KR101467048B1

KR101467048B1 - 후판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101467048B1
Application number: KR1020120122411A
Authority: KR
Inventors: 황성두; 이희웅
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-12-02
Also published as: KR20140056761A

Abstract

합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 고강도를 가지면서도 저항복비 특성을 만족하는 후판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 후판은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.2 ~ 0.4%, Mn : 1.5 ~ 2.5%, P : 0.01% 이하, S : 0.01% 이하, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Ni : 0.3 ~ 1.0%, Mo : 0.15 ~ 1.00%, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cu : 0.2 ~ 1.0%, Ti : 0.01 ~ 0.03%, Nb : 0.005 ~ 0.080%, V : 0.03 ~ 0.10%, B : 0.0005 ~ 0.0040%, Ca : 0.001 ~ 0.005%, N : 0.002 ~ 0.007% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세조직이 페라이트(ferrite) 및 베이니틱 페라이트(bainitic ferrite)를 포함하는 복합 조직을 가지며, 상기 베이니틱 페라이트 조직이 단면 면적율로 90% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

후판 및 그 제조 방법{THICK STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 후판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 저항복비 특성을 갖도록 하여 우수한 내진 특성을 확보할 수 있는 후판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래에는 대략 800MPa 이상의 강판을 제조할시 QT(Quenching & Tempering) 열처리를 실시하는 방식으로 제조하여 왔다. 이에 더불어, 종래에는 저항복비를 확보하기 위해, QLT(Quenching & Lamellaizing & Tempering) 열처리를 실시하여 기지내의 페라이트 분율을 증가시키는 방식이 이용되어 왔다.

그러나, 저항복비를 확보하기 위한 목적으로 열간압연 후 QLT(Quenching & Lamellaizing & Tempering) 열처리의 3단계의 공정을 수행할 경우, 생산 비용 및 시간이 과도하게 증가하는 요인으로 작용하였으며, 이는 결국 생산 수율을 저하시키는 결과를 초래하였다.

또한, 종래에는 소입성 향상을 위해 합금원소를 다량 첨가하였는데, 이는 결국 합금 설계 비용의 증가와 더불어, 용접성을 열화시키는 요인으로 작용하였다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-00701709호(2012.07.03. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 열처리에 의한 물성 변화가 적은 저항복비 후강판 및 그 제조방법이 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 가속냉각 전 이상역 구간에서의 페라이트 분율을 조절함으로써, 항복비를 낮추어 우수한 내진 특성을 확보할 수 있는 후판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, QT(Quenching & Tempering) 또는 QLT(Quenching & Lamellaizing & Tempering) 열처리를 실시하지 않고서 인장강도(TS) : 1000 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 800 ~ 900MPa, 연신율(EL) : 8% 이상 및 항복비(YR) : 80% 이하를 갖는 후판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 후판 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.2 ~ 0.4%, Mn : 1.5 ~ 2.5%, P : 0.01% 이하, S : 0.01% 이하, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Ni : 0.3 ~ 1.0%, Mo : 0.15 ~ 1.00%, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cu : 0.2 ~ 1.0%, Ti : 0.01 ~ 0.03%, Nb : 0.005 ~ 0.080%, V : 0.03 ~ 0.10%, B : 0.0005 ~ 0.0040%, Ca : 0.001 ~ 0.005%, N : 0.002 ~ 0.007% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1000 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 슬라브 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계; (c) 상기 1차 압연된 판재를 FRT(Finish Rolling Temperature) : 750 ~ 850℃ 조건으로 2차 압연하는 단계; 및 (d) 상기 2차 압연된 판재를 10 ~ 15℃/sec의 속도로 200 ~ 300℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 후판은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.2 ~ 0.4%, Mn : 1.5 ~ 2.5%, P : 0.01% 이하, S : 0.01% 이하, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Ni : 0.3 ~ 1.0%, Mo : 0.15 ~ 1.00%, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cu : 0.2 ~ 1.0%, Ti : 0.01 ~ 0.03%, Nb : 0.005 ~ 0.080%, V : 0.03 ~ 0.10%, B : 0.0005 ~ 0.0040%, Ca : 0.001 ~ 0.005%, N : 0.002 ~ 0.007% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세조직이 페라이트(ferrite) 및 베이니틱 페라이트(bainitic ferrite)를 포함하는 복합 조직을 가지며, 상기 베이니틱 페라이트 조직이 단면 면적율로 90% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 가속냉각 전 이상역 구간에서의 페라이트 분율을 조절함으로써, 최종 미세조직이 페라이트(ferrite) 및 베이니틱 페라이트(bainitic ferrite)를 포함하는 복합 조직을 가지며, 상기 베이니틱 페라이트 조직이 단면 면적율로 90% 이상을 갖는 후판을 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 후판은 QT(Quenching & Tempering) 또는 QLT(Quenching & Lamellaizing & Tempering) 열처리를 실시하지 않으면서도, 인장강도(TS) : 1000 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 800 ~ 900MPa, 연신율(EL) : 8% 이상 및 항복비(YR) : 80% 이하를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 값을 비교하여 나타낸 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 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 후판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

