KR101174612B1 - 버스 사이드 판넬용 ｂａｆ 열처리 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

버스 사이드 판넬용 ｂａｆ 열처리 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.02~0.055%, 실리콘(Si) : 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.3%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.02% 이하, 질소(N) : 0.002~0.008%, 가용성 알루미늄(S-Al) : 0.02~0.09% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강판을 상자소둔로(Batch Annealing Furnace)에 투입한 후, 580±25℃까지 가열하는 단계; (b) 상기 580±25℃에서 상자소둔 열처리하는 단계; 및 (c) 상기 상자소둔 열처리된 강판을 냉각하는 냉각단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

버스 사이드 판넬용 ＢＡＦ 열처리 강판 및 그 제조 방법 {BATCH ANNEALING FURNACE STEEL SHEET FOR SIDE PANEL OF BUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 버스 사이드 판넬용 강판 제조 기술에 관한 것으로, 합금 조성 및 BAF(Batch Annealing Furnace) 열처리를 통하여 강도 및 연신율이 우수하여 버스 사이드 판넬로 이용하기 적합한 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
버스 사이드 판넬의 경우, 버스의 사이드에 형성된다.
이러한 버스 사이드 판넬은 버스의 사이드 외관을 형성함과 아울러, 차체의 보호 및 외부 구조 보강재로서 역할을 한다. 이러한 역할을 수행하기 위하여, 버스 사이드 판넬용 소재는 강도와 함께, 높은 연신율이 요구된다.
본 발명에 관련된 배경 기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2010-0037989호(2010.04.12. 공개)가 있다.
본 발명의 목적은 강도 및 연신율이 우수한 버스 사이드 판넬용 강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 물성을 만족하기 위한 공정 조건이 적용된 버스 사이드 판넬용 강판 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 버스 사이드 판넬용 강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.02~0.055%, 실리콘(Si) : 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.3%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.02% 이하, 질소(N) : 0.002~0.008%, 가용성 알루미늄(S-Al) : 0.02~0.09% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 항복강도(YS) : 20.4~28.6kgf/㎟, 인장강도(TS) 28.6~36.5kgf/㎟, 연신율(EL) : 40%이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강판은 크롬(Cr) : 0.05중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 버스 사이드 판넬용 강판 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.02~0.055%, 실리콘(Si) : 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.3%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.02% 이하, 질소(N) : 0.002~0.008%, 가용성 알루미늄(S-Al) : 0.02~0.09% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강판을 상자소둔로(Batch Annealing Furnace)에 투입한 후, 580±25℃까지 가열하는 단계; (b) 상기 580±25℃에서 상자소둔 열처리하는 단계; 및 (c) 상기 상자소둔 열처리된 강판을 냉각하는 냉각단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서, 상기 강판은 크롬(Cr) : 0.05중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계는 13±1 시간 동안 실시되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계는 10±1 시간 동안 실시되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계는 22±1 시간 동안 80±5℃까지 실시되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 강판 및 그 제조 방법은 합금 성분 조절 및 BAF 열처리 조건 제어를 통하여 우수한 강도, 특히 높은 연신율을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 실시예 2에 따른 강판의 길이 방향으로 전단, 중단 및 후단에 대하여, 폭방향으로 좌측, 중앙 및 우측 부분에 대한 미세조직사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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 발명에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 및 그 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판
본 발명에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF(Batch Annealing Furnace) 열처리 강판은 연속소둔라인(Continuous Annealing Line)이 아닌 상자소둔로(BAF)에서 열처리가 이루어진 강판인 것이 특징이다.
합금성분 측면에서, 본 발명에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.02~0.055%, 실리콘(Si) : 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.3%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.02% 이하, 질소(N) : 0.002~0.008% 및 가용성 알루미늄(S-Al) : 0.02~0.09%를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 BAF 열처리 강판은 크롬(Cr) : 0.05중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
상기 합금성분들 외 나머지는 철(Fe)과 제강과정 등에서 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어진다.
이하 본 발명에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.
탄소(C)
탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.
상기 탄소는 강판 전체 중량의 0.02~0.055중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 함량이 0.02중량% 미만일 경우 충분한 강도를 확보하기 어려워질 수 있다. 반대로, 탄소의 첨가량이 0.055중량%를 초과할 경우 인성 및 용접성이 저하될 수 있다.
실리콘(Si)
실리콘은 강도 확보에 기여하며, 특히, 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.
