KR102348503B1 - 굽힘 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굽힘 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.30%초과∼0.40%, Mn: 0.5%∼1.5%미만, Si: 0.5~2.0%, P: 0.005∼0.02%, S: 0.01%이하, Al: 0.01~0.1%, Cr: 0.005~0.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 면적%로, 잔류 오스테나이트 3~15%, 마르텐사이트 3~10%, 페라이트 10%이하(0%를 포함), 잔부 베이나이트를 포함하는 굽힘 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

굽힘 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법{STEEL SHEET HAVING EXCELLENT BENDABILITY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 굽힘 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
스틸 밴드(steel band)는 포장, 수송, 결박 등에 활용되는 포장용 대강으로 기본적으로 고강도, 고인성을 요구한다. 스틸 밴드는 폭과 두께 별로 다양한 제품이 존재하지만 대부분 폭 30mm, 두께 1mm 내외의 제품이 사용 중이다. 현재 스틸 밴드의 제조 방법으로는 등급(grade)별로 크게 두가지 방법이 이용된다. 인장강도 700~900MPa, 연신율 10% 이하의 저급의 스틸 밴드는 0.2~0.3%의 C를 포함하는 중탄소강을 무소둔 냉간압연(Full Hard, FH)을 실시하여 제조한다. 이 경우 소재 원가 및 제조 비용은 저렴하지만 강도가 낮고, 연신율/인성이 부족하여 쉽게 파단이 일어날 수 있다. 인장강도 1GPa 이상, 연신율 10% 이상의 고급 스틸 밴드의 경우, 두께 2.0~3.0mm의 열연재를 소둔/냉간압연 후, 최종 목표두께 1mm 내외의 냉연재를 오스템퍼링(Austempering) 열처리하여 제조한다. 오스템퍼링(Austempering)시에는 재가열 온도와 시간, 균열대 로(furnace)의 온도와 시간을 조절함으로써 강도, 연신율에 변화를 줄 수 있다. 이 때, 열처리 온도와 시간에 따라 재질이 민감하게 변하므로 균일한 재질 확보와 불량 방지를 위해 정밀한 열처리 제어가 필요하다. 한편, 스틸 밴드는 제품의 포장, 운송에 사용되는 특성상 1회 사용 후 버려지게 되는 소모성 제품이기에 고가의 합금 원소를 사용하기는 어려우며, 이에 따라, 현재 대부분의 스틸 밴드는 0.2~0.5% 내외의 C와 Mn만 포함하는 강판을 주로 사용되고 있다.
일반적으로 스틸 밴드는 등급이 높아질수록 강도는 증가하나 연신율은 감소하는 추세를 보인다. 스틸 밴드도 단순 포장을 비롯하여 화물의 운송, 이동시 크레인과 직접 체결하여 사용하는 용도의 경우, 주로 고급(high-end)인 USLM(Unit Strap Lifting Method) 등급이 주로 사용되고 있다. USLM은 다른 슈퍼(super)급 등급에 비해 강도가 유사하면서도 연신율 9% 이상으로 고강도, 고연신율을 보증하는 최고 등급의 제품이다.
그러나, 이러한 USLM 스틸 밴드 또한 패킹(Packing) 비용 절감을 위해 체결 수 감소가 요구되기 때문에 고강도화가 더욱 필요하고, 작업성 증대 및 파단 방지를 위해 고연신 또한 요구되고 있는 실정이다. 특히, 실제 화물 고박시 밴드를 굽혀가며 작업해야 하므로 스틸 밴드의 반복 굽힘성 또한 우수하여야 한다.
본 발명의 일측면은 굽힘 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.30%초과∼0.40%, Mn: 0.5%∼1.5%미만, Si: 0.5~2.0%, P: 0.005∼0.02%, S: 0.01%이하, Al: 0.01~0.1%, Cr: 0.005~0.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 면적%로, 잔류 오스테나이트 3~15%, 마르텐사이트 3~10%, 페라이트 10%이하(0%를 포함), 잔부 베이나이트를 포함하는 굽힘 특성이 우수한 강판을 제공한다.
본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.30%초과∼0.40%, Mn: 0.5%∼1.5%미만, Si: 0.5~2.0%, P: 0.005∼0.02%, S: 0.01%이하, Al: 0.01~0.1%, Cr: 0.005~0.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 조압연하여 바를 얻는 단계; 상기 바를 850~950℃에서 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 상기 열연강판을 냉각하는 단계; 상기 냉각된 열연강판을 550~750℃에서 권취하는 단계; 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 상기 냉연강판을 800~1000℃에서 10~120초 재가열하는 단계; 상기 재가열된 냉연강판을 300~500℃에서 10~120초 항온열처리하는 단계를 포함하는 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 고강도, 고인성을 가지며, 굽힘 특성이 우수한 강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 굽힘 특성이 우수한 강판에 대하여 설명한다. 먼저, 본 발명의 합금조성에 대하여 설명한다. 하기 언급되는 합금조성의 함량은 별도의 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.
