KR101751530B1 - 공구용 강판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공구용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예는 강판 전체 100중량%에 대해, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, V: 0.05 내지 0.5중량%, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.1 내지2.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 공구용 강판이되, 상기 공구용 강판의 폭방향 위치별 로크웰 경도의 편차는 5HRC이내이고, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 것의 비율이 90% 이상인 것인 공구용 강판을 제공한다.
본 발명의 일 구현예는 강판 전체 100중량%에 대해, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, V: 0.05 내지 0.5중량%, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.1 내지2.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 공구용 강판이되, 상기 공구용 강판의 폭방향 위치별 로크웰 경도의 편차는 5HRC이내이고, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 것의 비율이 90% 이상인 것인 공구용 강판을 제공한다.
Description
본 발명의 일 구현예는 공구용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
공구용 고탄소 강판은 최종 열처리 후에 우수한 강도와 인성을 얻기 위해 다음의 종래 기술 등이 사용되고 있다.
대표적인 예로, 특허문헌 1 내지 3은 Mn, Cr, Mo, W 및 V의 함유량을 조정함으로써 열처리 후 최종 제품의 강도 및 인성을 확보하는 기술이 있다.
그러나 이러한 고합금의 열연제품들의 경우 현재까지는 전기로에서 생산하며, 두께가 두껍고 폭이 좁은 소단중의 제품들이 대부분이었다. 이는 두께가 얇고 폭이 넓을 경우 형상 불균일로 인해 후속 냉연 공정에서의 작업이 불가능하기 때문이다. 이는 고합금강의 경우 상변태 속도가 느려 위치별 냉각속도 차이에 따라 생성되는 열연제품의 조직이 크게 달라지기 때문이다. 이로 인해 두께가 두껍고 폭이 좁은 소단중으로 생산할 수 밖에 없었다.
따라서, 생산성 향상 및 냉간압연의 효율을 위해 얇고 폭이 넓은 열연 코일의 개발 필요성이 절실히 대두되고 있는 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 공구용 강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예인 공구용 강판은, 강판 전체 100중량%에 대해, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, V: 0.05 내지 0.5중량%, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.1 내지2.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 공구용 강판이되, 상기 공구용 강판의 폭방향 위치별 로크웰 경도의 편차는 5HRC이내이고, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 것의 비율이 90% 이상인 강판을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고에 대해, 길이 방향 파고가 10cm 이내인 것의 비율이 90% 이상일 수 있다.
상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부에 위치하는 파고 전체에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 파고의 비율이 90% 이상일 수 있다.
상기 공구용 강판의 길이 방향의 파고는 20cm 이내일 수 있다.
상기 공구용 강판의 길이 방향의 파고는 10cm 이내일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 Mn: 0.1 내지 1.0중량%일 수 있고, 상기 V: 0.05 내지 0.3중량% 일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 Ni, Cr, Mo 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.5 내지2.0중량%일 수 있다.
상기 공구용 강판 전체 미세조직 100%에 대해, 70% 이상의 베이나이트 조직, 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 공구용 강판 전체 미세조직 100%에 대해, 90% 이상의 베이나이트 조직 및 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 공구용 강판의 폭방향 위치별 로크웰 경도의 편차는 3HRC 이내일 수 있다.
상기 공구용 강판의 로크웰 경도는 36 내지 41HRC일 수 있다.
상기 공구용 강판의 두께와 파고의 조합 (파고X두께2) 값은 2cm3 이하일 수 있다. 상기 공구용 강판의 두께는 5mm 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예인 공구용 강판의 제조방법은, 슬라브 전체 100중량%에 대해, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, V: 0.05 내지 0.5중량%, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.1 내지2.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 수득하는 단계; 상기 수득한 열연강판을 냉각하는 단계; 상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계; 및 상기 권취된 코일을 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 수득한 열연강판을 냉각하는 단계; 는, 상기 수득한 열연강판을 열간 압연 종료 후 15초 이내에 20 내지 40℃/sec 의 속도로 냉각하는 1차 냉각 단계; 및 상기 1차 냉각된 강판을 1차 냉각 후 30초 이내에 5 내지 10℃/sec의 속도로 냉각하는 2차 냉각 단계;를 포함할 수 있다.
