KR101505286B1 - 중공 부품의 제조 방법 - Google Patents

중공 부품의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101505286B1
KR101505286B1 KR1020130061887A KR20130061887A KR101505286B1 KR 101505286 B1 KR101505286 B1 KR 101505286B1 KR 1020130061887 A KR1020130061887 A KR 1020130061887A KR 20130061887 A KR20130061887 A KR 20130061887A KR 101505286 B1 KR101505286 B1 KR 101505286B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
less
present
hollow part
weight
Prior art date
Application number
KR1020130061887A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140141773A (ko
Inventor
김명식
이광엽
홍석우
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020130061887A priority Critical patent/KR101505286B1/ko
Publication of KR20140141773A publication Critical patent/KR20140141773A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101505286B1 publication Critical patent/KR101505286B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 강의 합금 설계 제조 비용을 절감할 수 있음과 더불어 로터리 피어싱 이후 실시되는 어닐링 열처리 공정을 생략함으로써 공정을 단순화할 수 있는 중공 부품용 강 및 중공 부품의 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 중공 부품용 강은 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.20% 이하, Mn : 0.9 ~ 1.2%, P : 0.02% 이하, S : 0.015% 이하, Al : 0.010 ~ 0.025%, Cu : 0.1 ~ 0.2%, Cr : 1.25 ~ 1.50%, Mo : 0.8 ~ 1.0%, Nb : 0.015 ~ 0.035%, V : 0.2 ~ 0.3%, N : 0.01% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 1,100 ~ 1,200MPa, 항복강도(YS) : 700 ~ 850MPa 및 연신율(EL) : 14 ~ 18%를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