C: 0.30%초과∼0.40%
탄소는 강도, 인성 및 미세조직 형성에 영향을 미치는 원소이다. 상기 탄소 함량이 0.30%이하인 경우에는 낮은 경화능으로 인해 목표하는 강도를 확보하기 어렵다. 반면에 상기 탄소 함량이 0.4%를 초과하는 경우에는 과도한 강도 상승 및 세멘타이트 형성으로 인해 인성 및 굽힘성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 탄소 함량이 높아질수록 베이나이트 조직의 연신율이 저하되어 12%이상의 연신율을 확보하기 곤란하다. 따라서 상기 C의 함량은 0.30%초과~0.40%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 C 함량의 하한은 0.31%인 것이 보다 바람직하고, 0.32%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.33%인 것이 가장 바람직하다. 상기 C 함량의 상한은 0.38%인 것이 보다 바람직하고, 0.36%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.35%인 것이 가장 바람직하다.
Mn: 0.5%∼1.5%미만
망간은 고용강화 원소로서 강도 증가와 경화능 확보를 위해 첨가된다. 이러한 효과를 위해 상기 망간은 0.5%이상 첨가되는 것이 바람직하나, 1.5%이상 포함되는 경우에는 연신율 및 굽힘성 저하를 유발한다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 0.5%~1.5%미만의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Mn 함량의 하한은 0.7%인 것이 보다 바람직하고, 0.9%인 것이 보다 더 바람직하며, 1.0%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Mn 함량의 상한은 1.4%인 것이 보다 바람직하고, 1.3%인 것이 보다 더 바람직하다.
Si: 0.5~2.0%
실리콘은 고용강화에 의한 강도 향상 및 잔류 오스테나이트 안정화로 연신율과 굽힘 특성을 동시에 개선시키는 핵심 원소이다. 이러한 효과를 위해 상기 실리콘은 0.5%이상 첨가되는 것이 바람직하나, 2.0%를 초과하게 되는 경우에는 과도한 고용강화 효과로 인하여 인장강도가 매우 높아지게 되고, 과도한 스케일의 형성으로 인해 표면 품질을 열위하게 하며, 고온 인성 저하로 슬라브의 크랙을 유발한다. 따라서, 상기 Si의 함량은 0.5~2.0%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Si 함량의 하한은 0.7%인 것이 보다 바람직하고, 1.0%인 것이 보다 더 바람직하며, 1.1%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Si 함량의 상한은 1.8%인 것이 보다 바람직하고, 1.6%인 것이 보다 더 바람직하며, 1.4%인 것이 가장 바람직하다.
P: 0.005∼0.02%
인은 고용강화 효과가 큰 원소이다. 강도 확보를 위하여, 상기 인은 0.005% 이상 첨가되는 것이 바람직하나, 0.02%를 초과하는 경우에는 P 편석에 의해 가공성이 열위되는 문제가 있다. 따라서, 상기 P의 함량은 0.005~0.02%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 P 함량의 하한은 0.006%인 것이 보다 바람직하고, 0.007%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.008%인 것이 가장 바람직하다. 상기 P 함량의 상한은 0.017%인 것이 보다 바람직하고, 0.015%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.013%인 것이 가장 바람직하다.
S: 0.01%이하
황은 비금속 개재물을 형성하기 쉬운 원소로서 석출물의 양을 증가시키는 불순물이므로, 황의 함량을 가능한 낮게 관리하는 것이 필요하다. 이에 상기 S의 함량은 0.01%이하인 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 상기 S의 함량이 낮을수록 인성이나 성형성 등이 좋아지므로 그 하한을 특별히 제한하지 않는다. 상기 S의 함량은 0.009%이하인 것이 보다 바람직하고, 0.007%이하인 것이 보다 더 바람직하며, 0.005%이하인 것이 가장 바람직하다.
Al: 0.01~0.1%
상기 알루미늄은 주로 탈산 및 AlN 형성을 통한 탈질 효과를 위하여 첨가된다. 상기 알루미늄 함량이 0.01%미만인 경우에는 상기 효과를 충분히 얻기 어렵고, 반면, 0.1%를 초과하는 경우에는 과도한 강도 증가와 연주 시 슬라브 결함 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 Al의 함량은 0.01~0.1%인 것이 바람직하다. 상기 Al 함량의 하한은 0.015%인 것이 보다 바람직하고, 0.017%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.02%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Al 함량의 상한은 0.08%인 것이 보다 바람직하고, 0.05%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.04%인 것이 가장 바람직하다.
