KR102236344B1 - 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상기 강의 화학성분은, 중량%로 C: 0.15~0.30%, Si: 0.8~2.0%, Mn: 1.0~2.0%, P≤0.02%, S≤0.005%, O≤0.003%, Al: 0.5~1.0%, N≤0.006%, Nb: 0.01~0.06%, Ti: 0.01~0.05%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되며, 아울러 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%, 2.5≤Al/C≤5.0의 조건을 만족한다. 상기 강의 미세조직은 페라이트+베이나이트로, 페라이트의 평균 입자 크기가 5~10㎛이고, 베이나이트의 등가 입자 크기≤20㎛, 그의 항복 강도≥600MPa, 인장 강도≥980MPa, 연신율≥15%이다.

Description

980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강 및 그 제조 방법

본 발명은 열간압연 고강도 강의 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

현재, 상용차량 특히 대형 트럭의 타이어용 강은 통상적으로 이상조직 강으로 제조되며, 일부 경제형 승용차의 타이어(림과 스포크를 포함)는 원가를 낮추기 위해 강으로 제조된 타이어를 사용하기도 한다. 고강도 이상조직 강으로 타이어를 제조하게 되면 타이어의 무게를 효율적으로 감소할 수 있으며, 예를 들어 일반적인 Q345강과 비교하였을 때, DP600(즉 인장강도 600MPa 급의 이상조직 강)을 사용하게 되면 타이어의 무게를 약 10~15% 감소할 수 있고; 인장강도 780MPa 급의 DP780의 이상조직 강을 사용하게 되면 타이어의 무게를 약 5~10% 더 감소할 수 있다. 현재 중국 국내에서 대부분의 타이어에 사용되는 이상조직 강은 주로 600MPa 이하의 저강도 이상조직 강으로, DP780와 같은 더욱 높은 강도의 이상조직 강은 많이 사용하지 않는다.

자동차 타이어에 이상조직 강을 광범위하게 사용하는 주요 원인은, 이상조직 강 자체가 가지는 저항복강도, 고인장강도, 즉 저항복비, 연속항복 및 우수한 가공 성형성 등 때문이다. 그러나, 페라이트+마르텐사이트형 고강도 이상조직 강을 타이어 제조에 사용하였을 때 가장 큰 결함은 확공 성능이 떨어진다는 것이다. 동일한 강도 급의 수준에서, 페라이트와 마르텐사이트 이상조직 강의 확공율은 가장 낮다. 주요 원인은 페라이트와 마르텐사이트 이상의 기계적 성능 차이가 커, 가공 경화율이 높으므로, 펀칭 주위에 미세한 크랙이 쉽게 발생하게 되어, 확공 성형 시 갈라짐이 발생하게 되지만, 동일한 강도 급의 베이나이트 또는 페라이트+베이나이트 조직은 더욱 우수한 확공 성능을 나타낸다. 페라이트+베이나이트 이상조직 강은 상대적으로 낮은 항복비와 우수한 확공성, 가소성과 충격 인성을 구비하여, 초고강도 타이어용 강 분야(예를 들어 ≥780MPa)에서, 페라이트+베이나이트 이상조직 강은 페라이트+마르텐사이트 이상조직 강보다 더 큰 응용 잠재력을 가지고 있다.

종래의 이상조직 강은 주로 페라이트+마르텐사이트 이상조직 강이며, 여기서 또 주로 냉간압연 페라이트+마르텐사이트 이상조직 강이며, 강도 급이 780MPa 이상의 열간압연 페라이트+마르텐사이트 이상조직 강은 매우 적고, 고강도(≥780MPa)의 페라이트+베이나이트형 이상조직 강은 더욱 적다.