중공 부품의 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING SEAMLESS PRODUCT}
본 발명은 중공 부품용 강 및 중공 부품의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 합금 설계 제조 비용을 절감할 수 있음과 더불어 로터리 피어싱 이후 실시되는 어닐링 열처리 공정을 생략함으로써 공정을 단순화할 수 있는 중공 부품용 강 및 중공 부품의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차의 롤케이지(roll cage), 서스펜션(suspension), 서브프레임, 암류 등은 경량화를 목적으로 중공 부품용 강인 특수강을 중공화(Seamless)하여 사용하고 있다.
이러한 중공 부품용 강은 탄소(C)가 대략 0.11 ~ 0.15 중량%로 첨가되며, 강도 및 소입성의 향상을 위해 다량의 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni)을 첨가하고 있다. 기존의 중공 부품용 강의 경우, 고가의 합금원소에 해당하는 니켈을 다량 첨가하는데 기인하여 원소재의 제조 원가를 상승시키는 요인으로 작용하였으며, 지나치게 높은 강도로 인해 인발 가공 전 어닐링 열처리를 실시해야 하는데 기인하여 공정이 복합해지고, 비용이 많이 소요되었다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0450613호(2004.09.17. 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 충격인성이 우수한 후판용접용 선재의 제조 방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 고가의 합금 원소인 니켈(Ni)을 첨가하지 않는 대신 니오븀(Nb)을 첨가함으로써, 목표로 하는 강도를 확보할 수 있는 중공 부품용 강을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 강의 합금 설계 제조 비용을 절감할 수 있음과 더불어 로터리 피어싱 이후 실시되는 어닐링 열처리 공정을 생략함으로써 공정 단순화를 도모할 수 있는 중공 부품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 중공 부품용 강은 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.20% 이하, Mn : 0.9 ~ 1.2%, P : 0.02% 이하, S : 0.015% 이하, Al : 0.010 ~ 0.025%, Cu : 0.1 ~ 0.2%, Cr : 1.25 ~ 1.50%, Mo : 0.8 ~ 1.0%, Nb : 0.015 ~ 0.035%, V : 0.2 ~ 0.3%, N : 0.01% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 1,100 ~ 1,200MPa, 항복강도(YS) : 700 ~ 850MPa 및 연신율(EL) : 14 ~ 18%를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 중공 부품의 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.20% 이하, Mn : 0.9 ~ 1.2%, P : 0.02% 이하, S : 0.015% 이하, Al : 0.010 ~ 0.025%, Cu : 0.1 ~ 0.2%, Cr : 1.25 ~ 1.50%, Mo : 0.8 ~ 1.0%, Nb : 0.015 ~ 0.035%, V : 0.2 ~ 0.3%, N : 0.01% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강을 FRT(Finish Rolling Temperature) : 800 ~ 900℃ 조건으로 열간압연하는 단계; (b) 상기 열간압연된 강을 냉각하는 단계; (c) 상기 냉각된 강을 심리스 파이프 형상을 갖도록 로터리 피어싱하는 단계; 및 (d) 상기 로터리 피어싱된 강을 필거하여 중공 부품을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 중공 부품용 강 및 중공 부품의 제조 방법은 고가의 합금 원소인 니켈(Ni)을 첨가하지 않는 대신 니오븀(Nb)을 첨가함으로써, 목표로 하는 강도를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 중공 부품용 강 및 중공 부품의 제조 방법은 합금 원소인 니켈(Ni)을 첨가하지 않는 대신 니오븀(Nb)을 첨가하여 목표로 하는 강도를 확보하여 제조 원가를 절감할 수 있음과 더불어, 로터리 피어싱 이후 실시되는 어닐링 열처리 공정을 생략함으로써 공정 단순화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공 부품의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하7에서 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 중공 부품용 강 및 중공 부품의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
중공 부품용 강
본 발명에 따른 중공 부품용 강은 인장강도(TS) : 1,100 ~ 1,200MPa, 항복강도(YS) : 700 ~ 850MPa, 연신율(EL) : 14 ~ 18%, 경도(harness) : 350 ~ 390Hv 및 -60℃에서의 충격에너지 20J 이상을 갖는 것을 목표로 한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 중공 부품용 강은 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.20% 이하, Mn : 0.9 ~ 1.2%, P : 0.02% 이하, S : 0.015% 이하, Al : 0.010 ~ 0.025%, Cu : 0.1 ~ 0.2%, Cr : 1.25 ~ 1.50%, Mo : 0.8 ~ 1.0%, Nb : 0.015 ~ 0.035%, V : 0.2 ~ 0.3%, N : 0.01% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 중공 부품용 강에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.
상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강 전체 중량의 0.11 ~ 0.15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 0.11 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.15 중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있으며, 전기저항용접(ERW)시 용접성의 저하를 가져오는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한 실리콘은 고용강화 효과를 갖는다.
다만, 실리콘의 함량이 본 발명에 따른 강 전체 중량의 0.20 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 강 표면에 비금속 개재물을 과다 형성하여 인성을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 실리콘은 본 발명에 따른 강 전체 중량의 0.20 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
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 강 전체 중량의 0.9 ~ 1.2 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 0.9 중량% 미만일 경우에는 제2상 조직의 분율이 저하되어 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.2 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 강 전체 중량의 0.02 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 강 전체 중량의 0.015 중량% 이하로 제한하였다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.
상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강 전체 중량의 0.010 ~ 0.025 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.010 중량% 미만일 경우에는 상기의 탈산 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.025 중량%를 초과할 경우에는 연주에 어려움이 있어 생산성을 떨어뜨리며, Al2O3와 같은 피닝효과를 일으키는 화합물을 형성하여 오스테나이트 결정입자를 미세화시키는 요인으로 작용한다.
구리(Cu)
구리(Cu)는 강의 경화능 및 저온 충격인성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 강 전체 중량의 0.1 ~ 0.2 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리(Cu)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 구리(Cu)의 함량이 0.2 중량%를 초과할 경우에는 고용 한도를 초과하기 때문에 더 이상의 강도 증가에 기여하지 못하며, 적열취성을 유발하는 문제가 있다.
