KR102245226B1 - 산소 절단성이 우수한 고망간 강재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 20~26%, 실리콘(Si): 0.05~0.4%, 알루미늄(Al): 2.0% 이하, 크롬(Cr): 4% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 [관계식 1]로 계산되는 절단성 민감도(Sc)가 1129.6 이상이며, 95면적% 이상의 오스테나이트를 미세조직으로 포함할 수 있다.
[관계식 1]
절단성 민감도(Sc) = 1742 - 662*[C] - 19.2*[Mn] + 1.6*[Al] - 140*[Cr]
(상기 [관계식 1]에서 [C], [Mn], [Al] 및 [Cr]은 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Al 및 Cr의 중량%를 의미하며, 해당 성분이 첨가되지 않는 경우 0을 의미한다.)

Description

산소 절단성이 우수한 고망간 강재 및 그 제조방법 {High manganese steel having excellent oxygen cutting property and manufacturing method for the same}
본 발명은 고망간 강재 및 그 제조방법에 관한 것이며, 상세하게는 산소 절단성이 우수한 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
오스테나이트계 고망간 강재는 오스테나이트의 안정성을 높여주는 원소인 망간(Mn)과 탄소(C)의 함량을 조율하여 상온에서도 오스테나이트가 안정하여 높은 인성을 가지는 특징이 있다. 오스테나이트는 상자성체로 투자율이 낮으며, 페라이트 대비 비자성 특성이 우수하다. 일반적으로 변압기, 배전반 등에 이용되는 소재는 1.05 이하 수준의 투자율을 가지는 반면, 오스테나이트계 고망간 강재는 1.02 이하 수준의 투자율을 가지므로, 기존의 소재 대비 우수한 비자성 특성을 가지는 것을 알 수 있다.
더불어, 오스테나이트를 주 조직으로 가지는 고망간 강재의 경우, 저온에서의 연성 파괴 특성을 가지므로 우수한 저온 인성을 가지는 기술적 장점이 존재한다.
다만, 이와 같이 오스테나이트계 고망간 강재를 구조물로 이용하기 위해서는 산소 절단 등에 의한 소재의 절단 및 가공이 필수적이나, 고망간 강재는 다량의 합금 성분을 포함하므로 산소 절단 작업 시 불꽃 발생 등에 의해 절단면 상태가 열위한 문제점이 존재한다. 즉, 절단성 향상을 위해 강재를 사전 예열하거나 절단 속도를 하양 조절하는바, 생산성 측면에서 바람직하지 않다. 따라서, 경제적이면서도 효과적인 산소 절단 가공 특성을 가지는 오스테나이트계 고망간 강재의 개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0064473호 (2010.06.15. 공개)
본 발명의 일 측면에 따르면 산소 절단성이 우수한 고망간 강재 및 그 제조방법이 제공될 수 있다
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 20~26%, 실리콘(Si): 0.05~0.4%, 알루미늄(Al): 2.0% 이하, 크롬(Cr): 4% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 [관계식 1]로 계산되는 절단성 민감도(Sc)가 1129.6 이상이며, 95면적% 이상의 오스테나이트를 미세조직으로 포함할 수 있다.
[관계식 1]
절단성 민감도(Sc) = 1742 - 662*[C] - 19.2*[Mn] + 1.6*[Al] - 140*[Cr]
(상기 [관계식 1]에서 [C], [Mn], [Al] 및 [Cr]은 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Al 및 Cr의 중량%를 의미하며, 해당 성분이 첨가되지 않는 경우 0을 의미한다.)
상기 강재는, 중량%로, 0.0005~0.01%의 보론(B)을 더 포함할 수 있다.
상기 강재의 투자율은 1.02 이하일 수 있다.
상기 강재의 항복강도는 240MPa 이상이고, 인장강도는 720MPa 이상이며, 연신율은 25% 이상일 수 있다.
