KR102218435B1 - 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판 및 그 제조방법 - Google Patents

표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102218435B1
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Abstract

본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.045~0.09%, Mn: 0.40~1.4%, Si: 0.005~0.040%, Al: 0.050% 이하, Nb: 0.0030~0.05%, N: 0.001~0.012%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불가피한 불순물은 Cu: 0.002~0.1%, Ni: 0.002~0.1%, As: 0.001~0.014%를 포함하며, 하기 관계식 1 내지 3을 만족하고, 면적분율로, 페라이트가 93.0~98.5%이며, 펄라이트가 1.5~7.0%인 미세조직을 가지고, 상기 페라이트의 평균 결정립 크기는 1.5~6.0㎛이며, 폭/길이 방향의 항복강도 편차가 25MPa이하이고, 폭 방향 광택도 편차가 5%이하인 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판 및 그 제조방법을 제공한다.
[관계식 1] 0.20 ≤ C+Mn/5+5×Nb ≤ 0.44
[관계식 2] 0.15 ≤ (Cu+Ni+As)/(3.5×Si) ≤ 1.4
[관계식 3] 0.9 ≤ [(Cu+Ni+As)/(3.5×Si)]/[C+Mn/5+5×Nb] ≤ 5.0
(단, 상기 관계식 1 내지 3에서 C, Mn, Nb, Cu, Ni 및 As의 함량 단위는 중량%임.)

Description

표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판 및 그 제조방법{HOT ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT SURFACE QUALITIES AND LOW MECHANICAL PROPERTIES DEVIATION AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용 휠, 림 및 프레임 등에 적용 가능한 재질편차가 적은 열연강판 및 그 제조방법에 관한 것 이다.
자동차용 열연강판은 자동차 성형품의 경량화를 위한 고강도화 경향으로 더욱 더 높은 수준의 가공성이 요구되고 있을 뿐만 아니라, 자동차 사용환경의 측면에서 우수한 용접부 피로특성이 요구되고 있고, 부품성형의 측면에서는 균일한 부품제작을 위해 우수한 치수 형상, 즉 균일한 재질편차가 요구됨이 이미 잘 알려져 있다. 강판의 가공성 및 강도를 올리기 위해서는 강 중의 불순물을 최소화시키고, C, Si, Mn, Ti, Nb, Mo, V 등을 첨가함으로써 제조하는 것이 일반적이다. 그러나, 상기 원소들은 대부분 가공경화를 촉진하고 용접성을 저하시키는 원소이므로 열간압연 직후 강판의 이방성을 심화시키고, 미세조직을 불균일하게 만들어 가공성과 용접성을 저하시키기 쉬우며, 제조 과정 중 열간압연 공정에서 압연부하가 급증하여 판형상 불량 및 판파단 등을 유발하기 쉽다.
이러한 열연강판의 종래기술들로는 다음과 같다.
특허문헌 1은 Ti와 V을 미량 첨가하여 이들 원소의 탄질화물을 석출시킴으로써 항복강도 50ksi이상인 열연강판을 제공하는 것을 특징으로 하고 있다. 특허문헌 2 및 3은 Ti와 Mo을 첨가하여 이들 원소의 석출강화를 활용한 열연강판의 제조기술에 관한 것이다. 또한, 특허문헌 4는 Ti와 Nb을 첨가하고 3단으로 나누어 냉각함에 의하여 페라이트와 베이나이트로 이루어진 열연강판을 제조하는 기술이다.
그러나, 상기 종래기술들은 모두 기존 열연밀 공정(Batch 모드)에서 제조하는 방법에 관한 것으로서 재질편차가 폭 및 길이방향으로 크게 발생하는 문제를 피하기 어려운 실정이다. 즉, 기존 열연밀 공정(Batch 모드)에서 마무리 압연 온도를 일정하게 유지하기 위해서 테일(Tail)부에 필연적으로 압연 속도를 가속화함에 따라 폭 및 길이방향의 재질편차가 크게 발생하는 문제점이 있다. 이로 인해 부품성형 시 치수 및 형상이 균일하지 않는 문제점이 있다.
따라서, 기존 열연밀(Batch 모드) 공정에서 강판을 제조시 발생되는 재질편차 문제점들을 극복할 수 있으면서도, 균일한 표면품질을 갖는 인장강도 440MPa급 박물(0.6~2.3mmt) 열연강판 및 그 제조방법에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.
미국 등록특허공보 5514227호 일본 공개특허공보 2002-322541호 미국 공개특허공보 2003-0063996호 대한민국 공개특허공보 제2000-0043432호
본 발명의 일 측면은 연주~압연 직결 공정에서 연연속압연 모드를 이용하여 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.045~0.09%, Mn: 0.40~1.4%, Si: 0.005~0.040%, Al: 0.050% 이하, Nb: 0.0030~0.05%, N: 0.001~0.012%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불가피한 불순물은 Cu: 0.002~0.1%, Ni: 0.002~0.1%, As: 0.001~0.014%를 포함하며, 하기 관계식 1 내지 3을 만족하고, 면적분율로, 페라이트가 93.0~98.5%이며, 펄라이트가 1.5~7.0%인 미세조직을 가지고, 상기 페라이트의 평균 결정립 크기는 1.5~6.0㎛이며, 폭/길이 방향의 항복강도 편차가 25MPa이하이고, 폭 방향 광택도 편차가 5%이하인 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판을 제공한다.
[관계식 1] 0.20 ≤ C+Mn/5+5×Nb ≤ 0.44
[관계식 2] 0.15 ≤ (Cu+Ni+As)/(3.5×Si) ≤ 1.4
[관계식 3] 0.9 ≤ [(Cu+Ni+As)/(3.5×Si)]/[C+Mn/5+5×Nb] ≤ 5.0
(단, 상기 관계식 1 내지 3에서 C, Mn, Nb, Cu, Ni 및 As의 함량 단위는 중량%임.)
본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.045~0.09%, Mn: 0.40~1.4%, Si: 0.005~0.040%, Al: 0.050% 이하, Nb: 0.0030~0.05%, N: 0.001~0.012%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불가피한 불순물은 Cu: 0.002~0.1%, Ni: 0.002~0.1%, As: 0.001~0.014%를 포함하며, 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는 단계; 상기 박 슬라브에 냉각수를 분사하여 1차 스케일을 제거하는 단계; 상기 스케일이 제거된 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는 단계; 상기 바를 950~1250℃에서 가열하는 단계; 상기 가열된 바에 냉각수를 분사하여 2차 스케일을 제거하는 단계; 상기 스케일이 제거된 바를 마무리 압연 출측온도가 740~840℃가 되도록 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 및 상기 열연강판을 550~700℃에서 권취하는 단계를 포함하며, 상기 각 단계는 연속적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법을 제공한다.
[관계식 1] 0.20 ≤ C+Mn/5+5×Nb ≤ 0.44
[관계식 2] 0.15 ≤ (Cu+Ni+As)/(3.5×Si) ≤ 1.4
[관계식 3] 0.9 ≤ [(Cu+Ni+As)/(3.5×Si)]/[C+Mn/5+5×Nb] ≤ 5.0
(단, 상기 관계식 1 내지 3에서 C, Mn, Nb, Cu, Ni 및 As의 함량 단위는 중량%임.)
본 발명의 일측면에 따르면, 합금조성과 제조조건을 적절히 제어함으로써 연주~압연 직결 공정에서 연연속압연 모드를 이용하여 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 기존 열연밀에서의 재가열 공정을 생략할 수 있어 에너지 절감 및 생산성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 박 슬라브 연주법을 통해 전기로에서 고철 등의 스크랩을 용해한 강을 사용할 수 있어 자원의 재활용성을 높여줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 열연강판 제조에 적용 가능한 연속주조-압연 직결공정을 위한 설비의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 열연강판 제조에 적용 가능한 연속주조-압연 직결공정을 위한 설비의 또 다른 모식도이다.
도 3은 관계식 1 내지 3의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 발명예 1의 미세조직을 광학현미경으로 관찰한 사진이다.
