KR102498956B1

KR102498956B1 - 열연 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102498956B1
Application number: KR1020217004945A
Authority: KR
Inventors: 아키히데 마츠모토; 아츠시 마츠모토; 신스케 이데; 다카토시 오카베
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2023-02-10
Also published as: WO2020039979A1; TW202016327A; TWI705143B; KR20210032497A; JPWO2020039979A1; JP6693607B1; CN112585289A; CN112585289B

Abstract

열연 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 열연 강판의 성분 조성은 질량％ 로, C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Si : 2.0 ％ 이하, Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.10 ％ 이하, S : 0.05 ％ 이하, Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하, N : 0.010 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 강판 표면으로부터 판두께 t 의 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직은 체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고, 페라이트 및 베이나이트의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고, 잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고, 이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 원상당경이 7.0 ㎛ 미만이고, 또한, 원상당경으로 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이다.

Description

열연 강판 및 그 제조 방법

본 발명은 건축 구조 부재에 바람직한, 고강도 및 저항복비를 구비하고, 인성이 우수한 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 열연 강판은 특히 냉간으로 롤 성형하여 제조되는 각형 강관의 소재로서 바람직하게 사용된다.

최근, 공장, 창고, 상업 시설 등의 대형 건축물 (이하, 건축물이라고 칭한다) 에 사용되는 건축 구조 부재는 경량화에 의한 시공 비용 삭감을 위해 고강도화가 진행되고 있다. 특히 건축물의 주재로서 사용되는 각형 강관 (각 칼럼) 은 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상인 기계 특성이 요구되고, 또한 내진성의 관점에서 높은 소성 변형능과 우수한 인성을 구비하는 것도 동시에 요구된다. 그 때문에, 각형 강관의 소재를 적절히 선택할 필요가 있다.

각형 강관은 일반적으로 열연 강판 (열연 강대) 또는 후판을 소재로 하고, 소재를 냉간으로 성형함으로써 제조된다. 냉간으로 성형하는 방법으로는 냉간으로 프레스 굽힘 성형하는 방법 혹은 냉간으로 롤 성형하는 방법이 있다. 통상, 열연 강판을 냉간 롤 성형하여 각형 강관을 제조하는 경우에는, 먼저 열연 강판을 환형 강관으로 성형하고, 그 후, 환형 강관에 냉간 성형을 부가하여 각형 강관으로 한다. 이 롤 성형에 의한 각형 강관의 제조 방법은 프레스 굽힘 성형에 의한 각형 강관의 제조 방법과 비교하여 생산성이 높고, 짧은 납기에서의 제조가 가능해진다는 이점이 있다. 그러나, 롤 성형에 의한 각형 강관의 제조 방법에서는, 특히 환형 강관의 성형시에 관축 방향으로 큰 가공 변형이 도입되기 때문에, 관축 방향의 항복비가 상승하기 쉽고, 인성이 저하되기 쉽다는 문제가 있다.

또한, 롤 성형 각형 강관은 판두께가 클수록 롤 성형시의 가공 변형이 커지기 때문에, 항복비는 보다 높아지고, 인성은 보다 저하된다. 그 때문에, 특히 판두께 20 ㎜ 를 초과하는 후육의 롤 성형 각형 강관을 제조하는 경우에는 롤 성형에 의한 항복비의 상승 및 인성의 저하에도 견딜 수 있는 소재를 선택할 필요가 있다.

또, 상기 서술한 바와 같이, 롤 성형을 실시하는 소재는 롤 성형에 의한 항복비의 상승이나 인성의 저하와 같은 기계 특성의 변화를 고려하여 적절한 열연 강판 (열연 강대) 또는 후판을 선택하는 것이 요구된다.

이와 같은 요구에 대해, 예를 들어, 특허문헌 1 에는 중량％ 로, C ≤ 0.02 ％, Si ≤ 1.0 ％, Mn : 0.05 ∼ 2.0 ％, S ≤ 0.02 ％, Al : 0.01 ∼ 0.1 ％, Nb : 0.08 ∼ 0.25 ％, Ti ≤ 0.2 ％, B ≤ 0.0020 ％ 를 포함하고, 또한 Ni, Cr, Sn, Cu 의 1 종 또는 2 종 이상을 총량으로 0.02 ％ 이상 또한 0.3 ％ 이하 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 Nb 량이 Nb ≥ 0.05 ＋ 7.75 C - 1.98 Ti ＋ 6.64 N ＋ 0.000035/(B ＋ 0.0004) 를 만족하고, 그 금속 조직이 페라이트상이 체적률 70 ％ 이상이고, 또한 페라이트 입경이 입도 번호로 10.5 번 이상 15 번 이하이고, 상온에서의 항복비를 70 ％ 이하로 함으로써, 인성이 우수한 저항복비 내화용 열연 강판이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는 질량％ 로, C : 0.07 ∼ 0.18 ％, Mn : 0.3 ∼ 1.5 ％, P : 0.03 ％ 이하, S : 0.015 ％ 이하, Al : 0.01 ∼ 0.06 ％, N : 0.006 ％ 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 페라이트를 주상으로 하고, 제 2 상으로서 펄라이트, 또는 펄라이트 및 베이나이트를 갖고, 소정의 식으로 정의되는 제 2 상 빈도가 0.20 ∼ 0.42 이고, 주상과 제 2 상을 포함하는 평균 결정 입경이 7 ∼ 15 ㎛ 인 조직을 가짐으로써, 인성을 개선한 건축 구조 부재에 적합한 각형 강관용 후육 열연 강판이 개시되어 있다.

특허문헌 3 에는 C : 0.06 ∼ 0.12 ％ (질량％ 의 의미, 이하 동일), Si : 0.05 ∼ 0.5 ％, Mn : 1.0 ∼ 1.8 ％, Al : 0.01 ∼ 0.06 ％, P : 0.025 ％ 이하 (0 ％ 를 포함하지 않는다), S : 0.01 ％ 이하 (0 ％ 를 포함하지 않는다), Nb : 0.005 ∼ 0.025 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.03 ％, N : 0.002 ∼ 0.009 ％ 및 B : 0.0005 ∼ 0.003 ％ 를 각각 함유함과 함께, 소정의 식으로 규정되는 탄소 당량 Ceq 가 0.40 ％ 이하이고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지고, 베이나이트상을 주체로 하는 조직으로 이루어지고, 표면으로부터 깊이 t/4 (t 는 판두께를 나타냄, 이하 동일) 의 위치에 있어서, 이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 대각립계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 당해 결정립을 전자 후방 산란 회절상법에 의해 측정한 평균 원상당경 D_A 가 10 ㎛ 이하임과 함께, 상기 전자 후방 산란 회절상법에 의해 측정한 상기 결정립의 입경을, 소정의 식에 근거하는 극값 통계법에 의해 산출한 예측 최대 입경 D_M 이, 80 ㎛ 이하로 함으로써, 모재 저온 인성이 우수한 대입열 용접용 고장력 강판이 개시되어 있다.

