KR102128563B1 - 냉간-압연 평탄형 강 제품 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고강도임에도 파단 연신율이 높고, 구멍 확장비(λM)가 우수하여 변형성이 우수한 냉간 압연 평탄형 강 제품에 관한 것이다. 이를 위해, 평탄형 강 제품은, 중량%로, C: 0.12-0.19%, Mn: 1.5-2.5%, Si: 0.60 초과 내지 1.0% 이하, Al: ≤ 0.1%, Cr: 0.2-0.6%, Ti: 0.05-0.15% 및 잔부는 철과 제조 공정에서 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성된 강으로 제조되며, 4-20 vol%의 마르텐사이트, 2-15 vol%의 잔류 오스테나이트, 잔부는 페라이트이며 펄라이트와 베이나이트가 없는 조직을 포함하며, 파단 연신율(A80)은 적어도 15%, 인장강도(Rm)는 적어도 880㎫, 항복강도(ReL)는 적어도 550㎫이며, 구멍 확장비(λM)는 6% 초과이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 평탄형 강 제품을 용이하게 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

냉간-압연 평탄형 강 제품 및 그 제조 방법 {COLD-ROLLED FLAT STEEL PRODUCT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 냉간 압연 평탄형 강 제품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 "평탄형 강 제품"은 강 스트립, 강판 또는 강 블랭크로부터 제조되는 것을 의미한다.
최근 자동차 업계에서는 승객의 안정성이 최적으로 유지되고, 높은 수준의 쾌적함을 유지하며 하중 능력이 우수하면서도 연료 소모를 최소화하는 경량 차량의 개발이 활발해지고 있다.
특히 평탄형 강 제품은 기계적 특성이 우수하고, 특히 고강도이며 변형성이 우수하고 제조 공정의 제어가 용이하다는 점에서, 자동차 차체를 제조하기에 기본적으로 가장 적합하다. 그러나, 차량 무게를 줄이기 위해, 자동차에 사용되는 평탄형 강 제품의 금속 시트의 두께는 감소되고 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 성형성이 우수하면서도 고강도의 강들이 개발되고 있으며, 특히 자동차의 경량화에 적당한 강들이 개발되고 있다. 이들 강은 복합상 강, 듀얼상 강 및 TRIP 강과 같은 현대의 멀티-상 강들을 포함한다.
듀얼상 강이 유럽 특허공개공보 EP 2 028 282 A1호에 개시되어 있는데, 강도가 적어도 950㎫이고 변형성이 우수하며, 표면 품질이 우수해서, 간단한 제조 공법에 의해서도 이들 강으로 제조된 평탄형 강 제품은 도금되지 않은 상태에서 변형이 용이하거나, 내식성 도금층이 형성된 경우에도 자동차 차체 부분과 같이 형상이 복잡한 부품으로 제조될 수 있다. 이 종래 기술에 따르면, 이는 20-70%의 마르텐사이트, 최대 8%의 잔류 오스테나이트, 잔부가 페라이트 및/또는 베이나이트인 공지의 듀얼상 강에 의해 달성된다. 상기 공지의 강은, 중량%로, C: 0.10 - 0.20%, Si: 0.10-0.60%, Mn: 1.50-2.50%, Cr: 0.20-0.80%, Ti: 0.02-0.08%, B: < 0.0020%, Mo: < 0.25%, Al: < 0.10%, P: < 0.2%, S: < 0.01%, N: < 0.012%, 및 잔부는 철과 불가피한 불순물을 포함한다. 이러한 강으로부터 제조된 평탄형 강 제품은 열간 스트립 또는 냉간 스트립으로 사용될 수 있다. 공지의 강에서, Si은 페라이트 또는 베이나이트를 경화시켜 강도를 증가시키는 데에 사용된다. 이러한 효과를 얻기 위해, Si의 최소 함량은 0.10 중량%로 제공된다. 동시에, Si 함량은 0.6 중량%로 제한된다. 여기서, 결정립계의 산화를 최소화하기 위해서는, Si 함량의 상한이 낮을수록 특히 바람직한 것으로 판명되었다.
