KR102667657B1 - 열연 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소(C): 0.05 ~ 0.15중량%, 규소(Si): 0.2 ~ 0.6중량%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.0중량%, 인(P): 0 초과 0.05중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%, 티타늄(Ti): 0.06 ~ 0.15중량%, 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 홀 확장율(HER)이 80% 이상인 것을 특징으로 하는, 열연 강판을 제공한다.
Description
본 발명은 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고강도 고버링성 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 샤시 부품은 차체 하부에 적용되어 차체, 파워트레인, 조향 및 구동 부품을 연결 및 지지하고, 반복적인 충격과 하중을 받기 때문에 높은 내구 피로 특성이 요구된다. 샤시 부품은 운전자의 안전과 밀접하게 연관되어 있기 때문에 고강도 강판을 사용하고 있는데 최근 버링성(홀확장성) 때문에 샤시 부품에서 버링부 크랙 발생률이 높아져 기존보다 더 높은 수준의 강도와 버링성을 갖는 강판의 개발이 필요하다.
기존 제품에서는 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 바나듐(V) 등의 석출 원소를 첨가하여 인장강도 80K급의 고강도를 확보할 수 있었다. 하지만 고버링성을 요구하는 부품에는 적합하지 않았다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 홀 확장율(HER)이 80% 이상으로 높은 버링성 확보가 가능한 고강도 열연 강판 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판은 탄소(C): 0.05 ~ 0.15중량%, 규소(Si): 0.2 ~ 0.6중량%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.0중량%, 인(P): 0 초과 0.05중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%, 티타늄(Ti): 0.06 ~ 0.15중량%, 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 홀 확장율(HER)이 80% 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 열연 강판은 항복강도(YP): 600 ~ 760MPa, 인장강도(TS): 780 ~ 900MPa 및 연신율(EL): 12% 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 열연 강판의 최종 미세 조직은 페라이트 및 베이나이트를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 제조 방법은 (a) 탄소(C): 0.05 ~ 0.15중량%, 규소(Si): 0.2 ~ 0.6중량%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.0중량%, 인(P): 0 초과 0.05중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%, 티타늄(Ti): 0.06 ~ 0.15중량%, 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 제공하는 단계; (b) 상기 강재를 재가열하는 단계; (c) 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계; (d) 상기 열간 압연된 강재를 다단 냉각하는 단계; 및 (e) 상기 다단 냉각된 강재를 권취하는 단계;를 포함한다.
상기 열연 강판의 제조 방법의 상기 (b) 단계에서 재가열온도는 1200 ~ 1280℃이고, 상기 (c) 단계에서 마무리 압연온도는 860 ~ 900℃이고, 상기 (e) 단계에서 권취온도는 480 ~ 540℃일 수 있다.
상기 열연 강판의 제조 방법의 상기 (d) 단계는 상기 강재를 냉각수를 이용하여 냉각하는 1차 냉각 단계; 상기 강재를 공냉하는 2차 냉각 단계; 및 상기 강재를 냉각수를 이용하여 냉각하는 3차 냉각 단계;를 순차적으로 포함할 수 있다.
상기 열연 강판의 제조 방법에서, 상기 2차 냉각 단계는 상기 열간 압연 후 상기 권취하기 전에 위치하는 냉각대 구간의 중앙부 온도인 600 ~ 640℃에서 공랭하는 단계를 포함하고, 상기 1차 냉각 단계는 상기 마무리 압연온도에서 상기 냉각대 구간의 중앙부 온도까지 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 2차 냉각 단계는 상기 냉각대 구간의 중앙부 온도에서 상기 권취온도까지 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 홀 확장율(HER)이 80% 이상으로 높은 버링성 확보가 가능한 고강도 열연 강판 및 이의 제조 방법을 구현한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기존 양산재와 다르게 냉각 속도 및 스텝 냉각 방식을 조정하여 FB(Ferrite + Bainite) 조직을 구현시켜 버링성을 높일 수 있으며, 또한, Nb, Ti, Mo 원소를 첨가하여 미세 석출물을 형성하여 결정립 미세화를 통해 재질을 향상시켜 80K급 강도를 확보하였다. 이를 통해 고강도와 고버링성을 동시 요구하는 고강도 샤시 부품에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 열연 강판의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실험예 중 실시예에 따르는 열연 강판의 미세 조직을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실험예 중 비교예에 따르는 열연 강판의 미세 조직을 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실험예 중 실시예에 따르는 열연 강판의 미세 조직을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실험예 중 비교예에 따르는 열연 강판의 미세 조직을 촬영한 사진이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하에서는 고강도 고버링성 열연 강판 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다.
