KR101657403B1 - 열연강판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

열연강판 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101657403B1
KR101657403B1 KR1020150042766A KR20150042766A KR101657403B1 KR 101657403 B1 KR101657403 B1 KR 101657403B1 KR 1020150042766 A KR1020150042766 A KR 1020150042766A KR 20150042766 A KR20150042766 A KR 20150042766A KR 101657403 B1 KR101657403 B1 KR 101657403B1
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도형협
김태응
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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명의 구현예들은 (a) 탄소(C) : 0.04 중량% 내지 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.50 중량% 내지 1.50 중량%, 망간(Mn) : 1.50 중량% 내지 2.50 중량%, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량%, 니오븀(Nb) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량% 및 크롬(Cr) : 0.05 중량% 내지 1.00 중량%를 포함는 슬라브 판재를 재가열, 열간압연 및 냉각하는 열연강판 제조 방법 및 이로부터 제조된 열연강판에 관한 것이다. 이를 통해, 본 발명의 구현예들은 마르텐사이트 결정립의 크기가 5 ㎛ 미만으로 형성되어, 인장강도 및 버링성이 높은 열연강판을 제공할 수 있다.

Description

열연강판 및 이의 제조 방법{HOTROLLED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 열연강판 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마르텐사이즈 조직 및 페라이트 조직을 포함하는 열연강판에 관한 것이다.
자동차 산업은 경쟁이 심화됨에 따라 자동차 품질에 대한 고급화, 다양화 요구가 높아지고 있으며, 강화되고 있는 안전 및 환경규제에 대한 법규를 만족시키기 위해 강판의 강도를 증가시키고 무게를 줄여 연비 효율을 향상시키기 위한 노력을 계속하고 있다. 최근 철강업계 및 자동차 업계가 관심을 가지고 연구하는 분야는 고강도, 경량화에 집중되고 있으며, 자동차 디자인이 복잡해지고 소비자의 욕구가 다양화됨에 따라 고강도이면서 가공성과 성형성이 우수한 강을 요구하고 있다.
관련 선행기술로는 한국등록특허 10-1299896호가 있다.
본 발명 일 실시예의 열연강판 제조 방법은, 마르텐사이트 및 페라이트 조직을 포함하면서도 인장강도 980MPa 이상의 초고강도 및 HER 40% 이상의 고성형성을 갖는 열연강판을 제공할 수 있다.
본 발명 일 실시예의 열연강판 제조 방법은 냉연 공정, 열처리 공정을 거치지 않고 열연공정만으로도 고강도 및 고가공성의 강판을 제공할 수 있다.
본 발명 일 실시예의 열연강판은 마르텐사이트 및 페라이트 조직을 포함하면서도 스트래치-플랜지성이 우수하여 복합형상의 부품에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 (a) 탄소(C) : 0.04 중량% 내지 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.50 중량% 내지 1.50 중량%, 망간(Mn) : 1.50 중량% 내지 2.50 중량%, 인(P) : 0 초과 내지 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 초과 내지 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량%, 니오븀(Nb) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량% 및 크롬(Cr) : 0.05 중량% 내지 1.00 중량%를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1200℃ 내지 1250℃에서 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 마무리압연온도(FDT) 840℃ 내지 900℃로 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 판재를 1차 냉각한 후, 페라이트 온도 영역에서 3초 이상 유지시키는 1차 냉각 단계; (d) 상기 1차 냉각 후 유지된 판재를 50℃/sec 내지 100℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 2차 냉각 단계; 를 포함하는 방법으로 페라이트 및 결정립의 크기가 5 ㎛ 미만인 마르텐사이트의 복합조직을 형성하는 열연강판 제조 방법에 관한 것이다.
상기 복합조직은 마르텐사이트를 20% 내지 40%의 분율로 함유하는 2상 조직일 수 있다.
상기 제조 방법은 인장강도 980MPa 이상 및 HER 40% 이상인 열연 강판의 제조 방법일 수 있다.
상기 (c) 단계의 페라이트 온도 영역은 600℃ 내지 700℃이고, 유지시간은 3초 내지 6초일 수 있다.
상기 (d) 단계에서 냉각 종료온도는 50℃ 내지 400℃일 수 있다.