특히 자동차 차체 구조물용으로 사용되는 평탄형 강 제품에서 있어서는, 부품을 제조하기 위한 대-부피 또는 대-면적 변형에의 적합성 외에도, 국부적으로 제한된 변형도 중요한 역할을 한다. 이러한 유형의 변형은 평탄형 강 제품 또는 이들로 제조되는 금속 블랭크 또는 금속 블랭크로 제조되는 부품에 개구부, 플랜지 스탬프 슬롯, 돌기부 등을 형성할 때에 발생한다.
마시니액(Marciniak)에 따르면, 그러한 유형의 변형이 일어나는 경우, Woestmann, S., Kohler, T., Schott, M.의 "고강도 강의 성형", SAE 기술 논문 2009-01-0802, 2009, doi: 10.4271/2009-01-0802에서, 전술한 유형의 변형이 일어나는 중에 에지 크래킹에 대한 소재의 민감도가 평가되는 것으로, 소위 구멍 확장비(λM)가 평탄형 소재의 거동 척도로 제안되었다. 마시니액에 의한 연구는 사각형 금속 블랭크의 중심에 펀치로 직경(do) 20㎜인 펀치 구멍을 뚫는데, 상기 구멍은 압연 방향에 따른 길이가 220㎜, 압연 방향을 가로지르는 방향으로의 길이가 200㎜이다. 블레이드 클리어런스는 금속판 두께의 8% 내지 14%이다. 시험을 위해, 금속 블랭크를 구멍을 커팅하는 레벨이 바닥 위에 위치하도록 시험 툴 내에 위치시킨다. 유지력은 최대 400 kN이다. 직경 100㎜인 라운드 펀치를 툴 아래에 있는 샘플을 향해 이동시키고, 금속 블랭크는 구멍의 에지가 붕괴될 때까지 상향으로 굽어지게 된다. 상기 홀 가장자리에 제1 크랙이 나타났을 때의 최대 홀 직경(dM)을 기록하고, do/dM의 비를 % 단위로 하여, 구멍 확장비(λM)가 결정된다.
전술한 종래 기술을 배경으로 하여, 본 발명의 목적은 간단한 수단에 의해 제조될 수 있으며, 고강도임에도 파단 연신율이 높고, 구멍 확장비(λM)가 우수한 것을 특징으로 하는 평탄형 강 제품을 개시하는 것이다. 이러한 유형의 평탄형 강 제품을 용이하게 제조할 수 있도록 하는 제조 방법도 개시된다.
상기 평탄형 강 제품과 관련된 본 발명의 목적은 청구항 1에 기재되어 있는 특징을 갖는 평탄형 강 제품에 관한 발명에 의해 달성된다.
상기 방법과 관련하여, 전술한 목적에 대한 본 발명에 따른 해법은 본 발명에 따른 냉간 압연 평탄형 강 제품이 제조되는 중에 거치는 청구항 4에 기재되어 있는 공정으로 이루어져 있다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품은,
중량%로,
C: 0.12 - 0.19%,
Mn: 1.5 - 2.5%,
Si: 0.60 초과 내지 1.0% 이하,
Al: ≤ 0.1%,
Cr: 0.2 - 0.6%,
Ti: 0.05 - 0.15%
및 잔부는 철과 제조 공정에서 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성된 강으로 제조된다. 관련 불가피한 불순물은, 중량%로, Mo 최대 0.1%, Nb 최대 0.03%, V 최대 0.03%, B 최대 0.0008%, S 최대 0.01%, P 최대 0.1%, N 최대 0.01%를 포함한다.