Cr: 0.005~0.5%
크롬은 고용강화 효과를 위해 0.005% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 반면, 0.5%를 초과하는 경우에는 중심 편석 및 불필요한 탄화물 형성으로 굽힘성을 저하시키게 되는 단점이 있다. 따라서, 상기 Cr의 함량은 0.005~0.5%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Cr 함량의 하한은 0.01%인 것이 보다 바람직하고, 0.02%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.03%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Cr 함량의 상한은 0.3%인 것이 보다 바람직하고, 0.1%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.08%인 것이 가장 바람직하다.
본 발명 강판의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별이 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
본 발명의 강판은 면적%로, 잔류 오스테나이트 3~15%, 마르텐사이트 3~10%, 페라이트 10%이하(0%를 포함), 잔부 베이나이트를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 베이나이트는 고강도와 높은 연신율을 동시에 확보하기에 효과적인 조직으로서, 본 발명에서는 상기 베이나이트를 주조직으로 포함한다. 상기 잔류 오스테나이트는 굽힘성과 연신율 확보에 효과적인 조직이며, 상기 효과를 위하여, 3%이상 포함하는 것이 바람직하다. 다만, 15%를 초과하는 경우에는 강도를 저하시키는 단점이 있을 수 있다. 상기 마르텐사이트는 고강도 확보에 효과적인 조직이며, 상기 효과를 위하여, 3%이상 포함하는 것이 바람직하다. 다만, 10%를 초과하는 경우에는 연신율을 크게 저하시키는 단점이 있을 수 있다. 상기 페라이트는 연신율 확보에 유리한 조직이며, 본 발명에서는 10% 이하의 범위로 포함될 수 있다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 강판은 인장강도: 1100~1300MPa, 연신율: 12~20%, 반복 굽힘 횟수: 4회 이상으로서 우수한 강도, 연신율 및 굽힘 특성을 확보할 수 있다. 한편, 상기 언급한 반복 굽힘 횟수는 곡률을 시편 두께의 2배로 하여(R/t =2.0 고정) 90도 반복 굽힘(90도로 접었다 폈다를 반복) 시험을 한 뒤, 크랙이 발생되기 전까지의 횟수를 측정한 값이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 전술한 합금조성을 갖는 강 슬라브를 가열한다. 상기 강 슬라브 가열시 온도는 1100~1300℃인 것이 바람직하다. 상기 강 슬라브 가열온도가 1100℃ 미만인 경우에는 통판에 필요한 슬라브의 온도를 충분히 확보하기 어려울 수 있고, 1300℃를 초과하는 경우에는 비정상적인 오스테나이트 성장 및 스케일에 의한 표면 결함이 생길 수 있다. 따라서, 상기 슬라브의 가열 온도는 1100~1300℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 슬라브의 가열 온도의 하한은 1130℃인 것이 보다 바람직하고, 1150℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1180℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 슬라브의 가열 온도의 상한은 1280℃인 것이 보다 바람직하고, 1260℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1230℃인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 가열된 강 슬라브를 조압연하여 바를 얻는다. 상기 조압연시 온도는 1000~1100℃인 것이 바람직하다. 상기 조압연 온도가 1000℃ 미만인 경우에는 압연부하가 증대되어 통판성이 열위되는 단점이 있을 수 있고, 1100℃를 초과하는 경우에는 스케일이 과다하게 형성되어 표면 품질이 매우 열위해지는 단점이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 조압연 온도는 1000~1100℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 조압연 온도의 하한은 1010℃인 것이 보다 바람직하고, 1020℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1040℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 조압연 온도의 상한은 1090℃인 것이 보다 바람직하고, 1080℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1070℃인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 바를 850~950℃에서 마무리 압연하여 열연강판을 얻는다. 상기 마무리 압연 온도는 Ar3 변태점 이상에서 하여야 할 필요가 있는데, 이는 2상역 압연을 방지하기 위함이다. 2상역 압연이 행해지면 탄화물이 없는 초석 페라이트가 발생하기 때문이다. 만일, 마무리 압연 온도가 850℃미만일 경우에는 이상역 압연이 행해질 수 있고, 950℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립 크기가 매우 조대해져 최종적으로 얻어지는 열연재의 결정립 또한 조대하게 되어 오스템퍼링 열처리 후 전장 균일한 재질 확보가 어려워진다. 따라서, 상기 마무리 압연 온도는 850~950℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연 온도의 하한은 860℃인 것이 보다 바람직하고, 870℃인 것이 보다 더 바람직하며, 890℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 마무리 압연 온도의 상한은 940℃인 것이 보다 바람직하고, 930℃인 것이 보다 더 바람직하며, 910℃인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 열연강판을 냉각한다. 