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 강 전체 중량의 1.25 ~ 1.50 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 1.25 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 1.50 중량%를 초과할 경우에는 용접성이나 열영향부(HAZ) 인성을 저하시키는 문제점이 있다.
몰리브덴(Mo)
몰리브덴(Mo)은 치환형 원소로써 고용강화 효과로 강의 강도를 향상시킨다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.
상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 강 전체 중량의 0.8 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.8 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 없이 제조비용만을 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 강판의 강도와 저온인성을 향상시킨다.
상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 강 전체 중량의 0.015 ~ 0.035 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.015 중량% 미만일 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.035 중량%를 초과할 경우에는 강판의 용접성을 저하시킨다. 또한, 니오븀의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우, 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 강 전체 중량의 0.2 ~ 0.3 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 바나듐(V)의 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 바나듐 첨가에 따른 석출강화 효과가 불충분하다. 반대로, 바나듐(V)의 함량이 0.3 중량%를 초과할 경우에는 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.
질소(N)
질소(N)는 불가피한 불순물로써, 0.01 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우 고용 질소가 증가하여 강의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부의 인성을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 강 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하였다.
중공 부품의 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공 부품의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 중공 부품의 제조 방법은 열간압연 단계(S110), 냉각 단계(S120), 로터리 피어싱 단계(S130) 및 필거 단계(S140)를 포함한다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 중공 부품의 제조 방법은 열간압연 단계(S110) 이전에 실시되는 슬라브 재가열 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 슬라브 재가열 단계는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위한 목적으로 실시되며, 슬라브 재가열은 1150 ~ 1250℃의 온도로 실시하는 것이 바람직하다.
이때, 강 슬라브는 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.20% 이하, Mn : 0.9 ~ 1.2%, P : 0.02% 이하, S : 0.015% 이하, Al : 0.010 ~ 0.025%, Cu : 0.1 ~ 0.2%, Cr : 1.25 ~ 1.50%, Mo : 0.8 ~ 1.0%, Nb : 0.015 ~ 0.035%, V : 0.2 ~ 0.3%, N : 0.01% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.
열간압연
열간압연 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 강을 FRT(Finish Rolling Temperature) : 800 ~ 900℃ 조건으로 열간압연한다. 이때, 강은 블름, 블렛 등의 형상을 가질 수 있다.
본 단계에서, 열간압연 종료온도(FRT)가 800℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 균질하지 못한 조직이 형성됨으로써, 저온충격 특성이 급격히 저하되는 문제가 있다. 반대로, 열간압연 종료온도(FRT)가 900℃를 초과할 경우에는 연성 및 인성은 증가하나, 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.
이때, 열간 압연은 오스테나이트 미재결정 영역에서의 누적압하율이 40 ~ 60%가 되도록 실시될 수 있다. 누적압하율이 40% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 데 어려움일 따를 뿐만 아니라, 중심부의 조직이 조대화되어 저온 충격 특성이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 누적압하율이 60%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생선성이 저하되는 문제가 있다.
냉각
냉각 단계(S120)에서는 열간압연된 강을 100 ~ 300℃/sec의 속도로 250℃ 이하까지 급냉하는 방식으로 냉각한다.
본 단계에서, 냉각종료온도가 250℃를 초과할 경우에는 조대한 미세조직 형성으로 인하여 강도 확보가 불충분해지는 문제가 있다.
이때, 냉각속도가 100℃/sec 미만으로 실시될 경우에는 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각속도가 300℃/sec를 초과할 경우에는 조직이 경해져서 인성이 급격히 저하되는 문제가 있다.
로터리 피어싱
로터리 피어싱 단계(S130)에서는 냉각된 강을 심리스 파이프 형상(seamless pipe shape)을 갖도록 로터리 피어싱(rotary piercing)한다.
본 단계에서, 로터리 피어싱은 850 ~ 950℃의 열처리 조건으로 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 로터리 피어싱 열처리 온도가 850℃ 미만일 경우에는 고용 용질 원소들의 재고용이 어려워 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 로터리 피어싱 열처리 온도가 950℃를 초과할 경우에는 결정립의 성장이 일어나 저온 인성을 저해하는 문제가 있다.
이러한 로터리 피어싱을 실시하는 것에 의해, 냉각된 강은 심리스 파이프 형상으로 열간 가공이 이루어지게 된다.
필거
필거 단계(S140)에서는 로터리 피어싱된 강을 필거(pilger)하여 중공 부품을 형성한다.
이와 같이, 로터리 피어싱된 강은 필거, 즉 냉간 가공하는 것에 의해 특정 형상을 갖는 중공 부품으로 제조된다. 중공 부품은 자동차의 롤케이지(roll cage), 서스펜션(suspension), 서브프레임, 암류 등일 수 있다.
이때, 필거는 상온, 대략 0 ~ 40℃에서 실시될 수 있으나, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.
상기의 과정(S110 ~ S140)으로 제조되는 중공 부품은 고가의 합금 원소인 니켈(Ni)을 첨가하지 않는 대신 니오븀(Nb)을 첨가함으로써, 열연 과정시 목표로 하는 강도를 확보하여 제조 원가를 절감할 수 있음과 더불어, 적정 인장강도(TS) 및 항복강도(YS)의 확보와 더불어 14 ~ 18%의 연신율(EL)의 확보로 로터리 피어싱 이후 실시되는 어닐링 열처리 공정 생략하는 것이 가능해져 공정 단순화를 도모할 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. 시편의 제조
표 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들을 제조하였다. 이때, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따른 열연시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 열간압연 및 냉각을 실시하였다. 이후, 실시예 1 ~ 4에 따른 시편들은 로터리 피어싱을 실시한 후, 필거를 실시하였다. 그리고, 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들은 로터리 피어싱을 실시한 후, 어닐링 열처리를 실시하고 나서, 인발을 실시하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure 112013048308416-pat00001

