KR102075642B1 - 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법 - Google Patents

구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102075642B1
KR102075642B1 KR1020180091361A KR20180091361A KR102075642B1 KR 102075642 B1 KR102075642 B1 KR 102075642B1 KR 1020180091361 A KR1020180091361 A KR 1020180091361A KR 20180091361 A KR20180091361 A KR 20180091361A KR 102075642 B1 KR102075642 B1 KR 102075642B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel sheet
hot
rolled steel
less
strength
Prior art date
Application number
KR1020180091361A
Other languages
English (en)
Inventor
박경수
채재용
박민혁
김영호
최원석
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020180091361A priority Critical patent/KR102075642B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102075642B1 publication Critical patent/KR102075642B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고강도 열연 도금강판은 중량%로, C: 0.05 내지 0.5%, Mn: 0.1 내지 2.5%, P: 0.05% 이하(0%를 제외함), S: 0.03% 이하(0%를 제외함), Nb: 0.01% 이하(0%를 제외함), B: 0.0005 내지 0.005%, Ti: 0.005, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 부피분율로, 베이나이트 또는 템퍼드 마르텐사이트를 90% 이상 포함하고, 하기 식 1을 만족한다.
[식 1] 20000 ≤ [항복강도] * [구멍확장능] (단위: MPa·%)

Description

구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법 {HIGH STRENGHTH HOT-ROLLED PLATED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT HOLE FLANGEABILITY, AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 구멍확장성이 우수한 고강도 고성형 열연 도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고강도 열연 도금강판은 강도를 지지하는 용도에 많이 사용되고 있다. 예를 들면, 건축용 비계, 비닐하우스 구조재, 태양광 지지대 등의 강건재 분야 구조물에 다양하게 사용된다. 이는 고강도 열연 도금강판이 강도를 지지하면서 변형을 막아주는 특성을 갖기 때문이다. 특히, 이러한 구조재에는 다양한 형태로 가공되기 때문에 구멍확장성과 같은 성형성이 필요하다.
이러한 고강도 열연 도금강판에 대하여 강도를 높이는 방법으로는 다음과 같은 기술이 제안되었다.
합금원소 첨가에 따른 석출강화로 강도를 확보하는 기술이 제안 되었으나, 이는 통상의 HSLA강의 제조 방법을 이용한 것으로, Ti, Nb, V, Mo 등의 고가의 합금원소를 첨가해야 하기 때문에 제조비용이 상승하는 문제가 있다.
또한, 페라이트와 마르텐사이트 이상 조직을 이용하거나, 오스테나이트를 잔류시키고 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트의 복합 조직을 활용하여 강도와 연성을 확보하는 기술이 제안 되었으나, 이와 같은 페라이트나 잔류 오스테나이트 상을 활용할 경우, 연성은 우수하나 항복강도가 낮아 강도를 지지하는 용도에는 적합하지 않은 문제가 있다.
본 발명은 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 구멍확장성이 우수한 고강도 고성형 열연 도금강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판은 중량%로, C: 0.05 내지 0.5%, Mn: 0.1 내지 2.5%, P: 0.05% 이하(0%를 제외함), S: 0.03% 이하(0%를 제외함), Nb: 0.01% 이하(0%를 제외함), B: 0.0005 내지 0.005%, Ti: 0.005 내지 0.2%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 부피분율로, 베이나이트 또는 템퍼드 마르텐사이트를 90% 이상 포함하고, 하기 식 1을 만족한다.
[식 1]
20000 ≤ [항복강도] * [구멍확장능] (단위: MPa·%)
상기 식 1에서 [항복강도]는 고강도 열연 도금강판의 항복강도를 의미하며, [구멍확장능]은 고강도 열연 도금강판의 구멍확장성을 %로 나타낸 수치를 의미한다.
열연 도금강판은 중량%로, Si: 0.5% 이하(0%를 제외함) 및 Cr: 0.5% 이하(0%를 제외함)를 더 포함할 수 있다.
미세조직은 부피분율로, 5% 이하의 페라이트, 5% 이하의 펄라이트, 및 5% 이하의 잔류 오스테나이트를 더 포함할 수 있다.