이와 동시에, 본 발명에 따른 냉간 압연 상태의 평탄형 강 제품은,
- 4-20 vol%, 특히 적어도 6 vol%의 마르텐사이트, 2-15 vol%의 잔류 오스테나이트, 잔부는 페라이트이며 펄라이트와 베이나이트가 없는 조직이고,
- 파단 연신율(A80)은 적어도 15%이고,
- 인장강도(Rm)는 적어도 880㎫이고,
- 항복강도(ReL)는 적어도 550㎫이며,
- 구멍 확장비(λM)는 6% 초과의 물성을 포함한다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 조직은 잔류 오스테나이트를 2-15 vol%, 특히 적어도 5 vol%, 바람직하게는 8 vol% 이상 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 동시에, 본 발명에 따른 강의 조직은 기술적인 의미에서 베이나이트와 펄라이트가 존재하지 않는다. 다시 말하면, 냉간 압연된 상태에서 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 조직에는 기껏해야 베이나이트와 펄라이트의 흔적만이 존재하며, 이들은 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 기술적 특성에 영향을 미치지 못한다. 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 조직 내에 존재하는 유효 분률의 베이나이트 또는 펄라이트는 파단 연신율과 변형성, 특히 구멍 확장비를 손상시키게 된다. 본 발명에 따라 특정되는 잔류 오스테나이트의 양은 본 발명에 따른 평탄형 강 제품에 의해 요구되는 파단 연신율이 적어도 15%가 되는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 냉간 압연 평탄형 강 제품은 통상적인 멀티-상 강과는 명확히 다른 점을 갖고 있다. 일반적으로, 복합상 강은, 인장 강도(Rm)와 파단 연신율(A80)의 곱으로 산출되는 "품질"(quality)이 낮은 경우, 항복점 비(yield point ratio)가 본 발명에 따른 평탄형 강 제품에 비해 높다. 이는 공지의 강의 항복점이 상대적으로 높고, 연신율이 낮은 것에 기인한다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 변형 거동은 듀얼-상 강의 변형 거동과 유사하다. 그러나, 가장 큰 차이점은 강 조직에서 파악될 수 있다. 본 발명에 따른 평탄형 강 제품에는 잔류 오스테나이트 양이 최대 15% 존재하는 반면, 듀얼-상 강에는 잔류 오스테나이트가 존재하지 않거나, 매우 적은 양만이 존재한다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품에 비해, TRIP강의 파단 연신율은 상당히 높다. 이에 따라 품질(Rm*A80)이 20,000 ㎫*% 이거나 그 이상으로 되는 것이 일반적이다. 그러나, 트립강은 먼저 잔류 오스테나이트의 적당한 안정화에 의한 트립 효과로 호칭되는 효과를 달성하고, 둘째로 적당한 강도를 갖기 위해 고함량의 탄소, 실리콘 및/또는 알루미늄과 합금화되어야 한다. 그러나, 이러한 방식으로 합금화하게 되면, 한편으로는 고강도가 얻어지고, 합금 성분 특히 Si 함량을 최적화함으로써 우수한 용접성을 얻을 수는 있지만, 본 발명에 따른 평탄형 강 제품에 비해 용접성이 매우 불량해지게 된다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품에서, 마시니액(Marciniak)에 따라 측정되는 구멍 확장비(λM)는 적어도 6%이며, 주로 7% 및 그 이상의 구멍 확장비(λM)가 달성된다.
