KR101639916B1 - Method for manufacturing self-quenched low carbon steel sheet - Google Patents
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Abstract
레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시형태는, 0.01~0.05중량%의 탄소(C)를 포함하고, 그 미세조직으로 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 저탄소 강판을 준비하는 단계; 상기 저탄소 강판의 표면에 국부적으로 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도를 (Ae3+150)℃ 이상으로 국부적으로 가열하는 단계; 및 상기 국부적으로 가열된 저탄소 강판을 방냉하는 단계를 포함하는 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법을 제공한다.A method of manufacturing a laser-curable low carbon steel sheet is disclosed. One embodiment of the present invention relates to a method for producing a low carbon steel sheet, comprising: preparing a low carbon steel sheet containing 0.01 to 0.05% by weight of carbon (C) and containing microstructure of ferrite and pearlite; Locally heating the surface of the low carbon steel sheet by irradiating the surface of the low carbon steel sheet with a laser beam so that the surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam is (Ae3 + 150) And cooling the locally heated low carbon steel sheet. The present invention also provides a method of manufacturing a laser-hardened low carbon steel sheet.
Description
본 발명은 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a laser-curable low carbon steel sheet.
최근 들어, TV 등 가전제품의 패널(panel)로 사용되는 강판에는, 생산 원가 및 무게 절감을 위하여 박물화가 요구된다. 그런데, 이러한 박물화에 따른 부작용으로, 가전제품의 내부로부터 발생하는 발열에 의한 열변형, 판재의 가공시 발생하는 잔류 응력에 의한 변형, 그리고 면 강성 저하로 인해 야기되는 오일 캐닝(oil canning)와 같은 변형이 왕왕 발생하는 문제가 있다. 따라서, 기존에는 상기와 같이 원치 않는 변형이 발생하는 것을 방지하기 위한 한가지 방편으로, 패널의 내부에 브래킷(bracket)을 덧대어 강성을 확보하고자 시도하여 왔으나, 이 경우, 추가 비용이 발생할 뿐만 아니라, 공정이 복잡해지는 단점이 있었다.
In recent years, steel sheets used as panels of household appliances such as TVs are required to be made thinner in order to reduce the production cost and weight. However, as a side effect due to such a thinning, there are problems such as heat deformation due to heat generated from the inside of the household appliance, deformation due to residual stress generated during processing of the plate material, and oil canning There is a problem that the same transformation occurs in the king. Therefore, in order to prevent the undesired deformation from occurring as described above, attempts have been made to secure a rigidity by attaching a bracket to the inside of the panel. In this case, however, additional costs are incurred, The process becomes complicated.
한편, 그 대안으로, 약 0.07중량% 이상의 탄소를 함유하는 고강도 DP(Dual Phase) 강을 가전제품의 패널(panel)로 사용하는 방안이 떠오르고 있으나, 탄소 함량의 과다로 인해 용접성이 열위하다는 단점이 있으며, 급냉을 통해 저온 조직을 형성시키는 과정에서 판재의 불균일 냉각에 의해 발생하는 잔류 응력에 의해 웨이브(wave)나 버클(buckle) 등의 표면 결함이 야기되는 등의 단점이 있었다.
On the other hand, as a alternative, a method of using a high strength DP (Dual Phase) steel containing about 0.07 wt% or more of carbon as a panel of household appliances has emerged, but the disadvantage of poor welding due to excessive carbon content And there is a disadvantage that surface defects such as waves and buckles are caused by the residual stress generated by nonuniform cooling of the plate during the process of forming the cold structure through rapid cooling.
본 발명의 일 측면은, 연성 및 강성이 우수한 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
An aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a laser-curable low-carbon steel sheet excellent in ductility and rigidity.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기재되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
The object of the present invention is not limited to the above description. Additional objects and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will become apparent to those having ordinary skill in the art upon examination of the following or may be learned from practice of the invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태는, 0.01~0.05중량%의 탄소(C)를 포함하고, 그 미세조직으로 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 저탄소 강판을 준비하는 단계; 상기 저탄소 강판의 표면에 국부적으로 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도를 (Ae3+150)℃ 이상으로 국부적으로 가열하는 단계; 및 상기 국부적으로 가열된 저탄소 강판을 방냉하는 단계를 포함하는 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법을 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon steel sheet, comprising: preparing a low carbon steel sheet containing 0.01 to 0.05% by weight of carbon (C) and containing ferrite and pearlite as its microstructure; Locally heating the surface of the low carbon steel sheet by irradiating the surface of the low carbon steel sheet with a laser beam so that the surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam is (Ae3 + 150) And cooling the locally heated low carbon steel sheet. The present invention also provides a method of manufacturing a laser-hardened low carbon steel sheet.
