KR100325105B1 - 인장강도180kgf/㎟이상을가지는고강도강판제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구조용 고강도 강판의 제조에 있어서 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상조직강을 이용함으로써 압연시 가공경화 효과가 기존 강종에 비하여 매우 우수한 인장강도 180 kgf/mm2이상의 고강도 냉연 강판의 제조 방법에 대한 것으로, 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상조직강을 이용하여 인장강도 180 kgf/mm2이상을 가지는 고강도 강판을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, C: 0.1∼0.2%, Si: 0.3∼ 1.0%, Mn: 6∼8%, P: 0.1% 이하, S: 0.005% 이하, 산가용성 Al: 0.10% 이하, Mo: 0.10∼0.30%, N: 0.01% 이하, Nb: 0.02∼0.07% 이하 또는 Ti: 0.04∼0.1% 및 잔부의 Fe 로 이루어진 강을 통상적으로 열간압연하여 600℃ 이하의 온도에서 권취한 다음 상온에서 냉각하여 산세하고, 620 ∼ 680℃ 의 온도에서 30 분 내지 24 시간 이내의 시간 동안 상소둔후 노냉하여 강의 조직을 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상 구조로 만든 다음, 압하율 60 ∼ 80% 범위에서 냉간압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 인장강도 180 kgf/mm2이상을 가지는 고강도 강판을 제조하는 방법에 대한 것을 기술 요지로 한다.
Description
본 발명은 구조용 고강도 강판의 제조에 있어서 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상조직강을 이용함으로써 압연시 가공경화 효과가 기존 강종에 비하여 매우 우수한 인장강도 180kgf/㎟ 이상의 고강도 냉연 강판의 제조 방법에 대한 것이다.
인장강도 180kgf/㎟ 이상의 고강도 강판은 구조용으로 사용하는 경우 경량화 효과가 매우 크기 때문에 개발이 필요하지만 통상 제시되는 강화 방법으로는 제조가 불가능하다. 종래에 알려져 있는 고강도 강판의 제조 방법에 의하면 강화 효과가 가장 우수한 마르텐사이트 변태를 이용하는 경우 확보 가능한 인장강도는 약 160kgf/㎟ 정도이며, 그 이상의 인장강도를 얻기 위해서는 고강도강을 압연하여 가공경화시키는 방법이 가능하다. 그러나 일반적으로 고강도강은 압연성이 매우 나쁘고 특히 마르텐사이트강의 경우 압연 부하의 증가로 압연이 어렵다. 마르텐사이트강 보다 약간 인장강도가 낮은 석출경화형 베이나이트강이나 복합조직강 또는 층상조직이 아닌 소성유기변태강의 경우는 마르텐사이트강에 비하여 압연성은 약간 우수하지만 그 경우 압연시 가공경화 효과가 낮기 때문에 최종적으로 압연후 얻어지는 인장강도는 180kgf/㎟ 이하 수준이다. 지금까지 알려진 바에 의하면 압연성과 가공경화 측면에서 가장 우수한 강종으로는 경강 선재에 사용되고 있는 고탄소 퍼얼라이트강으로 이 경우 인장강도 180 kgf/㎟ 수준까지 가능하다.
그러나, 이 강의 경우 공석강으로 탄소 함량이 0.6% 이상이기 때문에 압연전 용접성이 매우 열악한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상조직강을 이용하여 인장강도 180kgf/㎟ 이상을 가지는 고강도 강판을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 중량%로, C: 0.1 ∼ 0.2%, Si: 0.3 ∼ 1.0%, Mn: 6 ∼ 8%, P: 0.1% 이하, S: 0.005% 이하, 산가용성 Al: 0.10% 이하, Mo: 0.10 ∼ 0.30%, N: 0.01% 이하, Nb: 0.02 ∼ 0.07% 이하 또는 Ti: 0.04 ∼ 0.1% 및 잔부의 Fe 로 이루어진 강을 통상적으로 열간압연하여 600℃ 이하의 온도에서 권취한 다음 상온에서 냉각하여 산세하고, 620 ∼ 680℃ 의 온도에서 30 분내지 24 시간 이내의 시간 동안 상소둔후 노냉하여 강의 조직을 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상 구조로 만든 다음, 압하율 60 ∼ 80% 범위에서 냉간압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 인장강도 180kgf/㎟ 이상을 가지는 고강도 강판을 제조하는 방법을 제공한다.
도 1 은 본 발명강과 비교강의 냉간 압하율의 변화에 따른 강종별 인장강도를 나타낸 그래프도이다.