상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계; 는, 하기 수학식 1에 의한, Tc(℃) 이상의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
[수학식 1]
Tc(℃) = 880-300*C-80*Mn-15*Si-45*Ni-65*Cr-85*Mo
단, 상기 C, Mn, Ni, Cr, 및 Mo은 상기 슬라브 전체 100중량%에 대한 각 성분의 중량%를 의미한다.
상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계; 는, 상기 수학식 1에 의한 Tc(℃) 내지 650℃ 이하의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
상기 권취된 코일을 냉각하는 단계; 는, 0.005 내지 0.05℃/sec 의 속도로 냉각될 수 있다.
상기 권취된 코일을 냉각하는 단계; 에 의해, 오스테나이트 조직에서 베이나이트 조직으로 변태할 수 있고, 상기 단계에 의해 냉각된 상기 코일은 내권부 및 외권부 모두 베이나이트 균일 조직일 수 있다.
상기 권취된 코일을 냉각하는 단계; 에 의해, 전체 미세조직 100분율%에 대해, 70% 이상의 베이나이트 조직 및 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것인 공구용 강판을 제공할 수 있다.
상기 슬라브를 준비하는 단계; 에서, 상기 Mn: 0.1 내지 1.0중량%일 수 있고, 상기 V: 0.05 내지 0.3중량%일 수 있으며, 상기 Ni, Cr, Mo 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.5 내지2.0중량%일 수 있다.
상기 재가열된 슬라브를 열간 압연 하여 열연 강판을 수득하는 단계; 에 의해, 상기 수득된 열연 강판의 두께는 5mm이하일 수 있다.
상기 공구용 강판의 로크웰 경도는 36 내지 41HRC일 수 있다.
상기 공구용 강판의 폭방향 위치별 로크웰 경도의 편차는 5HRC 이내일 수 있다. 보다 구체적으로는 3HRC 이내일 수 있다.
상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부에 위치하는 파고 전체에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 파고의 비율이 90% 이상일 수 있다.
상기 공구용 강판의 두께와 파고의 조합 (파고X두께2)값은 2cm3 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 얇고 폭이 넓은 열연 코일을 개발하기 위해 위치별 조직 및 물성 편차가 적고 형상이 우수한 공구용 고탄소 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 파고의 높이를 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 의한 강판의 온도 이력을 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에 의해 제조된 형상을 비교하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 의한 강판의 온도 이력을 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에 의해 제조된 형상을 비교하여 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 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.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 의한 공구용 강판은, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, V: 0.05 내지 0.5중량%, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.1 내지2.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 공구용 강판일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예인 공구용 강판의 성분 및 조성 범위를 한정한 이유를 설명한다.
먼저, 탄소(C)는 0.4 내지 0.6중량%일 수 있다.
탄소는 강판의 강도를 향상시키는 필수적인 원소로 본 발명에서 구현하고자 하는 공구용 고탄소 강판의 강도를 확보하기 위하여 적정하게 첨가할 필요가 있다. 보다 구체적으로, 상기 탄소(C)의 함량이 0.4 중량% 미만인 경우, 공구용 고탄소 강판이 목적하는 강도를 수득하지 못할 수 있다. 반면, 상기 탄소(C)의 함량이 0.6 중량%를 초과하는 경우, 강판의 인성이 저하될 수 있다.
또한, 규소(Si)는 0.05 내지 0.5중량%일 수 있다.
규소는 고용강화에 의한 강의 강도 향상과 용강의 탈산에 도움을 주나, 과도하게 첨가될 경우 열간 압연 시 강판 표면에 스케일을 형성하여 강판의 표면 품질을 저해할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 일 구현예는 0.05 내지 0.5중량%의 규소를 포함할 수 있다.
망간(Mn)은 0.1 내지 1.5중량%만큼 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 망간(Mn)은 0.1 내지 1.0중량%만큼 포함될 수 있다.