새로운 철강 제조공정인 연주~압연직결 제조공정은 공정 특성상 등속, 등온으로 제어됨에 따라 스트립(Strip)의 폭 및 길이방향으로의 온도편차가 작아진다는 이점이 있어 재질편차가 양호한 강판을 제조할 수 있는 잠재 능력을 지닌 공정이다. 본 발명자들은 이러한 연주~압연직결 제조공정을 이용하여 재질편차가 적을 뿐만 아니라, 표면품질 또한 우수한 열연강판을 제공할 수 있다는 식견하에 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명한다. 먼저, 본 발명의 합금조성을 설명한다. 하기 설명되는 합금조성의 함량은 별도의 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.
C: 0.045~0.09%
탄소(C)는 강도확보를 위해 첨가되는 중요한 원소이다. C 함량이 0.045% 미만인 경우에는 본 발명에서 목표로 하는 강도 확보가 어려울 수 있다. 반면에 C 함량이 0.09% 초과인 경우에는 강도가 너무 높아 목표로 하는 연신율을 확보하기가 어려울 수 있다. 따라서, 상기 C 함량은 0.045~0.09%인 것이 바람직하다. 상기 C 함량의 하한은 0.050%인 것이 보다 바람직하고, 0.055%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 C 함량의 상한은 0.08%인 것이 보다 바람직하고, 0.07%인 것이 보다 더 바람직하다.
Mn: 0.40~1.4%
망간(Mn)은 페라이트 형성을 억제하며, 오스테나이트 안정성을 높여 저온 변태상(펄라이트)의 형성을 용이하게 함으로써 강도를 증가시킨다. Mn 함량이 0.40% 미만인 경우에는 본 발명에서 목표로 하는 강도 확보가 어려울 수 있다. 반면에 Mn 함량이 1.4% 초과인 경우에는 박 슬라브 및 열연강판의 내부 및/또는 외부에 편석대를 형성시켜 크랙의 발생과 전파를 유발해 강판의 최종품질을 저하시키고, 용접성 및 굽힘 가공성를 열위하게 할 수 있다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 0.40~1.4%인 것이 바람직하다. 상기 Mn 함량의 하한은 0.45%인 것이 보다 바람직하고, 0.50%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Mn 함량의 상한은 1.2%인 것이 보다 바람직하고, 1.0%인 것이 보다 더 바람직하다.
Si: 0.005~0.040%
규소(Si)는 강판의 연성을 확보할 수 있는 유용한 원소이다. 또한 Si이 소지철 내에 일정량 존재 시 스케일과 소지철 계면에 상기 Si이 농화되어 Cu, Ni 및 As등의 불순물에 의한 스케일 형성을 억제하는 역할을 한다. Si 함량이 0.005% 미만인 경우에는 상술한 효과를 충분히 확보하기 어렵다. 반면에, Si 함량이 0.040% 초과인 경우에는 강판 표면에 적 스케일이 생성되어 산세 후에도 강판 표면에 흔적이 잔류하여 표면 품질이 열위해질 수 있다. 따라서, 상기 Si 함량은 0.005~0.040%인 것이 바람직하다. 상기 Si 함량의 하한은 0.006%인 것이 보다 바람직하고, 0.007%인 것이 보다 바람직하다. 상기 Si 함량의 상한은 0.035%인 것이 보다 바람직하고, 0.030%인 것이 보다 더 바람직하다.
Al: 0.050% 이하
알루미늄(Al)은 탄화물 형성을 억제하여 강의 연성을 증가시키는 이점은 있으나, 강판의 표면에 농화되어 도금성을 나쁘게 할 수 있는 원소이다. 한편, 박 슬라브의 경우 기존 열연밀에서의 재가열 공정을 생략할 수 있어 에너지 절감 및 생산성 향상시킬 수 있지만, 박 슬라브 표면의 강냉으로 인해 박 슬라브 표면 또는 에지에 온도가 하락할 수 있다. 이로 인해 AlN이 과다 석출되어 고온연성 저하로 인해 슬라브 및/또는 바 (Bar)의 에지 품질이 열위해질 수 있다. 따라서, 상기 Al 함량을 가능한 낮게 제어하여야 하며, 본 발명에서는 0.050% 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 Al 함량은 0.045%이하인 것이 보다 바람직하며, 0.040%이하인 것이 보다 더 바람직하다.
Nb: 0.0030~0.05%
니오븀(Nb)은 NbC, NbCN 등의 석출물 형성원소로서 석출강화 및 결정립 미세화로 강도를 향상시키는 원소이다. Nb 함량이 0.0030% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하다. 반면에 Nb 함량이 0.05% 초과인 경우에는 NbC, NbCN등의 석출물이 과다 형성하여 고온연성 저하로 인해 슬라브 및/또는 바(Bar)의 에지 품질이 열위해질 수 있다. 따라서, Nb 함량은 0.0030~0.05%인 것이 바람직하다. 상기 Nb 함량의 하한은 0.006%인 것이 보다 바람직하고, 0.01%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Nb 함량의 상한은 0.04%인 것이 보다 바람직하며, 0.03%인 것이 보다 더 바람직하다.
N: 0.001~0.012%
질소(N)는 오스테나이트 안정화 및 질화물 형성 원소이다. N 함량이 0.001% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하다. 반면에 N 함량이 0.012% 초과인 경우에는 석출물 형성 원소와 반응하여 석출 강화 효과를 증가시키지만, 연성의 급격한 하락을 초래할 수 있다. 따라서, 상기 N의 함량은 0.001~0.012%인 것이 바람직하다. 상기 N 함량의 하한은 0.0015%인 것이 보다 바람직하고, 0.0020%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 N 함량의 상한은 0.01%인 것이 보다 바람직하고, 0.008%인 것이 보다 더 바람직하다.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
한편, 본 발명에서는 상기 불가피한 불순물이 Cu: 0.002~0.1%, Ni: 0.002~0.1%, As: 0.001~0.014%를 포함할 수 있다. 이는 본 발명이 불순물로서 Cu, Ni 및 As 등의 불순물 원소들을 포함하는 고철 등을 이용한 전기로 조업 공정을 활용하기 때문이다. 특히, 불순물 원소들 중에서도 상기 Cu, Ni 및 As는 연속주조, 조압연, 사상압연 등 모든 공정에서 용이하게 스케일을 형성시켜 강판의 표면 품질을 저하시키는 원소들로서, 본 발명에서는 상기 Cu, Ni 및 As의 함량을 적절히 제어함으로써 표면 품질을 향상시키고자 한다.
Cu: 0.002~0.1%
구리(Cu)는 스크랩(scarp) 등으로부터 유입되는 불순물로서 스케일과 소지철 계면에 편석되거나, 결정립계에 편석되어 산세성을 열위하게 만드는 원소 중 하나이다. 따라서, 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하나, 스크랩 등으로 불가피하게 유입될 수 밖에 없기 때문에 그 하한을 0.002%로 한정한다. Cu가 0.1%를 초과하게 되면 스케일과 소지철 계면에 편석되거나, 결정립계에 편석되어 스케일 품질을 열위하게 할 수 있다. 따라서, 상기 Cu 함량은 0.002~0.1%인 것이 바람직하다. 상기 Cu 함량의 하한은 0.004%인 것이 보다 바람직하고, 0.006%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Cu 함량의 상한은 0.08%인 것이 보다 바람직하며, 0.06%인 것이 보다 더 바람직하다.
Ni: 0.002~0.1%
니켈(Ni)은 스크랩 (scarp)등으로부터 유입되는 불순물로 스케일과 소지철 계면에 편석되거나, 결정립계에 편석되어 산세성을 열위하게 만드는 원소 중 하나이다. 따라서, 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하나, 스크랩 등으로 불가피하게 유입될 수 밖에 없기 때문에 그 하한을 0.002%로 한정한다. Ni이 0.1%를 초과하게 되면 스케일과 소지철 계면에 편석되거나, 결정립계에 편석되어 스케일 품질을 열위하게 할 수 있다. 따라서, 상기 Ni 함량은 0.002~0.1%인 것이 바람직하다. 상기 Ni 함량의 하한은 0.004%인 것이 보다 바람직하고, 0.006%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Ni 함량의 상한은 0.08%인 것이 보다 바람직하며, 0.06%인 것이 보다 더 바람직하다.