이때, 상기 저탄소 강판은, 중량%로, C: 0.01~0.05%, Si: 1.0% 이하(0% 제외), Mn: 0.5~3.0%, P: 0.02% 이하, S: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
The low carbon steel sheet may contain 0.01 to 0.05% of C, 1.0% or less of Si (excluding 0%), 0.5 to 3.0% of Mn, 0.02% or less of P, 0.01% or less of S, And inevitable impurities.
이때, 상기 저탄소 강판의 두께는 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.
At this time, the thickness of the low carbon steel sheet is preferably 1.0 mm or less.
이때, 상기 레이저 빔의 조사 면적은 30mm2 이하인 것이 바람직하다.
At this time, the irradiation area of the laser beam is preferably 30 mm 2 or less.
이때, 상기 레이저 빔의 조사시, 복수의 레이저 빔을 조사할 수 있고, 이 경우, 상기 복수의 레이저 빔 간의 간격은 6mm 이상인 것이 바람직하다.
At this time, when irradiating the laser beam, a plurality of laser beams can be irradiated. In this case, the interval between the plurality of laser beams is preferably 6 mm or more.
이때, 상기 레이저 빔의 조사시, 강판의 폭 방향으로 레이저 빔이 조사된 영역과 레이저 빔이 조사되지 않은 영역이 교대로 이루어지도록 복수의 레이저 빔을 조사할 수 있고, 이 경우, 상기 복수의 레이저 빔의 간격은 6~12mm인 것이 바람직하다.
At this time, when the laser beam is irradiated, a plurality of laser beams can be irradiated so that the laser beam irradiated region and the laser beam irradiated region alternate in the width direction of the steel sheet. In this case, The spacing of the beams is preferably 6 to 12 mm.
이때, 상기 방냉시, 방냉 시간은 1초 이상인 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable that the time of the cooling time during the cooling is 1 second or more.
이때, 상기 레이저 빔 조사 전, 상기 저탄소 강판의 길이 방향으로 장력을 부여하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
In this case, it is preferable that the method further comprises applying a tensile force in the longitudinal direction of the low carbon steel sheet before the laser beam irradiation.
본 발명의 다른 일 실시형태는, 0.01~0.05중량%의 탄소(C)를 포함하고, 주조직으로 페라이트 조직을 가지는 저탄소 강판을 준비하는 단계; 상기 저탄소 강판의 폭 방향 및 길이 방향으로 레이저 빔이 조사된 영역과 레이저 빔이 조사되지 않은 영역이 교대로 이루어지도록 복수의 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도를 (Ae3+150)℃ 이상으로 국부적으로 가열하는 단계; 및 상기 국부적으로 가열된 저탄소 강판을 방냉하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔의 조사시, 상기 레이저 빔의 조사면적은 30mm2 이하(0mm2은 제외)이고, 상기 복수의 레이저 빔의 간격은 6~12mm인 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법을 제공한다.
Another embodiment of the present invention is a method for producing a low carbon steel sheet, comprising: preparing a low carbon steel sheet containing 0.01 to 0.05% by weight of carbon (C) and having a ferrite structure as a main structure; The surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam is irradiated with a laser beam so that the area irradiated with the laser beam and the area irradiated with the laser beam alternate in the width direction and the longitudinal direction of the low carbon steel sheet, 150) < 0 > C or more; And cooling the locally heated low carbon steel sheet, wherein an irradiation area of the laser beam is not more than 30 mm 2 (excluding 0 mm 2 ) when the laser beam is irradiated, and the interval of the plurality of laser beams is 6 To 12 mm in thickness of the laser-curable low-carbon steel sheet.
이때, 상기 국부적으로 가열하는 단계는, 강판의 길이 방향으로 소정의 위치에서 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사한 후, 상기 소정의 위치로부터 강판의 길이 방향으로 6~12mm 이격된 위치에서 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사하는 것을 반복적으로 실시하는 단계이고, 상기 소정의 위치에서 레이저 빔을 조사 후, 상기 소정의 위치로부터 강판의 길이 방향으로 6~12mm 이격된 위치에서 레이저 빔을 조사할 때까지 소요되는 시간은 1초 이상인 것이 바람직하다.
The local heating step may include irradiating a plurality of laser beams at a predetermined position in the longitudinal direction of the steel strip at a predetermined distance in the width direction of the steel strip from the predetermined position to a position spaced by 6 to 12 mm in the longitudinal direction of the steel strip A step of repeatedly irradiating a plurality of laser beams in the width direction of the steel sheet repeatedly; irradiating the laser beam at the predetermined position to irradiate the laser beam at a position spaced by 6 to 12 mm from the predetermined position in the longitudinal direction of the steel sheet; It is preferable that the time required until the beam is irradiated is 1 second or more.
이때, 상기 레이저 빔 조사 전, 상기 저탄소 강판의 길이 방향으로 장력을 부여하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
In this case, it is preferable that the method further comprises applying a tensile force in the longitudinal direction of the low carbon steel sheet before the laser beam irradiation.