중국 특허 CN101033522A에는 페라이트+베이나이트 이상조직 강이 개시되어 있으며, 이는 생산 공정이 간단하지만, 성분 설계에서 높은 알루미늄을 포함하고, 생산 난이도가 높고, 원가가 높으며, 인장 강도가 700~900MPa 사이에 있다. 중국 특허 CN102443735A에는 C-Mn계 페라이트-베이나이트 이상조직 강이 개시되어 있으며, 이는 단계식 냉각 공정을 이용하였으나, 인장 강도는 450MPa에 불과하다. 중국 특허 CN101603153A에는 665MPa 급의 페라이트-베이나이트 이상조직 강이 개시되어 있으며, 이도 단계식 냉각 공정을 이용하였으나, 공랭 시간이 12~15초로 길어, 얇은 규격의 열간압연 스트립 강으로는 구현하기 어렵다.

본 발명의 목적은, 항복 강도≥600MPa, 인장 강도≥980MPa, 연신율≥15%로, 우수한 강도, 가소성과 인성 배합을 구비함으로써, 타이어와 같이 우수한 성형성능과 고강도, 얇은 두께가 요구되는 부위에 응용 가능한 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강 및 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방안은 다음과 같다.

본 발명은 높은 함량의 Si를 첨가함으로써, 제한적인 열간압연 공랭 시간 내에 일정 수량의 페라이트 조직을 형성하고 페라이트 형성의 공정 범위(process window)를 확대하도록 하며; 높은 Al을 첨가하는 주요 목적은 압연 후 공랭 단계에서 필요한 수량의 페라이트가 형성되도록 하기 위한 것이며; Nb와 Ti를 복합적으로 첨가하는 주요 목적은 마무리 압연 단계에서 오스테나이트 입자를 최대한 미세화시켜, 상변화 후 형성된 페라이트가 더욱 세립화되어 강판의 강도와 가소성의 향상에 유리하도록 하기 위한 것이다. 본 발명은 조직에서의 페라이트와 베이나이트의 함량을 정밀하게 제한함으로써, 항복 강도≥600MPa, 인장 강도≥980MPa의 고강도 페라이트-베이나이트 이상조직 강을 얻을 수 있다.

980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강에 있어서, 화학성분은 중량%로 C: 0.15~0.30%, Si: 0.8~2.0%, Mn: 1.0~2.0%, P≤0.02%, S≤0.005%, O≤0.003%, Al: 0.5~1.0%, N≤0.006%, Nb: 0.01~0.06%, Ti: 0.01~0.05%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되며, 아울러 상기 원소들은 다음과 같은 관계식을 만족한다: 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%, 2.5≤Al/C≤5.0.

바람직하게, 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 C: 0.20~0.25%이다.

바람직하게, 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 Si: 1.2~1.8%이다.

바람직하게, 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 Mn: 1.4~1.8%이다.

바람직하게, 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 Nb: 0.03~0.05%이다.

바람직하게, 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 Ti: 0.02~0.04%.

또한, 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 미세조직은 페라이트+베이나이트로, 페라이트가 차지하는 체적 분율이 20~35%이고, 페라이트의 평균 입자 크기가 5~10㎛이며; 베이나이트가 차지하는 체적 분율이 65~80%이고, 베이나이트의 등가 입자 크기≤20㎛이다.

본 발명의 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강은, 항복 강도≥600MPa, 인장 강도≥980MPa, 연신율≥15%이다.

본 발명의 강의 성분 설계에서:

탄소(C): 탄소는 강의 기본 원소로서, 본 발명에서의 중요한 원소 중의 하나이기도 하다. 탄소는 오스테나이트의 상구역을 확대하여 오스테나이트를 안정화시킨다. 탄소는 강의 격자간원자로서, 강의 강도의 향상에 매우 중요한 역할을 하며, 강의 항복강도와 인장강도에 큰 영향을 준다. 본 발명에서, 인장강도 980MPa급의 고강도 이상조직 강을 얻기 위해서는 탄소의 함량을 0.15% 이상으로 확보해야 하지만, 0.30%를 초과해서도 아니된다. 그러지 않을 경우, 열간압연 2단식 냉각 단계에서 필요한 수량의 페라이트가 형성되기 어렵다. 따라서, 본 발명의 강에서 탄소의 함량은 반드시 0.15~0.30% 사이로 제어해야 하며, 바람직한 범위는 0.20~0.25%이다.

