800 MPa 이상의 인장강도를 갖는 것으로 파악된다.

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.

S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 1차 압연 단계
S130 : 스케일 생성 억제 단계
S140 : 2차 압연 단계
S150 : 냉각 단계

Claims

(a) 중량%로, C : 0.04 ~ 0.08%, Si : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.8 ~ 2.2%, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Nb : 0.3 ~ 0.6%, Mo : 0.2 ~ 0.5%, V : 0.3 ~ 0.6%, Ni : 0.3 ~ 0.6%, Ti : 0.1 ~ 0.3%, B : 0.0005 ~ 0.0020% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature)는 1150 ~ 1200℃로 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 판재를 1차 압연기를 이용하여 1차 압연하는 단계;
(c) 상기 1차 압연된 판재를 2차 압연기로 투입하기 전까지의 대기 시간 동안 스케일층 생성을 억제하기 위해 수냉 냉각을 실시하는 단계;
(d) 상기 수냉 냉각된 판재를 상기 2차 압연기를 이용하여 FRT(Finishing Rolling Temperature) : 850 ~ 900℃ 조건으로 2차 압연하는 단계; 및
(e) 상기 2차 압연된 판재를 450 ~ 600℃의 냉각종료온도까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 후판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 슬라브 판재에는
P : 0.03 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하 및 N : 0.006 중량% 이하 중 1종 이상이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 고강도 후판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 수냉 냉각은
1 ~ 3℃/sec의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 고강도 후판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 2차 압연은
RDT(Roughing Delivery Temperature) : 1050 ~ 1100℃ 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 고강도 후판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
냉각개시온도는
750 ~ 850℃인 것을 특징으로 하는 고강도 후판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
상기 냉각은
8 ~ 15℃/sec의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 고강도 후판 제조 방법.
중량%로, C : 0.04 ~ 0.08%, Si : 0.1 ~ 0.3%, Mn : 1.8 ~ 2.2%, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Nb : 0.3 ~ 0.6%, Mo : 0.2 ~ 0.5%, V : 0.3 ~ 0.6%, Ni : 0.3 ~ 0.6%, Ti : 0.1 ~ 0.3%, B : 0.0005 ~ 0.0020% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
미세 조직이 하부 베이나이트(lower bainite) 및 래스 마르텐사이트(lath martensite)를 포함하는 복합 조직을 갖고, 인장강도(TS) : 800 ~ 950 MPa 및 항복강도(YS) : 700 ~ 850 MPa를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 후판.
제7항에 있어서,
상기 후판은
P : 0.03 중량% 이하, S : 0.01 중량% 이하 및 N : 0.006 중량% 이하 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 후판.