망간(Mn)은 강의 강도 및 경화능을 향상시킬 수 있고, 강의 제조공정 중 불가피하게 함유되는 황(S)과 결합하여 MnS를 형성함으로써, 황(S)에 의한 크랙 발생을 억제하는 역할을 한다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에서 상기와 같은 효과를 얻기 위해서 0.1중량% 이상으로 첨가할 수 있다. 다만, 과도하게 첨가되는 경우에는 강의 인성이 저하될 수 있다.
바나듐(V)은 0.05 내지 0.5중량%만큼 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 0.05 내지 0.3중량%만큼 포함할 수 있다.
바나듐은 탄화물을 형성해, 열처리 시의 결정립의 조대화 방지 및 내마모성의 향상에 효과적인 역할을 한다. 다만, 과도하게 첨가하는 경우, 필요 이상으로 탄화물을 형성하여 강의 인성을 저하시킬 뿐 아니라, 고가의 원소이므로 제조원가가 상승할 수 있다.
또한, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분은 0.1 내지2.0중량%만큼 포함할 수 있다. 보다 더 구체적으로, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분은 0.5 내지 2.0중량%일 수 있다.
니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)은 강도를 향상시키고 탈탄을 억제하며 경화능을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 표면에서 화합물을 형성하여 내식성을 향상시킬 수 있다. 다만, 과도하게 첨가되는 경우, 필요 이상으로 경화능을 증가시킬 뿐 아니라 고가의 원소이므로 제조원가가 상승할 수 있다.
잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있으나, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니다.
더해서, 상기 성분 및 조성 범위를 만족하는 본 발명의 일 구현예에 의한 공구용 강판은, 강판 전체 미세조직 100%에 대해, 70% 이상의 베이나이트 조직과 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 탄화물을 포함하지 않는 페라이트, 라멜라 구조의 펄라이트, 및 탄화물을 포함한 베이나이트 조직은 조직 사진 상에서 각각 다른 형태로 개시되어 있다. 따라서, 상기 미세조직의 분율 측정 방법은, 평면의 조직 사진 상에서 상기 미세 조직의 형태에 근거하여 부피 분율을 측정할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 상기와 같이 전체 미세조직 100%에 대해, 베이나이트 조직이 70% 미만인 경우, 잔부인 페라이트 및 펄라이트 조직의 분율이 높아지게 되어 조직 불균일이 높아질 수 있다. 따라서, 조직 불균일로 인해 잔류 응력이 잔존함으로써, 강판 형상 불균일의 원인이 될 수 있다.
보다 더 구체적으로, 상기와 같은 강판 전체 미세조직 100%에 대해, 베이나이트 조직은 90% 이상일 수 있다.
또한, 상기 베이나이트 조직으로 인해, 상기 공구용 강판의 로크웰 경도는 36 내지 41HRC일 수 있고, 상기 공구용 강판의 위치별 로크웰 경도의 편차는 5HRC 이내일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 공구용 강판의 위치별 로크웰 경도의 편차는 3HRC 이내일 수 있다. 상기 로크웰 경도는 통상의 경도 시험기에서 자동으로 측정한 것이다.
보다 더 구체적으로, 공구용 강판의 위치별 로크웰 경도의 편차가 상기 범위를 초과하는 경우, 위치에 따른 경도 차이가 크게 될 수 있다. 이로 인해, 잔류 응력이 발생하게 되어 강판 형상 불량의 원인이 될 수 있다.
더해서, 상기 공구용 강판의 길이 방향의 파고는 20cm 이내일 수 있고, 보다 구체적으로는 상기 공구용 강판의 길이 방향의 파고는 10cm 이내일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부에 위치하는 파고 전체에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 파고의 비율이 90% 이상일 수 있다.
보다 더 구체적으로는, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 것의 비율이 90% 이상일 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고에 대해, 길이 방향 파고가 10cm 이내인 것의 비율이 90% 이상일 수 있다.
보다 구체적으로, 최종적으로 제조된 공구용 강판은 위치별 경도의 편차로 인해 강판의 측면이 웨이브(wave)형태일 수 있다. 다만, 본 발명의 일 구현예에 의한 공구용 강판의 길이 방향의 파고는 20cm 이내일 수 있다. 상기 파고는 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부에 위치하는 것일 수 있고, 보다 더 구체적으로, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고일 수 있다.