규소(Si): 규소는 강의 기본 원소로서, 또한 본 발명에서의 중요한 원소 중의 하나이기도 하다. 이는 인장강도가 980MPa 이상의 페라이트-베이나이트 이상조직 강을 얻기 위해서는, 한편으로 페라이트의 크기와 수량을 제어하고, 동시에 베이나이트의 강도를 향상시켜야 하므로, 이에 성분 설계에서 탄소와 망간(Mn)의 함량을 적당하게 높여야 되기 때문이다. 탄소와 망간은 모두 오스테나이트 구역을 확대하고, 오스테나이트를 안정화시키는 원소이며, 열간압연 공랭 과정에서의 짧은 시간 내(통상≤10s) 충분한 수량의 페라이트를 형성하기 어려우므로, 이에 높은 함량의 규소 원소의 첨가가 필요하다. 규소의 첨가로 페라이트의 형성을 현저하게 촉진시키고, 페라이트 형성의 공정 범위를 확대하여 페라이트를 정화할 수 있다. 또한, 일부 강화 작용도 할 수 있다. 규소의 이러한 작용은 반드시 함량이 0.8% 이상일 경우에 나타나지만, 너무 높아도 적절하지 않다. 그러지 않을 경우, 압연 후의 강판의 충격 인성이 떨어진다. 따라서, 본 발명의 강에서 규소의 함량은 0.8~2.0% 사이로 제어하고, 바람직한 범위는 1.2~1.8% 사이이다.

망간(Mn): 망간도 강에서 가장 기본적인 원소로서, 또한 본 발명에서 가장 중요한 원소 중의 하나이기도 하다. 공지된 바와 같이, 망간은 오스테나이트 상구역을 확대하는 중요한 원소이며, 강의 임계 담금질 속도를 낮추고, 오스테나이트를 안정화시키며, 입자를 세립화하여, 오스테나이트의 펄라이트로의 전환을 지연시킬 수 있다. 본 발명에서 강판의 강도를 확보하기 위해서, 망간의 함량은 일반적으로 1.0% 이상으로 제어해야 하며, 망간의 함량이 너무 낮으면, 과냉 오스테나이트가 안정적이지 않아, 공랭 시 펄라이트 유형의 조직으로 쉽게 상변화된다; 또한, 망간의 함량은 2.0%를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 2.0%를 초과할 경우, 제강 시 Mn의 편석이 쉽게 발생하고, 압연 후 공랭 단계에서 충분한 수량의 페라이트가 형성되지 않으며, 또한 슬래브 연속주조 시 크랙이 발생하기 쉽다. 따라서, 본 발명의 강에서 망간의 함량은 1.0~2.0%로 제어하고, 바람직한 범위는 1.4~1.8%이다.

인(P): 인은 강에서 불순물 원소이다. 입계로 쉽게 응집되며, 강에서 인의 함량이 높을 경우(≥0.1%), Fe₂P가 형성되어 입자 주위에서 석출되어, 강의 가소성과 인성이 감소하게 되므로, 함량이 낮을 수록 좋으며, 일반적으로 0.02% 이내로 하는 것이 바람직하고 제강 원가가 높아지지 않는다.

유황(S): 유황은 강에서 불순물 원소이다. 강에서 유황은 통상적으로 망간과 결합되어 MnS 개재물을 형성하며, 특히 유황과 망간의 함량이 모두 높을 경우, 강에서 많은 MnS이 형성되며, MnS 자체가 일정한 가소성이 있어, 후속의 압연 과정에서 MnS이 압연 방향으로 변형이 일어나 강판의 횡방향 인장 성능을 낮추게 된다. 따라서, 강에서 유황의 함량이 낮을 수록 좋고, 실제 생산 시 통상적으로 0.005% 이내로 제어한다.