상기 실리콘은 강판 전체 중량의 0.03중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.03중량%를 초과할 경우 강의 용접후 도금성을 저해할 수 있으며, 열간압연 시에 적 스케일(red scales)을 생성시킴으로써 표면 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며, 강의 경화능을 향상시켜서 강도 확보에 효과적인 원소이다. 또한 망간은 오스테나이트 안정화 원소로서, 페라이트, 펄라이트 변태를 지연시킴으로써 페라이트 결정립 미세화에 기여한다.
상기 망간은 강판 전체 중량의 0.15~0.3중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 0.15중량% 미만일 경우 고용강화 효과가 미미하다. 반대로, 망간의 첨가량이 0.3중량%를 초과하면 용접성이 크게 저하되며, 아울러 MnS 개재물 생성 및 중심 편석(center segregation) 발생에 의하여 강의 연성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.
인(P)
인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나, 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 된다.
이러한 점에서 본 발명에서는 인의 함량을 강판 전체 중량의 0.02중량% 이하로 제한하였다.
황(S)
황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다.
이러한 점에서 본 발명에서는 황의 함량을 강판 전체 중량의 0.02중량% 이하로 제한하였다.
질소(N)
질소(N)는 결정립 미세화에 일부 기여한다.
상기 질소는 강판 전체 중량의 0.002~0.008중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 질소의 함량이 0.002중량% 미만일 경우, 결정립 미세화 효과가 불충분하고, 질소를 극저로 관리하여야 하는 어려움이 있다. 반면, 질소의 함량이 0.008중량%를 초과하는 경우, 강판의 연신율, 시효 특성 등이 저하되는 문제점이 있다.
가용성 알루미늄(Sol.Al)
가용성 알루미늄(Sol.Al)은 탈산재로 사용되는 동시에 실리콘(Si)과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 오스테나이트를 안정화하는 역할을 하는 원소로써, 열연 강판의 결정립계와 탄화물을 미세하게 만들기 때문에 강 중의 불필요한 고용 질소(N)를 AlN으로 석출시켜 강도를 상승시킨다.
상기 가용성 알루미늄(Sol.Al)은 강판 전체 중량의 0.02~0.09중량%로 첨가하는 것이 바람직하고, 크롬과 함께 첨가할 경우, 0.08~0.09중량%로 첨가하는 것이 연신율 40% 이상을 유지하면서 강도가 향상될 수 있어 보다 바람직하다. 가용성 알루미늄의 첨가량이 0.02중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 가용성 알루미늄의 첨가량이 0.09중량%를 초과하는 경우, 제강시 노즐 막힘, 주조시 Al 산화물 등에 의하여 열간 취성과 연성이 저하될 수 있다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 페라이트 결정립을 안정화하여 연신율을 향상시키며, 오스테나이트 상 내 탄소 농화량을 증진하여 오스테나이트 상을 안정화시킴으로써 강도 향상에 기여한다.
상기 크롬이 첨가될 경우, 그 첨가량은 강판 전체 중량의 0.05중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 크롬의 함량이 0.05 중량%를 초과하면, 인성이나 도금성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판은 상술한 합금 조성 및 후술하는 BAF 열처리 공정 조건 제어를 통하여, 항복강도(YS) : 20.4~28.6kgf/㎟, 인장강도(TS) 28.6~36.5kgf/㎟, 연신율(EL) : 40% 이상의 기계적 특성을 나타낼 수 있다.
버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 제조 방법
이하, 본 발명에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 BAF 열처리 강판 제조 방법은 강판 가열 단계 (S110), 상자소둔 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.
가열 단계(S110)에서는 중량%로, 탄소(C) : 0.02~0.055%, 실리콘(Si) : 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.3%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.02% 이하, 질소(N) : 0.002~0.008%, 가용성 알루미늄(S-Al) : 0.02~0.09% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강판을 상자소둔로(Batch Annealing Furnace)에 투입한 후, 580±25℃까지 가열한다.
이때, 상기 강판은 크롬(Cr) : 0.05중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
상기 강판은 냉간압연된 것을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상자소둔에서 가열은 상자소둔 열처리 온도에 해당하는 대략 550~650℃에서 실시될 수 있다. 상자소둔 열처리 온도가 대략 580℃, 오차 범위 25℃를 고려할 때, 580±25℃인 경우에 제조되는 강판의 강도 및 연신율이 모두 우수하였다.
상기 제시된 온도보다 낮은 온도에서 상자소둔 열처리할 경우, 버스 사이드 판넬에 요구되는 충분한 연신율을 확보하기 어려우며, 반대로, 상기 제시된 온도보다 높은 온도에서 상자소둔 열처리할 경우, 충분한 강도, 특히 항복강도(YS)를 확보하기 어렵다.
