KR100200127B1 - Manufacturing method for high strength steel by hot rolling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고장력강의 제조방법을 제공하기 위한 것으로서, 그 제조방법은 중량%로 C:0.100.45%, Si: 0.100.40%, Mn: 0.501.50%, Al : 0.0100.050%을 함유하고, V: 0.100.20%, Nb: 0.0100.10%중에서 선택된 1종 또는 2종을 함유하며, 잔부가 실질적으로 Fe이며 : 제강시 불가피한 성분을 함유하는 강을 이용하여 9001300이상의 온도로 가열한 후, 열간가공을 개시하고, 열간가공종료온도를 탄소량에 따라서 달리하여 열간가공을 실시한 후, 마르텐사이트 변태온도이하로 21450/sec.의 냉각속도로 냉각한 후, 공냉하며, 여기서 열간가공 온도는 상기 탄소량중 탄소량이 적은 강재는 900이상이고, 상기 탄소량중 탄소량이 많은 강재는 770이상이며, 또한, 상기 마르텐사이트 변태온도이하로의 냉각을 종료하는 온도는 상기 냉각을 종료한 후, 냉각된 강재가 다시 500700의 온도로 복원될 수 있을 정도의 온도인 것을 특징으로 한다.The present invention is to provide a manufacturing method of high tensile steel, the manufacturing method is C: 0.10 in weight% 0.45%, Si: 0.10 0.40%, Mn: 0.50 1.50%, Al: 0.010 Contains 0.050%, V: 0.10 0.20%, Nb: 0.010 Contains one or two selected from 0.10%, the balance of which is substantially Fe: 900 using steel containing inevitable components during steelmaking 1300 After heating to the above-mentioned temperature, hot processing is started, and hot processing is performed by varying the hot finishing temperature according to the amount of carbon, and after the martensite transformation temperature is lower than 21 450 After cooling at a cooling rate of / sec., it is air-cooled, where the hot working temperature is 900 for steels with a small amount of carbon in the carbon amount. The steel material with a large amount of carbon in the carbon amount is 770. In addition, the temperature which complete | finishes cooling below the said martensite transformation temperature is 500 degree | times after the completion | finish of the said cooling again 700 The temperature is enough to be restored to the temperature of.
Description
본 발명은 열간 압연에 의한 고장력강의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing high tensile steel by hot rolling.
터널 등의 건축구조물에는 안전도가 매우 중요하므로, 고장력 용접구조용 강이 널리 사용되고 있다. 이러한 고장력강은 항복강도나 균일변형이 큰 소재가 요구된다.Since safety is very important for building structures such as tunnels, high-strength welded steels are widely used. These high tensile strength steels require materials with high yield strength or uniform deformation.
종래에는 응력을 기초로 하는 구조물 설계가 채택되어 왔으며, 이 경우 제1도에 도시된 바와 같이, 강재에 적용되는 응력( I)과 강재의 항복응력( II)의 비로서 안전도를 판단하고 있다. 그러나, 최근들어 구조물의 안전도는 사용 강재의 변형을 기초로 설계개넘이 변화되고 있으며, 이 경우는 제2도에 도시된 바와 같이, 강재의 소성변형율( I)과 강재의 균일연신율( II)과의 비를 안전도로 사용하고 있다. 따라서, 항복강도가 높고 동시에 연성이 뛰어난 강재가 더욱 필요하게 되었다.Conventionally, a structure design based on stress has been adopted, and in this case, as shown in FIG. I ) and yield stress of steel The safety level is judged as the ratio of II ). However, in recent years, the safety of the structure has been changed based on the deformation of the steel used, in this case, as shown in Figure 2, the plastic strain of the steel ( I ) and uniform elongation of steel ( II ) is used as a safety ratio. Therefore, a steel material with high yield strength and excellent ductility is required.
이상에서 요구되는 강재를 제조하기 위하여 다음과 같은 방법이 사용되고 있다.In order to manufacture the steel required as described above, the following method is used.