알루미늄(Al): 알루미늄은 본 발명에서 중요한 원소 중의 하나이다. 본 발명은 고강도 페라이트-베이나이트 이상조직 강에 관한 것이므로, 성분 설계에서, 강에서의 탄소와 망간의 함량이 기타 강도 급의 페라이트-베이나이트 이상조직 강보다 더욱 높고, 오스테나이트가 더욱 안정하여, 압연 후 단계식 냉각 공랭 단계에서 페라이트의 형성이 어려우며, 알루미늄은 페라이트의 형성을 촉진시키는 중요한 원소 중의 하나이다. 따라서, 본 발명에서 알루미늄의 함량은 통상적인 고강도 강보다 한 단계 높다. 강에서 알루미늄의 첨가량은 주로 탄소의 함량과 관련되며, 첨가량은 2.5≤Al/C≤5.0을 만족한다. 알루미늄의 함량이 낮으면, 공랭 단계에서 충분한 수량의 페라이트가 형성될 수 없으며; 알루미늄의 함량이 너무 높으면, 용강 주조가 어려워, 슬래브에 표면 크랙 등 결함이 쉽게 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 강에서 알루미늄의 함량을 0.5~1.0%으로 제어하고, 2.5≤Al/C≤5.0의 관계식을 만족하도록 한다.

질소(N): 질소는 본 발명에서 불순물 원소이며, 함량이 낮을 수록 좋다. 질소는 강에서 불가피한 원소이기도 하며, 통상적으로 제강 과정에서 특별히 제어하지 않는 한, 강에서 질소의 잔류 함량은 통상적으로 ≤0.006%이다. 이러한 고용체 또는 자유 질소 원소는 반드시 어떠한 질화물을 형성하여 고정되어야 하며, 그러지 않을 경우, 자유 질소 원자가 강의 충격 인성에 매우 불리하고, 스트립 강의 압연 과정에서 전체 길이에 톱니 크랙의 결함이 쉽게 형성된다. 본 발명에서 티타늄(Ti) 원소를 첨가함으로써, 질소와 결합되어 안정적인 TiN를 형성하여 질소 원소를 고정한다. 따라서, 본 발명의 강에서 질소의 함량은 0.006% 이내로 제어하고 낮을 수록 바람직하다.

니오븀(Nb): 니오븀도 본 발명에서 중요한 원소 중의 하나이다. 980MPa 이상 급의 열간 연속압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강은 통상적으로 압연 공랭 단계에서의 페라이트의 형성을 촉진시키기 위해 높은 규소를 첨가하여야 하지만, 높은 규소의 첨가는 통상적으로 베이나이트의 취성을 높이게 된다. 본 발명에서 탄소 자체의 함량이 ≤0.30%이지만, 일정량의 페라이트를 석출한 후에는 페라이트 내의 탄소 원자가 배출되어 미변환의 오스테나이트로 진입하여, 잔류 오스테나이트에 탄소 함량이 농축되어, 최종적으로 형성된 베이나이트 중 탄화물 함량이 높아져 충격 인성에 불리하다. 고규소형 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 충격 인성을 최대한 높이기 위해, 합금 성분 설계에서 소량의 니오븀을 첨가하여, 입자를 미세화함으로써, 이상조직 강의 충격 인성을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 니오븀의 첨가는 두 가지의 작용을 하며, 첫째는 고온 단계에서 고용체의 니오븀이 오스테나이트 입자의 성장에 대해 용매 견인 작용을 하고; 두번째는 마무리 압연 단계에서, 니오븀의 탄소질화물을 통해 오스테나이트 입계를 피닝하여, 오스테나이트 입자를 미세화하고, 최종적으로 변환된 페라이트와 베이나이트에 대해 미세화 작용을 하여, 이상조직 강의 충격 인성을 향상시킨다. 따라서, 본 발명의 강에서 니오븀의 함량을 0.01~0.06%로 제어하고, 바람직한 범위는 0.03~0.05%이다.