상기 냉각시 냉각속도는 5~100℃/s인 것이 바람직하다. 상기 냉각속도가 5℃/초 미만인 경우에는 ROT상 페라이트+펄라이트 조직으로 100% 변태하기 어려워 권취 후 변태가 일어날 수 있다. 권취 후 변태가 일어나게 되면 변태 시 발생하는 열 때문에, 스케일 결함을 유발할 수 있다. 상기 냉각속도가 100℃/초를 초과하는 경우에는 폭방향 온도 불균일로 인해 균일한 냉각이 어려워 코일 형상이 매우 나빠질 수 있다. 따라서, 상기 냉각속도는 5~100℃/초의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 냉각속도의 하한은 8℃/초인 것이 보다 바람직하고, 10℃/초인 것이 보다 더 바람직하며, 15℃/초인 것이 가장 바람직하다. 상기 냉각속도의 상한은 80℃/초인 것이 보다 바람직하고, 50℃/초인 것이 보다 더 바람직하며, 30℃/초인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 냉각된 열연강판을 550~750℃에서 권취한다. 상기 권취온도가 550℃ 미만인 경우에는 저온 변태 조직인 베이나이트 또는 마르텐사이트 조직이 나오기 때문에 균일한 열연 조직을 얻을 수 없다. 상기 권취온도가 750℃ 초과일 경우에는 스케일 등 표면 결함이 심하게 발생할 수 있다. 따라서, 상기 권취온도는 550~750℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 권취온도의 하한은 560℃인 것이 보다 바람직하고, 570℃인 것이 보다 더 바람직하며, 590℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 권취 온도의 상한은 730℃인 것이 보다 바람직하고, 710℃인 것이 보다 더 바람직하며, 680℃인 것이 가장 바람직하다.
상기 권취 후에는 상기 권취된 열연강판을 산세하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 산세는 상기 권취된 열연강판을 200℃이하로 자연 냉각한 후에 이루어질 수 있으며, 상기 산세를 통해 강판의 표면에 형성된 스케일을 제거할 수 있다. 이때, 상기 산세온도가 200℃를 초과하면 열연강판의 표층부가 과산세되어 표층부 조도가 나빠질 수 있으므로, 상기 산세온도는 200℃이하인 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 산세온도의 하한에 대해 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 상온일 수 있다.
상기 권취 또는 산세 이후에는 상기 권취된 열연강판을 600~750℃에서 5~25시간 구상화 소둔하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 구상화 소둔은 열연재의 강도를 떨어뜨려 냉간압연 부하를 감소시켜 냉간압연을 원활하게 하기 위한 것이다. 상기 구상화 소둔 온도가 600℃ 미만일 경우에는 탄화물의 구상화가 매우 느리게 진행되어 구상화 소둔 시간이 매우 길어지는 단점이 발생할 수 있으며, 750℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트 미세조직으로 역변태하여 구상화 조직이 아니라 페라이트와 펄라이트와 같은 초기 열연 조직이 형성되는 단점이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 구상화소둔 온도는 600~750℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 구상화소둔 온도의 하한은 620℃인 것이 보다 바람직하고, 650℃인 것이 보다 더 바람직하며, 690℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 구상화소둔 온도의 상한은 740℃인 것이 보다 바람직하고, 730℃인 것이 보다 더 바람직하며, 720℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 구상화 소둔 시간이 5시간 미만일 경우에는 구상화로 인한 열연재의 강도 저하량이 충분하지 않아 양호한 냉간압연성을 확보하기 어려울 수 있으며, 25시간을 초과하는 경우에는 탄화물이 매우 조대해져 오스템퍼링 열처리의 재가열 단계에서 상기 탄화물이 충분히 재고용되지 못해 오스템퍼링 열처리의 항온 열처리 단계 후에 잔존하게 되어 굽힘성과 연신율이 저하되는 단점이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 구상화소둔 시간은 5~25시간인 것이 바람직하다. 상기 구상화소둔 시간의 하한은 8시간인 것이 보다 바람직하고, 11시간인 것이 보다 더 바람직하며, 14시간인 것이 가장 바람직하다. 상기 구상화소둔 시간의 상한은 23시간인 것이 보다 바람직하고, 21시간인 것이 보다 더 바람직하며, 19시간인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는다. 상기 냉간압연을 통해 최종 목표 두께인 0.5~1.5mm의 확보가 가능하다. 상기 냉간압연시 압하율은 20~70%인 것이 바람직하다. 상기 압하율이 20% 미만인 경우에는 냉연 후 부위별 재질 편차가 존재하여, 열처리 후 불균일한 미세조직으로 인해 굽힘성이 저하될 수 있고, 70%를 초과하는 경우에는 과도한 압연부하 증가로 인해 냉연 슬립과 같은 조업 불량이 발생할 수 있다. 상기 압하율의 하한은 25%인 것이 보다 바람직하고, 30%인 것이 보다 더 바람직하며, 40%인 것이 가장 바람직하다. 상기 압하율의 상한은 65%인 것이 보다 바람직하고, 60%인 것이 보다 더 바람직하며, 57%인 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 냉간압연 후 오스템퍼링(Austempering) 열처리를 행하게 되면, 상변태 촉진 및 조직 미세화가 되어 고강도, 고인성을 확보하는데 유리하기 때문에 냉간압연 후에는 오스템퍼링 열처리를 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서의 오스템퍼링 열처리는 최종적으로 얻어지는 제품의 미세조직이 주조직으로서 베이나이트를 포함하도록 하기 위한 것이기도 하다.
