KR101290454B1 - High-carbon steel sheet and method of manufacturing high-carbon steel product using the high-carbon steel sheet - Google Patents
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Abstract
구상화 소둔, QT(Quenching - Tempering)와 같은 열처리 특성이 우수한 고탄소 강판 및 이를 이용한 제품 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 제품 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.42~0.48 중량%, 망간(Mn) : 0.60~0.90 중량%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 황(S) : 0.035 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.1~0.5 중량%, 질소(N) : 20~100 ppm 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 800~900℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하는 단계; (b) 상기 열간압연된 판재를 550~650℃까지 냉각한 후, 공냉하는 단계; (c) 상기 냉각/공냉된 판재를 구상화 소둔하는 단계; 및 (d) 상기 구상화 소둔 열처리된 소재를 정해진 형상으로 가공한 후, QT 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Disclosed are a high carbon steel sheet having excellent heat treatment characteristics such as spheroidization annealing and QT (Quenching-Tempering) and a method of manufacturing a product using the same.
Product preparation method according to the invention (a) carbon (C): 0.42 ~ 0.48% by weight, manganese (Mn): 0.60 ~ 0.90% by weight, silicon (Si): 0.15 ~ 0.35% by weight, phosphorus (P): 0.03 Slab plates consisting of up to 50% by weight and less than sulfur (S): 0.035% by weight, aluminum (Al): 0.1 to 0.5% by weight, nitrogen (N): 20 to 100 ppm and the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities Hot rolling to a finish rolling temperature of 900 ° C .; (b) cooling the hot rolled sheet to 550 to 650 ° C., followed by air cooling; (c) spheroidizing annealing the cooled / air cooled sheet; And (d) processing the spheroidized annealing heat-treated material into a predetermined shape, and then performing QT heat treatment.
Description
본 발명은 공구강, 레일, 스프링 등 고탄소강 제품 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구상화 소둔, QT(Quenching - Tempering)와 같은 열처리 특성이 우수한 고탄소 강판 및 이를 이용한 고탄소강 제품 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a technology for manufacturing high carbon steel products, such as tool steel, rail, and spring, and more particularly, to a high carbon steel sheet having excellent heat treatment characteristics such as spheroidizing annealing and QT (Quenching-Tempering) and a method of manufacturing a high carbon steel product using the same. will be.
고탄소강은 저렴한 가격 및 열처리에 의하여 강도, 경도 등 재질 제어가 용이하다. 이러한 장점을 통하여, 고탄소강은 공구강, 레일 스프링 등 산업재 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다. High carbon steel is easy to control materials such as strength and hardness due to low price and heat treatment. Through these advantages, high carbon steel is widely used throughout industrial materials such as tool steel and rail springs.
고탄소강은 일반적으로 열연강판으로 제조되며, 열연강판은 통상, 슬라브 재가열 과정, 열간압연 과정 및 냉각 과정을 통하여 제조된다.
High carbon steel is generally made of hot rolled steel sheet, hot rolled steel sheet is usually produced through the slab reheating process, hot rolling process and cooling process.
본 발명의 목적은 구상화 소둔, QT(Quenching - Tempering)와 같은 열처리 특성이 우수한 고탄소 강판을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a high carbon steel sheet having excellent heat treatment characteristics such as spheroidizing annealing and QT (Quenching-Tempering).
본 발명의 다른 목적은 상기의 고탄소 강판을 구상화 소둔 및 QT 열처리하여 공구강, 레일, 스프링 등 고탄소강 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method for producing a high carbon steel product such as tool steel, rail, spring by spheroidizing annealing and QT heat treatment of the high carbon steel sheet.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고탄소 강판은 탄소(C) : 0.42~0.48 중량%, 망간(Mn) : 0.60~0.90 중량%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 황(S) : 0.035 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.1~0.5 중량%, 질소(N) : 20~100 ppm 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 인장강도(TS) : 590 MPa 이상, 항복강도(YS) : 420 MPa 이상 및 연신율(EL) : 33% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다. High carbon steel sheet according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is carbon (C): 0.42 ~ 0.48% by weight, manganese (Mn): 0.60 ~ 0.90% by weight, silicon (Si): 0.15 ~ 0.35 weight %, Phosphorus (P): 0.03 wt% or less, sulfur (S): 0.035 wt% or less, aluminum (Al): 0.1-0.5 wt%, nitrogen (N): 20-100 ppm and inevitable with the rest of iron (Fe) It is made of impurities and has a tensile strength (TS) of 590 MPa or more, a yield strength (YS) of 420 MPa or more and an elongation (EL) of 33% or more.
