KR101504404B1 - 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법 - Google Patents

구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법이 소개된다.
본 발명의 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 제조방법은, 30 ~ 150mm 두께의 박 슬라브를 제조하는 연속 주조 과정; 표면온도가 1000℃ 이상인 상기 박 슬라브를 이송받아 누적 압하율 60 ~ 90% 범위에서 압연하는 조압연 과정; 860℃ 이하에서 등속 압연하는 마무리 압연 과정; 적정 연신율 및 구멍확장성을 확보할 수 있도록 적정 페라이트 분율을 확보하는 냉각 과정; 및 마르텐사이트 및 퍼얼라이트 형성을 방지할 수 있는 분위기에서 진행되는 권취 과정을 포함한다.

Description

구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법 {HOT ROLLED WITH EXCELLENT HOLE EXPANSION AND VARIATION OF MECHANICAL PROPERTIES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 박 슬라브 연주법을 이용하여 구멍화장성과 폭, 길이 방향 재질 편차를 최소화한 780MPa급, 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 차체 구성품 부품 중 구조부재로 사용되는 강판은 자동차 외부 충돌로부터 충격을 최대한 흡수하고 견고하게 지지하여 승객을 안전하게 보호할 수 있어야 한다.
또한, 자동차 강판의 개발은 연료 소비 효율, 연비 증대를 위해 전체 중량을 감소시키고, 자동차 부품이 필요로 하는 다양한 기능성 확보를 가능케 하는 방향으로 진행되고 있다. 특히, 휠 디스크는 우수한 연신 플랜지성 및 구멍확장성이 요구되는 부품으로, 주로 열연강판이 적용되고 있는데, 이러한 열연강판은 주로, 페라이트, 베이나이트 단상 조직 또는 이들의 복합 조직으로 구성되며, 구성상 사이에 경도차가 최소화되도록 함으로써, 구성상 간에 발생될 수 있는 미세 크랙을 최대한 억제할 수 있도록 다양한 방법으로 연구, 생산되고 있다.
이와 관련하여 다양한 선행기술들이 개시되어 있다.
일본공개특허 제2004-339606호, 한국공개특허 제10-2009-0072114호, 한국공개특허 제10-2011-0072787호, 일본공개특허 제1991-082708호, 일본공개특허 제1993-098353호에 개시된 바와 같이, 고강도 고버링강은 고강도를 유지하면서 성형성, 용접성 및 피로 특성이 우수한 강판을 제조하기 위한 다양한 시도가 행하여져 왔다.
그러나, 상기 선행기술들은 기존밀 공정을 통해 제조하는 방법에 대한 것으로, 미세조직을 구성하는 주요상이 페라이트와 베이나이트 조직이기 때문에, 실제 상업적 규모의 제조라인에서 열연 형상 및 폭 또는 길이 방향으로의 재질 편차 발생을 방지하기 어렵다는 문제점이 있다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
일본공개특허 제2004-339606호(2004.12.02.) 한국공개특허 제10-2009-0072114호(2009.07.02.) 한국공개특허 제10-2011-0072787호(2009.12.23.) 일본공개특허 제1991-082708호(1991.04.08.) 일본공개특허 제1993-098353호(1993.04.20)
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 박슬라브 연주법을 이용하여 우수한 구멍확장성과 폭, 길이 방향 재질 편차를 최소화한 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구멍확장성 및 재질편차가 우수한 고강도 열연강판은, 중량%로 C: 0.05% 이하(0% 제외), Mn: 2.0% 이하(0% 제외), Si: 0.3% ~ 1.6%, Al: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하(0% 제외), S: 0.004% 이하(0% 제외), Sb: 0.04% 이하(0% 제외), Cr: 0.05% ~ 1.0%, B: 0.002% 이하(0% 제외), N: 0.001% ~ 0.012%, 총 트램프원소 : 0.2% 이하(0% 제외)를 포함하고, Ti: 0.001% ~ 0.1%, Nb: 0.03% 이하(0% 제외), V: 0.1% 중 하나 이상 첨가하며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 30 ~ 150mm 두께의 박 슬라브를 제조하는 연속 주조 과정; 표면온도가 1000℃ 이상인 상기 박 슬라브를 이송받아 누적 압하율 60 ~ 90% 범위에서 압연하는 조압연 과정; 860℃ 이하에서 등속 압연하는 마무리 압연 과정; 연신율 및 구멍확장성을 확보할 수 있도록 런아웃 테이블에서 610 ~ 710℃로 냉각하고, 3 ~ 6 초 공냉한 후에, 다시 런아웃 테이블에서 권취온도까지 냉각하는 냉각과정; 권취 과정을 포함을 포함한다.