상기 (d) 단계 이후, (e) 상기 2차 냉각된 판재를 50℃ 내지 400℃의 온도에서 권취하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 탄소(C) : 0.04 중량% 내지 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.50 중량% 내지 1.50 중량%, 망간(Mn) : 1.50 중량% 내지 2.50 중량%, 인(P) : 0 초과 내지 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 초과 내지 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량%, 니오븀(Nb) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량% 및 크롬(Cr) : 0.05 중량% 내지 1.00 중량%를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 페라이트를 40% 내지 60% 분율 및 결정립의 크기가 5㎛ 미만인 마르텐사이트를 20% 내지 40% 분율로 함유하는 열연강판에 관한 것이다.
상기 열연강판은 인장강도가 980MPa 이상이고, HER이 40% 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 인장강도 980MPa 이상의 초고강도, 연신율 10% 이상 및 HER 40% 이상의 고성형성을 구현할 수 있어, 생산비용을 저감하고 공정효율이 우수한 열연강판 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연강판의 미세조직을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연강판 제조방법의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 열연강판의 조직 구조의 일부를 간략하게 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 열연강판을 설명한다.
본 발명의 일 구현예는 페라이트(A) 및 결정립의 크기가 5㎛ 미만인 마르텐사이트(B)를 함유하는 열연강판에 관한 것이다. 이러한 열연강판은 인장강도 980MPa 이상의 초고강도를 구현하면서도 동시에 HER(Hole Expansion Rate) 40% 이상의 고성형성을 구현할 수 있다.
일 실시예의 열연강판은 마르텐사이트의 결정립(B) 크기를 5㎛ 미만으로 제어함으로써, 동일한 마르텐사이트 분율에서도 더 높은 강도를 구현할 수 있다.
구체적으로, 마르텐사이트의 결정립(B)의 크기는 0.01㎛ 초과 내지 5㎛ 미만, 더욱 구체적으로 0.1㎛ 내지 3㎛, 예를 들면, 평균적으로 1㎛, 1.5㎛, 2㎛, 2.5㎛, 3㎛ 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 마르텐사이트를 예를 들면, 20% 내지 40%의 분율로 포함하는 경우에도 980MPa 이상의 초고강도를 구현할 수 있다. 이러한 경우, 미세한 마르텐사이트 조직을 분산시킬 경우 DP강에서 열위한 스트래치-플랜지성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예의 열연강판은 마르텐사이트(B)를 20% 내지 40%의 분율로 함유하고, 페라이트(100)를 60% 내지 80%의 분율로 함유하는 2상 조직(Dual Phase)강을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 열연강판은 연신율 10% 이상 및 HER(Hole Expansion Rate) 40% 이상을 만족시킬 수 있다.
구체적으로, 마르텐사이트가 40% 초과의 분율로 포함되면 열연강판은 높은 수준의 버링성 및 성형성을 확보하기 어렵다. 또한, 이러한 경우, 스트래치-플랜지성이 높아 성형모드(드로우성, 스트래치-플랜지성, 스트래치성, 굽힘성 등)가 요구되는 복합성형부품에 사용되기 어렵다. 마르텐사이트가 20% 미만의 분율로 포함되면 열연강판은 높은 인장강도를 확보하기 어렵다. 이러한 경우, 복합성형부품에 사용되기에 강도가 적합하지 않을 수 있다.
더욱 구체적으로, 마르텐사이트의 분율은 25% 내지 35% 예를 들면, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 30%, 31%, 32%, 33%, 34%, 35% 등 일 수 있다. 이러한 경우, 열연강판은 인장강도 980MPa 이상 고강도 및 HER 40% 이상의 고성형성을 구현하기에 더욱 유리하다.
일 실시예의 열연강판은 탄소(C) : 0.04 중량% 내지 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.50 중량% 내지 1.50 중량%, 망간(Mn) : 1.50 중량% 내지 2.50 중량%, 인(P) : 0 초과 내지 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 초과 내지 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량%, 니오븀(Nb) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량% 및 크롬(Cr) : 0.05 중량% 내지 1.00 중량%를 포함한다. 상기 합금 성분들 이외의 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 발생하는 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 구체적으로 설명한다.
탄소(C)
일 실시예에서, 탄소(C)는 강의 강도 증가 및 제조 공정에서 강조직의 생성에 기여한다.
구체적으로, 탄소는 열연강판 전체 중량의 0.04 중량% 내지 0.10 중량%의 함량비로 첨가된다. 탄소 첨가량이 0.04중량% 미만인 경우, 원하는 강도를 확보하기 어렵다. 반대로, 탄소 첨가량이 0.10 중량%를 초과하는 경우, 용접성 및 인성이 저하되는 문제점이 있다.