후판

본 발명에 따른 후판은 인장강도(TS) : 1000 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 800 ~ 900MPa, 연신율(EL) : 8% 이상 및 항복비(YR) : 80% 이하를 갖는 것을 목표로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 후판은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.2 ~ 0.4%, Mn : 1.5 ~ 2.5%, P : 0.01% 이하, S : 0.01% 이하, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Ni : 0.3 ~ 1.0%, Mo : 0.15 ~ 1.00%, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cu : 0.2 ~ 1.0%, Ti : 0.01 ~ 0.03%, Nb : 0.005 ~ 0.080%, V : 0.03 ~ 0.10%, B : 0.0005 ~ 0.0040%, Ca : 0.001 ~ 0.005%, N : 0.002 ~ 0.007% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

이때, 상기 후판은 최종 미세조직이 페라이트(ferrite) 및 베이니틱 페라이트(bainitic ferrite)를 포함하는 복합 조직을 가지며, 상기 베이니틱 페라이트 조직이 단면 면적율로 90% 이상을 갖는다.

또한, 상기 후판은 Zr : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 Sn : 0.001 ~ 0.015 중량% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 후판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

본 발명에서 탄소(C)는 강의 강도를 확보하기 위해 첨가된다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.04 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 0.04 중량% 미만일 경우에는 제2상 조직의 분율이 저하되어 강도가 낮아지는 문제가 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 강의 강도는 증가하나 저온 충격인성 및 용접성이 저하되는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘은 고용강화 효과를 갖는다.

상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.2 ~ 0.4 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 상기의 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 0.4 중량%를 초과할 경우에는 강 표면에 비금속 개재물을 과다 형성하여 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소로서, Ar₃점을 낮추어 제어압연 온도 영역을 확대시킴으로써 압연에 의한 결정립을 미세화시켜 강도 및 인성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 1.5 ~ 2.5 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 1.5 중량% 미만일 경우에는 제2상 조직의 분율이 저하되어 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 2.5 중량%를 초과할 경우에는 강에 고용된 황을 MnS로 석출하여 저온 충격인성을 저하시키는 문제점이 있다.

인(P), 황(S)

인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나, 저온 충격인성을 저하시키는 대표적인 원소로서 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 후판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)은 인(P)과 함께 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소로서, MnS를 형성하여 저온 충격인성을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 후판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하였다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 강도를 확보하기 위해 첨가되는 유효한 원소이다. 또한, 상기 크롬(Cr)은 담금질성을 증가시키는 역할을 한다.

크롬(Cr)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.1 ~ 0.5 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 0.5 중량%를 초과할 경우에는 용접성이나 열영향부(HAZ) 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

니켈(Ni)

본 발명에서 니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히, 니켈(Ni)은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.3 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니켈(Ni)의 함량이 0.3 중량% 미만일 경우에는 니켈 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 1.0 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 적열취성을 유발하는 문제가 있다.

