KR101150365B1 - 고탄소 열연강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ⅰ) 중량%로 C:0.60~1.20%, Si:0.10~0.35%, Mn:0.10~0.80%, P:0 보다는 크며 0.03%이하, S: 0 보다는 크며 0.03%이하를 포함하고, Ni:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.), Cr:0.30%이하(0을 포함하지 않는다.), Cu:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.) 중 어느 하나 이상을 포함 하며, 나머지는 Fe 이고, 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지며, ⅱ) 세멘타이트 폭은 0보다 크고 0.2㎛이하이고, 세멘타이트와 세멘타이트의 간격이 0보다는 크고 0.5㎛이하인 펄라이트 조직을 갖는 고탄소 열연강판을 제공한다.

고탄소, 펄라이트, 오스테나이트, 세멘타이트, 수냉각대, 열연강판, 열처리

Description

고탄소 열연강판 및 그 제조방법{HIGH CARBON HOT ROLLED STEEL COIL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 고탄소 열연강판에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 미세한 펄라이트 조직을 갖는 고탄소 열연강판과 그 제조방법에 관한 것이다.

고탄소 강판은 탄소를 0.3중량% 이상으로 함유하고 그 결정조직이 펄라이트(pearlite) 결정상을 갖는 강판(steel)을 말한다. 고탄소 강판은 최종 공정을 거친 이후에 높은 강도와 높은 경도를 갖게 된다. 이와 같이 고탄소 강판은 높은 강도와 높은 경도를 갖기 때문에 높은 강도와 경도가 요구되는 공구강이나 기계 구조용강으로 사용된다.

공구강으로 사용되는 고탄소 강판의 예로는 일본공업규격으로 분류되는 JS-SK85강이 있다. JS-SK85강은 자동차의 부품이나, 제침용 바늘, 면도날 또는 문구용 칼날 등으로 사용된다.

고탄소 강판은 통상 슬라브(slab)를 연속식 열간압연 공정에 의하여 열연강판이라는 중간 제품으로 제조된다. 열연강판은 열간압연을 하기 위해 가열된 슬라브를 조압연과 마무리압연을 통하여 소정의 두께로 압연한 다음, 수냉각대(ROT; Run-Out Table)에서 적정온도까지 냉각하여 두루마리 형태의 코일로 권취하여 제조된다.

이러한 열연강판은 산세척(pickling)과 구상화소둔(spherodizing) 공정을 거친 다음 냉간압연하여 냉연강판으로 제조한다. 냉연강판은 다시 소둔 공정과 냉간압연 공정을 차례로 반복적으로 행하여 원하는 두께를 갖는 냉연강판을 제조한다. 이러한 냉연강판은 블랭킹(blanking) 이나 버링(burring) 등의 공정을 통하여 원하는 제품으로 가공한 다음 QT열처리(quenching and tempering)를 통하여 최종 제품으로 가공된다.

본 발명은 후속공정에서 구상화소둔과 냉간압연의 반복 회수를 최소화하기 위해 두께가 얇으면서도 미세한 펄라이트 조직을 갖는 고탄소 열연강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 미세한 펄라이트 조직을 갖고 코일이 찌그러지지 않도록 수냉각대에서의 상변태율을 향상시키는 고탄소 열연강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면 ⅰ) 중량%로 C:0.60~1.20%, Si:0.10~0.35%, Mn:0.10~0.80%, P:0 보다는 크며 0.03%이하, S: 0 보다는 크며 0.03%이하를 포함하고, Ni:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.), Cr:0.30%이하(0을 포함하지 않는다.), Cu:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.) 중 어느 하나 이상을 포함 하며, 나머지는 Fe 이고, 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지며, ⅱ) 세멘타이트 폭은 0보다 크고 0.2㎛이하이고, 세멘타이트와 세멘타이트의 간격이 0보다는 크고 0.5㎛이하인 미세한 펄라이트 조직을 갖는 고탄소 열연강판을 제공한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 고탄소 열연강판은 미세 펄라이트 조직의 면적분율이 90% 이상이 되도록 한다.

