KR101721591B1

KR101721591B1 - 냉간단조용 저탄소 합금강의 제조 방법

Info

Publication number: KR101721591B1
Application number: KR1020150179459A
Authority: KR
Inventors: 이승민; 신정호
Original assignee: 주식회사 세아베스틸
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2017-03-30

Abstract

본 발명은 냉간단조용 저탄소 합금강의 제조방법에 관한 것으로, 연주 시, 주조속도, 전자 교반, 경 압하를 적절히 조합 및 적용하고, 압연 시 고온균열하여 중심부 편석을 저감하고, 생산성 향상을 위해 압연된 강재의 장입량을 증대하여 장입하고 870∼930℃의 오스테나이징 구간에서 90분 내지 3시간 동안 가열하고, 상기 가열된 강재를 580∼650℃의 온도까지 베이나이트, 마르텐사이트 구간을 거치지 않고 완전한 페라이트와 펄라이트 변태가 이루어지는 냉각조건으로 냉각하여 미세 균일한 띠 구조를 갖는 페라이트와 펄라이트로 변태시키는 것을 포함한다.

Description

냉간단조용 저탄소 합금강의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LOW-CARBON ALLOY STEEL FOR COLD FORGING}

본 발명은 냉간단조용 저탄소 합금강의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 연주 시, 주조속도, 전자 교반(Electro Magnetic Stirring), 경 압하(Soft Reduction)을 적절히 조합 및 적용하고 압연 시 고온균열을 적용함으로써 중심부 편석을 저감하고, 냉간단조 전 페라이트 펄라이트 어닐링(Ferrite Pearlite Annealing, FPA)시, 생산성 향상을 위한 장입량 증대 및 장입량 증대에 따른 제어냉각 최적화를 실시하여, 원가 절감이 가능하며 미세 균일한 띠 조직(band structure)을 통해 냉간단조성이 우수한 저탄소 합금강의 제조방법에 관한 것이다.

연속주조 시 발생되는 중심편석은 결함 및 재료특성 열화의 원인이 되어 후공정에 지대한 영향을 주고 있다. 상기의 중심편석이 심할 경우 본 발명의 페라이트 펄라이트 어닐링 열처리 시, 중심부에 저온변태조직인 마르텐사이트가 잔존하여 냉간단조 시 문제가 발생되며 이를 개선하기 위해 장시간의 열처리 시간이 필요하다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 주편의 중심편석을 제어해야 할 필요성이 있다.

연주주편의 응고조직은 표면으로부터 내부로 가면서 chill정, 주상정, 등축정 순으로 이루어져 있으며, 대부분 주상정이다. 이러한 응고조직은 주편의 중심편석 생성에 큰 영향을 미치기 때문에 일반적으로 등축정의 비율이 증가하면서 중심편석은 경감된다.

따라서 본 발명에서는 중심부의 주조속도, 전자교반(Electro Magnetic Stirring) 및 경 압하(SR, Soft Reduction) 기술을 적절히 조합, 적용하고, 압연 시 균열온도 1250℃이상, 재로시간 300분 이상 가열 및 유지하여 압연을 실시하여 중심편석을 제어하였다.

또한, 통상적으로 자동차의 변속기에 사용되는 소재는 사용특성상 냉간단조 시 냉간성형성을 위해 구상화열처리를 실시한 후 냉간단조를 실시한다. 그러나 구상화 열처리는 미세 균일한 구상화 조직과 연화를 위해 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있으며, 특히 저탄계에서는 균일한 구상화 조직을 형성하는데 어려움이 있다. 구상화 조직이 불균일할 경우, 페라이트 + 구상화 시멘타이트의 부피 분율 불균형으로 인한 냉간단조 시 크랙 발생, 시멘타이트 뭉침으로 인한 열처리 시 변형 발생, 가공성 저하 등의 문제점이 발생 될 수 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 실시하는 페라이트 펄라이트 어닐링 열처리 방법은 기계 가공성 향상을 위하여 페라이트, 펄라이트 부피 분율을 제어하고, 최종열처리 공정에서 열처리 변형을 제어하고, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 띠 조직을 제거하는 목적으로 실시하고 있다.