항복강도는 550MPa 이상이고, 구멍확장능은 25% 이상일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판의 제조방법은, 중량%로, C: 0.05 내지 0.5%, Mn: 0.1 내지 2.5%, P: 0.05% 이하(0%를 제외함), S: 0.03% 이하(0%를 제외함), Nb: 0.01% 이하(0%를 제외함), B: 0.0005 내지 0.005%, Ti: 0.005 내지 0.2%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계;
슬라브를 가열하는 단계;
가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
열연강판 50 내지 1000℃/sec의 속도로 냉각하되, 냉각 종료 온도가 350℃ 이하 또는 420 내지 500 ℃가 되도록 냉각하는 단계;
냉각된 열연강판을 권취하여 코일을 제조하는 단계;
코일을 냉각하여 열연코일을 제조하는 단계; 및
열연코일을 400 내지 720℃의 온도로 열처리하는 단계;를 포함하고,
열연강판을 제조하는 단계;에서, 열간압연으로 열연강판의 제조를 종료한 이후, 열연강판의 냉각을 개시하기까지의 시간인 냉각 개시 시간은 5초 이하인 것을 포함한다.
열연코일을 400 내지 720℃의 온도로 열처리하는 단계; 이후에, 열처리한 코일을 도금하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
슬라브를 준비하는 단계;에서, 중량%로, Si: 0.5% 이하(0%를 제외함) 및 Cr: 0.5% 이하(0%를 제외함)를 더 포함할 수 있다.
열연강판을 제조하는 단계;에서, 열연강판의 압연 종료 온도는 850 내지 900 ℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고강도 열연 도금강판은, 고가의 합금원소를 다량 첨가하지 않고도 고강도의 목적을 달성할 수 있어, 저원가이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고강도 열연 도금강판은 강도를 지지하는 용도에 사용될 수 있다. 보다 상세하게는 열간압연과 도금열처리를 활용하여, 고강도 열연 도금강판의 구멍확장성이 우수하다.
본 명세서에서, 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
본 명세서에서, 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.
본 명세서에서, 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 열연 도금강판은 중량%로, C: 0.05 내지 0.5%, Mn: 0.1 내지 2.5%, P: 0.05% 이하(0%를 제외함), S: 0.03% 이하(0%를 제외함), Nb: 0.01% 이하(0%를 제외함), B: 0.0005 내지 0.005%, Ti: 0.005 내지 0.2%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
먼저, 고강도 열연 도금강판의 성분을 한정한 이유를 설명한다.
탄소(C): 0.05 내지 0.5%
탄소는 강판의 강도를 향상시키는 필수적인 원소일 뿐만 아니라, 본 발명에서 구현하고자 하는 미세조직을 확보하기 위해서 적정한 첨가가 필요하다. 탄소의 함량이 너무 적을 경우에는 열간압연 이후 냉각 시, 페라이트 및 펄라이트로 우선 변태되어 원하는 90% 이상의 베이나이트 및 템퍼드 마르텐사이트 조직을 확보하기 어려운 문제가 있다. 반면, 탄소의 함량이 너무 많을 경우에는 열간압연 이후 냉각 시 강판에 크랙이 발생하거나, 강건재 용도로 사용할 경우 용접성이 낮아지는 원인이 된다. 따라서, 본 발명에서 C의 함량은 0.05 내지 0.5%로 할 수 있다.
망간(Mn): 0.1 내지 2.5%
망간은 강의 강도 및 경화능을 향상시킬 뿐만 아니라, 강의 제조공정 중 불가피하게 함유되는 황(S)과 결합하여 MnS를 형성시킴으로써 S에 의한 크랙 발생을 억제하는 역할을 한다. 본 발명에서 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 상기 망간의 함량이 0.1% 이상일 수 있다. 반면, 망간의 함량이 너무 많을 경우에는 잔류 오스테나이트를 형성시켜 항복강도가 낮아지는 원인이 되며, 용접성이 저하되고, 가격이 상승하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서 Mn의 함량은 0.1 내지 2.5%로 할 수 있다.
인(P): 0.05% 이하(0%를 제외함)
인은 강 중의 불가피하게 함유되는 불순물로서, 결정립계에 편성되어 강의 인성을 저하시키는 주요 원인이 되는 원소이므로, 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 P의 함량은 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서 P의 함량은 상한을 0.05%로 할 수 있다.