더욱 구체적으로, 탄소의 함량은 0.05 중량% 내지 0.10 중량% 또는 0.08 중량% 내지 0.10 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 제조 공정을 통해 마르텐사이트 및 페라이트를 포함하는 복합조직을 확보하기에 더욱 유리할 수 있다.
실리콘(Si)
일 실시예에서, 실리콘(Si)은 강도 확보에 기여하며, 또한 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다. 또한, 공정 중 페라이트 형성을 촉진하고, 미변태 오스테나이트로의 탄소 농축을 조장하여 마르텐사이트의 형성을 촉진할 수 있다.
구체적으로, 실리콘은 열연강판 전체 중량의 0.50 중량% 내지 1.50 중량%로 첨가된다. 실리콘의 첨가량이 0.50 중량% 미만일 경우 실리콘 첨가에 따른 탈산 효과 및 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로 실리콘의 첨가량이 1.50 중량%를 초과할 경우 표면특성, 용접성 및 도금성이 저하될 수 있다.
더욱 구체적으로, 실리콘의 함량은 0.70 중량% 내지 1.50 중량% 또는 0.9 중량% 내지 1.50 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 제조 공정을 통해 마르텐사이트 및 페라이트를 포함하는 복합조직을 확보하기에 더욱 유리할 수 있다.
망간(Mn)
일 실시예에서, 망간(Mn)은 강의 강도 및 인성을 증가시키고 강의 소입성을 증가시키는 원소로서, 망간의 첨가는 탄소의 첨가보다도 강도 상승시 연성의 저하가 적다. 또한, 망간은 재가열온도에서의 고용강화 효과가 크고 마르텐사이트 및 페라이트를 포함하는 복합조직 형성을 촉진할 수 있다.
구체적으로, 망간은 열연강판 전체 중량의 1.50 중량% 내지 2.50 중량%로 첨가된다. 망간이 첨가량이 1.50 중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 2.50 중량%를 초과하는 경우, MnS계 비금속개재물을 과다하게 생성하여, 크랙 발생성을 높이거나, 용접성을 저하시킬 수 있다.
더욱 구체적으로, 망간의 함량은 1.90 중량% 내지 2.50 중량% 또는 2.00 중량% 내지 2.50 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 제조 공정을 통해 마르텐사이트 및 페라이트를 포함하는 복합조직을 확보하기에 더욱 유리할 수 있다.
인(P)
일 실시예에서, 인(P)은 강도 향상에 일부 기여한다. 그러나, 인은 강판 제조 시 편석 가능성이 큰 원소로서, 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 용접성을 악화시킬 수 있다.
구체적으로, 인의 함량은 열연강판 전체 중량의 0 초과 내지 0.02 중량% 이하로 제한한다.
황(S)
일 실시예에서, 황(S)은 망간과 결합하여 MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하여 용접성을 저해하고, 성형 시 가공성을 저해하는 요소이다.
구체적으로, 본 발명에서는 황의 함량을 열연강판 전체 중량의 0 초과 내지 0.003 중량% 이하로 제한한다.
티타늄(Ti)
일 실시예에서, 티타늄(Ti)은 티타늄계 질화물(TiN) 등의 석출물 형성원소로서 강도 향상에 기여할 수 있고, 결정립을 미세화할 수 있다. 또한, 티타늄(Ti)은 황(S)과 결합하여 구형의 개재물을 형성함으로써 긴 띠 형태의 MnS 개재물 형성을 방지할 수 있다.
구체적으로, 티타늄은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 중량% 내지 0.10 중량%로 첨가된다. 티타늄의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 티타늄의 첨가량이 0.10 중량%를 초과하는 경우, 제조되는 열연강판의 표면 결함을 유발하거나, 과다한 석출물을 생성하여 페라이트 연성을 저하시킬 수 있다.
니오븀(Nb)
일 실시예에서, 니오븀(Nb)은 석출물 형성원소로서 강도 확보에 유효하게 작용한다. 특히, Nb(C,N)과 같은 니오븀계 석출물은 1200℃ 정도의 가열로에서 고용된 후 열간압연 중 미세하게 석출하여 강의 강도를 효과적으로 증가시킨다.