본 발명에 따른 저탄소 강판은 연성 및 강성이 동시에 우수하여 TV 등 가전제품의 패널(panel)로 바람직하게 사용될 수 있다.
The low carbon steel sheet according to the present invention is excellent in both ductility and rigidity and can be preferably used as a panel of a home appliance such as a TV.
도 1은 본 발명의 발명예 1에 있어서, 레이저 빔이 조사된 영역의 표면 조직을 관찰한 광학 이미지이다.1 is an optical image of the surface texture of a region irradiated with a laser beam in Inventive Example 1 of the present invention.
본 발명자들은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 깊이 있게 연구하던 중, 페라이트 조직인 통상의 저탄소 강판에 국부적으로 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면 온도를 일정 이상의 온도로 가열시킨 후 방냉할 경우, 레이저 빔이 조사된 영역과 레이저 빔이 조사되지 아니한 주위 영역 간의 급격한 온도 구배로 인하여, 주위 영역으로 열이 급속히 방출되어 셀프 ?칭(Self-Quenching) 효과를 얻을 수 있음을 알아내었다. 여기서, 셀프 ?칭이란, 수냉과 같은 특별한 냉각 처리를 실시하지 않고 단순히 대기 중에서 방냉(放冷)하였음에도 불구하고, ?칭의 효과를 얻을 수 있음을 의미한다.
The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the problems of the prior art described above and have found that when a conventional low carbon steel sheet as a ferrite structure is locally irradiated with a laser beam to heat the surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam to a temperature above a certain level In the case of post-cooling, it is known that the self-quenching effect can be obtained because the rapid temperature gradient between the region irradiated with the laser beam and the region irradiated with the laser beam is rapidly released to the surrounding region I got it. Here, self-etching means that a quenching effect can be obtained even though the substrate is simply cooled in the air without being subjected to a special cooling treatment such as water cooling.
나아가, 상기와 같은 원리를 이용하여 저탄소 강판의 전면에 걸쳐 적절한 조건으로 래이저 패터닝을 실시할 경우, 페라이트 기지에, 마르텐사이트 및/또는 베이나이트와 같은 저온조직이 아일랜드 형태로 존재하는 연성 및 강성이 동시에 우수한 강판을 얻을 수 있음을 알아내었다.
Further, when the low-carbon steel plate is subjected to the laser patterning under the proper conditions over the entire surface of the low-carbon steel plate using the above-described principle, the ferrite base has ductility and stiffness in which low-temperature structure such as martensite and / At the same time, we have found that excellent steel sheets can be obtained.
이하, 본 발명의 일 측면인 레이저 경화형 강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a laser-hardened steel sheet as an aspect of the present invention will be described in detail.
먼저, 저탄소 강판을 준비한다.First, prepare a low carbon steel plate.
상기 저탄소 강판의 탄소 함량은 0.01~0.05중량%인 것이 바람직하다. 강 중 탄소는 강 중 고용되어 강도를 확보하는 역할을 하는 것으로써, 만약 상기 탄소의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 탄소에 의한 경화능이 부족하고, 카바이드가 형성되지 않아, 급속 승온과 급속 냉각을 적용한다 하더라도, 마르텐사이트 및/또는 베이나이트와 같은 저온조직이 형성되지 않아, 목적하는 강도 확보가 곤란한 문제가 있다. 반면, 0.05중량%를 초과하는 경우 저탄소 강판을 이용하여 강도를 향상시키고자 하는 본 발명의 목적에 부합하지 않는다.
The carbon content of the low carbon steel sheet is preferably 0.01 to 0.05% by weight. If the content of carbon is less than 0.01% by weight, the carbon hardenability is insufficient, and carbide is not formed, so rapid heating and rapid cooling are applied. There is a problem that a low temperature structure such as martensite and / or bainite is not formed and it is difficult to obtain a desired strength. On the other hand, when it exceeds 0.05% by weight, it does not meet the object of the present invention to improve the strength by using a low carbon steel sheet.
한편, 본 발명에서는 강 중 탄소의 함량을 제외하고는 저탄소 강판의 합금 조성 및 그 성분 범위에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 다만, Si, Mn, P 및 S는 강 중 불가피하게 함유되는 조성으로써, 예를 들어, 아래와 같은 범위로 포함될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
In the present invention, except for the content of carbon in steel, the alloy composition of the low carbon steel sheet and the composition range thereof are not particularly limited. However, Si, Mn, P, and S are inevitably contained in the steel, and may be included, for example, in the following ranges, but are not limited thereto.
Si: 0.1중량% 이하(0중량% 제외)Si: 0.1 wt% or less (excluding 0 wt%)
Si은 고용강화에 의한 강의 강도 향상에 도움을 주나, 다량 첨가되는 경우에는 스케일 결함의 증가로 인하여 표면 품질의 저하를 초래하므로, 그 함량을 1.0중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Si helps improve the strength of steel by solid solution strengthening. However, when a large amount of Si is added, the surface quality is lowered due to an increase in scale defects. Therefore, the content of Si is preferably limited to 1.0 wt% or less.