몰리브덴(Mo)

몰리브덴(Mo)은 강도 및 인성의 향상에 기여하며, 또한 상온이나 고온에서 안정된 강도를 확보하는데 기여한다.

상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.15 ~ 1.00 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.15 중량% 미만일 경우에는 몰리브덴 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 1.00 중량%를 초과할 경우에는 용접성을 저하시키는 문제점이 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.

상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.01 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 비금속 개재물인 Al₂O₃를 형성하여 저온 충격인성을 저하시키는 문제점이 있다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 니켈(Ni)과 함께 강의 경화능 및 저온 충격인성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.2 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 구리(Cu)의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 구리의 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 고용 한도를 초과하기 때문에 더 이상의 강도 증가에 기여하지 못하며, 적열취성을 유발하는 문제가 있다.

티타늄(Ti)

티타늄(Ti)은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 용접시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부의 조직을 미세화시킴으로써 강의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 갖는다.

상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.01 ~ 0.03 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 석출을 하지 않고 남은 고용탄소와 고용질소로 인해 시효경화가 발생하는 문제가 있다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.03 중량%를 초과할 경우에는 조대한 석출물을 생성시킴으로써 강의 저온충격 특성을 저하시키며, 더 이상의 첨가 효과 없이 제조 비용을 상승시키는 문제가 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강의 강도와 저온인성을 향상시킨다.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.005 ~ 0.080 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.005 중량% 미만일 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.080 중량%를 초과할 경우에는 강의 용접성을 저하시킨다. 또한, 니오븀의 함량이 0.080 중량%를 초과할 경우에는 니오븀 함량 증가에 따른 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.

바나듐(V)

바나듐(V)은 석출물 형성에 의한 석출강화 효과를 통하여 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 바나듐(V)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.03 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 바나듐(V)의 함량이 0.03 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 바나듐(V)의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.

보론(B)

보론(B)은 강력한 소입성 원소로서, 인(P)의 편석을 막아 강도를 향상시키는 역할을 한다. 만일, 인(P)의 편석이 발생할 경우에는 2차가공취성이 발생할 수 있으므로, 보론(B)을 첨가하여 인(P)의 편석을 막아 가공취성에 대한 저항성을 증가시킨다.

상기 보론(B)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.0005 ~ 0.0040 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 보론(B)의 함량이 0.0005 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 보론(B)의 함량이 0.0040 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 보론 산화물의 형성으로 강의 표면 품질을 저해하는 문제를 유발할 수 있다.

칼슘(Ca)

칼슘(Ca)은 CaS 개재물을 형성시킴으로써 MnS 개재물의 생성을 방해함으로써, 전기저항 용접성을 향상시키기 위한 목적으로 첨가된다. 즉, 칼슘(Ca)은 망간(Mn)에 비하여 황과의 친화도가 높으므로 칼슘의 첨가시 CaS 개재물이 생성되고 MnS 개재물의 생성은 감소한다. 이러한 MnS는 열간압연 중에 연신되어 전기저항 용접(ERW)시 후크 결함 등을 유발함으로 전기저항 용접성이 향상될 수 있다.

상기 칼슘(Ca)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.001 ~ 0.005 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 칼슘(Ca)의 함량이 0.001 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 칼슘(Ca)의 함량이 0.005 중량%를 초과할 경우에는 CaO 개재물의 생성이 과도해져 전기저항 용접성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

질소(N)

본 발명에서 질소(N)는 불가피한 불순물에 해당하는 원소이다.

질소(N)는 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.002 ~ 0.007 중량%의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다. 질소(N)의 함량이 0.002 중량% 미만으로 함유될 경우에는 질소의 함량을 극소로 제어해야 하므로 제조 비용이 증가하고 관리의 어려움이 있다. 반대로, 질소(N)의 함량이 0.007 중량%를 초과하는 함량으로 함유될 경우에는 AlN, TiN 등의 개재물을 형성시켜 강재의 내부 품질을 저하시키는 문제가 있다.