구체적으로, 니오븀은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 중량% 내지 0.10 중량%로 첨가된다. 니오븀의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 니오븀의 첨가량이 0.10 중량%를 초과하는 경우, 제조되는 과다한 석출물을 생성하여 페라이트 연성을 저하시키거나, 가공성을 저하시킬 수 있다.
더욱 구체적으로, 니오븀의 함량은 0.06 중량% 내지 0.10 중량% 또는 0.08 중량% 내지 1.00 중량% 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 제조 공정을 통해 마르텐사이트 및 페라이트의 분율을 제어하기에 더욱 유리할 수 있다.
크롬(Cr)
일 실시예에서, 크롬(Cr)은 페라이트를 안정화하여 연신율을 향상시키며, 강판의 경화능 및 강도 향상에 기여하는 원소이다.
구체적으로, 크롬은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.05 중량% 내지 1.00 중량%로 첨가된다. 크롬의 첨가량이 0.05 중량% 미만일 경우, 크롬 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 1.00 중량%를 초과하는 경우, 강도와 연성의 균형이 깨질 수 있다.
일 실시예의 열연강판은 상기 성분들을 함유하며, 나머지는 실질적으로 철(Fe) 및 불가피한 원소들을 포함한다. 상기 불가피한 원소들은 원료, 자재, 제조설비 등의 상황에 따라 함유되는 원소로서, 강판의 특성을 과도하게 해치지 않는 범위에서 일부 혼입될 수 있다.
전술한 열연강판은 동일한 조성을 갖는 합금원소를 제강 공정을 통해 용강으로 제조하고, 이를 연속주조하여 제조한 슬라브로부터 얻을 수 있다. 구체적으로, 상기 슬라브를 가열로를 통해 재가열하여 판재를 원하는 두께로 압연하는 열간압연공정, 냉각 및 권취 공정 등을 포함하는 열연강판 제조방법을 통해 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 전술한 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 이를 참조하여, 본 발명 실시예들의 열연 강판 제조방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 열연강판 제조 방법은 (a) 재가열 단계(S110), (b) 열간압연 단계(S120), (c) 1차 냉각 단계(S130) 및 (d) 2차 냉각 단계(S140)를 포함한다.
일 실시예에서, 재가열 단계(S110)는 반제품 상태의 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분 및 석출물을 재고용한다.
재가열의 대상이 되는 슬라브 판재는 전술한 바와 같이, 탄소(C) : 0.04 중량% 내지 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.50 중량% 내지 1.50 중량%, 망간(Mn) : 1.50 중량% 내지 2.50 중량%, 인(P) : 0 초과 내지 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 초과 내지 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량%, 니오븀(Nb) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량% 및 크롬(Cr) : 0.05 중량% 내지 1.00 중량%를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. 상기 조성을 갖는 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음, 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.
구체적으로, 재가열 단계는 1200℃ 내지 1250℃의 온도에서 수행될 수 있다. 슬라브 재가열 온도가 1200℃ 미만이면 슬라브 판재의 온도가 낮아 압연 부하가 커질 수 있다. 또한, 재가열 온도가 1200℃ 이상인 경우에 망간 및 니오븀계 석출물을 재고용하기에 유리하다. 이러한 경우, 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도가 1250℃를 초과하면 오스테나이트 결정립이 조대화되어, 강도 확보가 어려울 수 있다.
구체적으로, 재가열 시간은 슬라브의 두께에 따라 조절 될 수 있으나 예를 들면, 1 시간 내지 4 시간, 2 시간 내지 3 시간일 수 있다. 재가열 시간은 재가열 온도, 슬라브의 두께 등을 고려하여 적절하게 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 열간압연 단계(S120)는 슬라브 판재를 열간 압연한다. 이 때, 열간압연 단계에서의 합금조성, 온도, 냉각속도 등에 따라 강판의 복합조직이 다르게 형성될 수 있다.
구체적으로, 열간압연 단계(S120)에서 840℃ 내지 900℃의 마무리 압연 온도(FDT)로 수행될 수 있다. 상기 온도 범위에서 열간압연이 마무리될 경우, 열간압연 후 냉각 전 강판의 조직이 오스테나이트 상이 될 수 있다. 마무리 압연 온도가 900℃를 초과할 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 변태 후 페라이트 결정립 미세화가 충분히 이루어지지 않으며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다. 또한, 마무리 온도가 840℃ 미만이면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 1차 냉각 단계(S130)는 열간압연된 판재를 페라이트 온도 영역까지 1차 냉각한 후, 페라이트 온도 영역에서 3초 이상 유지함으로써 충분한 페라이트 분율을 확보한다. 여기서 유지는 일정한 특정의 온도를 유지하는 방식 또는 특정의 온도 범위 내에서 공냉하는 방식도 포함할 수 있다.
구체적으로, 1차 냉각시 냉각 속도(1차 냉각속도)는 대략 50℃/sec 내지 200℃/sec 정도의 냉각속도로 페라이트 온도 영역까지 냉각될 수 있으나, 냉각속도가 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 냉각 범위에서, 페라이트 및 마르텐사이트의 분율 조절이 유리할 수 있다.
구체적으로, 페라이트 영역의 온도는 600℃ 내지 700℃일 수 있다. 상기 범위 내에서, 열연강판의 최종 미세조직에 페라이트가 60% 이상 포함될 수 있다. 이러한 경우 열연강판은 우수한 가공성, 연신율 및 성형성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 페라이트 온도 영역에서의 유지 시간은 3초 이상일 수 있다. 유지 시간이 3초 미만인 경우, 페라이트 변태가 불충분하여 가공성을 확보하기 어렵다. 보다 구체적으로, 유지 시간은 3초 내지 6초일 수 있다. 상기 범위 내에서, 인장강도 980MPa 이상 및 HER 40% 이상의 물성을 만족시키기에 유리할 수 있다.
일 실시예에서, 2차 냉각 단계(S140)는 목표로 하는 재질(예를 들면, 물성, 조직 분율, 결정립의 크기 등)을 확보하기 위하여, 50℃/sec 내지 100℃/sec의 냉각속도로 냉각한다. 냉각 속도가 50℃/sec 미만일 경우 마르텐사이트의 분율이 과도하게 높아져 열연 강판의 스트래치-플랜지성, 성형성, 가공성 등이 저하될 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 100℃/sec를 초과할 경우, 강판의 인성, 강도, 취성 등이 저하될 수 있다.
구체적으로, 냉각 종료 온도는 400℃이하일 수 있다. 냉각 종료 온도가 400℃를 초과하는 경우 충분한 마르텐사이트 확보가 어려워질 수 있다.
더욱 구체적으로, 냉각 종료 온도는 50℃ 내지 400℃일 수 있다. 상기 범위 내에서, 목적하는 조직의 분율(예를 들면, 마르텐사이트 20%~40%, 페라이트 60%~80%)을 달성하기에 유리할 수 있다.
일 실시예의 열연강판 제조방법은 전술한 제조 방법을 통해, 페라이트 및 결정립의 크기가 5 ㎛ 미만 마르텐사이트의 복합조직을 포함하는 열연 강판을 제조할 수 있다. 상기 열연강판 제조 방법으로 제조된 인장강도 980MPa 이상의 초고강도를 구현하면서도 동시에 HER(Hole Expansion Rate) 40% 이상의 고성형성을 구현할 수 있다. 뿐만 아니라, 동일한 마르텐사이트 분율에서도 더 높은 강도를 구현할 수 있다.
일 실시예의 열연강판 제조방법은 마르텐사이트(200)를 20% 내지 40%의 분율로 함유하고, 페라이트(100)를 60% 내지 80%의 분율로 함유하는 2상 조직(Dual Phase)강을 제조할 수 있다. 이러한 경우, 열연강판은 인장강도 980MPa 이상의 초고강도를 구현하면서도, 연신율 10% 이상 및 HER(Hole Expansion Rate) 40% 이상을 만족시킬 수 있다.
본 발명 실시예들의 제조 방법으로 제조된 열연 강판은, 냉연 공정이 아닌 열연 공정으로 구현하기에는 어려웠던 5 ㎛ 미만의 마르텐사이트의 복합조직을 구현할 수 있다. 또한, 인장강도 980MPa 이상의 초고강도를 구현하면서도 동시에 HER(Hole Expansion Rate) 40% 이상의 고성형성을 구현할 수 있어, 높은 수준의 성형모드(드로우성, 스트래치-플랜지성, 스트래치성, 굽힘성 등)가 요구되는 복합성형부품(예를 들면, 로어암)에 사용될 수 있다.
일 실시예의 복합조직에는 상기의 마르텐사이트 및 페라이트 뿐만 아니라, 일부 베이나이트 혹은 잔류 오스테나이트가 포함될 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.