As: 0.001~0.014%
비소(As)는 스크랩 (scarp)등으로부터 유입되는 불순물로 스케일과 소지철 계면에 편석되거나, 결정립계에 편석되어 미량에서도 산세성을 열위하게 만드는 원소이다. 따라서, 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하나, 스크랩 등으로 불가피하게 유입될 수 밖에 없기 때문에 그 하한을 0.001%로 한정한다. As가 0.014%를 초과하게 되면 스케일과 소지철 계면에 편석되거나, 결정립계에 편석되어 스케일 품질을 열위하게 할 수 있다. 따라서, 상기 As 함량은 0.001~0.014%인 것이 바람직하다. 상기 As 함량의 하한은 0.002%인 것이 보다 바람직하고, 0.003%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 As 함량의 상한은 0.012%인 것이 보다 바람직하고, 0.010%인 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 본 발명의 열연강판은 전술한 합금성분 중 C, Mn, Nb, Cu, Ni 및 As가 하기 관계식 1 내지 3을 각각 만족하는 것이 바람직하며, 이를 통해, 본 발명이 목표로 하는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판을 제조할 수 있다. 단, 하기 관계식 1 내지 3에 기재된 C, Mn, Nb, Cu, Ni 및 As의 함량 단위는 중량%이다.
[관계식 1] 0.20 ≤ C+Mn/5+5×Nb ≤ 0.44
상기 관계식 1은 본 발명이 얻고자 하는 강도를 확보하기 위한 성분관계식이다. 상기 관계식 1의 값이 0.20 미만인 경우에는 본 발명이 목표로 하는 강도를 확보하기 곤란하고, 0.44를 초과하는 경우에는 연신율이 낮아져 가공시 크랙이 발생 할 수 있다. 따라서, 상기 관계식 1의 값은 0.20~0.44의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 1의 값의 하한은 0.22인 것이 보다 바람직하고, 0.24인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 1의 값의 상한은 0.42인 것이 보다 바람직하고, 0.40인 것이 보다 더 바람직하다.
[관계식 2] 0.15 ≤ (Cu+Ni+As)/(3.5×Si) ≤ 1.4
상기 관계식 2는 본 발명이 표면품질을 확보하기 위한 성분관계식이다. 상기 관계식 2의 값이 0.15 미만인 경우 Si의 다량 첨가로 인해 스케일과 소지철 계면에 Fayalite(FeSiO4)가 형성되어 산세성이 저하될 수 있고, 이로 인해, 표면품질이 열위해질 수 있다. 반면 1.4를 초과하는 경우에는 낮은 Si 함량 때문에 불순물인 Cu, Ni 및 As에 의한 2차 스케일 생성 억제 효과가 저감되어 산세 후에도 표면품질이 열위해질 수 있다. 따라서, 우수하면서도 균일한 표면품질을 갖는 열연강판을 제조하기 위해서는 상기 관계식 2의 값이 0.15~1.4의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 2의 값의 하한은 0.20인 것이 보다 바람직하고, 0.25인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 2의 값의 상한은 1.2인 것이 보다 바람직하고, 1.0인 것이 보다 더 바람직하다.
[관계식 3] 0.9 ≤ [(Cu+Ni+As)/(3.5×Si)]/[C+Mn/5+5×Nb] ≤ 5.0
상기 관계식 3은 본 발명이 목표로 하는 강도 및 표면품질을 모두 확보하기 위한 성분관계식이다. 상기 관계식 3의 값이 0.9미만인 경우 스케일 품질에 영향을 미치는 Cu, Ni, As 및 Si 함량이 높은 경우로서 강판의 표면품질이 열위해질 수 있다. 반면 5.0을 초과하는 경우는 C, Mn 및 Nb 함량이 높은 경우로 강도가 높아 목표로 하는 연신율을 만족하지 못할 수 있다. 따라서, 상기 관계식 3의 값은 0.9~5.0의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 3의 값의 하한은 1.0인 것이 보다 바람직하고, 1.1인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 3의 값의 상한은 4.8인 것이 보다 바람직하고, 4.6인 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 본 발명의 열연강판은 트램프 원소로서 P, S, Sn, Sb, Zn 및 Pb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.1중량% 이하의 범위로 포함할 수 있다. 상기 트램프 원소는 제강공정에서 원료로 사용하는 합금철 또는 스크랩이나, 래들(Ladle) 및 턴디쉬(Tundish) 내화물 등에서 비롯된 불순물 원소로서, 그 합계가 0.1% 초과하는 경우에는 박 슬라브의 표면에 크랙을 발생시켜 열연강판의 표면 품질을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 열연강판은 면적분율로, 페라이트가 93.0~98.5%이며, 펄라이트가 1.5~7.0%인 미세조직을 가질 수 있다. 상기 페라이트의 분율이 93.0%미만인 경우 상대적으로 펄라이트 분율이 높아져 목표로 하는 연신율 확보가 어렵고, 98.5%를 초과할 경우 목표로 하는 강도 확보가 어려울 수 있다. 또한 상기 펄라이트의 분율이 1.5%미만인 경우에는 상대적으로 강도가 낮은 페라이트 분율이 높아 목표로 하는 강도 확보가 어렵고, 7.0%를 초과할 경우 목표로 하는 연신율 확보가 어려울 수 있다.
본 발명 열연강판의 미세조직에서 페라이트는 그 분율이 93.0% 이상인 주요 조직이기 때문에 상기 페라이트의 결정립 사이즈가 강도에 영향을 미칠 수 있다. 상기 페라이트 평균 결정립 크기가 작으면 작을수록 강도 확보 및 굽힘 특성 향상에 있어 유리하다. 다만, 상기 페라이트 평균 결정립 크기를 1.5㎛ 미만으로 미세화시키기 위해서는, 결정립 미세화에 효과가 있는 Nb, Ti, Mo 및 V 등의 합금철 투입이 추가적으로 필요하며, 이로 인해, 제조단가가 상승할 수 있으므로, 상기 페라이트 평균 결정립 크기는 1.5㎛ 이상인 것이 바람직하다. 반면, 6.0㎛를 초과할 경우에는 강도 확보가 어렵고, 굽힘특성도 열위해질 수 있다. 따라서, 페라이트의 평균 결정립 크기는 1.5~6.0㎛인 것이 바람직하다. 상기 페라이트의 평균 결정립 크기의 하한은 2.0㎛인 것이 보다 바람직하고, 2.5㎛인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 페라이트의 평균 결정립 크기의 상한은 5.5㎛인 것이 보다 바람직하고, 5.0㎛인 것이 보다 더 바람직하다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 열연강판은 바람직하게는 320MPa 이상, 보다 바람직하게는 330MPa 이상, 보다 더 바람직하게는 340MPa 이상의 항복강도를 가질 수 있다. 또한, 바람직하게는 430MPa 이상, 보다 바람직하게는 440MPa 이상, 보다 더 바람직하게는 450MPa 이상의 인장강도를 가질 수 있다. 아울러, 바람직하게는 26% 이상, 보다 바람직하게는 27% 이상, 보다 더 바람직하게는 28% 이상의 인장강도를 연신율을 가질 수 있다.
본 발명의 열연강판은 폭/길이 방향의 항복강도 편차가 25MPa이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 20MPa 이하, 보다 더 바람직하게는 15MPa 이하의 폭/길이 방향의 항복강도 편차를 가질 수 있다.
본 발명의 열연강판은 산세 처리 후 광택도가 45이상이고, 폭 방향 광택도 편차가 5%이하일 수 있다. 보다 바람직하게는, 광택도가 50이상이고, 폭 방향 광택도 편차가 4%이하일 수 있다. 보다 더 바람직하게는, 광택도가 55이상이고, 폭 방향 광택도 편차가 3%이하일 수 있다.