한편, 가열은 13시간, 오차범위 1시간을 고려할 때, 13±1 시간 동안 실시되는 것이 바람직하다. 가열시간이 12시간 미만으로 너무 짧을 경우, 재질 편차가 문제시될 수 있으며, 가열시간이 14시간을 초과하는 경우, 더 이상의 효과 없이 생산성이 저하될 수 있다.
다음으로, 상자소둔 단계(S120)에서는 가열된 강판을 580±25℃에서 상자소둔 열처리한다.
상자소둔 열처리는 10시간, 오차범위 1시간을 고려할 때, 10±1 시간 동안 실시되는 것이 바람직하다. 상자소둔 열처리 시간이 9시간 미만일 경우, 강도 혹은 연신율 확보가 불충분할 수 있다. 반대로, 상자소둔 열처리 시간이 11시간을 초과하는 경우, 더 이상의 효과없이 생산성이 저하될 수 있다.
다음으로, 냉각 단계(S130)에서는 상자소둔 열처리된 강판을 냉각한다. 냉각은 대략 상자 해체 온도에 해당하는 80±5℃까지 실시될 수 있다.
이때, 냉각은 22시간, 오차범위 1시간을 고려할 때, 22±1시간 동안 실시되는 것이 바람직하다. 냉각시간이 21시간 미만일 경우, 충분한 연신율 확보가 어려워질 수 있다. 반대로, 냉각시간이 23시간을 초과하는 경우, 강도 확보가 불충분할 수 있다.
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. 강판의 제조
표 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 BAF 열처리 조건으로 실시예 1~2 및 비교예 1~2에 따른 강판을 제조하였다. 이때, 실시예 1~2 및 비교예 1~2에 있어서, 상자소둔 열처리 단계 후에는 80℃까지 22시간 동안 냉각하였다.
[표 1]
Figure 112011104842982-pat00001
[표 2]
Figure 112011104842982-pat00002

표 3은 실시예 1~2 및 비교예 1~2에 따라 제조된 강판의 기계적 물성 측정 결과를 나타낸 것이다.
[표 3]
Figure 112011104842982-pat00003
표 3을 참조하면, 실시예 1~2에 따른 강판의 경우, 항복강도(YS) : 20.4~28.6kgf/㎟, 인장강도(TS) 28.6~36.5kgf/㎟, 연신율(EL) : 40% 이상을 모두 만족하였다. 특히, 가용성 알루미늄과 함께 크롬이 포함된 실시예 2에 따른 강판의 경우, 연신율 40% 이상을 가지면서 실시예 1보다 더 우수한 강도 특성을 나타내었다. 따라서, 실시예 2에 따른 강판의 경우가 연성 및 강도가 요구되는 버스 사이드 판넬용으로 가장 적합하다고 볼 수 있다.
반면, 가용성 알루미늄과 크롬이 첨가되지 않은 비교예 1의 경우, 실시예 1~2와 동일한 공정 조건임에도 불구하고 항복강도가 목표치에 미달하였다.
또한, 상자소둔 열처리 온도가 610℃인 비교예 2에 따른 강판의 경우, 항복강도가 상대적으로 낮게 나타났다.
도 2는 실시예 2에 따른 강판의 길이 방향으로 전단, 중단 및 후단에 대하여, 폭방향으로 좌측, 중앙 및 우측 부분에 대한 미세조직사진이다.
도 2를 참조하면, 실시예 2에 따른 강판의 경우, 강판의 길이 방향 및 폭 방향 모든 부분에 대하여 재질 편차가 거의 없이, 균질한 재질을 나타내고 있음을 볼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.02~0.055%, 실리콘(Si) : 0% 초과 내지 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.3%, 인(P) : 0% 초과 내지 0.02% 이하, 황(S) : 0% 초과 내지 0.02% 이하, 질소(N) : 0.002~0.008%, 가용성 알루미늄(S-Al) : 0.08~0.09%, 크롬(Cr) : 0% 초과 내지 0.05중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강판을 상자소둔로(Batch Annealing Furnace)에 투입한 후, 580±25℃까지 가열하는 단계;
    (b) 상기 580±25℃에서 상자소둔 열처리하는 단계; 및
    (c) 상기 상자소둔 열처리된 강판을 22±1 시간 동안 80±5℃까지 냉각하는 냉각단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    13±1 시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    10±1 시간 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 버스 사이드 판넬용 BAF 열처리 강판 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101033401B1 (ko) * 2011-01-04 2011-05-09 현대하이스코 주식회사 일반재용 냉연강판의 상자소둔 열처리 방법
KR101033339B1 (ko) * 2011-01-04 2011-05-09 현대하이스코 주식회사 도어 프레임재용 냉연강판의 상자소둔 열처리 방법

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