최소 인장 강도(Rm)가 880㎫인 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 파단 연신율은 적어도 15%이며, 품질(Rm*A80)은 주로 적어도 14,000 ㎫*%이다. 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 인장 강도는 880-1,150㎫인 것이 일반적이다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 항복점은 적어도 550㎫이며, 주로 580㎫ 및 그 이상이 얻어진다. 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 항복점은 통상적으로 580-720㎫이다. 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 경우, 항복점 비(ReL/Rm)는 대부분이 0.55-0.75이다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 파단 연신율(A80)은 적어도 15%이며, 주로 최대 25%의 파단 연신율(A80)이 얻어진다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품은 DIN EN 50100에 따른 연속식 진동 테스트에서 k값이 주로 4 보다 크다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품 내에 존재하는 탄소는 침입형 혼합 결정을 형성하고 세멘타이트(Fe3C)를 형성하여 석출 경화하여 강도를 높이기 위해, 탄소 함량은 0.12-0.19 중량%로 한다. 소망하는 강도를 얻기 위해서는 최소 함량을 0.12 중량%로 하여야 한다. 본 발명에 따른 형태의 평탄형 강 제품의 용접성에 대한 사양을 만족시키기 위해, 최대 함량은 0.19 중량%를 초과해서는 안 된다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품 내에 존재하는 망간 함량은 1.5 내지 2.5 중량%이다. 망간을 첨가함으로써, 항복점과 인장 강도가 증가된다. 망간 함량을 적어도 1.5 중량%로 함으로써, 적어도 880㎫의 인장 강도(Rm)와 적어도 550㎫, 특히 적어도 580㎫의 항복점(ReL)이 얻어질 수 있다. 본 발명에 따른 강에는 망간이 2.5 중량%를 초과해서는 안 되는데, 이는 망간 함량이 증가하면 고함량의 망간이 강화되어 소재의 거동에 악영향을 미치기 때문이다.
조직의 형성과 관련하여, 특히 중요한 것은 실리콘 함량인데, 본 발명에 따른 평탄형 강 제품에는 실리콘이 >0.60-1.0 중량% 존재한다. Si 함량이 0.60 중량%를 초과하므로 펄라이트 생성이 억제되며, 이에 의해 탄소가 존재하는 오스테나이트가 많아지고, 이에 따라 잔류 오스테나이트의 안정성이 증가하게 된다. 잔류 오스테나이트는 변형되는 중에 마르텐사이트로 변태되어 추가로 경화된다. 철과 함께, 실리콘은 혼합 결정을 형성함으로써 강의 강도를 증가시킨다. 본 발명에 따른 평탄형 강 제품에 실리콘이 존재함에 따른 긍정적인 효과는 특히 Si 함량이 적어도 0.65 중량%, 특히 적어도 0.7 중량%일 때에 특히 신뢰성 있게 활용될 수 있다. 열간 압연 중에 바람직하지 않은 산화물 스케일이 형성되는 것을 방지하기 위해, Si의 함량은 최대 1.0 중량%로 제한되어야 한다. 여기서, 특히 Si 함량이 최대 0.95 중량%인 경우에 산화물 스케일 형성이 제한될 수 있다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품을 구성하는 강은 알루미늄 킬드강으로 구성된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 평탄형 강 제품은 0.01 중량% 초과, 최대 0.1 중량%의 알루미늄을 함유한다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품에 존재하는 크롬 함량은 0.2-0.6 중량%이다. 크롬은 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 강도를 향상시킨다. 또한, Cr이 존재함으로써, 본 발명에 따른 평탄형 강 제품을 제조하는 중에 거치는 강의 열처리 과정에서 베이나이트의 형성을 지연시킨다. 요구되는 강도를 얻기 위해서는 0.2 중량%가 필수이다. Cr 함량이 0.6 중량%를 초과하면, 과잉의 크롬이 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 연신율에 악영향을 미치고, 이에 따라 품질(Rm*A80)에도 악영향을 미치게 된다.
Ti은 미세합금 성분으로, 0.05-0.15 중량%가, 본 발명에 따른 평탄형 강 제품에 첨가된다. Ti이 존재함으로써, 강에는 Ti(C, N)의 매우 미세한 석출물이 존재하게 되고, 이는 강도 향상과 결정립 미세화에 기여하게 된다. ASTM에 따르면, 조직의 결정립 크기는 15 이하, 즉 1.9㎛ 이하이다. 소망하는 석출물을 형성하기 위해, Ti 함량은 적어도 0.05 중량% 필요하며, Ti의 긍정적인 효과는 강 내의 Ti 함량이 적어도 0.07 중량%, 특히 적어도 0.09 중량%일 때에 특히 신뢰성있게 얻어지게 된다. Ti 함량이 0.15 중량%를 초과하더라도 더 이상의 개선은 이루어지지 않는다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품이 갖는 물성으로 의해, 본 발명에 따른 평탄형 강 제품은 고강도와 결합되어 상대적으로 변형도가 높은 것이 필수인 분야에 적용되기에 적합하다. 일반적으로 이들 분야에 관한 예로는, 운전 중에 지속적으로 하중이 가해지는 샤시 부품 및 종방향 샤시 빔과 같이 충돌-관련 부품이 있다.
