KR102412013B1 - 열연 강판 - Google Patents

Abstract

이 열연 강판은, 질량％로, C: 0.10％ 이상, 0.50％ 이하, Si: 0.10％ 이상, 3.0％ 이하, Mn: 0.5％ 이상, 3.0％ 이하, P: 0.10％ 이하, S: 0.010％ 이하, Al: 1.00％ 이하, N: 0.010％ 이하, Ti: 0％ 이상, 0.20％ 이하, Nb: 0％ 이상, 0.100％ 이하, Ca: 0％ 이상, 0.0060％ 이하, Mo: 0％ 이상, 0.50％ 이하, Cr: 0％ 이상, 1.00％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물이며, 조직의 구 오스테나이트의 평균 입경이 0.1㎛ 이상 3.0㎛ 이하이고, 판폭 중앙부의 판 두께와, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차인 판 크라운양이 80㎛ 이하이다.

Description

열연 강판

본 발명은, 열연 강판에 관한 것이며, 특히 강판 형상과 인성이 우수한 열연 강판에 관한 것이다. 본원은, 2018년 4월 17일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2018-079352호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

근년, 자동차의 연비의 향상 및 충돌 안전성의 향상을 목적으로, 고강도의 얇은 강판을 활용한 차체 경량화에 대한 대처가 한창 행해지고 있다. 그러나, 강판을 고강도화하면, 일반적으로 인성이 열화된다. 특히, 자동차 부재에 적용되는 열연 강판에 있어서는, 충돌 특성을 확보하는 것이 중요해진다. 여기서, 저온에서 압연하고, 미재결정 오스테나이트에서 높은 누적 변형을 부여함으로써 인성을 향상시키는 것이 일반적으로 알려져 있다. 그러나, 높은 누적 변형이나 저온 압연에서는, 압연 부하가 높아, 강판을 얇게 할 수 없음과 함께, 강판 형상을 미세하게 제어하는 것이 곤란해진다.

이에 반해, 특허문헌 1에서는 오스테나이트가 미재결정 영역이 되는 860 내지 960℃에서의 압하율과 평균 변형 속도를 적정 범위로 함으로써, 미재결정 오스테나이트의 체적률을 증가시켜, 열연에 의해 만들어진 세립 조직보다 냉연 강판의 인성을 향상시킨 냉연 강판이 제안되어 있다. 그러나, 미재결정 오스테나이트에서의 압하율을 증가시키면 강판 강도가 상승하여, 강판 형상을 미세하게 제어하는 것이 곤란해진다고 하는 문제가 있다.

특허문헌 2에서는, 마무리 온도를 고온화하고, 1000℃ 이하의 압하율을 높게 함으로써 오스테나이트의 재결정을 촉진시키고, 압연 후에 냉각까지의 시간을 짧게 함으로써 결정립의 조대화를 억제한 강판이 제안되어 있다. 그러나, 압하율을 높이면, 압연 중의 변형 저항을 예측하는 것이 곤란해지거나, 압연 하중의 상승에 의해, 강판 형상을 미세하게 제어하는 것이 곤란해진다.

특허문헌 3에서는, CVC 롤의 활용이나, 극소경 롤을 활용하여 형상이 우수한 세립 강판의 제조 방법이 제안되어 있다. 그러나, CVC 롤을 활용하면 형상을 안정화시키기 위해 폭 방향에서 변형 분포를 조정하고 있어, 폭 방향으로 균일한 조직을 얻을 수 없다. 또한, 극소경 롤을 사용하면 강판 접촉 시간이 짧아지기 때문에, 변형 속도가 상승되어, 압연 이방성이 강해진다.

일본 특허 제3858146호 공보 일본 특허 제5068688호 공보 일본 특허 제3418738호 공보

근년, 자동차의 안전성과 연비를 양립시키기 위해, 강판 강도를 상승시켜, 판 두께를 얇게 하는 요구가 높아지고 있다. 즉, 얇은 열연 강판으로 충돌 특성 및 인성이 우수한 제품이 필요하다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 발명이며, 고강도이면서 인성이 우수하고, 강판 형상도 우수한 열연 강판을 제공하는 것을 과제로 한다.