0.3~0.9Mpa의 가스압 및 300~700mm/min의 최대 절단속도로 상기 강재를 산소절단 하는 경우, 상기 강재 절단면의 평균 표면 조도는 0.5mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 20~26%, 실리콘(Si): 0.05~0.4%, 알루미늄(Al): 2.0% 이하, 크롬(Cr): 4% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 [관계식 1]로 계산되는 절단성 민감도(Sc)가 1129.6 이상인 슬라브를 1050~1300℃의 온도범위에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 800~1050℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하여 열연재를 제공하는 단계; 및 상기 열연재를 1~100℃/s의 냉각속도로 600℃ 이하의 온도범위까지 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
[관계식 1]
절단성 민감도(Sc) = 1742 - 662*[C] - 19.2*[Mn] + 1.6*[Al] - 140*[Cr]
(상기 [관계식 1]에서 [C], [Mn], [Al] 및 [Cr]은 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Al 및 Cr의 중량%를 의미하며, 해당 성분이 첨가되지 않는 경우 0을 의미한다.)
상기 슬라브는, 중량%로, 0.0005~0.01%의 보론(B)을 더 포함할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단은 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니며, 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 산소 절단성이 우수한 오스테나이트계 고망간 강재 및 그 제조방법이 제공될 수 있다.
도 1의 (a)는 실시예 2의 산소 절단 시 불꽃 발생 여부 및 산소 절단에 의한 절단면을 촬영한 사진이며, 도 1의 (b)는 비교예 2의 산소 절단 시 불꽃 발생 여부 및 산소 절단에 의한 절단면을 촬영한 사진이다.
본 발명은 산소 절단성이 우수한 고망간 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 구현예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 구현예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 구현예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하기 위하여 제공되는 것이다.
이하, 본 발명의 강 조성에 대하여 보다 상세히 설명한다. 이하, 특별히 달리 표시하지 않는 한 각 원소의 함량을 나타내는 %는 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 20~26%, 실리콘(Si): 0.05~0.4%, 알루미늄(Al): 2.0% 이하, 크롬(Cr): 4% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
탄소(C): 0.1~0.5%
탄소(C)는 강재의 오스테나이트를 안정화시키고, 고용강화에 의해 강도를 확보하는데 효과적인 원소이므로, 본 발명은 저온인성 및 강도 확보를 위하여 탄소(C) 함량의 하한을 일정 범위로 제한할 수 있다. 즉, 탄소(C) 함량이 일정 수준에 이하인 경우, 오스테나이트의 안정도가 부족하여 상온에서 안정한 오스테나이트를 얻을 수 없으며, 외부 응력에 의해 쉽게 ε-마르텐사이트 및 α'-마르텐사이트로 가공유기변태를 일으켜 강재의 인성 및 강도를 감소시킬 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 탄소(C) 함량의 하한을 0.1%로 제한할 수 있다. 바람직한 탄소(C) 함량의 하한은 0.15%이며, 보다 바람직한 탄소(C) 함량의 하한은 0.17%일 수 있다. 반면, 탄소(C) 함량이 일정 범위를 초과하는 경우, 강재의 산소 절단 시 불꽃 발생에 의해 절단면이 열위해지거나, 절단 속도를 낮추어 생산성이 열위해질 수 있는바, 본 발명은 탄소(C) 함량의 상한을 0.5%로 제한할 수 있다. 바람직한 탄소(C) 함량의 상한은 0.47%일 수 있으며, 보다 바람직한 탄소(C) 함량의 상한은 0.45%일 수 있다.
망간(Mn): 20~26%
망간(Mn)은 오스테나이트를 안정화시키는 역할을 하는 중요한 원소이므로, 본 발명은 이와 같은 효과 달성을 위해 망간(Mn) 함량의 하한을 20%로 제한할 수 있다. 즉, 본 발명은 20% 이상의 망간(Mn)을 포함하므로 오스테나이트 안정도를 효과적으로 증가시킬 수 있으며, 그에 따라 페라이트, ε-마르텐사이트 및 α'-마르텐사이트의 형성을 억제하여 강재의 비자성 특성 및 저온인성을 효과적으로 확보할 수 있다. 반면, 망간(Mn) 함량이 일정 수준 범위를 초과하는 경우, 오스테나이트의 안정도 증가 효과는 포화되는 반면 제조원가가 크게 증가하고, 열간압연 중 내부산화가 과도하게 발생하여 표면품질이 열위해질 수 있는바, 본 발명은 망간(Mn) 함량의 상한을 26%로 제한할 수 있다. 따라서, 본 발명의 망간(Mn) 함량은 20~26%일 수 있으며, 보다 바람직한 망간(Mn) 함량은 20~24%일 수 있다.