삭제
상기 연속 주조 과정의 주조 속도는 4mpm 이상으로 진행되고, 상기 마무리 압연 과정은 200 ~ 600mpm 범위에서 압연속도 차이가 20% 이하가 되도록 진행되며, 상기 권취 과정은 400 ~ 550℃ 범위에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 강은, 0 < B/N ≤ 0.25 및 0.3 ≤ (Ti + Nb + B) /(C + N) ≤ 0.52 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 한다.
여기서, B, N, Ti, Nb 및 C는 각 원소의 중량을 원자량으로 나눈 값이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구멍 확장성 및 재질편차가 우수한 고장고 열연강판은, 중량%로 C: 0.05% 이하(0% 제외), Mn: 2.0% 이하(0% 제외), Si: 0.3% ~ 1.6%, Al: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하(0% 제외), S: 0.004% 이하(0% 제외), Sb: 0.04% 이하(0% 제외), Cr: 0.05% ~ 1.0%, B: 0.002% 이하(0% 제외), N: 0.001% ~ 0.012%, 총 트램프원소 : 0.2% 이하(0% 제외)를 포함하고, Ti: 0.001% ~ 0.1%, Nb: 0.03% 이하(0% 제외), V: 0.1% 중 하나 이상 첨가하며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 인장강도 780MPa 이상이며, 구멍확장성은 50% 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 강은, 0 < B/N ≤ 0.25 및 0.3 ≤ (Ti + Nb + B) /(C + N) ≤ 0.52 를 만족하는 것을 특징으로 한다.
여기서, B, N, Ti, Nb 및 C는 각 원소의 중량을 원자량으로 나눈 값이다.
삭제
본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 구멍확장성, 폭 및 길이 방향 재질 편차가 우수한 인장강도 780MPa 급 이상의 고강도 열연강판을 제조할 수 있는 이점이 있다.
또한, 고철을 이용하여 높은 질소를 함유한 전기로 용강을 제조함으로써, 박 슬라브 연주를 통한 열연 강판을 제조할 수 있는바, 자원 재활용성이 개선되는 것은 물론, 에너지 절감 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판이 생산되는 미니밀 제조 시스템을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 제조방법에 의해 생산된 열연강판의 조직 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 재질 편차 상태를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법에 사용되는 강 성분은 아래와 같이 제한한다.
탄소(C)의 함량은 0.5% 이하(0% 제외)로 제한한다.
탄소는 탄화물을 형성하거나 혹은 페라이트에 고용되어 강도를 증가시키는 원소로서, 그 함량을 0.5% 이하로 제한하는 이유는, 고속 연주를 통하여 합금강을 제조하는 과정에서, 용강 유출을 최소화하고, 양호한 품질의 박 슬라브를 제조하기 위해서이다.
이러한 탄소가 0.5%를 초과하면 불균일한 두께의 응고셀이 형성되어 조업 시고를 우발 할 수 있는바, 탄소 함량은 0.5% 이하로 제한되어야 한다.
규소(Si)의 함량은 0.3 ~ 1.6%로 제한한다.
규소는 페라이트 고용강화 및 탄화물 형성을 억제하고, 잔류하는 오스테나이트의 안정성을 높여 강판의 연성을 증가시키는 원소이다.
이러한 규소의 함량이 0.3% 미만인 경우에는 소정의 규소 첨가 효과를 얻기 어렵고, 그 함량이 1.6%를 초과하면 구멍확장성에 열화를 초래할 수 있다.
망간(Mn)의 함량은 2.0% 이하(0% 제외)로 제한한다.
망간는 페라이트 형성을 억제하고, 오스테나이트 안정성을 높여 저온 변태 상의 형성을 용이하게 함으로써, 강의 강도를 증가시킨다.
그 함량이 2.0%를 초과한 경우, 연주 슬라브 및 열연 강판의 내, 외부에 편석대를 형성시킬 수 있고, 연주, 압연 조업시 크랙(Crack) 발생 및 전파를 유발하여 강판의 품질을 저하시킬 수 있다. 또한 목표 강도 대비 구멍확장성에 열화를 초래할 수 있다.
따라서, 망간(Mn)의 함량은 2.0% 이하(0% 제외)로 제한한다.