종래, 강의 인성 향상을 위해, 미재결정 오스테나이트에서의 누적 압하율을 높여, 조직을 미세화시키기 위한 다양한 대처가 이루어져 있다. 한편, 이들 방법에서는, 압연 부하가 매우 높아, 강판을 얇게 할 수 없다. 본 발명자들은, 마무리 압연과 같이 고속으로 연속하는 압연 스탠드에 있어서, 압연 부하를 높이지 않고, 인성에 필요한 오스테나이트의 세립 조직을 형성하는 방법에 대하여 예의 검토하였다. 그 결과, 특정 온도와 변형 속도의 범위에서는, 열간 변형 저항이 상승하지 않고, 세립의 오스테나이트 조직이 얻어지는 것을 알아냈다. 구체적으로는, 강판과 롤의 접촉 시간과 압연 시에 있어서의 판재(강판)의 입측 온도를 제어함으로써, 압연 부하를 높이지 않고, 강판 조직의 미세화가 가능하다는 것을 확인하였다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 발명이며, 본 발명의 요지로 하는 바는 이하와 같다.

[1] 질량％로,

C: 0.10％ 이상, 0.50％ 이하,

Si: 0.10％ 이상, 3.00％ 이하,

Mn: 0.5％ 이상, 3.0％ 이하,

P: 0.10％ 이하,

S: 0.0100％ 이하,

Al: 1.00％ 이하,

N: 0.010％ 이하,

Ti: 0％ 이상, 0.20％ 이하,

Nb: 0％ 이상, 0.100％ 이하,

Ca: 0％ 이상, 0.0060％ 이하,

Mo: 0％ 이상, 0.50％ 이하,

Cr: 0％ 이상, 1.00％ 이하를 함유하고,

잔부가 Fe 및 불순물이며,

조직의 구 오스테나이트의 평균 입경이 0.1㎛ 이상 3.0㎛ 이하이고,

판폭 중앙부의 판 두께와, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차인 판 크라운양이 80㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열연 강판.

[2] 질량％로,

Ti: 0.02％ 이상, 0.20％ 이하,

Nb: 0.010％ 이상, 0.100％ 이하,

Ca: 0.0005％ 이상, 0.0060％ 이하,

Mo: 0.02％ 이상, 0.50％ 이하,

Cr: 0.02％ 이상, 1.00％ 이하

중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 열연 강판.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 제품 형상이 우수하고, 고강도이면서 인성이 우수한 열연 강판을 제공할 수 있다. 이 열연 강판에 의하면, 고속 변형 시의 흡수 에너지가 높아, 자동차 부품으로서 충돌 특성이 양호해져, 자동차 등의 차체의 경량화나, 프레스 성형 부품의 대형화가 가능하고, 연비의 향상, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

강의 인성의 향상을 위해, 미재결정 오스테나이트에서의 누적 압하율을 높여, 조직을 미세화시키기 위한 다양한 대처가 이루어져 있다. 한편, 이들 방법에서는, 압연 부하가 매우 높아, 강판을 얇게 할 수 없다. 본 발명자들은, 마무리 압연과 같이 고속으로 연속하는 압연 스탠드에 있어서, 압연 부하를 높이지 않고, 인성에 필요한 오스테나이트의 세립 조직의 형성 방법에 대하여 예의 검토하였다. 그 결과, 특정 온도와 변형 속도의 범위에서는, 열간 변형 저항이 상승하지 않고, 세립의 오스테나이트 조직이 얻어지는 것을 알아냈다. 구체적으로는, 강판과 최종 스탠드의 압연롤의 접촉 시간과 압연의 입측 온도를 제어함으로써, 압연 부하를 높이지 않고, 강판 조직의 미세화가 가능하다는 것을 확인하였다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 열연 강판에 대하여, 설명한다. 본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 열간 마무리 압연 중의 전열과 재결정을 제어함으로써 얻어진다. 마무리 압연의 최종 스탠드에 강판이 침입하는 온도와 강판과 최종 스탠드의 압연롤의 접촉 시간을 조정함으로써, 강판 표면으로부터의 방열에 의한 온도 저하와, 재결정 온도를 밸런스시킨다. 이에 의해, 압연에 의한 변형 저항의 상승을 억제하고, 미세 재결정 조직의 형성에 필요한 온도를 확보한다. 열간 압연 중에 재결정시킴으로써, 압연 부하의 상승이 억제되어, 고인성을 얻으면서, 판폭 중앙부의 판 두께와, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차인 판 크라운양을 제어하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 소정의 화학 조성을 갖고, 구 오스테나이트립의 평균 입경이 0.1㎛ 이상, 3.0㎛ 이하인 조직을 갖고, 판폭 중앙부(강판의 폭 방향의 중앙부)의 판 두께와, 판폭 단부(강판의 폭 방향의 단부)로부터 판폭 방향으로 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차인 판 크라운양이 80㎛ 이하이다.