본 발명은 연주 시, 주조속도, 전자 교반(Electro Magnetic Stirring) 및 경 압하(Soft Reduction: SR)를 적절히 조합 및 적용하고 압연 시 고온균열을 적용함으로써 중심부 편석을 저감하고, 또한 페라이트 펄라이트 어닐링 시, 생산성 향상을 위한 장입량 증대 및 장입량 증대에 따른 순차 가열 및 제어냉각 최적화를 실시하여, 원가 절감이 가능하며 미세 균일한 띠 조직을 통해 냉간단조성이 우수한 저탄소 합금강의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 냉간단조용 합금강의 냉간단조 전 페라이트 펄라이트 어닐링 열처리 방법의 최적화에 관한 것으로서, C : 0.15 ~ 0.30 중량%, Si : 0.35 중량%이하(0 미포함), Mn : 0.40 ~ 1.40 중량%, P : 0.025 중량%이하(0 미포함), S : 0.035 중량%이하(0 미포함), Cu : 0.30 중량%이하(0 미포함), Ni : 1.60 중량%이하(0 미포함), Cr : 0.60 ~ 2.30 중량%, Mo : 0.70 중량%이하(0 미포함), Al : 0.015 ~ 0.040 중량%, Ti : 0.010 중량%이하(0 미포함)를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 저탄소 합금강을 이용하여, 연속주조 시, 소정의 주조 속도, 전자 교반, 경 압하를 적용하고 압연 시 1250℃ 이상의 온도에서 고온균열을 적용하여, 중심부 편석을 제거하는 단계; 생산성 향상을 위해 압연된 강재의 장입량을 증대하여 장입하고 870∼930℃의 오스테나이징 구간에서 90분 내지 3시간 동안 가열하는 단계; 상기 가열된 강재를 580∼650℃의 온도까지 베이나이트, 마르텐사이트 구간을 거치지 않고 완전한 페라이트와 펄라이트 변태가 이루어지는 냉각조건으로 냉각하여 미세 균일한 띠 구조를 갖는 페라이트와 펄라이트로 변태시키는 단계를 포함하는 저탄소 합금강의 제조방법에 의해 달성된다.

바람직하게는, 상기 변태된 강재를 600∼700℃의 온도에서 3시간 내지 9시간 템퍼링하는 단계를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 연속 주조 시 0.40 ~ 0.70 M/min의 주조 속도로 제한하고, 450A 내지 650A의 전자 교반을 적용하고, 경 압하를 적용하여 중심부 편석 제어를 실시하며, 압연 시 균열온도 1250℃ 이상에서 80~150분간 균열유지하고 압연한다.

또한 바람직하게는, 상기 오스테나이징 구간에서의 가열단계에서는 순차 가열을 실시하고, 상기 냉각 조건은 송풍기(Blower) 30~60Hz 및 배기량 30~70%로 제어될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 연주시 주조속도, 전자교반 및 경 압하를 적절하게 조합 및 적용하고 압연시 고온균열을 적용함으로써, 주편의 중심 편석을 제어하고, 또한 종래의 냉간단조 전 장시간이 요구되는 구상화 어닐링를 단시간에 가능한 페라이트 펄라이트 어닐링으로 대체하여 원가절감 및 납기단축에 효과가 있으며, 추가적으로 본 발명에서는 장입량 증대와 증량에 따른 제어냉각의 최적화를 통해 생산성 증대 및 미세 균일한 띠 조직과 구상화 열처리 동등수준의 냉간단조성을 단시간에 확보함으로써, 제조원가 절감 뿐만 아니라 열처리 시 발생되는 환경 오염 물질을 억제할 수 있으므로 이에 의한 환경오염 방지 및 제조 공정 단축에 따른 제조 납기 단축 및 생산성 향상에도 크게 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 등온 제어냉각장치의 측면 단면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 1과 비교예 2의 중심편석 분석결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 열처리 전 소재 장입의 상면을 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 사용된 강재의 CCT 곡선 및 페라이트 펄라이트 어닐링 열처리 사이클을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 2, 비교예 4 내지 5의 열처리 후 띠 조직을 나타낸 도면이다.
도 6은 가열 구간에서의 실측온도를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 4, 비교예 6 내지 7의 제어냉각 조건별 미세조직을 나타낸 도면이다.
도 8은 냉간단조를 실시한 제품을 나타낸 도면이다.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 약이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.