이때, 상기 강판은 크롬(Cr) : 0.20 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.20 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
In this case, the steel sheet may further include one or more of chromium (Cr): 0.20 wt% or less and nickel (Ni): 0.20 wt% or less.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고탄소강 제품 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.42~0.48 중량%, 망간(Mn) : 0.60~0.90 중량%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 황(S) : 0.035 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.1~0.5 중량%, 질소(N) : 20~100 ppm 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 800~900℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하는 단계; (b) 상기 열간압연된 판재를 550~650℃까지 냉각한 후, 공냉하는 단계; (c) 상기 냉각/공냉된 판재를 구상화 소둔하는 단계; 및 (d) 상기 구상화 소둔된 소재를 정해진 형상으로 가공한 후, QT(quenching - Tempering) 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Method for producing a high carbon steel product according to an embodiment of the present invention for achieving the other object is (a) carbon (C): 0.42 ~ 0.48% by weight, manganese (Mn): 0.60 ~ 0.90% by weight, silicon (Si): 0.15 ~ 0.35% by weight, phosphorus (P): 0.03% by weight or less, sulfur (S): 0.035% by weight or less, aluminum (Al): 0.1-0.5% by weight, nitrogen (N): 20-100 ppm and the remaining iron ( Hot rolling the slab plate composed of Fe) and unavoidable impurities at a finish rolling temperature of 800 to 900 ° C; (b) cooling the hot rolled sheet to 550 to 650 ° C., followed by air cooling; (c) spheroidizing annealing the cooled / air cooled sheet; And (d) processing the spheroidized annealed material into a predetermined shape, followed by QT (quenching-tempering) heat treatment.
본 발명에 따른 고탄소 강판은 구상화 소둔 및 QT 열처리를 통하여 가공성 및 강도 제어가 용이하다. High carbon steel sheet according to the present invention is easy to control workability and strength through spheroidization annealing and QT heat treatment.
이에 따라, 본 발명에 따른 고탄소 강판을 이용하여 소둔 및 QT 열처리함으로써 원하는 형상 및 강도를 갖는 공구강, 레일, 스프링 등의 고탄소강 제품을 쉽게 제조할 수 있다.
Accordingly, by annealing and QT heat treatment using the high carbon steel sheet according to the present invention, it is possible to easily manufacture high carbon steel products such as tool steel, rail, and spring having a desired shape and strength.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고탄소강 제품 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 시편의 구상화 소둔 후 미세조직을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에 따른 시편의 QT 열처리 후 미세조직을 나타낸 것이다.
1 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a high carbon steel product according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the microstructure after the spheroidizing annealing of the specimen according to Example 1.
Figure 3 shows the microstructure after the QT heat treatment of the specimen according to Example 1.
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.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고탄소 강판 및 이를 이용한 제품 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a high carbon steel sheet according to a preferred embodiment of the present invention and a product manufacturing method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
고탄소 강판High carbon steel plate
본 발명에서는 구상화 소둔 및 QT(Quenching and Tempering) 열처리를 통하여 다양한 형상 및 강도를 갖는 제품의 제조가 가능하도록, 인장강도(TS) : 590 MPa 이상, 항복강도(YS) : 420 MPa 이상 및 연신율(EL) : 33% 이상을 갖는 고탄소 강판을 제공하는 것을 목표로 한다. In the present invention, the tensile strength (TS): 590 MPa or more, the yield strength (YS): 420 MPa or more and elongation ((E)) to enable the manufacture of products having various shapes and strengths through spheroidizing annealing and QT (Quenching and Tempering) heat treatment. EL): An object is to provide a high carbon steel sheet having 33% or more.
이를 위하여, 본 발명에 따른 고탄소 강판은 탄소(C) : 0.42~0.48 중량%, 망간(Mn) : 0.60~0.90 중량%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 황(S) : 0.035 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.1~0.5 중량% 및 질소(N) : 20~100 ppm를 포함한다. To this end, the high carbon steel sheet according to the present invention is carbon (C): 0.42 ~ 0.48% by weight, manganese (Mn): 0.60 ~ 0.90% by weight, silicon (Si): 0.15 ~ 0.35% by weight, phosphorus (P): 0.03 It contains up to% by weight and sulfur (S): 0.035% by weight, aluminum (Al): 0.1 to 0.5% by weight and nitrogen (N): 20 to 100 ppm.
또한, 본 발명에 따른 고탄소 강판은 크롬(Cr) : 0.20 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.20 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. In addition, the high carbon steel sheet according to the present invention may further include at least one of chromium (Cr): 0.20% by weight or less and nickel (Ni): 0.20% by weight or less.