이하에, 본 발명의 개개의 구성 요건에 대하여, 상세하게 설명한다. 먼저, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 화학 조성(화학 성분)의 한정 이유에 대하여 설명한다. 성분 함유량에 관한 ％는 질량％를 의미한다.

<C: 0.10％ 이상, 0.50％ 이하>

C는 강판의 강도를 향상시키기 위해 중요한 원소이다. 목적의 강도를 얻기 위해서는, C 함유량의 하한을 0.10％ 이상으로 할 필요가 있다. C 함유량의 하한은 바람직하게는 0.25％ 이상이다. 그러나, C 함유량이 0.50％ 초과이면 강판의 인성이 열화된다. 그 때문에, C 함유량의 상한은 0.50％ 이하로 한다.

<Si: 0.10％ 이상, 3.00％ 이하>

Si는 강판의 강도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Si 함유량의 하한을 0.10％ 이상으로 한다. Si 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.50％ 이상이다. 한편, Si 함유량이 3.00％ 초과이면, 강판의 인성이 열화된다. 그 때문에, Si 함유량의 상한을 3.00％ 이하로 한다. Si 함유량의 상한은, 바람직하게는 2.50％ 이하이다.

<Mn: 0.5％ 이상, 3.0％ 이하>

Mn은 ??칭성의 향상 및 고용 강화에 의해 강판의 강도를 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Mn 함유량의 하한을 0.5％ 이상으로 한다. Mn 함유량의 하한은, 바람직하게는 1.0％ 이상이다. 한편, Mn 함유량이 3.0％ 초과로 되면 인성의 등방성에 유해한 MnS가 생성된다. 그 때문에, Mn 함유량의 상한을 3.0％ 이하로 한다. Mn 함유량의 상한은, 바람직하게는 2.0％ 이하이다.

<P: 0.100％ 이하>

P는 불순물이며, P 함유량은 낮을수록 바람직하다. 즉, P 함유량이 0.100％ 초과로 되면 가공성이나 용접성의 저하가 현저해지고, 또한 피로 특성도 저하된다. 그 때문에 P 함유량의 상한을, 0.100％ 이하로 제한한다. P 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.050％ 이하이다.

<S: 0.010％ 이하>

S는 불순물이며, S 함유량은 낮을수록 바람직하다. S 함유량이, 0.010％를 초과하면 인성의 등방성에 유해한 MnS 등의 개재물의 생성이 현저해진다. 그 때문에, S 함유량의 상한을, 0.010％ 이하로 제한한다. 특히 엄격한 저온 인성이 요구되는 경우에는, S 함유량의 상한을 0.006％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

<Al: 1.00％ 이하>

Al은 제강 프로세스에서 탈산하기 위해 필요한 원소이다. 그러나, Al 함유량이 1.00％를 초과하면, 클러스터상으로 석출된 알루미나가 생성되어, 인성이 열화된다. 그 때문에, Al 함유량의 상한을 1.00％ 이하로 한다. Al 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.50％ 이하이다.

<N: 0.010％ 이하>

N은 불순물이다. N 함유량이 0.010％ 초과이면, 고온에서 조대한 Ti 질화물이 형성되어, 강판의 인성이 열화된다. 따라서, N 함유량의 상한을 0.010％ 이하로 한다. N 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.006％ 이하이다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 상기 화학 성분을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 기본으로 한다. 여기서, 불순물이란, 강재를 공업적으로 제조할 때, 광석, 스크랩 등의 원료, 그 밖의 요인에 의해 혼입되는 성분을 의미한다. 그러나, 요구 특성을 만족시키기 위해 필수는 아니지만, 제조 변동을 저감시키거나, 강도를 보다 향상시키거나 하기 위해, Ti, Nb, Ca, Mo, Cr을 하기의 범위에서 함유시켜도 된다. 단, Ti, Nb, Ca, Mo, Cr은 모두 요구 특성을 만족시키기 위해 필수는 아니므로, 그 함유량의 하한은 0％이다.