황(S): 0.03% 이하(0%를 제외함)
황은 강 중에 불가피하게 함유되는 불순물로서, 망간과 반응하여, MnS를 형성하여 석출물의 함량을 증가시키고, 강을 취화시키는 주요 원인이 되는 원소이다. 따라서, 가능한 한 낮게 제어할 수 있다. 이론상 S의 함량은 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서 S의 함량은 상한을 0.03%로 할 수 있다.
나이오비윰(Nb): 0.01% 이하(0%를 제외함)
나이오비윰은 탄소나 질소와 반응하여, NbC나 NbN을 형성하여 석출물의 함량을 증가시킨다. 그러나, 나이오비윰은 고가의 합금원소로 첨가량에 따라 가격이 상승하는 문제가 있어, 본 발명에서 Nb의 상한을 0.01%로 할 수 있다.
보론(B): 0.0005 내지 0.005%
보론은 강판의 경화능을 향상시키는데 중요한 역할을 하는 원소로 압연 종료 후 냉각 시 페라이트나 펄라이트의 변태를 억제한다. 본 발명에서 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 보론의 함량이 0.0005% 일 수 있다. 반면, 보론의 함량이 너무 많은 경우에는 과다 첨가된 보론이 Fe와 결함하여 입계를 취약하게 만드는 문제가 있어 보론의 함량은 0.0005 내지 0.005%로 할 수 있다.
타이타늄(Ti): 0.005 내지 0.2%
타이타늄은 탄소나 질소와 결합하여 탄화물 및 질화물을 형성하는 원소이다. 본 발명에서는 보론을 첨가하여 경화능을 확보하고자 하였는데, 이 때 보론이 질소와 결합하기 이전에 타이타늄이 질소와 결합함으로써 보론의 첨가 효과를 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 타이타늄의 함량이 0.005% 이상일 수 있다. 반면, 타이타늄의 함량이 너무 많은 경우에는, 과다 첨가된 타이타늄이 슬라브 제조 단계에서 연주성을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 본 발명에서 타이타늄의 함량은 0.005 내지 0.2%로 할 수 있다.
실리콘(Si): 0.5% 이하(0%를 제외함)
실리콘은 탈산제로 작용할 뿐만 아니라, 강판의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 또한, DP강이나 Trip강과 같이 조직제어를 요구하는 강종에서 활용하기도 한다. 그러나, 상기 실리콘의 함량이 너무 많을 경우에는 강판 표면에 스케일이 형성되어 강판의 표면 품질이 저하되는 문제가 있으며 용접성도 저하시키므로, 본 발명에서 Si의 함량은 0.5% 이하로 할 수 있다.
크롬(Cr): 0.5% 이하(0%를 제외함)
크롬은 강판의 강도를 향상시키는 역할을 하며 DP강이나 Trip강에서 조직제어를 위해 활용하기도 한다. 그러나, 크롬의 함량이 너무 많을 경우에는 용접성을 저하시키며, 고가의 합금원소로 가격이 상승하는 문제가 있어, 본 발명에서 Cr의 함량은 0.5% 이하로 할 수 있다.
상기 성분 이외에 본 발명은 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 상기 성분 이외에 유효한 성분의 첨가를 배제하는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명의 강판의 미세조직을 설명한다.
본 발명의 강판은 상기 성분계를 만족할 뿐만 아니라, 강판의 미세조직으로 부피분율로, 베이나이트 또는 템퍼드 마르텐사이트를 90% 이상 포함할 수 있다. 구멍확장성과 같은 성형성은 조직의 균질화가 매우 중요하다. 조직이 불균일할 경우, 서로 다른 상 경계에서 균열이 발생하여 성형성이 저하되는 원인이 된다. 베이나이트와 템퍼드 마르텐사이트가 혼재되어 있는 경우, 그 경계에서 응력이 집중하여 균열 발생 가능성이 높아지게 된다. 따라서, 베이나이트 또는 템퍼드 마르텐사이트 균일상으로 형성되는 것이 구멍확장성 측면에서 유리하다. 특히, 베이나이트와 템퍼드 마르텐사이트가 동시에 10부피% 이상의 분율을 갖는 조직이 형성되면 구멍확장성을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 구멍확장성은 상간의 강도차이가 작을수록 우수한 특징을 나타낸다.
