KR100946046B1 - 저탄소 세립형 페라이트강 제조방법 - Google Patents

Abstract

저탄소 세립형 페라이트강 제조방법이 재공된다.

본 발명은, 중량%로, C: 0.3%이하, Si: 1.5%이하, Mn: 2.0%이하, Nb: 0.01~0.08%, N : 0.003~0.03%, 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 강재를 마련하는 단계; 상기 강재를 마무리압연하기 전에 오스테나이트 조직의 평균결정입 크기를 50㎛이하가 되도록 제어하는 단계; 및 상기 조직의 강재를 Ar₃와 하기 관계식 1에 의해 정의되는 Ae₃사이의 온도범위에서 한 패스당 압하율을 30%이하로 유지하면서 그 총압하율이 60%이상이 되도록 열간다단가공하는 단계;를 포함하는 저탄소 세립형 페라이트강 제조방법에 관한 것이다.

[관계식 1]

Ae₃ (℃) = 901 - 311C - 34.5Mn + 43.9Si

세립페라이트강, 변형유기 동적변태, 열간다단가공

Description

저탄소 세립형 페라이트강 제조방법{Manufacturing of fine-grained low-carbon ferritic steels}

본 발명은 미세한 페라이트 조직을 다량 포함하는 저탄소 구조용강 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 변형유기동적변태와 석출물에 의한 입성장 억제효과를 이용하여 입경 4㎛이하의 미세한 페라이트 조직으로 이루어진 후판, 열연, 형강, 선재 및 봉강등 제조용 저탄소 구조용강 제조방법에 관한 것이다.

강재의 강도를 향상시키는 방법으로는 석출물강화, 고용강화, 마르텐사이트 강화, 미세펄라이트 강화등 다양한 강화방법들을 들 수 있다. 그러나 이러한 강재의 강화방법들은 강도를 향상시키는 반면에 인성의 열화를 동반하게 된다. 그런데 결정립을 미세화시켜 강재의 강도를 강화시키는 경우에는 고강도화에 동반되는 인성열화문제를 해소할 수 있을 뿐만 아니라 충격천이온도의 저감을 기대할 수 있기 때문에 그 동안 이 분야에 대한 많은 기술적 발전이 진행되어 왔다. 특히, 구조물 제작시 용접접합을 많이 하거나, 강재의 충격인성이 중요한 특성으로 요구되는 경우 주로 사용되는 저탄소 구조용강은 급냉처리(◎칭)를 하는 경우를 제외하고는 미 세조직의 대부분이 페라이트로 이루어지게 되는데(이하, "페라이트강"이라 한다), 근래에 들어 이 페라이트강의 결정립 미세화기술이 비약적으로 발전하였다.

이 중에서 강재를 오스테나이트 미재결정역에서 마무리압연하여 오스테나이트를 길게 연신시킨 상태에서 가속냉각을 함으로써 상변태의 핵생성속도를 증대시켜 결정립을 미세화시키는, 소위 TMCP(Thermo-Mechanical Controlled Process)법이 근래에 개발되어 결정립 미세화기술에 획기적인 전기를 제공하였다. 그리고 최근에 들어 이 TMCP법보다 더욱 결정립의 미세화시킬 수 있는 저온 강압하기술이 개발되고 있다.

TMCP법은 개발당시에는 획기적이었으나, 최근에 들어서는 일반화된 세립강 제조기술로 평가받고 있으며, 저탄소 페라이트강에 적용하는 경우에는 페라이트 결정립을 약 5㎛까지 미세화시킬 수 있는 것으로 알려지고 있다. 그러나 결정립 미세화를 통해 강재를 고강도화하는 경우에는 강도가 결정립 크기의 역수에 의존하여 증대되므로, 페라이트의 결정립이 5㎛ 이하의 범위에서는 결정립 미세화에 따른 강도의 증가속도가 현저히 급격해진다. 따라서 최근에 페라이트 결정립크기가 5㎛ 이하가 되도록 하는 결정립 초세립화기술이 다방면으로 개발되고 있다.