본 발명에 따른 평탄형 강 제품을 제조하는 본 발명에 따른 방법은 다음의 공정을 포함한다.
- 중량%로, C: 0.12 - 0.19%, Mn: 1.5 - 2.5%, Si: 0.60 초과 내지 1.0% 이하, Al: ≤ 0.1%, Cr: 0.2 - 0.6%, Ti: 0.05 - 0.15% 및 잔부는 철과 제조 공정에서 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성된 용강을 주조하여 슬래브 또는 박 슬래브인 1차 제품을 제조하는 단계.
- 상기 1차 제품을 오스테나이트화 온도 1,100-1,300℃로 가열(heat through)한다. 여기서, 상기 가열 공정은 낮은 온도에서 시작하는 가열을 포함할 수 있으며, 또는 각 슬래브 또는 박 슬래브가 제조된 후 그 내부에 존재하는 열을 이용하여 그 온도를 유지함으로써 이루어질 수도 있다. 상기 가열 공정은 1차 제품의 형상과, 가열 공정 말기에 1차 제품 조직이 완전히 오스테나이트로 되도록 사용되는 가열 장치의 용량을 고려하여 수행될 수 있다.
- 이와 같이 오스테나이트 온도에서 가열된 1차 제품은 열간 압연되어 통상적으로 두께 1.8-4.7㎜의 열간 스트립을 형성한다. 다수의 롤 스탠드, 일반적으로 5 내지 7개의 롤 스탠드를 포함하는 열간 압연기에서의 온도는, 상기 열간 압연기의 처음 2개의 롤 스탠드에서 재결정이 이루어지지 않도록 제어된다. 이를 위해, 본 발명에서는 열간 압연 종료 온도를 850-960℃도로 한다.
- 열간 압연기의 최종 스탠드에서 배출되는 열간 스트립은 공냉, 수냉 또는 공냉과 수냉을 조합하여 권취 온도인 500-650℃로 냉각된 후, 그 권취 온도에서 권취된다. 권취 온도를 500℃ 미만으로 하면, 다음 냉간 압연 공정에서의 변형 저항이 지나치게 높게 된다. 650℃를 초과하는 온도에서 권취하면, 변형성(deformability)에 손상을 끼치는 결정립계 산화가 발생할 위험이 있다.
- 강 제품의 표면 품질을 개선하기 위해, 선택적으로 상기 열간 스트립을 산세할 수 있다.
이제 얻어진 열간 스트립은 냉간 압연되어 일반적으로 두께 0.6-2.5㎜의 냉간 압연 평탄형 강 제품이 된다. 냉간 압연 공정 중에 얻어지는 냉간 압연 정도는 재결정을 위해 적어도 30%로 할 수 있다. 압연력이 지나치게 증가하지 않도록 하기 위해서는, 냉간 압연 정도가 75%를 초과해서는 안 된다.
- 그런 다음, 상기 냉간 압연 평탄형 강 제품은 연속 어닐링된다. 먼저, 상기 평탄형 강 제품을 어닐링 온도 750-900℃로 가열하고, 상기 어닐링 온도에서 적어도 80초, 특히 80-300초간 유지한다. 오스테나이트화가 충분히 이루어지도록 하기 위해, 최소 어닐링 온도는 750℃, 유지 시간은 적어도 80초로 하는 것이 필수이다. 어닐링 온도가 900℃를 초과하면, 오스테나이트의 형성이 지나치게 조장된다. 이는 최종 제품에서 조직의 일부가 변위되게 하며, 그 결과로 필수 강도인 880㎫가 더 이상 보증되지 않게 된다.