본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는 이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.

본 발명은 냉간단조용 합금강의 냉간단조 전 페라이트 펄라이트 어닐링 열처리 방법의 개발에 관한 것이다. 구체적으로는, C : 0.15 ~ 0.30 중량%, Si : 0.35 중량%이하(0 미포함), Mn : 0.40 ~ 1.40 중량%, P : 0.025 중량%이하(0 미포함), S : 0.035 중량%이하(0 미포함), Cu : 0.30 중량%이하(0 미포함), Ni : 1.60 중량%이하(0 미포함), Cr : 0.60 ~ 2.30 중량%, Mo : 0.70 중량%이하(0 미포함), Al : 0.015 ~ 0.040 중량%, Ti : 0.010 중량%이하(0 미포함)를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 저탄소 합금강의 상용강을 이용하여 실시한다. 상기 상용강의 조성 중 P, Mn, S, N 등이 높은 강종의 경우 중심편석이 심하여 연속주조 시 제어하지 않는다면 이를 제거하기 위해 장시간의 열처리가 필요하며, 합금 성분이 높은 강종은 풀림 열처리 시, 확산을 방해하여 경도 하락이 어렵고 균일한 띠 조직을 얻는 것이 어렵다.

본 발명에서는 먼저 상기 조성을 갖는 저탄소 합금강의 상용강을 중심편석을 제어하기 위한 목적으로 연속 주조 시 중심부의 응고조직을 양호하기 만들기 위해 0.40 ~ 0.70 M/min의 주조 속도로 제한하고, 잔류용강을 전자력에 의해 교반시켜 응고조직을 등축정화하고 용질 농화용강의 이동이나 집적을 억제하는 것에 의해 중심편석을 방지하기 위해 450A 내지 650A의 전자 교반을 적용하고, 상기 전자 교반 적용 시 생성되는 V 편석 및 반-거시(semi-macro) 편석 등을 제어하기 위해 경 압하을 적용하여 중심부 편석 제어를 실시하였다.

상기 조건을 적용하여 연속 주조된 강재는 1200~1300℃의 온도에서 총 재로시간 300분 이상 유지하며, 바람직하게는 균열온도 1250℃이상에서 80~150분간 균열유지하고 압연하는 단계를 거쳐 중심편석을 제어하였다. 상기 압연된 강재는 장입량을 증대하여 열처리 장입 전 균일하게 정렬하여 오스테나이징 구간에서 870~930℃에서 90분 내지 3시간 동안 가열하는 단계; 상기 가열된 강재를 580~650℃의 온도까지 제어 냉각하여 미세 균일한 띠 조직을 갖는 페라이트와 펄라이트로 변태시키는 단계; 및 상기 변태된 강재를 중심부 저온변태조직 및 경도 제어를 위해 600~700℃의 온도에서 3시간 내지 9시간 동안 템퍼링하는 단계로 이루어진다. 상기 가열된 강재를 580~650℃의 온도까지 제어 냉각하여 미세 균일한 띠 조직을 갖는 페라이트와 펄라이트로 변태시키는 단계에서는 580~650℃의 온도까지 균일하게 급냉하기 위하여 팬(fan)/송풍기(blower)/배기량의 최적화를 통해 미세한 페라이트와 펄라이트로 변태시킨다.

상기 제어냉각은 도 1의 제어냉각설비에서 이루어진다. 제어냉각설비는 상기 오스테나이징된 강재를 페라이트와 펄라이트로 변태시키는데 중요한 역할을 한다. 강재를 적재한 이송롤러가 제어냉각설비 내로 진입하면, 제어냉각설비의 외부면에 설치된 노즐에서 냉각수를 강재 방향으로 분출시키는 동시에, 제어냉각설비 하단에 위치한 송풍기(Blower)를 가동시켜 제어냉각설비의 온도를 일정 수준으로 유지시킬 수 있다. 이 때, 상기 냉각수는 10 내지 20℃일 수 있으며, 냉각속도는 바람직하게는 1~10℃/min, 보다 바람직하게는 5~7℃/min일 수 있다. 제어냉각 단계에서는, 상기 제어냉각설비의 송풍기를 통해 강재와 냉수의 접촉에 의한 직접 냉각 방식과 뜨거운 증기를 외부로 배출하여 설비 내부의 온도를 일정하게 유지하는 간접 냉각 방식을 통해 열을 뺏는 냉각 방식이다. 본 발명은 장입 증량에 따른 상기 제어냉각설비의 조건, 즉 냉각수의 온도 및 양, 송풍기와 배기 팬의 냉각조건의 최적화를 통해 베이나이트, 마르텐사이트 구간을 거치지 않고, 완전한 페라이트와 펄라이트 변태가 이루어지도록 설정하였다.

