KR101583899B1 - 열연 강판, 그 제조 방법, 및 제조 설비 - Google Patents

열연 강판, 그 제조 방법, 및 제조 설비 Download PDF

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Abstract

열연 강판의 제조 방법이 설명된다. 상기 방법은, 슬라브를 열간 압연하는 열간 압연 단계, 열간 압연된 상기 슬라브의 표면을 냉각하여, 상기 슬라브의 표면부의 조직을 상 변태시키는 제1 상 변태 단계, 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직을 상 변태시킨 후, 상기 슬라브의 중심부의 조직을 상 변태시키는 제2 상 변태 단계, 및 상 변태된 상기 표면부 및 상기 중심부를 포함하는 상기 슬라브를 권취하는 권취 단계를 포함한다.

Description

열연 강판, 그 제조 방법, 및 제조 설비{Hot-rolled steel sheet, method of manufacturing the same, and manufacturing equipment for the same}
본 발명은 열연 강판, 그 제조 방법, 및 제조 설비에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 열간 압연된 슬라브의 표면부를 냉각시키는 제1 상 변태 단계, 및 상기 슬라브의 중심부를 냉각시키는 제2 상 변태 단계를 수행하여 제조된 열연 강판, 그 제조 방법, 및 제조 설비에 관련된 것이다.
열연 강판이란, 판재 모양의 슬라브를 고온에서 압연하여 형성한 강판을 의미하는 것으로, 건물의 내외장재, 석유수송용 강관, 용접용 강판, 선급재, 자동차용 강판 등 다양한 산업분야에서 폭넓게 활용되고 있다.
열연 강판을 다양한 산업분야에서 활용하기 위한 목적으로, 열연 강판의 성형성을 향상시키기 위해, 열연 강판의 연신율을 개선시키고, 이와 함께 열연 강판의 강도를 증가시키는 연구 개발이 진행 중이다. 하지만, 일반적으로 강판의 강도가 높아짐에 따라 성형성이 저하되는 문제가 있어, 강도가 높은 강판을 자동차의 부속품으로 사용하는데 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 2000-0043784(출원번호 10-1998-0060205, 출원인 주식회사 포스코)에 따르면, 중량%로 탄소: 0.06∼0.1%, 실리콘: 0.3% 이하, 망간: 1.4∼2.0%, 인: 0.02% 이하, 황: 0.005% 이하, 알루미늄: 0.01∼0.05%, 티타늄 0.05∼0.15%, 니오비움: 0.02∼0.04%, 질소: 50ppm 이하, 잔부 Fe 및 기타불가피한 불순물로 이루어진 인장강도 70kg/mm2급 고강도 열연 강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
다른 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 2001-0060647(출원번호 10-1999-0063053, 출원인 주식회사 포스코)에 따르면, 중량%로 탄소: 0.06∼0.10%, 실리콘: 0.5∼1.0%, 망간: 1.5∼2.0%, 인: 0.02% 이하, 황: 0.0005% 이하, 알루미늄: 0.010∼0.050%, 티타늄: 0.050∼0.10%, 니오븀: 0.020∼0.040%, 질소: 60ppm 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하는 가공성이 우수한 인장강도 780 MPa급 열연강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고강도의 열연 강판, 그 제조 방법, 및 이를 위한 제조 설비를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 고연신율의 열연 강판, 그 제조 방법, 및 이를 위한 제조 설비를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 종래 공정에 적용이 용이한 열연 강판의 제조 방법, 및 이를 위한 제조 설비를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 고강도 및 고연신율의 열연 강판을 포함하는 자동차 부속품을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 열연 강판의 제조 방법을 제공한다.
상기 열연 강판의 제조 방법은, 슬라브를 열간 압연하는 열간 압연 단계, 열간 압연된 상기 슬라브의 표면을 냉각하여, 상기 슬라브의 표면부의 조직을 상 변태시키는 제1 상 변태 단계, 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직을 상 변태시킨 후, 상기 슬라브의 중심부의 조직을 상 변태시키는 제2 상 변태 단계, 및 상 변태된 상기 표면부 및 상기 중심부를 포함하는 상기 슬라브를 권취하는 권취 단계를 포함한다.
상기 제1 상 변태 단계에서, 상기 슬라브의 상기 중심부의 조직의 상(phase)은 유지될 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계에서, 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직의 상(phase)은 유지될 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계는, 상기 슬라브의 상기 표면부에 압축 공기를 공급하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계는, 상기 슬라브의 상기 표면부에, 액체 상태의 감온제를 분사시키는 것을 포함할 수 있다.
열간 압연된 상기 슬라브는 오스테나이트 조직을 갖고, 상기 제1 상 변태 단계에 의해, 상기 슬라브의 상기 표면부는 페라이트 조직을 갖고, 상기 슬라브의 상기 중심부는 오스테나이트 조직을 갖고, 상기 제2 상 변태 단계에 의해, 상기 슬라브의 상기 중심부는 페라이트보다 높은 강도를 갖는 조직을 갖고, 상기 슬라브의 상기 표면부는 페라이트 조직을 갖는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 표면부의 연신율은, 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 중심부의 연신율보다 높고, 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 중심부의 강도는, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 표면부의 강도보다 높은 것을 포함할 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계는, 상기 슬라브를 수냉시키는 것을 포함할 수 있다.
권취된 상기 슬라브를 템퍼링(tempering)시키는 템퍼링 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계 및 상기 제2 상 변태 단계는, 서로 다른 장비를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 열연 강판을 제공한다.