<Ti: 0％ 이상, 0.20％ 이하>

Ti는, 오스테나이트의 재결정과 입성장을 억제하기 위해 효과적인 원소이다. Ti를 0.02％ 이상 함유함으로써 재결정과 입성장의 억제 효과를 얻을 수 있다. Ti 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.08％ 이상이다. 한편, Ti 함유량이 0.20％ 초과이면, TiN을 기인으로 한 개재물이 생성되어, 강판의 인성이 열화된다. 그 때문에, Ti의 함유량의 상한을 0.20％ 이하로 한다. Ti 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.16％ 이하이다.

<Nb: 0％ 이상, 0.100％ 이하>

Nb는, 오스테나이트의 재결정과 입성장을 억제하기 위해 효과적인 원소이다. 이 효과를 얻는 경우, Nb 함유량의 하한을 0.010％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Nb 함유량이 0.100％ 초과에서는 그 효과는 포화된다. 그 때문에, Nb를 함유시키는 경우에도, Nb 함유량의 상한을 0.100％ 이하로 한다. Nb 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.060％ 이하이다.

<Ca: 0％ 이상, 0.0060％ 이하>

Ca는, 용강의 탈산 시에 미세한 산화물을 다수 분산시켜, 강판의 조직을 미세화하는 효과를 갖는 원소이다. 또한, Ca는, 강 중의 S를 구형의 CaS로 하여 고정하여, MnS 등의 연신 개재물의 생성을 억제하여 인성의 이방성을 향상시키는 원소이다. 이들 효과를 얻는 경우, Ca 함유량의 하한을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ca 함유량이 0.0060％를 초과해도 그 효과는 포화된다. 그 때문에, Ca를 함유시키는 경우에도, Ca의 함유량의 상한을 0.0060％ 이하로 한다. Ca 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.0040％ 이하이다.

<Mo: 0％ 이상, 0.50％ 이하>

Mo는, 페라이트의 석출 강화에 유효한 원소이다. 이 효과를 얻는 경우, Mo 함유량을 0.02％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mo 함유량의 보다 바람직한 하한은, 0.10％ 이상이다. 한편, Mo 함유량이 과잉으로 되면 슬래브의 균열 감수성이 높아져 슬래브의 취급이 곤란해진다. 그 때문에, Mo를 함유시키는 경우에도, Mo 함유량의 상한을 0.50％ 이하로 한다. Mo 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.30％ 이하이다.

<Cr: 0％ 이상, 1.00％ 이하>

Cr은 강판의 강도를 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이 효과를 얻는 경우, Cr 함유량의 하한을 0.02％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cr 함유량의 하한은, 보다 바람직하게는 0.10％ 이상이다. 한편, Cr 함유량이 과잉으로 되면 연성이 저하된다. 그 때문에, Cr을 함유시키는 경우에도, Cr 함유량의 상한을 1.00％ 이하로 한다. Cr 함유량의 보다 바람직한 상한은 0.80％ 이하이다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 조직에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 구 오스테나이트가 미세하게 재결정된 조직을 갖는다. 열연 강판의 인성은, 구 오스테나이트의 평균 결정 입경에 크게 의존하기 때문에, 변태된 조직, 즉 강판 조직에 대해서는 불문한다. 일반적으로는 인성을 향상시키기 위해서는 단상이 바람직하고, 예를 들어 고강도 강에서는 마르텐사이트 단상으로 하면 되지만, 본 실시 형태는 마르텐사이트 단상에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 열연 강판은, 베이나이트를 갖고 있어도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 열연 강판에 함유되는 베이나이트의 평균 입경은 1.0㎛ 이하여도 된다.