특허문헌 4 에는 중량으로 C : 0.04 ∼ 0.25 ％, N : 0.0050 ∼ 0.0150 ％ 및 Ti : 0.003 ∼ 0.050 ％ 를 함유하고, 또한 소정의 식으로 구해지는 탄소 당량 (Ceq.) 이 0.10 ∼ 0.45 ％ 인 강으로서, 또한 펄라이트상이 면적분율로 5 ∼ 20 ％ 의 범위에 있고, 또한 강중에 입경의 평균이 1 ∼ 30 ㎛ 인 TiN 을 중량으로 0.0008 ∼ 0.015 ％ 인 비율로 분산시킴으로써, 냉간 가공 후의 균일 신장이 우수한 (즉 저항복비인) 고강도 열연 강판이 개시되어 있다.

특허문헌 5 에는 강 성분 (질량％) 으로부터 계산되는 탄소 당량 Ceq 가 0.33 ％ 이상 0.43 ％ 이하, 용접 균열 감수성 조성 P_CM 이 0.15 ％ 이상 0.24 ％ 이하, 용접열 영향부 인성 지표 f_HAZ 가 0.30 ％ 이상 0.47 ％ 이하인 조성을 갖는 강으로 이루어지는 냉간 프레스 성형 각형 강관용 후강판이 개시되어 있다. 특허문헌 5 의 냉간 프레스 성형 각형 강관용 후강판은 강 조직이 페라이트 및 잔부 베이나이트 또는 펄라이트로 구성된다.

특허문헌 6 에는 질량％ 로, C : 0.05 ∼ 0.20 ％, Si : 0.10 ∼ 0.40 ％, Mn : 1.20 ∼ 1.50 ％, Al : 0.003 ∼ 0.06 ％, Ti : 0.005 ∼ 0.050 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 또한 하기 식으로 정의되는 Ceq 가 0.34 이상을 만족하는 강 소재를 900 ∼ 1200 ℃ 로 가열한 후, 압연을 개시하고, Ar₃ 점 이상에서 압연 종료 후, Ar₃ 점 이하에서 Ar₃ 점 - 400 ℃ 이하까지 수랭하고, 그 후, 500 ℃ 이하에서 템퍼링하는 각형 강관용 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 6 의 각형 강관용 강판은 강 조직이 연질인 페라이트와 경질인 베이나이트 또는 마텐자이트로 구성된다.

일본 특허공보 제4276324호 일본 특허공보 제5589885호 일본 특허공보 제5096087호 일본 공개특허공보 평7 - 224351호 일본 공개특허공보 2016 - 11439호 일본 특허 제5655725호

그러나, 특허문헌 1 의 기술에서는 강의 고강도화에 크게 기여하는 원소인 C 함유량이 0.02 중량％ 이하로 억제되어 있다. 이 때문에, 롤 성형 후의 항복 강도를 안정적으로 385 ㎫ 이상으로 하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.

특허문헌 2 의 기술에서는 주상과 제 2 상을 포함하는 평균 결정 입경이 7 ∼ 15 ㎛ 이다. 이 평균 결정 입경의 범위에서는 롤 성형 후에 인장 강도 520 ㎫ 이상의 강도를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

특허문헌 3 의 기술에서는 베이나이트상을 주체 (70 면적 ％ 이상) 로 한다. 경질인 베이나이트의 면적률이 높기 때문에, 항복비가 0.75 를 초과하게 된다는 문제가 있었다.

특허문헌 4 의 기술에서는 연질인 페라이트와 경질인 펄라이트의 복합 조직강이다. 이 때문에, 항복비는 낮지만 인성이 나쁘기 때문에, 각형 강관에 필요한 인성을 확보할 수 없다는 문제가 있었다.

특허문헌 5 의 기술로 얻어지는 냉간 프레스 성형 각형 강관용 후강판을 냉간 롤 성형 각형 강판의 소재에 적용했을 경우, 냉간 롤 성형시에 관축 방향으로 도입되는 가공 변형 때문에 인성이 저하된다. 이 때문에, 각형 강관에 필요한 인성을 확보할 수 없다는 문제가 있었다.

특허문헌 6 의 상기 제조 방법에 의해 제조되는 강판은 항복비를 0.75 이하로 하기 위해서, 열간 압연과 그것에 이어지는 냉각을 실시한 후에 템퍼링 처리를 필요로 한다. 이 때문에, 제조 비용면에서 불리하였다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 건축 구조 부재에 바람직한, 고강도 및 저항복비를 구비하고, 인성이 우수한 후육의 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

여기서, 본 발명에서 말하는「고강도」란, 냉간 롤 성형하여 제조되는 각형 강관 (이하, 냉간 롤 성형 각형 강관으로 칭하는 경우도 있다) 의 소재인 열연 강판 (각형 강관용 열연 강판) 의 항복 강도가 330 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상인 강도를 갖는 것을 가리킨다. 또, 본 발명에서 말하는「저항복비」란, 상기 소재의 항복비 (= 항복 강도/인장 강도) 가 0.75 이하인 것을 가리킨다. 또, 본 발명에서 말하는「인성이 우수한」이란, 상기 소재의 -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 170 J 이상인 것을 가리킨다. 또, 본 발명에서 말하는「후육」이란, 판두께가 20 ㎜ 를 초과하는 것을 가리킨다. 또한, 본 발명에서는 상기 소재의 열연 강판에는 열연 강대를 포함하는 것으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하고자 예의 검토를 실시하였다.

상기 서술한 바와 같이, 롤 성형을 실시하는 소재는 롤 성형에 의한 항복비의 상승이나 인성의 저하와 같은 기계 특성의 변화를 고려하여 적절히 선택할 필요가 있다. 본 발명에서는 먼저, 소재를 냉간 롤 성형하여 제조되는 각형 강관이, 항복 강도를 385 ㎫ 이상, 인장 강도를 520 ㎫ 이상, 또한 높은 소성 변형능과 우수한 인성을 구비할 수 있는 소재에 대해 검토하였다. 그 결과, 냉간 롤 성형 각형 강관용의 소재 (열연 강판) 의 기계 특성은 구체적으로, 항복 강도가 330 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상, 항복비 (= 항복 강도/인장 강도) 가 0.75 이하, 및 -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 170 J 이상이면 되는 것을 알아냈다.

그리고, 상기 기계 특성을 만족하는 소재 (냉간 롤 성형 각형 강관용의 열연 강판) 에 대해 더욱 검토한 결과, 이하의 지견 (i) ∼ (iii) 을 얻었다.

(i) 소재가, 본 발명에서 목적으로 하는 항복 강도 및 인장 강도를 만족하기 위해서는 C 함유량을 0.04 질량％ 이상으로 하고, 나아가 강판의 주체 조직을 페라이트와 베이나이트의 혼합 조직으로 하고, 또한 이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계에 의해 둘러싸이는 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 원상당경을 7.0 ㎛ 미만으로 할 필요가 있다.