그리고 이러한 고탄소 열연강판은 두께가 1.8mm이하 바람직하게는 두께가 1.6mm 이하로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, ⅰ) 중량%로 C:0.60~1.20%, Si:0.10~0.35%, Mn:0.10~0.80%, P:0 보다는 크며 0.03%이하, S: 0 보다는 크며 0.03%이하를 포함하고, Ni:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.), Cr:0.30%이하(0을 포함하지 않는다.), Cu:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.) 중 어느 하나 이상을 포함 하며, 나머지는 Fe 이고, 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어진 고탄소 슬라브를 제조하는 슬라브제조단계 ⅱ) 상기 슬라브를 1200℃ 이하로 재가열하는 재가열단계 ⅲ) 상기 슬라브를 조압연을 한 다음 830℃ 이상의 오스테나이트 영역에서 마무리 압연을 하여 두께가 1.8mm 이하인 박판을 제조하는 열간압연단계 ⅳ) 상기 박판을 수냉각대에서 전단제어냉각으로 냉각하는 냉각단계 ⅴ) 상기 냉각단계에서 펄라이트 상변태를 진행하기 위해 필요한 시간 동안 냉각온도를 유지시키는 냉각정지단계및 ⅵ) 상기 박판을 650℃ 이하에서 권취하는 단계를 포함하는 고탄소 열연강판의 제조방법을 제공한다.

이러한 고탄소 열연강판의 제조방법은 그 냉각 단계에서 박판을 냉각하는 냉각 속도를 50~300℃/sec 으로 한다.

그리고 열간압연에 의한 박판의 제조단계에서 박판은 1.6mm 이하로 열연강판을 제조한다.

또한 냉각단계에서 박판을 냉각하는 전단제어냉각은 650℃이하가 되도록 냉각하고 이러한 냉각은 적어도 3초 이내에 완료한다.

그리고 고탄소 열연강판의 제조방법의 냉각정지 단계에서 펄라이트 상변태를 90% 이상 완료하게 하고 이러한 상변태 완료 시간은 적어도 6초 이상으로 한다. 또한 이러한 냉각정지단계는 550~650℃에서 온도를 유지시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소 열연강판의 제조방법은 두께가 1.8mm이하 바람직하게는 두께가 1.6 mm 이하인 박판을 대량으로 생산할 수 있는 기술을 제공하는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소 열연강판의 제조방법은 두께가 1.8mm이하 바람직하게는 두께가 1.6 mm 이하인 박판상태로 제조할 수 있어서, 후속하는 제품 제조 공정에서 구상화소둔과 냉간압연의 회수를 적어도 1회 이상 줄일 수 있는 기술적 효과가 있다.

이와 같이 후속 제조공정 단계를 생략할 수 있게 함으로써, 제품 생산시 가공비용을 절감할 수 있고, 제조공정 시간을 단축할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 고탄소 열연강판은 미세한 펄라이트 조직을 갖고 있어서 최종제품에 내구성과 강도를 갖게 할 수 있는 기술적 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 고탄소 열연강판 및 그 제조방법에 대한 실시예들을 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.

본 발명에서 성분원소의 함유량은 특별한 설명이 없는 한 모두 중량%를 의미 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 고탄소 열연강판에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 고탄소 열연강판은 중량%로 C:0.60~1.20%, Si:0.10~0.35%, Mn:0.10~0.80%, P:0보다 크고 0.03%이하, S:0보다 크고 0.03%이하, Ni:0.25%이하(0을 포함하지 않는다), Cr:0.30%이하(0을 포함하지 않는다), Cu: 0.25%이하(0을 포함하지 않는다)이고 잔류 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소 열연강판에서 이와 같이 성분을 제한한 이유에 대하여 설명한다.

[C: 0.60~1.20%]

탄소 C는 최종제품을 열처리(QT)할 경우에 담금질성에 영향을 미치는 성분이다. C 가 0.6%이하로 함유할 경우 담금질성이 저하되어 제품의 강도가 하락하고 내마모성이 나빠지는 원인이 될 수 있다. 그리고 C가 1.20%를 초과하여 함유할 경우에는 최종제품의 가공성이 나빠지고 충격인성이 저하될 수 있다. 따라서 탄소 C의 바람직한 함유 범위는 0.60~1.20%이다.