크롬(Cr)은 함량은 0.05 ~ 1.0%로 제한한다.
크롬(Cr)은 오스테나이트의 변태를 억제함으로써, 강의 소입성을 증가시키는데, 그 함량의 0.05% 미만이면 이러한 효과를 기대하기 어렵고, 1.0% 초과인 경우, 느린 냉각 속도에서도 저온 변태 상의 형성을 용이하게 하여 강판의 강도를 급격히 증가시킬 수는 있지만, 연신율을 급격하게 감소시켜 가공성을 저하시킨다.
따라서, 크롬 함량은 0.05 ~ 1.0%로 제한한다.
인(P) 함량은 0.05% 이하(0% 제외)로 제한한다.
인은 결정립계, 상간 입계에 편석되어 취성을 유발할 수 있다.
따라서, 인의 함량은 기능한 낮게 유지하되 0.05% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S)의 함량은 0.01% 이하(0% 제외)로 제한한다.
황은 강 중에 MnS 비금속 개재물 및 연주 응고 중에 편석되어 고온 크랙을 유발 할 수 있다.
따라서, 황(S) 함량은 가능한 낮게 유지하되 0.01% 이하로 제한하는 것이다.
알루미늄(Al) 함량은 0.05% 이하(0% 제외)로 제한한다.
알루미늄은 강판의 표면에 농화되어 도금성을 저하시키는 반면, 탄화물 형성을 억제하여 강의 연성을 증가시킨다.
한편, 강중에 알루미늄(Al)은 질소(N)와 반응하여 AlN 석출이 되는데, 박 슬라브 제조시 이들 석출물이 석출하는 주편 냉각 조건에서 슬라브 크랙을 유발하여 주편 또는 열연강판의 품질을 저하시킬 수 있다.
따라서, 알루미늄의 함량은 기능한 낮게 유지하되 0.05% 이하로 제한한다.
안티몬(Sb)은 0.04% 이하(0% 제외)로 제한한다.
안티몬이 첨가되면 합금원소의 표면 농화을 억제하여 표면 특성을 개선시킨다.
한편, 이러한 안티몬이 0.04% 초과로 첨가되면, 주편의 연성을 저하시키는 것은 물론, 구멍확장성의 저하를 초래한다.
따라서, 본 발명에서 안티몬 함량은 가능한 낮게 유지하되 0.04% 이하(0% 제외)로 제한한다.
질소(N)는 0.001% ~ 0.015%로 제한한다.
질소는 오스테나이트 안정화 및 질화물 형성 원소이다. 질소 함량이 0.001% 미만인 경우에는 이러한 효과를 기대하기 어렵다,
한편, 강 중에 고용된 질소 원소는 석출물을 형성하는 합금원소와 반응하여 석출강화에 필요한 석출 원소의 강 중 함량을 감소시켜 강도 및 구멍확장성의 저하를 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 질소의 함량을 가능한 낮게 유지하되 그 함량을 0.015% 이하로 제한한다.
보론(B)는 0.002% 이하(0% 제외)로 제한한다.
보론(B)은 강의 경화능을 증가시키는 원소이다. 적정한 함량 첨가되면 페라이트 형성을 억제하여 경화능 증대에 효과적이지만, 과다 함량이 첨가되면 오스테나이트 재결정 온도를 상승시키며 용접성을 저하시킨다.
한편, 본 발명에서는 전기로에서 생산된 용강으로 강판을 제조하기 때문에, 강 중에 고용 질소 함량이 높아서 석출물 형성원소에 의한 석출 강화 효과가 감소 될 수 있다.
이에 보론을 첨가, 강 중의 고용 질소와 반응하여 질화물을 형성함으로써, 강판의 석출 강화 효과를 증대시키고 강의 경화능을 유지하여 적절한 강도 및 가공성을 확보하였다. 다만, 그 함량이 0.002% 초과로 첨가되면 연신율 저하 및 구멍확장성의 저하를 초래할 수 있는바, 보론(B)은 0.002% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
트램프원소(Cu+Ni+Mo+Sn+Pb)는 0.2% 이하(0% 제외)로 제한한다.
트램프원소는 제강공정에서 원료로 사용하는 스크랩에서 비롯된 불순물 원소로서, 그 함량이 0.2%를 초과하면 박 슬라브의 표면 크랙 및 열연 강판의 표면 품질을 저하 시킬 수 있다.