Mn: 0.1~3.0중량%Mn: 0.1 to 3.0 wt%
Mn은 고용강화에 의한 강의 강도 향상과 경화능 향상에 도움을 주며, 본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위해서는 0.1중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 중심편석 혹은 미소편석 등의 편석이 심해져 제품의 품질에 악영향을 미치므로, 그 함량을 3.0중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Mn is effective for improving the strength and hardenability of the steel by solid solution strengthening and is preferably contained in an amount of not less than 0.1% by weight in order to exhibit such effects in the present invention. However, if the content is excessive, segregation such as center segregation or micro segregation becomes severe, which adversely affects the quality of the product. Therefore, the content thereof is preferably limited to 3.0% by weight or less.
P: 0.02중량% 이하(0중량% 제외)P: not more than 0.02% by weight (excluding 0% by weight)
P는 고용강화에 의해 강도 향상에 도움을 주는 원소이나, 그 함량이 과다할 경우, 강의 충격 특성을 열화시키며, 황산 내식성을 크게 저하시키므로, 그 함량을 0.02중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
P is an element that contributes to strength improvement by strengthening of the solid solution, but if it is excessive, it deteriorates the impact characteristics of the steel and greatly deteriorates the sulfuric acid corrosion resistance. Therefore, the content is preferably limited to 0.02 wt% or less.
S: 0.01중량% 이하(0중량% 포함)S: not more than 0.01% by weight (including 0% by weight)
S는 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 열간 취성을 유발하는 주요 원인이 되는 원소이므로, 그 함량을 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하며, 그 함량을 0.01중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
S is an impurity inevitably contained in the steel. Since it is an element that causes hot brittleness, it is preferable to control the content as low as possible, and the content thereof is preferably limited to 0.01 wt% or less.
상기 조성 이외에 나머지는 Fe이다. 한편, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니다.
The rest of the composition is Fe. On the other hand, addition of an effective component other than the above-mentioned composition is not excluded.
상기 저탄소 강판은 주조직으로 페라이트 조직을 가지는 것이 바람직하다. 상기 페라이트 조직은 연성이 우수하여, 추후 레이저 경화형 강판의 우수한 연성을 확보하는데 도움을 준다. 여기서, 주조직으로 페라이트 조직을 가진다는 의미는, 면적분율로, 50% 이상(100% 포함), 보다 바람직하게는 70% 이상(100% 포함), 보다 더 바람직하게는 80% 이상(100% 포함)이 페라이트 조직으로 이루어짐을 의미한다. 한편, 상기 페라이트 조직 외 잔부 조직에 대해서는 특별히 한정하지 아니하며, 예를 들면, 펄라이트 조직을 포함할 수 있다.
The low carbon steel sheet preferably has a ferrite structure as a main structure. The ferrite structure is excellent in ductility and helps to secure the ductility of the laser-cured steel sheet in the future. Here, the term "having a ferrite structure as a main structure" means that the ferrite structure has an area fraction of not less than 50% (including 100%), more preferably not less than 70% (including 100%), more preferably not less than 80% Is included in the ferrite structure. On the other hand, the residual structure outside the ferrite structure is not particularly limited, and may include, for example, a pearlite structure.
이후, 상기 저탄소 강판의 표면에 국부적으로 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도를 Ae3℃ 이상으로 가열한다. 이는, 상기 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 미세조직을 오스테나이트로 완전히 변태시키기 위함이다.
Thereafter, the surface of the low carbon steel sheet is locally irradiated with a laser beam to heat the surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam to Ae 3 ° C or higher. This is to completely transform the microstructure of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam into austenite.
만약, 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도가 (Ae3+150)℃ 미만일 경우에는, 레이저 빔 조사시 오스테나이트로 완전히 변태되지 않을 수 있는 문제가 있다. 참고로, Ae3는 하기 식 1로부터 계산할 수 있다.If the surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam is less than (Ae3 + 150) 占 폚, there is a problem that the laser beam may not be completely transformed into austenite upon irradiation of the laser beam. For reference, Ae3 can be calculated from the following equation (1).
[식 1][Formula 1]
Ae3(℃) = 914.571225 - 95.248586 × (wt%C) - 43.500955 × (wt%Mn) + 26.384959 × (wt%Si) - 10.339311 × (wt%Cr) + 12.1215417 × (wt%Mo) - 40.219016 × (wt%Ni) + 21.159447 × (wt%C) × ( wt%Mn) - 23.090133 × (wt%C) × (wt%Si) + 4.7956047 × (wt%C) × (wt%Cr)Ae3 (占 폚) = 914.571225 - 95.248586 占 (wt% C) - 43.500955 占 (wt% Mn) +26.384959 占 (wt% Si) 占 10.339311 占 (wt% Cr) +12.1215417 占 (wt% Mo) 占 40.219016 占wt% Ni) + 21.159447 占 (wt% C) 占 (wt% Mn) - 23.090133 占 (wt% C) 占 (wt% Si) + 4.7956047 占 (wt%
(여기서, 소괄호는 각각 해당 원소의 중량%를 의미한다.)