본 발명의 열연강판은 0.6~2.3mm의 두께를 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.7~2.2mm일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 0.9~2.0mm일 수 있다.
이하, 본 발명의 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법의 일 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 열연강판 제조에 적용 가능한 연속주조-압연 직결공정을 위한 설비의 모식도이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판은 도 1과 같은 연속주조-압연 직결 설비를 적용하여 생산될 수 있다. 연속주조-압연 직결 설비는 크게 연속주조기(100), 조압연기(400), 마무리 압연기(600)로 구성된다. 상기 연속주조-압연 직결 설비는 제1두께를 갖는 박 슬라브(Slab)(a)를 생산하는 고속 연속주조기(100)와, 상기 박 슬라브를 상기 제1두께보다 얇은 제2두께를 갖는 바(Bar)(b)로 압연시키는 조압연기(400), 상기 제2두께를 갖는 바를 제3두께를 갖는 스트립(c)으로 압연시키는 마무리 압연기(600), 상기 스트립을 권취하는 권취기(900)를 포함할 수 있다. 추가로, 상기 조압연기(400) 앞에 조압연 스케일 브레이커(300)(Roughing Mill Scale Breaker, 이하 'RSB'라고도 함)와 마무리 압연기(600) 앞에 마무리 압연 스케일 브레이커(500)(Finishing Mill Scale Breaker, 이하 'FSB'라고도 함)를 추가로 포함할 수 있으며, 표면 스케일 제거가 용이하여 후공정에서 열연강판을 산세시 표면품질이 우수한 PO(Pickled & Oiled)강판 및 도금강판의 생산이 가능하다. 또한, 연속주조-압연 직결공정으로 등온등속압연이 가능하여 강판 폭/길이 방향 온도 편차가 현저히 낮아 ROT[Run Out Table(700)](이하 "런아웃 테이블")에서 정밀 냉각제어가 가능하여 재질이 균일한 초고강도 열연강판의 생산이 가능하다. 이렇게 압연 및 냉각이 완료된 스트립은 고속전단기(800)에 의해 절단되고, 권취기(900)에 의해 권취되어 제품으로 생산될 수 있다. 한편, 마무리 압연 스케일 브레이커(500) 앞에는 바를 추가로 가열하는 가열기(200)가 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 열연강판 제조에 적용 가능한 연속주조-압연 직결공정을 위한 설비의 또 다른 모식도이다. 도 2에 개시된 연속주조-압연 직결 설비는 도 1에 개시된 설비와 구성이 대부분 동일하나, 조압연기(400) 및 조압연 스케일 브레이커(300) 앞에 슬라브를 추가로 가열하는 가열기(200')가 구비되어, 슬라브 에지 온도 확보가 용이하여 에지 결함 발생을 낮게 되어 표면 품질 확보에 유리하다. 또한 조압연기 이전에 슬라브 1매 이상의 길이만큼의 공간을 확보하고 있어, 배치(Batch)식 압연도 가능하다.
본 발명의 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판은 도 1 및 2에 개시된 연속주조-압연 직결 설비에서 모두 생산이 가능하다.
이하, 본 발명의 열연강판 제조방법의 일 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 전술한 합금조성을 갖는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는다. 상기 연속주조시, 평균 주조속도는 4.5~7.5mpm(m/min)일 수 있다. 주조속도를 4.5mpm 이상으로 하는 이유는 고속주조와 압연과정이 연결되어 이루어져, 목표 압연 온도를 확보하기 위해서는 일정 수준 이상의 주조 속도가 요구되기 때문이다. 다만, 주조속도가 느릴 경우 주편에서부터 편석이 발생할 위험이 있으며, 이러한 편석이 발생하면 강도 및 굽힘 특성 확보가 어려울 뿐만 아니라, 폭 방향 또는 길이 방향으로의 재질편차가 발생할 위험성이 커지게 된다. 만약 7.5mpm을 초과하는 경우에는 용강 탕면 불안정에 의해 조업 성공율이 저감될 수 있으므로, 상기 주조속도는 4.5~7.5mpm의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 주조속도의 하한은 5.0mpm인 것이 보다 바람직하고, 5.5mpm인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 주조속도의 상한은 7.0mpm인 것이 보다 바람직하고, 상한은 6.5mpm인 것이 보다 더 바람직하다.
하나의 박 슬라브를 생산함에 있어, 상기 연속주조시 주속편차는 3%이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 제조 공정은 고속주조와 압연과정이 직결된 것으로서, 하나의 박 슬라브 제조 시 주속편차가 3%를 초과하게 되면, 조압연/사상압연 시 압연속도 편차가 발생하여 길이방향 및 폭 방향 온도편차가 발생하여 균일한 재질을 확보하지 못할 수 있다. 따라서, 상기 연속주조시 주속편차는 3%이하인 것이 바람직하다. 상기 연속주조시 주속편차는 2%이하인 것이 보다 바람직하고, 1%이하인 것이 보다 더 바람직하다.
상기 박 슬라브는 75~120mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 박 슬라브의 두께가 120mm를 초과하는 경우에는 고속주조가 어려울 뿐만 아니라, 조압연 시 압연 부하가 증가하게 되고, 75mm 미만인 경우에는 주편의 온도 하락이 급격하게 일어나 균일한 조직을 형성하기 어렵다. 이를 해결하기 위해서는 부가적으로 가열 설비를 설치할 수 있으나, 이는 생산 원가를 향상시키는 요인이 되므로, 가능한 배제하는 것이 바람직하다. 따라서, 박 슬라브의 두께는 75~120mm로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 박 슬라브의 두께의 하한은 80mm인 것이 보다 바람직하고, 85mm인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 박 슬라브의 두께의 상한은 115mm인 것이 보다 바람직하고, 110mm인 것이 보다 더 바람직하며, 100mm인 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 연속 주조 후, 상기 박 슬라브를 가열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서는 상기 연속 주조시, 다량의 냉각수가 분사되어 급속으로 냉각되기 때문에 상기 박 슬라브는 조압연을 하기 위한 온도 보다 더 낮아질 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 조압연이 적절히 이루어질 수 있도록 과냉각된 박 슬라브에 대하여 상기 연속 주조 후 가열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이후, 상기 연속주조를 통해 얻어지는 상기 박 슬라브에 냉각수를 분사하여 1차적으로 스케일을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 1차 스케일 제거시, 냉각수 분사 압력은 50~350bar일 수 있다. 예를 들어, 조압연 스케일 브레이커 노즐에서 50℃이하의 냉각수를 50~350bar의 압력으로 분사함으로써, 표면 스케일을 제거할 수 있다. 이 때, 상기 표면 스케일의 두께는 예를 들면, 300㎛ 이하일 수 있다. 상기 1차 스케일 제거시 냉각수 분사 압력이 50bar 미만인 경우에는 제품의 표면에 산수형(V 무늬) 스케일 등이 다량 잔존하여 산세 후에도 표면 품질이 열위해질 수 있다. 반면 350bar를 초과할 경우 바 에지 온도가 급격히 하락하여 에지 크랙이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 1차 스케일 제거시 냉각수 분사 압력은 50~350bar인 것이 바람직하다. 상기 1차 스케일 제거시 냉각수 분사 압력의 하한은 100bar인 것이 보다 바람직하고, 150bar인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 1차 스케일 제거시 냉각수 분사 압력의 상한은 300bar인 것이 보다 바람직하고, 250bar인 것이 보다 더 바람직하다.
이후, 상기 스케일이 제거된 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는다. 상기 조압연 단계는 연속주조된 박 슬라브를 2~5개의 압연기로 구성된 조압연기에서 조압연함으로써 수행될 수 있다.