따라서, 트램프원소(Cu+Ni+Mo+Sn+Pb)의 함량은 0.2% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
티타늄(Ti)은 0.001% ~ 0.16%로 제한한다.
티타늄은 석출물 및 질화물 형성 원소로서, 강의 강도를 증가시키는 원소이다.
그 함량이 0.001% 미만이면 상기 효과를 기대하기 어렵고, 0.16% 초과로 첨가하면 제조 비용의 상승 및 페라이트의 연성을 저하시키게 되는바, 본 발명에서는 그 함량을 0.001% ~ 0.16%로 제한하는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb)는 0.03% 이하(0% 제외)로 제한한다.
니오븀은 탄화물을 형성하여 고온에서 오스테나이트 결정립을 미세화하는 원소이며, 페라이트에 고용되어 강도를 증가시킨다.
이러한 니오븀이 0.03% 초과로 함유되면 과다한 NbC, (Ti,Nb)CN 등을 형성하여 연주 슬라브의 고온 또는 저온 취성을 유발, 열연강판의 에지부 결함을 유발할 수 있는바, 그 함량은 0.03% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기한 성분 이외에 나머지는 Fe 및 기타 불순물로 조성된다.
본 발명의 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판의 각 성분비는 0 < B/N ≤ 0.25 및 0.3 ≤ (Ti + Nb + B) /(C + N) ≤ 0.52 를 만족하는 것이 바람직하다. 여기서, B, N, Ti, Nb 및 C는 각 원소의 중량을 원자량으로 나눈 값이다.
B/N 이 0.25보다 큰 경우, 질소 양을 고정된 값으로 가정하면, 보론의 양이 증가한다는 것을 의미하는데, 이는 연신율 저하 및 구멍확장성의 저하를 초래할 가능성이 커지므로, 그 함량은 상기 수식을 만족하여야 하는 것이다.
또한, (Ti + Nb + B) /(C + N)의 값이 0.3 미만인 경우, 상대적으로 탄소 및 질소의 함량이 상승하고, 타이타늄 등의 양이 감소한다는 것을 의미하는바, 상술한 바와 같이, 탄소 및 질소 함량 증가에 따른 문제점 및 타이타늄 양 증가에 따른 문제점이 발생되며, 그 값이 0.52를 초과하는 경우, 타이타늄, 누비듐 및 보론 증가에 따른 문제점이 수반되는바, 그 값은 0.52를 초과하여서는 안 된다.
이하에서는, 본 발명의 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 제조방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판이 생산되는 미니밀 제조 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제조방법에 의해 생산된 열연강판의 조직 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판의 제조방법은, 연속 주조 과정, 조압연 과정, 마무리 압연 과정, 냉각 과정 및 권취 과정을 포함한다.
먼저, 연속 주조기(1)에서 30 ~ 150mm 두께의 박슬라브(a)를 제조한다.
이는 기존밀의 연속주조기에서 생산하는 200mm 이상의 슬라브와 대비하여 박 슬라브(Thin slab)라고 한다.
박 슬라브는 연속적인 과정에서 바로 조압연기(20)로 이송되어 압연되기 때문에 슬라브 자체 열원을 그대로 이용할 수 있어 에너지 절감이 가능한 것은 물론, 이러한 과정에 의해 연주 및 조압연 과정에서 일어날 수 있는 미세조직 및 석출물 형성의 천이 과정이 기존밀와 대비할 때 다르고, 이에 제조 공정 완료후 강판의 기계적 특성이 다르다는 이점이 있다.
또한 박 슬라브는 조압연기(20) 및 마무리압연기(50)에서 원하는 최종 두께로 압연되고, 런아웃 테이블(60)을 통해 냉각한 다음, 권취기(70)에서 일정한 온도로 권취하여 강판을 제조한다. 특히, 연주속도와 압연속도의 차이를 보상하기 위해 마무리 압연기(50) 전에 코일 박스(40)를 설치하여 유도 가열기(30)를 통과한 열연강판(b)를 1차 권취하도록 구성할 수도 있다.
한편, 연속 주조 과정에서는, 30 ~ 150mm 두께의 박 슬라브를 주조하게 되는바, 주조 속도는 4mpm 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.
이는 박 슬라브를 주조하는 연속 주조 과정과 후술하는 조압연 과정이 연속적인 공정으로 진행되기 때문에, 목표 압연 온도를 확보하기 위해서는 상술한 특정 속도 이상의 주조 속도가 요구되는 것이다.