(Where the parentheses indicate the weight% of the respective element, respectively).
이후, 상기 국부적으로 가열된 저탄소 강판을 방냉한다. 상기와 같이 레이저 빔의 조사에 의해 표면온도가 (Ae3+150)℃ 이상으로 가열된 강판을 방냉시키면, 가열된 강판은 마르텐사이트 또는 베이나이트가 형성되는 최소냉각속도인 임계냉각속도 이상으로 냉각되어 강판의 조직은 오스테나이트에서 마르텐 사이트 및/또는 베이나이트로 변태된다.
Thereafter, the locally heated low carbon steel sheet is cooled. When a steel sheet heated to a surface temperature of (Ae3 + 150) DEG C or higher is irradiated with a laser beam as described above, the heated steel sheet is cooled to the critical cooling rate which is the minimum cooling rate at which martensite or bainite is formed The structure of the steel sheet is transformed from austenite to martensite and / or bainite.
한편, 상기와 같이 레이저 빔을 조사하여 국부적으로 가열하고 방냉하되, 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도를 제어하는 것만으로도 셀프 ?칭(Self-quenching) 효과를 충분히 확보할 수 있으나, 아래의 조건을 제어함으로써 그 효과를 보다 극대화할 수 있다.
On the other hand, the self-quenching effect can be sufficiently ensured by controlling the surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam by locally heating and cooling the steel sheet by irradiating the laser beam as described above, It is possible to maximize the effect.
상기 저탄소 강판의 두께는 1.0mm 이하(0mm 제외)인 것이 바람직하다. 만약, 저탄소 강판의 두께가 지나치게 두꺼울 경우, 강판 표면의 조직은 충분히 변태시킬 수 있으나, 강판의 두께 방향으로 균질한 조직을 형성시키기 곤란할 수 있다.
The thickness of the low carbon steel sheet is preferably 1.0 mm or less (excluding 0 mm). If the thickness of the low carbon steel sheet is excessively large, the structure of the surface of the steel sheet can be sufficiently transformed, but it may be difficult to form a uniform structure in the thickness direction of the steel sheet.
상기 레이저 빔의 조사 면적은 30mm2 이하(0mm2은 제외)인 것이 바람직하다. 물론, 레이저 빔의 조사 면적이 상기의 범위를 초과한다고 하여도 레이저 빔이 조사된 영역 중 주변부는 셀프 ?칭 효과를 충분히 누릴 수 있다. 그러나, 레이저 빔이 조사된 영역 중 중앙부에서는, 주변부로의 열 방출이 용이하지 않아 마르텐사이트 형성에 필요한 임계냉각속도 확보가 곤란하며, 이로 인해 셀프 ?칭 효과를 누리기가 곤란할 수 있다. 한편, 상기 레이저 빔의 조사 면적이 작을수록 셀프 ?칭 효과 확보에 유리한 바, 본 발명에서는 상기 레이저 빔의 조사 면적의 하한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
The irradiation area of the laser beam is preferably 30 mm 2 or less (excluding 0 mm 2 ). Of course, even if the irradiation area of the laser beam exceeds the above range, the peripheral portion of the region irradiated with the laser beam can sufficiently enjoy the self-chromatic effect. However, in the central portion of the region irradiated with the laser beam, heat is not easily released to the peripheral portion, so it is difficult to secure the critical cooling rate necessary for forming martensite, and thus it may be difficult to enjoy the self -ching effect. On the other hand, as the irradiation area of the laser beam is smaller, it is advantageous in securing the self-etching effect. In the present invention, the lower limit of the irradiation area of the laser beam is not particularly limited.
상기 레이저 빔의 조사시, 복수의 레이저 빔을 조사할 수 있는데, 이 경우, 상기 복수의 레이저 빔 간의 간격을 6mm 이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 만약, 복수의 레이저 빔 간의 간격이 지나치게 좁을 경우, 레이저 빔이 조사된 영역으로부터 주위 영역으로의 열 방출이 용이하지 않아 마르텐사이트 형성에 필요한 임계냉각속도 확보가 곤란하며, 이로 인해 셀프 ?칭 효과를 누리기가 곤란할 수 있다. 한편, 상기 복수의 레이저 빔 간의 간격이 넓을수록 셀프 ?칭 효과 확보에 유리한 바, 본 발명에서는 상기 복수의 레이저 빔 간의 간격의 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
When irradiating the laser beam, a plurality of laser beams can be irradiated. In this case, it is preferable to control the interval between the plurality of laser beams to be 6 mm or more. If the distance between the plurality of laser beams is too narrow, it is difficult to release the heat from the region irradiated with the laser beam to the surrounding region, so that it is difficult to secure the critical cooling rate necessary for formation of martensite. It may be difficult to enjoy. On the other hand, as the interval between the plurality of laser beams is wider, it is advantageous to secure a self-matching effect. In the present invention, the upper limit of the interval between the plurality of laser beams is not particularly limited.