상기 박 슬라브를 조압연함에 있어 NbC, NbCN 및 AlN 등의 석출에 따른 에지 크랙 발생을 제어하기 위하여, 조압연 입측에서의 박 슬라브 에지 온도는 950~1200℃로 제어될 수 있다. 만약 상기 입측 박 슬라브 에지 온도가 950℃ 미만일 경우 NbC, NbCN 및 AlN 등의 석출물이 과량으로 석출되어 고온연성이 저하되고, 에지크랙이 발생할 수 있다. 상기 입측 박 슬라브 에지온도가 1200℃를 초과할 경우 박 슬라브 표면에 다량의 스케일이 발생하게 되어 스케일을 제거하더라도 잔존하게 되어 표면품질을 열위하게 만들 수 있다.
이후, 상기 바를 950~1250℃로 가열하는 것이 바람직하다. 상기 바의 가열 온도를 제어하는 이유는 박물 열연강판을 안정적으로 생산하기 위함과 표면품질을 확보하기 위한 것이다. 또한, 상기 가열은 마무리 압연시 충분한 온도를 확보하기 위한 것이다. 상기 바의 가열온도가 950℃미만인 경우에는 마무리 압연 출측 온도가 낮아지게 되어 압연부하가 급격히 증가하여 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있으며, 1250℃를 초과하는 경우에는 스케일이 과다 생성되어 표면 품질이 열위해질 수 있다. 따라서, 상기 바의 가열온도는 950~1250℃인 것이 바람직하다. 상기 바의 가열 온도 하한은 1000℃인 것이 보다 바람직하고, 1050℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 바의 가열 온도 상한은 1200℃인 것이 보다 바람직하고, 1150℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 바의 가열은 예를 들어 0.1~1.2초 동안 행할 수 있다. 상기 바의 가열 시간 제어는 스케일 성장 및 Si 농화층의 확산 등과 관련이 있다. 상기 바의 가열 시간이 0.1초 미만인 경우에는 바를 충분히 가열하지 못해 마무리 압연시 압연부하가 급격히 상승하여 통판성이 열위해질 수 있으며, 1.2초를 초과하는 경우에는 스케일이 과다 성장할 수 있고, 스케일과 소지철 사이에 Si, Cu, Ni 및 As 농화층 등이 두껍게 생성되어 산세 후에도 불균일하게 잔류하여 표면품질을 열위하게 할 수 있다. 따라서, 상기 바의 가열 시간은 0.1~1.2초인 것이 바람직하다. 상기 바의 가열 시간 하한은 0.2초인 것이 보다 바람직하고, 0.3초인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 바의 가열 시간 상한은 1.0초인 것이 보다 바람직하고, 0.8초인 것이 보다 더 바람직하다.
이후, 상기 가열된 바에 냉각수를 분사하여 2차적으로 스케일을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 2차 스케일 제거시, 냉각수 분사 압력은 50~300bar일 수 있다. 예를 들어, 마무리압연 스케일 브레이커 노즐에서 50℃이하의 냉각수를 50~300bar의 압력으로 분사함으로써, 표면 스케일을 제거할 수 있다. 이 때, 상기 표면 스케일의 두께는 예를 들면, 10㎛ 이하일 수 있다. 상기 2차 스케일 제거시 냉각수 분사 압력이 50bar 미만인 경우에는 스케일의 제거가 불충분하여 마무리 압연 후 강판 표면에 방추형, 비늘형 스케일이 다량 생성되어 산세 후에도 표면 품질이 열위해질 수 있다. 반면 300bar를 초과할 경우 마무리압연 온도가 너무 낮아지게 되어 효과적인 오스테나이트 분율을 얻지 못해 목표로 하는 미세조직을 얻기 곤란할 수 있고, 이로 인해, 인장강도가 저하될 수 있다. 따라서, 상기 2차 스케일 제거시 냉각수 분사 압력은 50~300bar인 것이 바람직하다. 상기 2차 스케일 제거시 냉각수 분사 압력의 하한은 100bar인 것이 보다 바람직하고, 150bar인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 1차 스케일 제거시 냉각수 분사 압력의 상한은 270bar인 것이 보다 바람직하고, 250bar인 것이 보다 더 바람직하다.
이후, 상기 스케일이 제거된 바를 마무리 압연하여 열연강판을 얻는다. 상기 마무리 압연은 예를 들어 3~6개의 스탠드로 이루어진 마무리 압연기에서 행할 수 있다. 상기 마무리 압연시, 상기 스케일이 제거된 바를 마무리 압연 출측온도가 740~840℃가 되도록 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연 출측온도가 740℃미만인 경우에는 마무리 압연시 오스테나이트 분율이 낮아 얻고자 하는 펄라이트 조직을 충분이 얻지 못해 목표로 하는 강도를 확보하기 어렵다. 만약 마무리 압연 출측온도가 840℃를 초과할 경우 결정립이 조대해져 높은 강도를 얻지 못할 수 있고, 굽힘특성도 열위해질 수 있다. 따라서, 상기 마무리 압연시 출측온도는 740~840℃가 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연 출측온도의 하한은 750℃인 것이 보다 바람직하고, 760℃인 것이 보다 더 바람직하다. 마무리 압연 출측온도의 상한은 830℃인 것이 보다 바람직하며, 820℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 마무리 압연시 하나의 스트립을 제조함에 있어 마무리 압연 출측온도 편차는 5%이하인 것이 바람직하다. 만일 하나의 스트립을 제조함에 있어 마무리 압연 출측온도 편차가 5%를 초과하게 되면, 균일한 재질을 얻지 못할 수 있다. 따라서, 상기 마무리 압연시 출측온도 편차는 5%이하인 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연 출측온도 편차는 4%이하인 것이 보다 바람직하며, 3%이하인 것이 보다 더 바람직하다.
상기 마무리 압연시, 마지막 압연기에서의 평균 통판속도는 150~550mpm(m/min)일 수 있다. 상기 마무리 압연 시, 마지막 압연기에서의 통판속도는 주조속도와 최종 열연 제품의 두께와 직결될 수 있다. 상기 마지막 압연기에서의 평균 통판속도가 550mpm 초과인 경우에는 판파단과 같은 조업 사고가 일어날 수 있으며, 등온, 등속 압연이 어려워 균일한 온도가 확보되지 않아 재질 및 두께 편차가 발생될 수 있다. 반면에, 150mpm 미만인 경우에는 압연 속도가 너무 느려 물질 밸런스(Mass balance)와 열 밸런스(Heat balance)에 문제가 생겨 연연속압연을 행하기가 어려울 수 있다. 따라서, 상기 마무리 압연시 마지막 압연기에서의 평균 통판속도는 150~550mpm(m/min)인 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연시 마지막 압연기에서의 평균 통판속도의 하한은 200mpm(m/min)인 것이 보다 바람직하고, 250mpm(m/min)인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 마무리 압연시 마지막 압연기에서의 평균 통판속도의 상한은 500mpm(m/min)인 것이 보다 바람직하고, 450mpm(m/min)인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 마무리 압연시 하나의 스트립을 제조함에 있어 통판속도의 편차는 25%이하인 것이 바람직하다. 만일 하나의 스트립을 제조함에 있어 통판속도 편차가 25%를 초과하게 되면, 균일한 재질을 얻지 못할 수 있다. 따라서, 상기 마무리 압연시 통판속도 편차는 25%이하인 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연시 통판속도 편차는 20%이하인 것이 보다 바람직하며, 15%이하인 것이 보다 더 바람직하다.