상기 열연 강판은, 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이의 중심부를 포함하는 열연 강판에 있어서, 상기 제1 면 및 상기 제2 면에서, 제1 상(phase)은 최대 분율(volume fraction)을 갖고 제2 상(phase)은 최소 분율을 가지고, 상기 중심부에서, 상기 제1 상(phase)은 최소 분율을 갖고, 상기 제2 상(phase)은 최대 분율을 갖는다.
상기 제1 상의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상의 조직은 페라이트보다 높은 강도를 갖는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 갖고, 상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 갖는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 면에 인접한 제1 부분, 및 상기 제2 면에 인접한 제2 부분은, 상기 제1 상만으로 구성되고, 상기 중심부는 상기 제2 상만으로 구성되는 일부분을 포함할 수 있다.
상기 제1 면에서 상기 중심부로 갈수록, 상기 제1 상의 분율을 감소하고, 상기 제2 상의 분율은 증가하고, 상기 중심부에서 상기 제2 면으로 갈수록, 상기 제1 상의 분율은 증가하고, 상기 제2 상의 분율은 감소할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 열연 강판을 제공한다.
상기 열연 강판은, 제1 상(phase)만으로 구성된 제1 부분(first portion), 상기 제1 부분 상에 위치하고, 상기 제1 상 및 상기 제1 상과 다른 제2 상을 갖는 제1 혼합 부분(first mixed portion), 상기 제1 혼합 부분 상에 위치하고, 상기 제2 상만으로 구성된 중심부(central portion), 상기 중심부 상에 위치하고, 상기 제1 상 및 상기 제2 상을 갖는 제2 혼합 부분, 및 상기 제2 혼합 부분 상에 위치하고, 상기 제1 상만으로 구성된 제2 부분을 포함한다.
상기 제1 상의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상의 조직은 페라이트보다 높은 강도를 갖는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 갖고, 상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 갖는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 부분에 인접한 상기 제1 혼합 부분의 일 영역(a region) 및 상기 제2 부분에 인접한 상기 제2 혼합 부분의 일 영역은, 상기 제1 상의 분율이 상기 제2 상의 분율보다 높고, 상기 중심부에 인접한 상기 제1 혼합 부분의 일 영역 및 상기 중심부에 인접한 상기 제2 혼합 부분의 일 영역은, 상기 제2 상의 분율이 상기 제1 상의 분율보다 높은 것을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 자동차 부속품을 제공한다.
상기 자동차 부속품은, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판을 이용하여 제조된 것을 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 열연 강판의 제조 설비를 제공한다.
상기 열연 강판의 제조 설비는, 슬라브를 열간 압연하는 롤러, 열간 압연된 상기 슬라브를 운반하는 운반 테이블, 상기 운반 테이블 상에 배치되어 열간 압연된 상기 슬라브의 제1 표면을 냉각시키는 제1 표면 냉각부, 상기 운반 테이블을 사이에 두고 상기 제1 표면 냉각부와 이격되어 배치되고, 상기 제1 표면에 대향하는 상기 슬라브의 제2 표면을 냉각시키는 제2 표면 냉각부, 및 상기 제1 및 제2 표면 냉각부에 의해 냉각된 상기 슬라브를 수냉시키는 제3 냉각부를 포함할 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부 및 상기 제2 표면 냉각부는, 상기 운반 테이블이 상기 슬라브를 운반하는 제1 방향과 직각을 이루는 제2 방향으로 연장하는 감온제 공급 라인, 및 상기 감온제 공급 라인으로부터 공급된 감온제를 상기 슬라브의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 공급하는 감온제 공급 노즐을 포함할 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부 및 상기 제2 표면 냉각부는, 상기 제1 방향으로 이격되어 배열된 복수의 상기 감온제 공급 라인을 포함할 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부 및 상기 제2 표면 냉각부는, 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 상기 감온제 공급 라인에 설치된 복수의 상기 감온제 공급 노즐을 포함할 수 있다.
상기 감온제 공급 노즐은, 상기 제1 방향에 반대되는 방향으로, 상기 감온제를, 상기 슬라브의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 공급하는 것을 포함할 수 있다.
상기 감온제 공급 노즐은, 상기 슬라브의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면에 대하여 비스듬하게(oblique) 배치되는 것을 포함할 수 있다.
상기 감온제는 압축 공기를 포함할 수 있다.
상기 감온제는 액체 상태인 것을 포함하고, 액체 상태의 상기 감온제는 상기 감온제 공급 노즐에서 분사되는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부 및 상기 제2 표면 냉각부에 의해, 상기 슬라브의 상기 제1 표면에 인접한 일부분 및 상기 제2 표면에 인접한 일부분을 상 변태되고, 상기 제1 표면에 인접한 일부분 및 상기 제2 표면에 인접한 일부분 사이의 중심부는 상 유지되는 것을 포함할 수 있다.