이 때, 파고란 웨이브의 위치상 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점의 높이 차이를 의미하는 것이다.
또한, 상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부란, 강판의 전체 길이에서 중심 지점을 기준으로 ±25%씩 포함되는 부분을 의미한다.
아울러, 파고 20cm 이내의 비율이란, 전체 파장의 길이의 총 합에 대한 파고 20cm 이내의 파장의 길이의 합을 의미한다. 이는 파고 10cm 이내의 비율도 마찬가지이다.
상기 파고, 공구용 강판의 길이 방향 중심부, 및 파고 20cm 이내의 비율은 본원 도 1에도 자세하게 개시되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 파고의 높이를 도식화한 것이다.
더해서, 강판의 길이 방향의 파고가 20cm 이내인 파고가 90% 이상일 경우, 강판의 위치별 경도 편차가 크지 않으므로, 이후 상기 강판을 가공하는 후공정 단계에서 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 냉간 압연 시 크랙 발생을 방지할 수 있다.
강판의 길이 방향의 파고가 20cm를 초과하거나, 90% 미만일 경우, 이후 코일 형태로 권취할 시, 권취 형상이 불량할 수 있다. 이는 운송 및 되풀기 작업 시, 소재의 결함을 유발할 수 있다.
더해서, 상기 공구용 강판의 두께와 파고의 조합 (파고X두께2)값은 2cm3 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 강판의 두께에 따라 파고가 달라질 수 있으므로, 두께와 파고의 조합값은 2cm3이하일 수 있다.
보다 구체적으로, (파고X두께2)값이 2cm3 이하인 경우, 후속 공정에서 파고에 의한 형상 불량 개선이 가능한 수준이고, 이를 통해 평평하고 일정한 크기의 제품을 제조할 수 있다.
아울러, 상기 특징을 만족하는 본 발명의 일 구현예인 공구용 강판의 두께는 5mm 이하일 수 있다. 이 때, 상기 공구용 강판은 열간 압연이 완료된 열연강판일 수 있으며, 상기 강판의 두께는 열간 압연된 강판의 두께일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 공구용 강판의 두께가 5mm를 초과하는 경우, 후속 공정에서 냉간 압연을 위한 압하율이 증가되므로, 실수율이 향상되거나 작업성이 열위해질 수 있다.
반면, 본 발명의 일 구현예에 의한 공구용 강판은 위치별 경도 편차가 크지 않음으로써, 강판의 형상이 비교적 유려하므로 5mm 이하의 두께로 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 의한 공구용 강판 제조방법은, 슬라브 전체 100중량%에 대해, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, V: 0.05 내지 0.5중량%, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.1 내지2.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 수득하는 단계; 상기 수득한 열연강판을 냉각하는 단계; 상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계; 및 상기 권취된 코일을 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
먼저, 전체 100중량%에 대해, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, Ni: 0.05 내지1.0중량%, Cr: 0.5 내지2.0중량%, Mo: 0.5 내지 2.0중량%, V: 0.05 내지 0.3중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 를 실시할 수 있다.
이 때, 상기 Mn은 0.1 내지 1.0중량%일 수 있고, 상기 Ni은 0.5 내지 1.0중량%일 수 있으며, 상기 Cr은 0.7 내지 2.0중량%일 수 있다. 더해서, 상기 Mo은 0.5 내지 1.5중량%일 수 있고, 상기 V은 0.05 내지 0.2중량%일 수 있다.
상기 슬라브의 성분 및 조성 범위 한정에 따른 이유는 전술한 본 발명의 일 구현예인 공구용 강판의 성분 및 조성 범위를 한정한 이유와 같다.
이후 상기 슬라브를 재가열하는 단계; 를 실시할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 슬라브는 1200 내지 1300℃ 온도 범위까지 재가열 할 수 있으며, 상기 온도 범위로 재가열 함으로써 불균일한 주조 조직을 균일 조직으로 만들 수 있을 뿐 아니라 열간 압연을 위한 충분히 높은 온도를 기대할 수 있다.
이후, 상기 재가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 수득하는 단계; 를 실시할 수 있다. 이 때, 상기 슬라브는 900 내지 1200℃ 온도 범위에서 압연될 수 있다.