- 어닐링한 후, 상기 평탄형 강 제품은 2단계로 냉각된다.
제1 냉각 단계에서, 상기 평탄형 강 제품은 8 - 100 K/s의 냉각 속도로 중간 온도 450-550℃로 냉각된다. 여기서, 펄라이트와 베이나이트가 형성되는 것을 방지하고, 충분한 양의 페라이트가 생성되도록 하기 위해서는, 냉각 속도를 적어도 8 K/s로 하는 것이 필수이다. 탄소를 구비하는 오스테나이트의 제1 부유화(enrichment)는 450-550℃의 온도 범위에서 일어난다.
제2 냉각 단계에서, 상기 평탄형 강 제품은 상기 중간 온도로부터 적어도 2 K/s의 냉각 속도로, 350-450℃로 냉각된다. 이에 의해, 최대 20%의 일부 마르텐사이트 성분이 얻어지며, 이에 따라 본 발명에 따른 평탄형 강 제품의 최소 인장 강도 880㎫이 보증된다.
- 일단 2단계 냉각 공정의 종료 온도에 도달한 후, 평탄형 강 제품은 과시효된다. 210 - 710초의 과시효 시간 후에 과시효 공정 말기의 온도는 100-400℃이다. 후속하여 평탄형 강 제품이 받게 되는 변형을 위해, 평탄형 강 제품이 과시효 단계를 거치면서, 스트립 내에 확산 공정이 일어난 결과, 잔류 오스테나이트가 완전히 또는 부분적으로 안정화되어 평탄형 강 제품의 연신율을 증가시킨다. 변형되는 중에, 안정화된 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되어 인장 강도가 한층 증가하게 된다.
- 냉간 압연 평탄형 강 제품에 대해 이루어지는 열처리의 최종 단계에서, 냉간 압연 평탄형 강 제품은 실온으로 냉각된다. 이때 불안정한 잔류 오스테나이트가 추가적으로 마르텐사이트로 변태가 되며, 이로 인해 평탄형 강 제품의 강도가 추가로 증가되게 된다.
- 그런 다음, 상기 스트립을 조질 압연 레벨 0.2% 내지 2%로 조질 압연한다. 평탄도와 표면 품질을 조절하기 위해, 조질 압연 레벨을 0.2%로 하는 것이 필수이다. 파단 연신율이 지나치게 감소될 수 있기 때문에, 조질 압연 레벨은 2%를 초과해서는 안 된다.
- 소망하는 목적을 위해, 선택적으로 상기 평탄형 강 제품을 금속성 보호층으로 도금하여, 일례로 내식성을 보증할 수 있다.
상기 2단계 냉각 공정 중 제1 단계에서의 냉각은 충분한 냉각 효과를 보증하는 적당한 냉각매체를 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 실제 사용가능한 냉각 장치가 사용된다. 이에 따라, 냉각은 공기가 이동하는 상태에서 이루어질 수 있다. 그러나, 평탄형 강 제품 위에 물을 분사하는 냉각 방식도 고려될 수 있다.
본 발명의 실제-지향적인 실시형태에 따르면, 상기 2단계 냉각 공정 중 제2 단계에서의 냉각은 상기 평탄형 강 제품이 냉각된 롤러와 접촉함에 따라 냉각되게 하여 이루어질 수도 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 평탄형 강 제품은, 상기 2단계 냉각 공정 중 제2 단계에서, 이동하는 기류에 의해 이루어질 수도 있다.
과시효 처리 중에 일례로 과시효 처리는 평탄형 강 제품이 주위 환경과 차단된 공간을 통과하며 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 평탄형 강 제품의 온도는 100-400℃로 조절된다. 온도를 100-400℃로 조절하는 것은 평탄형 강 제품이 과시효 처리되기 시작하는 온도에서 가열, 냉각 또는 유지함으로써 이루어질 수 있다.