상기 합금 성분들외 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어진다. In addition to the alloying components, the remainder is made of iron (Fe) and impurities which are inevitably included in steelmaking.
이하, 본 발명에 따른 고탄소 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the role and content of each component included in the high carbon steel sheet according to the present invention will be described.
탄소(C)Carbon (C)
탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다. Carbon (C) is added to secure the strength.
본 발명에서는 고탄소 강판의 특성을 고려하여, 탄소의 첨가량을 0.42중량% 이상으로 제한하였다. 다만, 탄소의 첨가량이 0.48중량%를 초과하는 경우, 인성 및 용접성이 저하되는 문제점이 있다. In the present invention, in consideration of the properties of the high carbon steel sheet, the amount of carbon added is limited to 0.42% by weight or more. However, when the added amount of carbon exceeds 0.48% by weight, there is a problem that the toughness and weldability is lowered.
따라서, 탄소의 첨가량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.42~0.48 중량%인 것이 바람직하다.
Therefore, the addition amount of carbon is preferably 0.42 to 0.48% by weight of the total weight of the steel sheet according to the present invention.
망간(Mn)Manganese (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. Manganese (Mn) is very effective as a solid solution strengthening element, and is an effective element for securing strength by improving the hardenability of steel. In addition, manganese is an austenite stabilizing element, which contributes to the refinement of ferrite grains by retarding ferrite and pearlite transformation.
상기 망간은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.60~0.90 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 0.60 중량% 미만일 경우 고용강화 효과가 미미하다. 반대로, 망간의 첨가량이 0.90 중량%를 초과하면 용접성이 크게 저하되며, 아울러 MnS 개재물 생성 및 중심 편석 발생에 의하여 강의 연성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.
The manganese is preferably added at 0.60 to 0.90% by weight of the total weight of the steel sheet according to the present invention. If the added amount of manganese is less than 0.60% by weight, the effect of solid solution strengthening is minimal. On the contrary, when the amount of manganese exceeds 0.90% by weight, the weldability is greatly reduced, and there is a problem in that the ductility of the steel is greatly reduced by the generation of MnS inclusions and the occurrence of central segregation.
실리콘(Si)Silicon (Si)
실리콘은 탈산제로서 작용한다. Silicone acts as a deoxidizer.
상기 실리콘은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.15~0.35 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. The silicon is preferably added in 0.15 ~ 0.35% by weight of the total weight of the steel sheet according to the present invention.
실리콘의 첨가량이 0.15중량% 미만이면, 그 첨가효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.35중량%를 초과하면강의 용접성이 저하되고, 재가열 및 열간압연시에 적 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면 품질을 열화시키는 문제점이 있다.
If the amount of silicone added is less than 0.15% by weight, the effect of addition is insufficient. Conversely, if the amount of silicon added exceeds 0.35% by weight, the weldability of the steel is lowered, and there is a problem of deteriorating the surface quality by generating a red scale during reheating and hot rolling.
인(P)Phosphorus (P)
인(P)은 강도를 증진에 일부 기여한다. 그러나 인의 함량이 0.03 중량%를 초과하는 경우, 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시킨다. Phosphorus (P) contributes some to enhancing strength. However, when the content of phosphorus exceeds 0.03% by weight, the weldability is deteriorated, and the final material deviation is generated by slab center segregation.
따라서, 본 발명에서는 인의 함량을 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.03중량% 이하로 제한하였다.
Therefore, in the present invention, the content of phosphorus is limited to 0.03% by weight or less of the total weight of the steel sheet according to the present invention.
황(S)Sulfur (S)
황(S)은 그 함량이 0.035 중량%를 초과하는 경우, 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시킨다. Sulfur (S) when the content exceeds 0.035% by weight, inhibits the toughness and weldability of the steel, and combines with manganese to form MnS non-metallic inclusions to generate cracks during processing of the steel.
따라서, 본 발명에서는 황의 함량을 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.035중량% 이하로 제한하였다.
Therefore, in the present invention, the sulfur content is limited to 0.035% by weight or less of the total weight of the steel sheet according to the present invention.
알루미늄(Al)Aluminum (Al)
알루미늄(Al)은 제강시의 탈산을 위해 첨가하며, 또한 열처리 후 가공성 향상 및 강도 향상에 기여한다. Aluminum (Al) is added for deoxidation during steelmaking and also contributes to the improvement of workability and strength after heat treatment.
상기 알루미늄은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1~0.5 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.1중량% 미만일 경우, 충분한 탈산 효과를 얻을 수 없으며, 또한 열처리 후에도 가공성 및 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 알루미늄의 함량이 0.5중량%를 초과하면, 용접성을 저해하는 문제점이 있다.