상기 단계에 의해 수득한 열연 강판의 두께는 5mm이하일 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 의한 공구용 강판은 위치별 경도 편차가 크지 않아, 크랙 발생 없이 5mm이하의 열연 강판을 수득할 수 있다. 상기 두께의 열연 강판 수득 시, 이후 냉간 압연과 같은 후속 공정에서 실수율을 감소시켜 작업성을 향상시킬 수 있다.
이후, 상기 수득한 열연강판을 냉각하는 단계;를 실시할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 수득한 열연강판을 열간 압연 종료 후 15초 이내에 20 내지 40℃/sec 의 속도로 냉각하는 1차 냉각 단계; 및 상기 전단 냉각된 열연강판을 전단 냉각 후 30초 이내에 5 내지 10℃/sec의 속도로 냉각하는 2차 냉각 단계;를 포함할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 상기와 같이 수득한 열연강판을 1차 및 2차 냉각으로 나뉘어 각각 다른 속도로 냉각함으로써, 압연 종료 이후에 불필요하게 형성되는 스케일을 줄이고 원하는 온도까지 냉각할 수 있다.
다음으로, 상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계; 를 실시할 수 있다. 상기 단계는 하기 수학식 1에 의한 Tc(℃) 이상의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
[수학식 1]
Tc(℃) = 880-300*C-80*Mn-15*Si-45*Ni-65*Cr-85*Mo
단, 상기 C, Mn, Si, Ni, Cr, 및 Mo은 상기 슬라브 전체 100중량%에 대한 각 성분의 중량%를 의미한다.
보다 구체적으로, 상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계;는 상기 수학식 1에 의한 Tc(℃) 내지 650℃ 이하의 온도 범위에서 수행될 수 있다.권취 온도를 상기 수학식 1과 같이 제어 하는 이유는 권취 이전에 베이나이트 변태를 억제하기 위함이다. 상기와 같이 제어함으로써, 권취 이후에 충분한 시간을 가지고 균일한 미세조직을 얻게 되어 양호한 형상의 강판을 제조할 수 있다.
이후, 상기 권취된 코일을 냉각하는 단계;를 실시할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 코일은 0.005 내지 0.05℃/sec 의 속도로 냉각될 수 있다. 이 때, 상기 코일의 미세 조직은 오스테나이트 조직에서 베이나이트 조직으로 변태할 수 있고, 그 결과 상기 코일의 내권부 및 외권부 모두 베이나이트 균일 조직일 수 있다.
보다 더 구체적으로는, 상기 코일 전체 미세조직 100분율%에 대해, 70% 이상의 베이나이트 조직, 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 상기 코일 전체 미세조직 100분율%에 대해, 90% 이상의 베이나이트 조직, 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 권취된 코일을 상기 속도와 같이 냉각함으로써, 균일한 미세조직을 얻을 수 있다.
상기 방법으로 제조된 공구용 강판의 로크웰 경도는 36 내지 41HRC일 수 있고, 상기 공구용 강판의 위치별 로크웰 경도의 편차는 5HRC 이내일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 공구용 강판의 위치별 로크웰 경도의 편차는 3HRC 이내일 수 있다.
또한, 상기 공구용 강판의 길이 방향의 파고는 20cm 이내일 수 있으며, 상기 공구용 강판의 두께와 파고의 조합 (파고X두께2)값은 2cm3 이하일 수 있다.
이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1의 조성을 갖는 슬라브를 준비한 후, 1250℃에서 상기 슬라브를 재가열 하였다. 상기 재가열된 슬라브를 3.5mm의 두께로 열간 압연 후, 하기 표 2의 조건으로 열연강판을 냉각하였다.
이 때, 1차 냉각 및 2차 냉각은 열간 압연된 강판을 수냉이나 공냉으로 냉각하는 단계이다. 이후, 상기 1차 및 2차 냉각된 강판을 하기 표 2의 조건에 따라 권취하여 코일을 수득하였다. 마지막으로, 상기 권취된 코일 전체를 공냉하였다.