(ii) 소재가, 본 발명에서 목적으로 하는 항복비를 만족하기 위해서는 강판의 잔부 조직을 경질인 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 할 필요가 있다.

(iii) 소재가 상기 (i) 및 (ii) 의 양방을 만족하는 강 조직에 있어서, 또한 본 발명에서 목적으로 하는 인성을 구비하기 위해서는 이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계에 의해 둘러싸이는 영역을 결정립으로 했을 때, 원상당경 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률을 30 ％ 이하로 할 필요가 있다.

본 발명은 이들 지견에 기초하여 완성된 것으로, 하기 요지로 이루어진다.

[1] 성분 조성은 질량％ 로,

C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하,

Si : 2.0 ％ 이하,

Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하,

P : 0.10 ％ 이하,

S : 0.05 ％ 이하,

Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하,

N : 0.010 ％ 이하

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,

강판 표면으로부터 판두께 t 의 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직은,

체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고,

그 페라이트 및 그 베이나이트의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고,

잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고,

이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때,

그 결정립의 평균 원상당경이 7.0 ㎛ 미만이고,

또한, 원상당경으로 40.0 ㎛ 이상인 그 결정립의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하인, 열연 강판.

[2] 상기 성분 조성에 더하여 추가로 질량％ 로, 하기 A 군 및 B 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군을 함유하는 상기 [1] 에 기재된 열연 강판.

A 군 : Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

B 군 : Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하, Ca : 0.010 ％ 이하, B : 0.010 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

[3] 판두께가 20 ㎜ 를 초과하는, 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 열연 강판.

[4] 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 성분 조성을 갖는 강 소재를, 가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 가열한 후,

조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하, 마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 또한, 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 65 ％ 이상인 열간 압연을 실시하고,

상기 열간 압연 후에, 판두께 중심 온도에서 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하, 냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하로 냉각하는 열연 강판의 제조 방법.

[5] 상기 열연 강판의 판두께가 20 ㎜ 를 초과하는, 상기 [4] 에 기재된 열연 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 고강도 및 저항복비를 구비하고, 인성이 우수한, 즉 항복 강도가 330 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상, 항복비가 0.75 이하, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 170 J 이상인 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 열연 강판은 질량％ 로, C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Si : 2.0 ％ 이하, Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.10 ％ 이하, S : 0.05 ％ 이하, Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하, N : 0.010 ％ 이하를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다. 강판 표면으로부터 판두께 t 의 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직은 체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고, 그 페라이트 및 그 베이나이트의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고, 잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어진다. 또, 이웃하는 결정의 방위차 (이하,「결정 방위차」라고도 칭한다) 가 15 ℃ 이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 그 결정립의 평균 원상당경 (이하,「평균 결정 입경」이라고도 칭한다) 이 7.0 ㎛ 미만이고, 또한, 원상당경 (이하,「결정 입경」이라고도 칭한다) 으로 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이다.

먼저, 본 발명에 있어서, 열연 강판의 강 소재의 성분 조성을 한정한 이유를 이하에 설명한다. 본 명세서에 있어서, 특별한 언급이 없는 한, 강 조성을 나타내는「％」는「질량％」이다.

C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하

C 는 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이다. 또, C 는 펄라이트의 생성을 촉진하고, ??칭성을 높여 마텐자이트의 생성에 기여하고, 오스테나이트의 안정화에 기여하기 때문에, 경질상의 형성에도 기여하는 원소이다. 본 발명에서 목적으로 하는 강도 및 항복비를 확보하기 위해, C 는 0.04 ％ 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, C 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 경질상의 비율이 높아져 항복비가 상승하고, 인성이 저하되고, 또 용접성도 악화된다. 이 때문에, C 함유량은 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하로 한다. C 함유량은 바람직하게는 0.08 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.12 ％ 초과이고, 보다 더 바람직하게는 0.14 ％ 이상이다. 또, C 함유량은 바람직하게는 0.30 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.25 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 0.22 ％ 이하이다.

Si : 2.0 ％ 이하

Si 는 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이고, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 Si 는 0.01 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, Si 함유량이 2.0 ％ 를 초과하면 용접성이 악화된다. 또 인성도 저하된다. 이 때문에, Si 함유량은 2.0 ％ 이하로 한다. Si 함유량은 바람직하게는 0.01 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. 또, Si 함유량은 바람직하게는 0.5 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.4 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 0.3 ％ 이하이다.

Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하

Mn 은 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이다. 또, Mn 은 페라이트 변태 개시 온도를 저하시킴으로써 조직의 미세화에 기여하는 원소이다. 본 발명에서 목적으로 하는 강도 및 조직을 확보하기 위해서는 Mn 은 0.5 ％ 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, Mn 함유량이 3.0 ％ 를 초과하면 용접성이 악화된다. 또 항복 강도가 높아져 원하는 항복비를 얻을 수 없게 된다. 이 때문에, Mn 함유량은 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하로 한다. Mn 함유량은 바람직하게는 0.7 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.9 ％ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 1.0 ％ 이상이다. 또, Mn 함유량은 바람직하게는 2.5 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.0 ％ 이하이다.

P : 0.10 ％ 이하

P 는 입계에 편석하여 재료의 불균질을 초래하기 때문에 불가피적 불순물로서 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.10 ％ 이하의 함유량까지는 허용할 수 있다. 이 때문에, P 함유량은 0.10 ％ 이하의 범위 내로 한다. P 함유량은 바람직하게는 0.03 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.020 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 0.015 ％ 이하이다. 또한, 특히 P 의 하한은 규정하지 않지만, 과도한 저감은 제련 비용의 상승을 초래하기 때문에 P 는 0.002 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.05 ％ 이하

S 는 강중에서는 통상, MnS 로서 존재하지만, MnS 는 열간 압연 공정에서 얇게 연신되어 연성에 악영향을 미친다. 이 때문에, 본 발명에서는 S 를 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.05 ％ 이하의 함유량까지는 허용할 수 있다. 이 때문에, S 함유량은 0.05 ％ 이하로 한다. S 함유량은 바람직하게는 0.015 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 0.008 ％ 이하이다. 또한, 특히 S 의 하한은 규정하지 않지만, 과도한 저감은 제련 비용의 상승을 초래하기 때문에 S 는 0.0002 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하

Al 은 강력한 탈산제로서 작용하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 Al 은 0.005 ％ 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, Al 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면 용접성이 악화됨과 함께, 알루미나계 개재물이 많아져, 표면 성상이 악화된다. 또 용접부의 인성도 저하된다. 이 때문에, Al 함유량은 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하로 한다. Al 함유량은 바람직하게는 0.01 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.027 ％ 이상이다. 또, Al 함유량은 바람직하게는 0.07 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.04 ％ 이하이다.

N : 0.010 ％ 이하

N 은 불가피적 불순물이며, 전위의 운동을 강고하게 고착시킴으로써 인성을 저하시키는 작용을 갖는 원소이다. 본 발명에서는 N 은 불순물로서 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, N 의 함유량은 0.010 ％ 까지는 허용할 수 있다. 이 때문에, N 함유량은 0.010 ％ 이하로 한다. N 함유량은 바람직하게는 0.0080 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0040 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 0.0035 ％ 이하이다. 또한, 과도한 저감은 제련 비용의 상승을 초래하기 때문에 N 함유량은 0.0010 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0015 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 단, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에 있어서는 O 를 0.005 ％ 이하 함유하는 것을 부정하는 것은 아니다.