열연 강판
본 발명의 일 실시예에 따르는 열연 강판은 탄소(C): 0.05 ~ 0.15중량%, 규소(Si): 0.2 ~ 0.6중량%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.0중량%, 인(P): 0 초과 0.05중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%, 티타늄(Ti): 0.06 ~ 0.15중량%, 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. 이하에서는, 상기 열연 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.
탄소(C)
탄소는 강도 및 경도를 확보하기 위하여 첨가된다. 본 발명에서는 저탄 설계를 통해 점용접성 및 이상(2nd) 분율을 저감하여 연신, 버링성을 향상시키기 위하여, 탄소는 강판의 전체 무게 중량의 0.05 ~ 0.15중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소가 0.05중량% 미만일 경우 상술한 효과를 기대하기 어려우며 원하는 강도를 확보하기 어렵다. 반대로 탄소의 첨가량이 0.15중량%를 초과하는 경우 용접성을 저하시키며 인성이 저하되는 문제점이 나타날 수 있다.
규소(Si)
규소는 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가한다. 본 발명에서는 페라이트 고용강화 및 연신율 확보 목적으로 규소는 강판의 전체 무게 중량의 0.2 ~ 0.6중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 규소의 첨가량이 0.2 중량% 미만일 경우 규소 첨가에 따른 탈산 효과 및 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로 규소의 첨가량이 0.6중량%를 초과할 경우 표면특성, 용접성 및 도금성이 저하될 수 있다.
망간(Mn)
망간은 강의 강도 및 인성을 증가시키고 강의 소입성을 증가시키는 원소이다. 망간은 철과 유사한 원자 직경을 갖는 치환형 원소로서, 고용 강화에 매우 효과적인 원소이다. 또한 망간은 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다. 망간은 강판 전체 중량의 1.2 ~ 2.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간이 1.2중량% 미만인 경우에는 강도 확보에 어려움이 있을 수 있으며 상술한 효과를 기대하기 어렵다. 또한 망간이 2.0중량%를 초과하는 경우에는 편석대가 발생할 수 있으며 S와 결합하여 다량의 MnS가 형성되어 소재의 가공성이 저하될 수 있다.
인(P)
인(P)은 고용 강화에 의해 강도의 강도를 높이며, 탄화물의 형성을 억제하는 기능을 수행할 수 있다. 다만, 인의 과다 첨가로 용접성이 악화되고 슬라브 중심 편석에 의해 내부식성을 저하시키는 문제가 있다. 인은 강의 입계에 편석되어 재질 편차를 발생하게 하며 강의 인성을 저하시키는 원인으로 작용하므로 함량을 0.05중량% 이하로 제한하며, 입계 취화, 개재물 저감을 통한 버링성 및 용접성 향상을 위하여 최소화하는 것이 바람직하다.
황(S)
황은 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS를 형성함으로써 강의 가공성을 저하시키기 때문에, 함량을 0.01중량% 이하로 제한하며, 입계 취화, 개재물 저감을 통한 버링성 및 용접성 향상을 위하여 최소화하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al)
알루미늄은 제강 시의 탈산을 위해 첨가하며, 질소(N)와 반응하여 미세한 AlN 석출물을 형성하여 결정립 미세화와 더불어 석출강화에 의해 강도 향상에도 기여하는 원소이다. 알루미늄은 0.02 ~ 0.06중량% 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄을 0.02중량% 미만으로 첨가하는 경우에는 상술한 효과를 얻을 수 없으며, 0.06중량%를 초과하여 첨가하는 경우 강 내에 존재하는 N과 결합하여 조대한 AlN계 질화물을 생성하고, 용접성을 저해할 수 있다.