결정립 초미세립화와 관련된 종래의 기술로서는 대한민국 특허출원, 공개번호 1999-029986호, 1999-029987호, 1999-58126호, 1999-63186호와, 미국특허발명 번호4466842호, 5200005호, 6027587호등을 들 수 있다.

상기 공개특허출원 1999-029986호에서는 저탄소강을 가열한후 냉각하는 과정에서 오스테나이트 미재결정역 온도범위에서 압하율 30%이상의 압축가공을 하고, 가속냉각을 통해서 페라이트를 미세화시키는 방법을 제시하고 있다. 그리고 상기 공개특허출원 1999-029987호에서는 일반탄소강을 먼저 마르텐사이트 조직으로 열처리한후, 이 강을 페라이트 안정온도 범위(500^oC~Ac₁)로 가열하여 패스당 50% 이상의 압하율로 가공함으로써 페라이트의 회복 및 재결정을 통해 5㎛ 이하로 미세화시키는 방법을 제시하고 있다.

또한 상기 공개특허출원 1999-58126호에서는 저탄소강을 가열한후 냉각시키다가 Ar₃ 근처에서 80% 이상의 강압하를 통해 페라이트 입도를 미세화시키는 방법을 제시하고 있으며, 공개특허 1999-63186에서는 저탄소강을 가열한후 압연하는 과정에서 마무리압연을 Ar₃±20^oC 온도범위내에서 패스당 20%이상의 압하율로 항온압연을 하여 페라이트를 미세화시키는 방법을 제시하고 있다.

그리고 미국특허 4466842호에서는 재가열된 저탄소강을 Ar₃온도 근처에서 마무리압연을 할 때, 단일패스 또는 다단패스를 통해 총압하율이 75% 이상이 되도록 하고, 패스간 유지시간을 1초이하로 하여 가속냉각함으로써 페라이트 결정립이 4㎛ 이하가 되도록 미세화시키는 기술을 제시하고 있다. 또한 미국특허 5200005호에서는 극저탄소강을 가열한후 압연하는 과정에서 마무리압연을 페라이트 안정온도인 Ar₁ 이하의 범위에서 온간압연을 함으로써 페라이트 결정립도가 5㎛ 이하가 되는 초 세립강의 제조방법을 제시하고 있으며, 미국특허 6027587호에서는 저탄소강을 가열한 후 압연하는 과정에서 50㎛ 이상의 크기로 유지한 미변태 오스테나이트를 700 내지 950^oC의 온도범위에서 압연을 함으로써 강재 표층부에 5㎛ 이하의 초미세립 페라이트를 얻는 제조방법을 제시하고 있다.

즉, 상술한 종래기술에 제시된 발명들은 강재를 제조하는 주요공정인 열간 또는 온간가공공정에서 대압하를 가해야 초세립 페라이트를 얻을 수 있다는 개념을 공통으로 전제하고 있으며, 이에 따라, 특허에 따라서 다소 차이는 있지만 페라이트 세립화를 위한 필요조건으로써 패스당 최소압하율 또는 패스간의 최대유지시간 등을 규정하고 있다. 그러나 이러한 종래기술과 같이 열간가공시에 대압하를 부여하기 위해서는 엄청나게 큰 용량을 가진 압연기 등의 열간가공설비가 필요하여 기존의 설비로는 달성하는 것이 거의 불가능하였으며, 또한 이러한 대압하 부여에 따른 가공열 때문에 형성된 페라이트 조직이 쉽게 성장하는등 초미세 페레이트 조직을 형성함에 한계가 있었다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 오스테나이트 결정입도 및 그에 대한 열간가공조건등을 최적화함으로써 평균결정입 크기가 4㎛이하의 초미세 페라이트 조직으로 이루어진 저탄소 세립형 페라이트강 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, C: 0.3%이하, Si: 1.5%이하, Mn: 2.0%이하, Nb: 0.01~0.08%, N : 0.003~0.03%, 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 강재를 마련하는 단계; 상기 강재를 마무리압연하기 전에 오스테나이트 조직의 평균결정입 크기를 50㎛이하가 되도록 제어하는 단계; 및 상기 조직의 강재를 Ar₃와 하기 관계식 1에 의해 정의되는 Ae₃사이의 온도범위에서 한 패스당 압하율을 30%이하로 유지하면서 그 총압하율이 60%이상이 되도록 열간다단가공하는 단계;를 포함하는 저탄소 세립형 페라이트강 제조방법에 관한 것이다.