상기 성분이 본 발명에 있어서의 열연 강판의 기본 성분 조성이다. 상기 필수 원소로 본 발명에서 목적으로 하는 특성은 얻어지지만, 필요에 따라 하기 원소를 함유할 수 있다.

Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

Nb, Ti, V 는 모두 강중에서 미세한 탄화물, 질화물을 형성하고, 석출 강화를 통해서 강의 강도 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Nb, Ti, V 를 함유하는 경우에는 각각 Nb : 0.005 ％ 이상, Ti : 0.005 ％ 이상, V : 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 함유는 항복비의 상승 및 인성의 저하를 초래할 우려가 있다. 따라서, Nb, Ti, V 를 함유하는 경우에는 각각 Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, Nb, Ti, V 를 함유하는 경우에는 각각 Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Nb : 0.005 ％ 이상, Ti : 0.005 ％ 이상, V : 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Nb : 0.008 ％ 이상 0.10 ％ 이하, Ti : 0.008 ％ 이상 0.10 ％ 이하, V : 0.008 ％ 이상 0.10 ％ 이하이다. 보다 더 바람직하게는 Nb : 0.010 ％ 이상 0.035 ％ 이하, Ti : 0.010 ％ 이상 0.040 ％ 이하, V : 0.010 ％ 이상 0.035 ％ 이하이다. 또한, Nb, Ti, V 중에서 선택된 2 종 이상을 함유하는 경우, 항복비의 상승 및 인성의 저하를 초래할 우려가 있기 때문에, 합계량 (Nb ＋ Ti ＋ V 의 양) 을 0.150 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하, Ca : 0.010 ％ 이하, B : 0.010 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하

Cr, Mo 는 강의 ??칭성을 높여 강의 강도를 상승시키는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 상기 효과를 얻기 위해, Cr, Mo 를 함유하는 경우에는 각각 Cr : 0.01 ％ 이상, Mo : 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 함유는 인성의 저하 및 용접성의 악화를 초래할 우려가 있다. 따라서, Cr, Mo 를 함유하는 경우에는 각각 Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, Cr, Mo 를 함유하는 경우에는 각각 Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cr : 0.01 ％ 이상, Mo : 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Cr : 0.10 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Mo : 0.10 ％ 이상 0.50 ％ 이하이다.

Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하

Cu, Ni 는 고용 강화에 의해 강의 강도를 상승시키는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 상기 효과를 얻기 위해, Cu, Ni 를 함유하는 경우에는 각각 Cu : 0.01 ％ 이상, Ni : 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 함유는 인성의 저하 및 용접성의 악화를 초래할 우려가 있다. 따라서, Cu, Ni 를 함유하는 경우에는 각각 Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, Cu, Ni 를 함유하는 경우에는 각각 Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cu : 0.01 ％ 이상, Ni : 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Cu : 0.10 ％ 이상 0.4 ％ 이하, Ni : 0.10 ％ 이상 0.2 ％ 이하이다.

Ca : 0.010 ％ 이하

Ca 는 열간 압연 공정에서 얇게 연신되는 MnS 등의 황화물을 구상화함으로써 강의 인성 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Ca 를 함유하는 경우에는 0.0005 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, Ca 함유량이 0.010 ％ 를 초과하면, 강중에 Ca 산화물 클러스터가 형성되어 인성이 악화되는 경우가 있다. 이 때문에, Ca 를 함유하는 경우에는 Ca 함유량은 0.010 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ca 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Ca 함유량은 0.0010 ％ 이상 0.0050 ％ 이하이다.

B : 0.010 ％ 이하

B 는 페라이트 변태 개시 온도를 저하시킴으로써 조직의 미세화에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, B 를 함유하는 경우에는 0.0003 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, B 함유량이 0.010 ％ 를 초과하면 항복비가 상승하는 경우가 있다. 이 때문에, B 를 함유하는 경우에는 0.010 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 0.0003 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 B 함유량은 0.0005 ％ 이상 0.0050 ％ 이하이다.

다음으로, 본 발명에 있어서의 열연 강판의 강 조직을 한정한 이유를 설명한다.

본 발명의 열연 강판에 있어서의, 강판의 판두께 : 1/2 t (t 는 판두께를 나타냄, 이하 동일) 위치의 강 조직은 체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상을 함유하고, 그 페라이트 및 그 베이나이트의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고, 잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어진다. 이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 그 결정립의 평균 원상당경 (평균 결정 입경) 이 7.0 ㎛ 미만이고, 또한, 원상당경 (결정 입경) 으로 40.0 ㎛ 이상인 그 결정립의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이다.

페라이트의 체적률 : 30 ％ 초과, 베이나이트의 체적률 : 10 ％ 이상, 강 조직 전체에 대한 페라이트 및 베이나이트의 체적률의 합계 : 70 ％ 이상 95 ％ 이하

페라이트는 연질인 조직이며, 다른 경질인 조직과 혼합시킴으로써, 저항복비를 실현할 수 있다. 이와 같은 효과에 의해 본 발명에서 목적으로 하는 저항복비를 얻기 위해서는 페라이트의 체적률은 30 ％ 를 초과할 필요가 있다. 페라이트의 체적률은 바람직하게는 40 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 43 ％ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 45 ％ 이상이다. 또한, 특별히 상한은 규정하지 않지만, 원하는 항복비를 확보하기 위해, 페라이트의 체적률은 바람직하게는 75 ％ 미만이고, 보다 바람직하게는 70 ％ 미만이고, 보다 더 바람직하게는 60 ％ 이하이다.

베이나이트는 중간적인 경도를 갖는 조직이며, 강의 강도를 상승시킨다. 상기 페라이트만으로는 본 발명에서 목적으로 하는 항복 강도 및 인장 강도가 얻어지지 않기 때문에, 베이나이트의 체적률은 10 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 베이나이트의 체적률은 바람직하게는 15 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 20 ％ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 25 ％ 이상이다. 또한, 특별히 상한은 규정하지 않지만, 원하는 항복비를 확보하기 위해, 베이나이트의 체적률은 바람직하게는 55 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 50 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 45 ％ 이하이다.

단, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 미만이면, 본 발명에서 목적으로 하는 항복비 및 인성이 얻어지지 않는다. 한편, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 95 ％ 를 초과하면, 본 발명에서 목적으로 하는 항복 강도 및 항복비가 얻어지지 않는다. 이 때문에, 상기 조건에 더하여, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계를 70 ％ 이상 95 ％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 75 ％ 이상 93 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는 80 ％ 이상 90 ％ 이하이다.