규소(Si): 0.05~0.4%
규소(Si)는 알루미늄(Al)과 같이 탈산제로서 필수불가결하게 미량 첨가되는 원소이다. 다만, 규소(Si)가 과도하게 첨가되는 경우 입계에 산화물을 형성하여 고온연성을 감소시키고, 크랙 등을 유발하여 표면품질을 저하시킬 우려가 있는바, 본 발명은 규소(Si) 함량의 상한을 0.4%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 규소(Si) 함량의 상한은 0.3%일 수 있다. 반면, 강 중에서 규소(Si) 함량을 줄이기 위해서는 과도한 비용이 소요되는바, 본 발명은 규소(Si) 함량의 하한을 0.05%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 규소(Si) 함량의 하한은 0.1%일 수 있다.
알루미늄(Al): 2.0% 이하
알루미늄(Al)은 탈산제로 첨가되는 대표적인 원소이다. 다만, 알루미늄(Al)은 탄소(C) 및 질소(N)와 반응하여 석출물을 형성할 수 있으며, 이들 석출물에 의해 열간 가공성이 저하될 수 있는바, 본 발명은 알루미늄(Al) 함량의 상한을 2.0%로 제한할 수 있다. 바람직한 알루미늄(Al)의 함량은 0.01~2.0% 일 수 있으며, 보다 바람직한 알루미늄(Al)의 함량은 0.01~1.95%일 수 있다.
크롬(Cr): 4% 이하
크롬(Cr)은 적정 첨가량의 범위까지는 오스테나이트를 안정화시켜 비자성 특성 향상에 기여하며, 오스테나이트 내에 고용되어 강재의 강도를 증가시키는 윈소이다. 또한, 크롬(Cr)은 강재의 내식성을 향상시키는 원소이기도 하다. 따라서, 본 발명은 이와 같은 효과를 달성하기 위하여 크롬(Cr)을 첨가할 수 있다. 다만, 크롬(Cr)은 산소 절단 시 산화물의 용융온도를 높여 첨가 함량이 증가할수록 열위한 산소 절단성이 열위해지는 경향을 나타내는바, 본 발명은 크롬(Cr) 함량의 상한을 4%로 제한할 수 있으며, 보다 바람직한 크롬(Cr) 함량의 상한은 3.5%일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 비자성 고망간 강재는 상기한 성분 이외에 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이들을 전면적으로 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다. 더불어, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 전면적으로 배제되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는, 중량%로, 0.0005~0.01%의 보론(B)을 더 포함할 수 있으며, 0.03% 이하의 인(P), 0.05% 이하의 황(S) 및 0.02% 이하의 질소(N) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
붕소(B): 0.0005~0.01%
붕소(B)은 오스테나이트 입계를 강화하는 입계 강화 원소로서, 소량 첨가에 의하더라도 오스테나이트 입계를 강화하여 강재의 고온 균열 민감도를 효과적으로 낮출 수 있는 원소이다. 따라서, 이와 같은 효과를 달성하기 위하여, 본 발명은 붕소(B) 함량의 하한을 0.0005%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 붕소(B) 함량의 하한은 0.001%일 수 있다. 반면, 붕소(B)의 함량이 일정 범위를 초과하는 경우, 오스테나이트 입계에 편석을 유발하여 강재의 고온 균열 민감도를 증가시키므로, 강재의 표면 품질이 저하될 수 있는바, 본 발명은 붕소(B) 함량의 상한을 0.01%로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 붕소(B) 함량의 상한은 0.006%일 수 있다.
인(P): 0.03% 이하
인(P)은 강 중에 불가피하게 유입되는 원소일 뿐만 아니라, 쉽게 편석되는 원소로서 주조 시 균열발생을 유발하거나, 용접성을 저하시키는 원소이다. 따라서, 본 발명은 주조성 악화 및 용접성 저하를 방지하기 위하여 인(P) 함량의 상한을 0.03%로 제한할 수 있으며, 보다 바람직한 인(P) 함량의 상한은 0.02%일 수 있다.