인성을 향상시키기 위해서는, 종래부터 구 오스테나이트 조직을 미세하게 하는 것이 알려져 있다. 그 수단으로서, 미재결정 오스테나이트의 누적 압하율을 높이는 것이 일반적이다. 그러나, 압하율을 높이면 압연 부하가 높아져, 열연 강판의 판폭 중앙부의 판 두께와, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차인 판 크라운양이 커져, 형상 불량이나, 강판의 프레스 성형 시의 접촉 불량이나 면압 변동 등의 과제가 있다. 압연 거동과 조직의 관계를 연구한 결과, 마무리 압연의 최종 스탠드로의 강판의 침입 온도와, 최종 스탠드의 압연롤과 강판의 접촉 시간을 제어함으로써, 압연롤에 의한 온도 저하와 오스테나이트의 재결정에 필요한 시간을 밸런스시켜, 압연 변형 저항, 즉 압연 부하를 상승시키지 않고 압연할 수 있다. 이에 의해, 구 오스테나이트 조직이 세립 조직이 되는 강판에서 판폭 중앙부의 판 두께와, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차인 판 크라운양도 억제할 수 있음을 알 수 있었다.

<구 오스테나이트의 평균 입경이 0.1㎛ 이상, 3.0㎛ 이하인 조직>

구 오스테나이트의 평균 입경이 0.1㎛ 미만이면, 열연 강판의 가공 경화 특성이 상실되기 때문에, 열간 압연 후에 강판을 코일로 하였을 때나, 코일을 풀 때 균열이 발생하기 쉬워진다. 한편, 구 오스테나이트의 평균 입경이 3.0㎛를 초과하면, 고강도화된 강판에서는 저온 인성이 열위로 된다. 구 오스테나이트의 평균 입경의 바람직한 범위는 0.5㎛ 이상, 2.0㎛ 이하이다.

본 실시 형태의 열연 강판에 있어서, 구 오스테나이트의 평균 입경은, 주사형 전자 현미경(SEM)으로 촬상한 조직 사진을 사용한 화상 처리에 의해 행할 수 있다.

보다 구체적으로는, 구 오스테나이트의 평균 입경은 이하와 같이 하여 결정된다.

열연 강판의 판폭을 W로 하였을 때, 열연 강판의 폭 방향에서 편단으로부터 1/4W(폭) 또는 3/4W(폭)에 있어서, 압연 방향에 평행하면서 판면에 대하여 수직인 단면이 관찰면이 되도록 시료를 채취하고, 단면을 경면 연마한 후, 피크르산으로 부식을 행하여 구 오스테나이트 결정립의 입계를 현출시킨다. 그 후, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여, 강판 표면으로부터 판 두께의 1/4 깊이 위치에서, 강판의 압연 방향 400㎛×두께 방향 400㎛의 영역을 관찰한다.

얻어진 화상을 화상 해석 장치를 사용하여 해석함으로써, 구 오스테나이트의 평균 입경을 구한다. 또한, 구 오스테나이트의 평균 입경은, 원 상당 직경으로서 구한다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 형상에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 형상이 우수하다. 즉, 전술한 바와 같이 종래의 방법에서는 형상이 열화되는 세립 강판의 경우에도, 열간 압연 후의 판 크라운양이 작다. 열간 압연에 의해 작은 판 크라운양이 되도록 함으로써, 열연 강판으로서의 우위성뿐만 아니라, 이것을 더 가공한 냉연 강판, 열처리 강판에 있어서도 형상과 인성이 우수한 강판이 된다.

<판 크라운양이 80㎛ 이하인 강판>

열간 압연 후의 열연 강판의 판폭 중앙부의 판 두께와, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차인 판 크라운양이 80㎛ 초과이면, 강판의 판폭 방향의 판 두께차가 커서, 열연 강판을 소재로 한 경우의 프레스 성형 시의 접촉 불량이나, 면압의 어긋남이 커서, 성형성이 열위로 된다. 대형 부품이나 고가공성이 필요한 경우에는 60㎛ 이하인 것이 바람직하다. 판 크라운양은, 판폭 중앙부의 판 두께를 10개소 측정하여 얻은 평균값과, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께를 임의로 10개소 측정하여 얻은 평균값의 차로 한다.