첫째 방법은, 강재의 항복강도를 증대시키도록 화학성분을 변화시켜 열간압연후, 공냉을 실시하는 것이고, 둘째 방법은 열간압연후, 냉간가공과 같은 방법으로 강공경화시키는 것이며, 셋재 방법은 열간압연후 고주파 유도가열 등을 이용하여 열처리하여야 한다. 따라서, 첫째 방법은 용접성을 해하지 않기 위해 가능한 C, Mn의 함량을 억제해야 하며, 강도를 높이기 위해 다량의 합금원소를 첨가하여야 하는 문제점이 있었고, 둘째 방법은 변형량의 증대에 따라 강도는 증대되나, 강재의 균일 연신 변형이 감소되고, 냉간가공으로 인한 제조비용이 많이 소요된다. 또한 셋째 방법은 열처리 등의 공정이 추가되므로 제조비용이 많이 드는 문제점이 있었다.The first method is to change the chemical composition to increase the yield strength of the steel, after hot rolling, to perform air cooling, and the second method is to harden the steel by the same method as the cold working, and the set method is hot rolling. After that, heat treatment should be performed using high frequency induction heating. Therefore, in the first method, the content of C and Mn should be suppressed in order not to damage the weldability, and a large amount of alloying elements should be added to increase the strength. In the second method, the strength increases with the increase of the deformation amount. Uniformly stretched deformation of the steel is reduced, and manufacturing costs due to cold working are high. In addition, the third method has a problem in that the manufacturing cost is high because a process such as heat treatment is added.
본 발명은 상기의 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여, 강도를 높이기 위하여 다량의 합금원소를 첨가할 필요가 없고, 강재의 균일 연신 변형을 증가시킬 수 있고, 열처리 등의 추가공정이 요하지 않는 강재의 강도 및 인성을 향상시킬 수 있는 고장력강의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention does not need to add a large amount of alloying elements to increase the strength, can increase the uniform stretching deformation of the steel, and does not require additional processes such as heat treatment. And it aims to provide the manufacturing method of high tensile steel which can improve toughness.
제1도는 응력의 개념을 설명하기 위한 응력-변형율을 나타내는 그래프.1 is a graph showing stress-strain for explaining the concept of stress.
제2도는 변형의 개념을 설명하기 위한 응력-변형율을 나타내는 그래프.2 is a graph showing stress-strain for explaining the concept of deformation.
제3도는 본 발명의 CCT-다이아그램에 의거하여 본 발명의 3단계 공정을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining the three-step process of the present invention based on the CCT-diagram of the present invention.
제4도는 본 발명에 따른 공정을 거진 강재의 단면상태를 보여주는 사진.Figure 4 is a photograph showing the cross-sectional state of the steel subjected to the process according to the invention.
본 발명의 고장력강의 제조방법은 중량%로 C: 0.100.45%, Si: 0.100.40%, Mn: 0.501.50%, Al : 0.0100.050%을 함유하고, V: 0.100.20%, Nb : 0.0100.10%중에서 선택된 1종 또는 2종을 함유하며, 잔부가 실질적으로 Fe이며, 제강시 불가피한 성분을 함유하는 강을 이용하여 9001300이상의 온도로 가열한 후, 열간가공을 개시하고, 열간가공종료온도를 탄소량에 따라서 달리하여 열간가공을 실시한다. 여기서 열간가공온도는 상기 탄소량중 탄소량이 적은 강재는 900이고, 상기 탄소량중 탄소량이 많은 강재는 770이상이다.Method for producing high tensile strength steel of the present invention is C: 0.10 in weight% 0.45%, Si: 0.10 0.40%, Mn: 0.50 1.50%, Al: 0.010 Contains 0.050%, V: 0.10 0.20%, Nb: 0.010 1 or 2 selected from 0.10%, the balance of which is substantially Fe, 900 using a steel containing the components inevitable during steelmaking 1300 After heating to the above temperature, hot working is started, and hot working is performed by changing hot finishing temperature according to carbon amount. In this case, the hot working temperature is 900, where the carbon content of the carbon content is small. And the carbon material having a large amount of carbon in the carbon amount is 770 That's it.