황(S): 0.05% 이하
황(S) 역시 강 중에 불가피하게 유입되는 원소일 뿐만 아니라, 개재물 형성에 의해 열간취성 결함을 유발한 원소이다. 따라서, 본 발명은 열간취성 발생을 억제하기 위하여 황(S) 함량의 상한을 0.05%로 제한할 수 있으며, 보다 바람직한 황(S) 함량의 상한은 0.02%일 수 있다.
질소(N) 0.02% 이하
질소(N) 역시 강 중에 불가피하게 유입되는 원소일 뿐만 아니라, 고용강화에 기여하는 원소이기도 한다. 다만, 질소(N)의 함량이 과다한 경우 조대한 질화물을 형성하여 오히려 강재의 강도를 저하시키는 문제가 존재하므로, 본 발명은 질소(N) 함량의 상한을 0.02%로 제한할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 설단성이 우수한 고망간 강재는, 하기의 [관계식 1]에 의해 계산되는 절단성 민감도(Sc)가 1129.6 이상일 수 있다.
[관계식 1]
절단성 민감도(Sc) = 1742 - 662*[C] - 19.2*[Mn] + 1.6*[Al] - 140*[Cr]
(상기 [관계식 1]에서 [C], [Mn], [Al] 및 [Cr]은 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Al 및 Cr의 중량%를 의미하며, 해당 성문이 첨가되지 않는 경우 0을 의미한다.)
본 발명의 발명자는 고망간 강재의 산소 절단성과 관련하여 심도 있는 연구를 수행하였으며, 알루미늄(Al)은 고망간 강재의 산소 절단성에 긍정적인 영향을 미치는 원소인 반면, 탄소(C), 망간(Mn) 및 크롬(Cr)은 고망간 강재의 산소 절단성에 부정적인 영향을 미치는 원소인 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 발명자는 이들 탄소(C), 망간(Mn), 크롬(Cr) 및 알루미늄(Al) 함량의 상관관계에 대한 연구를 수행하였으며, [관계식 1]로 표시되는 절단성 민감도(Sc)가 일정 수준 이상인 경우, 우수한 산소 절단성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 본 발명의 이 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는 [관계식 1]에 의한 절단성 민감도(Sc)가 1129.6 이상을 만족하도록 합금 조성 함량을 제어하므로, 산소 절단 시 강재 절단면의 평균 표면 조도를 0.5mm 이하의 수준으로 관리할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는 95면적% 이상의 오스테나이트를 미세조직으로 포함할 수 있으며, 그에 따라 강재의 비자성 특성 및 저온물성을 효과적으로 확보할 수 있다. 또한, 오스테나이트의 평균 결정립도는 5~150㎛일 수 있다. 제조 공정상 구현 가능한 오스테나이트의 평균 결정립도는 5㎛ 이상이며, 평균 결정립도가 크게 증가하는 경우 강재의 강도 저하가 우려되는바, 오스테나이트의 결정립도는 150㎛ 이하로 제한될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 오스테나이트계 고망간 강재는 오스테나이트 이외에 존재 가능한 조직으로서 탄화물 및/또는 ε-마르텐사이트를 포함할 수 있다. 탄화물 및/또는 ε-마르텐사이트의 분율이 일정 수준을 초과하는 경우, 강재의 인성 및 연성이 급격히 저하될 수 있는바, 본 발명은 탄화물 및/또는 ε-마르텐사이트의 분율을 5면적% 이하로 제한할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는 최적의 합금조성으로 구비되는바, 산소 절단 시 우수한 절단면을 가질 수 있다. 즉, 산소 절단 시 불꽃 발생을 최소화하는바, 강재의 용융에 따라 절단면이 불균일해지는 현상을 최소화할 수 있다. 더불어, 본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는 산소 절단 시 절단속도의 저하를 효과적으로 방지 가능하므로, 작업 효율을 최적화하여 생산성을 극대화할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는, 1.02 이하의 투자율, 240MPa 이상의 항복강도, 720MPa 이상의 인장강도, 25% 이상의 연신율을 구비할 수 있다.