잔부 : 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상

펄라이트, 마텐자이트, 및 오스테나이트는 경질인 조직이며, 특히 강의 인장 강도를 상승시킴과 함께, 연질인 페라이트와 혼합시킴으로써 저항복비를 실현할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 펄라이트, 마텐자이트, 및 오스테나이트는 각 체적률의 합계로 5 ％ 이상 30 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 7 ％ 이상 25 ％ 이하이다. 보다 더 바람직하게는 10 ％ 이상 20 ％ 이하이다. 또한, 페라이트, 베이나이트, 펄라이트, 마텐자이트, 및 오스테나이트의 체적률은 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

이웃하는 결정의 방위차 (결정 방위차) 가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 결정 입경 : 7.0 ㎛ 미만, 결정 입경으로 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 합계의 체적률 : 30 ％ 이하

상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 강 조직은 본 발명에서 목적으로 하는 저항복비, 항복 강도, 및 인장 강도를 얻기 위해서, 연질 조직과 경질 조직을 혼합 시킨 강 (이하,「복합 조직강」이라고 칭한다) 으로 한다. 그러나, 복합 조직강은 단일 조직강과 비교하여 인성이 나쁘다. 그래서, 본 발명에서는 상기 기계 특성과 우수한 인성을 양립하기 위해, 결정 방위차가 15°이상인 경계에 의해 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때, 결정립의 평균 결정 입경을 규정한다. 결정립의 평균 결정 입경이 7.0 ㎛ 이상인 경우, 페라이트립이 충분히 미세하지 않기 때문에, 원하는 항복 강도 및 인성이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 결정립의 평균 결정 입경을 7.0 ㎛ 미만으로 함으로써, 본 발명에서 목적으로 하는 항복 강도를 얻음과 함께 인성을 확보한다. 결정립의 평균 결정 입경은 바람직하게는 6.5 ㎛ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 6.0 ㎛ 이하로 한다.

일반적으로, 단일 조직강 또는 단일 조직강에 가까운 강에 있어서의 결정 입경 분포에서는 1 개의 피크를 갖고, 또한 변수가 큰 측으로 크게 퍼져, 변수가 작은 측에 한계가 있는 정규 대수 분포에 따른다. 그러나, 본 발명과 같이, 페라이트와 베이나이트를 포함하는 복합 조직강에 있어서의 결정 입경 분포에서는 조대립측에 베이나이트의 피크가 새롭게 출현하는 것을 알 수 있었다.

구체적으로는 본 발명의 강 조직, 즉 페라이트의 체적률이 30 ％ 초과, 베이나이트의 체적률이 10 ％ 이상인 복합 조직강에서는 결정 입경 분포에 있어서 조대립측에 베이나이트의 피크가 새롭게 출현한다. 이는 조대한 베이나이트가 혼재하는 것을 나타낸다. 조대한 베이나이트가 혼재하는 것은 인성을 크게 악화시키는 원인이 된다. 그 결과, 복합 조직강에 있어서, 최대 결정 입경의 상한을 규정해도, 조대한 베이나이트가 존재하는 비율을 낮게 억제할 수 없다. 그 때문에, 양호한 인성을 얻기 위해서는 조대한 결정립이 존재하는 비율의 상한도 규정할 필요가 있다.

베이나이트는 방위차가 큰 경계 (오스테나이트 입계나, 전위의 집적에 의해 형성된 서브 바운더리) 를 초과하여 성장하지 않는다. 상기 조대한 베이나이트의 생성을 억제하려면, 열간 압연에 있어서의 마무리 압연을 가능한 한 저온에서 실시하고, 오스테나이트에 다량의 전위를 도입하여 서브 바운더리 면적을 증가시켜, 미세한 서브 그레인 구조를 형성하는 (이하,「미세화」라고도 부른다.) 것이 특히 유효하다.

즉, 본 발명에 있어서의 강의 인성은 취성 파괴의 저항이 되는 입계의 총 면적을 증가시킴으로써 향상된다. 예비 실험에 의해, 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 조대한 결정립이 체적률로 30 ％ 를 초과하면, 필요한 인성을 얻는 데에 충분한 입계 면적을 확보할 수 없음을 새롭게 지견하였다. 따라서, 본 발명에서는 상기 결정립의 평균 결정 입경의 상한을 7.0 ㎛ 미만으로 규정하는 것에 더하여, 추가로 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률을 30 ％ 이하로 하는 것을 규정한다. 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률은 바람직하게는 20 ％ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 15 ％ 이하로 한다.

또한, 결정 방위차, 평균 결정 입경, 및 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률은 SEM/EBSD 법에 의해 측정할 수 있고, 여기서는 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 열연 강판의 제조 방법을 설명한다.

본 발명의 열연 강판은 예를 들어, 상기 성분 조성을 갖는 강 소재를, 가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 가열한 후, 조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하, 마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 또한, 930 ℃ 이하의 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율 : 65 ％ 이상인 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 열간 압연 후에, 열연판에, 판두께 중심 온도에서 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하, 냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하로 냉각을 실시하고, 냉각 후에, 열연판을 권취하는 권취 공정을 실시함으로써 얻어진다.

또한, 이하의 제조 방법의 설명에 있어서, 온도에 관한「℃」표시는 특별한 언급이 없는 한, 강 소재나 강판 (열연판) 의 표면 온도로 한다. 이들 표면 온도는 방사 온도계 등으로 측정할 수 있다. 또, 강판 판두께 중심의 온도는 강판 단면 내의 온도 분포를 전열 해석에 의해 계산하고, 그 결과를 강판의 표면 온도에 의해 보정함으로써 구할 수 있다.

본 발명에 있어서, 강 소재 (강 슬래브) 의 용제 방법은 특별히 한정되지 않고, 전로, 전기로, 진공 용해로 등과 같은 공지된 용제 방법 모두가 적합하다. 주조 방법도 특별히 한정되지 않지만, 연속 주조법 등의 공지된 주조 방법에 의해, 소망하는 치수로 제조된다. 또한, 연속 주조법 대신에, 조괴-분괴 압연법을 적용해도 아무런 문제는 없다. 용강에는 추가로 취과정련 등의 2 차 정련을 실시하여도 된다.

이어서, 얻어진 강 소재 (강 슬래브) 를, 가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 가열한 후, 조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하로 하는 조압연을 실시하고, 마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하로 하는 마무리 압연을 실시하고, 또한, 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 65 ％ 이상인 열간 압연 공정을 실시하여 열연판으로 한다.

가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하

가열 온도가 1100 ℃ 미만인 경우, 피압연재의 변형 저항이 커져 압연이 곤란해진다. 한편, 가열 온도가 1300 ℃ 를 초과하면, 오스테나이트립이 조대화하여, 후의 압연 (조압연, 마무리 압연) 에 있어서 미세한 오스테나이트립이 얻어지지 않고, 본 발명에서 목적으로 하는 열연 강판의 평균 결정 입경을 확보하기가 곤란해진다. 또, 조대한 베이나이트의 생성을 억제하는 것이 곤란해져, 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률을 본 발명에서 목적으로 하는 범위로 제어하기가 어렵다. 이 때문에, 열간 압연 공정에 있어서의 가열 온도는 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 1120 ℃ 이상 1280 ℃ 이하이다.