상기 레이저 빔 조사 전, 상기 저탄소 강판의 길이 방향으로 장력을 부여하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 레이저 빔 조사시 국부적인 온도 편차가 발생하기 때문에, 레이저 저탄소 강판을 제조하는 과정에서 열변형이 발생할 수 있다. 이때, 상기와 같이 레이저 빔 조사 전, 상기 저탄소 강판의 길이 방향으로 장력을 부여하는 단계를 실시할 경우, 열변형의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 장점이 있다.
And applying a tensile force in the longitudinal direction of the low carbon steel sheet before irradiating the laser beam. Thermal deformation may occur in the course of manufacturing a laser low carbon steel sheet because a local temperature deviation occurs when the laser beam is irradiated. At this time, when the step of applying the tensile force in the longitudinal direction of the low carbon steel sheet before the laser beam irradiation as described above is performed, there is an advantage that the occurrence of thermal deformation can be effectively suppressed.
본 발명에서는 상기 국부적으로 가열된 저탄소 강판을 방냉하는 단계에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 단순히 상기 국부적으로 가열된 강판을 대기 중에서 방치하는 것만으로 본 발명의 효과를 충분히 누릴 수 있다. 다만, 상기 저탄소 강판의 충분한 강성 확보를 위하여 강판의 전반에 걸쳐 다수회에 걸쳐 연속적으로 레이저 빔을 조사하는 경우를 가정할 때, 하나의 레이저 빔을 조사한 후, 다음 레이저 빔을 조사할 때까지 소요되는 시간을 의미하는, 방냉 시간은 1초 이상으로 관리하는 것이 바람직하다. 이는, 강판 전체의 온도가 마르텐사이트 변태온도(Ms) 이하로 되도록 함으로써 셀프 ?칭 효과를 극대화하기 위함이다.
In the present invention, the step of cooling the locally heated low-carbon steel sheet is not particularly limited, and the effect of the present invention can be fully enjoyed by simply leaving the locally heated steel sheet in the air. However, in order to ensure sufficient rigidity of the low-carbon steel sheet, when it is assumed that a laser beam is continuously irradiated a plurality of times over the entire steel sheet, one laser beam is irradiated and then the next laser beam is irradiated The cooling time is preferably 1 second or more. This is to maximize the self-etching effect by making the temperature of the entire steel sheet equal to or lower than the martensitic transformation temperature (Ms).
한편, 상기와 같은 원리를 이용하여 상기 저탄소 강판의 전면에 걸쳐 적절한 조건으로 레이저 패터닝을 실시할 경우, 페라이트 및 펄라이트 기지에, 마르텐사이트 및/또는 베이나이트와 같은 저온조직이 아일랜드 형태로 존재하는 연성 및 강성이 동시에 우수한 강판을 얻을 수 있다.
On the other hand, when the laser patterning is performed on the entire surface of the low carbon steel plate under the proper conditions using the above-described principle, the low temperature structure such as martensite and / or bainite is present in the island form in ferrite and perlite, And a steel sheet excellent in both rigidity can be obtained.
상기 래이져 패터닝의 바람직한 일 실시형태로써 다음과 같은 방법에 의해 레이져 패터닝을 실시할 수 있다.
As a preferred embodiment of the laser patterning, laser patterning can be performed by the following method.
즉, 상기 저탄소 강판의 폭 방향 및 길이 방향으로 레이저 빔이 조사된 영역과 레이저 빔이 조사되지 않은 영역이 교대로 이루어지도록 복수의 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도를 (Ae3+150)℃ 이상으로 국부적으로 가열한 후, 상기 국부적으로 가열된 저탄소 강판을 방냉함으로써, 페라이트 및 펄라이트 기지에, 마르텐사이트 및/또는 베이나이트와 같은 저온조직이 아일랜드 형태로 존재하는 연성 및 강성이 동시에 우수한 강판을 얻을 수 있다.
That is, a plurality of laser beams are irradiated so that a region irradiated with a laser beam and a region irradiated with a laser beam are alternately arranged in the width direction and the longitudinal direction of the low carbon steel sheet to determine the surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam Ae3 + 150) < 0 > C or higher, and cooling the locally heated low-carbon steel sheet by cooling the ferrite and perlite base so that the low temperature structure, such as martensite and / or bainite, At the same time, excellent steel sheets can be obtained.
이때, 상기 레이저 빔의 조사시, 상기 레이저 빔의 조사면적은 30mm2 이하(0mm2은 제외)이고, 상기 복수의 레이저 빔의 간격은 6~12mm인 것이 바람직하다.