이하, 본 발명의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 산소 절단성이 우수한 고망간 강재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 20~26%, 실리콘(Si): 0.05~0.4%, 알루미늄(Al): 2.0% 이하, 크롬(Cr): 4% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 [관계식 1]로 계산되는 절단성 민감도(Sc)가 1129.6 이상인 슬라브를 1050~1300℃의 온도범위에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 800~1050℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하여 열연재를 제공하는 단계; 및 상기 열연재를 1~100℃/s의 냉각속도로 600℃ 이하의 온도범위까지 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
[관계식 1]
절단성 민감도(Sc) = 1742 - 662*[C] - 19.2*[Mn] + 1.6*[Al] - 140*[Cr]
(상기 [관계식 1]에서 [C], [Mn], [Al] 및 [Cr]은 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Al 및 Cr의 중량%를 의미하며, 해당 성분이 첨가되지 않는 경우 0을 의미한다.)
또한, 상기 슬라브는, 중량%로, 0.0005~0.01%의 보론(B)을 더 포함할 수 있 있으며, 0.03% 이하의 인(P), 0.05% 이하의 황(S) 및 0.02% 이하의 질소(N) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
슬라브 재가열
본 발명의 제조방법에 제공되는 슬라브의 강 조성은, 전술한 산소 절단성이 우수한 고망간 강재의 강 조성과 대응하므로, 슬라브의 강 조성에 대한 설명은 전술한 강재의 강 조성에 대한 설명으로 대신한다.
전술한 강 조성으로 제공되는 슬라브를 1050~1300℃의 온도범위에서 재가열 할 수 있다. 재가열 온도가 일정 범위 미만인 경우, 열간압연 중에 과도한 압연부하가 걸리는 문제가 발생하거나, 합금성분이 충분히 고용되지 않는 문제가 발생할 수 있으므로, 본 발명은 슬라브 재가열 온도범위의 하한을 1050℃로 제한할 수 있다. 반면, 재가열 온도가 일정 범위를 초과하는 경우, 결정립이 과도하게 성장하여 강도가 저하되거나, 강재의 고상선 온도를 초과하여 재가열 됨으로써 강재의 열간압연성이 열위해질 수 있으므로, 본 발명은 슬라브 재가열 온도범위의 상한을 1300℃로 제한할 수 있다.
열간압연
열간압연 공정은 조압연 공정 및 마무리 압연 공정을 포함하며, 재가열된 슬라브는 열간압연되어 열연재로 제공될 수 있다. 이때 열간 마무리 압연은 800~1050℃의 온도범위에서 수행되는 것이 바람직하다. 열간 마무리 압연 온도가 일정 범위 미만인 경우 압연 하중 증가에 따른 과도한 압연부하가 문제될 수 있으며, 열간 마무리 압연 온도가 일정 범위를 초과하는 경우 결정립이 조대하게 성장하여 목표하는 강도를 얻을 수 없기 때문이다.
냉각
열간압연된 열연재는 1~100℃/s의 냉각속도로 600℃ 이하의 냉각정지 온도까지 냉각될 수 있다. 냉각속도가 일정 범위 미만인 경우 냉각 도중 입계에 석출된 탄화물에 의해 강재의 연성 감소 및 이로 인한 내마모성의 열화가 문제될 수 있으므로, 본 발명은 열연재의 냉각속도를 1℃/s 이상으로 제한할 수 있다. 보다 바람직한 냉각속도의 하한은 10℃/s일 수 있으며, 가속냉각이 적용될 수 있다. 다만, 냉각속도가 빠를수록 탄화물 석출 억제 효과에는 유리하나, 통상의 냉각에 있어서 100℃/s를 초과하는 냉각속도는 설비 특성상 구현하기 어려운 사정을 고려하여, 본 발명은 냉각속도의 상한을 100℃/s로 제한할 수 있다.