보다 상세하게는, 상기 냉연강판을 800~1000℃에서 10~120초 재가열하고, 상기 재가열된 냉연강판을 300~500℃에서 10~120초 항온열처리하는 것이 바람직하다.
상기 재가열 처리는 미세조직을 오스테나이트로 변태시키기 위함이다. 상기 재가열 온도가 800℃미만이거나 재가열 시간이 10초 미만인 경우에는 오스테나이징이 불완전하게 일어나게 된다. 상기 재가열 온도가 1000℃를 초과하거나 재가열 시간이 120초를 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립 크기가 너무 조대해져 경화능이 높아짐에 따라 마르텐사이트 분율을 과다하게 증가시킨다. 따라서, 상기 재가열 온도는 800~1000℃인 것이 바람직하며, 재가열 시간은 10~120초인 것이 바람직하다. 상기 재가열 온도의 하한은 820℃인 것이 보다 바람직하고, 840℃인 것이 보다 더 바람직하며, 870℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 재가열 온도의 상한은 980℃인 것이 보다 바람직하고, 960℃인 것이 보다 더 바람직하며, 930℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 재가열 시간의 하한은 12초인 것이 보다 바람직하고, 14초인 것이 보다 더 바람직하며, 15초인 것이 가장 바람직하다. 상기 재가열 시간의 상한은 100초인 것이 보다 바람직하고, 70초인 것이 보다 더 바람직하며, 50초인 것이 가장 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 상기 재가열 방법에 대해서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 고주파 유도 가열 또는 버너 가열을 이용할 수 있으며, 상기 버너는 박스 타입(box type)일 수 있다. 고주파 유도 가열은 폭 방향으로 균일한 온도로 재가열이 가능한 장점이 있다. 다만, 코일이 제품을 감싸야 하므로 다양한 크기의 제품 제작에는 유리하지 않을 수 있다. 박스 타입(Box type)의 가열로는 제품 크기에 있어 제약이 덜하다는 장점이 있으나, 폭 및 전장으로 열처리 온도 편차가 존재할 수 있는 단점이 있다.
이후, 상기 재가열된 냉연강판을 300~500℃에서 10~120초 항온열처리하는 것이 바람직하다. 상기 항온열처리 온도가 300℃미만인 경우에는 마르텐사이트 과다하게 형성되어 본 발명이 얻고자 하는 연신율을 확보하기가 어려울 수 있고, 500℃를 초과하는 경우에는 페라이트가 과다하게 형성되어 본 발명이 얻고자 하는 인장강도를 확보하기가 어려울 수 있다. 상기 항온 열처리 시간이 10초 미만인 경우에는 베이나이트가 충분하게 확보될 시간이 부족하여 마르텐사이트가 과다하게 형성될 수 있고, 90초를 초과하는 경우에는 마르텐사이트 분율이 저하되어 강도 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 상기 항온열처리는 300~500℃에서 10~120초간 행하여지는 것이 바람직하다. 상기 항온열처리 온도의 하한은 330℃인 것이 보다 바람직하고, 360℃인 것이 보다 더 바람직하며, 390℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 항온열처리 온도의 상한은 480℃인 것이 보다 바람직하고, 460℃인 것이 보다 더 바람직하며, 440℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 항온열처리 시간의 하한은 13초인 것이 보다 바람직하고, 16초인 것이 보다 더 바람직하며, 20초인 것이 가장 바람직하다. 상기 항온열처리 시간의 상한은 100초인 것이 보다 바람직하고, 80초인 것이 보다 더 바람직하며, 50초인 것이 가장 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 상기 항온열처리 방법에 대해서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 염욕로, 납조, air quenching 설비 등을 이용할 수 있다.