이하에서는 본 발명의 고강도 강판의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 인장강도 180kgf/㎟ 이상을 가지는 고강도 강판을 제조하는 방법은, 중량%로, C: 0.1 ∼ 0.2%, Si: 0.3 ∼ 1.0%, Mn: 6 ∼ 8%, P: 0.1% 이하, S: 0.005% 이하, 산가용성 Al: 0.10% 이하, Mo: 0.10 ∼ 0.30%, N: 0.01% 이하, Nb: 0.02 ∼ 0.07% 이하 또는 Ti: 0.04 ∼ 0.1% 및 잔부의 Fe 로 이루어진 강을 통상적으로 열간압연하여 600℃ 이하의 온도에서 권취한 다음 상온에서 냉각하여 산세하고, 620 ∼ 680℃ 의 온도에서 30 분 내지 24 시간 이내의 시간 동안 상소둔후 노냉하여 강의 조직을 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상 구조로 만든 다음, 압하율 60 ∼ 80% 범위에서 냉간압연을 실시하는 구성으로 이루어진다.
본 발명에 의해 제조되는 강판의 화학 성분 및 제조 조건의 작용을 설명하면 다음과 같다.
강중 탄소(C)는 열간 압연후 냉각시 형성되는 래스(lath) 형태의 조직을 단위 조직으로 가지는 마르텐사이트 또는 베이나이트 같은 조직 형성에 영향을 미쳐 소둔후 조직이 층상 구조가 되도록 하는 효과가 있고, 또한 소둔시 오스테나이트로 역변태하는 온도 범위를 넓게 하여 작업성을 높여주는 반면, 용접성을 저해하는 원소이기 때문에 0.1% 이하로 너무 낮으면, 소둔 온도 범위가 너무 좁아질 뿐만 아니라 층상 구조가 얻어지지 않고 반대로 0.2% 이상이 되면 용접성이 저하된다. 따라서, 그 범위를 0.1∼0.2% 로 한다.
강중 Si는 제강시 Mn 첨가시 유동성 저하를 방지하여 개재물의 부상 분리를 원활하게 하는 원소이기 때문에 Mn/Si 의 비가 6 이상으로 되도록 0.3∼1.0%로 제한하였다.
Mn은 오스테나이트의 소입성을 증가시켜 소둔전 조직을 래스(lath)상 조직인 마르텐사이트나 베이나이트로 형성시키고 소둔시에는 역변태 온도 범위를 확대하는 효과가 있는데, Mn이 6% 이하에서는 소둔전 조직에서 래스상 조직이 충분하게 발달하지 않고 또한 소둔 온도 범위가 너무 좁아지는 등 문제가 있고, 8% 이상에서는 소둔후 냉간 압연시 압연성이 악화되는 문제점이 있기 때문에 한정하였다.
강중 P 는 고용 강화 효과가 크기 때문에 첨가하였으며, 0.1% 이상에서는 용접성을 저해하기 때문에 한정한다.
S 는 슬래브내 편석이 심하고 열간 취성을 일으키기 때문에 0.005% 이하로 제한하였다.
산가용성 Al 은 탈산을 위하여 첨가하나, 0.1% 이상에서는 Al 에 의한 제강성 결함이 발생하거나 슬래브 균열의 원인이 되므로 제한한다.
Mo은 소둔전 조직을 균일한 래스상 조직으로 형성시키는 효과가 있고 강도 상승 효과도 있기 때문에 0.1% 이상 첨가하며 0.3% 이상에서는 연성을 크게 저하시키기 때문에 제한한다.
강중 질소(N)는 강의 제조시 대기 또는 원료에서 강중에 첨가되는데, 다량인 경우 연성을 저하시키기 때문에 0.01% 이하로 제한한다.
Nb는 층상 구조의 조직에서 연질인 페라이트의 강도를 상승시키는 역할을 하는데 이는 다른 층상 조직인 잔류 오스테나이트(압연후 마르텐사이트로 변태함)와의 강도 및 변형 거동의 차이를 감소시키는 동시에 전체 강판의 강도를 증가시키기 때문에 첨가하며, 0.02% 이하에서는 강도 상승 효과가 매우 낮고 0.07% 이상에서는 연성 저하가 심하고 제조 원가가 상승하므로 그 범위를 0.02∼0.07%로 한정한다.
Ti도 Nb와 같은 효과가 있는 원소이지만 Nb 와 달리 강중의 S, N, O 등과 결합하기 때문에 범위를 0.04∼0.1%로 증가시켜 제한하였다.