티타늄(Ti): 티타늄은 본 발명에서의 중요한 원소 중의 하나이다. 티타늄은 본 발명에서 주로 2 가지의 작용을 한다: 첫째는 강 내의 불순물 원소 질소와 결합하여 TiN를 형성하여 질소 고정 효과를 가지고; 두번째는 니오븀과 함께 오스테나이트 입자의 미세화를 최적화는 작용을 한다. 강 내의 자유 질소 원자는 강의 충격 인성에 매우 불리하여, 소량의 티타늄을 첨가하면 자유 질소를 고정할 수 있으나, 본 발명에서 티타늄의 함량이 너무 많지 않은 것이 바람직하며, 그러지 않을 경우, 크기가 큰 TiN이 쉽게 형성되어 강의 충격 인성에도 불리하다. 시험에 의해 증명된 바와 같이, 강 내에 니오븀만 첨가하고 티타늄을 첨가하지 않을 경우, 연속주조 생산 과정에서 연속주조 주편에 코너크랙이 쉽게 발생하게 되며, 소량의 티타늄을 첨가하면 코너크랙 문제를 효율적으로 개선할 수 있다. 또한, 본 발명에서 니오븀과 티타늄의 함량을 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%의 성분 범위 내로만 제어하면, 우수한 입자 미세화 효과와 낮은 원가 효과를 가진다. 따라서, 본 발명의 강에서 티타늄의 함량 범위는 0.01~0.05%로 제어하고, 바람직한 범위는 0.02~0.04%이다.

산소(O): 산소는 제강 과정에서 불가피한 원소이다. 본 발명에 있어서, 강 내의 산소 함량은 알루미늄 환원을 통해 일반적으로 30ppm 이하에 도달하여, 강판의 성능에 현저하게 불리한 영향을 주지 않는다. 따라서, 강 내의 산소 함량은 30ppm 이내로 제어하면 된다.

본 발명의 상기 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다:

1) 제련, 주조

상기 화학성분으로 제련, 정련, 주편 또는 주괴를 주조한다;

2) 주편 또는 주괴 가열

가열 온도 1100~1200℃, 가열 시간 1~2시간;

3) 열간압연+단계 냉각+권취

압연 시작 온도가 1030~1150℃이고, 1000℃ 이상에서 3~5 패스의 조압연을 진행하고 누적 변형량≥50%이며; 중간 슬래브 대기 온도가 900~950℃이고, 다시 3~5 패스의 마무리 압연을 진행하고 누적 변형량≥70%이며; 압연 종료 온도가 800~900℃이고, 마무리 압연 종료 후 ≥100℃/s의 냉각 속도로 강판을 600~700℃까지 수냉하며; 3~10초 공랭 후, 다시 30~50℃/s의 냉각 속도로 350~500℃까지 수냉하여 권취하며, 권취 후 ≤20℃/h의 냉각 속도로 실온까지 냉각시킨다.

본 발명의 제조 공정의 설계 이유는 다음과 같다:

본 발명의 압연 공정에 관한 도면은 도 1을 참조한다. 압연 공정의 설계에 있어서, 조압연과 다듬질압연 단계에서, 압연 과정은 최대한 빠르게 수행해야 한다. 마무리 압연이 종료 후 높은 냉각 속도(≥100℃/s)로 중간 냉각 정지 온도까지 쾌속 냉각해야 한다. 이는 압연 종료 후 냉각 속도가 느리게 되면, 강판 내부에서 변환된 오스테나이트가 짧은 시간 내에 재결정 과정을 완성할 수 있으며, 이 때 오스테나이트가 성장하게 되기 때문이다. 상대적으로 굵은 오스테나이트가 후속의 냉각 과정에서 페라이트 변환 시, 원시적인 오스테나이트 입계를 따라 형성된 페라이트 입자가 굵게 되어, 통상적으로 10~20㎛ 사이이므로, 강판의 강도 향상에 불리하게 된다.

본 발명의 강판 조직 설계 사상은 미세하고 동축의 페라이트와 베이나이트 조직으로, 980MPa 급의 인장 강도에 달성해야 되고, 페라이트의 평균 입자 크기는 반드시 10㎛ 이하로 제어해야 하므로, 강판을 마무리 압연 종료 후 반드시 필요한 중간 냉각 정지 온도까지 쾌속 냉각시켜야 한다. 본 발명은 저탄소 강이므로, 페라이트 변환 구동력이 커 쉽게 형성된다. 따라서, 스트립 강의 마무리 압연 후의 냉각 속도는 냉각 과정에서 페라이트가 형성되지 않을 만큼 빨라야 된다(≥100℃/s).