[관계식 1]

Ae₃ (℃) = 901 - 311C - 34.5Mn + 43.9Si

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명자들은 상술한 종래기술의 한계를 극복할 수 있는 초세립강 제조방법을 대한민국 특허출원 제2002-63394호로 제시한 바 있다. 이 특허출원에서는 오스테나이트 조직의 강재를 열간가공시켜 변형유기 동적변태현상을 이용하여 초미세 페라이트 조직을 형성하는 기술이 제시되어 있다. 구체적으로, 상기 특허출원에서는 초세립 고강도강을 제조하기 위하여, 이러한 변형유기 동적변태현상이 작은 압하율에서도 잘 일어날 수 있도록 오스테나이트 결정립크기를 50㎛이하로 제어해야 하며, 열간가공시 누적압하율, 가공온도등이 최적으로 제어되어야 함을 제시하고 있다. 그런데 본 발명자들의 추가적인 연구결과에 의하면, 그 입도가 50㎛이하로 제어된 오스테나이트조직의 강재를 이용하여 열간압연을 실시할때, 그 열간압연개시온도를 Ar₃ ~Ae₃ 사이의 온도범위로 제어할때 보다 효과적으로 초미세 페라이트강을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 제시하는 것이다.

먼저, 본 발명의 강 조성성분을 설명한다.

탄소(C)는 강재의 효과적인 강화를 위해서는 적당량 그 함유가 필요한 원소이다. 그러나 그 함유량이 0.3중량%(이하, 단지 %라 한다)를 초과하면 최종 미세조직에서 페라이트가 차지하는 비율이 약 60% 이하(펄라이트의 비율이 40% 이상)가 되어 저탄소강재로 분류할 수 없고, 용접시에 열영향부의 인성저하가 큰 문제가 될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 탄소함량이 0.3%이하로 제한한다.

실리콘(Si)은 고용강화효과와 함께 제강공정에서 탈산을 위해 첨가가 필요한 성분원소이다. 그러나 그 함유량이 1.5%를 초과하면 용접성이 저하되고 강판표면에 제거하기 곤란한 산화피막이 형성될 가능성이 크며, 특히 페라이트 결정립의 조대화를 조장할 수 있다.

따라서 이를 고려하여 그 함유량을 1.5% 이하로 제한한다.

망간(Mn)은 탈산을 위해 첨가가 필요하나, 만일 그 첨가량이 2.0%를 초과하면 경화능을 불필요하게 증가시켜 압연시 페라이트의 변태속도를 저하시킬 뿐만 아니라 용접시 저온조직의 발생가능성이 커질 수 있다.

따라서 본 발명에서는 Mn의 함유량을 2.0% 이하로 제한한다.

니오븀(Nb)은 재가열시 또는 열간압연시 강중의 탄소 또는 질소와 결합하여 수십 나노미터 크기의 극미세 석출물을 형성하는 성분원소로써 본 발명에서 아주 중요하다.

상술한 바와 같이, 동적변태 페라이트 조직은 그 특성상 매우 미세하므로 열간다단압연하는 동안, 특히 패스간 유지시간 동안 쉽게 성장해 버린다. 따라서 이러한 성장을 억제하는 것이 필수적인데, 이에 적합한 기술로써 본 발명에서는 미세한 니오븀 석출물을 이용하는 것이다. 즉, 미세한 페라이트의 결정립 성장을 효과적으로 방지하기 위해서는 미세한 석출물이 필요하며, 이에 가장 효과적인 니오븀 탄질화물을 이용하는 것이다.