The aluminum is preferably added in 0.1 to 0.5% by weight of the total weight of the steel sheet according to the present invention. When the amount of aluminum added is less than 0.1% by weight, sufficient deoxidation effect cannot be obtained, and insufficient workability and strength improving effect even after heat treatment. On the contrary, when the content of aluminum exceeds 0.5% by weight, there is a problem of inhibiting weldability.
질소nitrogen
질소(N)는 불가피한 불순물로서, 다량 함유시 고용 질소가 증가하여 강의 연신율 및 성형성이 떨어뜨리는 문제점이 있다. Nitrogen (N) is an unavoidable impurity, and when a large amount is contained, there is a problem in that solid solution nitrogen increases, leading to a decrease in elongation and formability of steel.
상기 질소의 함량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 10~100 ppm인 것이 바람직하다. 질소의 함량이 100 ppm을 초과하면 강의 연신율 및 성형성을 저해시키는 문제점이 있다. 반대로, 질소의 함량이 20ppm 미만인 경우, 질소의 함량을 극저로 제어하여야 하므로 강판 제조 비용이 크게 상승하여 경제성을 저해한다.
The nitrogen content is preferably 10 to 100 ppm of the total weight of the steel sheet according to the present invention. If the content of nitrogen exceeds 100 ppm there is a problem that inhibits elongation and formability of the steel. On the contrary, when the nitrogen content is less than 20ppm, since the nitrogen content must be controlled extremely low, the steel sheet manufacturing cost is greatly increased to hinder economic efficiency.
크롬(Cr)Chromium (Cr)
크롬(Cr)은 페라이트를 안정화하여 연신율을 향상시키며, 강도 향상에 기여하는 원소이다. 다만, 크롬이 0.2중량%를 초과하여 첨가될 경우, 강도와 연성의 균형이 깨질 수 있다. Chromium (Cr) is an element that stabilizes ferrite to improve elongation and contributes to strength improvement. However, if more than 0.2% by weight of chromium is added, the balance between strength and ductility may be broken.
따라서, 본 발명에서 크롬이 첨가될 경우, 그 첨가량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.2중량% 이하가 바람직하다.
Therefore, when chromium is added in the present invention, the addition amount is preferably 0.2% by weight or less of the total weight of the steel sheet according to the present invention.
니켈(Ni)Nickel (Ni)
니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히 니켈은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다. Nickel (Ni) fine grains and solidify in the austenite and ferrite to strengthen the matrix. In particular, nickel is an effective element for improving low temperature impact toughness.
다만, 상기 니켈이 0.2중량%를 초과하면 적열취성을 유발하고, 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다. However, when the nickel exceeds 0.2% by weight, there is a problem of causing red brittleness and increasing the manufacturing cost.
따라서, 본 발명에서 니켈이 첨가될 경우, 그 첨가량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.2중량% 이하가 바람직하다.
Therefore, when nickel is added in the present invention, the addition amount is preferably 0.2% by weight or less of the total weight of the steel sheet according to the present invention.
상기 합금성분을 갖는 본 발명에 따른 고탄소 강판은 알루미늄 등의 합금성분의 다량 첨가 및 후술하는 열간압연, 냉각 등의 공정조건 제어를 통하여, 인장강도(TS) : 590 MPa 이상, 항복강도(YS) : 420 MPa 이상 및 연신율(EL) : 33% 이상을 가질 수 있었다. The high carbon steel sheet according to the present invention having the alloying component has a tensile strength (TS) of 590 MPa or more and yield strength (YS) through the addition of a large amount of alloying components such as aluminum and the control of process conditions such as hot rolling and cooling described later. ): 420 MPa or more and elongation (EL): 33% or more.
또한 본 발명에 따른 고탄소 강판을 구상화 소둔한 결과 구상화 시멘타이트 조직이 형성되었으며, 이러한 구상화 시멘타이트 조직을 통하여 가공이 용이한 상태가 될 수 있다. 또한, 구상화 소둔된 판재를 QT 열처리한 결과, 다양한 강도로의 업그레이드가 가능하며, 특히 고탄소강 제품의 특징인 도 3에 도시된 예와 같은 템퍼드 마르텐사이트가 형성될 수 있었다. In addition, as a result of the spheroidizing annealing of the high carbon steel sheet according to the present invention, a spheroidized cementite structure was formed, and the spheroidized cementite structure may be easily processed. In addition, as a result of QT heat treatment of the spheroidized annealed sheet, it is possible to upgrade to various strengths, and in particular, tempered martensite such as the example shown in FIG.