또한, 10℃/s 이상의 냉각속도를 적용하여 열연재를 냉각하더라도, 높은 온도에서 냉각이 정지되는 경우 탄화물이 생성 및 성장될 가능성이 높으므로, 본 발명은 냉각 정지 온도를 600℃ 이하로 제한할 수 있다.
상기와 같이 제조된 산소 절단성이 우수한 고망간 강재는 95면적% 이상의 오스테나이트를 미세조직으로 포함하고, 1.02 이하의 투자율, 240MPa 이상의 항복강도, 720MPa 이상의 인장강도 및 25% 이상의 연신율을 구비하며, 산소 절단 시 우수한 절단면을 가짐과 동시에 산소 절단 작업의 생산성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.
(실시예 1)
하기 표 1의 합금조성을 만족하는 슬라브를 1200℃의 온도에서 재가열하고, 표 2의 조건으로 열간압연하여 12mm 두께의 열연재를 제조한 후 20℃/s의 냉각속도로 100℃의 냉각정지온도까지 가속냉각하여 시편을 제작하였다. 각 시편의 항복강도, 인장강도 및 연신율을 측정하고, 투자율과 최대 절단속도 및 절단면 상태를 하기 표 2에 함께 나타내었다. 최대 절단속도는 평균 0.7MPa의 가스압으로 산소 절단을 실시하는 경우, 적용 가능한 최대 절단 속도를 의미한다. 절단면의 평점은 1, 1.5 및 2로 구분하여 평가하였다. 평점 1은 산소 절단 중 모재가 용융되었을 뿐만 아니라, 절단면의 평균 표면 조도가 0.5mm 초과인 경우를 의미하고, 평점 1.5는 산소 절단 중 모재의 일부 용융이 발생하였으나, 절단면의 평균 표면 조도가 0.5mm 이하인 경우를 의미하며, 평점 1은 산소 절단 중 모재의 용융이 발생하지 않았을 뿐만 아니라 절단면의 평균 표면 조도가 0.5mm 이하인 경우를 의미한다. 표 2의 절단성 지수는 각 시편의 최대 절단속도와 절단면 평점을 곱한 값을 의미한다.
구분 합금조성(중량%) [관계식 1]
C Mn Si P S Al Cr N
시편1 0.41 21.7 0.27 0.017 0.003 0.013 2.01 0.013 772.6
시편2 0.18 22.3 0.14 0.019 0.010 1.80 0.00 0.013 1197.6
시편3 0.44 24.6 0.26 0.019 0.007 0.020 3.45 0.018 495.4
시편4 0.18 21.8 0.21 0.016 0.003 0.026 2.00 0.016 924.3
시편5 0.41 21.8 0.22 0.019 0.003 0.016 1.95 0.013 779.0
시편6 0.40 21.6 0.20 0.018 0.003 0.025 0.00 0.014 1062.5
시편7 0.41 21.9 0.21 0.019 0.003 0.027 4.00 0.016 490.1
시편8 0.39 22.3 0.15 0.018 0.009 1.93 1.92 0.016 789.9
시편9 0.2 22 0.2 0.018 0.002 0.025 0 0.015 1187.2
시편10 0.2 20 0.2 0.018 0.002 0.025 0 0.015 1225.6
시편11 0.2 25 0.2 0.018 0.002 0.025 0 0.015 1129.6
비교예1 0.45 24.4 0.22 0.019 0.003 0.012 3.95 0.018 422.6
비교예2 0.61 22.1 0.2 0.016 0.006 0.023 5.95 0.02 80.9
비교예3 0.8 22 0.21 0.015 0.008 0.026 3.65 0.019 279.0
구분 마무리
압연
온도
(℃)		 YS
(Mpa)		 TS
(Mpa)		 El
(%)		 투자율 최대
절단속도
(mm/min)		 절단면
평점		 절단성
지수
시편1 925 457 980 52 1.003 400 1.5 600
시편2 920 386 728 53 1.001 700 2 1400
시편3 930 489 906 54 1.001 350 1.5 525
시편4 917 399 834 33 1.003 400 1.5 600
시편5 925 493 1050 62 1.002 400 1.5 600
시편6 854 394 948 57 1.003 500 2 1000
시편7 915 493 969 51 1.001 300 1.5 450
시편8 920 495 803 54 1.004 400 1.5 600
시편9 900 265 890 27 1.001 700 2 1400
시편10 850 280 942 25 1.001 700 2 1400
시편11 940 241 762 54 1.001 600 2 1200
비교예1 920 452 919 51 1.000 300 1 300
비교예2 920 633 1094 52 1.001 300 1 300
비교예3 925 629 1170 49 1.001 300 1 300
표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 시편 2, 9, 10 및 11의 경우, 절단성 지수가 1200 이상의 수준으로 우수한 산소 절단성을 가지는 반면, 본 발명의 범위를 만족하지 않는 시편들과 비교예 1 내지 3의 경우, 절단성 지수가 1200 미만의 수준으로 산소 절단성이 열위한 것을 확인할 수 있다.