또한, 본 발명에서는 강 슬래브 (슬래브) 를 제조한 후, 일단 실온까지 냉각시키고, 그 후 다시 가열하는 종래법에 더하여, 실온까지 냉각시키지 않고 온편인 채로 가열로에 장입하거나, 혹은 약간의 보열을 실시한 후에 즉시 압연하는, 이들 직송 압연의 에너지 절약 프로세스도 문제 없이 적용할 수 있다.

조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하

조압연 종료 온도가 850 ℃ 미만인 경우, 후의 마무리 압연 중에 강판 표면 온도가 페라이트 변태 개시 온도 이하가 되어, 페라이트가 생성할 위험성이 증대한다. 생성한 페라이트는 그 후의 마무리 압연에 의해 압연 방향으로 신장한 가공 페라이트립이 되어, 항복비 상승의 원인이 된다. 한편, 조압연 종료 온도가 1150 ℃ 를 초과하면, 오스테나이트 미재결정 온도역에서의 압하량이 부족하여, 미세한 오스테나이트립이 얻어지지 않고, 본 발명에서 목적으로 하는 열연 강판의 평균 결정 입경을 확보하기가 곤란해진다. 또, 조대한 베이나이트의 생성을 억제하기가 곤란해진다. 이 때문에, 조압연 종료 온도는 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 860 ℃ 이상 1000 ℃ 이하이다. 보다 더 바람직하게는 870 ℃ 이상 980 ℃ 이하이다.

마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하

마무리 압연 종료 온도가 750 ℃ 미만인 경우, 마무리 압연 중에 강판 표면 온도가 페라이트 변태 개시 온도 이하가 되어, 페라이트가 생성할 위험성이 높아진다. 상기와 같이 생성한 페라이트는 그 후의 압연에 의해 압연 방향으로 신장한 가공 페라이트립이 되어, 항복비 상승의 원인이 된다. 한편, 마무리 압연 종료 온도가 850 ℃ 을 초과하면, 오스테나이트 미재결정 온도역에서의 압하량이 부족하여, 미세한 오스테나이트립이 얻어지지 않고, 본 발명에서 목적으로 하는 열연 강판의 평균 결정 입경을 확보하기가 곤란해진다. 또, 조대한 베이나이트의 생성을 억제하기가 곤란해진다. 이 때문에, 마무리 압연 종료 온도는 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 770 ℃ 이상 830 ℃ 이하이다. 보다 더 바람직하게는 780 ℃ 이상 820 ℃ 이하이다.

930 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 65 ％ 이상

본 발명에서는 열간 압연 공정에 있어서 오스테나이트를 미세화함으로써, 이어지는 냉각 공정, 권취 공정에서 생성하는 페라이트, 베이나이트 및 잔부 조직을 미세화하고, 본 발명에서 목적으로 하는 강도 및 인성을 갖는 열연 강판이 얻어진다. 열간 압연 공정에 있어서 오스테나이트를 미세화하기 위해서는 오스테나이트 미재결정 온도역에서의 압하율을 높여 충분한 가공 변형을 도입할 필요가 있다. 이를 달성하기 위해, 본 발명에서는 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 한다. 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율이 65 ％ 미만인 경우, 열간 압연 공정에 있어서 충분한 가공 변형을 도입할 수 없기 때문에, 본 발명에서 목적으로 하는 결정 입경을 갖는 조직이 얻어지지 않는다. 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율은 보다 바람직하게는 70 ％ 이상이고, 보다 더 바람직하게는 71 ％ 이상이다. 특히 상한은 규정하지 않지만, 80 ％ 를 초과하면 압하율의 상승에 대한 인성 향상 효과가 작아져, 설비 부하만 증대되기 때문에, 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율은 80 ％ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 75 ％ 이하이고, 보다 더 바람직하게는 74 ％ 이하이다.

여기서, 930 ℃ 이하로 하는 이유는 930 ℃ 초과에서는 압연 공정에 있어서 오스테나이트가 재결정되고, 압연에 의해 도입된 전위가 소실되어 버려, 미세화한 오스테나이트가 얻어지지 않기 때문이다. 상기 합계 압하율이란, 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 온도역에 있어서의 각 압연 패스의 압하율의 합계를 가리킨다.

또한, 슬래브를 열간 압연함에 있어서, 상기 조압연 및 마무리 압연의 양방에 있어서 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 하는 열간 압연으로 해도 되고, 마무리 압연만으로 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 하는 열간 압연으로 해도 된다. 후자에 있어서, 마무리 압연만으로 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 할 수 없는 경우에는 조압연 도중에 슬래브를 냉각시켜 온도를 930 ℃ 이하로 한 후, 조압연과 마무리 압연의 양방에 있어서의 930 ℃ 이하 마무리 압연 종료 온도까지의 합계 압하율을 65 ％ 이상으로 해도 된다.

본 발명에서는 마무리 판두께의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 필요 압하율의 확보나 강판 온도 관리의 관점에서, 32 ㎜ 이하가 바람직하다.

열간 압연 공정 후, 열연판에 냉각 공정을 실시한다. 냉각 공정에서는 냉각 정지 온도까지의 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하, 냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하로 냉각한다.

냉각 개시부터 냉각 정지 (냉각 종료) 까지의 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하

열연판의 판두께 중심 온도에서, 냉각 개시부터 후술하는 냉각 정지까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도가, 10 ℃/s 미만에서는 페라이트의 핵 생성 빈도가 감소하고, 페라이트립이 조대화하기 때문에, 평균 결정 입경을 7.0 ㎛ 미만으로 할 수 없다. 또, 본 발명에서 목적으로 하는 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 체적률의 범위로 제어하는 것이 곤란하다. 한편으로, 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 를 초과하면, 강판의 판두께 t/2 의 위치에 있어서 다량의 마텐자이트가 생성하여, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 미만이 된다. 평균 냉각 속도는 바람직하게는 15 ℃/s 이상이고, 보다 바람직하게는 17 ℃/s 이상이다. 바람직하게는 25 ℃/s 이하이고, 보다 바람직하게는 23 ℃/s 이하이다.

또한, 본 발명에서는 냉각 전의 강판 표면에 있어서의 페라이트 생성 억제의 관점에서, 마무리 압연 종료 후 즉시 냉각을 개시하는 것이 바람직하다.

냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하

열연판의 판두께 중심 온도에서, 냉각 정지 온도가 450 ℃ 미만에서는 강판의 판두께 1/2 t 위치에 있어서 다량의 마텐자이트가 생성하여, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 미만이 되는 경우가 있다. 또, 페라이트의 체적률이 30 ％ 이하가 되는 경우가 있다. 한편으로, 냉각 정지 온도가 650 ℃ 를 초과하면, 페라이트의 핵 생성 빈도가 감소하여, 페라이트립이 조대화함과 함께, 베이나이트 변태 개시 온도를 상회하기 때문에 베이나이트의 체적률을 10 ％ 이상으로 할 수 없다. 냉각 정지 온도는 바람직하게는 480 ℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 490 ℃ 이상이다. 바람직하게는 620 ℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 600 ℃ 이하이다.