여기서, 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite)란, 마르텐사이트 조직을 템퍼링하여 얻어지는 조직으로, 페라이트와 미세한 탄화물의 혼합조직을 말한다. 펄라이트는 층상조직인 반면 템퍼트 마르텐사이트는 미세한 입상의 시멘타이트가 균일하게 분포된 조직이다. 마르텐사이트와 비교하여 탄성한도가 높고 인성도 개선되며, 펄라이트보다 강도가 높다.
또한, 여기서, 구멍확장성이란, 프레스 성형에서의 성형모드는 드로잉, 굽힘, 장출, 신장 플랜지 성형으로 구분할 수 있는데, 신장 플랜지 성형에 필요한 성질로서, 금속 내 구멍을 확장할 수 있는 성질을 의미한다. 이러한 특성을 평가함에 있어서, 초기 구멍의 직경(Dinitial)과 최종 파단 시의 구멍의 직경(Dfinal)비로 하기 식 2의 구멍확장능으로 평가한다.
[식 2]
구멍확장능 =
Figure 112018077553268-pat00001
구멍확장능은 샘플에 홀(hole)을 낸 후 펀치로 밀어 올려 파단이 날 때까지 구멍확장성을 평가하는 것으로, 그 값이 높을수록 양호하여 가공 시 유리하다.
한편, 페라이트는 5부피% 이하, 펄라이트는 5부피% 이하, 잔류 오스테나이트는 5부피% 이하를 포함할 수 있다. 페라이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트가 너무 많은 경우에는 낮은 항복강도로 인해 항복비를 충분히 확보하기 어려운 문제가 있다. 한편, 상기 조직 이외에 잔부로서는 시멘타이트, 석출물 등을 포함할 수 있다.
여기서, 잔류 오스테나이트란, 가열한 강을 냉각시켜 다른 상으로 변태시킬 때, 변태하지 않고 남아있는 오스테나이트를 의미한다.
다음으로, 본 발명의 강판의 기계적 물성을 설명한다.
본 발명의 강판의 항복강도 및 구멍확장능은 하기 식 1을 만족할 수 있다. 즉, 항복강도 및 구멍확장능의 곱이 20,000 MPa·% 이상을 만족할 수 있다. 구체적으로, 23,000 MPa·% 이상을 만족할 수 있다. 보다 구체적으로, 25,000 MPa·% 이상을 만족할 수 있다.
[식 1]
20000 ≤ [항복강도] * [구멍확장능] (단위: MPa·%)
이 때, 식 1에서 [항복강도]는 고강도 열연 도금강판의 항복강도를 의미하며, [구멍확장능]은 고강도 열연 도금강판의 구멍확장성을 %로 나타낸 수치를 의미한다.
또한, 본 발명의 강판의 항복강도는 550MPa 이상이며, 구멍확장능은 25% 이상을 만족하는 것일 수 있다. 항복강도가 낮은 경우, 강도를 지지하는데 문제를 일으켜 고강도를 요구하는 구조물에 적절히 활용할 수 없다. 따라서, 고가의 합금원소를 포함하지 않음에도 불구하고 위의 강도를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 구멍확장능은 다양한 형태로 가공되는 부품에 사용되기 위해 꼭 필요한 성형성 항목이다. 특히, 강도와 성형성을 동시에 만족시키기 위해서는 항복강도와 구멍확장능의 곱으로 정의되는 수치를 제어하여 두 특성을 동시에 고려할 수 있다.
이하, 본 발명의 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 전술한 조성을 만족하는 슬라브를 준비한다.
준비된 슬라브를 가열한 후, 가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조한다. 이 때, 슬라브는 냉각되지 않은 상태로 통상의 열간압연을 실시할 수 있는 충분한 온도라면 특별히 가열하지 않고 그대로 사용할 수 있다.