평탄형 강 제품은 전기분해 방식을 통해 금속성 보호층으로 특히 효과적으로 도금될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 어닐링에 전형적으로 사용되는, 시간에 따른 온도 프로파일 영역을 설명하는 그래프이다.
이하에서 실시형태를 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다.
7개의 용강(1-7)을 주조하여 슬래브를 제조하였다. 여기서, 용강(1-5)은 본 발명에 따른 용강이고, 용강(6 및 7)은 Si 및 Cr 함량이 본 발명에 따른 사양 범위 외에 속하는 것으로, 본 발명의 범위에 속하지 않는 것이다. 용강(1-7)의 조성범위가 표 1a에 기재되어 있다.
슬래브를 오스테나이트화 온도인 1,100-1,300℃로 가열하여, 슬래브가 열간 압연기로 도입될 때에 슬래브의 조직은 완전히 오스테나이트로 이루어지게 한다.
그런 다음, 슬래브를 표 1b에 기재되어 있는 열간 압연 종료 온도(WET)에서 열간 압연하여 두께(dKW) 1.8-4.6㎜의 열간 스트립을 형성하였다. 이어서, 표 1b에 기재되어 있는 권취 온도(HT)로 공냉한 후, 권취 온도(HT)에 이르렀을 때 권취하였다. 그런 다음, 열간 스트립을 냉간 압연하기 전에 열간 스트립 상에 존재하는 산화물 스케일을 제거하기 위해, 선택적으로 산세하여 후속의 냉간 압연 공정에서 표면 특성이 최적이 되도록 하였다.
각 열간 스트립을 표 1b에 기재되어 있는 냉간 압연 레벨(KWG)로 냉간 압연하여 두께(dKW)의 냉간 압연 평탄형 강 제품을 제조하였다.
이러한 방식으로 얻어진 냉간 압연 평탄형 강 제품의 샘플들을 다양하게 열처리(A-J) 하였다. 열처리 공정에서, 상기 냉간 압연 평탄형 강 제품들은 어닐링 온도(GT)로 가열되고, 그 어닐링 온도(GT)에서 어닐링 기간(tG) 동안 유지되며, 제1 냉각 단계로 진입하여 제1 냉각 속도(r1)로 제1 타켓 온도(ZT1)로 냉각되고, 바로 이어 제2 냉각 단계에서, 제2 냉각 속도(r2)로 제2 타켓 온도(ZT2)로 냉각된다.
제2 냉각 단계를 거친 후, 상기 냉간 압연 평탄형 강 제품 샘플들은 주위 환경에 대해 밀봉된 공간 내에서, 과시효 지속 기간(tUeA)인 250-710초 동안, 과시효 온도(TUeA) 100-400℃에서 과시효 처리되었다. 열처리(A-L) 중에 조절되는 파라미터들(GT, tG, r1, ZT1, r2, ZT2 및 tUeA)이 표 2에 나열되어 있다.
실온(RT)으로 냉각된 후, 평탄형 강 제품 샘플들은 표 1b에 주어져 있는 조질 압연 레벨(Do)로 조질 압연되었다.
이러한 방식으로 획득된 평탄형 강 제품 샘플들의 물성이 표 3에 요약되어 있다.
샘플들의 인장 강도(Rm) 또는 항복점(ReL)과 관련하여, 본 발명에 따른 조성 범위에 속하지 않는 용강(6 및 7)으로 제조된 평탄형 강 제품 샘플들은, 이들 샘플이 본 발명에 따른 열처리를 거쳤음에도 불구하고, 본 발명에 따라 규정된 인장 강도와 항복점 각각의 하한인 880㎫ 및 550㎫, 특히 580㎫에 미치지 못했다. 반면, 본 발명에 따른 조성 범위를 갖고, 본 발명에 따른 열처리를 거친 평탄형 강 제품 샘플들은 이들 하한을 모두 초과하였다.