본 발명의 단계적 냉각 과정에서, 제1 단계의 냉각 정지 온도는 600~700℃의 온도 범위 내로 제한해야 하며, 이는 열간 연속주조 생산 라인의 스트립 강의 작동 속도가 빨라, 수냉 단계의 길이가 제한적이여서 긴 시간의 공랭을 진행할 수 없기 때문이다. 제1 단계의 냉각 정지 온도는 최대한 페라이트가 석출되는 최적의 온도 구간으로 제한하고; 제2 단계의 수냉의 주요 목적은 필요한 베이나이트를 형성하기 위한 것으로, 제2 단계의 수냉 속도는 30~50℃/s 사이로 제한해야 하며, 과도하게 높은 냉각 속도는 강판 내부 응력을 과도하게 높여 스트립 강이 형태 불량이 되도록 한다. 권취 온도는 350~500℃ 사이로 제어하면 된다. 구체적인 냉각 공정에 관한 도면은 도 2를 참조한다.

본 발명은 합리적이고 뛰어난 성분 설계를 통해, 아울러 창조적인 열간압연 공정과 함께 강도와 가소성이 우수한 고강도 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강을 얻을 수 있다. 강판의 조직은 미세한 페라이트와 베이나이트이며, 페라이트가 차지하는 체적 분율이 20~35%이고, 페라이트의 평균 입자 크기가 5~10㎛이며; 베이나이트가 차지하는 체적 분율이 65~80%이고, 베이나이트의 등가 입자 크기≤20㎛이다. 성분 설계에 있어서, 이론적인 분석과 시험 연구를 통해, 니오븀과 티타늄의 총량은 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%를 만족해야 하고, 탄소와 알루미늄의 첨가량은 2.5≤Al/C≤5.0을 만족해야 하며, 아울러 필요한 압연 공정과 함께 조합해야만 본 발명의 저항복비 고강도의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강을 얻을 수 있으며, 동시에 우수한 가소성과 우수한 충격 인성을 가질 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다:

(1) 본 발명은 상대적으로 경제적인 성분 설계 사상을 사용하고, 또한 종래의 열간 연속주조 생산라인과 조합함으로써 저항복비 고강도를 갖는 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강을 생산할 수 있다.

(2) 본 발명은 항복 강도≥600MPa, 인장 강도≥980MPa, 연신율≥15%, 두께≤6mm의 열간압연 고강도 페라이트-베이나이트 이상조직 강판을 제조하였으며, 해당 강판은 우수한 강도, 가소성과 인성 배합과 우수한 성형 성능을 구현하고, 아울러 낮은 항복비를 구비하여, 타이어와 같이 고강도이면서 두께가 얇아야 하는 부재에 응용할 수 있어 우수한 응용 전망을 구비한다.

도 1은 본 발명의 가열과 압연 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 압연 후 냉각 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 강의 전형적인 금속 조직 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 강의 전형적인 금속 조직 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 강의 전형적인 금속 조직 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 4에 따른 강의 전형적인 금속 조직 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 5에 따른 강의 전형적인 금속 조직 사진이다.

이하에서 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 추가로 설명하기로 한다.

표 1은 본 발명의 실시예에 따른 강의 성분, 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 강의 제조 공정 파라미터, 표 3은 본 발명의 실시예에 따른 강의 성능을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 공정 단계는: 회전로 또는 전기로 제련→진공로 2차 정련→주편 또는 주괴→주편(강괴) 가열→열간 압연+압연 후 단계적 냉각→권취이며, 여기서 공정의 중요한 파라미터는 표 2를 참조한다.