보다 구체적으로, 상기 열연 강판을 열간 압연 종료 후, 15초 이내에 수냉하여 1차 냉각하였다. 1차 냉각 후, 30초 이내에 상기 강판을 공냉하여 2차 냉각하였다. 이 때 상기 냉각 속도는 하기 표 2에 개시된 바와 같다.
또한, 상기 열연 강판을 냉각한 후, 수학식 1 이상의 온도 범위에서 권취하여 코일을 수득하였고, 이후 하기 표 2에 개시된 속도로 상기 권취된 코일을 냉각하였다.
보다 더 구체적으로, 본원 도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 의한 강판의 온도 이력을 그래프로 나타낸 것이다. 따라서, 재가열-열간 압연-1차 냉각-2차 냉각-권취된 코일을 냉각하는 단계의 온도 변화율을 알 수 있다.
| 강종 | 두께 | C | Mn | Si | Ni | Cr | Mo | V | 수학식1 |
| 비교강 1 | 3.5 | 0.31 | 0.81 | 0.23 | 0.6 | 0.9 | 0.4 | 0.09 | 599 |
| 발명강 1 | 3.5 | 0.47 | 0.73 | 0.19 | 0.7 | 0.8 | 1.1 | 0.07 | 501 |
| 발명강 2 | 3.5 | 0.52 | 0.79 | 0.20 | 0.6 | 0.6 | 0.7 | 0.06 | 532 |
| 비교강 2 | 3.5 | 0.2 | 0.65 | 0.16 | 0.7 | 0.4 | 0.3 | 0.11 | 683 |
| 강종 | 구분 | 마무리 압연온도 (℃) |
1차냉각 속도 (℃/sec) |
1차냉각 종료온도 (℃) | 2차냉각 속도 (℃/sec) |
권취 온도 (℃) | 코일 냉각 속도 (℃/sec) |
| 비교강1 | 비교예 1 | 900 | 25 | 650 | 8 | 600 | 0.015 |
| 비교예 2 | 900 | 35 | 600 | 8 | 550 | 0.015 | |
| 발명강1 | 실시예 1 | 900 | 25 | 650 | 8 | 600 | 0.015 |
| 실시예 2 | 900 | 35 | 650 | 8 | 600 | 0.015 | |
| 실시예 3 | 900 | 35 | 600 | 8 | 550 | 0.015 | |
| 비교예 3 | 900 | 15 | 750 | 8 | 700 | 0.015 | |
| 비교예 4 | 900 | 35 | 600 | 8 | 550 | 0.1 | |
| 비교예 5 | 900 | 40 | 500 | 8 | 450 | 0.015 | |
| 발명강2 | 실시예 4 | 900 | 25 | 650 | 8 | 600 | 0.015 |
| 실시예 5 | 900 | 35 | 600 | 8 | 550 | 0.015 | |
| 비교예 6 | 900 | 25 | 650 | 8 | 600 | 0.001 | |
| 비교예 7 | 900 | 40 | 550 | 8 | 500 | 0.015 | |
| 비교강2 | 비교예 8 | 900 | 25 | 650 | 8 | 600 | 0.015 |
| 구분 | 권취 전 변태 분율(%) |
베이나이트 분율 (%) | 경도 (HRC) | 경도 편차 (HRC) | 파고 20cm 이내 비율(%) | 파고x두께2 (cm3) |
| 비교예 1 | 0 | 74 | 34 | 5 | 84 | 2.6 |
| 비교예 2 | 0 | 83 | 36 | 4 | 88 | 2.3 |
| 실시예 1 | 0 | 91 | 38 | 2 | 97 | 0.7 |
| 실시예 2 | 0 | 93 | 40 | 3 | 94 | 1.0 |
| 실시예 3 | 0 | 95 | 41 | 3 | 95 | 1.1 |
| 비교예 3 | 0 | 77 | 34 | 7 | 81 | 2.8 |
| 비교예 4 | 0 | 81 | 43 | 6 | 88 | 2.5 |
| 비교예 5 | 9 | 71 | 46 | 6 | 84 | 2.7 |
| 실시예 4 | 0 | 92 | 38 | 3 | 94 | 1.2 |
| 실시예 5 | 0 | 93 | 39 | 2 | 98 | 0.6 |
| 비교예 6 | 0 | 68 | 36 | 5 | 89 | 2.3 |
| 비교예 7 | 7 | 83 | 44 | 6 | 79 | 2.7 |
| 비교예 8 | 13 | 88 | 32 | 9 | 71 | 3.2 |
본 발명의 일 구현예에 의한 공구용 강판의 성분 및 조성과 다른 일 구현예에 의한 공구용 강판 제조 방법 조건을 모두 만족하는 실시예 1 내지 5의 경우, 경도 편차가 3HRC 이내 및 파고 20cm 이내 비율이 90% 이상으로 위치별 조직 및 물성 편차가 적은 것을 알 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 의한 실시예의 경우, 형상이 우수한 강판이 제조되었음을 알 수 다.