[Si: 0.10~0.35% ]

규소 Si 는 탈산을 위해 첨가되는 원소이다. Si가 0.10%이하로 함유될 경우에는 탈산이 불완전하여 제품내에 산화성 개재물이 잔류된다. 따라서 열연강판을 극박 두께로 냉간압연을 할 경우 표면이 찢어지고 최종제품의 피로강도가 떨어지는 원인이 된다. 그리고 Si가 0.35%초과하여 함유될 경우에는 열간압연 공정을 위해 슬라브를 재가열할 경우 적스케일을 유발하는 물질의 생성을 초진시켜 제조된 열연 강판의 표면에 적스케일이 생성되어 제품의 표면품질이 저하되는 원인이 된다. 따라서 바람직한 Si의 함유 범위는 0.10~0.35%이다.

[Mn: 0.10~0.80%]

망간 Mn은 최종제품을 열처리(QT)할 경우 담금질성을 향상시킨다. 또한 C 가 증가함에 따른 발생하는 충격천이 온도가 상향되는 것을 억제하는 역할을 한다. Mn이 0.10%이하로 함유될 경우 충격천이 온도가 상향하게 되어 가공성이 떨어지게 된다. 그리고 Mn을 0.80%를 초과하여 함유될 경우에는 최종제품의 열처리(QT)처리시에 제품이 열변형되는 원인이 된다. 따라서 바람직한 Mn의 함유범위는 0.10~0.80%이다.

[P: 0.03% 이하]

인 P는 제조공정중에 열연강판의 미세한 오스테나이트(Austenite) 결정입계에 Fe₃P 등의 석출을 유발시킨다. 열연강판내부에 이러한 석출물이 생성되면 제품의 충격인성이 악화된다. 따라서 P의 함유량은 0보다 크지만 0.03중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

[S: 0.03% 이하]

황 S는 제조공정중에 미세한 석출물인 MnS 및 CuS를 형성하게 된다. 열연강판 내부에 이러한 석출물이 형성되면 결정립이 성장하는 것을 억제하여 최종제품의담금질성을 악화시키게 된다. 따라서 S는 가능한 낮게 관리하는 것이 바람직하며 그 함량을 0보는 크지만 0.03중량% 이하로 제한한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소 열연강판은 이상의 원소 성분 이외에 나머지는 Fe 이고 기타 피할 수 없는 불순물이 함유된다.

본 발명의 일 실시예는 이상의 성분원소 이외에도 Ni, Cr, Cu중 어느 한 원소 이상을 포함할 수 있다. 이들 원소들은 불순물로서 혼입되는 경우도 있으나 이와 같은 원소들은 최종 열처리 공정에서 담금질성을 향상을 위해 포함된다. 그러나 이들 원소들은 Ni는 0.25% 이상, Cr은 0.30% 이상 그리고 Cu는 0.25%이상으로 포함될 경우 포함효과가 포화되고 비용이 증가하게 되어 이들 범위 이하로 포함시키는 것이 바람직하다. 그리고 Cr은 열간압연공정에서 슬라브를 재가열할 때 슬라브의 표면에 Cr산화물 층을 형성하여 표층산화 및 탈탄을 억제하는 효과가 있다. 이상 설명한 점을 고려하여 이들 원소의 함유량은 Ni:0.25%이하(0을 포함하지 않는다), Cr:0.30%이하(0을 포함하지 않는다) 그리고 Cu: 0.25%이하(0을 포함하지 않는다)로 제어한다.

이하에서는 상술한 실시예에 따른 고탄소 열연강판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 중량%로 C:0.60~1.20%, Si:0.10~0.35%, Mn:0.10~0.80%, P:0보다 크고 0.03%이하, S:0보다 크고 0.03%이하, Ni:0.25%이하(0을 포함하지 않는다), Cr:0.30%이하(0을 포함하지 않는다), Cu: 0.25%이하(0을 포함하지 않는다)이고 잔류 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어진 고탄소 강 슬라브를 제조한다.

제조된 강 슬라브를 1200℃ 이하의 온도로 재가열한 다음, 830℃이상의 오스테나이트(Austenite)영역에서 열간압연을 실시한다.

그리고 열간압연은 가열된 슬라브를 조압연과 마무리압연을 완료한 상태에서 그 두께가 1.8mm이하 바람직하게는 1.6mm 이하가 되도록 박판 상태로 압연을 한다.

이와 같이 슬라브를 박판상태까지 열간압연을 하는 이유는 다음과 같다.