도 3 내지 도 7은 각각 실시예 1-5에 따른 강의 전형적인 금속 조직 사진이다. 도 3 내지 도 7에 의하면, 본 발명의 강판의 미세 조직은 작고 동축의 페라이트와 베이나이트이며(도면에서, 흰색 조직이 페라이트이고, 회색 조직이 베이나이트임), 페라이트 입자는 대부분 원시적인 오스테나이트 입계에 분포되어, 등가 입자 크기가 5~10㎛이며, 베이나이트 등가 입자 크기는 약 20㎛이다. 미세 조직은 강판의 성능과 맞게 대응되며, 조직에서 페라이트가 강판에게 낮은 항복 강도를 부여하고, 많은 베이나이트(차지하는 체적 분율이 65~80%)의 존재로 인해 강판에게 높은 인장 강도를 부여하므로, 본 발명의 상기 페라이트-베이나이트 이상조직 강은 성형이 쉽고, 강도, 가소성과 인성 배합이 우수한 등의 특징을 구비하며, 특히 타이어와 같이 고강도와 얇은 두께를 요구하는 분야에 응용된다.

표 3에 의해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 980MPa급의 페라이트-베이나이트 이상조직 강을 제조할 수 있으며, 상기 이상조직 강의 항복 강도≥600MPa, 인장 강도≥980MPa, 연신율≥15%로, 낮은 항복비를 가짐으로써, 우수한 강도, 가소성과 인성 배합을 구현하여, 특히 타이어와 같이 고강도와 얇은 두께를 요구하는 분야에 응용된다.

Claims (11)

1. 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강으로서, 화학성분은 중량%로 C: 0.15~0.30%, Si: 0.8~2.0%, Mn: 1.0~2.0%, P≤0.02%, S≤0.005%, O≤0.003%, Al: 0.5~1.0%, N≤0.006%, Nb: 0.01~0.06%, Ti: 0.01~0.05%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되며,
   상기 원소들은 다음과 같은 관계식: 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%, 2.5≤Al/C≤5.0.을 만족하며, 여기서 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강은 페라이트+베이나이트의 미세조직을 가지며, 상기 페라이트가 차지하는 체적 분율이 20~35%이고, 페라이트의 평균 입자 크기가 5~10㎛이며, 베이나이트가 차지하는 체적 분율이 65~80%이고, 베이나이트의 등가 입자 크기는 ≤20㎛이고; 및 상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강은 ≥600MPa의 항복 강도, ≥980MPa의 인장 강도 및 ≥15%의 연신율을 갖는, 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 C: 0.20~0.25%인 것을 특징으로 하는 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강.
3. 제1항에 있어서,
   상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 Si: 1.2~1.8%인 것을 특징으로 하는 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강.
4. 제1항에 있어서,
   상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 Mn: 1.4~1.8%인 것을 특징으로 하는 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강.
5. 제1항에 있어서,
   상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 Nb: 0.03~0.05%인 것을 특징으로 하는 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강.
6. 제1항에 있어서,
   상기 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 화학성분에서, 중량%로 Ti: 0.02~0.04%인 것을 특징으로 하는 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강.
7. 1) 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 화학성분으로 제련, 정련, 주편 또는 주괴를 주조하는 제련, 주조 단계;
   2) 가열 온도는 1100~1200℃, 가열 시간은 1~2시간인 주편 또는 주괴 가열 단계;
   3) 압연 시작 온도가 1030~1150℃이고, 1000℃ 이상에서 3~5 패스의 조압연을 진행하고 누적 변형량≥50%이며; 중간 슬래브 대기 온도가 900~950℃이고, 다시 3~5 패스의 마무리 압연을 진행하고 누적 변형량≥70%이며; 압연 종료 온도가 800~900℃이고, 마무리 압연 종료 후 ≥100℃/s의 냉각 속도로 강판을 600~700℃까지 수냉하며; 3~10초 공랭 후, 다시 30~50℃/s의 냉각 속도로 350~500℃까지 수냉하여 권취하며, 권취 후 ≤20℃/h의 냉각 속도로 실온까지 냉각시키는 열간압연+단계 냉각+권취 단계를 포함하는 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항의 980MPa급의 열간압연 페라이트-베이나이트 이상조직 강의 제조 방법.
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