이후, 상기 열연강판을 550~700℃에서 권취하는 것이 바람직하다. 상기 권취 온도가 550℃미만이 될 경우 베이나이트 변태가 촉진되어 목표로 하는 연신율을 확보하기 어려울 수 있으며, 700℃를 초과할 경우 스케일이 과다하게 생성되어 산세 후에도 표면품질이 열위해질 수 있다. 따라서, 상기 권취온도는 550~700℃인 것이 바람직하다. 상기 권취온도의 하한은 560℃인 것이 보다 바람직하고, 580℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 권취온도의 상한은 680℃인 것이 보다 바람직하고, 660℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 권취시 하나의 스트립을 제조함에 있어 권취온도의 편차는 6%이하인 것이 바람직하다. 만일 하나의 스트립을 제조함에 있어 권취온도 편차가 6%를 초과하게 되면, 균일한 재질을 얻지 못할 수 있다. 따라서, 상기 권취온도 편차는 6%이하인 것이 바람직하다. 상기 권취온도 편차는 5%이하인 것이 보다 바람직하며, 4%이하인 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 상기 권취하는 단계 후에는 권취된 열연강판을 산세 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 상기 산체 처리하는 단계 후에는 산체 처리된 열연강판을 도금하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 산세 및 도금 처리를 통해 PO(Pickled & Oiled)재 및 도금재를 얻을 수 있다. 본 발명에서는 박 슬라브 및 바 스케일 제거 단계에서 스케일을 충분히 제거할 수 있으므로, 일반적인 산세 처리 및 도금처리로도 표면품질이 우수한 PO재 및 도금재를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명에서는 열연산세공정 및 도금공정에서 일반적으로 사용되는 방법이라면 모두 적용 가능하므로 산세 처리 및 도금 방법에 대하여 특별히 제한하지 않는다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 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 1)
하기 표 1의 합금조성을 갖는 용강을 준비한 뒤, 연주-압연 직결 공정을 적용하여 하기 표 2 및 3에 기재된 제조조건으로 1.6mm 두께의 열연강판을 제조하였다. 이 열연강판을 산세 처리하여 PO재를 얻은 뒤, 미세조직, 인장특성 및 표면 품질을 측정한 후, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
미세조직(분율 및 페라이트 결정립 크기)은 광학현미경을 이용하여 시편 두께 1/4t지점에 500배의 배율로 5곳을 임의로 촬영한 후, Image-Plus Pro 소프트웨어를 이용하여 측정한 다음 평균값으로 기재하였다.
인장특성(항복강도(YS), 인장강도(TS) 및 연신율(EL))은 압연방향(L방향)으로 시편을 채취한 후 JIS 05 규격의 인장시편으로 가공하여 측정한 다음 평균값으로 기재하였다. 시편 채취는 스트립의 Head부, Middle부, Tail부에서 스트립의 폭 방향에 대해 일정한 간격으로 각각 7곳을 샘플링하였다. 항복강도 편차(△YS)는 인장시험한 샘플에서 길이/폭 방향 항복강도(YS)의 최소값과 최대값의 차이를 나타낸다.
광택도란 PO재 표면의 광택 정도를 수치적으로 나타낸 것으로서, Rhopoint IQ™장치를 이용하여 폭 방향에 대해 일정한 간격으로 10곳을 측정하여 평균값으로 기재하였다. 한편, 상기 Rhopoint IQ™장치를 이용하는 경우, 광택도에 대한 별도의 단위가 없으므로, 상기 광택도 단위를 기재하지 않았다.
에지크랙은 바 및 스트립에서 육안으로 1차 확인하고, 표면 결함 디텍터(Detector)인 SDD(Surface Defect Detector) 장치를 이용하여 측정하였다.
강종 합금조성(중량%) 식
C Si Mn Al Nb Cu Ni As N 1 2 3
발명강1 0.060 0.012 0.82 0.030 0.015 0.016 0.02 0.0071 0.0055 0.30 1.03 3.43
발명강2 0.065 0.013 0.88 0.022 0.016 0.024 0.01 0.0062 0.0061 0.32 0.88 2.75
발명강3 0.070 0.017 0.79 0.036 0.014 0.015 0.01 0.0058 0.0046 0.30 0.52 1.74
발명강4 0.074 0.015 0.85 0.030 0.018 .019 0.02 0.0061 0.0050 0.33 0.84 2.57
발명강5 0.060 0.015 0.89 0.031 0.015 0.017 0.02 0.0084 0.0055 0.31 0.84 2.76
발명강6 0.059 0.012 0.81 0.026 0.014 0.016 0.02 0.0068 0.0060 0.29 1.02 3.50
비교강1 0.035 0.009 0.50 0.033 0.009 0.016 0.01 0.0042 0.0050 0.18 0.96 5.33
비교강2 0.046 0.015 0.15 0.035 0.016 0.009 0.01 0.0075 0.0047 0.16 0.50 3.24
비교강3 0.052 0.021 1.60 0.031 0.017 0.021 0.01 0.0085 0.0056 0.46 0.54 1.18
비교강4 0.051 0.020 0.55 0.025 0.001 0.025 0.01 0.0045 0.0056 0.17 0.56 3.40
비교강5 0.065 0.100 0.81 0.032 0.015 0.015 0.01 0.0040 0.0045 0.30 0.08 0.27
비교강6 0.054 0.015 0.98 0.034 0.020 0.110 0.01 0.0056 0.0047 0.34 2.39 7.08
비교강7 0.047 0.003 0.85 0.21 0.021 0.025 0.02 0.0041 0.0054 0.34 4.68 13.67
비교강8 0.059 0.010 0.79 0.03 0.025 0.035 0.01 0.0200 0.0045 0.34 1.86 5.43
[식 1] C+Mn/5+5×Nb
[식 2] (Cu+Ni+As)/(3.5×Si)
[식 3] [(Cu+Ni+As)/(3.5×Si)]/[C+Mn/5+5×Nb]
구분 강종 박
슬라브 두께(mm)		 주조속도(mpm) 주조속도편차(%) RSB
압력
(bar)		 조압연시 입측 박 슬라브 에지온도(℃) 바 두께(mm) 바 가열온도(℃) 바 가열 시간(초)
발명예1 발명강1 90 6.5 0 189 985 16 1101 0.55
발명예2 발명강2 90 6.5 0 178 978 16 1089 0.51
발명예3 발명강3 90 6.5 0 181 990 16 1095 0.55
발명예4 발명강4 90 6.5 0 182 978 16 1090 0.57
발명예5 발명강5 90 6.5 0 179 982 16 1102 0.52
발명예6 발명강6 90 6.5 0 180 984 16 1099 0.50
비교예1 비교강1 90 6.5 0 182 985 16 1094 0.52
비교예2 비교강2 90 6.5 0 185 991 16 1101 0.51
비교예3 비교강3 90 6.5 0 189 995 16 1096 0.49
비교예4 비교강4 90 6.5 0 179 996 16 1090 0.48
비교예5 비교강5 90 6.5 0 185 982 16 1098 0.51
비교예6 비교강6 90 6.5 0 182 987 16 1106 0.50
비교예7 비교강7 90 6.5 0 189 989 16 1099 0.51
비교예8 비교강8 90 6.5 0 183 994 16 1099 0.50
구분 강종 FSB
압력
(bar)		 마지막
압연기 출측
온도
(℃)		 마지막
압연기 출측
압연속도 편차(%)		 마지막
압연기 출측
통판속도
(mpm)		 마지막
압연기 출측
출측온도 편차(%)		 열연강판 두께
(mm)		 권취온도
(℃)		 권취온도
편차(%)
발명예1 발명강1 156 780 7 350 1.9 1.6 613 2.4
발명예2 발명강2 148 785 10 352 4.8 1.6 598 2.6
발명예3 발명강3 165 791 7 351 2.0 1.6 601 2.8
발명예4 발명강4 148 785 8 349 1.3 1.6 603 2.3
발명예5 발명강5 168 779 8 351 1.0 1.6 604 2.1
발명예6 발명강6 169 787 9 350 1.3 1.6 604 2.1
비교예1 비교강1 175 791 8 355 1.1 1.6 605 1.9
비교예2 비교강2 152 786 9 353 1.5 1.6 602 3.1
비교예3 비교강3 147 795 10 359 1.9 1.6 602 2.5
비교예4 비교강4 139 780 8 360 1.3 1.6 603 2.5
비교예5 비교강5 158 782 9 362 1.4 1.6 602 2.6
비교예6 비교강6 149 781 8 353 2.0 1.6 606 1.8
비교예7 비교강7 159 791 11 356 2.3 1.6 614 1.8