At this time, when irradiating the laser beam, the irradiation area of the laser beam is preferably 30 mm 2 or less (excluding 0 mm 2 ), and the interval between the plurality of laser beams is preferably 6 to 12 mm.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 국부적으로 가열하는 단계는, 강판의 길이 방향으로 소정의 위치에서 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사한 후, 상기 소정의 위치로부터 강판의 길이 방향으로 6~12mm 이격된 위치에서 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사하는 것을 반복적으로 실시하는 단계일 수 있으며, 이때, 상기 소정의 위치에서 레이저 빔을 조사 후, 상기 소정의 위치로부터 강판의 길이 방향으로 6~12mm 이격된 위치에서 레이저 빔을 조사할 때까지 소요되는 시간은 1초 이상으로 제어하는 것이 바람직하다.
According to an embodiment of the present invention, the step of locally heating may include irradiating a plurality of laser beams at a predetermined position in the longitudinal direction of the steel sheet in the width direction of the steel sheet, And repeatedly irradiating a plurality of laser beams in the width direction of the steel sheet at a position spaced by 6 to 12 mm in the direction of the laser beam from the predetermined position, It is preferable to control the time required to irradiate the laser beam at a position spaced 6 to 12 mm in the longitudinal direction of the steel sheet to 1 second or more.
상기와 같이 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사하는 단계를 반복하여 레이저 패터닝을 실시할 경우, 연속 공정 상에서 연성 및 강성이 동시에 우수한 강판을 얻을 수 있는 장점이 있다.
As described above, when laser patterning is repeated by repeating the step of simultaneously irradiating a plurality of laser beams in the width direction of the steel sheet, there is an advantage that a steel sheet excellent in both ductility and rigidity can be obtained in the continuous process.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
(( 실시예Example ))
먼저, 하기 표 1의 조성 및 기계적 물성을 가지며, 페라이트 단상조직을 가지는 통상의 저탄소 강판(두께: 1.0mm)을 준비하였다.
First, a low carbon steel plate (thickness: 1.0 mm) having a composition and mechanical properties shown in Table 1 and having a ferrite single phase structure was prepared.
(MPa)The tensile strength
(MPa)
(%)Elongation
(%)
상기 저탄소 강판을 패이오프 릴(pay-off reel)과 스킨패스 롤(skin pass roll) 사이에 위치시켜, 길이 방향으로 장력을 부여한 상태에서, 레이저 패터닝 열처리를 실시하였다. 보다 구체적으로는, 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사하고, 2초 후 강판의 길이 방향으로 8mm 이격된 위치에서 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사하였다. 이때, 복수의 레이저 빔 간의 간격은 8mm로, 레이저 빔의 조사 면적은 30mm2으로 일정하게 하였다.
The low carbon steel sheet was placed between a pay-off reel and a skin pass roll, and subjected to a laser patterning heat treatment in a state in which tension was applied in the longitudinal direction. More specifically, a plurality of laser beams were simultaneously irradiated in the width direction of the steel sheet, and a plurality of laser beams were irradiated simultaneously in the width direction of the steel sheet at a position spaced apart by 8 mm in the longitudinal direction of the steel sheet after 2 seconds. At this time, the interval between the plurality of laser beams was 8 mm, and the irradiation area of the laser beam was made constant at 30 mm 2 .
한편, 상기 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도는 1100℃가 되도록 제어하였다. 레이저 빔의 조사는 6kW의 고출력 다이오드 레이져를 continuous wave 모드로 0.11초 조사되었다(승온 가능 속도가 1,000~10,000K/s).
On the other hand, the surface temperature of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam was controlled to be 1100 캜. The irradiation of the laser beam was carried out in a continuous wave mode with a high power diode laser of 6 kW for 0.11 sec (temperature rise possible from 1,000 to 10,000 K / s).
이후, 얻어진 레이저 경화형 강판의 기계적 물성을 측정한 후, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
After measuring the mechanical properties of the obtained laser-curable steel sheet, the results are shown in Table 2 below.
표 2를 참조할 때, 본 발명이 제안하는 조건을 만족하는 발명예 1 및 2는 인장강도가 100MPa 이상 향상되어 연성 및 강성이 동시에 우수하게 나타남을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1의 경우, 탄소 함량이 지나치게 낮아 레이저 패터닝 열처리 효과를 얻을 수 없음을 확인할 수 있다.
The results are shown in Table 2. Referring to Table 2, Examples 1 and 2, which satisfy the conditions proposed by the present invention, show that tensile strength is improved by 100 MPa or more, and ductility and rigidity are both excellent at the same time. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, it can be confirmed that the carbon content is too low to obtain the laser patterning heat treatment effect.