그러나 니오븀의 함량이 0.01%미만이면 니오븀 석출물의 숫자가 너무 적기 때문에 전체 초세립 페라이트의 결정립 성장을 효과적으로 억제할 수 없으며, 0.08%를 초과하면 그 첨가에 따른 효과가 포화될 뿐만 아니라 강을 너무 경화시켜 충분한 동적변태 페라이트 조직을 쉽게 얻을 수 없다.

따라서 본 발명에서는 니오븀 함량을 0.01~0.08%로 제한한다.

본 발명에서 Al은 선택적 첨가원소로써 용강에서 탈산제로서의 역할을 하며, 미세한 AlN 석출물을 형성함으로써 오스테나이트의 결정립 성장억제와 페라이트 결정립 성장을 억제하는 효과가 있다. 만일 Al 첨가량이 0.1%를 초과하면 경화능이 커져 동적변태를 저해할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 알루미늄(Al)의 첨가량을 0.1% 이하로 제한함이 바람직하다.

V은 탄질화물을 형성하여 페라이트 핵생성을 촉진하는 역할을 하고 페라이트의 결정립 성장을 억제시키는 원소로서 본 발명에서는 선택적으로 첨가된다. 만일 V 함유량이 0.1%를 초과하면 경화능을 증대시켜 페라이트 동적변태를 저해할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 바나듐(V)의 함량은 0.1% 이하로 제한함이 바람직하다.

Ti은 N과 결합하여 고온에서 안정한 미세 TiN 석출물을 형성하여 재가열시 오스테나이트의 결정립 성장을 억제시키는 원소로서 본 발명에서는 선택적으로 첨가된다. 그런데 이러한 미세 TiN을 얻기위하여 Ti의 함량이 0.005% 이상이 되어야 한다. 그러나 그 함량이 0.1%를 초과할 경우 용강중에서 조대한 석출물이 형성되어 오스테나이트 결정립 성장을 억제하지 못하기 때문에 바람직하지 않다.

따라서 본 발명에서는 타이타늄(Ti)의 함량은 0.005~0.1%로 제한함이 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성된 Al, V 및 Ti중 1종이상을 함유함이 보다 바람직하다.

N은 TiN, AlN, Nb(CN), V(CN) 등을 형성시키는데 필수불가결한 원소이다. N의 함량이 0.003% 미만이면 필요한 탄질화물의 형성이 어렵고, 그 함량이 0.03%를 초과하면 첨가 효과가 포화되고 조대한 석출물이 형성되어 기계적 물성을 저해한다. 따라서 본 발명에서는 질소(N)의 함량은 0.003~0.03%로 제한한다.

다음으로, 상기와 같이 조성된 강재를 이용하여 초세립 페라이트강을 제조하는 방법을 설명한다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성된 강재를 제조한후, 이를 재가열하고 필요에 따라서 조압연과정을 거치는데, 이때, 강재의 오스테나이트 조직 평균결정입 크기가 50㎛이하가 되도록 재가열온도, 조압하율등을 제어할 것이 요구된다. 만일 마무리압연 직전의 강재의 오스테나이트 결정립크기가 50㎛를 초과하면, 후속하는 열간가공도중 변형유기 동적변태 페라이트의 형성속도가 현저히 저하됨과 동시에 변형유기 동적변태 페라이트의 형성장소도 매우 불균일해져서 최종적으로 혼립 페라이트가 형성될 가능성이 매우 높기 때문에 초미세립 페라이트강을 얻기가 어려워 질 수 있기 때문이다.