<강판의 판폭>

본 실시 형태에 관한 열연 강판의 판폭은 특별히 한정되지 않지만, 800 내지 1200㎜인 것이 바람직하다.

<강판의 판 두께>

본 실시 형태에 관한 열연 강판의 판 두께는 특별히 한정되지 않지만, 1.0 내지 4.0㎜인 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 상기 화학 조성, 조직, 형상을 가짐으로써 그 효과가 얻어진다. 특히, 이하에 나타내는 제조 방법에 의하면, 본 실시 형태에 관한 열연 강판을 안정적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 제조 방법은, 기본적으로, 이하의 (a) 내지 (d)의 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

(a) 상기 성분 조성을 갖는 슬래브를, 1100℃ 이상, 1350℃ 미만으로 가열하는 가열 공정.

(b) 가열 공정 후의 슬래브를, 마무리 압연하는 공정이며, 최종 스탠드에 있어서의 강판 침입 온도를 850℃ 이상, 1050℃ 이하로 하고, 강판과 압연롤의 접촉 시간을 0.005초 이상, 0.020초 이하로 압연하는 공정.

(c) 마무리 압연 종료 후 0.8초 미만에서 냉각을 개시하고, 마무리 압연 종료 온도로부터 750℃까지의 평균 냉각 속도를 100℃/초 이상으로 하는 냉각 공정.

(d) 냉각 공정 후, 권취를 행하는 권취 공정.

또한, 본 실시 형태의 열연 강판의 제조 방법에서는, 상기 (a) 내지 (d)의 공정 후에, 또한, 하기 (e) 내지 (h) 중 어느 하나의 공정을 행해도 된다.

(e) (a) 내지 (d)에서 제조한 열연 강판을 산세, 냉연하는 공정.

(f) (a) 내지 (d)에서 제조한 열연 강판을 산세, 냉연, 어닐링 후, 조질 압연을 행하는 공정.

(g) (a) 내지 (d)에서 제조한 열연 강판을 산세, 냉연, 어닐링, 도금 후, 조질 압연을 행하는 공정.

(h) 상기 (a) 내지 (d)에서 제조한 열연 강판을 산세하고, 도금 후, 조질 압연을 행하는 공정.

이하, 각 공정에 대하여 설명한다.

<가열 공정>

열간 압연 전에, 슬래브에 대하여 가열을 행한다. 연속 주조 등에 의해 얻어진 본 실시 형태에 관한 열연 강판과 동일한 화학 조성을 갖는 슬래브를 가열할 때, 가열 전의 온도는 한정되지 않는다. 주조로부터 열연에 직결되는 설비와 같이, 1000℃로부터 가열해도 되고, 슬래브를 잘라내어 실온으로부터 가열해도 된다. 가열의 온도가, 1100℃ 미만이면, 슬래브의 균질화가 불충분해진다. 이 경우, 결과로서 얻어지는 강판의 강도나 가공성이 저하된다. 한편, 가열 온도가 1350℃ 이상으로 되면, 초기의 오스테나이트 입경이 커짐으로써, 최종적으로 얻어지는 강판에 있어서, 조직이 혼립으로 되기 쉬워진다. 또한, 제조 비용의 상승이나, 생산성의 저하로도 이어진다. 그 때문에, 가열 온도는, 1100℃ 이상, 1350℃ 미만이 바람직하다.

<압연 공정>

압연 공정은 조압연 공정과 마무리 압연 공정을 행하지만, 조압연 공정에 대해서는 특별히 제한은 없다.

한편, 마무리 압연 공정에서는, 최종 스탠드에 있어서의 강판의 침입 온도와, 강판과 롤의 접촉 시간을 제어하는 것이 중요하다. 최종 스탠드에 있어서의 강판 침입 온도는, 오스테나이트의 재결정을 확보하기 위해 필요하고, 또한, 강판과 압연롤의 접촉 시간은 방열에 의한 온도 저하와 가공 시간을 밸런스하기 위해 필요하다. 본 실시 형태에서는, 최종 스탠드에 있어서의 강판의 침입 온도와 최종 스탠드의 압연롤과 강판의 접촉 시간을 제어함으로써 재결정을 촉진하여, 압연 부하를 억제할 수 있다.