도 1의 (a)는 실시예 2의 산소 절단 시 불꽃 발생 여부 및 산소 절단에 의한 절단면을 촬영한 사진이며, 도 1의 (b)는 비교예 2의 산소 절단 시 불꽃 발생 여부 및 산소 절단에 의한 절단면을 촬영한 사진이다. 도 1의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 실시예 2의 경우 우수한 절단면을 가지는 반면, 비교예 2의 경우 산소 절단 시 과도한 불꽃이 발생하여 모재의 용융이 발생하며, 그에 따라 균일하지 못한 절단면이 구현되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (7)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 20~26%, 실리콘(Si): 0.05~0.4%, 알루미늄(Al): 2.0% 이하, 크롬(Cr): 4% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    하기 [관계식 1]로 계산되는 절단성 민감도(Sc)가 1129.6 이상이며,
    95면적% 이상의 오스테나이트를 미세조직으로 포함하는, 산소 절단성이 우수한 고망간 강재.
    [관계식 1]
    절단성 민감도(Sc) = 1742 - 662*[C] - 19.2*[Mn] + 1.6*[Al] - 140*[Cr]
    (상기 [관계식 1]에서 [C], [Mn], [Al] 및 [Cr]은 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Al 및 Cr의 중량%를 의미하며, 해당 성분이 첨가되지 않는 경우 0을 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강재는, 중량%로, 0.0005~0.01%의 보론(B)을 더 포함하는, 산소 절단성이 우수한 고망간 강재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강재의 투자율은 1.02 이하인, 산소 절단성이 우수한 고망간 강재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 강재의 항복강도는 240MPa 이상이고, 인장강도는 720MPa 이상이며, 연신율은 25% 이상인, 산소 절단성이 우수한 고망간 강재.
  5. 제1항에 있어서,
    0.3~0.9Mpa의 가스압 및 300~700mm/min의 최대 절단속도로 상기 강재를 산소절단 하는 경우, 상기 강재 절단면의 평균 표면 조도는 0.5mm 이하인, 산소 절단성이 우수한 고망간 강재.
  6. 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.5%, 망간(Mn): 20~26%, 실리콘(Si): 0.05~0.4%, 알루미늄(Al): 2.0% 이하, 크롬(Cr): 4% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 [관계식 1]로 계산되는 절단성 민감도(Sc)가 1129.6 이상인 슬라브를 1050~1300℃의 온도범위에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 슬라브를 800~1050℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하여 열연재를 제공하는 단계; 및
    상기 열연재를 1~100℃/s의 냉각속도로 600℃ 이하의 온도범위까지 냉각하는 단계;를 포함하는 산소 절단성이 우수한 고망간 강재의 제조방법.
    [관계식 1]
    절단성 민감도(Sc) = 1742 - 662*[C] - 19.2*[Mn] + 1.6*[Al] - 140*[Cr]
    (상기 [관계식 1]에서 [C], [Mn], [Al] 및 [Cr]은 각각 강재에 포함되는 C, Mn, Al 및 Cr의 중량%를 의미하며, 해당 성분이 첨가되지 않는 경우 0을 의미한다.)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬라브는, 중량%로, 0.0005~0.01%의 보론(B)을 더 포함하는, 산소 절단성이 우수한 고망간 강재의 제조방법.


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