지르코늄(Zr)

지르코늄(Zr)은 MnS 형성시 핵생성 위치로 작용하며, 설파이드 개재물의 구상화를 통하여 가공성 확보에 기여한다. 또한, 강도 증가의 효과가 있다.

상기 지르코늄(Zr)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.001 ~ 0.005 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 지르코늄(Zr)의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우 지르코늄 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 지르코늄(Zr)의 함량이 0.005 중량%를 초과할 경우 더 이상의 첨가 효과 없이 강판의 제조 비용만을 상승시킨다.

주석(Sn)

주석(Sn)은 강중 내식성을 확보하기 위해 첨가된다.

상기 주석(Sn)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.001 ~ 0.015 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 주석(Sn)의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 주석(Sn)의 함량이 0.015 중량%를 초과할 경우에는 내식성 향상 효과의 기여 효과보다는 제조 원가의 상승 요인으로 작용할 우려가 크다.

후판 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 후판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 1차 압연 단계(S120), 2차 압연 단계(S130) 및 냉각 단계(S140)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위하여 실시하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 후판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.2 ~ 0.4%, Mn : 1.5 ~ 2.5%, P : 0.01% 이하, S : 0.01% 이하, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Ni : 0.3 ~ 1.0%, Mo : 0.15 ~ 1.00%, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cu : 0.2 ~ 1.0%, Ti : 0.01 ~ 0.03%, Nb : 0.005 ~ 0.080%, V : 0.03 ~ 0.10%, B : 0.0005 ~ 0.0040%, Ca : 0.001 ~ 0.005%, N : 0.002 ~ 0.007% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

또한, 상기 슬라브 판재에는 Zr : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 Sn : 0.001 ~ 0.015 중량% 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1000 ~ 1200℃로 재가열한다. 여기서, 상기 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 연속주조공정을 통해 확보한 슬라브 판재를 재가열하는 것을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용한다.

본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1000℃ 미만일 경우에는 재가열 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 또한, Nb계 석출물인 NbC, NbN 등의 고용 온도에 이르지 못해 열간압연 시 미세한 석출물로 재석출되지 못하여 오스테나이트의 결정립 성장을 억제하지 못해 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도가 1200℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되어 제조되는 강판의 강도 및 저온인성 확보가 어려운 문제점이 있다.

1차 압연

1차 압연 단계(S120)에서는 재가열된 슬라브 판재를 오스테나이트 재결정영역에 해당하는 1차 압연 종료 온도(Roughing Delivery Temperature, RDT) : 950 ~ 1000℃ 조건으로 1차 압연한다.

본 단계에서, 1차 압연 종료 온도(RDT)가 950℃ 미만일 경우에는 1차 압연 패스 중 공랭시간 확보를 위한 시간이 필요하며 이로 인해 생산성이 떨어질 위험이 있다. 이와 반대로, 1차 압연 종료 온도(RDT)가 1000℃를 초과할 경우에는 충분한 압하율을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

2차 압연

2차 압연 단계(S130)에서는 1차 압연된 판재를 오스테나이트 미재결정 영역에 해당하는 2차 압연 종료 온도(Finish Rolling Temperature : FRT) : 750 ~ 850℃ 조건으로 2차 압연한다.

본 단계에서, 2차 압연 종료 온도(FRT)가 750℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 균일하지 못한 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 반대로, 2차 압연 마무리 온도(FRT)가 850℃를 초과할 경우에는 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.

이때, 2차 압연은 미재결정 영역에서의 누적압하율이 40 ~ 60%가 되도록 마무리 압연하는 것이 바람직하다. 2차 압연의 누적압하율이 40% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 것이 어려워 강도 및 충격인성의 편차가 심하게 발생할 수 있다. 반대로, 2차 압연의 누적압하율이 60%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생선성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명에서와 같이, 1차 및 2차로 실시되는 다단 제어 압연을 적용할 경우, 오스테나이트 결정립내에 변형대가 형성되며, 그로 인해 오스테나이트 결정립내에 페라이트 핵생성 사이트를 다량 형성시켜 압연종료 후 미세한 결정립을 확보할 수 있게 된다.