열간압연된 열연강판은 압연 종료 후, 5초 이내에 50 내지 1000 ℃/sec의 속도로 350 ℃ 이하 또는 420 내지 500 ℃의 온도 범위까지 냉각할 수 있다. 이 때, 5초 이내의 의미는 열간압연으로 열연강판의 제조를 종료한 이후, 열연강판의 냉각을 개시하기까지의 냉각 개시 시간을 의미한다. 압연 종료 후 냉각을 개시하기까지의 대기 시간이 너무 길 경우, 대기 중이나 냉각 중에 페라이트 및 펄라이트로의 변태가 일어나게 되어, 본 발명에서 의도하는 강도를 확보할 수 없다. 또한, 냉각속도가 너무 작을 경우에도, 냉각 중 페라이트 및 펄라이트로의 변태가 일어나게 되고, 이 역시 본 발명에서 의도하는 강도를 확보할 수 없다. 냉각 속도는 빠를수록 유리하지만, 1000 ℃/sec를 초과하기 위해서는 특별한 장치가 필요하게 되어 본 발명에서 추구하는 고가의 합금원소를 제외하는 목적과 상충하게 된다. 한편, 냉각 종료 온도가 너무 높을 경우에도 페라이트 및 펄라이트 등으로 변태하게 되어 원하는 강도를 확보할 수 없다.
한편, 열연강판의 냉각 시, 냉각 종료 온도가 350 ℃ 이하 또는 420 내지 500 ℃가 되도록 냉각한다. 냉각 종료 온도가 350 ℃ 초과, 420 ℃ 미만의 온도 범위에 속할 경우, 조직의 균질화가 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 조직의 불균형에 의해, 베이나이트와 템퍼드 마르텐사이트가 혼재될 경우, 조직 간의 경계에서 응력이 집중하여 균열 발생 가능성이 높아지게 된다. 따라서, 냉각 종료 온도가 350 ℃ 이하 또는 420 내지 500 ℃가 되도록 냉각하여 베이나이트 또는 템퍼드 마르텐사이트 균일상으로 형성함으로써 우수한 구멍확장성을 확보할 수 있다.
냉각된 열연강판을 권취하여 코일을 제조하고, 코일을 냉각하여 열연코일을 제조한다.
냉각된 열연코일은 도금 열처리를 수행할 수 있다. 이 때의 열처리 온도는 400℃ 이상 720℃ 이하의 온도 범위에서 수행할 수 있다. 구체적으로, 450 이상 650 ℃ 이하의 온도에서 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 500 이상 600 ℃ 이하의 온도에서 수행할 수 있다. 열처리 온도가 너무 낮을 경우, 도금 처리가 제대로 되지 않는 문제가 있다. 또한, 열처리 온도가 너무 높을 경우, 열연강판 제조 시 제어된 미세조직이 역변태한 후 냉각하는 과정에서 페라이트 및 펄라이트 등의 조직이 생성되어 원하는 강도를 확보할 수 없다.
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.
(실시예)
하기 표 1의 조성(중량%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물임)을 갖는 강판을 준비한 후, 상기 강판을 하기 표 2의 조건으로 제조하였다. 그 후, 강판의 미세조직을 관찰하고, 기계적 물성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
상기 미세조직은 광학현미경 및 주사전자현미경을 이용하여 측정한 후, 이미지 분석을 통해 측정하였다.
상기 기계적 물성 중 인장시험은 DIN규격을 이용하여 C방향으로 실험을 실시하였다. 한편, 구멍확장능은 샘플에 홀(hole)을 낸 후 펀치로 밀어올려 파단이 날때까지 구멍확장성을 평가하는 것으로 그 값이 높을수록 양호하여 가공시 유리하다. 본 실시예에서는 이를 일본 JFST 1001-1996 규격으로 평가하였다.