따라서, 본 발명에 따른 고탄소 강판은 상기의 구상화 소둔 및 QT 열처리를 통하여 공구강, 레일, 스프링 등 고탄소강 제품을 쉽게 제조할 수 있다.
Therefore, the high carbon steel sheet according to the present invention can be easily produced high carbon steel products such as tool steel, rail, spring through the spheroidization annealing and QT heat treatment.
고탄소강 제품 제조 방법How to manufacture high carbon steel products
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고탄소강 제품 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flow chart schematically showing a method for manufacturing a high carbon steel product according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고탄소강 제품 제조 방법은 열간압연 단계(S110), 냉각 / 공냉 단계(S120), 구상화 소둔 단계(S130) 및 가공 / QT 열처리 단계(S140)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 고탄소강 제품 제조 방법은 상기 열간압연 단계(S110) 이전에 슬라브 재가열 단계(S105)를 더 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, the method for manufacturing a high carbon steel product according to the present invention includes a hot rolling step (S110), a cooling / air cooling step (S120), a spheroidizing annealing step (S130), and a processing / QT heat treatment step (S140). In addition, the method for manufacturing a high carbon steel product according to the present invention may further include a slab reheating step (S105) before the hot rolling step (S110).
본 발명에 따른 고탄소강 제품 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 상기의 합금조성, 즉, 탄소(C) : 0.42~0.48 중량%, 망간(Mn) : 0.60~0.90 중량%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하 및 황(S) : 0.035 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.1~0.5 중량%, 질소(N) : 20~100 ppm 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다. 이때, 슬라브 판재는 크롬(Cr) : 0.20 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.20 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. In the method for manufacturing a high carbon steel product according to the present invention, the slab sheet material of the semi-finished state, which is the target of the hot rolling process, is composed of the above alloy composition, that is, carbon (C): 0.42 to 0.48 wt%, manganese (Mn): 0.60 to 0.90 wt% , Silicon (Si): 0.15 to 0.35% by weight, phosphorus (P): 0.03% by weight or less, sulfur (S): 0.035% by weight or less, aluminum (Al): 0.1 to 0.5% by weight, nitrogen (N): 20 to 100 ppm and the remaining iron (Fe) and inevitable impurities. In this case, the slab sheet material may further include one or more of chromium (Cr): 0.20% by weight or less and nickel (Ni): 0.20% by weight or less.
상기 조성을 갖는 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.
The slab plate having the composition can be obtained through a continuous casting process after obtaining a molten steel of the desired composition through a steelmaking process.
슬라브 재가열Reheat slab
슬라브 재가열 단계(S105)는 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분의 재고용하기 위하여 실시될 수 있다. The slab reheating step (S105) may be carried out through the reheating of the slab sheet to re-employ the segregated components during casting.
슬라브 재가열은 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature; SRT) : 1150~1250℃에서 대략 1~3시간 동안 실시될 수 있다. Slab reheating may be carried out for about 1 to 3 hours at Slab Reheating Temperature (SRT): 1150-1250 ° C.
슬라브 재가열 온도가 1150℃ 미만이면 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하며, 압연 부하가 커지는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도가 1250℃를 초과하면 오스테나이트 결정입도가 증가하여 최종 미세 조직의 페라이트가 조대화되어 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.
If the slab reheating temperature is less than 1150 ° C., the segregated components during casting may not be sufficiently reusable, and there is a problem that the rolling load becomes large. On the contrary, when the slab reheating temperature exceeds 1250 ° C., the austenite grain size may increase, resulting in coarsening of the ferrite of the final microstructure, which may make it difficult to secure strength, and may increase only the manufacturing cost of the steel sheet due to the excessive heating process.
열간압연Hot rolling
열간압연 단계(S110)에서는 슬라브 판재를 열간압연한다. In the hot rolling step (S110), the slab plate is hot-rolled.
이때, 마무리 압연 온도(Finishing Delivery Temperature; FDT)는 800 ~ 900℃인 것이 바람직하다. 마무리 압연 온도(FDT)가 900℃를 초과할 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 변태후 페라이트 결정립 미세화가 충분히 이루어지지 않으며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다. 또한, 마무리 온도가 800℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
At this time, finishing rolling temperature (FDT) is preferably 800 ~ 900 ℃. When the finish rolling temperature (FDT) exceeds 900 ℃ austenite grains are coarse, the ferrite grains are not sufficiently refined after the transformation, it may be difficult to secure the strength. In addition, when the finishing temperature is too low below 800 ° C, problems such as generation of a mixed structure due to abnormal reverse rolling may occur.