열연강판을 가지고 최종 제품을 생산하기 위해서는 먼저 중간 상태인 냉연강판으로 제조하게 된다. 그러나 이러한 냉연강판을 제조하기 위해서는 열연강판을 구상화소둔공정과 냉간압연공정을 수차례 반복하여 원하는 두께(예를 들면 0.6mm이하)를 갖는 냉연강판을 제조하게 된다. 따라서 제공되는 열연강판의 두께가 두꺼우면 두꺼울 수록 더 많은 횟수의 구상화 소둔공정과 냉간압연공정을 반복하여 행할 수 밖에 없다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소강은 탄소 함유량이 0.60~1.20중량%이다. 고탄소강은 높은 탄소함유량으로 인하여 강도는 높지만 충격인성이 낮다는 특징이 있다. 따라서 열간압연된 공석강은 냉간압연을 하기 이전에 구상화소둔을 실시한다. 그리고 공석강은 구상화 소둔 이후에 냉간압연을 실시한다. 이때 실시하는 냉간압연에서 공석강을 압하율이 70% 이상이 되도록 냉간압연을 실시하게 되면 구상화된 세멘타이트가 기지와 분리되어 제품내에 미세한 보이드(void)가 형성하게 된다. 이러한 보이드는 최종제품의 내구성와 강도를 저하시키는 원인이 된다. 따라서 공석강의 경우 1회 냉간압연을 실시할 때 그 압하율을 60~70%로 제한한다.

이러한 이유 때문에 열연강판을 냉간압연할 경우 열연강판의 두께가 두껍게 되면 수회에 걸쳐 반복적으로 냉간압연을 실시하여 목표하는 두께까지 얇게 압연을 행하여야 한다.

그러므로 본 발명의 실시예와 같이 열연강판의 두께를 1.8mm 이하 바람직하 게는 1.6mm 이하로 제조할 경우 후속하는 냉간압연 공정에서 적어도 1회 이상의 구상화소둔공정 및 냉간압연을 생략할 수 있게 된다.

이와 같이 박판 상태의 열연강판을 제공하게 되면 후속공정에서 제조공정 단계를 생략할 수 있게 되어, 제품 생산시 가공비용을 절감할 수 있고, 제조공정 시간을 단축할 수 있게 된다.

이상과 같은 두께까지 마무리 열간압연을 행한 박판은 수냉각대(ROT; Run-Out Table)에서 적정온도까지 냉각된 다음 두루마리 형태의 코일로 권취하게 된다.

수냉각대에서 냉각되는 박판은 권취기에서 권취되기 이전에 펄라이트 상변태율이 90% 이상 완료되게 한다.

수냉각대에서 냉각되는 박판이 권취되기 이전에 펄라이트 상변태되는 정도가 90% 이하가 될 경우, 열연강판이 권취된 상태에서 펄라이트로 상변태를 하게 된다. 그러면, 변태발열에 의하여 권취코일의 온도가 상승하게 되고, 온도가 상승하게 되면 형성되는 펄라이트 조직이 조대해지게 된다. 펄라이트 조직이 조대한 상태에서 후속 공정을 실시하게 되면 소둔 이후의 제품에 잔류 세멘타이트(Cementite)가 존재하게 된다. 이와 같이 잔류 세멘타이트가 존재하게 되면 제품 가공공정에서 세멘타이트 조직에 응력이 집중하게되어 제품이 파단되게 되거나 열처리가 원활히 수행되지 않게 된다. 또한 수냉각대에서 냉각되는 박판이 권취되기 이전에 펄라이트로 상변태하지 않고, 권취된 상태에서 펄라이트로 상변태가 되게 되면, 결정조직의 체적분율이 변화하여 코일상태로 권취된 열연강판은 그 형상이 위와 아래로 찌그러져 타원형으로 변화하게 된다. 이와 같이 찌그러진 코일은 짱구코일이라고 한다. 이와 같이 짱구코일이 발생하게 되면 후속하는 정정공정이나 산세공정 등에서 조업이 어렵기 때문에 생산성이나 실수율이 저하되는 원인이 된다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소 열연강판이 열연공정 중에 변태 발열이 발생하는 이유에 대하여 설명한다.

고탄소강의 경우 C의 함유량이 증가할수록 CCT 곡선의 Curve Nose가 오른쪽으로 이동하게 된다. 따라서 오스테나이트에서 펄라이트로 상변태를 시작하는 시간이 지연되고 그 종료시간 또한 지연되게 된다. 또한 C 함량이 증가할수록 열용량의 차이에 따른 변태발열량이 증가하게 된다.