따라서 최종 제품상태에서 효과적으로 미세한 페라이트 결정립을 얻기 위해서는 후속하는 마무리 열간압연에 들어가는 과냉 오스테나이트 결정립크기를 평균 50㎛ 이하로 유지하는 것이 필요하다. 만일 미재결정역에서 오스테나이트가 변형된 상태로 과냉되는 경우에는 오스테나이트 단면상에서 타원형으로 변형된 오스테나이트 결정립의 장축과 단축의 길이 평균이 50㎛ 이하로 유지되어야 한다.

그리고 상기와 같이 오스테나이트 조직의 평균결정입 크기가 제어된 강재는 소정의 냉각속도로 냉각된후 과냉상태에서 마무리 열간다단압연되는데, 이때 마무리 열간압연 개시온도를 Ar₃와 하기 관계식 1로 정의되는 Ae₃사이의 온도범위로 제한한다.

[관계식 1]

Ae₃ (℃) = 901 - 311C - 34.5Mn + 43.9Si

여기서, C, Mn, Si은 각 원소의 함량(중량 %)을 나타낸다.

만일 상기 마무리 열간압연 개시온도가 Ar₃보다 낮으면 열간압연전에 조대한 초석 페라이트가 오스테나이트 결정립을 따라서 형성되어 압연가공중 길게 연신됨으로써 각종 물성을 저하시키는 문제가 발생한다. 그리고 열간압연개시온도가 Ae₃를 초과하면 가공하는 동안 페라이트가 열역학적으로 형성될 수 없는 조건이되므로, 동적변태 페라이트가 형성되지 않으며 조직 미세화 자체가 불가능해 질 수 있다.

강재의 Ae₃온도는 가공조건과는 무관하며 성분에 의해 결정되는데, 본 발명의 대상강종 성분범위에서는 주합금원소인 C, Si, Mn함량에 의해 주로 지배받는다. 강 성분에 따른 Ae₃온도는 상용 열역학 데이터베이스를 이용하여 계산할 수 있으며, 본 발명의 성분범위의 여러 강종에 대하여 Ae₃온도를 계산한 값들을 회귀분석하여 상기 관계식 1을 도출하였다.

한편, 본 발명에서는 상기 마무리 열간다단압연을 수행함에 있어서, 각 패스당 압하율을 30% 이하로 유지하면서 그 누적압하율이 60%이상이 되도록 열간다단압연할 것이 요구된다. 만일 상기 열간다단압연의 한 패스당 압하율을 30% 이상으로 하면 열간가공소재의 온도가 가공발열에 의해 과도하게 상승하게 되어 결정립의 미세화효과를 반감시키는 문제가 발생한다. 따라서 본 발명에서는 열간다단가공의 한 패스당 압하율은 30% 이하로 유지하는 것이 필수적이다.

또한 상기 열간다단압연의 누적압하율이 60% 이하로 되면 미세화에 효과적인 동적변태 페라이트의 형성량이 충분치 못하기 때문에 초세립 조직을 얻기 힘들게 된다.

이러한 열간다단압연은 그 압연 종료시점에서의 변형유기 동적변태 페라이트 분율이 40%이상이 되도록 수행됨이 최종적인 미세한 페라이트 미세조직 확보측면에서 바람직하다. 만일 이러한 분율이 40%미만이 되면, 가공후 냉각시에 형성되는 정적변태 페라이트의 크기가 조대해지기 때문에 충분히 미세하고 균일한 최종제품의 조직을 확보할 수 없게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 평균 오스테나이트 결정립크기를 특정수준 이하로 유지한후 강재를 소정의 온도범위에서 열간다단가공시키므로써 다량의 미세한 변형유기 동적변태 페라이트를 효과적으로 균일하게 형성시키며, 또한 열간다단가공시 각 패스당 압하율을 특정수준 이하로 유지하면서 그 누적압하율을 소정치이상으로 제한하여 가공발열량을 최소화하고, 아울러, 니오븀, 알루미늄, 바나듐, 타이타늄 석출물을 이용하여 초미세 페라이트의 성장을 억제함으로 최종 냉각후의 페라이트 결정립의 평균크기를 4㎛ 이하로 제어할 수 있는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

	화학성분(중량%)
	C	Si	Mn	Nb	Ti	V	Al	N	Fe 및 불순물
A	0.08	0.25	1.51	0.04	-	-	-	0.005	잔부
B	0.15	0.42	1.10	0.05	-	-	-	0.005	잔부
C	0.09	0.24	2.21	0.04	-	-	-	0.003	잔부
D	0.15	1.53	1.08	0.06	-	-	-	0.004	잔부
E	0.08	0.23	1.49	-	-	-	-	0.005	잔부
F	0.09	0.25	1.50	0.09	-	-	-	0.005	잔부
G	0.08	0.25	1.49	0.04	0.01	-	-	0.005	잔부
H	0.09	0.26	1.50	0.04	0.01	0.05	0.03	0.005	잔부
I	0.08	0.25	1.49	0.04	0.01	0.04	-	0.005	잔부
J	0.08	0.25	1.49	0.04	-	0.05	-	0.005	잔부
K	0.09	0.26	1.51	0.04	-	-	0.03	0.005	잔부

상기 표 1과 같이 그 조성성분을 달리하는 강재를 마련하였다. 이렇게 마련된 강재를 재가열한후 조압연하여 그 오스테나이트 결정립크기(AGS)를 하기 표 2와 같이 제어하였다. 이어, 이러한 강재를 열간다단가공시점까지 초당 2℃의 냉각속 도로 일단 냉각하여 과냉상태로 제어한후, 열간압연 모사시험장치를 이용하여 열간다단가공하였으며, 이때 그 구체적인 조건은 하기 표 2와 같다. 한편 이러한 열간다단가공시의 패스간 휴지시간은 10초로 하였다.

이렇게 마무리 열간압연된 강재를 초당 10℃의 냉각속도로 상온까지 냉각한후 미세조직을 조사하여 평균 페라이트 결정립크기(FGS)를 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 아울러, 상기 열간다단 가공공정중에 냉각을 하면서 강재의 길이변화를 측정하여 그 때까지의 열간가공 과정에서 형성된 동적변태 페라이트 및 정적변태 페라이트이 분율을 계산하여 표 2에 또한, 나타내었다.

구분	시험 번호	강종	AGS (㎛)	Ar3 온도 (℃)	Ae3 온도 (℃)	가공 온도 (℃)	패스당 압하율 (%)	총 압하율 (%)	동적 변태 페라이트분율(%)	정적 변태 페라이트분율(%)	평균FGS (㎛)
발명재	1	A	20	740	835	750	20	67	44	15	3.7
	2	B	25	710	835	720	20	67	47	17	3.2
	3	G	25	743	836	750	20	67	45	14	3.3
	4	H	25	745	833	750	20	67	53	12	3.0
	5	I	25	740	836	750	20	67	46	13	3.2
	6	J	30	738	836	750	20	67	44	12	3.5
	7	K	30	757	832	770	20	67	42	10	3.6
비교재	1	C	20	710	807	730	30	76	21	12	7.5
	2	D	20	802	884	810	30	76	42	8	6.2
	3	E	20	748	835	760	20	67	45	14	7.5
	4	F	15	652	832	700	20	67	22	8	8.2
	5	A	20	740	835	845	20	67	0	0	11.2
	6	B	25	710	835	845	20	67	0	0	12.2
	7	G	25	743	836	850	20	67	0	0	10.9
	8	H	25	745	833	850	20	67	0	0	10.1
	9	I	25	740	836	850	20	67	0	0	11.0
	10	J	30	738	836	850	20	67	0	0	12.7
	11	K	30	757	832	850	20	67	0	0	12.0

상기 표 2에 나타난 바와 같이, Si, Mn, Nb 등의 함량이 적절하게 제어된 본 발명재(1~2)의 경우 모두 동적변태 페라이트 분율이 40%이상이고 최종 미세조직의 평균 FGS는 4㎛이하였다. 특히, Ti, V 및 Al중 1종이상이 첨가된 본 발명재(3~7)의 경우 모두 동적변태 페라이트 분율이 40%이상이고 최종 미세조직의 평균 FGS는 4㎛이하의 우수한 결과를 나타내었다.

이에 대하여, Mn 함량이 본 발명범위를 벗어난 비교재(1)은 동적변태 페라이트의 분율이 21%로 낮은 값을 나타났으며, 이로 인해 최종 미세조직의 평균 FGS는 7.5㎛으로 비교적 조대한 것으로 나타났다. 또한 Si 함량이 과도한 비교재(2)의 경우는 동적변태 페라이트 분율은 40% 이상이었지만 최종적인 FGS는 6.2㎛의 값을 나타내었다.

또한, Nb이 첨가되지않은 비교재(3)는 동적변태 페라이트 분율이 45%로 높은 값이 얻어졌음에도 불구하고 최종 FGS가 7.5㎛으로 얻어졌다. 이는 Nb 비첨가에 따라, 열간가공시 미세하게 형성된 동적변태 페라이트가 성장하는 것을 방지할 수 있는 미세 석출물이 형성되지 않아서 최종 미세조직상에서 비교적 조대한 페라이트로 성장하였기 때문이다. 그리고 Nb 첨가량이 과다한 비교재(4)에서는 석출물을 형성하고 잔존한 다량의 고용 Nb성분에 의해 경화능이 증가하여 동적변태 및 정적변태 속도를 현저히 저감시키는 효과를 나타내었으며, 이로 인해 동적변태가 일어났던 페라이트 부분은 5㎛ 이하의 미세한 상태로 유지되었지만 최종 미세조직에서의 평균 FGS는 8.2㎛으로 심한 혼립상태를 나타내었다.

한편, C, Si, Mn, Nb 등의 함량이 적절하게 제어된 강재라 하더라고 Ae₃ 온도보다 높은 온도에서 마무리 열간압연을 한 비교재(5~11)는 가공하는 동안 페라이트가 열역학적으로 형성될 수 없는 조건이다. 따라서 최종 미세조직은 냉각시에 얻어진 비교적 조대한 페라이트로만 이루어지게 되고, 이로 인하여 최종 FGS가 조대한 결과를 보여주고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 저탄소강재에 있어서 합금의 다량첨가나 열처리를 통하지 않고 과냉된 오스테나이트를 Ar₃온도 직상에서 소위 "변형유기동적변태"를 조장시키는 조건으로 연속다단가공을 하여 효과적으로 미세한 페라이트 결정립을 형성시키고, 미세석출물에 의해 페라이트결정립성장을 억제하여 페라이트 결정립을 미세화시킴으로써 우수한 용접성을 유지하면서 강재의 물성을 향상시킬 수 있는 우수한 구조용 강재의 제조에 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 중량%로, C: 0.3%이하, Si: 1.5%이하, Mn: 2.0%이하, Nb: 0.01~0.08%, N : 0.003~0.03%, 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 강재를 마련하는 단계;

   상기 강재를 마무리압연하기 전에 오스테나이트 조직의 평균결정입 크기를 50㎛이하가 되도록 제어하는 단계; 및

   상기 조직의 강재를 Ar₃와 하기 관계식 1에 의해 정의되는 Ae₃사이의 온도범위에서 한 패스당 압하율을 30%이하로 유지하면서 그 총압하율이 60%이상이 되도록 열간다단가공하여 40% 이상의 변형유기동적변태 페라이트를 형성한 후 냉각하는 단계;를 포함하는 저탄소 세립형 페라이트강 제조방법.

   [관계식 1]

   Ae₃ (℃) = 901 - 311C - 34.5Mn + 43.9Si
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 강재는 Al : 0.1%이하, V : 0.1% 이하 및 Ti :0.005~0.1%중 1종이상을 포함하고 있음을 특징으로 하는 저탄소 세립형 페라이트 강 제조방법.