냉각 / 공냉Cooling / air cooling
냉각 / 공냉 단계(S120)에서는 열간압연된 판재를 수냉 등의 방식으로 일정온도까지 냉각한 후, 대략 상온까지 공냉한다. 이때, 냉각 종료 시점에서 권취가 이루어질 수 있다. In the cooling / air cooling step (S120), the hot rolled sheet is cooled to a predetermined temperature by a method such as water cooling, and then cooled to approximately room temperature. At this time, winding may be performed at the end of cooling.
본 발명에서 냉각은 압연된 판재를 수냉 등의 방식을 통하여 펄라이트 온도 영역에 해당하는 650℃ ~ 550℃까지 냉각함으로써, 강판의 결정립 성장을 억제하여 미세한 페라이트 결정립을 가지는 기지 조직을 형성시키고, 또한 펄라이트 조직을 형성시켜 고강도 및 고인성을 확보한다. 냉각 속도는 생산성 및 후술하는 열처리 과정 등을 고려할 때 1~50℃/sec를 제시할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 목표로 하는 재질에 따라 다양한 냉각 속도로 실시될 수 있다. Cooling in the present invention by cooling the rolled plate to 650 ℃ ~ 550 ℃ corresponding to the pearlite temperature region through a method such as water cooling, thereby suppressing the grain growth of the steel sheet to form a matrix structure having fine ferrite grains, and also pearlite Forming tissue ensures high strength and toughness. Cooling rate may be presented 1 ~ 50 ℃ / sec in consideration of productivity and heat treatment process to be described later, but is not necessarily limited to this may be carried out at various cooling rates depending on the target material.
냉각 종료 온도가 650℃를 초과할 경우, 강도가 불충분하다. 반대로, 냉각 종료 온도가 550℃ 미만일 경우 강의 제조비용이 증가하며, 충분한 강도를 확보할 수 있으나, 고인성 확보가 어려운 문제점이 있다.If the cooling end temperature exceeds 650 ° C, the strength is insufficient. On the contrary, when the cooling end temperature is less than 550 ° C., the manufacturing cost of the steel is increased, and sufficient strength can be secured, but it is difficult to secure high toughness.
상기의 열간압연 단계(S110), 냉각 / 공냉 단계(S120) 등을 통하여 고탄소 강판이 제조될 수 있으며, 이후의 구상화 소둔 단계(S130) 및 QT 열처리 단계(S140)는 제조된 고탄소 강판을 이용하여 고탄소강 제품을 제조하는 단계가 될 수 있다.
The high carbon steel sheet may be manufactured through the hot rolling step (S110), the cooling / air cooling step (S120), and the like, followed by the nodular annealing step (S130) and the QT heat treatment step (S140). May be used to produce a high carbon steel product.
구상화 소둔Nodular annealing
구상화 소둔 단계(S130)에서는 제조된 고탄소 강판을 구상화 소둔하여 강 중 탄화물을 구상화한다. 구상화 소준 전에 판재의 산세 과정이 더 포함될 수 있다. In the spheroidizing annealing step (S130), the manufactured high carbon steel sheet is spheroidized to form a carbide in steel. The pickling process of the board may be further included before the visualization.
구상화 소둔은 현재 실시되고 있는 구상화 소둔 방법이라면 제한없이 이용될 수 있고, 예를 들어, 대략 600~750℃의 온도범위에서 5시간 정도 구상화 소둔하는 것을 제시할 수 있다. The spheroidizing annealing can be used without limitation as long as the spheroidizing annealing method is being carried out at present, for example, it can suggest that the spheroidizing annealing for about 5 hours in the temperature range of approximately 600 ~ 750 ℃.
구상화 소둔을 통하여, 도 2에 도시된 예와 같은 구상화 시멘타이트 조직이 형성될 수 있다. 이러한 시멘타이트 조직은 판재의 슬리팅(slitting) 및 가공을 용이하게 한다.
Through spheroidization annealing, spheroidized cementite structures such as the example shown in FIG. 2 can be formed. This cementite structure facilitates slitting and processing of the sheet.
가공 / QT 열처리Machining / QT Heat Treatment
가공 / QT 열처리 단계(S140)에서는 구상화 소둔된 판재를 원하는 형상으로 가공한 후, QT(Quenching and Tempering) 열처리를 통하여 강도, 연신율 등을 조절한다. Machining / QT heat treatment step (S140) after processing the spheroidized annealing plate to the desired shape, through the QT (Quenching and Tempering) heat treatment to control the strength, elongation.