상기 제3 냉각부에서 공급되는 물에 의해, 상기 슬라브의 상기 중심부는 상 변태되고, 상기 제1 및 제2 표면들에 인접한 상기 일부분들은 상 유지되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 슬라브의 표면부의 조직을 상 변태시킨 후, 상기 슬라브의 중심부가 상 변태되어 열연 강판이 제조될 수 있다. 상기 열연 강판의 상기 표면부는 상대적으로 연신율이 높은 조직을 가지고, 상기 열연 강판의 상기 중심부는 상대적으로 강도가 높은 조직을 가져, 고연신율 및 고강도를 갖는 열연 강판이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 설명하기 위한 것으로, 도 2의 A-A'을 따라 절취한 단면을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 설명하기 위한 것으로, 도 2의 A-A'을 따라 절취한 단면을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 설비를 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 설비에 포함된 감온제 공급 노즐을 설명하기 위해, 도 5의 감온제 공급 노즐 및 슬라브를 확대하여 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 설비의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 미세 조직을 설명하기 위한 주사전자현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판을 제조하기 위한 슬라브의 표면 냉각 방법에 따른 상 변태를 설명하기 위한 주사전자현미경 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판을 제조하기 위한 슬라브의 표면 냉각 시간에 따른 상 변태를 설명하기 위한 주사전자현미경 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 표면부의 페라이트 분율에 따른 특성 변화를 설명하기 위한 것이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 권취 온도에 따른 인장 곡선을 설명하기 위한 그래프이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 활용 예를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 슬라브가 열간 압연될 수 있다.(S110) 상기 슬라브는 1250℃에서 2시간 가열된 후, 열간 압연될 수 있다. 40mm 두께의 상기 슬라브는 5 Pass에서 열간 압연되어, 3mm 두께로 압축될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 슬라브는, 탄소(C) 0.15 중량%, 망간(Mn) 1.2 중량%, 실리콘(Si) 0.3 중량%, 니오븀(Nb) 0.03 중량%, 보론(B) 0.02 중량(%), 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 판재일 수 있다. 상기 열간 압연된 상기 슬라브는, 오스테나이트(austenite) 조직을 가질 수 있다.
열간 압연된 상기 슬라브의 표면을 냉각하는 제1 상 변태 단계(first phase transformation step)가 수행될 수 있다.(S120) 상기 제1 상 변태 단계에서, 열간 압연된 상기 슬라브의 표면이 냉각되어, 상기 슬라브의 표면부의 조직이 상 변태될 수 있다. 상기 슬라브의 상기 표면부는, 상기 슬라브의 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면에 인접한 상기 슬라브의 일부분일 수 있다. 상기 제1 면 및 상기 제2 면은 상기 슬라브의 상부면 및 하부면일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 상 변태 단계가 수행되기 전 상기 열간 압연된 상기 슬라브가 오스테나이트 조직을 갖는 경우, 상기 제1 상 변태 단계에 의해, 상기 슬라브의 상기 표면부는 페라이트(ferrite) 조직을 가질 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계에 의해 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직이 상 변태되는 동안, 상기 슬라브의 중심부의 조직의 상(phase)은 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상 변태 단계가 수행되더라도, 상기 슬라브의 상기 중심부는 오스테나이트 조직을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 상 변태 단계가 수행되는 동안, 상기 슬라브의 상기 중심부의 조직의 상(phase)은 변하지 않을 수 있다. 상기 슬라브의 상기 중심부는, 상기 슬라브의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이에 위치하는, 상기 슬라브의 일부분일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계는, 상기 슬라브의 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 압축 공기를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압축 공기는 대기 중의 공기를 펌프를 이용하여 압축한 것일 수 있고, 다른 예를 들어, 상기 압축 공기는 불활성 가스 등 특정 가스를 이용한 것일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계는, 상기 슬라브의 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 액체 상태의 감온제를 분사시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 상태의 상기 감온제는 물 또는 액체 질소 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제1 면 및 상기 제2 면에 제공되는 압축 공기 또는 액체 상태의 감온제에 의해, 상기 슬라브의 상기 제1 면 및 상기 제2 면이 A3 이하의 온도로 냉각되어, 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직이 상 변태될 수 있다. 예를 들어, 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직이, 오스테나이트에서 페라이트로 상 변태될 수 있다.
상기 압축 공기 및 액체 상태의 감온제는 짧은 시간 동안 상기 슬라브의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면에 공급될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 상 변태 단계에서 상기 슬라브의 상기 중심부는 냉각되지 않고, 상기 중심부의 조직 상(pahse)이 유지될 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계에 의해 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직이 상 변태된 후, 상기 슬라브의 상기 중심부의 조직을 상 변태시키는 제2 상 변태 단계가 수행될 수 있다.(S130) 상술된 바와 같이, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태되지 않았던 상기 슬라브의 상기 중심부의 조직이, 상기 제2 상 변태 단계에 의해, 상 변태 될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태되지 않았던 상기 슬라브의 상기 중심부가 오스테나이트 조직을 갖는 경우, 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상기 슬라브의 상기 중심부는 마르텐사이트(martensite) 조직으로 상 변태될 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 슬라브의 상기 중심부는 DP(Dual Phase) 강 조직, TRIP(Transformation induced plasticity) 강 조직, 또는 TWIP(Twinning induced plasticity) 강 조직 등의 HSLA(High strength low alloy) 강 조직을 가질 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계에 의해 상기 슬라브의 상기 중심부의 조직이 상 변태되는 동안, 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직의 상(phase)은 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 상 변태 단계가 수행되더라도, 상기 슬라브의 상기 표면부는 페라이트 조직을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 제2 상 변태 단계가 수행되는 동안, 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직의 상(phase)은 변하지 않을 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 슬라브의 상기 중심부의 조직의 연신율(elongation)은, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 슬라브의 상기 표면부의 조직의 연신율보다 낮을 수 있다. 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 슬라브의 상기 중심부의 조직의 강도는, 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 표면부의 조직의 강도보다 높을 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계는, 상기 제1 상 변태 단계가 수행된 상기 슬라브를 수냉시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 슬라브는, 초당 85℃씩 감온되어, 160~450℃로 수냉될 수 있다. 상기 제2 상 변태 단계는, 상기 제1 상 변태 단계와 다른 장비를 이용하여, 별개의 공정으로 수행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 표면부 및 상기 중심부는 각각 서로 다른 조직(예를 들어, 상기 표면부는 페라이트 조직, 상기 중심부는 마르텐사이트 조직)을 가질 수 있다. 한편, 상기 슬라브의 상기 표면부와 상기 중심부 사이에 위치하는, 상기 슬라브의 일부분(혼합 부분(mixed portion))은, 이상(dual phase) 조직을 가질 수 있다.
상기 슬라브의 상기 혼합 부분은, 상기 제1 상 변태 단계에 의해 상 변태되고, 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상 변태될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 상 변태 단계에 의해 상기 혼합 부분의 일 부분의 조직이 상 변태되고, 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상기 혼합 부분의 나머지 부분의 조직이 상 변태될 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계에서 상기 혼합 부분의 상기 일 부분의 조직이 상 변태되는 동안, 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분의 조직은 상 변태되지 않을 수 있다. 상기 제2 상 변태 단계에서 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분의 조직이 상 변태되는 동안, 상기 제1 상 변태 단계에서 이미 상 변태된 상기 혼합 부분의 상기 일 부분은 상 변태되지 않을 수 있다. 이로 인해, 혼합 부분은, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 제1 상(first phase) 및 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 제2 상을 포함할 수 있다.
상기 제1 면 및 상기 제2 면에 인접한 상기 혼합 부분의 영역은 상기 제1 상의 분율(volume fraction)이 상기 제2 상의 분율보다 높을 수 있다. 상기 중심부에 인접한 상기 혼합 부분의 영역은 상기 제2 상의 분율이 상기 제1 상의 분율보다 높을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 상 변태 단계가 수행되기 전, 열간 압연된 상기 슬라브가 오스테나이트 조직을 갖는 경우, 상기 제1 상 변태 단계에 의해 상기 슬라브의 상기 혼합 부분의 상기 일 부분은 오스테나이트 조직에서 페라이트 조직으로 상 변태될 수 있다. 상기 혼합 부분의 상기 일 부분이 페라이트 조직으로 상 변태되는 동안, 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분은 오스테나이트 조직을 유지할 수 있다. 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분이 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 상 변태될 수 있다. 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분이 마르텐사이트 조직으로 상 변태되는 동안, 이미 상 변태된 상기 혼합 부분의 상기 일 부분은 페라이트 조직을 유지할 수 있다. 이로 인해, 상기 혼합 부분은 페라이트 및 마르텐사이트의 이상(dual phase) 조직을 가질 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계가 수행되어, 상 변태된 상기 표면부 및 상기 중심부를 포함하는 상기 슬라브는 권취될 수 있다.(S140) 상기 슬라브는, 상기 제2 상 변태 단계에서 160~450℃로 수냉된 후 권취될 수 있다. 권취된 상기 슬라브는 상온에서 보관되어, 템버링(tempering)될 수 있다. 권취된 상기 슬라브의 템퍼링 온도는 상기 제2 상 변태 단계에서 상기 슬라브를 냉각하는 정도에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 슬라브의 상기 표면부는 상기 제1 상 변태 단계에 의해, 상대적으로 연신율이 높은 조직(예를 들어, 페라이트)으로 구성되고, 상기 슬라브의 상기 중심부는 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상대적으로 강도가 높은 조직(예를 들어, 마르텐사이트)으로 구성될 수 있다. 이로 인해, 고연신율 및 고강도의 열연 강판이 제공될 수 있다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 방법에 따라 제조된 열연 강판이 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 설명하기 위한 것으로, 도 2의 A-A'을 따라 절취한 단면을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 열연 강판(10)은, 제1 면(10a), 제2 면(10b), 및 중심부를 포함할 수 있다. 상기 제1 면(10a) 및 상기 제2 면(10b)은 서로 대향할 수 있다. 상기 중심부는 상기 제1 면(10a) 및 상기 제2 면(10b) 사이에 위치하는 상기 열연 강판(10)의 일부분일 수 있다.
상기 열연 강판(10)은 제1 상(phase) 및 제2 상(phase)을 갖는 이상(dual phase) 조직일 수 있다. 상기 열연 강판(10)의 상기 제1 상은, 도 1을 참조하여 설명된 상기 제1 상 변태 단계에서 생성될 수 있고, 상기 제2 상은, 도 1을 참조하여 설명된 상기 제2 상 변태 단계에서 생성될 수 있다.
상기 제1 상(phase)은 상기 제1 면(10a) 및 상기 제2 면(10b)에서 최대 분율(maximum volume fraction)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(10a)에 인접한 상기 열연 강판(10)의 제1 부분, 및 상기 제2 면(10a)에 인접한 상기 열연 강판(10)의 제2 부분은, 상기 제1 상(phase)만으로 구성되고, 상기 제2 상(phase)의 조직은 갖지 않을 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 미량의 제2 상 조직을 가질 수 있다. 상기 제1 면(10a)에서 상기 중심부로 갈수록, 상기 제1 상(phase)의 분율은 점차적으로 감소되고, 상기 제2 상(phase)의 분율은 점차적으로 증가될 수 있다.
상기 제2 상(phase)은 상기 중심부에서 최대 분율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 열연 강판(10)의 상기 중심부는 상기 제2 상(phase)만으로 구성되고, 상기 제1 상(phase)의 조직은 갖지 않을 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 열연 강판(10)의 상기 중심부는 미량의 상기 제1 상의 조직을 가질 수 있다. 상기 중심부에서 상기 제1 면(10a)으로 갈수록, 그리고 상기 중심부에서 상기 제2 면(10b)으로 갈수록, 상기 제2 상(phase)의 분율은 점차적으로 감소되고, 상기 제1 상(phase)의 분율은 점차적으로 증가될 수 있다.
상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 가질 수 있다. 상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상의 조직은 마르텐사이트, 또는 DP(Dual Phase) 강 조직, TRIP(Transformation induced plasticity) 강 조직, 또는 TWIP(Twinning induced plasticity) 강 조직 등의 HSLA(High strength low alloy) 강 조직일 수 있다.
상기 제1 부분 및 상기 중심부 사이, 또는 상기 제2 부분 및 상기 중심부 사이에 위치하는, 혼합 부분은, 상기 제1 상 및 제2 상을 함께 가질 수 있다. 상기 제1 면(10a) 및 상기 제2 면(10b)에 인접할수록, 상기 혼합 부분에서 상기 제1 상(phase)의 분율은 증가되고 상기 제2 상(phase)의 분율은 감소될 수 있다. 상기 중심부에 인접할수록, 상기 혼합 부분에서 상기 제2 상(phase)의 분율은 증가되고, 상기 제1 상(phase)의 분율은 감소될 수 있다.
상기 제1 상(phase)만으로 구성된 상기 제1, 2 부분, 상기 제2 상(phase)만으로 구성된 상기 중심부, 및 상기 제1,2 상이 함께 존재하는 상기 혼합 부분이 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 설명하기 위한 것으로, 도 2의 A-A'을 따라 절취한 단면을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 상기 열연 강판(10)은 차례로 적층된 제1 부분(11), 제1 혼합 부분(12), 중심부(13), 제2 혼합 부분(14), 및 제2 부분(15)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(11), 상기 제1 혼합 부분(12), 상기 중심부(13), 상기 제2 혼합 부분(14), 및 상기 제2 부분(15)은 일체(one body)를 이룰 수 있다.
상기 제1 부분(11) 및 상기 제2 부분(15)은 제1 상(phase)만으로 구성되고, 상기 중심부(13)는 상기 제1 상(phase)과 다른 제2 상(phase)만으로 구성될 수 있다. 상기 제1 혼합 부분(12) 및 상기 제2 혼합 부분(14)은 상기 제1 상 및 상기 제2 상을 함께 가질 수 있다.
상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 가질 수 있다. 상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상의 조직은 마르텐사이트, 또는 DP(Dual Phase) 강 조직, TRIP(Transformation induced plasticity) 강 조직, 또는 TWIP(Twinning induced plasticity) 강 조직 등의 HSLA(High strength low alloy) 강 조직일 수 있다.
상기 제1 혼합 부분(12)에서, 상기 제1 부분(11)에 인접할수록 상기 제1 상(phase)의 분율이 증가하고, 상기 중심부(13)에 인접할수록 상기 제2 상의 분율이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 부분(11)에 인접한 상기 제1 혼합 부분(12)의 일 영역(a region)은 제1 상(phase)의 분율이 상기 제2 상(phase)의 분율보다 높고, 상기 중심부(13)에 인접한 상기 제1 혼합 부분(12)의 일 영역은 상기 제2 상(phase)의 분율이 상기 제1 상(phase)의 분율보다 높을 수 있다.
상기 제2 혼합 부분(14)에서, 상기 제2 부분(15)에 인접할수록 상기 제1 상(phase)의 분율이 증가하고, 상기 중심부(13)에 인접할수록 상기 제2 상의 분율이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 부분(12)에 인접한 상기 제2 혼합 부분(14)의 일 영역은 제1 상(phase)의 분율이 상기 제2 상(phase)의 분율보다 높고, 상기 중심부(13)에 인접한 상기 제2 혼합 부분(14)의 일 영역은 상기 제2 상(phase)의 분율이 상기 제1 상(phase)의 분율보다 높을 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판을 제조하기 위한 제조 설비가 설명된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 설비를 설명하기 위한 것이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 설비에 포함된 감온제 공급 노즐을 설명하기 위해, 도 5의 감온제 공급 노즐 및 슬라브를 확대하여 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 설비는 슬라브(S)를 열간 압연하는 롤러(210), 열간 압연된 상기 슬라브(S)를 제1 방향으로 운반하는 운반 테이블(220), 제1 표면 냉각부(230), 제2 표면 냉각부(240), 및 제3 냉각부(250)를 포함할 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부(230)는 상기 운반 테이블(220) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 표면 냉각부(230)는 상기 슬라브(S)의 제1 표면을 냉각시킬 수 있다. 상기 제1 표면은 상기 슬라브(S)의 상부면일 수 있다.
상기 제2 표면 냉각부(240)는 상기 운반 테이블(220) 아래에 배치되어, 상기 제1 표면 냉각부(230) 및 상기 제2 표면 냉각부(240)는 상기 운반 테이블(220) 및 상기 슬라브(S)를 사이에 두고 이격될 수 있다. 상기 제2 표면 냉각부(230)는 상기 슬라브(S)의 제2 표면을 냉각시킬 수 있다. 상기 제2 표면은, 상기 운반 테이블(220)에 의해 지지되는, 상기 슬라브(S)의 하부면일 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부(230) 및 상기 제2 표면 냉각부(240)는, 감온제 공급 라인(232) 및 감온제 공급 노즐(234)을 포함할 수 있다. 상기 감온제 공급 라인(232)은, 상기 운반 테이블(220)이 상기 슬라브(S)가 상기 운반 테이블(220)에 의해 운반되는 제1 방향과 직각을 이루는 제2 방향으로 연장될 수 있다. 상기 감온제 공급 노즐(234)은, 상기 감온제 공급 라인(232)에 설치되고, 상기 감온제 공급 라인(232)에서 공급되는 감온제를 상기 슬라브(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 공급할 수 있다. 상기 감온제 공급 노즐(234)은 상기 제1 방향으로 서로 이격된 복수로 제공될 수 있다.
상기 감온제 공급 노즐(234)을 통하여, 상기 슬라브(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 제공되는 감온제는, 예를 들어 압축 공기, 또는 액체일 수 있다. 상기 감온제가 액체 상태의 감온제인 경우, 상기 감온제는 상기 감온제 공급 노즐(234)에서 상기 제1 면 및 상기 제2 면을 향하여 분사될 수 있다.
상기 감온제 공급 노즐(234)은, 상기 슬라브(S)가 운반되는 상기 제1 방향에 반대되는 방향으로, 상기 감온제를, 상기 슬라브(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 감온제 공급 노즐(234)에서 상기 슬라브(S)로 공급된 상기 감온제는, 상기 슬라브(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면과 접촉된 후, 상기 제1 방향과 반대되는 방향으로 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 슬라브(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면이 순간적으로 냉각되고, 상기 감온제가 이미 공급된 상기 슬라브(S)의 표면에 재차 상기 감온제가 공급되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 슬라브(S)의 중심부가 냉각되지 않고, 상기 제1 표면에 인접한 상기 슬라브(S)의 제1 부분 및 상기 제2 표면에 인접한 상기 슬라브(S)의 제2 부분이 냉각될 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부(230) 및 상기 제2 표면 냉각부(240)에 의해, 상기 슬라브(S)의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분이 선택적으로(selectively) 냉각되어, 도 1을 참조하여 설명된 제1 상 변태 단계가 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 표면 냉각부(230), 및 상기 제2 표면 냉각부(240)에 의해, 상기 슬라브(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면이 냉각되어, 상기 슬라브(S)의 상기 제1 표면에 인접한 상기 제1 부분 및 제2 표면에 인접한 상기 제2 부분이 상 변태될 수 있다. 상기 슬라브(S)가 상기 제1 표면 냉각부(230) 및 상기 제2 표면 냉각부(240)에 의해 냉각되는 동안, 상기 슬라브(S)의 상기 중심부는 냉각되지 않아, 상기 슬라브(S)의 상기 중심부의 조직의 상(phase)은 변하지 않을 수 있다.
상기 제3 냉각부(250)는 다량의 물을, 상기 슬라브(S)로 공급하여, 상기 슬라브(S)를 수냉시킬 수 있다. 상기 제3 냉각부(250)에 의해, 도 1을 참조하여 설명된 제2 상 변태 단계가 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 냉각부(250)에서 공급되는 물에 의해, 상기 슬라브(S)의 상기 중심부는 상 변태되고, 상기 제1 및 제2 표면들에 인접한 상기 제1 및 제2 부분들의 조직의 상은 변하지 않을 수 있다.
상술된 실시 예, 및 도 5에서 하나의 상기 감온제 공급 라인(232)을 통하여 상기 감온제 공급 노즐(234)로 상기 감온제가 공급되었지만, 상기 감온제 공급 라인(232)은 복수로 제공될 수 있다. 이하, 도 7을 참조하여 이를 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 설비의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 도 5를 참조하여 설명된, 롤러(210), 열간 압연된 상기 슬라브(S)를 제1 방향으로 운반하는 운반 테이블(220), 제1 표면 냉각부(230), 제2 표면 냉각부(240), 및 제3 냉각부(250)가 제공된다.
도 5를 참조하여 설명된 열연 강판의 제조 설비와 달리, 상기 제1 표면 냉각부(230) 및 상기 제2 표면 냉각부(240)는, 복수의 감온제 공급 라인(232, 233)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 감온제 공급 라인(232, 233)은 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 설비를 이용하여, 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 제조 방법으로 제조된 열연 강판의 물리적 특성이 설명된다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 미세 조직을 설명하기 위한 주사전자현미경 사진이다.
도 8을 참조하면, 탄소(C) 0.15 중량%, 망간(Mn) 1.2 중량%, 실리콘(Si) 0.3 중량%, 니오븀(Nb) 0.03 중량%, 보론(B) 0.02 중량(%), 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브를 준비했다. 상기 슬라브는, 40mm 두께 및 오스테나이트 조직을 갖는다. 열간 압연된 슬라브에 압축 공기를 제공하여, 도 1을 참조하여 설명된 제1 상 변태 단계가 수행되었다. 이로 인해, 상기 제1 상 변태 단계에서 슬라브의 표면부가 오스테나이트에서 페라이트로 상 변태되었다. 이후, 수냉하여 도 1을 참조하여 설명된 제2 상 변태 단계를 수행하였다. 이로 인해, 상기 제2 상 변태 단계에서 슬라브의 중심부가 오스테나이트에서 마르텐사이트로 상 변태되었다.
도 8에서 알 수 있듯이, 압축 공기가 공급된 슬라브의 상기 표면부는 상대적으로 연신율이 높은 페라이트 조직을 가지고, 슬라브의 중심부는 상대적으로 강도가 높은 마르텐사이트 조직을 갖는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 표면부와 상기 중심부 사이의 혼합 부분은 페라이트와 마르텐사이트 조직을 함께 가지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 상기 표면부에 인접할수록, 상기 혼합 부분에서 페라이트의 분율이 증가되고, 상기 중심부에 인접할수록, 상기 혼합 부분에서 마르텐사이트의 분율이 증가되는 것을 확인할 수 있다.
아래 <표 1>은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 인장 실험 결과를 기재한 것으로, 도 8을 참조하여 설명된 열연 강판의 권취 온도를 달리하여 인장 실험을 수행하였다. 보다 상세하게, 실시 예 1은 내지 실시 예 4는 각각, 상기 제1 상 변태 단계에서 생성된 500μm 두께의 페라이트 조직을 갖는 표면부를 갖는 열연 강판을 450℃, 350℃, 270℃, 및 160℃에서 권취한 것이다.
비교 예 1 내지 비교 예 4는 각각, 상술된 실시 예 1 내지 실시 예 4에 따른 열연 강판에서, 상기 제1 상 변태 단계에서 생성된 페라이트 조직을 제거하여, 마르텐사이트 조직을 갖는 열연 강판에 대해서 인장 실험을 수행한 것이다.
구분 권취온도 YS TS El TS X El
실시 예 1 450℃ 971 1008 14 14112
실시 예 2 350℃ 1063 1161 12.5 14513
실시 예 3 270℃ 998 1251 12 15012
실시 예 4 160℃ 885 1233 14 17262
비교 예 1 450℃ 1116 1220 4.7 5734
비교 예 2 350℃ 1228 1347 4.5 6061.5
비교 예 3 270℃ 1148 1367 4.4 6014.8
비교 예 4 160℃ 1038 1399 5.3 7414.7
<표 1>을 참조하면, 상기 제1 상 변태 단계에서 생성된 페라이트 조직을 제거한, 비교 예 1 내지 4의 경우, 1.2Gpa 이상의 높은 인장 강도와 약 5%의 낮은 연신율을 갖는 것으로 측정되었다. 또한, 에너지 흡수능의 지표인 강도 X 연성의 수치 역시 낮은 것으로 측정되었다. 이는, 전형적인 마르텐사이트 강의 기계적 물성에 대응되는 것으로, 강도 X 연성의 수치가 낮아 활용도가 낮은 것을 확인할 수 있다.
반면, 상기 제1 상 변태 단계에서 생성된 표면부의 페라이트 조직을 포함하는, 실시 예 1 내지 4의 경우, 인장강도는 약 200Mpa로 감소되고, 연신율은 약 7% 이상 증가되었으며, 강도 X 연선의 수치는 2배 이상 향상된 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라, 상대적으로 연신율이 높은 페라이트 조직을 갖는 표면부, 및 상대적으로 강도가 높은 마르텐사이트 조직을 갖는 중심부를 포함하는 열연 강판이 우수한 물리적 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
아래 <표 2>는, 표 1을 참조하여 설명된 실시 예 1 내지 실시 예 4의 열연 강판에 대한 굽힘 실험 결과를 기재한 것이다. 아래 <표 3>은 표면부에 페라이트가 존재하지 않는 1180Mpa급 마르텐사이트 강의 굽힘 실험 결과를 기재한 것이다. 굽힘 실험은 곡률반경 1, 2, 3, 5 mmR 조건에서 실시하였고, 크랙이(Crack) 발생하지 않은 경우 'O'로 표기하고, 미세 크랙이 발생된 경우 '△'로 표기하고, 크랙이 발생된 경우 'X'로 표기하였다.
구분 1mmR 2mmR 3mmR 5mmR
실시 예 1 △ △ O O
실시 예 2 △ △ O O
실시 예 3 O O O O
실시 예 4 O O O O
1180
Grade 		t 1mmR 2mmR 3mmR 5mmR
Top Tail Top Tail Top Tail Top Tail
MS A 2.0 X X X X X X X X
MS B 2.0 X X X X ○ X ○ X
MS C 4.0 X X X X X X X X
MS D 4.0 ○ X ○ X X X ○ X
<표 2> 및 <표 3>을 참조하면, 실시 예 1 및 실시 예 2에 따라 450℃ 및 350℃에서 권취된 열연 강판에 1mmR 또는 2mmR에서 굽힘 실험을 수행한 경우, 미세 크랙이 발생되었다. 하지만, 실시 예 1 및 실시 예 2에 따른 열연 강판에 3mmR 및 5mmR에서 굽힘 실험을 수행한 경우, 그리고, 실시 예 3 및 실시 예 4에 따라 270℃ 및 160℃에서 권취된 열연 강판에 굽힘 실험을 수행한 경우, 크랙이 발생되지 않음을 확인할 수 있다. 표면부에 상대적으로 연신율이 높은 페라이트가 존재하는 경우, 그렇지 않은 경우와 비교하여, 굽힘 특성이 현저하게 향상됨을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판을 제조하기 위한 슬라브의 표면 냉각 방법에 따른 상 변태를 설명하기 위한 주사전자현미경 사진이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판을 제조하기 위한 슬라브의 표면 냉각 시간에 따른 상 변태를 설명하기 위한 주사전자현미경 사진이다.
도 9를 참조하면, 도 9의 (a)는 도 8을 참조하여 설명된 슬라브를 열간 압연한 후, 대기 중에서 3초간 공냉시켜, 도 1을 참조하여 설명된 제1 상 변태 단계를 수행한 것이고, 도 9의 (b)는 도 8을 참조하여 설명된 슬라브를 열간 압연한 후, 에어 건(air gun)을 이용하여 압축 공기를 슬라브의 표면에 3초간 공급하여, 도 1을 참조하여 설명된 제1 상 변태 단계를 수행한 것이다.
대기 중에서 3초간 공냉시킨 경우, 약 20μm의 두께로 페라이트가 형성되었고, 압축 공기를 이용하여 3초간 냉각시킨 경우, 약 100μm 두께의 페라이트가 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 10을 참조하면, 에언 건을 이용하여, 도 8을 참조하여 설명된 슬라브의 표면부의 냉각 시간을 조절하였다. 에어 건을 사용한 냉각 시간이 길어질수록, 페라이트 조직의 두께가 두꺼워지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 냉각 방법 및 냉각 시간을 조절함으로써, 슬라브의 표면부에서 상 변태되는 조직의 두께가 조절될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 표면부의 페라이트 분율에 따른 특성 변화를 설명하기 위한 것이다.
도 11을 참조하면, 도 8을 참조하여 설명된 슬라브의 표면부에 페라이트의 형성 분율을 달리하였다. 도 11의 (a)는 슬라브의 표면에서 약 160μm까지 상대적으로 낮은 분율의 페라이트를 형성시킨 것이고, 도 11의 (b)는 슬라브의 표면에서 약 280μm까지 상대적으로 높은 분율의 페라이트를 형성시킨 것이고, 도 11의 (c)는 슬라브의 표면에서 약 500μm까지 상대적으로 낮은 분율의 페라이트를 형성시킨 것이다.
굽힘 특성의 실험 결과, 상대적으로 낮은 분율의 페라이트가 상대적으로 얇은 두께로 형성된 도 11의 (a), 및 상대적으로 낮은 분율의 페라이트가 상대적으로 두꺼운 두께로 형성된 도 11의 (c)의 경우보다는, 상대적을 높은 분율의 페라이트가 형성된 도 11의 (b)에 경우, 굽힘 특성이 우수한 것으로 평가되었다. 즉, 도 1을 참조하여 설명된 제1 상 변태 단계에서, 상 변태된 페라이트 조직의 두께보다는, 슬라브의 표면부의 페라이트의 분율이 굽힘 특성에 더 큰 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 권취 온도에 따른 인장 곡선을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12를 참조하면, 도 8을 참조하여 설명된 슬라브에 대해서, 도 1을 참조하여 설명된 제1 상 변태 단계 및 제2 상 변태 단계를 수행한 후, 권취 온도를 달리하여 인장 강도를 측정하였다. <표 1>을 참조하여 상술된 바와 같이, 실시 예 1은 내지 실시 예 4는 각각, 450℃, 350℃, 270℃, 및 160℃에서 열연 강판을 권취한 것이다.
도 12에서 알 수 있듯이, 권취 온도가 160℃에서 270℃로 증가할 때, 인장 강도가 증가되었으며, 270℃ 이상의 온도에서 권취 온도가 증가함에 따라 인장 강도가 감소됨을 확인할 수 있다. 연신율은 160℃에서 270℃로 증가할 때 감소하고, 권취 온도가 증가함에 따라 연신율이 증가하였다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 활용 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판은 자동차 부속품으로 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판은 자동차의 B-Pillar(310), side impact beam(320), 또는 자동차 휠(330) 로 가공될 수 있다. 상기 B-Pillar(310), side impact beam(320), 또는 자동차 휠(330) 외에, 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판은, 범퍼 보강제 등 다양한 자동차 부속품으로 가공될 수 있다. 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판은 고강도 및 고연신율의 특성을 보유하고 있어, 자동차 부속품으로 활용 가치가 높을 수 있다.
도 13 내지 도 15에서 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판이 자동차 부속품으로 사용될 수 있음을 설명하였지만, 이에 한정되지 아니하고, 고강도 및 고연신율 특성을 요하는 다양한 산업분야에서 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판이 사용될 수 있음은 자명하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 열연 강판
10a: 제1 면
10b: 제2 면
S: 슬라브
210: 롤러
220: 운반 테이블
230: 제1 표면 냉각부
232, 233: 감온제 공급 라인
234: 감온제 공급 펌프
240: 제2 표면 냉각부
250: 제3 냉각부

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  11. 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 및 상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이의 중심부를 포함하는 열연 강판에 있어서,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면에서, 제1 상(phase)은 최대 분율(volume fraction)을 갖고 제2 상(phase)은 최소 분율을 가지고,
    상기 중심부에서, 상기 제1 상(phase)은 최소 분율을 갖고, 상기 제2 상(phase)은 최대 분율을 가지고,
    상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 가지고, 상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 갖는 것을 포함하는 열연 강판.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 상의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상의 조직은 페라이트보다 높은 강도를 갖는 것을 포함하는 열연 강판.
  13. 삭제
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 면에 인접한 제1 부분, 및 상기 제2 면에 인접한 제2 부분은, 상기 제1 상만으로 구성되고,
    상기 중심부는 상기 제2 상만으로 구성되는 일부분을 포함하는 열연 강판.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 면에서 상기 중심부로 갈수록, 상기 제1 상의 분율을 감소하고, 상기 제2 상의 분율은 증가하고,
    상기 중심부에서 상기 제2 면으로 갈수록, 상기 제1 상의 분율은 증가하고, 상기 제2 상의 분율은 감소하는 열연 강판.
  16. 제1 상(phase)만으로 구성된 제1 부분(first portion);
    상기 제1 부분 상에 위치하고, 상기 제1 상 및 상기 제1 상과 다른 제2 상을 갖는 제1 혼합 부분(first mixed portion);
    상기 제1 혼합 부분 상에 위치하고, 상기 제2 상만으로 구성된 중심부(central portion);
    상기 중심부 상에 위치하고, 상기 제1 상 및 상기 제2 상을 갖는 제2 혼합 부분; 및
    상기 제2 혼합 부분 상에 위치하고, 상기 제1 상만으로 구성된 제2 부분을 포함하는 열연 강판.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 상의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상의 조직은 페라이트보다 높은 강도를 갖는 것을 포함하는 열연 강판.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 갖고,
    상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 갖는 것을 포함하는 열연 강판.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 부분에 인접한 상기 제1 혼합 부분의 일 영역(a region) 및 상기 제2 부분에 인접한 상기 제2 혼합 부분의 일 영역은, 상기 제1 상의 분율이 상기 제2 상의 분율보다 높고,
    상기 중심부에 인접한 상기 제1 혼합 부분의 일 영역 및 상기 중심부에 인접한 상기 제2 혼합 부분의 일 영역은, 상기 제2 상의 분율이 상기 제1 상의 분율보다 높은 것을 포함하는 열연 강판.
  20. 제11 항, 제12항, 제14항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 따른 열연 강판을 이용하여 제조된 자동차 부속품.
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