반면, 비교예 1 및 2는 강 중 탄소함량이 낮고, 수학식1에 의한 베이나이트 형성 온도가 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 비교예 1 및 2는 권취 이전에 베이나이트로 일부 변태하고, 권취 이후 냉각 시 추가적으로 베이나이트로 변태하면서 위치별 경도편차가 크고, 파고가 큰 형상의 강판이 제조되었음을 알 수 있다.
또한, 비교예 3은 1차 냉각속도가 느리고 권취 온도가 높아 경도가 낮고, 편차가 커 파고가 큰 것으로 나타났다. 또한, 비교예 4는 권취 이후의 코일 냉각속도가 빨라 경도가 높고, 편차가 커 파고가 큰 것으로 나타났다.
또한, 비교예 5 및 7은 권취 온도가 낮아 권취 이전에 베이나이트가 일부 변태하고 권취 이후 냉각 시 추가적으로 베이나이트가 변태하면서 위치별 경도편차가 크고, 파고가 큰 것으로 나타났다.
또한, 비교예 6은 권취 이후의 코일 냉각속도가 느려 경도가 낮고 위치별 경도편차가 커 파고가 큰 것으로 나타났다.
또한, 비교예 8은 탄소함량이 적어 변태 온도가 높고 빠르게 진행되어 권취 이전에 변태가 시작되는 것으로 나타났다. 이로 인해 경도가 낮고 파고도 큰 것으로 나타났다.
이는 본원 도 3에 개시된 바를 통해서도 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에 의해 제조된 형상을 비교하여 나타낸 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 의해 제조된 실시예의 경우, 비교예에서 나타나는 파고에 비해 크지 않은 것을 명확하게 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (29)
- 강판 전체 100중량%에 대해, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, V: 0.05 내지 0.5중량%, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.1 내지2.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 공구용 강판이되,
상기 공구용 강판의 폭방향 위치별 로크웰 경도의 편차는 5HRC이내이고,
상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 것의 비율이 90% 이상인 것인 공구용 강판.
- 제1항에 있어서,
상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부를 포함하는 강판 1m당 파고에 대해, 길이 방향 파고가 10cm 이내인 것의 비율이 90% 이상인 것인 공구용 강판.
- 제2항에 있어서,
상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부에 위치하는 파고 전체에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 파고의 비율이 90% 이상인 것인 공구용 강판.
- 제3항에 있어서,
상기 공구용 강판의 길이 방향의 파고는 20cm 이내인 것인 공구용 강판.
- 제4항에 있어서,
상기 공구용 강판의 길이 방향의 파고는 10cm 이내인 것인 공구용 강판.
- 제1항에 있어서,
상기 Mn: 0.1 내지 1.0중량%인 것인 공구용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 V: 0.05 내지 0.3중량% 인 것인 공구용 강판.
- 제1항에 있어서,
상기 Ni, Cr, Mo 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.5 내지2.0중량%인 것인 공구용 강판.
- 제1항에 있어서,
상기 공구용 강판 전체 미세조직 100%에 대해, 70% 이상의 베이나이트 조직, 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것인 공구용 강판.
- 제9항에 있어서,
상기 공구용 강판 전체 미세조직 100%에 대해, 90% 이상의 베이나이트 조직 및 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것인 공구용 강판.
- 제1항에 있어서,
상기 공구용 강판의 폭방향 위치별 로크웰 경도의 편차는 3HRC 이내인 것인 공구용 강판.