따라서 이상과 같은 이유 때문에 마무리 열간압연을 완료한 박판은 코일 상태로 권취되기 이전에 오스테나이트에서 펄라이트로의 상변태를 90% 이상 완료시키는 것이 바람직하다.

이를 위하여 마무리 열간압연을 완료한 박판은 수냉각대에 진입할 초기에 급속히 냉각시키는 것이 바람직하다. 이때의 냉각속도는 50~300℃/sec가 바람직하다.

따라서 수냉각대에 진입한 박판은 신속히 냉각하여 650℃이하의 냉각정지온도까지 냉각시키는 것이 바람직하다. 수냉각대에서 650℃이하로 냉각된 박판은 수냉각대를 통과하면서 냉각온도를 유지한 상태에서 펄라이트 상변태를 90% 이상 완료한 다음 650℃이하에서 권취한다.

고탄소강이 수냉각대에서 상변태를 완료하기에는 9초 이상의 시간이 요구된다. 그러나 열간압연에 의하여 그 두께를 얇게 하면 할 수록 통판되는 속도가 증가하게 되어 1.8mm 이하의 두께로 압연할 경우 상변태를 충분히 완료할 시간을 확보하는 것이 용이하지 않다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는 열간압연된 강판이 상변태 완료에 걸리는 시간을 최소화하기 위해서 수냉각대에 들어서는 초입에서 50~300℃/sec가 되도록 급냉각하여 냉각정지온도까지 냉각시킨다. 이 때 소요되는 시간은 3sec 이내로 제어하는 것이 바람직하다. 그리고 수냉각대에서 이동하면서 냉각되는 열연강판은 550~650℃ 온도범위의 냉각정지 온도에서 서냉을 통해 변태발열량을 줄이면서 상변태를 완료한다. 이 때 소요되는 시간은 6초 이상을 유지하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 수냉각대 전단 제어냉각 조건으로 열간압연을 하게 되면 제조된 열연강판은 그 조직이 미세한 펄라이트를 갖게 된다.

제조된 열연강판은 세멘타이트의 폭이 0.2㎛이하이고 세멘타이트와 세멘타이트 간격이 0.5㎛이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 결정조직은 결국 미세 펄라이트 조직을 가지게 되는 것이며, 최종 열연강판은 미세한 펄라이트의 상분율이 면적분율로 90% 이상이 된다.

제조된 열연강판은 산세척(pickling)과 구상화소둔(spherodizing) 공정을 거친 다음 냉간압연하여 냉연강판으로 제조한다. 냉연강판은 다시 소둔 공정과 냉간압연 공정을 차례로 반복적으로 행하여 원하는 두께를 갖는 냉연강판을 제조한다. 이러한 냉연강판은 블랭킹(blanking) 이나 버링(burring) 등의 공정을 통하여 원하는 제품으로 가공한 다음 QT열처리(quenching and tempering)를 통하여 최종 제품으로 가공된다.

최종 제품으로 가공할 때, 열연강판의 조직이 미세한 펄라이트로 제어가 되 어있어야만, 최종제품에서 세멘타이트의 잔류를 억제할 수 있고, 최종제품의 강도를 높게 할 수 있으며, 내마모성과 내피로특성을 부여 할 수 있다.

<실시예>

실험에 사용한 강판의 조성을 표1에서 나타내었다.

[표 1]

표1의 조성을 갖는 슬라브를 제조한 다음, 이 슬라브를 1200℃로 재가열하여열간압연을 하였다.

열간압연에 의한 열연강판의 판 두께는 비교예와 실시예 모두 1.8 ~ 1.4㎜가 되도록 하였다.

표1에서의 비교예는 모두 마무리 열간압연이후 수냉각대에서 전단제어냉각을 실시하지 않았고, 실시예는 모두 전단제어냉각을 실시하였다.

그리고 표2에 나타난 권취온도에서 권취를 하였다. 표2는 열간압연 및 권취를 완료한 열연강판에 대하여 각각 HrC 경도시험을 한 값과 현미경 조직관찰한 결과를 함께 나타내고 있다.