강종 C Mn Si P S Cr Ti Nb B
발명강1 0.156 1.05 0.07 0.012 0.003 0.03 0.019 0.001 0.0019
발명강2 0.247 1.04 0.06 0.012 0.004 0.02 0.018 0.002 0.0021
발명강3 0.351 0.97 0.08 0.014 0.003 0.02 0.022 0.001 0.0021
발명강4 0.149 1.98 0.06 0.010 0.003 0.03 0.021 0.001 0.0017
발명강5 0.152 1.01 0.08 0.011 0.002 0.02 0.048 0.001 0.0018
발명강6 0.153 1.04 0.07 0.015 0.004 0.05 0.029 0.002 0.0031
비교강1 0.031 0.99 0.07 0.014 0.003 0.03 0.021 0.001 0.0021
비교강2 0.147 1.03 0.06 0.015 0.004 0.02 0.001 0.002 0.0020
비교강3 0.153 0.98 0.07 0.012 0.004 0.02 0.019 0.001 0.0002
비교강4 0.201 2.94 0.07 0.011 0.003 0.04 0.018 0.001 0.0021
강종 압연 종료 온도 (℃) 압연 종료 ~ 냉각 개시 시간 (sec) 냉각속도
(℃/sec)		 냉각 종료 온도 (℃) 열처리 온도 (℃)
발명강1 885 0.9 100 157 603
발명강1 879 1.0 200 81 601
발명강1 886 0.8 100 147 524
발명강1 885 1.1 100 140 643
발명강1 880 3.1 100 155 599
발명강1 881 0.8 100 465 610
발명강2 881 1.2 100 161 569
발명강3 885 1.1 100 145 591
발명강4 891 0.9 100 171 609
발명강5 889 1.2 100 139 601
발명강6 885 0.7 100 144 604
발명강1 873 10.9 100 161 609
발명강1 891 0.8 30 166 589
발명강1 875 0.7 100 608 593
발명강1 887 0.9 100 361 611
발명강1 881 0.8 100 414 618
발명강1 890 0.8 100 144 792
비교강1 888 1.1 100 175 587
비교강2 878 1.2 100 171 612
비교강3 877 1.1 100 144 604
비교강4 890 1.2 100 188 618
강종 페라이트 분율 (%) 펄라이트 분율 (%) 베이나이트 분율 (%) 템퍼드 마르텐사이트 분율 (%) 잔류 오스테나이트 분율 (%) 인장강도 (MPa) 항복강도 (MPa) 구멍확장능(%) 구멍확장능 x 항복강도 비고
발명강1 0 0 3 96 1 757 700 42 29400 발명예1
발명강1 0 0 1 99 0 771 710 40 28400 발명예2
발명강1 0 0 3 96 1 873 823 31 25513 발명예3
발명강1 0 0 3 96 1 719 659 44 28996 발명예4
발명강1 1 1 5 92 1 749 698 41 28618 발명예5
발명강1 1 3 96 0 0 661 567 42 23814 발명예6
발명강2 0 0 0 99 1 878 796 33 26268 발명예7
발명강3 0 0 0 99 1 901 833 28 23324 발명예8
발명강4 0 0 0 97 3 765 688 40 27520 발명예9
발명강5 0 0 2 97 1 773 720 39 28080 발명예10
발명강6 0 0 1 98 1 761 712 40 28480 발명예11
발명강1 15 5 12 67 1 667 530 36 19080 비교예1
발명강1 7 16 51 26 0 622 493 38 18734 비교예2
발명강1 17 54 29 0 0 510 378 51 19278 비교예3
발명강1 0 0 34 66 0 741 674 28 18872 비교예4
발명강1 0 0 71 29 0 708 612 31 18972 비교예5
발명강1 37 61 2 0 0 494 351 53 18603 비교예6
비교강1 92 1 7 0 0 386 267 60 16020 비교예7
비교강2 5 17 32 46 0 649 511 35 17885 비교예8
비교강3 23 37 17 23 0 603 496 35 17360 비교예9
비교강4 2 1 3 80 14 845 521 36 18756 비교예10
상기 표 3에 개시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 합금 조성 및 제조 조건을 만족하는 발명예 1 내지 11은 모두 페라이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 분율이 5부피% 이내이고, 주 상이 템퍼드 마르텐사이트와 베이나이트로 이루어진 것을 확인할 수 있다. 이러한 조직의 특성을 토대로 항복강도가 550MPa 이상이고, 구멍확장능이 25% 이상이며, 항복강도와 구멍확장능의 곱이 20,000 MPa·% 이상임을 확인할 수 있다.