상기 항온열처리 후에는 5~50℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 냉각속도가 5℃/s미만인 경우에는 냉각능이 부족해 페라이트가 과다하게 형성되어 강도 확보가 어려울 수 있으며, 50℃/s를 초과하는 경우에는 마르텐사이가 과다하게 형성되어 연신율 확보가 어려울 수 있다. 상기 냉각속도의 하한은 8℃/s인 것이 보다 바람직하고, 10℃/s인 것이 보다 더 바람직하며, 15℃/s인 것이 가장 바람직하다. 상기 냉각속도의 상한은 45℃/s인 것이 보다 바람직하고, 40℃/s인 것이 보다 더 바람직하며, 35℃/s인 것이 가장 바람직하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
(실시예)
하기 표 1과 같은 합금조성을 갖는 강 슬라브를 1200℃로 2시간 가열한 뒤, 하기 표 2에 기재된 조건으로 열간압연, 냉간압연 및 오스템퍼링 열처리하여 냉연강판을 제조하였다. 이 때, 조압연 온도는 1060℃, 열연 후 권취까지의 냉각속도는 20℃/s, 항온열처리 후 냉각속도는 20℃/s였다. 이와 같이 제조된 냉연 강판 시편에 대하여 XRD 분석을 통해 미세조직 분율을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 또한, 상기 제조된 냉연 강판판의 인장강도(TS), 연신율(El), 반복 굽힘 횟수를 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3에 또한 나타내었다. 인장강도 및 연신율은 시편의 압연 방향과 동일하게 JIS5호 규격으로 채취하여 인장시험한 결과값이며, 반복 굽힘 횟수는 곡률을 시편 두께의 2배로 하여(R/t =2.0 고정) 90도 반복 굽힘(90도로 접었다 폈다를 반복) 시험을 한 뒤, 크랙이 발생되기 전까지의 횟수를 측정한 값이다.
강종No. 합금조성(중량%)
C Mn Si P S Al Cr
발명강1 0.34 1.20 1.30 0.011 0.003 0.03 0.05
비교강1 0.21 1.25 1.34 0.012 0.004 0.04 0.05
비교강2 0.55 1.30 1.41 0.012 0.003 0.03 0.07
비교강3 0.35 0.37 1.26 0.011 0.002 0.05 0.09
비교강4 0.34 1.80 1.47 0.010 0.003 0.06 0.08
비교강5 0.36 1.36 0.33 0.011 0.005 0.04 0.06
비교강6 0.34 1.42 2.24 0.010 0.003 0.04 0.07
구분 강종No. 마무리 압연
온도
(℃)		 권취
온도
(℃)		 열연
강판
두께
(mm)		 냉간
압하율
(%)		 냉연
강판
두께
(mm)		 오스템퍼링
재가열온도
(℃)		 오스템퍼링
재가열시간
(초)		 오스템퍼링
항온열처리
온도
(℃)		 오스템퍼링
항온열처리
시간
(초)
발명예1 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 890 20 420 30
발명예2 발명강1 880 660 2.1 57 0.9 900 25 430 25
발명예3 발명강1 880 640 2.5 60 1.0 900 20 415 32
비교예1 발명강1 890 520 2.3 52 냉연 중 파단
비교예2 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 760 20 430 30
비교예3 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 1060 20 420 30
비교예4 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 900 5 420 30
비교예5 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 900 170 420 30
비교예6 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 900 20 260 30
비교예7 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 900 20 560 30
비교예8 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 900 20 420 5
비교예9 발명강1 900 640 2.3 52 1.1 900 20 420 130
비교예10 비교강2 900 640 2.3 52 1.1 900 20 420 30
비교예11 비교강3 900 640 2.3 52 1.1 900 20 420 30
비교예12 비교강4 900 640 2.3 52 1.1 900 20 420 30
비교예13 비교강5 900 640 2.3 52 1.1 900 20 420 30
비교예14 비교강6 900 640 2.3 52 1.1 900 20 420 30
비교예15 비교강7 900 640 2.3 52 1.1 900 20 420 30
구분 미세조직(면적%) 기계적 물성
잔류 오스테나이트 마르텐사이트 페라이트 베이나이트 인장강도
(MPa)		 연신율
(%)		 반복굽힘횟수
(회)
발명예1 9.6 3.5 1.2 85.7 1180 16 4
발명예2 10.2 3.3 1.5 85 1165 17 4
발명예3 9.4 3.2 1.6 85.8 1151 17 5
비교예1 냉연 중 파단
비교예2 1.3 0.4 20.8 77.5 864 23 3
비교예3 4.6 11.7 0.7 83 1458 6 1
비교예4 2.7 0.8 18.1 78.4 903 21 3
비교예5 3.1 12.4 0.6 83.9 1394 7 1
비교예6 1.1 13.5 0.3 85.1 1547 5 1
비교예7 8.7 1.9 12.4 77 958 24 4
비교예8 2.3 12.8 0.8 84.1 1471 6 1
비교예9 14.6 1.3 11.4 82.7 983 26 5
비교예10 5.5 2.4 2.1 90 1038 15 3
비교예11 6.7 12.3 0.6 80.4 1452 6 1
비교예12 6.1 1.9 8.5 83.5 973 16 3
비교예13 2.2 13.8 0.9 83.1 1539 7 1
비교예14 1.4 4.1 1.5 93 1056 10 2
비교예15 7.8 8.3 1.1 82.8 1327 12 3
상기 표 1 내지 3에 나타난 바와 같이, 발명예 1 내지 3은 본 발명이 제안하는 합금조성과 제조조건을 모두 만족하는 경우로서, 본 발명이 제안하는 미세조직을 만족할 뿐만 아니라, 인장강도, 연신율 및 반복굽힘횟수가 각각 1100~1300MPa, 12~20%, 4회 이상을 만족함을 알 수 있다.