[표 2]

표2에 나타나 있는 바와 같이 수냉각대에서 전단제어냉각을 실시하지 않은 비교예의 경우 모두 HrC 경도값이 실시예보다 낮았고 그 조직은 모두 조대한 펄라이트를 나타내었다. 이와 대비되는 실시예의 경우 HrC 경도값이 비교예보다 높았고 그 조직은 모두 미세한 펄라이트를 나타내었다

다음 도1 내지 도4는 비교예 1과 실시예1의 시편에 대하여 열간압연 이후의 결정조직사진과 구상화소둔을 행한 이후의 결정조직사진을 나타낸다.

도1 에 나타난 비교예1은 마무리 열간압연 이후 전단제어냉각 없이 수냉각대를 통과한 다음 권취하였다.

비교예1 의 제조공정 조건은 수냉각대 구간에서 전단제어냉각 없이, 서냉을 실시하였기 때문에, 수냉각대 구간에서 상변태를 위한 충분한 시간을 확보하지 못하였다. 이와 같은 경우, 권취전 상변태율은 50% 이하로 나타났으며, 그 결정조직은 광학현미경(X500) 으로 관찰 가능한 수준으로 조대한 펄라이트 조직을 나타내고 있다. 이와 같은 경우 권취온도는 600~650℃ 구간이지만, 권취이후에 변태발열에 의해 온도가 650℃ 이상으로 높게 올가가고, 권취된 코일의 형상은 짱구형태가 된다.

이와 같이 제조된 비교예1의 열연강판을 산세척 공정과 구상화 소둔을 하였다. 이와 같이 구상화 소둔이 완료된 제품의 현미경 사진을 도2에 나타내었다.

도 2에 나타난 비교예1은 1.6mm 두께의 열연강판을 산세척공정을 하고, 650~720도 구간에서 30시간 이상 유지하여 구상화소둔을 하였다. 그리고 냉간압연을 1회 거친 다음 0.8mm 두께의 냉연강판으로 제조한 다음 재결정 소둔한 이후 현미경으로 관찰한 조직이다. 도2에서 나타나 있듯이 검은색으로 표현된 점들은 미용해된 세멘타이트로써, 최종제품의 열처리 불량 및 피로특성에 악영향을 미친다.

도3에 나타난 실시예1은 880℃ 이상의 온도에서 마무리 열간압연을 실시한 다음, 수냉각대 전단에서 50℃/sec이상의 속도로 냉각을 개시하여 580℃ 냉각정지 온도까지 급냉시켰다. 그리고 이후 수냉각대를 통과하면서 펄라이트 변태를 90% 이상 완료하도록 온도를 유지한 다음 650℃ 이하에서 권취하였다.

이와 같이 제조된 실시예1의 열연강판은 1.6mm 두께로 열간압연된 것으로 산세척공정과, 650~720도 구간에서 30시간 이상을 유지하는 구상화 소둔 공정을 수행 하였다. 그리고 이 시편을 냉간압연을 1회 거친 다음 0.8mm 두께로 냉간압연을 행한 다음 재결정 소둔하였다.

도4는 이와 같이 재결정 소둔을 한 이후의 실시예1의 현미경 사진이다. 도 4에 나타난 바와 같이 수냉각대에서 전단제어냉각을 한 실시예의 경우 세멘타이트 들이 고르게 분산되어 있어서 최종제품의 열처리를 양호하게 하고 피로특성을 향상시킨다.

이상은 비교예1과 실시예1의 결정조직사진을 설명하였으나 다른 비교예 및 다른 실시예에 따라 제조된 시편들도 이와 유사한 형태의 조직을 나타내었다.

이들 실험결과를 정리하면 실시예에 따라 제조된 열연강판은 도3에서와 같이 미세한 펄라이트 조직을 갖고 있는 반면 비교예에 따라 제조된 열연강판은 도1과 같이 조대한 펄라이트 조직을 갖고 있다.

이와 같이 두께 1.8mm이하의 박판상태로 열연강판을직접 압연할 경우 통상적인 열간압연 방법으로 제조한 비교예는 그 결정 조직이 조대한 펄라이트 조직을 나타내기 때문에 코일상태에서 열변형에 의한 비틀림이 나타나고 있다.

그러나 두께 1.8mm이하의 박판상태로 열연강판을 직접 압연한 다고 하더라도 실시예에서와 같이 수냉각대에서 전단제어냉각을 한 경우에는 그 결정 조직이 미세한 펄라이트 조직을 나타내고 있고, 변태가 90% 이상 완료된 상태에서 권취하였기 때문에 코일의 비틀림 현상이 나타나지 않았다.