이에 반해, 비교예 1은 압연종료 이후 냉각 개시시간이 길어 페라이트 분율이 높아, 항복강도가 열위하게 나타났다. 또한, 비교예 2 내지 3은 냉각속도가 낮거나 냉각 종료 온도가 높아 냉각 중에 페라이트 및 펄라이트로 변태하였고, 이로 인해 항복강도가 열위하게 나타났다. 비교예 4 내지 5는 베이나이트 및 마르텐사이트 분율이 모두 10%를 초과하여 항복강도 대비 구멍확장성이 열위하게 나타나 두 물성의 곱이 요구하는 수준을 만족하지 못했다. 비교예 6은 열처리 온도가 높아, 열간압연 이후 형성된 초기 미세조직이 열처리 이후 페라이트 및 펄라이트로 변태하였고, 이로 인해 항복강도가 열위하게 나타났다. 비교예 7 내지 9는 탄소, 타이타늄, 보론 등이 요구하는 성분 범위를 벗어나, 항복강도가 열위하게 나타났다. 한편 비교예 10은 망간의 함량이 높아 오스테나이트가 과다하게 형성되었고 이로 인해 항복강도가 열위하게 나타났다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.

Claims (8)

  1. 중량%로, C: 0.05 내지 0.5%, Mn: 0.1 내지 2.5%, P: 0.05% 이하(0%를 제외함), S: 0.03% 이하(0%를 제외함), Nb: 0.01% 이하(0%를 제외함), B: 0.0005 내지 0.005%, Ti: 0.005 내지 0.2%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    미세조직은 부피분율로, 베이나이트 또는 템퍼드 마르텐사이트를 90% 이상 포함하고,
    하기 식 1을 만족하는 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판.
    [식 1]
    20000 ≤ [항복강도] * [구멍확장능] (단위: MPa·%)
    (상기 식 1에서 [항복강도]는 고강도 열연 도금강판의 항복강도를 의미하며, [구멍확장능]은 고강도 열연 도금강판의 구멍확장성을 %로 나타낸 수치를 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서,
    중량%로, Si: 0.5% 이하(0%를 제외함) 및 Cr: 0.5% 이하(0%를 제외함)를 더 포함하는 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세조직은 부피분율로, 5% 이하의 페라이트, 5% 이하의 펄라이트, 및 5% 이하의 잔류 오스테나이트를 더 포함하는 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 항복강도는 550MPa 이상이고, 상기 구멍확장능은 25% 이상인 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판.
  5. 중량%로, C: 0.05 내지 0.5%, Mn: 0.1 내지 2.5%, P: 0.05% 이하(0%를 제외함), S: 0.03% 이하(0%를 제외함), Nb: 0.01% 이하(0%를 제외함), B: 0.0005 내지 0.005%, Ti: 0.005 내지 0.2%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계;
    상기 슬라브를 가열하는 단계;
    상기 가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판 50 내지 1000℃/sec의 속도로 냉각하되, 냉각 종료 온도가 350 ℃ 이하 또는 420 내지 500 ℃가 되도록 냉각하는 단계;
    상기 냉각된 열연강판을 권취하여 코일을 제조하는 단계;
    상기 코일을 냉각하여 열연코일을 제조하는 단계; 및
    상기 열연코일을 400 내지 720℃의 온도로 열처리하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 열연강판을 제조하는 단계;에서, 열간압연으로 열연강판의 제조를 종료한 이후, 상기 열연강판의 냉각을 개시하기까지의 시간인 냉각 개시 시간은 5초 이하인 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판의 제조방법이되,
    상기 도금강판은 하기 식 1을 만족하는 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판의 제조방법.
    [식 1]
    20000 ≤ [항복강도] * [구멍확장능] (단위: MPa·%)
    (상기 식 1에서 [항복강도]는 고강도 열연 도금강판의 항복강도를 의미하며, [구멍확장능]은 고강도 열연 도금강판의 구멍확장성을 %로 나타낸 수치를 의미한다.)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열연코일을 400 내지 720℃의 온도로 열처리하는 단계; 이후에,
    상기 열처리한 코일을 도금하는 단계;를 더 포함하는 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 슬라브를 준비하는 단계;에서,
    중량%로, Si: 0.5% 이하(0%를 제외함) 및 Cr: 0.5% 이하(0%를 제외함)를 더 포함하는 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 열연강판을 제조하는 단계;에서,
    상기 열연강판의 압연 종료 온도는 850 내지 900 ℃인 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판의 제조방법.