그리고나서, 열간가공을 종료한 후, 마르텐사이트 변태온도이하로 21450/sec.의 냉각속도로 냉각한 후, 공냉을 실시한다. 상기 마르텐사이트 변태온도이하로의 냉각을 종료하는 온도는 상기 냉각을 종료한 후, 냉각된 강재가 다시 500700의 온도로 복원될 수 있을 정도의 온도인 것을 특징으로 한다.Then, after finishing the hot working, the martensite transformation temperature is lower than 21 450 After cooling at a cooling rate of / sec., perform air cooling. The temperature for terminating the cooling below the martensite transformation temperature is 500 after the cooling is finished, the cooled steel again 700 The temperature is enough to be restored to the temperature of.
이하, 본 발명을 구성하는 강의 조성성분 및 열간가공조건의 한정이유를 이하에 설명한다.Hereinafter, the reason for limitation of the composition component and hot processing conditions of the steel which comprises this invention is demonstrated below.
C: 0.100.45%C: 0.10 0.45%
본 발명을 적용하는 강의 조성은 다음과 용접성을 양호하게 하기 위해 탄소의 중량%가 중요하며, 그 범위는 0.100.45%이다. C의 함량이 0.10%이하이면, 소입시 경화가 일어나기 곤란하며, 0.45%이상이면, 용접성의 척도로 평가되는 탄소당량이 높아져 용접성을 해치게 된다.In the composition of the steel to which the present invention is applied, the weight percent of carbon is important to improve weldability as follows, and the range is 0.10. 0.45%. If the content of C is 0.10% or less, hardening does not occur at the time of hardening, and if it is 0.45% or more, the carbon equivalent, which is evaluated as a measure of weldability, becomes high to damage the weldability.
Si: 0.100.40%Si: 0.10 0.40%
Si은 철광석 또는 제강과정의 전기로 내화물로부터 유입되어 강에 필연적으로 함유된다. 탈산의 용도가 있으며,상(gamma phase)을 억제시켜 강도와 마모 저항을 증대시키나 그 함량이 0.40% 이상을 함유해야 한다. 본 개발강의 경우, Si함량 증대로 강도는 향상되지만 첨가비용이 추가되어야할 뿐만 아니라 Si에 의한 강도향상의 목적이 아니므로 그 첨가량은 0.40% 이하로 한다.Si is inevitably contained in steel from iron ore or electric furnace refractory. Has the use of deoxidation, Suppression of the gamma phase increases strength and abrasion resistance, but its content should be greater than 0.40%. In the case of the developed steel, the strength is improved by increasing the Si content, but the addition cost must be added and the addition amount is not more than 0.40% because it is not the purpose of improving the strength by Si.
Mn: 0.501.50%Mn: 0.50 1.50%
Mn도 소입성효과가 큰 원소로서 경화현상에는 기여하지만, 용접성을 확보키 위해 그 범위를 0.51.50%로 한다.Mn is also an element with high quenching effect, which contributes to hardening, but the range is 0.5 to secure weldability. 1.50%
Al : 0.0100.050%Al: 0.010 0.050%
탈산제로서 필요하지만, 0.050%이상에서는 피절삭성이 감소한다.Although required as a deoxidizer, machinability decreases at 0.050% or more.
V : 0.0100.20%V: 0.010 0.20%
미세한 탄화물을 석출하여 필요한 강도 및 인성을 얻는 데 필요한 원소이고, 0.010%이하이면, 그 효과가 충분하지 않으므로, 하한을 0.010%로 하였다. 그러나, 0.20%를 초과하면, 결정립 미세화를 통한 강도 향상의 효과에 비해 합금철 투입 코스트가 증가하므로, 상한을 0.20%로 하였다.It is an element necessary for depositing fine carbides to obtain the required strength and toughness. If the amount is 0.010% or less, the effect is not sufficient, so the lower limit is set to 0.010%. However, when the content exceeds 0.20%, the ferrous alloy injection cost increases compared to the effect of improving the strength through grain refinement, so the upper limit is set to 0.20%.
Nb : 0.0100.10%Nb: 0.010 0.10%
0.010%이하에서는 질화물형성에 의한 강도, 결정립미세화효과가 충분하지 않고, 0.10%이상이면, 인성 및 용접성이 열화된다.If it is 0.010% or less, the strength and grain refining effect by nitride formation are not enough, and if it is 0.10% or more, toughness and weldability will deteriorate.
본 발명에서 P, S등은 불순물로서 각각 0.010.02%, 0.010.03%정도이다.In the present invention, P, S and the like are each 0.01 as impurities 0.02%, 0.01 It is about 0.03%.
다음으로, 본 발명의 가공원리를 제3도의 CCT-다이어그램과 의거하여 3단계공정으로 나누어 설명한다.Next, the processing principle of the present invention will be described in three steps based on the CCT-diagram of FIG.
1) 압연강재의 표면 팍칭(quenching)단계1) quenching step of the rolled steel
열간압연 마지막 압연기를 지난 압연소재가 냉각영역(cooling zone)을 통과할때, 수냉에 의해 압연강재의 표면이 팍칭되면서 마르텐사이트를 생성시키며 내부는 오스테나이트 상태로 남는다.When the rolled material past the hot rolling mill passes through the cooling zone, the surface of the rolled steel is patched by water cooling to produce martensite and the interior remains austenite.
2) 마르텐사이트의 자체 템퍼링(Self-tempering of martensit)단계2) Self-tempering of martensit stage
팍칭에 의해 형성된 표면의 마르텐사이트는 내부의 잠열에 의해 강재의 표면이 500700로 복원되어, 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite) 조직을 형성된다.The martensite on the surface formed by the punching has a steel surface of 500 due to the latent heat inside. 700 Restored to form a tempered martensite tissue.
3) 중심부 변태의 단계3) the stage of metamorphosis
냉각영역(Cooling zone)을 통과한 압연소재는 냉각대 위에서 냉각되는(공기중에 방치되어 냉각되는) 동안 중심부의 오스테나이트가 페라이트/퍼얼라이트(ferrite/pearlite)로 변태된다.The rolled material passing through the cooling zone converts the austenite in the center into ferrite / pearlite while being cooled on the cooling stand (cooled in air).
이상의 공정에 의해 표면에는 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite)조직으로 되고, 내부에는 균일한 페라이트/퍼얼라이트 혼합조직으로 구성되어 고강도, 고인성을 확보할 수 있다.By the above process, the surface becomes a tempered martensite structure, and the inside is composed of a uniform ferrite / perlite mixed structure to ensure high strength and high toughness.
[실시예]EXAMPLE
전기로에 의해 표 1에 기재된 바와 같이 성분조성의 구조용강을 용해하고, 연속주조에 의하여 제조된 블룸(bloom)으로부터 1차압연(분괴압연)에 의하여 빌렛(billet)을 제조하였다.As shown in Table 1, the structural steels of the composition of components were dissolved by an electric furnace, and billets were prepared by primary rolling (die rolling) from blooms produced by continuous casting.
상기 공시재 A, B 및 C의 조성은 다음과 같다.The composition of the test materials A, B and C is as follows.
상기 조성의 공시재, A, B 및 C를 9001300의 온도(압연가열온도)로 가열하고, 열간압연을 탄소량에 따라서, 열간압연종료온도를 달리하여 실시하였다.Test materials of the composition, A, B and C 900 1300 The hot rolling was performed at a temperature of (rolling heating temperature), and the hot rolling was carried out by varying the hot rolling end temperature according to the amount of carbon.
즉 탄소함량이 적은 공시재 A 및 C는 900의 온도이상에서 열간압연을 종료하였으며, 탄소의 함량이 큰 공시재 B는 770의 온도이상에서 열간압연을 종료하였다. 이러한 열간압연에 의하여 공시재 A는 직경 17, 및 20의 봉재를, 공시재 B는 직경 26의 봉재를, 그리고 공시재 C는 직경 18, 26및 34의 봉재를 제조하였다.That is, the specimens A and C with low carbon content are 900 Hot rolling was terminated above the temperature of, and specimen B with high carbon content was 770 Hot rolling was finished above the temperature of. Due to this hot rolling, specimen A has a diameter of 17, and 20 Bar, specimen B has a diameter of 26 Rods, and specimens C have diameters of 18, 26 and 34 The bar was prepared.