또한 이와 같이 제조된 비교예와 실시예들의 열연강판을 후속 공정에 의하여 구상화 소둔한 결과들은 모두 도2와 도4에 나타난 조직과 유사하였다.

도2에서와 같이 비교예에 의한 제품은 미용해 상태의 세멘타이트가 다수 발견되는데 반하여 실시예에 의한 제품은 이러한 미용해 상태의 세멘타이트가 발견되지 않았다.

따라서 실시예에 의한 제품은 최종제품의 가공공정에서 응력집중에 의한 파단이 발생하지 않았고 열처리에 의해서도 불량품이 발생하지 않았다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 고탄소 열연강판 및 그 제조방법에 대해서 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 비교예에 따라 마무리열간압연 이후 서냉하여 권취한 두께 1.6mm의 열연강판으로서 그 결정 조직은 조대한 펄라이트 조직을 나타내고 있는 현미경 사진이다.

도 2는 도1의 열연강판을 구상화 소둔을 한 상태의 결정 조직을 나타내는 것으로서 검은색 줄 형태의 미용해 세멘타이트가 잔류하는 것이 관찰된 현미경 사진이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 마무리열간압연 이후 급냉하여 펄라이트 변태를 90%이상 완료한 다음 권취한 두께 1.6mm의 열연강판으로서 그 결정 조직은 미세한 펄라이트 조직을 나타내고 있는 현미경 사진이다.

도 4는 도2의 열연강판을 구상화 소둔을 한 상태의 결정 조직을 나타내는 것으로서 미용해 세멘타이트가 관찰되지 않은 현미경 사진이다.

Claims (13)

1. 중량%로 C:0.60~1.20%, Si:0.10~0.35%, Mn:0.10~0.80%, P:0 보다는 크며 0.03%이하, S: 0 보다는 크며 0.03%이하를 포함하고, Ni:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.), Cr:0.30%이하(0을 포함하지 않는다.), Cu:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.)를 포함하며, 나머지는 Fe 이고, 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지며, 세멘타이트 폭은 0보다 크고 0.2㎛이하이고, 세멘타이트와 세멘타이트의 간격이 0보다는 크고 0.5㎛이하이며, 고탄소 열연강판은 두께는 1.8mm 이하이고, 상기 고탄소 열연강판은 펄라이트 조직을 갖고 있으며 상기 펄라이트 조직의 면적분율이 90% 이상인 고탄소 열연강판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 고탄소 열연강판은 두께가 1.6mm 이하인 고탄소 열연강판.
5. 중량%로 C:0.60~1.20%, Si:0.10~0.35%, Mn:0.10~0.80%, P:0 보다는 크며 0.03%이하, S: 0 보다는 크며 0.03%이하를 포함하고, Ni:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.), Cr:0.30%이하(0을 포함하지 않는다.), Cu:0.25%이하(0을 포함하지 않는다.)를 포함하며, 나머지는 Fe 이고, 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어진 고탄소 슬라브를 제조하는 슬라브제조단계;

   상기 슬라브를 1200℃ 이하로 재가열하는 재가열단계;

   상기 슬라브를 조압연을 한 다음 830℃ 이상의 오스테나이트 영역에서 마무리 열간압연을 하여 두께가 1.8mm 이하인 박판을 제조하는 열간압연단계;

   상기 박판을 수냉각대에서 냉각 속도를 50~300℃/sec 로, 적어도 3초 이내에, 650℃이하가 되도록 전단제어냉각으로 냉각하는 냉각단계;

   상기 냉각단계에서 펄라이트 상변태를 면적분율로 90% 이상 완료시키기 위해 적어도 6초 이상, 550~650℃에서 냉각온도를 유지시키는 냉각정지단계;및

   상기 박판을 650℃ 이하에서 권취하는 권취단계;

   를 포함하는 고탄소 열연강판의 제조방법.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 박판을 제조하는 열간압연단계에서 상기 박판은 1.6mm 이하인 고탄소 열연강판의 제조방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,

    상기 고탄소 열연강판의 제조방법에 의하여 제조된 열연강판은 세멘타이트 폭은 0보다 크고 0.2㎛이하이고, 세멘타이트와 세멘타이트의 간격이 0보다는 크고 0.5㎛이하인 미세한 펄라이트 조직을 갖는 고탄소 열연강판의 제조방법.

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