본 발명은 적정의 화학 성분계를 가지는 강을 열연후 래스상의 조직으로 만든 다음 소둔시 이 조직을 잔류 오스테나이트와 Nb, Ti 등의 석출물로 강화된 페라이트의 층상 구조로 역변태시키고 다시 이 강판을 냉간압연에 의하여 강화시킴으로써 180kgf/㎟ 이상의 인장강도를 가지는 강판으로 제조하는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
열간압연 후 권취 온도는 열연판의 조직에 영향을 미치며 온도가 600℃ 이상인 경우는 래스상의 조직이 잘 형성되지 않기 때문에 그 이하로 제한한다. 그 후 열연판을 산세한 다음 소둔에 의하여 래스상의 조직을 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상 구조로 역변태시키는데, 이때의 소둔 조건은 역지한 후 노냉한다. 이는 소둔온도가 역변태 온도인 620℃ 이하이면 래스상 조직에서 잔류 오스테나이트가 형성되지 않고 A1변태점인 680℃ 이상인 경우는 래스상의 조직에서 오스테나이트가 형성되지만 층상 구조가 파괴되기 때문에 온도를 제한하였으며 소둔 시간은 그 온도에서 역변태에 필요한 시간으로 시간이 너무 짧으면 역변태가 충분히 일어나기 어렵고 너무 장시간인 경우는 경제적이지 못하기 때문에 한정하였다.
또한 소둔후 냉간압연시 압하율을 60∼80%로 제한한 이유는 60% 이하의 압하율에서는 잔류오스테나이트의 마르텐사이트로의 소성 유기변태와 층상 간격의 감소 그리고 압연 방향으로 조직이 회전하는 것에 의한 인장강도 상승 효과가 얻어지지 않기 때문이며, 80% 이상에서는 강도 상승에 따른 압연 부하가 증가하여 경제성이 없기 때문이다.
본 발명의 특징은 냉간압연에 의하여 고강도강의 인장강도를 더욱 높이기 위해서 압연성이 우수하고 또한 압연후 인장강도의 상승 효과가 뛰어난 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상조직강을 이용하여 180kgf/㎟ 이상의 고강도 강판을 제조하는 것으로, 종래 알려진 퍼얼라이트 층상 조직을 가진 공석강에 비하여 압연시 인장강도의 상승 효과가 더 우수하고 압연성도 양호한 특징을 가지고 있다. 본 발명강이 압연시 인장강도 상승에 있어서 퍼얼라이트 공석강 보다 더 우수한 이유는 다음과 같다.
즉, 40% 이하의 저압하율에서는 압연에 의하여 도입된 전위가 페라이트내에서 셀(cell)구조를 형성한 다음 미세화되면서 강화시키기 때문에 두 강종 모두 유사한 강도 상승을 보이지만 40∼60%의 중간 압하율에서는 퍼얼라이트 공석강은 층상간격이 감소하고 층상 조직이 압연 방향으로 회전하면서 완만하게 인장 강도가 증가하지만 본 발명강의 경우는 일부 저압하율에서 미변태된 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하고 층간간격이 감소하면서 층상 조직이 압연 방향으로 회전하기 때문에 인장강도의 상승이 퍼얼라이트 공석강에 비하여 휠씬 높고 60% 이상의 압하율에서는 층간 간격이 더욱 더 감소하고 경질 조직인 세멘타이트(퍼얼라이트 공석강)와 마르텐사이트(본 발명강)가 변형 경화되면서 강도가 지속적으로 증가한다. 따라서 본 발명강은 퍼얼라이트 공석강에 비하여 중간 단계의 압하율에서 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태함에 따른 강도 상승만큼 높은 인장강도를 얻을 수 있는 특징이 있는 것이다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예)
표 1 에 나타낸 바와같은 화학 성분을 가지는 발명강(1∼4강)과 비교강으로 퍼얼라이트 공석강(5번 강)과 석출경화형 베이나이트강(6번 강)을 용해하여 1200℃의 온도에서 60 분간 가열한 뒤 압연 마무리 온도를 900℃로 하여 2.6mm 두께로 압연하고 560℃에서 1 시간 유지후 노냉하였다.