이하에서 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만, 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

아래 표 1에 나타낸 성분을 포함하고 잔량의 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 저탄소 합금강의 상용강을 이용하여 본 발명의 페라이트 펄라이트 어닐링 열처리 방법의 개발을 위해, 여러 조건에서 그 효과를 비교하였다.

구분	C	Si	Mn	P	S	Cu	Ni	Cr	Mo	Al	Ti
상용강	0.17	0.09	0.77	0.011	0.028	0.09	1.56	0.85	0.29	0.025	0.002

실시예 1

상기 조성의 강재를 이용하여 연주 시 주조속도 0.50M/min, 전자 교반 650A 및 경 압하를 적용하고, 연주된 강재를 균열온도 1250℃의 온도로 130분간 균열유지 후 압연을 실시하고, 중심편석을 평가하였다.

비교예 1

상기 조성의 강재를 이용하여 연주 시 주조속도 0.50M/min, 전자 교반 650A 및 경 압하를 적용하고, 연주재의 중심편석을 평가하였다.

비교예 2

상기 조성의 강재를 이용하여 연주 시 주조속도 0.50M/min를 적용하고 별도로 전자 교반과 SR은 적용하지 않고, 연주재의 중심편석을 평가하였다.

비교예 3

상기 조성의 강재를 이용하여 연주 시 주조속도 0.50M/min를 적용하고 별도로 전자 교반과 SR은 적용하지 않고, 상기 연주된 강재를 균열온도 1180℃의 온도로 130분간 균열유지 후 압연을 실시하였다.

도 2는 실시예 1과 비교예 2의 중심편석 분석결과를 나타낸 도면이다. 도 2의 a)는 실시예 1, b)는 비교예 1, c)는 비교예 2의 중심편석 미세조직을 나타내었다. 도 2의 b)와 c)를 참조하면, 전자 교반과 SR을 적용한 연주재의 중심편석이 유리하다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 일부 편석들이 남아 있어 이는 후공정인 열처리 시 영향을 줄 수 있다. 남아있는 일부 편석을 제거하기 위하여 1250℃ 균열유지하여 압연한 강재인 실시예 1은 중심편석이 제거된 것을 확인할 수 있다.

도 3은 열처리 전 소재 장입의 상면을 나타낸 도면이다. 도 3의 a)는 기존 1단 장입, b)는 장입량 증대 후에 대한 모식도를 나타낸 도면이다.

실시예 2

실시예 1의 강재를 도 3의 b)와 같이 장입량 증대하여, 상기 상용강의 CCT곡선을 바탕으로 도 4의 열처리 사이클로 페라이트 펄라이트 어닐링을 실시하였다. 제어압연의 조건은 송풍기(Blower) 20Hz, 배기량 30%로 600℃까지 냉각시킨다.

비교예 4

실시예 1의 강재를 도 3의 a)와 같이 장입량 증대 없이 1단 장입만 실시하고, 도 4의 열처리 사이클로 페라이트 펄라이트 어닐링을 실시하였다. 제어압연의 조건은 송풍기(Blower) 20Hz, 배기량 30%로 600℃까지 냉각시킨다.

비교예 5

비교예 3의 강재를 도 3의 a)와 같이 장입량 증대 없이 1단 장입만 실시하고, 도 4의 열처리 사이클로 페라이트 펄라이트 어닐링을 실시하였다. 제어압연의 조건은 송풍기(Blower) 20Hz, 배기량 30%로 600℃까지 냉각시킨다.