QT 열처리는 현재 실시되고 있는 방법이라면 제한없이 이용될 수 있고, 예를 들어, 판재를 대략 1000℃ 정도의 온도로 가열한 후 급냉한 후, 대략 550℃ 정도의 온도에서 30분 정도 템퍼링하는 방법을 제시할 수 있다. QT heat treatment can be used without limitation as long as it is currently being carried out, for example, a method of heating the plate to a temperature of about 1000 ℃ and then quenched, then tempering for 30 minutes at a temperature of about 550 ℃ Can present
QT 열처리를 통하여, 도 3에 도시된 예와 같은 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite) 조직이 형성될 수 있으며, 이러한 템퍼드 마르텐사이트 조직을 통하여 강도 등의 업그레이드가 가능하다.
Through the QT heat treatment, a tempered martensite structure such as the example shown in FIG. 3 may be formed, and an upgrade of strength or the like may be possible through the tempered martensite structure.
실시예Example
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. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.
1. 시편의 제조1. Preparation of specimens
표 1에 기재된 조성을 갖는 실시예 1~2 및 비교예 1에 시편을, 1200℃에서 2시간 동안 재가열한 후, 850℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하였다. 이후, 10℃/sec의 평균냉각속도로 600℃까지 냉각한 후, 상온까지 공냉하였다. 이후, 650℃에서 4시간동안 구상화 소둔을 실시한 후, 1000℃로 가열하고 급냉한 후, 550℃에서 30분동안 템퍼링하였다. The specimens in Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 having the compositions shown in Table 1 were reheated at 1200 ° C. for 2 hours and then hot rolled to a finish rolling temperature of 850 ° C. Thereafter, the mixture was cooled to 600 ° C. at an average cooling rate of 10 ° C./sec, and then air cooled to room temperature. Thereafter, spheroidization annealing was performed at 650 ° C. for 4 hours, then heated to 1000 ° C. and quenched, and then tempered at 550 ° C. for 30 minutes.
[표 1] (단위 : 중량%)[Table 1] (unit:% by weight)
2. 기계적 특성 평가2. Evaluation of mechanical properties
실시예 1~2 및 비교예 1에 따라 제조된 시편을, 냉각 / 공냉 후(고탄소 강판 제조 후), 구상화 소둔 후 및 QT 열처리 후 각각에 대하여 인장 시험을 실시하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다. Tensile tests were performed on the specimens prepared according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 after cooling / air cooling (after the production of high carbon steel sheet), after spheroidizing annealing, and after QT heat treatment, and the results are shown in Table 2. Indicated.
[표 2][Table 2]
표 2를 참조하면, 실시예 1~2에 따라 제조된 시편의 경우 고탄소 강판 제조 후, 인장강도(TS)가 590MPa 이상이었으며, 항복강도(YS)가 420MPa 이었으며, 또한 연신율이 33% 이상이었다. Referring to Table 2, in the case of specimens prepared according to Examples 1 and 2, the tensile strength (TS) was 590 MPa or more, the yield strength (YS) was 420 MPa, and the elongation was 33% or more after the preparation of the high carbon steel sheet. .
또한, 구상화 소둔 후, 연신율이 상승하였으며, QT 열처리 후 강도가 상승하였다. In addition, the elongation was increased after spheroidizing annealing, and the strength was increased after QT heat treatment.
이러한 특징은, 실시예 1~2에 따라 제조된 시편의 경우, 구상화 소둔 후 구상화 시멘타이트 조직이 다량 형성되고, QT 열처리 후 템퍼드 마르텐사이트 조직이 다량 형성되었기 때문이라 볼 수 있다. This feature, in the case of the specimen prepared according to Examples 1 to 2, can be considered that a large amount of spheroidized cementite structure after spheroidization annealing, and a large amount of tempered martensite structure after QT heat treatment.
도 2는 실시예 1에 따른 시편의 구상화 소둔 후 미세조직 사진을 나타낸 것이고, 도 3은 실시예 1에 따른 시편의 QT 열처리 후 미세조직 사진을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 실시예 1에 따른 시편의 경우, 구상화 소둔 후 구상화 시멘타이트 조직이 형성되었으며, QT 열처리 후 템퍼드 마르텐사이트 조직이 형성된 것을 볼 수 있다. Figure 2 shows a microstructure photograph after the spherical annealing of the specimen according to Example 1, Figure 3 shows a microstructure photograph after the QT heat treatment of the specimen according to Example 1. Referring to FIG. 2, in the case of the specimen according to Example 1, spheroidized cementite structures were formed after spheroidizing annealing, and tempered martensite tissue was formed after QT heat treatment.
반면, 알루미늄의 소량 첨가된 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 고탄소 강판 제조 후, 강도는 목표치에 도달하였으나, 연신율이 목표치에 미달하였으며, 구상화 소둔 후 연신율 상승이 미미하였으며, 또한, QT 열처리 후 강도 향상 역시 실시예1~2에 비하여 상대적으로 낮았다.