[표 1a]
Figure 112014074154763-pct00001
[표 1b]
Figure 112014074154763-pct00002
[표 2]
Figure 112014074154763-pct00003
[표 3]
Figure 112014074154763-pct00004

Claims (9)

  1. 냉간 압연 평탄형 강 제품을 제조하는 방법으로,
    - 슬래브 또는 박 슬래브인 1차 제품을 형성하기 위해,
    중량%로,
    C: 0.12 - 0.19%,
    Mn: 1.5 - 2.5%,
    Si: 0.60 초과 1.0% 이하,
    Al: ≤ 0.1%,
    Cr: 0.2 - 0.6%,
    Ti: 0.05 - 0.15%
    및 잔부는 철과 제조 공정에서 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성된 용강을 주조하는 단계,
    - 오스테나이트화 온도 1,100-1,300℃로 상기 1차 제품을 가열하는 단계,
    - 열간 스트립을 제조하기 위해, 열간 압연 종료 온도가 850-960℃가 되게 상기 가열 상태의 1차 제품을 열간 압연하는 단계,
    - 상기 열간 스트립을 권취 온도인 500-650℃로 냉각시키는 단계,
    - 상기 권취 온도로 냉각된 열간 스트립을 권취하는 단계,
    - 선택적으로 상기 열간 스트립을 산세하는 단계,
    - 냉간 압연 중에 냉간 압연 레벨이 적어도 30%가 되도록 상기 열간 스트립을 냉간 압연 평탄형 강 제품으로 냉간 압연하는 단계,
    - 상기 냉간 압연 평탄형 강 제품을 연속 어닐링하되, 연속 어닐링 공정 중에
    - 상기 냉간 압연 평탄형 강 제품을 어닐링 온도 750-900℃로 가열하고, 상기 어닐링 온도에서 80-300초간 유지하고,
    - 상기 어닐링 공정에 후속하여 2단계로 냉각시키되,
    - 제1 냉각 단계에서, 냉각 속도 8-100 K/s로 중간 온도 450-550℃로 냉각시키고,
    - 제2 냉각 단계에서, 상기 중간 온도로부터 냉각 속도 2-100 K/s로 350-450℃로 냉각시키며,
    - 과시효 공정 말기 온도가 100-400℃로, 210-710초 동안 상기 평탄형 강 제품을 과시효하는 단계,
    - 상기 평탄형 강 제품을 실온으로 냉각하는 단계,
    - 상기 평탄형 강 제품을 조질 압연 레벨 0.2-2%로 조질 압연하는 단계,
    - 선택적으로 상기 평탄형 강 제품을 금속성 보호층으로 도금하는 단계를 포함하며,
    조질 압연 단계 후에, 냉간 압연 평탄형 강 제품의 조직은
    - 4-20 vol%의 마르텐사이트, 2-15 vol%의 잔류 오스테나이트, 잔부는 페라이트이며 펄라이트와 베이나이트가 없는 조직이고,
    - 파단 연신율(A80)은 적어도 15%,
    - 인장강도(Rm)는 적어도 880㎫,
    - 항복강도(ReL)는 적어도 550㎫,
    - 구멍 확장비(λM)는 6% 초과인 것을 특징으로 하는 냉간 압연 평탄형 강 제품 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2단계 냉각 공정 중 제1 단계에서의 냉각은 이동 기류(moving air)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 평탄형 강 제품 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2단계 냉각 공정 중 적어도 제2 단계에서, 상기 평탄형 강 제품이 냉각 롤러와 접촉하여 냉각되는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 평탄형 강 제품 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2단계 냉각 공정 중 제2 단계에서, 상기 평탄형 강 제품이 유동하는 공기에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 평탄형 강 제품 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    과시효 처리하는 중에, 상기 평탄형 강 제품이 주위환경과 차단된 공간을 통과하되, 상기 공간 내에서 평탄형 강 제품의 온도가 최대 입구 온도 450℃이고, 말기 온도는 100-400℃인 것을 특징으로 하는 냉간 압연 평탄형 강 제품 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속성 보호층의 도금이 전해 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 평탄형 강 제품 제조 방법.
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  8. 삭제
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