도 5는 실시예 2, 비교예 4 내지 5의 열처리 후 띠 조직을 나타낸 도면이다. 도 5의 a)는 비교예 4, b)는 비교예 5, c) 내지 e)는 실시예 2의 띠 조직을 나타내었다. 도 5의 a)와 b)를 비교해보면, b)는 중심부 저온변태조직인 마르텐사이트가 관찰된다. 이는 열처리 전 공정인 연주와 압연 공정으로 인한 중심편석의 차이로 인해 열처리 후에도 존재하는 것으로 판단된다. b)의 중심부 저온변태조직은 도 4의 열처리 사이클 중 템퍼링 구간에서 9시간 이상 유지해야 제거할 수 있다. 도 5의 c) 내지 e)를 참조하면, 조대 펄라이트, 두껍고 불균일한 띠 조직 및 템퍼드 베이나이트가 관찰된다. 이는 장입 증량에 따라 가열온도를 올리기 위해서는 더 많은 전력이 투입되게 되고, 이에 과다하게 가열 버너가 작동하게 되어 셋팅 온도보다 높은 온도까지 온도가 올라가 조대 펄라이트가 관찰되는 것으로 확인되며, 두껍고 불균일한 띠 조직은 동일 냉각조건에서 장입 증량에 따라 변태 종료점 온도까지 냉각 속도가 느려 관찰되는 것으로 확인된다. 불균일 장입 소재에서의 템퍼드 베이나이트 조직은 변태 완료 온도까지 냉각되지 못하여 잔류 오스테나이트가 존재하고 템퍼링 구간에서 베이나이트 조직으로 변태된 것으로 판단된다.

실시예 3

실시예 2의 결과를 바탕으로 조대 펄라이트가 관찰되는 이유를 검증하게 위해 셋팅온도와 강재의 실측 온도를 비교하기 위해, 강재에 열전대를 삽입하여 온도를 실측하였다.

도 6은 가열 구간에서의 실측온도를 나타낸 도면이다. 도 6의 a)는 장입량 증대 후 강재의 실측온도를 나타내었고, b)는 순차 가열 적용 후의 실측온도를 나타낸 도면이다. 상기 셋팅온도는 열처리로의 분위기 온도를 말한다. 장입 증량에 따라 강재의 온도는 셋팅온도 870℃ 대비 약 70~80℃ 높은 940~950℃까지 온도가 올라가는 것으로 확인되며, 상기 온도 상승으로 인해 조대 펄라이트가 관찰되는 것으로 확인되었다. 이에 따라, 순차 가열을 적용하였고, 적용 후 강재의 실측온도는 도 6의 b)에 나타낸 것과 같이 셋팅온도 대비 실측온도는 온도 상승 없이 유사한 온도로 가열된 것으로 확인 되었다.

실시예 3의 결과를 바탕으로, 장입 증량에 따라 제어냉각 시, 냉각속도가 낮고 불균일하여 두텁고 불균일한 밴드 조직과 이상조직인 템퍼드 베이나이트 조직을 관찰되었으며, 문제 해결을 위해, 제어냉각 조건별로 열처리를 실시하였다.

실시예 4

실시예 1의 강재의 오스테나이트 가열은 순차 가열을 적용하여 870℃에서 2시간 유지하고, 제어냉각은 송풍기(Blower) 50Hz, 배기량 60%의 조건으로 600℃까지 40분간 냉각하고, 템퍼링은 650℃에서 6시간 유지하였다.

비교예 6

실시예 1의 강재의 오스테나이트 가열은 순차 가열을 적용하여 870℃에서 2시간 유지하고, 제어냉각은 송풍기(Blower) 20Hz, 배기량 30%의 조건으로 600℃까지 40분간 냉각하고, 템퍼링은 650℃에서 6시간 유지하였다.

비교예 7

실시예 1의 강재의 오스테나이트 가열은 순차 가열을 적용하여 870℃에서 2시간 유지하고, 제어냉각은 송풍기(Blower) 70Hz, 배기량 80%의 조건으로 600℃까지 40분간 냉각하고, 템퍼링은 650℃에서 6시간 유지하였다.