여기서 열간압연은 조압연, 중간압연, 및 마무리압연으로 나누어 실시하였다. 이렇게 탄소량에 따라서, 열간압연종료온도를 달리하여 열간압연을 종료한 후, 21450/sec.의 냉각속도로 마르텐사이트 변태 온도이하로 냉각하였다. 여기서 냉각은 주로 제3도에 도시된 바와 같이, 수냉대에서 수냉을 실시하였다. 상기의 냉각, 바람직하게는 수냉에 의한 압연강재의 냉각종료온도는 냉각을 종료한 후, 냉각된 강재가 다시 500700의 온도로 복원될 수 있을 정도의 온도이다. 그리고 나서 공냉이 실시되었다.Here, hot rolling was performed by dividing into rough rolling, intermediate rolling, and finish rolling. Thus, according to the amount of carbon, after the hot rolling is finished by changing the hot rolling end temperature, 21 450 It cooled below the martensite transformation temperature at the cooling rate of / sec. Here, the cooling was mainly performed in the water cooling zone, as shown in FIG. The cooling end temperature of the rolled steel by the above cooling, preferably water cooling, after finishing the cooling, the cooled steel is again 500 700 The temperature can be restored to the temperature of. Then air cooling was performed.
따라서, 상기와 같이 마르텐사이트 변태온도이하로 냉각된 강재는 500700의 온도로 복원된 후, 상온까지 공냉이 제3도에 도시된 냉각대에서 이루어지게 된다.Therefore, the steel cooled below the martensite transformation temperature as described above is 500 700 After the temperature is restored to, the air cooling to room temperature is performed in the cooling zone shown in FIG.
제3도에 도시된 바와 같이, 최종압연기를 거쳐서 압연된 강재가 마무리 압연후, 수냉대를 거쳐서 수냉공정을 거치게 되면, 압연강재의 표면부는 마르텐사이트 조직이 되고 그의 중심부는 오스테나이트 조직이 된다. 그리고 나서, 마르텐사이트 변태온도이하에서 냉각을 중지하고 공냉을 실시하면, 강재 내외부의 열적구배에 의해 압연재의 중심부에서 표면부로 열이동이 일어난다.As shown in FIG. 3, when the steel rolled through the final rolling mill undergoes a water-cooling process through a water cooling stage after finishing rolling, the surface portion of the rolled steel becomes a martensite structure and the center portion thereof becomes an austenite structure. Then, when cooling is stopped and air cooling is carried out below the martensitic transformation temperature, heat transfer occurs from the center of the rolled material to the surface portion by thermal gradients inside and outside the steel.
따라서, 강재의 표면부에 형성된 마르텐사이트 조직은 자연히 소려(tempering)처리 되고 또한, 중심부는 냉각이 진행됨에 따라 오스테나이트조직에서 페라이트 + 퍼얼라이트 조직으로 변태된다. 또한, 본 실시예에서는 일반압연과는 달리 임계냉각속도 이상이 빠른 냉각효과로 인해 더욱미세한 결정립의 강제가 얻어진다.Therefore, the martensite structure formed on the surface portion of the steel is naturally tempering and the central portion is transformed from the austenite structure to the ferrite + pearlite structure as the cooling proceeds. In addition, in the present embodiment, unlike the general rolling, a finer grain force is obtained due to the fast cooling effect that is higher than the critical cooling rate.
이 결과, 즉 항복강도, 인장강도, 및 충격치를 표 2에 기재하였다.As a result, that is, yield strength, tensile strength, and impact value are shown in Table 2.
기계적성질을 평가한 결과 표 2에서 알 수 있는바와 같이 압연번호 2, 4, 6, 7, 8의 본 발명기술 적용재의 경우 매우 우수한 항복강도, 인장강도 및 충격치를 나타내었다. 그러나 압연번호 1, 3, 5의 경우 동일한 조성의 강재라 하더라도 종래의 일반압연을 실시할 경우에는 본 실시예의 압연번호 2, 4, 6, 7,8의 강재보다 낮은 기계적 성질을 나타내었다. 따라서 본 실시예의 조성을 갖는 강재를 본 실시예에서 실시한 가공방법을 적용할 경우에는 매우 우수한 기계적 성질을 얻을 수 있었다.As a result of evaluating the mechanical properties, as shown in Table 2, the present invention applied material of rolling number 2, 4, 6, 7, 8 showed very excellent yield strength, tensile strength and impact value. However, in the case of rolling numbers 1, 3, 5, even if the steel of the same composition when performing the conventional general rolling showed a lower mechanical properties than the steel of the rolling numbers 2, 4, 6, 7,8 of the present embodiment. Therefore, when the processing method of the steel material having the composition of this embodiment is applied in this embodiment, very excellent mechanical properties could be obtained.