On the other hand, in the case of the specimen prepared according to Comparative Example 1 in which a small amount of aluminum was added, the strength reached the target value after the manufacture of the high carbon steel sheet, but the elongation was lower than the target value, the increase in the elongation after the spheroidizing annealing was insignificant, and also, QT The strength improvement after heat treatment was also relatively low compared to Examples 1-2.
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.
While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the present invention unless they depart from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
S105 : 슬라브 재가열 단계
S110 : 열간압연 단계
S120 : 냉각/공냉 단계
S130 : 구상화 소둔 단계
S140 : 가공 / QT 열처리 단계S105: Slab reheating step
S110: Hot rolling step
S120: Cooling / Air Cooling Step
S130: nodular annealing step
S140: Machining / QT Heat Treatment Step
Claims (8)
인장강도(TS) : 590 MPa 이상, 항복강도(YS) : 420 MPa 이상 및 연신율(EL) : 33% 이상을 가지며,
템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite) 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 고탄소 강판.
Carbon (C): 0.42 to 0.48% by weight, Manganese (Mn): 0.60 to 0.90% by weight, Silicon (Si): 0.15 to 0.35% by weight, Phosphorus (P): 0.03% or less and Sulfur (S): 0.035% % Or less, aluminum (Al): 0.1 to 0.5% by weight, nitrogen (N): 20 to 100 ppm and the remaining iron (Fe) and inevitable impurities,
Tensile strength (TS): 590 MPa or more, yield strength (YS): 420 MPa or more and elongation (EL): 33% or more
A high carbon steel sheet comprising a tempered martensite tissue.
상기 강판은
크롬(Cr) : 0.20 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.20 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고탄소 강판.
The method of claim 1,
The steel sheet
A high carbon steel sheet further comprising at least one of chromium (Cr): 0.20% by weight or less and nickel (Ni): 0.20% by weight or less.
(b) 상기 열간압연된 판재를 550~650℃까지 냉각한 후, 공냉하는 단계;
(c) 상기 냉각/공냉된 판재를 구상화 소둔하는 단계; 및
(d) 상기 구상화 소둔된 소재를 정해진 형상으로 가공한 후, QT(quenching - Tempering) 열처리하는 단계;를 포함하며,
상기 QT 열처리를 통하여 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite) 조직을 형성하는 것을 특징으로 하는 고탄소강 제품 제조 방법.
(a) Carbon (C): 0.42 to 0.48 wt%, Manganese (Mn): 0.60 to 0.90 wt%, Silicon (Si): 0.15 to 0.35 wt%, Phosphorus (P): 0.03 wt% or less and Sulfur (S) : 0.035% by weight or less, aluminum (Al): 0.1 to 0.5% by weight, nitrogen (N): 20 to 100 ppm, and slab plate made of the remaining iron (Fe) and unavoidable impurities are hot-pressed at a finish rolling temperature of 800 to 900 ° C. Rolling;
(b) cooling the hot rolled sheet to 550 to 650 ° C., followed by air cooling;
(c) spheroidizing annealing the cooled / air cooled sheet; And
(d) processing the spheroidized annealed material into a predetermined shape and then performing a QT (quenching-tempering) heat treatment.
Method for producing a high carbon steel product, characterized in that to form a Tempered Martensite (Tempered Martensite) structure through the QT heat treatment.
상기 슬라브 판재는
크롬(Cr) : 0.20 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.20 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고탄소강 제품 제조 방법.
The method of claim 3,
The slab plate
Method for producing a high carbon steel product, characterized in that it further comprises at least one of chromium (Cr): 0.20% by weight or less and nickel (Ni): 0.20% by weight or less.
상기 (a) 단계 이전에, 슬라브 판재를 1150~1250℃로 재가열하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고탄소강 제품 제조 방법.
The method of claim 3,
Before the step (a), reheating the slab plate to 1150 ~ 1250 ℃; high carbon steel product manufacturing method characterized in that it further comprises.
상기 (b) 단계에서, 상기 냉각은
5~50℃/sec의 평균냉각속도로 실시되는 것을 특징으로 하는 고탄소강 제품 제조 방법.
The method of claim 3,
In the step (b), the cooling
A method for producing a high carbon steel product, characterized in that it is carried out at an average cooling rate of 5 ~ 50 ℃ / sec.
상기 (c) 단계는
상기 구상화 소둔을 통하여 구상화 시멘타이트 조직을 형성하는 것을 특징으로 하는 고탄소강 제품 제조 방법.
The method of claim 3,
The step (c)
And forming a spheroidized cementite structure through the spheroidizing annealing.
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