구체적으로는, 최종 스탠드에 있어서의 강판의 침입 온도를 850℃ 이상, 1050℃ 이하로 한다. 850℃ 미만이면, 강판과 압연롤이 접촉하였을 때 온도가 저하되어, 재결정에 필요한 온도를 확보할 수 없다. 또한, 압연 부하가 높아지기 때문에, 강판 형상이 열위로 된다. 한편, 1050℃ 초과이면, 재결정된 오스테나이트 입경이 조대해지기 때문에 인성이 열위로 된다. 보다 우수한 형상과 인성을 양립시키기 위해서는 900℃ 이상, 960℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 최종 스탠드에 있어서의 강판의 침입 온도는, 최종 스탠드의 압연롤에 들어가기 직전의 강판의 표면 온도이다.

다음에, 최종 스탠드의 압연롤과 강판의 접촉 시간에 대하여 설명한다. 압연 중의 재결정 거동은 일반적으로 변형 속도와 온도의 관계로 정리할 수 있다. 그러나, 열간 압연 프로세스에서는, 롤 방열에 의한 온도 저하나, 고속 가공에 의한 가공 발열을 고려할 필요가 있다. 따라서, 재결정이 발현되는 변형 속도역이라도, 형상을 결정하는 압연 하중이나 변형 저항은 동적으로 변화되기 때문에, 최종 스탠드의 압연롤과 강판의 접촉 시간이 중요하다.

일반적인 자동차용 강판을 제조하는 열간 압연 설비에서는, 최종 스탠드의 압연롤과 강판의 접촉 시간은 0.001 내지 0.003초 정도이며, 매우 짧다. 또한, 압연롤과의 접촉 중에 강판이 가공 경화되어, 재결정되지 않는 경우에, 압연 하중이 과잉으로 되는 것을 억제하기 위해, 일반적으로는 최종 스탠드의 압하율은 낮게 억제되어 있다. 최종 스탠드의 압하율이 낮은 경우, 최종 스탠드의 압연롤과 판의 접촉 길이가 짧아지기 때문에, 접촉 시간은 짧아진다. 한편, 본 실시 형태에 있어서, 강판과 최종 스탠드의 압연롤의 접촉 시간은 0.005초 이상, 0.020초 이하로 한다. 최종 스탠드의 압연롤과 강판의 접촉 시간이 0.005초 미만이면, 열연 중에 재결정에 필요한 시간을 확보할 수 없기 때문에, 구 오스테나이트 조직이 편평하면서 조대해진다. 한편, 접촉 시간 0.020초 초과이면, 롤 접촉에 의한 방열이 많아져, 재결정 온도를 확보할 수 없게 됨과 함께, 강판 폭 방향의 온도차가 커지기 때문에, 판 크라운양이 커진다. 보다 우수한 형상과 인성을 양립시키기 위해서는, 최종 스탠드의 압연롤과 강판의 접촉 시간은, 0.007초 이상, 0.010초 이하인 것이 바람직하다.

최종 스탠드의 압연롤과 강판의 접촉 시간은, 압하율, 압연롤 직경, 압연 속도, 압연 입측에서의 강판 두께, 압연 출측에서의 강판 두께에 기초하여 구할 수 있다. 마무리 압연 후의 강판 두께와 마무리 압연롤 직경은 특별히 한정되지 않지만, 최종 스탠드의 압하율은 25 내지 50％ 정도, 마무리 압연 롤 직경은 450 내지 800㎜ 정도, 최종 스탠드에서의 변형 속도는 12.5 내지 100/s 정도, 자동차용 강판으로서, 강판 두께는 1.0 내지 6.0㎜인 것이 바람직하다. 통판 속도는, 상기 제조 조건보다, 본 발명의 접촉 시간을 만족시키는 속도로 한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 최종 스탠드의 압연롤을 제외하고, 마무리 압연 전단에서의 형상 열화를 억제하기 위해, 다른 압연롤에 있어서의 압하율은 최대로 40％ 미만이다. 최종 스탠드의 압연롤을 제외하고, 다른 압연롤에 있어서의 압하율은, 39％ 이하가 바람직하다. 또한, 통상 변형 속도는, 물리량인 진변형량으로부터 구한다.