본 실시예에 의하여 제조된 강재의 단면에 대한 마이크로 조직을 압연번호 6을 사용하여 본 발명의 공정을 거친 강재의 조직을 관찰하였다. 그 결과가 제4도에 제시되었다. 이 사진조직에서 알 수 있는 바와 같이, 압연강재의 표면부는 소입되어 마르텐사이트 조직으로 변태되어 있으며, 중심부는 페라이트/퍼얼라이트 조직이 혼합된 조직이 형성되었음을 알 수 있다.The microstructure of the cross section of the steel produced according to the present embodiment was observed using the rolling number 6 to observe the structure of the steel subjected to the process of the present invention. The results are presented in FIG. As can be seen from this photographic structure, the surface portion of the rolled steel is quenched and transformed into martensitic structure, and the center portion shows that a mixed structure of ferrite / perlite structure is formed.
즉, 본 발명의 공정에 의하면, 일반 압연재에서는 찾아 볼 수 없는 주요 특징인 표면부에 마르텐사이트 경화층이 형성되어 있음을 알 수 있다.That is, according to the process of this invention, it turns out that a martensite hardened layer is formed in the surface part which is a main characteristic which cannot be found in a general rolling material.
본 실시예에서는 한정된 범위에 대하여 실시예를 제시하였으나, 본 발명에서 사용한 강재의 조성은 상기의 실시예로 한정되는 것이 아니며, 특허청구범위에 제시한 전 조성범위의 강재를 사용하였을 경우에도 동일한 결과를 나타내고 있음을 물론이다.In the present embodiment, but the embodiment was presented for a limited range, the composition of the steel used in the present invention is not limited to the above embodiment, even when using the steel of the entire composition range presented in the claims Of course, it represents.
본 발명에 의하면, 열간압연후의 강재를 마르텐사이트 변태온도이하의 온도로 냉각시키며, 이 냉각종료온도를 공냉시 500700범위로 복원될 수 있는 온도범위에서 설정함으로써, 강재의 마르텐사이트 조직이 공냉시 강재의 중심부의 열이 표면부로 이동하여 마르텐사이트가 템퍼링되어 템퍼드 마르텐사이트의 조직으로 되며, 중심부는 오스테나이트 조직에서 페라이트/퍼얼라이트 조직으로 변태되게 한다.According to the present invention, the steel after hot rolling is cooled to a temperature below the martensite transformation temperature, and the cooling end temperature is 500 at air cooling. 700 By setting at a temperature range that can be restored to a range, the martensite structure of the steel is moved to the surface portion of the steel when the air is cooled, the martensite is tempered into a structure of the tempered martensite, and the center portion of the austenitic structure Allow transformation to ferrite / perlite tissue.
따라서, 강재 표면부가 마르텐사이트조직으로 강화되고, 강재내부가 결정립 미세화함으로써, 높은 강도와 인성을 동시에 얻을 수 있고, 압연후의 가공및 열처리공정이 추가되지 않으므로 상당량의 제조원가를 절감할 수 있다.Therefore, the steel surface portion is strengthened by the martensite structure, and the steel inner portion is refined grains, so that high strength and toughness can be obtained at the same time, and processing and heat treatment steps after rolling are not added, thereby reducing a considerable amount of manufacturing cost.
Claims (3)
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| KR1019960026713A KR100200127B1 (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Manufacturing method for high strength steel by hot rolling |
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|---|---|---|---|
| KR1019960026713A KR100200127B1 (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Manufacturing method for high strength steel by hot rolling |
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Family Applications (1)
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1996
- 1996-07-02 KR KR1019960026713A patent/KR100200127B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR960033574A (en) | 1996-10-22 |
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