연속 주조 과정에서 제조된 박 슬라브는 조압연 과정을 거치게 된다.
조압연 과정에서는 연속 주조된 박 슬라브를 2 ~ 4개의 압연 스탠드로 구성된 조압연기에서 조압연을 실시한다.
조압연 과정은 연속 주조 과정과 연속적으로 진행되므로, 박 슬라브 자체가 가진 열원을 그대로 이용할 수 있어서 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다.
이러한 조압연 과정은 표면온도가 1000℃ 이상인 상기 박 슬라브를 이송받아 누적 압하율 60 ~ 90% 범위에서 압연하는 것이 바람직하다.
조압연기 입측에서 표면온도가 1000℃ 미만인 경우는 조압연 하중이 증가하고, 조압연 과정에서 바 플레이트(bar palte) 에지부에 크랙이 발생할 가능성이 증가하는바, 열연강판 에지부 결함을 초래하게 되는 문제점이 있다.
또한, 누적 압하율은 본 발명에서 목표로 하는 우수한 재질 편차를 갖는 열연강판을 구비하는데 매우 유용한 인자이다. 즉, 조압연 압하율이 높을수록 박 슬라브 내부에 형성된 연주 미세조직 및 합금 성분 분포를 균일하게 할 수 있게 된다.
누적 압하율이 65% 미만인 경우에는 상술한 효과가 충분히 발현되기 어렵고, 누적 압하율이 90%를 초과하면 압연 변형 저항이 커지기 때문에 조업이 어려워지는 문제점이 있는바, 조압연은 누적 압하율 65 ~ 90% 범위에서 조절되어야 한다.
이와 같이, 조압연기 입측에서의 박 슬라브 표면 온도는 1000℃ 이상으로 조절하고, 누적 압하율을 65 ~ 90% 범위에서 조절함으로써 재질 편차가 우수하고, 열연강판의 에지부 결함으로 방지할 수 있게 되는 것이다.
마무리 압연 과정은 바 플레이트(Bar plate)를 200 ~ 600 mpm 범위에서 압연속도 차이가 20% 이하가 되도록 등속 압연하되 기존밀 공정보다 낮은 온도에서 그 과정이 진행된다.
압연 속도가 200 mpm 미만이어서 그 속도가 너무 느리면 열연강판의 온도 확보가 어렵고, 압연 속도가 600 mpm를 초과하여 그 속도가 너무 빠르면 열연 온도를 제어하기 곤란해지는바, 이러한 열연 온도는 열연강판의 목표 두께치와 밀접한 상관 관계를 가지고 있으므로, 압연 속도의 제어는 매우 중요하다.
본 발명에서는, 특히 마무리 압연 온도를 기존밀 공정에서보다 낮은 온도인 860℃ 이하로 제어하여야 한다.
이는, 마무리 압연 과정에서 높은 분율의 석출물이 형성됨으로써, 상대적으로 저온에서 미세하게 석출하여야 하는 석출물의 분율이 감소에 의한 석출 강화 효과 감소분을 보상하기 위함이다. 즉, 상대적으로 저온에서 마무리 압연 함으로써, 변형된 미재결정립의 분율을 증가시킴으로써, 결정립 크기를 감소시키고, 미세 결정립을 강화함으로써 이를 보상할 수 있는 것이다. 다시 말하면, 저온 석출할 합금 원소가 감소하여 강도가 하락하지만, 저온 마무리 압연함으로써 결정립 미세화 강화를 도모할 수 있는 이점이 있는 것이다.
냉각 과정은 마무리 압연된 열연강판을 런아웃 테이블에서 냉각, 적정 페라이트 분율을 확보함으로써, 적정 연신율 및 구멍확장성을 확보하는 과정이다.
이러한 냉각 과정은, 런아웃 테이블에서 610 ~ 710℃로 냉각하고, 3 ~ 6 초 공냉한 후에, 다시 런아웃 테이블에서 권취온도까지 냉각하는 3 단계 냉각 과정으로 진행되는 것이 바람직하다.
마무리 압연된 열연강판을 610 ~ 710℃로 연속 냉각함으로써, 오스테나이트 조직을 페라이트 조직으로 변태시킬 수 있게 된다.
냉각 온도가 610℃ 미만인 경우에는 세멘타이트와 같은 탄화물이 석출할 가능성이 있으며, 냉각 온도가 710℃를 초과하는 경우에는 페라이트 분율이 적어 적정 연신율을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 1차적으로 마무리 압연된 열연강판을 610 ~ 710℃로 연속 냉각하여야 한다.