한편, 도 1은 발명예 1에 있어서, 레이저 빔이 조사된 영역의 표면 조직을 관찰한 광학 이미지이다. 도 1을 참조할 때, 레이저 빔이 조사된 영역은 마르텐사이트 조직으로 변태되었음을 확인할 수 있다.On the other hand, FIG. 1 is an optical image of the surface of a region irradiated with a laser beam observed in Inventive Example 1. FIG. Referring to FIG. 1, it is confirmed that the region irradiated with the laser beam is transformed into a martensite structure.
Claims (10)
상기 저탄소 강판의 길이 방향으로 장력을 부여하는 단계;
상기 길이 방향으로 장력이 부여된 저탄소 강판의 표면에 국부적으로 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도를 (Ae3+150)℃ 이상으로 국부적으로 가열하는 단계; 및
상기 국부적으로 가열된 저탄소 강판을 방냉하는 단계를 포함하는 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법.
(Excluding 0%), Mn: 0.1 to 3.0%, P: not more than 0.02% (excluding 0%), S: not more than 0.01% (including 0%), , The remainder Fe and unavoidable impurities, and preparing a low carbon steel sheet having a ferrite structure as a main structure;
Applying a tensile force in the longitudinal direction of the low carbon steel sheet;
Locally heating the surface of the low carbon steel sheet irradiated with the laser beam by irradiating a laser beam locally on the surface of the low carbon steel sheet subjected to tensile force in the longitudinal direction to a temperature of (Ae3 + 150) DEG C or higher; And
And cooling the locally heated low carbon steel sheet.
상기 저탄소 강판의 두께는 1mm 이하(0mm는 제외)인 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the low-carbon steel sheet has a thickness of 1 mm or less (excluding 0 mm).
상기 레이저 빔의 조사 면적은 30mm2 이하(0mm2은 제외)인 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the irradiation area of the laser beam is 30 mm 2 or less (excluding 0 mm 2 ).
상기 레이저 빔의 조사시, 복수의 레이저 빔을 조사하며, 상기 복수의 레이저 빔 간의 간격은 6mm 이상인 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법.
The method according to claim 1,
And irradiating a plurality of laser beams upon irradiation of the laser beam, wherein the interval between the plurality of laser beams is 6 mm or more.
상기 방냉시, 방냉 시간은 1초 이상인 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling time during the cooling is 1 second or more.
상기 저탄소 강판의 길이 방향으로 장력을 부여하는 단계;
상기 길이 방향으로 장력이 부여된 저탄소 강판의 폭 방향 및 길이 방향으로 레이저 빔이 조사된 영역과 레이저 빔이 조사되지 않은 영역이 교대로 이루어지도록 복수의 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔이 조사된 저탄소 강판의 표면온도를 (Ae3+150)℃ 이상으로 국부적으로 가열하는 단계; 및
상기 국부적으로 가열된 저탄소 강판을 방냉하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 빔의 조사시, 상기 레이저 빔의 조사면적은 30mm2 이하(0mm2은 제외)이고, 상기 복수의 레이저 빔의 간격은 6~12mm인 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법.
(Excluding 0%), Mn: 0.1 to 3.0%, P: not more than 0.02% (excluding 0%), S: not more than 0.01% (including 0%), , The remainder Fe and unavoidable impurities, and preparing a low carbon steel sheet having a ferrite structure as a main structure;
Applying a tensile force in the longitudinal direction of the low carbon steel sheet;
A plurality of laser beams are irradiated so that the laser beam irradiated region and the laser beam irradiated region are alternately arranged in the width direction and the longitudinal direction of the low carbon steel sheet to which tension is applied in the longitudinal direction, (Ae3 + 150) < 0 > C or more; And
Cooling the locally heated low carbon steel sheet,
Wherein the irradiation area of the laser beam is 30 mm 2 or less (excluding 0 mm 2) and the interval of the plurality of laser beams is 6 to 12 mm at the time of irradiation of the laser beam.
상기 국부적으로 가열하는 단계는, 강판의 길이 방향으로 소정의 위치에서 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사한 후, 상기 소정의 위치로부터 강판의 길이 방향으로 6~12mm 이격된 위치에서 강판의 폭 방향으로 복수의 레이저 빔을 동시에 조사하는 것을 반복적으로 실시하는 단계이고,
상기 소정의 위치에서 레이저 빔을 조사 후, 상기 소정의 위치로부터 강판의 길이 방향으로 6~12mm 이격된 위치에서 레이저 빔을 조사할 때까지 소요되는 시간은 1초 이상인 레이저 경화형 저탄소 강판의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of locally heating comprises irradiating a plurality of laser beams at a predetermined position in the longitudinal direction of the steel strip simultaneously in a width direction of the steel strip and then irradiating the steel strip at a position spaced by 6 to 12 mm from the predetermined position in the longitudinal direction of the steel strip Repeatedly irradiating a plurality of laser beams in the width direction at the same time,
Wherein the time required from the irradiation of the laser beam at the predetermined position to the irradiation of the laser beam at a position spaced from the predetermined position by 6 to 12 mm in the longitudinal direction of the steel sheet is at least one second.
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