비교예 1은 본 발명의 합금조성을 만족하나, 권취온도가 520℃로 본 발명의 조건인 550~750℃를 벗어난 경우로서, 열연재에서 베이나이트 같은 저온 변태 조직이 부분적으로 형성되어, 냉연시 판파단(판깨짐)이 발생하였다.
비교예 2는 본 발명의 합금조성을 만족하나, 오스템퍼링시 재가열 온도가 760℃로 본 발명의 조건인 800~1000℃를 벗어난 경우로서, 열연재 조직이 전부 오스테나이트로 역변태하지 못하여 열연재의 일부 페라이트 상이 열처리 후까지 존재하게 되어, 최종 제품의 인장강도 저하로 인해 본 발명이 목표로 하는 인장강도 1100~1300MPa에 미치지 못하는 864MPa를 가짐을 알 수 있다.
비교예 3은 본 발명의 합금조성을 만족하나, 오스템퍼링시 재가열 온도가 1060℃로 본 발명의 조건인 800~1000℃를 벗어난 경우로서, 역변태된 오스테나이트의 결정립 크기(AGS)가 매우 커져 항온 열처리시 베이나이트 상변태가 지연되었으며, AGS 조대화에 따른 경화능 증대로 최종 마르텐사이트 분율이 증가하여 강도가 매우 높아져 연신율 및 굽힘 특성이 열위해졌다. 즉, 최종 제품의 인장강도가 1452MPa로 목표 재질인 인장강도 1100~1300MPa를 벗어나고, 반복 굽힘성도 열위하여 굽힘 횟수가 목표인 4회 이상에 못 미치는 1회임을 알 수 있다.
비교예 4는 본 발명의 합금조성을 만족하나, 오스템퍼링시 재가열 시간이 5초로 본 발명의 조건인 5~120초를 벗어난 경우로서, 열연재 조직이 전부 오스테나이트로 역변태하지 못하고 열연재의 일부 페라이트 상이 열처리 후까지 존재하게 되어, 본 발명이 목표로 하는 인장강도 1100~1300MPa에 미치지 못하는 903MPa를 가짐을 알 수 있다.
비교예 5는 본 발명의 합금조성을 만족하나, 오스템퍼링시 재가열 시간이 170초로 본 발명의 조건인 5~120초를 벗어난 경우로서, AGS 조대화에 따른 경화능 증대로 강도가 매우 증가하게 되어, 인장강도가 1394MPa로서 본 발명의 목표인 1100~1300MPa를 벗어나며, 이로 인해 연신율과 반복굽힘특성이 열위한 것을 알 수 있다.
비교예 6은 본 발명의 합금조성을 만족하나, 오스템퍼링시 항온 유지 온도가 260℃로 본 발명의 조건인 300~500℃를 벗어난 경우로서, 마르텐사이트 비율이 매우 높고, 잔류 오스테나이트 비율도 1.1%로 본 발명의 범위를 벗어난다. 이로 인해, 인장강도가 1547MPa로 매우 높고, 굽힘 횟수 또한 발명의 범위인 4회 이상을 만족하지 못하는 1회를 가짐을 알 수 있다.
비교예 7은 본 발명의 합금조성을 만족하나, 오스템퍼링시 항온 유지 온도가 570℃로 본 발명의 조건인 300~500℃를 벗어난 경우로서, 주 상인 베이나이트 조직을 충분히 확보하기 어려워, 인장강도 저하를 유발하였다. 이로 인해, 인장강도가 958MPa로 본 발명의 목표인 1100~1300MPa를 벗어났음을 알 수 있다.
비교예 8은 본 발명의 합금조성을 만족하나, 오스템퍼링시 항온 유지 시간이 5초로 본 발명의 조건인 10~90초를 벗어난 경우로서, 잔류 오스테나이트 분율이 낮고, 마르텐사이트 분율이 증가하여 최종 강도가 매우 증가하였다. 이로 인해, 인장강도가 1471MPa로 본 발명의 범위인 1100~1300MPa를 벗어나고, 연신율과 반복굽힘특성 또한 열위한 것을 알 수 있다.