[표 2]
Figure 112013048308416-pat00002

2. 기계적 물성 평가
표 3은 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
[표 3]
Figure 112013048308416-pat00003
표 1 내지 표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 1,100 ~ 1,200MPa, 항복강도(YS) : 700 ~ 850MPa, 연신율(EL) : 14 ~ 18%, 경도 : 350 ~ 390Hv 및 -60℃에서의 충격흡수에너지 20J 이상을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
반면, 실시예 1과 비교하여 니켈(Ni)이 더 첨가되며, 니오븀(Nb)이 첨가되지 않은 비교예 1 및 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 경도 및 -60℃에서의 충격흡수에너지는 목표값을 만족하였으나, 인장강도(TS)가 본 발명에서 제시하는 범위보다 지나치게 높은 값을 갖는데 반해, 항복강도(YS)가 본 발명에서 제시하는 범위보다 낮은 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 지나치게 높은 인장강도(TS)를 갖는데 기인하여 연신율이 목표값에 미달하는 것을 확인할 수 있다.
특히, 실시예 1 ~ 4에 따른 시편들의 경우, 어닐링 열처리를 실시하는 것 없이 중공 부품을 제조한 것을 확인할 수 있는데, 이는 실시예 1 ~ 4에 따른 시편들의 경우 니켈(Ni)을 첨가하지 않은 대신 니오븀(Nb)을 첨가하여 적정 강도 및 14% 이상의 연신율(EL)을 확보함으로써, 어닐링 열처리 없이도 필거를 실시할 수 있기 때문인 것으로 파악된다.
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 : 열간압연 단계
S120 : 냉각 단계
S130 : 로터리 피어싱 단계
S140 : 필거 단계

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. (a) 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.20% 이하, Mn : 0.9 ~ 1.2%, P : 0.02% 이하, S : 0.015% 이하, Al : 0.010 ~ 0.025%, Cu : 0.1 ~ 0.2%, Cr : 1.25 ~ 1.50%, Mo : 0.8 ~ 1.0%, Nb : 0.015 ~ 0.035%, V : 0.2 ~ 0.3%, N : 0.01% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강을 FRT(Finish Rolling Temperature) : 800 ~ 900℃ 조건으로 열간압연하는 단계;
    (b) 상기 열간압연된 강을 냉각하는 단계;
    (c) 상기 냉각된 강을 심리스 파이프 형상을 갖도록 로터리 피어싱하는 단계; 및
    (d) 상기 로터리 피어싱된 강을 필거하여 중공 부품을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 부품의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 냉각은
    100 ~ 300℃/sec의 속도로 250℃ 이하까지 급냉하는 것을 특징으로 하는 중공 부품의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 로터리 피어싱은
    850 ~ 950℃ 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 중공 부품의 제조 방법.
KR1020130061887A 2013-05-30 2013-05-30 중공 부품의 제조 방법 KR101505286B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130061887A KR101505286B1 (ko) 2013-05-30 2013-05-30 중공 부품의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130061887A KR101505286B1 (ko) 2013-05-30 2013-05-30 중공 부품의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140141773A KR20140141773A (ko) 2014-12-11
KR101505286B1 true KR101505286B1 (ko) 2015-03-24

Family

ID=52459540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130061887A KR101505286B1 (ko) 2013-05-30 2013-05-30 중공 부품의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101505286B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090013769A (ko) * 2006-04-03 2009-02-05 테나리스 커넥션즈 아.게. 저온에서 초고강도 및 우수한 견고성을 갖는 저탄소 합금강튜브 및 그것의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090013769A (ko) * 2006-04-03 2009-02-05 테나리스 커넥션즈 아.게. 저온에서 초고강도 및 우수한 견고성을 갖는 저탄소 합금강튜브 및 그것의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140141773A (ko) 2014-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102476628B1 (ko) 베이나이트강의 단조 부품 및 그 제조 방법
KR101828713B1 (ko) 철근 및 이의 제조 방법
KR101477375B1 (ko) 강판 및 그 제조 방법
KR20140056760A (ko) 압력용기 강재 및 그 제조 방법
KR101412267B1 (ko) 강판 및 그 제조 방법
KR101435320B1 (ko) 강재 제조 방법
KR101320222B1 (ko) 고강도 강판 및 그 제조방법
KR101299361B1 (ko) 강재 및 이를 이용한 강관 제조 방법
KR20160014998A (ko) 강판 및 그 제조 방법
KR101505286B1 (ko) 중공 부품의 제조 방법
KR101505299B1 (ko) 강재 및 그 제조 방법
KR20140056765A (ko) 형강 및 그 제조 방법
KR101546139B1 (ko) 강재 및 그 제조 방법
KR101424889B1 (ko) 강재 및 그 제조 방법
KR101572317B1 (ko) 형강 및 그 제조 방법
KR101455469B1 (ko) 후판 및 그 제조 방법
KR101586944B1 (ko) 강재 및 그 제조 방법
KR101615029B1 (ko) 강판 및 그 제조 방법
KR101467030B1 (ko) 고강도 강판 제조 방법
KR101412286B1 (ko) 초고강도 강판 및 그 제조 방법
KR101412243B1 (ko) 비조질강 및 그 제조 방법
KR101185289B1 (ko) 용접부 저온 인성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조 방법
KR101185218B1 (ko) 성형성이 우수한 하이드로포밍용 고강도 열연강판 및 그 제조 방법
KR101797369B1 (ko) 압력용기용 강재 및 이의 제조 방법
KR20150112490A (ko) 강재 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180308

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190214

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200220

Year of fee payment: 6