1차 냉각된 열연강판은 런아웃 테이블에서 3 ~ 9초간 공냉 과정을 통하여 2차 냉각되는 것이 바람직하다.
그 시간이 3초 미만인 경우, 충분한 페라이트 분율을 확보하기 어려워 적정 연신율 및 구멍확장성 확보가 어렵고, 그 시간이 9초를 초과하면, 페라이트로부터 방출된 탄소 원자의 일부가 농화되어 탄화물을 형성하게 되는바, 구멍확장성이 저하되는 문제점이 발생한다.
공냉 방식으로 2차 냉각이 진행되고 난 이후에는, 다시 런아웃 테이블에서 연속 냉각되어 권취온도에 이르게 하는 3차 냉각이 진행된다.
한편, 권취 과정은, 마르텐사이트 및 퍼얼라이트 형성을 방지할 수 있는 분위기에서 진행된다.
이러한 분위기를 조성하기 위하여, 권취 과정은, 400 ~ 550℃에서 진행되는 것이 바람직하다.
권취 온도가 400℃ 미만인 경우에는 마르텐사이트가 형성됨으로써 그 분율이 증가하게 되고, 550℃를 초과하는 경우에는 퍼얼라이트가 형성될 가능성이 증가하여 구멍확장성이 저하될 수 있는 문제점이 존재한다.
강판의 조직중에 페라이트 및 베이나이트의 종분율이 90% 이상이며, 페라이트의 분율은 적어도 65% 이상이며, 나머지는 베이나이트 25~30%이고, 마르텐사이트/오스테나이트는 5~10%로 조절한다.
이와 같이, 본 발명에 의해 제조된 열연강판은 산세 처리되어 열연 산세 강판으로 제조될 수 있으며, 산세 처리 과정은 일반적으로 열연 산세 과정에서 사용되는 방법이라면 특정 방법으로 제한되지 않는다.
본 발명의 기술적 효과를 알아보기 위하여 아래와 같이 실험을 실시하였다.
<실시예>
하기 표 1과 같이 조성된 강을 사용하여 표 2의 슬라브 두께, 주조 속도, 마무리 압연 출측 온도(FDT), 공냉온도(MT), 권취온도(CT) 등을 변화시키면서 열연강판을 제조한 후에 그 재질을 측정하였다.
표 1에서, 트램프원소는 모든 강종에서 0.18% 이하로 제어하였고 또한, 모든 강종은 슬라브 두께 84mm로 하여 박 슬라브 연주법에 의해 열연 스트립을 제조한 경우이다.
비교예 1 내지 비교예 6은 본 발명의 조성물의 범위를 벗어나는 강종이고, 실시예 7 내지 실시예 10은 본 발명의 조성물 범위를 만족하는 강종이다.
표 2에 도시된 인장강도 및 구멍확장성은 JIS 시편을 폭 W/4 지점에서 압연 직각 방향으로 채취하여 측정한 값이며, 재질 편차는 코일의 길이 방향 및 폭 방향으로 측정한 값 중 최대값에서 최소값을 뺀 값을 의미한다.
구멍확장 시험은 10.8mm 직경으로 구멍을 타발한 후에, 콘으로 밀어올려 원주 부분에 크랙이 발생하기 직전까지 확장된 구멍을 최초 구멍(10.8mm)의 백분율로 계산한 값이다.
표 2에서 슬라브 표면온도는 조압연 직전에 측정한 표면 온도를 의미하며, 공냉온도는 마무리 압연 직후 런아웃 테이블에서 전단 냉각하고 측정한 스트립의 표면 온도를 나타낸 것이다.
한편, 표 2의 실시예 7 내지 실시예 10 조건에 있어서, 조압연 후 스트립의 가열온도는 모두 1080℃로 적용하였고, 마무리 압연 온도는 강종 별로 정해지는 정해지는 Ar3 변태점 직상에서 실시하였다, 모든 강종에서 열연 스트립의 최종 두께는 3.2mm로 동일하게 제조하였다.
또한, 표 2에서 인장강도와 구멍확장성은 JIS 시편을 폭 W/4 지점에서 압연 직각 방향에 직각 방향으로 채취하여 측정한 값이며, 재질 편차는 코일의 길이 방향 및 폭 방향으로 측정한 값 중 최대값에서 최소값을 뺀 값을 의미한다.