비교예8 비교강8 154 789 7 356 1.5 1.6 607 2.0
구분 강종 미세조직 인장특성 표면품질
분율
(면적%)
 페라이트 결정립 평균크기
(㎛)		 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 연신율
(%)		 항복
강도
편차
(%)		 광택도 폭 방향
광택도 편차
(%)		 에지크랙
개수
(개/m)
페라이트 펄라이트
발명예1 발명강1 96.5 3.5 3.5 389 468 32.1 8.5 57.5 0.8 0
발명예2 발명강2 95.8 4.2 3.6 414 471 32.5 9.6 58.7 0.9 0
발명예3 발명강3 96.1 3.9 3.4 395 471 32.4 8.5 58.4 1.0 0
발명예4 발명강4 96.3 3.7 3.5 412 482 31.8 7.5 58.4 1.0 0
발명예5 발명강5 96.2 3.8 3.0 409 479 32.6 10.9 58.4 1.0 0
발명예6 발명강6 96.7 3.3 3.6 394 437 32.8 7.9 58.4 1.0 0
비교예1 비교강1 98.9 1.1 6.1 321 425 35.8 10.5 57.6 1.1 0
비교예2 비교강2 99.2 0.8 6.5 281 411 35.6 9.5 58.3 0.8 0
비교예3 비교강3 89.5 10.5 2.5 432 530 24.5 6.9 55.6 1.2 0
비교예4 비교강4 95.8 4.2 7.5 318 421 35.9 7.8 57.9 1.2 0
비교예5 비교강5 96.8 3.2 3.2 400 475 32.1 8.0 56.2 5.6 0
비교예6 비교강6 96.5 3.5 3.1 421 480 32.6 8.8 57.2 6.1 0
비교예7 비교강7 95.8 4.2 3.6 419 482 32.0 7.7 58.1 5.9 0
비교예8 비교강8 96.4 3.6 3.4 417 479 32.1 7.0 56.5 6.3 0
상기 표 1 내지 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 관계식 1 내지 및 3과 제조조건을 모두 만족하는 발명예 1 내지 6은 본 발명이 목표로 하는 미세조직(분율 및 결정립 크기)을 확보함으로써 본 발명이 목표로 하는 인장특성과 표면품질을 만족하고 있을 알 수 있다. 반면, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 관계식 1 내지 3을 만족하지 않는 비교예 1 내지 8은 본 발명이 목표로 하는 미세조직을 만족하지 못하거나, 인장특성 및 표면품질을 만족하지 못하고 있음을 알 수 있다.
도 3은 관계식 1 내지 3의 관계를 나타낸 그래프이며, 발명영역에 표시된 발명강은 발명예 1 내지 6을 나타낸 것이며, 비교강은 비교예 1 내지 8를 나타낸 것이다. 도 3으로부터 알 수 있듯이, 본 발명에서 목표로 하는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은열연강판을 얻기 위해서는 본 발명의 관계식 1 내지 3을 만족해야 함을 알 수 있다.
도 4는 발명예 1의 미세조직을 광학현미경으로 관찰한 사진이다. 도 4를 통해 알 수 있듯이, 발명예 1의 미세조직은 페라이트와 펄라이트도 구성되어 있으며, 본 발명이 제안하는 미세조직 분율을 만족하고 있음을 알 수 있다.
(실시예 2)
제조조건이 인장특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여, 상기 표 1에 기재된 발명강 1의 합금조성을 갖는 용강을 준비한 뒤, 연주-압연 직결 공정을 적용하여 하기 표 5 및 6에 기재된 제조조건으로 1.6mm 두께의 열연강판을 제조하였다. 이 열연강판을 산세 처리하여 PO재를 얻은 뒤, 미세조직 및 인장특성을 측정한 후, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다. 상기 미세조직 및 인장특성의 측정은 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
구분 강종 박
슬라브 두께(mm)		 주조속도(mpm) 주조속도편차(%) RSB
압력
(bar)		 조압연시 입측 박 슬라브 에지온도(℃) 바 두께(mm) 바 가열온도(℃) 바 가열 시간(초)
발명예7 발명강1 90 6.5 0 19 991 16 1095 0.54
발명예8 발명강1 90 6.5 0 187 980 16 1094 0.52
발명예9 발명강1 90 6.5 0 189 989 16 1090 0.53
비교예9 발명강1 90 6.5 5.5 192 985 16 1099 0.54
비교예10 발명강1 90 6.5 0 181 981 16 1100 0.53
비교예11 발명강1 90 6.5 0 180 985 16 1098 0.53
비교예12 발명강1 90 6.5 0 191 975 16 1094 0.50
구분 강종 FSB
압력
(bar)		 마지막
압연기 출측
온도
(℃)		 마지막
압연기 출측
압연속도 편차(%)		 마지막
압연기 출측
통판속도
(mpm)		 마지막
압연기 출측
출측온도 편차(%)		 열연강판 두께
(mm)		 권취온도
(℃)		 권취온도
편차(%)
발명예7 발명강1 166 791 8 355 1.8 1.6 609 2.2
발명예8 발명강1 151 790 9 357 1.7 1.6 600 2.1
발명예9 발명강1 159 787 7 361 1.9 1.6 605 2.0
비교예9 발명강1 147 788 9 352 1.8 1.6 604 2.4
비교예10 발명강1 155 784 35 332 6.5 1.6 609 2.6
비교예11 발명강1 162 791 28 351 6.0 1.6 599 2.3
비교예12 발명강1 170 795 8 356 1.2 1.6 605 6.8
구분 강종 미세조직 인장특성
분율(면적%) 페라이트 결정립 평균크기(㎛) 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 연신율
(%)		 항복강도
편차(%)
페라이트 펄라이트
발명예7 발명강1 96.2 3.8 3.6 389 468 32.8 9.5
발명예8 발명강1 96.5 3.5 3.8 397 475 32.9 8.6
발명예9 발명강1 95.9 4.1 3.4 388 470 33.0 8.7
비교예9 발명강1 96.3 3.7 3.6 395 455 34.2 28.1
비교예10 발명강1 96.5 3.5 3.9 375 448 35.1 31.5
비교예11 발명강1 95.8 4.2 3.4 385 495 29.5 30.5
비교예12 발명강1 96.1 3.9 3.5 381 479 32.9 27.5
상기 표 5 내지 표 7에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 관계식 1 내지 및 3과 제조조건을 모두 만족하는 발명예 7 내지 9는 본 발명이 목표로 하는 항복강도 편차를 만족하고 있는 것을 알 수 있다. 반면, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 관계식 1 내지 3을 만족하나, 제조조건 중 주속편차, 마지막 압연기에서의 출측 통판속도, 마지막 압연기에서의 출측 온도편차 및 권취온도의 편차 중 하나 이상을 만족하지 않는 비교예 9 내지 12는 항복강도 편차가 열위한 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
제조조건이 표면품질에 미치는 영향을 검토하기 위하여, 상기 표 1에 기재된 발명강 2 및 3의 합금조성을 갖는 용강을 준비한 뒤, 연주-압연 직결 공정을 적용하여 하기 표 8 및 9에 기재된 제조조건으로 1.6mm 두께의 열연강판을 제조하였다. 이 열연강판을 산세 처리하여 PO재를 얻은 뒤, 표면품질을 측정한 후, 그 결과를 하기 표 10에 나타내었다. 상기 표면품질의 측정은 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
구분 강종 박
슬라브 두께(mm)		 주조속도(mpm) 주조속도편차(%) RSB
압력
(bar)		 조압연시 입측 박 슬라브 에지온도(℃) 바 두께(mm) 바 가열온도(℃) 바 가열 시간(초)
발명예10 발명강2 90 6.5 0 179 992 16 1095 0.52
발명예11 발명강2 90 6.5 0 185 995 16 1098 0.52
발명예12 발명강3 90 6.5 0 179 985 16 1099 0.50
발명예13 발명강3 90 6.5 0 181 987 16 1105 0.53
비교예13 발명강2 90 6.5 0 184 895 16 1091 0.51
비교예14 발명강2 90 6.5 0 25 996 16 1109 0.50
비교예15 발명강3 90 6.5 0 192 992 16 1268 0.51
비교예16 발명강3 90 6.5 7.3 190 998 16 1090 1.28
비교예17 발명강3 90 6.5 7.5 182 991 16 1091 1.31
비교예18 발명강3 90 6.5 0 189 981 16 1098 0.53
구분 강종 FSB
압력
(bar)		 마지막
압연기 출측
온도
(℃)		 마지막
압연기 출측
압연속도 편차(%)		 마지막
압연기 출측
통판속도
(mpm)		 마지막
압연기 출측
출측온도 편차(%)		 열연강판 두께