도 7은 실시예 4, 비교예 6 내지 7의 제어냉각 조건별 미세조직을 나타낸 도면이다. 아래 표 2에는 제어냉각 조건별 열처리 경도(브리넬경도)를 나타내었다. 도 7을 참고하면, 순차 가열 후 전체적으로 조대 펄라이트는 관찰되지 않는다. 실시예 4의 경우 이상조직은 관찰되지 않으며, 도 8의 a)와 같이 미세 균일한 띠 조직을 갖으며, 균일한 경도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 6 내지 7은 도 7의 b), c)와 같이 여전히 불균일한 띠 조직과 템퍼드 베이나이트 조직이 관찰되며, 경도 또한 편차를 갖는 것으로 확인되었다. 상기 결과로 보아, 제어냉각의 조건 즉, 송풍기 및 배기량의 조건에 따라 미세조직 및 경도 형성에 가장 중요한 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

(단위: HB)

구분	실시예 4	비교예 6	비교예 7
Min.	151	151	152
Max.	156	169	174
평균	153	161	164

실시예 4, 비교예 6 내지 7의 조건으로 열처리된 강재를 이용하여 냉간단조를 진행하였다. 도 8은 냉간단조를 실시한 제품을 나타낸 도면이다. 도 8의 a)와 같이 기존 구상화 열처리재와 실시예 3의 강재는 치수 및 크랙 미발생으로 보아 동등한 냉간단조성을 나타내는 것으로 확인되나, 비교예 1 내지 2의 조건으로 열처리된 강재는 도 9의 b)와 같이 단조 후 크랙 및 파단이 발생된 것으로 확인되며, 이는 불균일한 띠 조직 및 경도로 인하여 냉간단조성이 좋지 않은 것으로 확인된다.

따라서, 장입 증량을 하여 생산성 증대를 통해 원가 절감이 가능하고, 열처리 사이클의 최적화를 통하여 미세 균일한 띠 조직 및 균일 경도를 갖도록 하여 우수한 냉간단조성을 얻을 수 있는 페라이트 펄라이트 어닐링 열처리 공정이 가능한 것을 확인 할 수 있었다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

냉간단조용 합금강의 냉간단조 전 페라이트 펄라이트 어닐링 열처리 방법의 최적화에 관한 것으로서,
C : 0.15 ~ 0.30 중량%, Si : 0.35 중량%이하(0 미포함), Mn : 0.40 ~ 1.40 중량%, P : 0.025 중량%이하(0 미포함), S : 0.035 중량%이하(0 미포함), Cu : 0.30 중량%이하(0 미포함), Ni : 1.60 중량%이하(0 미포함), Cr : 0.60 ~ 2.30 중량%, Mo : 0.70 중량%이하(0 미포함), Al : 0.015 ~ 0.040 중량%, Ti : 0.010 중량%이하(0 미포함)를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 저탄소 합금강을 이용하여, 연속주조 시, 소정의 주조 속도, 전자 교반, 경 압하를 적용하고 압연 시 1250℃ 이상의 온도에서 고온균열을 적용하여, 중심부 편석을 제거하는 단계; 생산성 향상을 위해 압연된 강재의 장입량을 증대하여 장입하고 870∼930℃의 오스테나이징 구간에서 90분 내지 3시간 동안 가열하는 단계; 상기 가열된 강재를 580∼650℃의 온도까지 베이나이트, 마르텐사이트 구간을 거치지 않고 완전한 페라이트와 펄라이트 변태가 이루어지는 냉각조건으로 냉각하여 미세 균일한 띠 구조를 갖는 페라이트와 펄라이트로 변태시키는 단계를 포함하는 저탄소 합금강의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 변태된 강재를 600∼700℃의 온도에서 3시간 내지 9시간 템퍼링하는 단계를 추가로 포함하는 냉간단조용 저탄소 합금강의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 연속 주조 시 0.40 ~ 0.70 M/min의 주조 속도로 제한하고, 450A 내지 650A의 전자 교반을 적용하고, 경 압하를 적용하여 중심부 편석 제어를 실시하며, 압연 시 균열온도 1250℃ 이상에서 80~150분간 균열유지하고 압연하는 것을 특징으로 하는 냉간단조용 저탄소 합금강의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 오스테나이징 구간에서의 가열단계에서는 순차 가열을 실시하고, 상기 냉각 조건은 송풍기(Blower) 30~60Hz 및 배기량 30~70%로 제어되는 것을 특징으로 하는 냉간단조용 저탄소 합금강의 제조방법.