- 제1항에 있어서,
상기 공구용 강판의 로크웰 경도는 36 내지 41HRC인 것인 공구용 강판.
- 제1항에 있어서,
상기 공구용 강판의 두께와 파고의 조합 (파고X두께2) 값은 2cm3 이하인 것인 공구용 강판.
- 제1항에 있어서,
상기 공구용 강판의 두께는 5mm 이하인 것인 공구용 강판.
- 슬라브 전체 100중량%에 대해, C: 0.4 내지 0.6중량%, Si: 0.05 내지 0.5중량%, Mn: 0.1 내지 1.5중량%, V: 0.05 내지 0.5중량%, Ni, Cr, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.1 내지2.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계;
상기 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 수득하는 단계;
상기 수득한 열연강판을 냉각하는 단계;
상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계; 및
상기 권취된 코일을 냉각하는 단계;를 포함하되,
상기 수득한 열연강판을 냉각하는 단계; 는,
상기 수득한 열연강판을 열간 압연 종료 후 0초 초과 및 15초 이하 동안 20 내지 40℃/sec 의 속도로 냉각하는 1차 냉각 단계; 및
상기 1차 냉각된 강판을 1차 냉각 후 0초 초과 및 30초 이하 동안 5 내지 10℃/sec의 속도로 냉각하는 2차 냉각 단계;를 포함하며,
상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계; 는,
하기 수학식 1에 의한, Tc(℃) 이상의 온도 범위에서 수행되고,
[수학식 1]
Tc(℃) = 880-300*C-80*Mn-15*Si-45*Ni-65*Cr-85*Mo
(단, 상기 C, Mn, Ni, Cr, 및 Mo은 상기 슬라브 전체 100중량%에 대한 각 성분의 중량%를 의미한다.)
상기 권취된 코일을 냉각하는 단계; 는,
0.005 내지 0.05℃/sec 의 속도로 냉각되는 것인 공구용 강판 제조방법.
- 삭제
- 제15항에 있어서,
상기 냉각된 강판을 권취하여 코일을 수득하는 단계; 는,
상기 수학식 1에 의한 Tc(℃) 내지 650℃ 이하의 온도 범위에서 수행되는 것인 공구용 강판 제조방법.
- 삭제
- 제15항에 있어서,
상기 권취된 코일을 냉각하는 단계; 에 의해,
오스테나이트 조직에서 베이나이트 조직으로 변태하는 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제19항에 있어서,
상기 권취된 코일을 냉각하는 단계; 에 의해,
상기 코일은 내권부 및 외권부 모두 베이나이트 균일 조직인 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제20항에 있어서,
상기 권취된 코일을 냉각하는 단계; 에 의해,
전체 미세조직 100분율%에 대해, 70% 이상의 베이나이트 조직 및 잔부는 페라이트 및 펄라이트 혼합 조직으로 이루어진 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제15항에 있어서,
슬라브를 준비하는 단계; 에서,
상기 Mn: 0.1 내지 1.0중량%인 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제15항에 있어서,
슬라브를 준비하는 단계; 에서,
상기 V: 0.05 내지 0.3중량% 인 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제15항에 있어서,
슬라브를 준비하는 단계; 에서,
상기 Ni, Cr, Mo 및 이들의 조합을 포함하는 군의 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분: 0.5 내지2.0중량%인 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 재가열된 슬라브를 열간 압연 하여 열연 강판을 수득하는 단계; 에 의해,
상기 수득된 열연 강판의 두께는 5mm이하 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제15항, 제17항, 및 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구용 강판의 로크웰 경도는 36 내지 41HRC인 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제15항, 제17항, 및 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구용 강판의 폭방향 위치별 로크웰 경도의 편차는 5HRC 이내인 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제15항, 제17항, 및 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구용 강판의 길이 방향 중심부에 위치하는 파고 전체에 대해, 길이 방향 파고가 20cm 이내인 파고의 비율이 90% 이상인 것인 공구용 강판 제조방법.
- 제15항, 제17항, 및 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공구용 강판의 두께와 파고의 조합 (파고X두께2)값은 2cm3 이하인 것인 공구용 강판 제조방법.
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