구멍확장 시험은 10.8mm의 직경으로 구멍을 타발한 후에, 콘으로 밀어올려 원주 부분에 크랙이 발생하기 직전까지 확장된 구멍을 최초구멍(10.8mm)의 백분율로 계산한 값이다.
강종 C Si Mn P S Al Cr B N Ti Nb 기타 식(1) 식(2) 식(3)
비교1 0.044 1.110 1.740 0.011 0.0037 0.037 0.732 - 0.0031 0.061 0.031 Sb 0.665 - 0.4135
비교2 0.044 1.120 1.750 0.011 0.0035 0.033 0.723 - 0.0091 0.063 0.032 Sb 0.667 - 0.3846
비교3 0.057 0.520 1.62 0.015 0.0031 0.046 0.504 0.0020 0.0070 0.016 - Sb 0.514 0.4000 0.1016
비교4 0.057 0.500 1.600 0.014 0.0030 0.050 0.500 0.0020 0.0065 0.158 0.03 Sb 0.432 0.4308 0.7322
비교5 0.053 1.510 0.810 0.011 0.0030 0.024 0.704 - 0.0120 0.079 0.021 Sb 0.580 - 0.3554
비교6 0.063 1.520 0.810 0.011 0.0030 0.026 0.702 - 0.0120 0.082 0.022 Sb 0.592 - 0.3189
실시7 0.043 1.120 1.720 0.011 0.0033 0.026 0.714 0.0010 0.0092 0.077 0.021 Sb 0.659 0.1522 0.4557
실시8 0.045 1.120 1.740 0.011 0.0033 0.032 0.715 0.0016 0.0091 0.061 0.031 Sb 0.665 0.2462 0.4018
실시9 0.045 1.12 1.74 0.011 0.0033 0.032 0.715 0.0011 0.0084 0.061 0.020 트램프 0.665 0.1833 0.3674
실시10 0.036 0.985 1.64 0.0108 0.0017 0.019 0.640 0.0002 0.0113 0.084 0.015 트램프 0.602 0.0248 0.5077
※ 계산식 (1) Ceq = C + (Si+Mn)/6 + Cr/5
이때, 계산식 (1)에서 C, Si, Mn 및 Cr은 각 원소의 중량이다.
※ 계산식 (2) B/N
※ 계산식 (3) (Ti+Nb+B)/(C+N)
여기서, 계산식 (2) 및 (3)에서 B, N, Ti, Nb 및 C는 각 원소의 중량을 원자량으로 나눈 값이다.
강종 강번 슬라브
두께(mm)		 주조속도(mpm) 슬라브 온도(℃) 마무리압연 출측 온도(℃) 공냉온도(℃) 권취온도(℃) 항복강도(MPa) 인장강도(MPa) 연신율(%) 구멍확장성(%) 형상

비교 1		 1 80 5.4 1085 876 680 500 642 829 15.10 36 ○
2 80 5.4 1085 876 680 450 568 811 15.98 40 △
비교 2 3 80 5.4 1073 868 680 500 506 716 22.66 53 ○
4 80 5.4 1073 868 680 450 489 719 22.38 43 △
비교 3
 5 80 5.4 1126 883 668 500 572 870 16.21 - △
6 80 5.4 1126 883 연속냉각 750 689 767 21.49 35 △
비교 4
 7 80 5.4 1115 871 715 650 789 891 20.51 28 △
8 80 5.4 1115 871 715 500 594 868 15.64 - △
비교 5
 9 80 5.4 1077 882 680 500 490 731 23.09 59 △
10 80 5.4 1077 882 680 400 462 723 22.00 48 △
비교 6
 11 80 5.4 1096 921 680 500 483 742 16.00 43 △
12 80 5.4 1096 921 680 400 459 739 16.00 43 △
실시 7
 13 80 5.4 1135 864 680 500 613 827 15.00 49 ○
14 80 5.4 1135 864 680 400 566 802 16.00 50 ○
실시 8
 15 80 5.4 1089 845 680 500 648 880 14.36 - ○
16 80 5.4 1089 845 680 450 614 858 14.15 - ○
실시 9
17 80 5.4 1014 853 650 450 730 875 14.27 51 ○
18 80 5.4 1014 853 650 400 830 941 11.37 53 ○
실시 10
 19 80 5.4 1030 865 640 490 702 874 14.00 65 ○
20 80 5.4 1015 865 616 525 719 814 17.00 67 ○
표 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조성물 범위를 만족하지 않는 강종인 비교예 1 내지 비교예 6, 인장강도(780MPa 급)을 만족하지 못하거나, 구멍확장성 및 그 형상에 이상이 발생됨을 알 수 있었다.