이하에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 슬라브 판재의 준비
하기 표 1에 각 실시예 및 비교예에 사용하기 위해 준비한 슬라브 판재의 조성을 나타내었다.
C Si Mn P S Ti Cr
실시예1 0.07 0.6 1.7 0.02 0.003 0.06 0.05
비교예1 0.07 0.6 1.7 0.02 0.003 0.06 0.05
비교예2 0.15 0.3 1.12 0.012 0.003 - -
비교예3 0.075 0.3 1.55 0.013 0.002 - -
2. 열연 강판 시편의 제조
하기 표 2의 공정 조건에 따라, 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2의 열연 강판 시편을 제조하였다.
가열온도 압연종료
온도		 냉각중간 유지온도 유지 시간 2차 냉각속도 권취온도
실시예1 1200℃ 900℃ 700℃ 5 sec 100℃/sec 400℃
비교예1 1150℃ 950℃ 750℃ 10 sec 300℃/sec 450℃
비교예2 1150℃ 950℃ 750℃ 10 sec 300℃/sec 450℃
비교예3 1230℃ 910℃ 680℃ 10 sec 300℃/sec 550℃
3. 열연 강판 시편에 대한 물성 평가
표 2의 공정 조건으로 제조한 열연 강판 시편 대하여, 주요한 물성을 측정하여 하기 표 3에 기재하였다.
MS
분율		 MS
외 조직		 MS
결정립 크기		 TS
(MPa)		 YS
(MPa		 EL
(%)		 HER
(%)		 강도연성
밸런스
TS*EL
실시예1 30% 페라이트 3㎛ 이하 1003 896 14 45 14042
비교예1 30% 페라이트 5 ㎛ ~ 10㎛ 987 900 12 21 11844
비교예2 50% 페라이트 5 ㎛ ~ 10㎛ 922 587 18.6 - 17149
비교예3 20% 베이나이트 5 ㎛ ~ 10㎛ 822 685 18 75 14796
MS: martensite / TS: 인장강도 / YS: 항복강도 / HER: 홀확장률
A: 페라이트 결정립
B: 마르텐사이트 결정립

Claims (8)

  1. (a) 탄소(C) : 0.04 중량% 내지 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.50 중량% 내지 1.50 중량%, 망간(Mn) : 1.50 중량% 내지 2.50 중량%, 인(P) : 0 초과 내지 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 초과 내지 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량%, 니오븀(Nb) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량% 및 크롬(Cr) : 0.05 중량% 내지 1.00 중량%를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1200℃ 내지 1250℃에서 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 판재를 마무리압연온도(FDT) 840℃ 내지 900℃로 열간압연하는 단계;
    (c) 상기 열간압연된 판재를 1차 냉각한 후, 페라이트 온도 영역에서 3초 이상 유지시키는 1차 냉각 단계;
    (d) 상기 1차 냉각 후 유지된 판재를 50℃/sec 내지 100℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 2차 냉각 단계;
    를 포함하는 방법으로 페라이트 60% 내지 80% 분율 및 결정립의 크기가 5 ㎛ 미만인 마르텐사이트의 20% 내지 40% 분율을 함유하는 2상(DP, dual pahse) 복합조직강을 형성하고,
    인장강도 980MPa 이상 및 HER 40% 이상인 열연강판 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 페라이트 온도 영역은 600℃ 내지 700℃이고, 유지시간은 3초 내지 6초인 열연강판 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 냉각 종료온도는 50℃ 내지 400℃인 열연강판 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후, (e) 상기 2차 냉각된 판재를 50℃ 내지 400℃의 온도에서 권취하는 단계를 추가로 포함하는 열연강판 제조 방법.
  7. 탄소(C) : 0.04 중량% 내지 0.10 중량%, 실리콘(Si) : 0.50 중량% 내지 1.50 중량%, 망간(Mn) : 1.50 중량% 내지 2.50 중량%, 인(P) : 0 초과 내지 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 초과 내지 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량%, 니오븀(Nb) : 0.05 중량% 내지 0.10 중량% 및 크롬(Cr) : 0.05 중량% 내지 1.00 중량%를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고,
    페라이트를 60% 내지 80% 분율 및 결정립의 크기가 5㎛ 미만인 마르텐사이트를 20% 내지 40% 분율로 함유하는 2상(DP, dual pahse) 복합조직강이고, 인장강도 980MPa 이상 및 HER 40% 이상인 열연강판.
  8. 삭제
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