KR1020180091361A 2018-08-06 2018-08-06 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법 KR102075642B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180091361A KR102075642B1 (ko) 2018-08-06 2018-08-06 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180091361A KR102075642B1 (ko) 2018-08-06 2018-08-06 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102075642B1 true KR102075642B1 (ko) 2020-02-10

Family

ID=69627407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180091361A KR102075642B1 (ko) 2018-08-06 2018-08-06 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102075642B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140072180A (ko) * 2011-11-01 2014-06-12 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 굽힘 특성과 저온 인성이 우수한 고강도 열연 강판 및 그 제조 방법
KR20150126683A (ko) * 2013-05-14 2015-11-12 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 열연 강판 및 그 제조 방법
JP2016183414A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 Ｊｆｅスチール株式会社 板幅方向の強度均一性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法
JP2017179540A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 Ｊｆｅスチール株式会社 熱延鋼板およびその製造方法
KR20170128555A (ko) * 2015-04-01 2017-11-22 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 열연 강판 및 그 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140072180A (ko) * 2011-11-01 2014-06-12 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 굽힘 특성과 저온 인성이 우수한 고강도 열연 강판 및 그 제조 방법
KR20150126683A (ko) * 2013-05-14 2015-11-12 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 열연 강판 및 그 제조 방법
JP2016183414A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 Ｊｆｅスチール株式会社 板幅方向の強度均一性に優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法
KR20170128555A (ko) * 2015-04-01 2017-11-22 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 열연 강판 및 그 제조 방법
JP2017179540A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 Ｊｆｅスチール株式会社 熱延鋼板およびその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101232972B1 (ko) 연성이 우수한 고강도 강 시트의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 시트
JP4291860B2 (ja) 高強度鋼板およびその製造方法
KR101461763B1 (ko) 고인성 비조질강 선재 및 그의 제조방법
KR102178711B1 (ko) 강도 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
KR101344537B1 (ko) 고강도 강판 및 그 제조 방법
KR102469278B1 (ko) 열간성형용 강재, 열간성형 부재 및 이들의 제조방법
KR102164112B1 (ko) 연성 및 저온 인성이 우수한 고강도 강재 및 이의 제조방법
KR102020435B1 (ko) 굽힘성 및 저온인성이 우수한 고강도 열연강판 및 이의 제조방법
JP2017179596A (ja) 高炭素鋼板およびその製造方法
KR101543860B1 (ko) 내충격 특성 및 엣지부 성형성이 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR101889173B1 (ko) 고강도 저항복비형 미세 구상화 강판 및 그 제조방법
KR102404770B1 (ko) 항복비가 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR20220071035A (ko) 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR101630977B1 (ko) 성형성이 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR101726139B1 (ko) 연신율 및 충격 인성이 우수한 열간 프레스 부재 및 그 제조방법
KR20200127577A (ko) 전단가공성이 우수한 초고강도 강판 및 그 제조방법
KR102451005B1 (ko) 열적 안정성이 우수한 고강도 강판 및 이의 제조방법
KR102075642B1 (ko) 구멍확장성이 우수한 고강도 열연 도금강판 및 그 제조방법
KR100957965B1 (ko) 냉각 및 권취시 크랙발생이 저감된 고강도 열간성형용열연강판 및 제조방법
KR102209552B1 (ko) 구멍확장성이 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR102095509B1 (ko) 고강도 열연 도금강판 및 그의 제조방법
KR100723200B1 (ko) 연신율-신장플랜지성 및 신장플랜지성-피로특성 발란스가우수한 고강도 열연강판의 제조방법
KR101828699B1 (ko) 자동차 부품용 냉연 강판 및 그 제조 방법
KR101676128B1 (ko) 강도와 연성이 우수한 열처리 경화형 강판 및 그 제조방법
KR102448753B1 (ko) 절삭성 및 충격인성이 향상된 중탄소 비조질 선재 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant