KR101280746B1 - 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판 제조 방법 - Google Patents

고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판 제조 방법 Download PDF

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Abstract

인장강도 980MPa급 이상 및 항복강도 700MPa급 이하를 가지면서 연신율 20% 이상의 고성형성을 확보할 수 있는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법은 탄소(C) : 0.08 ~ 1.2 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 2.2 ~ 2.8 중량%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니오븀(Nb) : 0.04 ~ 0.07 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 열연 코일을 열처리하는 핫코일 열처리 단계; 상기 핫코일 열처리된 열연 코일을 산세 및 냉간압연하여 냉연강판을 형성하는 냉간압연 단계; 및 상기 냉연강판을 연속 소둔하는 소둔 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING HIGH STRENGTH STEEL SHEET FOR AUTOMOBILE HAVING HIGH COMPACTIBILITY}
본 발명은 자동차용 강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인장강도 980MPa급 이상 및 항복강도 700MPa급 이하를 가지면서 연신율 20% 이상을 갖는 고성형성의 자동차용 고강도 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차용 강판은 대부분 프레스 가공에 의해서 성형되므로 우수한 프레스 성형성이 요구된다. 따라서, 상기 자동차용 강판은 연성이 높은 고장력 특성을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다.
그러나, 종래에는 980MPa급의 DP강이 주로 사용되었으나, 이러한 980MPa급의 고강도 강판은 연신율이 11 ~ 13% 수준으로 성형성이 다소 좋지 않은 문제가 있었다.
최근, 성형성을 향상시키기 위한 목적으로 980MPa급 TRIP강에 대한 개발연구가 활발히 진행되고 있으나, TRIP강의 경우 980MPa급 DP강에 비해 성형성이 우수한 장점이 있으나, 상대적으로 실리콘(Si) 및 망간(Mn)이 다량으로 첨가되는 데 기인하여 도금성, 용접성 등이 저하되는 문제가 있다. 또한, TRIP강의 경우, 도금성 및 용접성의 저하 문제를 해결하기 위해 알루미늄을 댜량으로 첨가할 경우, 제강후 연주공정에서 노즐막힘 등의 조업 불량을 야기하는 또 다른 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)과 같은 비교적 고가의 원소를 첨가하는 것을 생략하는 대신, 실리콘(Si) 및 망간(Mn)의 함량을 0.2 ~ 0.4 중량% 및 2.2 ~ 2.8 중량%로 각각 제한함과 더불어 권취 과정과 산세 과정 사이에 핫코일 열처리를 수행하는 것을 통하여 페라이트 내의 망간 농도를 증가시켜 강도 및 연신율을 증가시킬 수 있는 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조 방법으로 제조된 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판을 제공하는 데 있다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 고강도 강판의 제조 방법은 탄소(C) : 0.08 ~ 1.2 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 2.2 ~ 2.8 중량%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니오븀(Nb) : 0.04 ~ 0.07 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 열연 코일을 열처리하는 핫코일 열처리 단계; 상기 핫코일 열처리된 열연 코일을 산세 및 냉간압연하여 냉연강판을 형성하는 냉간압연 단계; 및 상기 냉연강판을 연속 소둔하는 소둔 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 열연 코일은 질소(N) : 0.005 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하 및 황(S) : 0.015 중량% 이하를 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 고강도 강판은 탄소(C) : 0.08 ~ 1.2 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 2.2 ~ 2.8 중량%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니오븀(Nb) : 0.04 ~ 0.07 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 열연 코일이 핫코일 열처리, 냉간압연 및 연속소둔되어 제조되어, 인장강도(TS): 980MPa 이상, 항복강도(YS) : 700MPa 이하 및 연신율 : 20% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강판은 질소(N) : 0.005 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하 및 황(S) : 0.015 중량% 이하를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차용 고강도 강판 제조 방법은 권취 과정과 산세 과정 사이에 핫코일 열처리 과정을 추가함으로써, 열연 코일 조직의 밴드 구조 중 망간 밴드를 제거하여 페라이트 내 망간의 농도를 증가시켜 낮은 망간의 함량으로도 마르텐사이트의 분율을 증가시켜 보다 균일하도록 분포시킴으로써 강도 및 연신율을 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 자동차용 고강도 강판은 인장강도 980MPa급 이상 및 항복강도 700MPa급 이하를 가지면서 연신율 20% 이상의 고성형성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법에 대하여 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
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 발명의 바람직한 실시예에 따른 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
자동차용 고강도 강판
본 발명에 따른 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판은 탄소(C) : 0.08 ~ 1.2 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 2.2 ~ 2.8 중량%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니오븀(Nb) : 0.04 ~ 0.07 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 열연 코일이 핫코일 열처리, 냉간압연 및 연속소둔 과정을 통하여 제조되어, 인장강도(TS): 980MPa 이상, 항복강도(YS) : 700MPa 이하 및 연신율 : 20% 이상을 갖는다.
이때, 상기 강판은 질소(N) : 0.005 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하 및 황(S) : 0.015 중량% 이하를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 오스테나이트 안정화 원소로써, 열연강판에서 펄라이트 조직과 페라이트 내부에 탄화물을 최소화시키고, 결정립을 미세화시킨다. 복합 석출물의 재고용이 냉연강판의 소둔과정에서 부분적으로 재용해되어 10 ~ 30㎛ 정도의 미세한 결정립 또는 결정립계에 나타나는데, 마르텐사이트(Martensite)를 20%이하로 제한함으로써, 성형성에 좋은 (111) 집합조직을 발달시킬 수 있다.
상기 탄소(C)는 본 발명의 강 전체 중량의 0.08 ~ 1.2 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
만약, 탄소(C)의 함량이 0.08 중량% 미만으로 첨가될 경우 임계 온도 영역에서 안정한 오스테나이트를 확보하지 못하여 냉각 후 적절한 마르텐사이트 분율이 생성되지 않기 때문에 강도 확보가 곤란한 문제가 있고, 반대로 탄소(C) 함량이 1.2 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있으며 용접성을 악화시키는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 페라이트 안정화 원소로써, 고용강화에 의하여 강도를 증가시킬 뿐만 아니라, 연속 소둔 단계에서 시멘타이트의 석출을 억제하고, 탄소(C)가 오스테나이트로 농화되는 것을 촉진하여 냉각시 마르텐사이트 형성 및 연성 향상에 기여하는 원소이다.
상기 실리콘(Si)은 본 발명의 강 전체 중량의 0.2 ~ 0.4 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
만약, 실리콘(Si)의 함량이 0.2 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 오스테나이트 안정화 효과가 미미할 수 있고, 반대로 실리콘(Si)의 함량이 0.4 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 표면 선상의 열화로 실리콘 산화물이 농화되어 용접성 및 도금성이 매우 열화되는 문제점이 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 성분으로써 상온으로 냉각하는 동안 마르텐사이트 조직으로 안정하게 생성한다. 또한, 망간(Mn)은 고용강화에 의하여 강도를 향상시키는 효과와 강중에서 황(S)과 결합하여 MnS 개재물을 형성하여 슬라브의 열간 균열을 방지하는데 유효한 원소이다.
상기 망간(Mn)은 본 발명의 강 전체 중량의 2.2 ~ 2.8 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
만약, 망간(Mn)의 함량을 2.2 중량% 미만으로 첨가할 경우 오스테나이트에서 펄라이트(pearlite) 상으로의 변태를 지연시키기 어렵고, 반대로 망간(Mn)의 함량을 2.8 중량%를 초과하여 첨가할 경우에는 비교적 고가인 망간(Mn)의 사용량 증가로 비용이 상승하는 문제가 있을 뿐만 아니라, 용접성 및 성형성을 열화시키는 문제를 야기할 수 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 본 발명의 강 전체 중량의 0.02 ~ 0.04 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
만약, 가용성 알루미늄(Sol.Al)의 함량이 0.02 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 오스테나이트 안정화 효과가 미미할 수 있고, 반대로 가용성 알루미늄(Sol.Al)의 함량이 0.04 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 제강시 노즐 막힘, 주조시 Al 산화물 등에 의하여 열간 취성과 연성이 저하될 수 있다.
인(P)
인(P)은 고용강화에 의하여 강도를 증가시킨다. 상기 인은 실리콘(Si)과 함께 첨가할 경우 시멘타이트 석출을 억제시키고, 오스테나이트로 탄소 농화를 촉진시키는 기능을 한다.
상기 인(P)은 본 발명의 강 전체 중량의 0.02 중량%를 초과하여 첨가될 경우 2차 가공취성 문제를 유발하고 아연도금의 밀착성을 저하시켜 합금화 성질을 저하시키므로 그 양을 0.02 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S)
황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간(Mn)과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다.
따라서, 황(S)은 본 발명의 강 전체 중량의 0.015 중량% 이하로 제한하여 첨가하는 것이 바람직하다.
질소(N)
질소(N)는 불가피한 불순물로서, 다량 첨가시 고용 질소가 증가하여 강의 연신율 및 성형성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
따라서, 상기 질소(N)는 본 발명의 강 전체 중량의 0.005 중량% 이하로 제한하여 첨가하는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 열간압연 중 고용 탄소(C)를 복합석출물로 석출시켜 미세화 페라이트의 강도 상승과 함께 성형성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 니오븀(Nb)은 본 발명의 강 전체 중량의 0.04 ~ 0.07 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
만약, 상기 니오븀(Nb)의 함량이 0.04 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 성형성의 향상 효과가 미미할 수 있고, 반대로 니오븀(Nb)의 함량이 0.07 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 항복비를 증가시키는 요인으로 작용하여 연성을 급격히 저하시키는 문제를 야기할 수 있다.
자동차용 고강도 강판 제조 방법
이하, 본 발명에 따른 자동차용 고강도 강판 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 고강도 강판의 제조 방법에 대하여 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법은 열간압연 단계(S110), 권취 단계(S120), 핫코일 열처리 단계(S130), 냉간압연 단계(S140) 및 소둔 단계(S150)를 포함한다.
열간압연
열간압연 단계(S110)에서는 탄소(C) : 0.08 ~ 1.2 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 2.2 ~ 2.8 중량%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니오븀(Nb) : 0.04 ~ 0.07 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 마무리 열간압연온도(Finishing Delivery Temperature: FDT) : 870 ~ 910℃로 열간압연한다.
이때, 상기 슬라브 판재는 질소(N) : 0.005 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하 및 황(S) : 0.015 중량% 이하를 포함할 수 있다.
열간압연 단계(S110)에서 마무리 열간압연온도(FDT)가 910℃를 초과할 경우에는 압연 후의 오스테나이트의 결정립이 조대화되는 문제가 있다. 이에 따라, 변태 후의 페라이트의 결정립도 조대화되어 인성을 저하시키고 강도에도 불리하게 작용한다. 반대로, 마무리 열간압연온도(FDT)가 870℃ 미만으로 너무 낮으면 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등 문제가 발생할 수 있다.
도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 본 발명에 따른 자동차용 고강도 강판의 제조 방법은 열간압연 단계(S110) 이전에 슬라브 재가열 단계(미도시)를 더 수행할 수 있다.
슬라브 재가열 단계에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1250 ~ 1300℃로 재가열한다. 이러한 슬라브 재가열에 의하여 주조시 편석된 성분이 재고용될 수 있다.
슬라브 재가열 온도가 1250℃ 미만일 경우에는 편석된 성분이 재고용되지 못하며, 반대로 슬라브 재가열 온도가 1300℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 페라이트 입도가 조대화되면서 강도가 감소하게 되는 문제점이 있다.
권취
권취 단계(S120)에서는 열간압연된 슬라브 판재를 공냉 방식으로 서서히 냉각하여, 권취 온도 560 ~ 600℃에서 권취하여 열연 코일을 형성한다. 이와 다르게, 상기 권취 단계(S120)에서는 열간압연된 슬라브 판재를 공냉 방식으로 1차 냉각한 후, 수냉 방식으로 2차 냉각할 수도 있다.
이때, 상기 권취 온도를 560 ~ 600℃와 같이 설정할 경우, 열연 코일 내의 탄화물을 원활하게 형성하여 고용탄소를 최소화시키고 AlN도 최대한으로 석출시켜 고용질소의 형성을 최소화시킨다. 위와 같은 범위의 권취 온도는 냉간압연 후 최적의 기계적 물성을 갖는 조직을 얻기 위한 온도이다.
만약, 권취 온도가 560℃ 미만일 경우에는 베이나이트나 마르텐사이트 조직으로 인해 냉간 압연이 어렵고, 반대로 권취 온도가 600℃를 초과할 경우에는 최종 미세조직이 조대해지므로 충분한 강도를 갖는 강판을 제조하기 힘들다.
핫코일 열처리
핫코일 열처리 단계(S130)에서는 권취된 열연 코일을 700 ~ 800℃에서 열처리하는 핫코일 열처리를 수행한다.
이때, 상기 핫코일 열처리 온도를 700 ~ 800℃와 같이 설정할 경우, 열연 코일 조직의 밴드 구조 중 망간 밴드를 제거하여 페라이트 내 망간의 농도를 증가시켜 낮은 망간의 함량으로도 마르텐사이트의 분율을 증가시켜 보다 균일하도록 분포시킴으로써 강도 및 연신율을 증가시킬 수 있다.
만약, 상기 핫코일 열처리 온도가 700℃ 미만일 경우에는 편석된 성분이 재고용되지 못할 수 있고, 반대로 핫코일 열처리 온도가 800℃를 초과할 경우에는 열연판의 최종 미세조직이 조대해지는 데 기인하여 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다.
한편, 상기 핫코일 열처리 시간은 30 ~ 60분인 것이 바람직하다. 만약, 상기 핫코일 열처리 시간이 30분 미만일 경우에는 편석된 성분이 재고용되는 데 어려움이 따를 수 있고, 반대로 핫코일 열처리 시간이 60분을 초과할 경우에는 열연판 최종 미세조직이 조대해지므로 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.
냉간압연
냉간압연 단계(S140)에서는 핫코일 열처리된 열연 코일을 산세 처리한 후, 냉간압연한다.
이때, 냉간 압하율은 40 ~ 50%로 진행하는 것이 바람직하다. 냉간압연은 열연조직을 변형시키고 그 변형 에너지는 재결정 과정의 에너지가 되는데, 냉간 압하율이 40% 미만일 경우에는 이러한 변형효과가 작고, 반대로 냉간 압하율이 50%를 초과할 경우에는 압연이 힘들 뿐만 아니라 강판의 가장자리에 균열이 생기고 판 파단이 일어날 확률이 높아질 수 있다.
소둔
소둔 단계(S150)에서는 냉간 압연한 후 냉간압연된 강판을 재결정 소둔하는데 이때의 소둔은 연속소둔이 좋다. 여기서, 연속 소둔 라인(Continuous Galvanizing Line; CGL) 조건은 라인속도(Line Speed: LS) : 80 ~ 100 mpm, 소우킹 영역(Soaking Section: SS) 온도 : 780 ~ 820℃, 가스 분사 영역(Gas Jet Section: GJS) 온도 : 600 ~ 650℃, GJS 이후 냉각 속도 : 5 ~ 20℃/sec, 과시효 영역(Over Aging Section: OAS) 온도 : 420 ~ 480℃ 및 합금화로(Galvanic Furnace: GAF) 온도 : 520 ~ 540℃로 실시하는 것이 바람직하다.
만약, 라인 속도(LS)가 80mpm 미만일 경우에는 제조 속도가 너무 느려서 마르텐사이트를 형성하기 어렵고, 반대로 라인 속도(LS)가 100mpm를 초과할 경우에는 속도가 너무 빠른 관계로 용융아연도금후 가열할 때 Zn-Fe 확산이 좋지 않다. SS(Soaking Section) 온도 범위는 상태도에서 페라이트와 오스테나이트 공존 구역인 이상영역에서 충분한 열처리후 GJS(Gas Jet Section)의 온도 영역까지 냉각후 OAS(Over Aging Section) 구간에서 충분히 온도를 유지 하여야 안정한 석출물 제어 및 기계적 성질을 얻을 수 있다. GA Furnace(합금화 로) 온도를 적절히 조절하여야 용융아연도금의 합금화를 이룰 수 있다.
이때, 상기 소둔 처리는 재결정과 결정립 성장을 통하여 (111) 집합조직을 발달시켜 드로잉성을 향상시키고 미세한 복합 석출물을 재용해시켜 고용탄소를 용출하도록 하며 SS: 780 ~ 820℃로 10 ~ 200초간 재결정 소둔 열처리를 실시한다. 소둔 열처리는 페라이트와 오스테나이트의 2상 조직을 만들기 위하여 Ac1 변태점에서 Ac3 변태점 사이에서 실행되어야 하는데, 780℃ 미만의 온도에서는 시멘타이트의 재고용을 위하여 너무 많은 시간이 필요하게 된다. 반대로, 820℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 체적율이 너무 커지므로 오스테나이트의 탄소 농도가 감소하는 문제점이 있다.
소둔 열처리 후 5 ~ 20℃/sec의 속도로 GJS 온도 : 600 ~ 650℃까지 냉각하는데, 이때의 냉각 속도가 5℃/sec 미만일 경우에는 대부분의 오스테나이트가 냉각하는 동안 펄라이트 조직으로 변태되거나 베이나이트 조직을 형성할 수 있다. 반대로, 상기 냉각 속도가 20℃/sec를 초과할 경우에는 폭 방향 및 길이 방향으로 냉각 종료 온도의 편차가 너무 심하여 균일한 재질의 강판을 제조하는 것이 불가능할 수 있다.
소둔 열처리 후에는 OAS: 420 ~ 480℃에서 10분 이하 동안 유지한 후 용융아연 도금 욕에서 아연 도금을 실시한 후, 합금화 로에서 GAF 온도 : 520 ~ 540℃로 2분 이하 동안 합금화 열처리를 실시하여 도금층을 형성할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 고성형성을 갖는 자동차용 고강도 강판 제조 방법은 실리콘(Si) 및 망간(Mn)의 함량을 강 전체 함량의 0.2 ~ 0.4 중량% 및 2.2 ~ 2.8 중량%로 각각 제한함과 더불어 권취 과정과 산세 과정 사이에 핫코일 열처리 과정을 추가함으로써, 열연 코일 조직의 밴드 구조 중 망간 밴드를 제거하여 페라이트 내 망간의 농도를 증가시켜 낮은 망간의 함량으로도 마르텐사이트의 분율을 증가시켜 보다 균일하도록 분포시킴으로써 강도 및 연신율을 증가시킬 수 있다.
따라서, 상기 제조 방법으로 제조되는 자동차용 고강도 강판은 인장강도 : 980MPa급 이상, 항복강도 : 700MPa급 이하 및 연신율 20% 이상을 가질 수 있으므로, 고성형성을 요구하는 자동차의 내판이나 외판 등에 활용할 수 있는 이점이 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. 자동차용 고강도 강판의 제조
표 1에 기재된 실시예 1,2,3 및 비교예 1,2,3,4의 조성 및 표 2에 기재된 공정 조건으로 시편을 제조하였다.
[표 1] (성분: 중량%)
Figure 112011042757168-pat00001

[표 2]
Figure 112011042757168-pat00002

2. 기계적 물성
표 3은 실시예 1,2,3 및 비교예 1,2,3,4에 따른 시편의 기계적 물성을 나타낸 것이다.
[표 3]
Figure 112011042757168-pat00003
표 3을 참조하면, 핫코일 열처리를 실시한 실시예 1,2,3의 경우 인장강도(TS) 980MPa 이상, 항복강도(YS) 700MPa 이하 및 연신율 20% 이상을 모두 충족하는 것을 볼 수 있다.
반면, 핫코일 열처리를 실시하지 않은 비교예 1,2,3,4의 경우 실시예 1,2,3과 비교하여 인장강도(TS)는 비슷한 값을 가지나, 항복강도(YS) 및 연신율(EL)에서 확연한 차이를 보이고 있다는 것을 확인할 수 있다.
위의 실험 결과를 토대로, 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)과 같은 비교적 고가의 원소가 첨가되지 않으며, 실리콘(Si) 및 망간(Mn)의 함량이 0.2 ~ 0.4 중량% 및 2.2 ~ 2.8 중량%로 각각 제한되도록 첨가됨과 더불어 핫코일 열처리 과정을 실시한 실시예 1,2,3의 경우, 열연 코일 조직의 밴드 구조 중 망간 밴드가 제거되어 페라이트 내 망간의 농도를 증가시켜 낮은 망간의 함량으로도 마르텐사이트의 분율을 증가시켜 보다 균일하도록 분포시킴으로써 강도 및 연신율이 증가된 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 고강도 강판은 인장강도 980MPa급 이상 및 항복강도 700MPa급 이하를 가지면서 연신율 20% 이상의 고성형성을 확보할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 열간압연 단계
S120 : 권취 단계
S130 : 핫코일 열처리 단계
S140 : 냉간압연 단계
S150 : 소둔 단계

Claims (9)

  1. 탄소(C) : 0.08 ~ 1.2 중량%, 실리콘(Si) : 0.2 ~ 0.4 중량%, 망간(Mn) : 2.2 ~ 2.8 중량%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02 ~ 0.04 중량%, 니오븀(Nb) : 0.04 ~ 0.07 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 열연 코일을 열처리하는 핫코일 열처리 단계;
    상기 핫코일 열처리된 열연 코일을 산세 및 냉간압연하여 냉연강판을 형성하는 냉간압연 단계; 및
    상기 냉연강판을 연속 소둔하는 소둔 단계;를 포함하며,
    상기 소둔 단계는 라인 속도(Line Speed: LS) : 80 ~ 100 mpm, 소우킹 영역(Soaking Section: SS) 온도 : 780 ~ 820℃, 가스 분사 영역(Gas Jet Section: GJS) 온도 : 600 ~ 650℃, GJS 이후 냉각 속도 : 5 ~ 20℃/sec, 과시효 영역(Over Aging Section: OAS) 온도 : 420 ~ 480℃ 및 합금화로(Galvanic Furnace: GAF) 온도 : 520 ~ 540℃의 조건에서 실시되는 것을 특징으로 하는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열연 코일은
    질소(N) : 0.005 중량% 이하, 인(P) : 0.02 중량% 이하 및 황(S) : 0.015 중량% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 핫코일 열처리 온도는
    700 ~ 800℃인 것을 특징으로 하는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 핫코일 열처리 시간은
    30 ~ 60분인 것을 특징으로 하는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉간압연은
    40 ~ 50%의 압하율로 실시되는 것을 특징으로 하는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열연코일은
    상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 1250 ~ 1300℃로 재가열하는 단계와,
    마무리 열간압연온도 870 ~ 910℃의 조건으로 열간압연하는 단계와,
    560 ~ 600℃로 귄취하는 단계를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 자동차용 고강도 강판의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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