냉각

냉각 단계(S140)에서는 2차 압연된 판재를 10 ~ 15℃/sec의 속도로 200 ~ 300℃까지 냉각한다.

구체적으로, 냉각 단계(S140)는 2차 압연된 판재를 700 ~ 780℃에서 3 ~ 10분 동안 공냉으로 유지하는 과정과, 상기 공냉으로 유지된 판재를 670 ~ 730℃에서 냉각을 개시하여, 상기 10 ~ 15℃/sec의 속도로 200 ~ 300℃까지 냉각하는 과정으로 세분화될 수 있다.

본 단계에서, 저항복비 특성을 구현하기 위해서는 미세조직의 제어가 필수적이다. 특히, 본 발명에서는 최종 미세조직이 페라이트(ferrite) 및 베이니틱 페라이트(bainitic ferrite)를 포함하는 복합 조직을 가질 수 있도록 700 ~ 780℃에서 3 ~ 10분 동안 공냉으로 유지한 후, 670 ~ 730℃에서 냉각을 개시하여, 10 ~ 15℃/sec의 빠른 냉각 속도와 200 ~ 300℃의 낮은 냉각종료온도를 엄격히 제어하여 냉각하는 것이 바람직하다.

이때, 공냉 과정시, 공냉 유지온도가 700℃ 미만이거나, 또는 공냉 유지시간이 3분 미만일 경우에는 페라이트 변태가 불충분하여 가공성을 확보하기 어렵다. 반대로, 공냉 유지온도가 780℃를 초과하거나, 또는 공냉 유지시간이 10분을 초과할 경우에는 펄라이트의 생성으로 강판의 가공성이 목표값에 미달하는 문제를 야기할 수 있다.

한편, 냉각개시온도(SCT)가 670℃ 미만일 경우에는 페라이트의 형성 분율이 너무 높아 강도가 미달될 수 있다. 반대로, 냉각개시온도(SCT)가 730℃를 초과할 경우, 가속냉각이 충분하면 페라이트 형성 분율이 너무 낮아 강도는 높으나 항복비가 목표값을 초과하게 되어 변형능을 확보할 수 없고, 가속냉각이 충분하지 못하면 조직전체가 폴리고날 페라이트로 형성되어 강도를 확보할 수 없게 된다.

또한, 냉각종료온도(FCT)가 200℃ 미만일 경우에는 저온변태조직이 다량 형성되어 저온 인성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 냉각종료온도(FCT)가 300℃를 초과할 경우에는 조대한 미세조직의 형성으로 인해 강도가 저하되는 문제점이 있다.

또한, 냉각 속도가 10℃/sec 미만일 경우에는 결정립 성장이 촉진되어 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 15℃/sec를 초과할 경우에는 강도는 상승하나, 저온 인성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.

상기의 냉각이 완료된 이후에는, 상온까지 공냉이 실시될 수 있다.

상기의 과정(S110 ~ S140)으로 제조되는 후판은 가속냉각 전 이상역 구간에서의 페라이트 분율을 조절함으로써, 최종 미세조직이 페라이트(ferrite) 및 베이니틱 페라이트(bainitic ferrite)를 포함하는 복합 조직을 가지며, 상기 베이니틱 페라이트 조직이 단면 면적율로 90% 이상을 갖는다.

이 결과, 상기 방법으로 제조되는 후판은 인장강도(TS) : 1000 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 800 ~ 900MPa, 연신율(EL) : 8% 이상 및 항복비(YR) : 80% 이하를 갖는다.

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. 시편의 제조

표 1 및 표 2에 기재된 조성 및 표 3에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들을 제조하였다. 이때, 실시예 1 ~ 3에 따른 시편들의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열한 후, 1차 압연 및 2차 압연을 실시한 후, 냉각하였다. 반면, 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열한 후, 1차 압연 및 2차 압연을 실시한 후, 냉각한 다음 1차 열처리 및 2차 열처리를 실시한 후, 상온까지 공냉하였다. 이후, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대하여 인장시험을 수행하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2] (단위 : 중량%)

[표 3]

2. 기계적 물성 평가

표 4는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 기계적 물성에 대한 평가 결과를 나타낸 것이다.