또한, 본 발명에 있어서, 평균 냉각 속도는 특별히 언급하지 않는 한, ((냉각 전의 열연판의 판두께 중심 온도 - 냉각 후의 열연판의 판두께 중심 온도)/냉각 시간) 로 구해지는 값 (냉각 속도) 으로 한다. 냉각 방법은 노즐로부터의 물의 분사 등과 같은 수랭이나, 냉각 가스의 분사에 의한 냉각 등을 들 수 있다. 본 발명에서는 열연판의 양면이 동 조건으로 냉각되도록, 열연판 양면에 냉각 조작 (처리) 을 실시하는 것이 바람직하다.

냉각 공정 후에, 열연판을 권취하고, 그 후 방랭하는 권취 공정을 실시한다. 권취 공정에서는 강판 조직의 관점에서, 권취 온도 : 450 ℃ ~ 650 ℃ 에서 권취하는 것이 바람직하다. 권취 온도가 450 ℃ 미만에서는 다량의 마텐자이트가 생성하여, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 미만이 되는 경우가 있다. 또, 페라이트의 체적률이 30 ％ 이하가 되는 경우가 있다. 권취 온도가 650 ℃ 초과에서는 페라이트의 핵 생성 빈도가 감소하여, 페라이트립이 조대화함과 함께, 베이나이트 변태 개시 온도를 상회하기 때문에 베이나이트의 체적률을 10 ％ 이상으로 할 수 없는 경우가 있다. 권취 온도는 보다 바람직하게는 480 ~ 620 ℃ 이고, 보다 더 바람직하게는 490 ~ 590 ℃ 이다.

이상에 의해, 본 발명의 열연 강판이 제조된다. 본 발명에 의하면, 항복 강도가 330 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상, 항복비가 0.75 이하, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 170 J 이상인 열연 강판이 얻어진다. 또, 얻어진 열연 강판을 소재로 하여 제조한 냉간 롤 성형 각형 강관은 항복 강도가 385 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상으로, 높은 소성 변형능과 우수한 인성도 구비할 수 있다. 이로써, 냉간 프레스 굽힘 성형과 비교하여 생산성이 높아 짧은 납기로 고강도 각형 강관을 제조할 수 있게 된다. 이 냉간 롤 성형 각형 강관은 특히 공장, 창고, 상업 시설 등의 대형 건축물의 건축 부재에 바람직하게 사용할 수 있기 때문에 시공 비용 삭감에 크게 공헌할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되지 않는다.

표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 용강을 전로에 의해 용제하고, 연속 주조법으로 슬래브 (강 소재 : 두께 250 ㎜) 로 하였다. 얻어진 슬래브를 표 2 에 나타내는 조건의 열간 압연 공정, 냉각 공정, 권취 공정을 실시하여, 표 2 에 나타내는 마무리 판두께 (㎜) 의 열연 강판으로 하였다.

얻어진 열연 강판으로부터 시험편을 채취하여 이하에 나타내는 조직 관찰, 인장 시험, 샤르피 충격 시험을 실시하였다.

〔조직 관찰〕

조직 관찰용 시험편은 관찰면이 열간 압연시의 압연 방향 단면 또한 판두께 1/2 t 위치가 되도록 채취하고, 연마한 후, 나이탈 부식시켜 제작하였다. 조직 관찰은 광학 현미경 (배율 : 1000 배) 또는 주사형 전자 현미경 (SEM, 배율 : 1000 배) 을 사용하여, 강판의 판두께 1/2 t 위치에 있어서의 조직을 관찰하고, 촬상하였다. 얻어진 광학 현미경 이미지 및 SEM 이미지로부터, 페라이트, 펄라이트, 베이나이트 및 잔부 조직의 면적률을 구하였다. 각 조직의 면적률은 5 시야 이상으로 관찰을 실시하고, 각 시야에서 얻어진 값의 평균치로서 산출하였다. 여기서는 조직 관찰에 의해 얻어진 면적률을 각 조직의 체적률로 하였다.

여기서, 페라이트는 확산 변태에 의한 생성물을 말하고, 전위 밀도가 낮고 거의 회복한 조직을 나타낸다. 폴리고날 페라이트 및 유사 폴리고날 페라이트가 이에 포함된다. 또, 베이나이트는 전위 밀도가 높은 래스상의 페라이트와 시멘타이트의 복상 조직이다.

또한, 광학 현미경 이미지 및 SEM 이미지에서는 마텐자이트와 오스테나이트의 식별이 어렵기 때문에, 얻어진 SEM 이미지로부터 마텐자이트 혹은 오스테나이트로서 관찰된 조직의 면적률을 측정하고, 그리고 후술하는 방법으로 측정한 오스테나이트의 체적률을 공제한 값을 마텐자이트의 체적률로 하였다.

오스테나이트의 체적률의 측정은 X 선 회절에 의해 실시했다. 조직 관찰용 시험편은 회절면이 강판의 판두께 1/2 t 위치가 되도록 연삭한 후, 화학 연마를 하여 표면 가공층을 제거하여 제작하였다. 측정에는 Mo 의 Kα선을 사용하고, fcc 철의 (200), (220), (311) 면과 bcc 철의 (200), (211) 면의 적분 강도로부터 오스테나이트의 체적률을 구하였다.

또, 평균 원상당경 (평균 결정 입경) 및 원상당경 (결정 입경) 이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률은 SEM/EBSD 법을 사용하여 측정하였다. 측정 영역은 500 ㎛ ×500 ㎛, 측정 스텝 사이즈는 0.5 ㎛ 로 하였다. 결정 입경은 인접하는 결정립의 사이의 방위차를 구하고, 방위차가 15°이상인 경계를 결정립계로 하여 측정하였다. 얻어진 결정립계로부터 입경의 산술 평균을 구하고, 평균 결정 입경으로 하였다.

또한, 결정 입경 해석에 있어서는 결정 입경이 2.0 ㎛ 이하인 것은 측정 노이즈로 하여 해석 대상에서 제외하고, 얻어진 면적률이 체적률과 동등한 것으로 하였다.

〔인장 시험〕

인장 시험은 인장 방향이 압연 방향과 평행이 되도록, JIS 5 호의 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241 의 규정에 준거하여 실시하였다. 항복 강도 YS, 인장 강도 TS 를 측정하고, (항복 강도)/(인장 강도) 로 정의되는 항복비를 산출하였다.

〔샤르피 충격 시험〕

샤르피 충격 시험은 얻어진 열연 강판의 판두께 1/2 t 위치로부터, 시험편 길이 방향이 압연 방향과 평행해지도록 V 노치 시험편을 채취하였다. JIS Z 2242 의 규정에 준거하여 시험 온도 : -40 ℃ 에서 샤르피 충격 시험을 실시하고, 흡수 에너지 (J) 를 구하였다. 또한, 시험편의 개수는 각 3 개로 하고, 그 평균치를 산출하여 흡수 에너지 (J) 를 구하였다.

얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

표 3 중, 강 No. 1, 4, 11, 12, 16, 21 ∼ 28, 30 ∼ 40, 42 는 본 발명예이고, 강 No. 2, 3, 5 ~ 10, 13 ~ 15, 17 ~ 20, 29, 41, 43 은 비교예이다.

본 발명예의 강 조직은 모두 체적률로 30 ％ 를 초과하는 페라이트, 10 ％ 이상의 베이나이트를 포함하고, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고, 잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고, 또한, 결정립의 평균 결정 입경이 7.0 ㎛ 미만이고, 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률이 30 ％ 이하였다. 또, 이들 본 발명예의 기계 특성은 모두 항복 강도가 330 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상, 항복비가 0.75 이하, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 170 J 이상이었다.

한편, 비교예의 강 No. 2 는 C 의 함유량이 본 발명의 범위를 하회하고 있었기 때문에, 항복 강도 및 인장 강도가 본 발명의 범위 밖이 되었다. 비교예의 강 No. 3 은 Mn 의 함유량이 본 발명의 범위를 하회하고 있었기 때문에, 결정립이 조대화하고, 평균 결정 입경 및 결정 입경이 40.0 ㎛ 이상인 결정립의 체적률이 본 발명의 범위 밖이 되었기 때문에, 항복 강도, 인장 강도 및 -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 5 는 슬래브 가열 온도가 본 발명의 범위를 상회하고 있어 결정립이 조대화하고, 평균 결정 입경 및 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이 본 발명의 범위 밖이 되었기 때문에, 인장 강도 및 -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 6 은 930 ℃ 이하에 있어서의 압하율이 본 발명의 범위를 하회하고 있어 조대한 베이나이트의 생성을 억제할 수 없고, 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이 본 발명의 범위 밖이 되었기 때문에, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 7 은 마무리 압연 종료 온도가 본 발명의 범위를 하회하고 있어 열간 압연 도중에 페라이트가 생성했기 때문에, 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 8 은 마무리 압연 종료 온도가 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 930 ℃ 이하에 있어서의 압하율이 본 발명의 범위를 하회하여 조대한 베이나이트의 생성을 억제할 수 없고, 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이 본 발명의 범위 밖이 되어, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 9 는 냉각 속도가 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 결정립이 조대화하고, 평균 결정 입경 및 결정 입경 40.0 ㎛ 이상의 결정립의 체적률이 본 발명의 범위 밖이 되어, 항복 강도, 인장 강도 및 -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 10 은 냉각 속도가 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 페라이트의 체적률 및 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 본 발명의 범위 밖이 되어, 항복비 및 -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 13 은 냉각 정지 온도가 본 발명의 범위를 상회하였기 때문에, 베이나이트의 체적률이 본 발명의 범위 밖이 되어, 항복 강도 및 인장 강도가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 14 는 냉각 정지 온도가 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 본 발명의 범위 밖이 되어, 항복비 및 -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 15 는 C 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하고 있었기 때문에, 페라이트와 베이나이트의 체적률의 합계가 본 발명의 범위 밖이 되어, 항복비 및 -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 17 은 Si 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하고 있었기 때문에, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 18 은 Mn 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하고 있었기 때문에, 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 19 는 P 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하고 있었기 때문에, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 강 No. 20 은 S 의 함유량이 본 발명의 범위를 상회하고 있었기 때문에, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No. 29 는 C 의 함유량이 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 항복 강도 및 인장 강도가 본 발명의 범위 밖이 되었다. 또 경질상인 펄라이트의 생성이 억제되어 페라이트와 베이나이트 체적률의 합계가 본 발명의 범위 밖이 되어, 그 결과, 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No. 41 은 냉각 정지 온도가 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 페라이트의 체적률이 본 발명의 범위 밖이 되어, 항복비가 원하는 값에 이르지 않았다.

비교예의 No. 43 은 냉각 속도가 본 발명의 범위를 하회하였기 때문에, 평균 결정 입경이 본 발명의 범위 밖이 되어, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 원하는 값에 이르지 않았다.

이상으로부터, 열연 강판의 조성 및 조직을 본 발명의 범위 내로 함으로써, 대형 건축물의 건축 부재에 사용되는, 인성이 우수한 고강도, 저항복비의 냉간 롤 성형 각형 강관용의 열연 강판을 제공할 수 있다.

Claims

성분 조성은 질량％ 로,
C : 0.04 ％ 이상 0.50 ％ 이하,
Si : 2.0 ％ 이하,
Mn : 0.5 ％ 이상 3.0 ％ 이하,
P : 0.10 ％ 이하,
S : 0.05 ％ 이하,
Al : 0.005 ％ 이상 0.10 ％ 이하,
N : 0.010 ％ 이하
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
강판 표면으로부터 판두께 t 의 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직은,
체적률로, 페라이트가 30 ％ 초과, 베이나이트가 10 ％ 이상이고,
그 페라이트 및 그 베이나이트의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 70 ％ 이상 95 ％ 이하이고,
잔부가 펄라이트, 마텐자이트, 오스테나이트에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지고,
이웃하는 결정의 방위차가 15°이상인 경계로 둘러싸인 영역을 결정립으로 했을 때,
그 결정립의 평균 원상당경이 7.0 ㎛ 미만이고,
또한, 원상당경으로 40.0 ㎛ 이상인 그 결정립의 합계가, 1/2 t 위치에 있어서의 강 조직 전체에 대해 체적률로 30 ％ 이하이고,
항복 강도가 330 ㎫ 이상, 인장 강도가 520 ㎫ 이상, 항복비가 0.75 이하, -40 ℃ 에 있어서의 샤르피 흡수 에너지가 170 J 이상, 판두께가 20 ㎜ 를 초과하는, 열연 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로 질량％ 로, 하기 A 군 및 B 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군을 함유하는, 열연 강판.
A 군 : Nb : 0.15 ％ 이하, Ti : 0.15 ％ 이하, V : 0.15 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
B 군 : Cr : 1.0 ％ 이하, Mo : 1.0 ％ 이하, Cu : 0.5 ％ 이하, Ni : 0.3 ％ 이하, Ca : 0.010 ％ 이하, B : 0.010 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 열연 강판의 제조 방법으로서, 상기 성분 조성을 갖는 강 소재를, 가열 온도 : 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 가열한 후,
조압연 종료 온도 : 850 ℃ 이상 1150 ℃ 이하, 마무리 압연 종료 온도 : 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 또한, 930 ℃ 이하에서의 합계 압하율 : 65 ％ 이상인 열간 압연을 실시하고,
상기 열간 압연 후에, 판두께 중심 온도에서 평균 냉각 속도 : 10 ℃/s 이상 30 ℃/s 이하, 냉각 정지 온도 : 450 ℃ 이상 650 ℃ 이하로 냉각하는, 열연 강판의 제조 방법.
삭제