표 1
| 강종 | 화 학 성 분 (중량%) | 비 고 | ||||||||
| C | Si | Mn | P | S | Al | Mo | 기타 | N | ||
| 1 | 0.11 | 0.50 | 6.01 | 0.005 | 0.002 | 0.057 | 0.20 | 0.044Nb | 0.007 | 발명강 |
| 2 | 0.11 | 0.50 | 7.95 | 0.005 | 0.003 | 0.069 | 0.20 | 0.041Nb | 0.008 | " |
| 3 | 0.10 | 0.94 | 7.52 | 0.005 | 0.003 | 0.028 | 0.21 | 0.036Nb | 0.006 | " |
| 4 | 0.17 | 0.51 | 5.95 | 0.005 | 0.002 | 0.036 | 0.20 | 0.041Ti | 0.007 | " |
| 5 | 0.81 | 0.26 | 0.32 | 0.005 | 0.003 | - | - | 0.25Cr | 0.010 | 비교강 |
| 6 | 0.16 | 0.02 | 3.00 | 0.005 | 0.001 | 0.050 | - | 0.016Nb | 0.007 | " |
표 2
| 강 종 | 권취온도 (℃) | 열연판인장강도 (kgf/mm2) | 소둔조건 | 소둔판인장강도 (kgf/mm2) | 비 고 |
| 1 | 560 | 149 | 650℃ × 12hr | 102 | 발명강 |
| 2 | 560 | 158 | 625℃ × 24hr | 113 | " |
| 3 | 560 | 156 | 625℃ × 24hr | 112 | " |
| 4 | 560 | 157 | 650℃ × 12hr | 105 | " |
본 발명강은 열연판의 인장강도가 149kgf/㎟ 이상으로 냉간압연이 어렵기 때문에 표 2 에 나타낸 조건으로 상소둔하여 조직을 래스상 조직에서 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상 조직으로 만들었으며 이때 인장강도도 102∼113 kgf/㎟ 수준을 보였으며, 한편 비교강들은 상기의 열간압연에 의해 5번 강은 퍼얼라이트, 6번 강은 석출경화형 베이나이트 조직이 얻어졌으며, 인장강도가 90∼94kgf/㎟, 열연판의 인장강도가 90∼94kgf/㎟ 수준으로 냉간압연이 가능하므로 별도의 열처리를 행하지 않았다. 본 발명강과 비교강을 냉간압하율 75% 까지 압연한 경우 인장강도 결과를 표 3 과 도 1에 나타내었으며, 압연중 강판의 귀균열(edge crack)은 본 발명강과 비교강 모두 양호하였다.
표 3
| 강 종 | 압연전인장강도 (kgf/mm2) | 냉간압하율별 인장강도(kgf/mm2) | |||||
| 20% | 30% | 40% | 50% | 65% | 75% | ||
| 1 | 102 | 122 | 136 | 150 | 170 | 188 | 202 |
| 2 | 113 | 127 | 141 | 157 | 178 | 191 | 207 |
| 3 | 112 | 125 | 140 | 156 | 172 | 190 | 204 |
| 4 | 105 | 124 | 139 | 150 | 170 | 185 | 200 |
| 5 | 94 | 111 | 125 | 135 | 141 | 158 | 170 |
| 6 | 89 | 100 | 111 | 118 | 128 | 138 | 148 |
냉간압하율에 따른 인장강도의 변화를 보면 본 발명강의 경우는 압하율에 따라 지속적으로 증가하는 반면 퍼얼라이트 공석강은 중간압하율 영역에서 강도 상승이 완만하고 이 차이는 본 발명강의 경우 잔류 오스테나이트의 마르텐사이트로의 역변태에 기인한 것이다. 또한, 석출경화형 베이나이트강의 경우는 조직이 층상 조직이 아니고 침상 조직이기 때문에 초기 압하 단계에서는 강중의 석출물에 의한 강화와 페라이트내의 전위 셀 구조의 도입에 따라 다른 강종과 거의 비슷한 수준의 강도 상승을 보이지만 주간압하율 단계 이후에서는 본 발명강과 퍼얼라이트 공석강의 경우 처럼 층상 조직의 층간격 감소나 역변태 등에 의한 추가 상승 요인이 없기 때문에 강도 상승이 완만해지고 있다.
따라서, 본 발명강은 압연 초기 강도가 비교강들과 비슷하여 압연시 귀균열등이 발생하지 않고 더둑이 압연이 진행함에 따라 강도 상승이 현저한 장점이 있는 강으로 180kgf/㎟ 이상의 고강도 강판을 제조하는데 매우 효과적이다.
Claims (1)
- 중량%로, C: 0.1 ∼ 0.2%, Si: 0.3 ∼ 1.0%, Mn: 6 ∼ 8%, P: 0.1% 이하, S: 0.005% 이하, 산가용성 Al: 0.10% 이하, Mo: 0.10 ∼ 0.30%, N: 0.01% 이하, Nb: 0.02 ∼ 0.07% 이하 또는 Ti: 0.04 ∼ 0.1% 및 잔부의 Fe로 이루어진 강을 통상적으로 열간압연하여 600℃ 이하의 온도에서 권취한 다음 상온에서 냉각하여 산세하고, 620 ∼ 680℃의 온도에서 12~24시간 이내의 시간동안 상소둔후 노냉하여 강의 조직을 잔류 오스테나이트와 석출강화된 페라이트의 층상 구조로 만든 다음, 압하율 60 ∼ 80% 범위에서 냉간압연을 실시하는 것을 특징으로 하는 인장강도 180 kgf/㎟ 이상을 가지는 고강도 강판을 제조하는 방법.
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| KR1019970044878A KR100325105B1 (ko) | 1997-08-30 | 1997-08-30 | 인장강도180kgf/㎟이상을가지는고강도강판제조방법 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100470652B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2005-03-07 | 주식회사 포스코 | 성형성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법 |
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1997
- 1997-08-30 KR KR1019970044878A patent/KR100325105B1/ko not_active IP Right Cessation
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