반면, 본 발명의 성분 조성을 만족하는 실시예 7 내지 실시예 10은, 인장강도, 구멍확장성은 물론, 그 형상을 모두 만족함을 알 수 있었다.
상술한 형상은 스트립의 평탄한 정도를 나타내는 것으로, 피치(pitch)/높이(height)의 비율로 나타낸다.
이러한 P/H 비율에 따라 P/10H≥100 인 경우 "양호", P/20H≥80인 경우 "보통", P/25H≥60인 경우 "불량"으로 판정하였다.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예 7 및 실시예 10의 경우, 780MPa 이상의 인장강도를 유지되는 등 재질 편차가 발생하지 않음을 확인할 수 있었으며, 실시예 8 및 실시예 9의 경우에도 이와 동일한 결과가 예측된다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1 : 연속 주조기 a : 박슬라브
20 : 조압연기 30 : 유도가열기
40 : 코일 박스 50 : 마무리압연기
60 : 런아웃 테이블 70 : 권취기
b : 열연강판

Claims (8)

  1. 중량%로 C: 0.05% 이하(0% 제외), Mn: 2.0% 이하(0% 제외), Si: 0.3% ~ 1.6%, Al: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하(0% 제외), S: 0.004% 이하(0% 제외), Sb: 0.04% 이하(0% 제외), Cr: 0.05% ~ 1.0%, B: 0.002% 이하(0% 제외), N: 0.001% ~ 0.012%, 총 트램프원소 : 0.2% 이하(0% 제외)를 포함하고, Ti: 0.001% ~ 0.1%, Nb: 0.03% 이하(0% 제외), V: 0.1% 중 하나 이상 첨가하며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 30 ~ 150mm 두께의 박 슬라브를 제조하는 연속 주조 과정;
    표면온도가 1000℃ 이상인 상기 박 슬라브를 이송받아 누적 압하율 60 ~ 90% 범위에서 압연하는 조압연 과정;
    860℃ 이하에서 등속 압연하는 마무리 압연 과정;
    연신율 및 구멍확장성을 확보할 수 있도록 런아웃 테이블에서 610 ~ 710℃로 냉각하고, 3 ~ 6 초 공냉한 후에, 다시 런아웃 테이블에서 권취온도까지 냉각하는 냉각과정;
    권취 과정을 포함하는, 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연속 주조 과정의 주조 속도는 4mpm 이상으로 진행되고,
    상기 마무리 압연 과정은 200 ~ 600mpm 범위에서 압연속도 차이가 20% 이하가 되도록 진행되며,
    상기 권취 과정은 400 ~ 550℃ 범위에서 진행되는 것을 특징으로 하는, 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판 제조방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 강은, 0 < B/N ≤ 0.25 및 0.3 ≤ (Ti + Nb + B) /(C + N) ≤ 0.52 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는, 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고장도 열연강판 제조방법.
    여기서, B, N, Ti, Nb 및 C는 각 원소의 중량을 원자량으로 나눈 값임.
  6. 중량%로 C: 0.05% 이하(0% 제외), Mn: 2.0% 이하(0% 제외), Si: 0.3% ~ 1.6%, Al: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하(0% 제외), S: 0.004% 이하(0% 제외), Sb: 0.04% 이하(0% 제외), Cr: 0.05% ~ 1.0%, B: 0.002% 이하(0% 제외), N: 0.001% ~ 0.012%, 총 트램프원소 : 0.2% 이하(0% 제외)를 포함하고, Ti: 0.001% ~ 0.1%, Nb: 0.03% 이하(0% 제외), V: 0.1% 중 하나 이상 첨가하며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 인장강도 780MPa 이상이며, 구멍확장성은 50% 이상인 것을 특징으로 하는, 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 강은, 0 < B/N ≤ 0.25 및 0.3 ≤ (Ti + Nb + B) /(C + N) ≤ 0.52 를 만족하는 것을 특징으로 하는, 구멍확장성 및 재질 편차가 우수한 고강도 열연강판.
    여기서, B, N, Ti, Nb 및 C는 각 원소의 중량을 원자량으로 나눈 값임.
  8. 삭제
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