[표 4]

표 1 내지 표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들은 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 1000 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 800 ~ 900MPa, 연신율(EL) : 8% 이상 및 항복비(YR) : 80% 이하를 모두 만족하는 것을 알 수 있다.

반면, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 니켈(Ni), 구리(Cu), 니오븀(Nb), 칼슘(Ca), 지르코늄(Zr), 주석(Sn) 중 하나 이상이 첨가되지 않으며, 다단 제어 냉각을 실시하지 않는 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 냉각 단계 후 열처리를 실시하였음에 불구하고 목표값에 해당하는 인장강도(TS)를 갖지 못할 뿐만 항복강도(YS)의 증가로 인해 항복비(YR)가 목표값을 벗어난 것을 확인할 수 있다.

이때, 도 2는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 값을 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 인장강도(TS), 항복강도(YS) 및 연신율(EL)이 목표값을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편의 경우, 항복강도(YS)는 실시예 1과 유사한 값을 가지나, 인장강도(TS)가 실시예 1 보다 낮은 값을 갖는 것을 확인할 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.

S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 1차 압연 단계
S130 : 2차 압연 단계
S140 : 냉각 단계

Claims

(a) 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.2 ~ 0.4%, Mn : 1.5 ~ 2.5%, P : 0.01% 이하, S : 0.01% 이하, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Ni : 0.3 ~ 1.0%, Mo : 0.15 ~ 1.00%, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cu : 0.2 ~ 1.0%, Ti : 0.01 ~ 0.03%, Nb : 0.005 ~ 0.080%, V : 0.03 ~ 0.10%, B : 0.0005 ~ 0.0040%, Ca : 0.001 ~ 0.005%, N : 0.002 ~ 0.007%와, Zr : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 Sn : 0.001 ~ 0.015 중량% 중 1종 이상이 더 포함되어 있고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1000 ~ 1200℃로 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 슬라브 판재를 오스테나이트 재결정 영역에서 1차 압연하는 단계;
(c) 상기 1차 압연된 판재를 FRT(Finish Rolling Temperature) : 750 ~ 850℃ 조건으로 2차 압연하는 단계; 및
(d) 상기 2차 압연된 판재를 10 ~ 15℃/sec의 속도로 200 ~ 300℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 후판 제조 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
(d-1) 상기 2차 압연된 판재를 700 ~ 780℃에서 3 ~ 10분 동안 공냉으로 유지하는 단계와,
(d-2) 상기 공냉으로 유지된 판재를 670 ~ 730℃에서 냉각을 개시하여, 상기 10 ~ 15℃/sec의 속도로 200 ~ 300℃까지 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 후판 제조 방법.
중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.2 ~ 0.4%, Mn : 1.5 ~ 2.5%, P : 0.01% 이하, S : 0.01% 이하, Cr : 0.1 ~ 0.5%, Ni : 0.3 ~ 1.0%, Mo : 0.15 ~ 1.00%, Al : 0.01 ~ 0.06%, Cu : 0.2 ~ 1.0%, Ti : 0.01 ~ 0.03%, Nb : 0.005 ~ 0.080%, V : 0.03 ~ 0.10%, B : 0.0005 ~ 0.0040%, Ca : 0.001 ~ 0.005%, N : 0.002 ~ 0.007%와, Zr : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 Sn : 0.001 ~ 0.015 중량% 중 1종 이상을 더 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
최종 미세조직이 페라이트(ferrite) 및 베이니틱 페라이트(bainitic ferrite)를 포함하는 복합 조직을 가지며, 상기 베이니틱 페라이트 조직이 단면 면적율로 90% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 후판.
삭제
제4항에 있어서,
상기 후판은
인장강도(TS) : 1000 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 800 ~ 900MPa, 연신율(EL) : 8% 이상 및 항복비(YR) : 80% 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 후판.