니오븀(Nb)
니오븀은 열간 압연시 재결정을 지연시켜 결정립 미세화를 도모할 수 있다. 열간 압연중 고용 니오븀은 재결정의 핵생성 및 성장을 지연시키는 것으로 알려져 있으며, 이러한 재결정 지연은 전위 등의 결함 자리를 소모하지 않기 때문에 상변태시 핵생성을 촉진하여 결정립을 미세하게 한다. 또한 변형 유기 석출된 탄화물은 상변태시 페라이트의 핵생성 자리 역할을 하므로 상변태를 촉진하여 결정립을 미세화할 수 있다. 본 발명에서는 적정 니오븀 함량을 0.02 ~ 0.05 중량%로 제한하였다. 니오븀 함량이 0.02중량% 미만인 경우 상술한 효과를 기대하기 어려우며, 0.05중량%를 초과하는 경우, 열간 압연 시 부하가 증가하는 문제점이 있으며, 탄소 및 질소와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성하여 강도를 증가시킬 수 있는 석출 경화형 원소로 함량이 증가하여 항복 강도 및 항복비가 증가하고 연신율이 감소하여 가공성을 저하시킨다.
티타늄(Ti)
티타늄은 고온 안정성이 높은 Ti(C,N) 석출물을 생성시킴으로써 용접 시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부 조직을 미세화 시킴으로써 열연 제품의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 가지고 있다. 그러나 다량 첨가 시에는 고온에서 형성된 조대한 TiN 석출물을 생성시킴으로써 강의 내부식성을 저하시킬 수 있으므로 상기 티타늄의 함량은 고용 질소를 충분히 제거 가능한 0.06 ~ 0.15중량%로 제한한다. 티타늄의 첨가량이 0.06중량% 미만일 경우에는 상술한 첨가 효과가 불충분하며, 티타늄의 첨가량이 0.15중량%를 초과할 경우에는 고온 연성에 취약하여 슬라브 품질이 저하되며 제조되는 강판의 표면결함을 유발할 수 있다.
몰리브덴(Mo)
몰리브덴(Mo)은 강도 및 인성의 향상에 기여하며, 또한 상온이나 고온에서 안정된 강도를 확보하는데 기여한다. 즉, 몰리브덴은 석출물 생성을 통한 결정립 미세화로 강도를 확보하고 결정립 크기를 미세화할 수 있다. 상기 몰리브덴은 강판 전체 중량의 0.1 ~ 0.3중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴의 첨가량이 0.1중량% 미만인 경우에는 상술한 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴의 첨가량이 0.3중량%를 초과하는 경우에는 용접성을 저하시키는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판은 홀 확장율(HER)이 80% 이상이며, 항복강도(YP): 600 ~ 760MPa, 인장강도(TS): 780 ~ 900MPa 및 연신율(EL): 12% 이상일 수 있다.
상술한 바와 같은 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 최종 미세 조직은 페라이트, 베이나이트 및 석출물을 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 조성과 물성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 열연 강판의 제조 방법을 설명한다.
열연 강판의 제조 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 열연 강판의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 열연 강판의 제조 방법은 (a) 탄소(C): 0.05 ~ 0.15중량%, 규소(Si): 0.2 ~ 0.6중량%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.0중량%, 인(P): 0 초과 0.05중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%, 티타늄(Ti): 0.06 ~ 0.15중량%, 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 제공하는 단계(S100); (b) 상기 강재를 재가열하는 단계(S200); (c) 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계(S300); (d) 상기 열간 압연된 강재를 다단 냉각하는 단계(S400); 및 (e) 상기 다단 냉각된 강재를 권취하는 단계(S500);를 포함한다.
상기 (b) 단계(S200)에서 재가열온도는 1200 ~ 1280℃이고, 상기 (c) 단계(S300)에서 마무리 압연온도는 860 ~ 900℃이고, 상기 (e) 단계(S500)에서 권취온도는 480 ~ 540℃일 수 있다.
i) 재가열 과정을 통해 오스테나이징 처리를 해주며 편석 성분 및 석출물을 재고용 시킨다. 예를 들어, 슬라브는 제강 공정을 통해 얻은 용강을 연속 주조하여 반제품 형태로 제조되고, 재가열 공정을 통하여 주조 공정에서 발생한 성분 편석을 균질화하고, 열간 압연할 수 있는 상태로 만든다.
슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)가 1200℃ 미만이면, 니오븀 탄화물의 고용이 충분하지 않으며, 주조시 편석된 성분들이 충분히 고르게 분포되지 않고, 열간 압연 시 압연 부하가 야기되는 문제점이 있다. 따라서 니오븀 탄화물의 충분한 고용을 위해 1220℃ 에서 2시간 이상 유지하는 것이 필요하다. 재가열 온도가 1280℃를 초과하면 매우 조대한 오스테나이트 결정립이 형성되어 강도 확보가 어렵게 된다. 또한 재가열 온도가 올라갈수록 가열 비용 및 압연 온도를 맞추기 위한 추가 시간 소요 등으로 제조비용 상승 및 생산성 저하를 야기하므로 바람직하지 않다. 따라서 본 발명 성분계의 적정 재가열 온도(SRT)는 1200 ~ 1280℃가 적절하다.
ii) 사상 압연 종료 온도 또는 마무리 압연 온도인 FDT(Finishing Delivery Temperature)가 860℃ 미만인 경우, 결정립이 미세화되어 항복비가 높아지거나 이상영역의 압연에 의해 혼립 조직이 발생하여 강판의 가공성 저하 및 압연 공정에 부하를 야기할 수 있다. 또한 FDT 온도가 너무 낮으면 열연 코일의 전장 재질 편차를 야기 할 수 있다. FDT가 900℃를 초과하면 강판의 표면 스케일 발생으로 인한 강판의 품질이 저하될 우려가 있다.
iii) 마무리 압연 후 권취공정 전 냉각 공정은 다단 냉각 공정이다. 상기 (d) 단계(S400)는 상기 강재를 냉각수를 이용하여 냉각하는 1차 냉각 단계; 상기 강재를 공냉하는 2차 냉각 단계; 및 상기 강재를 냉각수를 이용하여 냉각하는 3차 냉각 단계;를 순차적으로 포함한다. 2차 냉각 단계의 냉각속도는 1차 냉각 단계의 냉각속도 및 3차 냉각 단계의 냉각속도보다 낮다.
상기 2차 냉각 단계는 상기 열간 압연 후 상기 권취하기 전에 위치하는 냉각대 구간의 중앙부 온도(MT)인 600 ~ 640℃에서 공랭하는 단계를 포함할 수 있다. 냉각대 구간의 중앙부 온도(MT)인 600 ~ 640℃의 범위는 페라이트 온도역일 수 있다.
상기 1차 냉각 단계는 상기 마무리 압연온도(FDT)에서 상기 냉각대 구간의 중앙부 온도(MT)까지 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 2차 냉각 단계는 상기 냉각대 구간의 중앙부 온도(MT)에서 상기 권취온도(CT)까지 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
iv) 권취 단계에서는 480 ~ 540℃의 온도에서 권취한다. 480℃ 미만에서 권취할 경우 결정립 미세화로 강도가 증가하여 조관 및 용접성이 저하되며, 540℃를 초과하여 권취할 경우 충분한 강도 확보가 어려운 단점이 있다.
상기 (a) 단계 내지 상기 (e) 단계를 수행한 후, 상기 강재의 홀 확장율(HER)은 80% 이상이고, 항복강도(YP): 600 ~ 760MPa, 인장강도(TS): 780 ~ 900MPa 및 연신율(EL): 12% 이상일 수 있다.
상기 (a) 단계 내지 상기 (e) 단계를 수행한 후, 상기 강재의 최종 미세 조직은 페라이트, 베이나이트 및 석출물을 포함할 수 있다. 따라서, 구현된 강재는 FB(Ferrite + Bainite)강일 수 있다. FB(Ferrite+Bainite)강을 구현하기 위해서 상술한 다단 냉각 공정이 적용되는데 페라이트와 오스테나이트 공존온도 영역으로부터 냉각 시 페라이트에 존재하는 탄소 등의 원소가 미변태 오스테나이트로 농축되고 다단(Step) 냉각 후 Bs 이하 온도에서 권취하면 미변태 오스테나이트가 베이나이트 조직으로 변태된다.
본 발명에서는 합금원소 첨가를 통해서 석출물을 형성하여 결정립 미세화로 강도를 상향시킴과 동시에 열연 중 냉각 설비인 ROT(Run Out Table) 상에서 다단(Step) 냉각을 적용하여 FB 조직을 구현하여 버링성을 향상시킬 수 있는 기술을 개시한다. 구체적으로, FB강 조직을 만들기 위해서 다단 냉각 방식을 적용하며, 상기 다단 냉각 방식은 냉각 설비인 ROT상에 다단 냉각을 통해 중간에 공냉 시간을 가짐으로써 페라이트와 베이나이트 변태 곡선을 지나게 하여 페라이트와 베이나이트 조직이 구현되도록 하였다.
실험예
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 다음의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 다음의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 시편의 조성
본 실험예에서는 표 1의 합금 원소 조성(단위: 중량%)을 가지는 시편들을 제공한다.
| 조성계 | C | Si | Mn | P | S | Al | Nb | Ti | V | Mo | Fe | |
| 실험예1 | A | 0.054 | 0.41 | 1.7 | 0.03 | 0.005 | 0.31 | 0.069 | 0.061 | 0.091 | 0.28 | Bal. |
| 실험예2 | B | 0.079 | 0.42 | 1.7 | 0.03 | 0.005 | 0.048 | 0.03 | 0.101 | - | - | Bal. |
| 실험예3 | C | 0.082 | 0.41 | 1.73 | 0.03 | 0.005 | 0.051 | 0.032 | 0.108 | - | 0.203 | Bal. |
| 실험예4 | D | 0.06 | 0.4 | 1.69 | 0.03 | 0.005 | 0.05 | 0.031 | 0.105 | - | - | Bal. |
| 실험예5 | E | 0.062 | 0.4 | 1.7 | 0.03 | 0.005 | 0.059 | 0.031 | 0.074 | - | - | Bal. |
| 실험예6 | F | 0.064 | 0.41 | 1.71 | 0.03 | 0.005 | 0.057 | 0.032 | 0.073 | - | 0.204 | Bal. |
표 1을 참조하면, 실험예3 및 실험예6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 조성 범위인 탄소(C): 0.05 ~ 0.15중량%, 규소(Si): 0.2 ~ 0.6중량%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.0중량%, 인(P): 0 초과 0.05중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%, 티타늄(Ti): 0.06 ~ 0.15중량%, 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량% 및 나머지 철(Fe)인 조성 범위를 만족한다.
한편, 실험예1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 조성 범위 중 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%의 조성 범위를 만족하지 못하고, 합금원소로서 바나듐을 더 함유한다.
실험예2, 실험예4, 실험예5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 조성 범위 중 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량%를 하회하여 만족하지 못한다.
2. 공정 조건 및 물성 평가
표 2는 표 1에 개시된 조성 성분계를 가지는 시편들에 대하여 적용한 열연 강판 제조 공정의 조건과 열연재의 항복 강도(YP), 인장강도(TS), 연신율(EL), 홀 확장율(HER)을 나타낸 것이다.
'SRT'항목은 열간 압연 전에 재가열 공정의 온도를 의미하며, 'FDT' 항목은 사상 압연 종료 온도(마무리 압연온도)를 의미하며, 'MT' 항목은 다단 냉각 공정에서 열간 압연 후 권취하기 전에 위치하는 냉각대 구간의 중앙부 온도를 의미하며, 'CT' 항목은 권취 온도를 의미한다. 상기 시편들에 대하여 적용한 그 외의 열연 강판 제조 공정의 조건은 도 1을 참조하여 설명한 공정 범위 내에서 동일하게 적용하였다. 버링성은 초기 직경(d0:10mm)의 천공 구멍을 형성한 후, 60°원추펀치로 확장시켜서, 크랙(crack)이 판을 관통한 시점의 구멍 직경(d)으로부터 구해지는 홀 확장률((d-d0)/d0 X 100)로 나타내었다.
실험예1에서는 열간 압연 공정의 마무리 압연 후 권취 공정 전 냉각대에서 상술한 다단 냉각을 수행하지 않고 전단 급냉 공정을 적용하였으며, 실험예2 내지 실험예6에서는, 냉각대 구간의 중앙부 온도(MT)만 달리 하여, 열간 압연 공정의 마무리 압연 후 권취 공정 전 냉각대에서 상술한 1차 냉각, 2차 냉각 및 3차 냉각을 순차적으로 적용하였다.
| 조성계 | SRT(℃) | FDT(℃) | MT(℃) | CT(℃) | YP(MPa) | TS(MPa) | EL(%) | HER(%) | |
| 실험예1 | A | 1208 | 898 | - | 573 | 797 | 869 | 21 | 37 |
| 실험예2 | B | 1220 | 884 | 632 | 508 | 719 | 778 | 15.5 | 57 |
| 실험예3 | C | 1220 | 900 | 606 | 543 | 744 | 813 | 15.4 | 53 |
| 실험예4 | D | 1220 | 894 | 719 | 588 | 693 | 760 | 21.3 | 66 |
| 실험예5 | E | 1220 | 889 | 616 | 492 | 692 | 751 | 17.2 | 65 |
| 실험예6 | F | 1220 | 897 | 628 | 532 | 717 | 787 | 16 | 97 |
표 2를 참조하면, 실험예6(실시예)은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 조성 범위를 가지며, 재가열온도(SRT): 1200 ~ 1280℃, 마무리 압연온도(FDT): 860 ~ 900℃, 열간 압연 후 권취하기 전에 위치하는 냉각대 구간의 중앙부 온도(MT): 600 ~ 640℃, 권취온도(CT): 480 ~ 540℃의 범위를 만족하며, 그 결과, 홀 확장율(HER): 80% 이상, 항복강도(YP): 600 ~ 760MPa, 인장강도(TS): 780 ~ 900MPa 및 연신율(EL): 12% 이상을 모두 만족한다.
실험예1(비교예)은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 조성 범위 중 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%의 조성 범위를 만족하지 못하고, 합금원소로서 바나듐을 더 함유하며, 권취온도(CT): 480 ~ 540℃의 범위를 만족하지 못하며, 그 결과, 홀 확장율(HER): 80% 이상, 항복강도(YP): 600 ~ 760MPa를 만족하지 못한다.
실험예2(비교예)는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 조성 범위 중 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량%를 하회하여 만족하지 못하며, 그 결과, 홀 확장율(HER): 80% 이상을 만족하지 못한다.
실험예3(비교예)은 권취온도(CT): 480 ~ 540℃의 범위를 만족하지 못하며, 그 결과, 홀 확장율(HER): 80% 이상을 만족하지 못한다.
실험예4(비교예)는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 조성 범위 중 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량%를 하회하여 만족하지 못하며, 열간 압연 후 권취하기 전에 위치하는 냉각대 구간의 중앙부 온도(MT): 600 ~ 640℃, 권취온도(CT): 480 ~ 540℃의 범위를 모두 만족하지 못하며, 그 결과, 홀 확장율(HER): 80% 이상, 인장강도(TS): 780 ~ 900MPa을 만족하지 못한다.
실험예5(비교예)는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강판의 조성 범위 중 몰리브덴(Mo): 0.1 ~ 0.3중량%를 하회하여 만족하지 못하며, 그 결과, 홀 확장율(HER): 80% 이상, 인장강도(TS): 780 ~ 900MPa을 만족하지 못한다.
도 2는 본 발명의 실험예 중 실시예(실험예6)에 따르는 열연 강판의 미세 조직을 촬영한 사진이고, 도 3은 본 발명의 실험예 중 비교예(실시예1)에 따르는 열연 강판의 미세 조직을 촬영한 사진이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 실험예 중 실시예(실험예6)에 따르는 열연 강판의 미세 조직에서는 페라이트, 베이나이트 및 석출물이 관찰되며, 도 3을 참조하면 본 발명의 실험예 중 비교예(실험예1)에 따르는 열연 강판의 미세 조직에서는 페라이트 및 석출물이 관찰된다.
표 2 및 도 2와 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 기존의 페라이트 및 석출물 조직에서 성분 및 공정 조건을 변경하여 유사 강도를 가지면서 향상된 버링성을 갖는 강재를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 열연 공정 조건 제어를 통해 미세조직의 변화가 나타났고 동등 그레이드(grade) 강재 대비 높은 버링성을 확보하였다. 즉, 재질 평가 결과 기존 양산재와 재질은 유사한 수준이나 HER값이 80% 이상으로 높은 버링성 확보가 가능하였다. 본 발명에 의하면 기존의 780MPa급 소재 대비 높은 버링성을 확보하여 난성형이 필요한 샤시 부품 등에 적용할 가능성이 있음을 확인하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Claims (7)
- 탄소(C): 0.05 ~ 0.15중량%, 규소(Si): 0.2 ~ 0.6중량%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.0중량%, 인(P): 0 초과 0.05중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%, 티타늄(Ti): 0.06 ~ 0.15중량%, 몰리브덴(Mo): 0.203 ~ 0.3중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
항복강도(YP): 600 ~ 760MPa, 인장강도(TS): 787 ~ 900MPa, 연신율(EL): 12% 이상 및 홀 확장율(HER)이 80% 이상인 것을 특징으로 하는,
열연 강판. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
최종 미세 조직은 페라이트 및 베이나이트를 포함하는,
열연 강판. - (a) 탄소(C): 0.05 ~ 0.15중량%, 규소(Si): 0.2 ~ 0.6중량%, 망간(Mn): 1.2 ~ 2.0중량%, 인(P): 0 초과 0.05중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.02 ~ 0.06중량%, 니오븀(Nb): 0.02 ~ 0.05 중량%, 티타늄(Ti): 0.06 ~ 0.15중량%, 몰리브덴(Mo): 0.203 ~ 0.3중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 제공하는 단계;
(b) 상기 강재를 재가열하는 단계;
(c) 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계;
(d) 상기 열간 압연된 강재를 다단 냉각하는 단계; 및
(e) 상기 다단 냉각된 강재를 권취하는 단계;를 포함하며,
상기 (b) 단계에서 재가열온도는 1200 ~ 1280℃이고, 상기 (c) 단계에서 마무리 압연온도는 860 ~ 900℃이고, 상기 (e) 단계에서 권취온도는 480 ~ 540℃이며,
상기 (d) 단계는 상기 강재를 냉각수를 이용하여 냉각하는 1차 냉각 단계; 상기 강재를 공냉하는 2차 냉각 단계; 및 상기 강재를 냉각수를 이용하여 냉각하는 3차 냉각 단계;를 순차적으로 포함하되,
상기 2차 냉각 단계는 상기 열간 압연 후 상기 권취하기 전에 위치하는 냉각대 구간의 중앙부 온도인 600 ~ 640℃에서 공랭하는 단계를 포함하고, 상기 1차 냉각 단계는 상기 마무리 압연온도에서 상기 냉각대 구간의 중앙부 온도까지 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 2차 냉각 단계는 상기 냉각대 구간의 중앙부 온도에서 상기 권취온도까지 냉각하는 단계를 포함하며,
상기 (a) 단계 내지 상기 (e) 단계를 수행하여 구현된 열연 강판은 항복강도(YP): 600 ~ 760MPa, 인장강도(TS): 787 ~ 900MPa, 연신율(EL): 12% 이상 및 홀 확장율(HER)이 80% 이상인 것을 특징으로 하는,
열연 강판의 제조 방법.
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| KR100352587B1 (ko) * | 1995-12-30 | 2002-12-26 | 주식회사 포스코 | 연신장출성이우수한고강도열간압연강판및그제조방법 |
| JP2010189738A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Jfe Steel Corp | 加工性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法 |
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| KR100352587B1 (ko) * | 1995-12-30 | 2002-12-26 | 주식회사 포스코 | 연신장출성이우수한고강도열간압연강판및그제조방법 |
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