비교예 9는 본 발명의 합금조성을 만족하나, 오스템퍼링시 항온 유지 시간이 130초로 본 발명의 조건인 10~90초를 벗어난 경우로서, 마르텐사이트 분율을 충분히 확보하지 못하여 983MPa의 인장강도를 가져 본 발명의 목표인 1100~1300MPa을 벗어남을 알 수 있다.
비교예 10은 본 발명의 제조조건을 만족하나, C 함량이 0.21%로 본 발명의 범위인 0.30초과~0.40%를 벗어나는 경우로서, C 함량 미달로 인해 인장강도가 저하되어, 본 발명의 범위인 1100~1300MPa를 벗어난 1038MPa의 인장강도를 가지고 있음을 알 수 있다.
비교예 11은 본 발명의 제조조건을 만족하나, C 함량이 0.55%로 본 발명의 범위인 0.30초과~0.40%를 벗어나는 경우로서, C 함량 초과로 인해 인장강도가 과도하게 높아져, 본 발명의 범위인 1100~1300MPa를 벗어난 1452MPa의 인장강도를 가지고 있으며, 이로 인해, 연신율과 반복굽힘특성 또한 열위한 것을 알 수 있다.
비교예 12는 본 발명의 제조조건을 만족하나, Mn 함량이 0.37%로 본 발명의 범위인 0.5%~1.5%미만을 벗어나는 경우로서, 고용 강화 원소인 Mn이 낮아 인장강도가 973MPa로 본 발명의 범위인 1100~1300MPa를 벗어남을 알 수 있다.
비교예 13은 본 발명의 제조조건을 만족하나, Mn 함량이 1.8%로 본 발명의 범위인 0.5%~1.5%미만을 벗어나는 경우로서, 과도한 강도 증가로 인장강도가 1539MPa로 본 발명의 범위를 벗어나며, 반복굽힘횟수도 1회로 본 발명의 기준인 4회 이상을 만족하지 못함을 알 수 있다.
비교예 14는 본 발명의 제조조건을 만족하나, Si 함량이 0.33%로 본 발명의 범위인 0.5~2.0%를 벗어나는 경우로서, 잔류 오스테나이트 확보에 핵심 원소인 Si의 저하로 인해 잔류 오스테나이트 분율이 1.4%로 본 발명의 목표인 3~15%를 만족하지 못하고, 이로 인해, 강도와 연신율이 각각 1056MPa, 10%로 본 발명의 목표인 1100~1300MPa의 인장강도와 12~20%의 연신율을 만족하지 못하고, 반복굽힘특성 또한 열위한 것을 알 수 있다.
비교예 15는 본 발명의 제조조건을 만족하나, Si 함량이 2.24%로 본 발명의 범위인 0.5~2.0%를 벗어나는 경우로서, 과도한 고용강화 효과로 인해 인장강도가 과도하게 증가하였다. 즉, 인장강도가 1327MPa로 본 발명의 목표인 1100~1300MPa를 벗어나며, 굽힘 횟수 또한 3회로 본 발명의 목표인 4회 이상을 만족하지 못함을 알 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 중량%로, C: 0.30%초과∼0.40%, Mn: 0.5%∼1.5%미만, Si: 0.5~2.0%, P: 0.005∼0.02%, S: 0.01%이하, Al: 0.01~0.1%, Cr: 0.005~0.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 가열하는 단계;
    상기 가열된 강 슬라브를 조압연하여 바를 얻는 단계;
    상기 바를 850~950℃에서 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계;
    상기 열연강판을 냉각하는 단계;
    상기 냉각된 열연강판을 550~750℃에서 권취하는 단계;
    상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계;
    상기 냉연강판을 800~1000℃에서 10~120초 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 냉연강판을 330~500℃에서 10~120초 항온열처리하는 단계를 포함하는 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 강 슬라브 가열시 온도는 1100~1300℃인 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 조압연시 온도는 1000~1100℃인 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉각시 냉각속도는 5~100℃/s인 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 권취 후, 상기 권취된 열연강판을 산세하는 단계를 추가로 포함하는 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 산세시 온도는 200℃이하인 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 권취 후, 상기 권취된 열연강판을 600~750℃에서 구상화 소둔하는 단계를 추가로 포함하는 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉간압연시 압하율은 20~70%인 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 재가열시 고주파 유도 가열 또는 버너 가열을 이용하는 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 항온열처리 후, 5~50℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계를 추가로 포함하는 굽힘 특성이 우수한 강판의 제조방법.
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