(mm)		 권취온도
(℃)		 권취온도
편차(%)
발명예10 발명강2 151 791 8 351 1.7 1.6 599 2.7
발명예11 발명강2 161 785 9 349 1.9 1.6 603 2.9
발명예12 발명강3 152 786 9 352 1.3 1.6 605 2.4
발명예13 발명강3 155 781 7 346 1.1 1.6 609 2.3
비교예13 발명강2 164 780 8 348 1.3 1.6 601 2.5
비교예14 발명강2 170 785 8 350 1.2 1.6 600 2.0
비교예15 발명강3 165 789 9 351 1.5 1.6 599 3.6
비교예16 발명강3 149 791 29 351 5.9 1.6 567 6.5
비교예17 발명강3 149 789 31 352 6.3 1.6 559 6.9
비교예18 발명강3 20 782 9 361 1.6 1.6 605 2.9
구분 강종 표면품질
광택도 폭 방향 광택도 편차(%) 에지크랙 개수(개/m)
발명예10 발명강2 58.1 0.8 0
발명예11 발명강2 58.6 0.9 0
발명예12 발명강3 58.6 1.0 0
발명예13 발명강3 59.1 1.0 0
비교예13 발명강2 58.6 0.9 16
비교예14 발명강2 56.5 7.5 0
비교예15 발명강3 57.7 5.9 0
비교예16 발명강3 57.4 6.2 0
비교예17 발명강3 54.7 6.3 0
비교예18 발명강3 56.8 7.8 0
상기 표 8 내지 표 10에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 관계식 1 내지 및 3과 제조조건을 모두 만족하는 발명예 10 내지 13은본 발명이 목표로 하는 표면품질을 만족하고 있는 것을 알 수 있다. 반면, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 관계식 1 내지 3을 만족하나, 제조조건 중 주속편차, 조압연시 입측 박 슬라브 에지 온도, 스케일 제거시 냉각수 분사압력, 바 가열온도 및 시간, 마지막 압연기에서의 출측 압연속도 편차 및 온도편차, 권취온도 편차 중 하나 이상을 만족하지 않는 비교예 13 내지 18은 광택도 편차가 열위하고, 특히, 비교예 13의 경우에는 에지크랙도 발생한 것을 알 수 있다.
a: 슬라브 b: 바
c: 스트립
100: 연속주조기 200, 200': 가열기
300: RSB(Roughing Mill Scale Breaker, 조압연 스케일 브레이커)
400: 조압연기
500: FSB(Fishing Mill Scale Breaker, 마무리 압연 스케일 브레이커)
600: 마무리 압연기 700: 런아웃 테이블
800: 고속전단기 900: 권취기

Claims (21)

  1. 중량%로, C: 0.045~0.09%, Mn: 0.40~1.4%, Si: 0.005~0.040%, Al: 0.050% 이하, Nb: 0.0030~0.05%, N: 0.001~0.012%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    상기 불가피한 불순물은 Cu: 0.002~0.1%, Ni: 0.002~0.1%, As: 0.001~0.014%를 포함하며,
    하기 관계식 1 내지 3을 만족하고,
    면적분율로, 페라이트가 93.0~98.5%이며, 펄라이트가 1.5~7.0%인 미세조직을 가지고,
    상기 페라이트의 평균 결정립 크기는 1.5~6.0㎛이며,
    폭/길이 방향의 항복강도 편차가 25MPa이하이고, 폭 방향 광택도 편차가 5%이하인 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판.
    [관계식 1] 0.20 ≤ C+Mn/5+5×Nb ≤ 0.44
    [관계식 2] 0.15 ≤ (Cu+Ni+As)/(3.5×Si) ≤ 1.4
    [관계식 3] 0.9 ≤ [(Cu+Ni+As)/(3.5×Si)]/[C+Mn/5+5×Nb] ≤ 5.0
    (단, 상기 관계식 1 내지 3에서 C, Mn, Nb, Cu, Ni 및 As의 함량 단위는 중량%임.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열연강판은 트램프 원소로서 P, S, Sn, Sb, Zn 및 Pb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.1중량% 이하의 범위로 포함하는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열연강판은 항복강도: 320MPa이상, 인장강도: 430MPa이상, 연신율: 26%이상인 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열연강판은 산세 처리 후 광택도가 45이상인 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 열연강판은 0.6~2.3mm의 두께를 갖는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판.
  6. 중량%로, C: 0.045~0.09%, Mn: 0.40~1.4%, Si: 0.005~0.040%, Al: 0.050% 이하, Nb: 0.0030~0.05%, N: 0.001~0.012%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 불가피한 불순물은 Cu: 0.002~0.1%, Ni: 0.002~0.1%, As: 0.001~0.014%를 포함하며, 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는 단계;
    상기 박 슬라브에 냉각수를 분사하여 1차 스케일을 제거하는 단계;
    상기 스케일이 제거된 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는 단계;
    상기 바를 950~1250℃에서 가열하는 단계;
    상기 가열된 바에 냉각수를 분사하여 2차 스케일을 제거하는 단계;
    상기 스케일이 제거된 바를 마무리 압연 출측온도가 740~840℃가 되도록 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 및
    상기 열연강판을 550~700℃에서 권취하는 단계를 포함하며,
    상기 각 단계는 연속적으로 행해지는 것을 특징으로 하고,
    상기 연속주조시 주속편차는 3%이하이며,
    상기 1차 스케일 제거시, 냉각수 분사 압력은 50~350bar이고,
    상기 조압연시, 입측에서의 박 슬라브 에지 온도는 950~1200℃이며,
    상기 바 가열시, 가열시간은 0.1~1.2초이고,
    상기 2차 스케일 제거시, 냉각수 분사 압력은 50~300bar이며,
    상기 마무리 압연시 출측온도 편차는 5%이하이고,
    상기 마무리 압연시 통판속도 편차는 25%이하이며,
    상기 권취시 권취온도 편차는 6%이하인 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법.
    [관계식 1] 0.20 ≤ C+Mn/5+5×Nb ≤ 0.44
    [관계식 2] 0.15 ≤ (Cu+Ni+As)/(3.5×Si) ≤ 1.4
    [관계식 3] 0.9 ≤ [(Cu+Ni+As)/(3.5×Si)]/[C+Mn/5+5×Nb] ≤ 5.0
    (단, 상기 관계식 1 내지 3에서 C, Mn, Nb, Cu, Ni 및 As의 함량 단위는 중량%임.)
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 용강은 트램프 원소로서 P, S, Sn, Sb, Zn 및 Pb로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.1중량% 이하의 범위로 포함하는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 연속주조시, 주조속도는 4.5~7.5mpm(m/min)인 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 박 슬라브는 75~120mm의 두께를 갖는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 연속 주조 후, 상기 박 슬라브를 가열하는 단계를 추가로 포함하는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 청구항 6에 있어서,
    상기 마무리 압연시, 마지막 압연기에서의 평균 통판속도는 150~550mpm(m/min)인 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 청구항 6에 있어서,
    상기 권취 후, 열연강판을 산세처리하는 단계를 추가로 포함하는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 산세 처리하는 단계 후, 산세 처리된 열연강판을 도금하여 도금재를 얻는 단계를 추가로 포함하는 표면품질이 우수하고, 재질편차가 적은 열연강판의 제조방법.


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