KR20240098527A - 열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법 - Google Patents

열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

고강도 지지용 구조재로서 적합한 고강도를 가지면서 우수한 성형성을 확보할 수 있는 열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법에 대하여 개시한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 열연강판은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.1%, Si : 0.1% 이하, Mn : 1.4 ~ 1.8%, Ti : 0.05 ~ 0.15%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, Mo : 0.05 ~ 0.15%, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, N : 0.01% 이하 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 면적비로 90% 이상의 페라이트를 포함하는 미세조직을 갖되, 상기 페라이트의 평균 결정립이 10㎛ 이하의 크기이고, 상기 Ti, Nb 및 Mo를 단독 또는 2종 이상으로 함유된 탄화물을 포함하고, 상기 탄화물의 평균 직경은 10nm 이하의 크기인 것을 특징으로 한다.

Description

열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법{HOT ROLLED STEEL SHEET AND HOT ROLLED PLATED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법에 관한 것으로, 고강도 지지용 구조재로서 적합한 고강도를 가지면서 우수한 성형성을 확보할 수 있는 열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법에 관한 것이다.
고강도 열연강판 및 열연 도금강판은 지지용 구조재로 주로 이용된다. 특히, 고강도 열연 도금강판은 우수한 변형저항성 및 내식성을 가지면서도, 냉연 도금강판 대비 우수한 경제성을 가지므로, 건축용 비계(construction scaffolding), 비닐하우스 구조재, 태양광 지지대 등의 강건재용 소재로 다양하게 이용되고 있다.
특히, 태양광 구조물로 사용되는 강의 경우, 설치비용 대비 최대 전력 생산량을 확보하기 위해 고정식이 아닌 상하좌우로 태양을 따라다니며 움직이는 가변형 형태의 지지구조물의 수요가 급증나고 있어 고강도 강재에 대한 시장의 요구가 증가하고 있는 실정이다.
이와 같이, 열연강판 또는 열연 도금강판에 대해 고강도에 대한 요구가 늘어나고 있는 실정이지만, 현재까지는 구조재로써 적합한 물성을 가지는 열연강판 또는 열연 도금강판을 제공하기 위한 현실적인 방안이 제공되지 못하고 있다.
따라서, 지지용 구조재로서 적합한 고강도 특성을 가지는 열연강판 및 열연 도금강판에 대한 개발이 시급한 실정이다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0022338호(2011.03.07. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 고강도 열연강판 및 그 제조방법이 기재되어 있다.
본 발명은 고강도 지지용 구조재로서 적합한 고강도를 가지면서 우수한 성형성을 확보할 수 있는 열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.1%, Si : 0.1% 이하, Mn : 1.4 ~ 1.8%, Ti : 0.05 ~ 0.15%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, Mo : 0.05 ~ 0.15%, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, N : 0.01% 이하 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 면적비로 90% 이상의 페라이트를 포함하는 미세조직을 갖되, 상기 페라이트의 평균 결정립이 10㎛ 이하의 크기이고, 상기 Ti, Nb 및 Mo를 단독 또는 2종 이상으로 함유된 탄화물을 포함하고, 상기 탄화물의 평균 직경은 10nm 이하의 크기인 것을 특징으로 한다.
상기 열연강판은 하기 관계식 1을 만족한다.
관계식 1 : ([Ti] + 4[Nb] + 2×[Mo]) × 100 ≥ 40
(상기 관계식 1에서, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미함.)
상기 열연강판은 잔부 조직으로서, 펄라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트 중 하나 이상의 미세조직을 포함한다.
상기 열연강판은 항복강도(YS): 700MPa 이상 및 인장강도(TS): 750MPa 이상을 갖는다.
상기 열연강판은 굽힘가공성(R/t) 1.0 이하를 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연 도금강판은 소지 강판 및 상기 소지 강판의 적어도 일면에 형성된 도금층을 포함하며, 상기 소지 강판은 열연강판이며, 상기 도금층은 아연 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연 도금강판 제조 방법은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.1%, Si : 0.1% 이하, Mn : 1.4 ~ 1.8%, Ti : 0.05 ~ 0.15%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, Mo : 0.05 ~ 0.15%, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, N : 0.01% 이하 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,150 ~ 1,300℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 열간압연 800 ~ 950℃으로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 열연강판을 550 ~ 650℃까지 냉각하여 권취하는 단계; 및 상기 권취된 열연강판을 열처리한 후, 상기 열연강판의 적어도 일면을 도금처리하여 도금층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 열처리는 450 ~ 720℃ 조건으로 실시한다.
본 발명에 따른 열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법은 항복강도(YS): 700MPa 이상 및 인장강도(TS): 750MPa 이상의 우수한 강도를 가짐과 더불어, 굽힘가공성(R/t) 1.0 이하의 우수한 성형성을 갖는다.
이 결과, 본 발명에 따른 열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법은 고강도를 가지면서 성형성이 우수한 것을 요구하는 건축용 비계, 비닐하우스 구조재, 태양광 지지대 등의 고강도 지지용 구조재로서 활용하기에 적합하다.
본 발명의 효과는 전술한 사항에 국한되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 이하에 기술된 설명으로부터 유추 가능한 효과를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열연 도금강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 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 실시예들에 따른 열연강판 및 그 열연 도금강판과 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
열연강판
본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 건축용 비계, 비닐하우스 구조재, 태양광 지지대 등의 고강도 지지용 구조재로서 사용하기에 적합한 고강도를 가지면서 우수한 성형성을 갖는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.1%, Si : 0.1% 이하, Mn : 1.4 ~ 1.8%, Ti : 0.05 ~ 0.15%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, Mo : 0.05 ~ 0.15%, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, N : 0.01% 이하 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 면적비로 90% 이상의 페라이트를 포함하는 미세조직을 갖되, 상기 페라이트의 평균 결정립이 10㎛ 이하의 크기이고, 상기 Ti, Nb 및 Mo를 단독 또는 2종 이상으로 함유된 탄화물을 포함하고, 상기 탄화물의 평균 직경은 10nm 이하의 크기이다.
이때, 열연강판은 하기 관계식 1을 만족한다.
관계식 1 : ([Ti] + 4[Nb] + 2×[Mo]) × 100 ≥ 40
이러한 관계식 1에서, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
관계식 1은 석출강화 원소인 Ti, Mo 및 Nb의 함량을 제어함으로써 강도를 향상시키기 위한 파라미터이다. 만일, ([Ti] + 4[Nb] + 2×[Mo]) × 100의 값이 40 미만인 경우에는 석출물 양이 너무 적어 강도 향상에 효과적이지 못하다. 따라서, ([Ti] + 4[Nb] + 2×[Mo]) × 100의 값은, 관계식 1과 같이, 40 이상을 만족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 42 ~ 55를 제시할 수 있다.
또한, 열연강판은 잔부 조직으로서, 펄라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트 중 하나 이상의 미세조직을 포함한다.
또한, 열연강판은 항복강도(YS): 700MPa 이상 및 인장강도(TS): 750MPa 이상을 갖는다. 보다 구체적으로, 열연강판은 항복강도(YS): 700 ~ 800MPa 및 인장강도(TS): 750 ~ 850MPa을 갖는다.
아울러, 열연강판은 굽힘가공성(R/t) 1.0 이하를 갖는다. 보다 바람직하게, 열연강판은 굽힘가공성(R/t) 0.9 이하를 갖는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 열연강판에 포함되는 강 조성 및 이의 조성비에 대하여 보다 상세히 설명한다. 이하, 특별히 달리 표시하지 않는 한 각 원소의 함량을 나타내는 %는 중량을 기준으로 한다.
탄소(C) : 0.04 ~ 0.1%
탄소(C)는 고용강화 효과뿐만 아니라 Ti, Nb, Mo와의 탄화물 형성을 위해 첨가되며, 인장강도 확보를 위한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.04 중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 탄소(C)의 첨가량이 0.1 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 탄화물 조대화가 일어나 석출강화 효과를 충분히 확보할 수 없고, 미세조직에서 펄라이트 분율이 증가하여, 본 발명에서 얻고자 하는 면적비 90% 이상의 페라이트 조직을 확보할 수 없다. 또한, 연속주조시 아포정 영역으로 인한 표면 크랙 등이 발생할 수 있어 소재의 건전성을 위해서도 0.1 중량% 이하의 탄소 함량 제한이 필요하다. 따라서, 탄소(C)는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.04 ~ 0.1 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
실리콘(Si): 0.1% 이하
실리콘(Si)은 강의 탈산에 유용할 뿐만 아니라, 고용강화를 통한 강도 확보에 효과적이다. 다만, 실리콘(Si)의 함량이 0.1 중량%를 초과하는 경우에는 실리콘 산화물을 형성하여 도금을 어렵게 하는 단점이 있다. 따라서, 실리콘(Si)의 함량은 0.1 중량% 이하인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는 0.001 ~ 0.1 중량%의 함량비로 첨가될 수 있다.
망간(Mn): 1.4 ~ 1.8%
망간(Mn)은 고용강화 효과 및 용접 후 냉각시 용접부의 경화능을 확보하기 위해 첨가된다. 이러한 효과를 얻기 위해서, 망간(Mn)은 1.4 중량% 이상 첨가되는 것이 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 망간(Mn)이 1.8 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 Mn 편석이 증가하여 연속주조시 불량 및 재질 편차가 발생할 수 있다. 따라서, 망간(Mn)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 1.4 ~ 1.8 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
티타늄(Ti): 0.05 ~ 0.15%
티타늄(Ti)은 석출강화 효과 및 결정립 조대화 억제를 위해 첨가한다. 티타늄(Ti)의 첨가량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 본 발명에서 목표로 하는 고강도를 얻기 힘들며, 0.15 중량%를 초과하는 경우에는 조대한 탄화물이 형성되어 석출강화에 효과적이지 않게 된다. 따라서, 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb) : 0.02 ~ 0.06%
니오븀(Nb)은 석출강화 효과와 더불어 열간압연 중 재결정을 억제하여 보다 미세한 결정립 크기를 얻기 위해 첨가한다. 니오븀(Nb)의 첨가량이 0.02 중량% 미만일 경우에는 충분한 석출강화 효과를 얻기 어렵고, 0.06 중량%를 초과하는 경우에는 조대한 석출물의 형성으로 인해 강도가 하락할 수 있다. 따라서, 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
몰리브덴(Mo): 0.05 ~ 0.15%
몰리브덴(Mo)은 석출물 성장을 억제하기 위해 첨가된다. 또한, 페라이트의 형성을 지연시켜 낮은 온도에서 페라이트가 형성되도록 하여 결정립 미세화에도 기여한다. 몰리브덴(Mo)의 첨가량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 충분히 얻기 힘들 수 있다. 반면, 몰리브덴(Mo)의 첨가량이 0.15 중량%를 초과할 경우에는 경제성이 떨어질 수 있다. 따라서, 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
인(P) : 0.02% 이하
인(P)은 불순물 원소로서 결정립계에 편석되어 인성을 떨어뜨리므로 가능한 포함하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 인(P)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S): 0.02% 이하
황(S)은 불순물 원소로서 MnS를 형성시키는 주요 원소이며, 조대한 MnS의 형성으로 인해 인성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 황(S)은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
질소(N) : 0.01% 이하
질소(N)는 불순물 원소로서 그 함량이 0.01 중량%를 초과하는 경우 고온에서 Ti, Nb와 반응하여 질화물을 형성하기 때문에 실질적으로 석출강화에 기여하는 Ti, Nb의 함량을 저감시켜 강판의 강도를 저하시키는 단점이 있다. 따라서, 질소(N)는 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 상술한 강 조성 이외에 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 불가피한 불순물은 통상의 철강 제조 공정에서 의도되지 않게 혼입될 수 있는 것으로, 이를 전면 배제할 수는 없으며, 통상의 철강제조 분야의 기술자라면 그 의미를 쉽게 이해할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 상술한 강 조성 이외의 다른 조성의 첨가를 전면적으로 배제하는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 면적비로 90% 이상의 페라이트를 포함하는 미세조직을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 본 발명에서는 우수한 성형성을 확보하기 위하여 면적비로 90% 이상의 페라이트 조직을 확보하는 것이 중요하다.
본 발명의 미세조직은 이론적으로는 페라이트 단상인 것이 바람직하나, 제조공정 상 불가피하게 펄라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트 중 하나 이상이 형성될 수 있다. 다만, 베이나이트 또는 마르텐사이트와 같은 저온변태상이 많게 되면 성형성이 저하된다. 또한, 열연강판 내에 펄라이트가 존재하게 되면 경질상인 시멘타이트에 의해 가공 중 크랙이 발생하기 쉽다. 따라서, 잔부 조직은 가능한 적을수록 바람직하다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 면적비로 페라이트 분율이 93% 이상인 것이 보다 바람직하고, 95% 이상인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, 페라이트는 폴리고날 페라이트, 베이니틱 페라이트 및 애시큘러 페라이트 중 하나 이상일 수 있다.
이때, 페라이트의 평균 결정립은 10㎛ 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하고, 8.5㎛ 이하의 크기를 갖는 것이 보다 바람직하다. 만일, 페라이트의 평균 결정립 크키가 10㎛를 초과하는 경우에는 결정립 조대화로 인하여 충분한 강도를 얻지 못할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 Ti, Nb 및 Mo를 단독 또는 2종 이상으로 함유된 탄화물을 포함하고, 탄화물의 평균 직경이 10nm 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 탄화물의 평균 직경은 7nm 이하의 크기를 갖는 것이 좋다. 이와 같이, 탄화물의 평균 직경이 10nm 이하인 미세한 탄화물을 다량 형성시킴으로써, 탄화물의 파괴가 일어나지 않으면서도 우수한 강도 향상 효과를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 항복강도(YS): 700MPa 이상 및 인장강도(TS): 750MPa 이상의 우수한 강도를 가짐과 더불어, 굽힘가공성(R/t) 1.0 이하의 우수한 성형성을 갖는다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 고강도를 가지면서 성형성이 우수한 것을 요구하는 건축용 비계, 비닐하우스 구조재, 태양광 지지대 등의 고강도 지지용 구조재로서 활용하기에 적합하다.
한편, 본 발명에서는 상술한 열연강판을 이용하여 제조되는 열연 도금강판을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열연 도금강판은 소지 강판 및 소지 강판의 적어도 일면에 형성된 도금층을 포함하며, 소지 강판은 상술한 열연강판이며, 도금층은 아연 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
열연 도금강판 제조 방법
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열연 도금강판 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열연 도금강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열연 도금강판 제조 방법은 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각 및 권취 단계(S130)와 열처리 및 도금처리 단계(S140)를 포함한다.
재가열
재가열 단계(S110)에서는 중량%로, C : 0.04 ~ 0.1%, Si : 0.1% 이하, Mn : 1.4 ~ 1.8%, Ti : 0.05 ~ 0.15%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, Mo : 0.05 ~ 0.15%, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, N : 0.01% 이하 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,150 ~ 1,300℃에서 재가열한다.
본 단계에서, 강 슬라브를 1,150 ~ 1,300℃의 온도 범위에서 재가열하는 것은 합금조성 및 미세조직을 균일하게 하기 위함이다. 재가열 온도가 1,150℃ 미만인 경우에는 강 슬라브에 형성된 석출물이 미고용되어 후속 공정에서 최적의 석출강화 효과를 얻을 수 없다. 또한, 재가열 온도가 1,300℃를 초과하는 경우에는 과도한 결정립 성장이 발생하여 목표로 하는 재질 및 품질을 확보하기 어렵다. 따라서, 강 슬라브의 재가열 온도는 1,150 ~ 1,300℃의 범위를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 1,220 ~ 1,270℃를 제시할 수 있다.
열간압연
열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 강 슬라브를 마무리 열간압연 800 ~ 950℃ 조건으로 열간압연한다.
본 단계에서, 마무리 열간압연 온도가 800℃ 미만일 경우에는 오스테나이트 일부가 페라이트로 변태하여 최종적으로 얻어지는 결정립의 크기가 불균일해질 우려가 있다. 반면, 마무리 열간압연 온도가 950℃를 초과하는 경우에는 스케일 결함 및 제어압연 효과 감소로 인해 결정립 미세화 효과가 적어 질 수 있다.
냉각 및 권취
냉각 및 권취 단계(S130)에서는 열간압연된 열연강판을 550 ~ 650℃까지 냉각하여 권취한다.
이와 같이, 열간압연된 열연강판은 수냉을 거친 후 550 ~ 650℃의 권취온도에서 권취될 수 있다. 권취온도가 550℃ 미만일 경우에는 저온조직의 출현과 같은 본 발명이 얻고자 하는 미세조직을 얻지 못할 뿐만 아니라, 탄화물 형성이 충분하지 않아 충분한 석출강화 효과를 얻을 수 없다. 반면, 권취 온도가 650℃를 초과할 경우에는 탄화물의 조대화가 일어나 목표하는 강도를 얻을 수 없다.
이때, 열연강판은 하기 관계식 1을 만족한다.
관계식 1 : ([Ti] + 4[Nb] + 2×[Mo]) × 100 ≥ 40
이러한 관계식 1에서, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
위의 관계식 1은 석출강화 원소인 Ti, Mo 및 Nb의 함량을 제어함으로써 강도를 향상시키기 위한 파라미터이다. 만일, ([Ti] + 4[Nb] + 2×[Mo]) × 100의 값이 40 미만인 경우에는 석출물 양이 너무 적어 강도 향상에 효과적이지 못하다. 따라서, ([Ti] + 4[Nb] + 2×[Mo]) × 100의 값은, 관계식 1과 같이, 40 이상을 만족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 42 ~ 55를 제시할 수 있다.
또한, 열연강판은 하기 관계식 2를 만족한다.
관계식 2 : (재가열 온도 - 1,250)2 + (마무리 열간압연후 열연강판의 온도 - 600)2 × (탄화물의 평균 직경 크기 / 1,000) ≤ 10
위의 관계식 2는 석출강화 효과를 극대화시킬 수 있는 공정조건 및 탄화물의 크기로 구성된 파라미터이다. (재가열 온도 - 1,250)2 + (마무리 열간압연후 열연강판의 온도 - 600)2 × (탄화물의 평균 직경 크기 / 1,000)의 값이 10 미만인 경우에는 탄화물이 충분히 용해되지 않은 상태에서 석출을 유도하여 석출물의 양이 너무 적었거나, 석출을 유도시키는 온도가 너무 높거나 낮아 석출물의 양이 너무 적거나, 너무 조대화되어 강도에 기여할 수 없다.
열처리 및 도금처리
열처리 및 도금처리 단계(S140)에서는 권취된 열연강판을 열처리한 후, 열연강판의 적어도 일면을 도금처리하여 도금층을 형성한다.
본 단계에서, 열처리 공정은 후속되는 도금처리 공정에서의 강판의 온도 확보 및 탄화물의 안정적인 확보를 위해, 450 ~ 720℃의 온도범위에서 실시하는 것이 바람직하다.
이러한 열처리 공정 후, 열처리된 열연강판의 적어도 일면에 도금층을 형성할 수 있다. 본 발명의 도금층의 성분 및 형성 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 열연 도금강판에 통상적으로 제공되는 도금층의 성분 및 형성 방법을 포함하는 개념으로 해석될 수 있다.
일 예로, 도금층은 용융도금 방식, 전기도금 방식 및 플라즈마 방식 중에서 선택된 어느 하나의 방식에 의해 형성될 수 있으며, 도금층은 아연 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조되는 열연 도금강판은 항복강도(YS): 700MPa 이상 및 인장강도(TS): 750MPa 이상의 우수한 강도를 가짐과 더불어, 굽힘가공성(R/t) 1.0 이하의 우수한 성형성을 갖는다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조되는 열연 도금강판은 고강도를 가지면서 성형성이 우수한 것을 요구하는 건축용 비계, 비닐하우스 구조재, 태양광 지지대 등의 고강도 지지용 구조재로서 활용하기에 적합하다.
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. 시편 제조
하기 표 1에 기재된 합금조성을 갖는 강 슬라브를 준비한 뒤, 하기 표 2에 기재된 공정조건을 적용하여 열연 도금강판을 제조하였다. 표 1에서 나머지는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물이며, 표 2의 공정조건을 적용한 2.0mm의 두께를 갖는 열연 도금강판을 제조하였다.
[표 1] (단위 : wt%)
[표 2]
2. 물성 평가
표 3은 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 9에 따른 시편에 대한 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
1) 미세조직 측정
미세조직의 종류 및 분율은 광학현미경(OM)을 사용하여 측정하였다. 또한, 페라이트 결정립 크기는 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 촬영한 후 ASTM E 112의 Circular intercept 법을 활용하여 측정하였다.
2) 석출물 크기 측정
석출물의 크기는 carbon replica 법을 이용하여 시편으로부터 석출물을 채취하고, 투과전자현미경(TEM)을 활용하여 측정하였다. 이때, 채취된 석출물의 크기는 장변 및 단변의 길이를 측정한 후, 측정된 장변 및 단변 길이의 합에 대한 평균 값으로 석출물의 평균 길이를 계산하여 나타내었다.
3) 인장시험
항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL) KS B 0802 규격의 인장시험 방법으로 인장시험을 진행하여 측정하였다. 열연강판의 경우 KS B 0801규격의 5호 시험편으로 길이방향을 열연 압연방향에 맞추어 인장시편을 가공하였다.
4) 경도 측정
경도는 열연강재의 t/4 위치에서 비커스경도계를 활용하여 1kg 하중으로 측정하였다. 이 때, 각 위치에서 5지점을 측정하여 평균값을 구하였다.
[표 3]
표 1 내지 표 3에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 합금조성, 관계식 1 및 2와 공정 조건을 만족하는 실시예 1 ~ 6의 경우에는 본 발명이 얻고자 하는 미세조직 및 석출물을 확보함에 따라 고강도의 기계적 물성을 가지며, 우수한 굽힘가공성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1의 경우에는 C의 함량이 낮음에 따라 충분한 석출강화 효과를 얻지 못하여 본 발명이 목표로 하는 고강도를 확보하지 못하였다.
또한, 비교예 2의 경우에는 Mn 함량이 낮음에 따라 고용강화 효과가 낮고, 냉각 중 상변태 조건의 변화로 인해 충분한 석출강화 효과를 얻지 못하여 본 발명이 목표로 하는 고강도를 확보하지 못하였다.
또한, 비교예 3, 4, 5의 경우에는 Ti, Nb, Mo 함량이 낮음에 따라 충분한 석출강화 효과를 얻지 못해 본 발명이 목표로 하는 고강도를 확보하지 못하였다. 특히, 비교예 3, 4, 5는 [관계식 1] ≤ 40을 만족하지 못하는 것을 표 3을 통해 확인할 수 있다.
아울러, 비교예 6, 7, 8, 9의 경우에는 본 발명의 합금조성은 만족하나, 제조 공정조건을 만족하지 못하였다.
즉, 비교예 6의 경우에는 강 슬라브 재가열 온도가 낮음에 따라 석출강화 원소의 재고용이 부족하여 충분한 석출강화 효과를 얻지 못하였다. 또한, 비교예 7의 경우에는 높은 마무리 열간압연온도로 인하여 제어압연에 의한 결정립 미세화 효과가 떨어져 결정립이 충분히 미세화되지 못하였다. 또한, 비교예 8 및 9의 경우에는 권취온도가 낮고 높음에 따라 저온조직 출현에 의한 굽힘가공성 저하와 석출물의 조대화가 이루어져 목표로 하는 고강도와 굽힘성형성을 확보하지 못하였다.
특히, 비교예 6, 8, 9는 [관계식 1] ≤ 10을 만족하지 못하는 것을 표 3을 통해 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각 및 권취 단계
S140 : 열처리 및 도금처리 단계

Claims (8)

  1. 중량%로, C : 0.04 ~ 0.1%, Si : 0.1% 이하, Mn : 1.4 ~ 1.8%, Ti : 0.05 ~ 0.15%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, Mo : 0.05 ~ 0.15%, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, N : 0.01% 이하 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    면적비로 90% 이상의 페라이트를 포함하는 미세조직을 갖되, 상기 페라이트의 평균 결정립이 10㎛ 이하의 크기이고,
    상기 Ti, Nb 및 Mo를 단독 또는 2종 이상으로 함유된 탄화물을 포함하고, 상기 탄화물의 평균 직경은 10nm 이하의 크기인 열연강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열연강판은
    하기 관계식 1을 만족하는,
    열연강판.

    관계식 1 : ([Ti] + 4[Nb] + 2×[Mo]) × 100 ≥ 40
    (상기 관계식 1에서, [ ]는 각 원소의 중량%를 의미함.)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열연강판은
    잔부 조직으로서, 펄라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트 중 하나 이상의 미세조직을 포함하는,
    열연강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열연강판은
    항복강도(YS): 700MPa 이상 및 인장강도(TS): 750MPa 이상을 갖는,
    열연강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열연강판은
    굽힘가공성(R/t) 1.0 이하를 갖는,
    열연강판.
  6. 소지 강판 및 상기 소지 강판의 적어도 일면에 형성된 도금층을 포함하며,
    상기 소지 강판은 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 열연강판이며,
    상기 도금층은 아연 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는,
    열연 도금강판.
  7. 중량%로, C : 0.04 ~ 0.1%, Si : 0.1% 이하, Mn : 1.4 ~ 1.8%, Ti : 0.05 ~ 0.15%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, Mo : 0.05 ~ 0.15%, P : 0.02% 이하, S : 0.02% 이하, N : 0.01% 이하 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1,150 ~ 1,300℃에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 열간압연 800 ~ 950℃으로 열간압연하는 단계;
    상기 열간압연된 열연강판을 550 ~ 650℃까지 냉각하여 권취하는 단계; 및
    상기 권취된 열연강판을 열처리한 후, 상기 열연강판의 적어도 일면을 도금처리하여 도금층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 열연 도금강판 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열처리는
    450 ~ 720℃ 조건으로 실시하는,
    열연 도금강판 제조 방법.
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