<냉각 공정>

마무리 압연 종료 후에는, 마무리 압연에 의해 만들어진 재결정 오스테나이트 조직을 미세하게 유지하기 위해, 마무리 압연의 최종 스탠드 통과 후, 0.8초 미만에서 냉각을 개시한다. 즉, 마무리 압연의 최종 스탠드 통과 시부터 냉각 개시 시까지의 소요 시간을 0.8초 미만으로 한다. 냉각은, 마무리 압연의 종료 온도로부터 750℃까지의 평균 냉각 속도를 100℃/s 이상의 조건에서 냉각한다. 평균 냉각 속도가 100℃/s 미만이면, 냉각 중에도 오스테나이트의 입성장이 일어나, 구 오스테나이트립의 평균 입경이 조대화된다. 750℃ 미만의 냉각 속도는, 구 오스테나이트립의 평균 입경에 대한 영향이 작기 때문에, 목적의 열연 조직을 얻기 위한 냉각 속도를 자유롭게 선택할 수 있다.

750℃까지의 평균 냉각 속도의 상한은, 한정할 필요는 없지만, 설비 제약 등을 고려하고, 또한, 판 두께 방향의 조직 분포를 균일하게 하기 위해, 평균 냉각 속도는 600℃/s 이하인 것이 바람직하다. 냉각 정지 온도는 구 오스테나이트 입경의 세립화를 유지하기 위해, 550℃ 이하까지 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 750℃ 내지 550℃까지의 사이의 평균 냉각 속도는, 구 오스테나이트의 평균 결정 입경에 영향을 미치지 않기 때문에, 특별히 한정되지 않는다. 이 온도역에서의 평균 냉각 속도는, 제조하려고 하는 강판의 목표 강도에 따라서 적절히 설정하면 된다.

본 실시 형태에서는, 마무리 압연 설비의 후단에 냉각 설비를 설치하고, 이 냉각 설비에 대하여 마무리 압연 후의 강판을 통과시키면서 냉각을 행한다. 냉각 설비는, 상기 냉각 조건에서 강판을 냉각 가능한 설비가 바람직하다. 그와 같은 냉각 설비로서 예를 들어, 냉각 매체로서 물을 사용한 수랭 설비를 예시할 수 있다.

또한, 냉각 설비에는, 도중에 공랭 구간이 없는 설비나, 도중에 1 이상의 공랭 구간을 갖는 설비가 있다. 본 실시 형태에서는, 어느 냉각 설비를 사용해도 된다. 공랭 구간을 갖는 냉각 설비를 사용하는 경우에도, 750℃ 도달 시까지의 평균 냉각 속도가 100℃/초 이상이면 된다.

마무리 압연의 종료 온도로부터 750℃까지의 평균 냉각 속도는, 마무리 압연의 종료 온도와 750℃의 온도차를, 냉각 개시 시로부터 750℃ 도달 시까지의 소요 시간으로 제산한 값으로 한다. 냉각 개시 시란, 냉각 설비에 의한 강판으로의 냉각 매체의 분사 개시 시로 한다. 마무리 압연의 종료 온도는, 최종 스탠드 통과 직후의 강판의 표면 온도이다.

<권취 공정>

열연 상태 그대로 제품이 되는 열연 강판은, 인장 강도 980㎫ 이상을 확보하기 위해, 550℃ 미만에서 권취하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 열연 강판은, 또한 냉간 압연 등을 실시해도 된다. 이하, 권취 공정 후의 공정에 대하여 설명한다.

<산세·냉연 공정>

열연 강판은 다음에, 표면의 스케일을 제거하기 위해, 산세 처리가 실시된 후, 목적의 강판 두께를 얻기 위해 냉연 공정을 실시해도 된다. 산세 처리의 조건은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 냉연 공정의 조건은 특별히 한정할 필요가 없지만, 통상은 냉간 압연 시의 압하율이 30％ 이상, 80％ 이하이면 가공성, 판 두께 정밀도에 있어서 특별히 문제는 없다. 냉간 압연 시의 압하율이 80％를 초과하면 강판의 판폭 단부의 균열이나, 가공 경화에 의한 강도 상승으로 조업이 곤란해진다.

<어닐링 후, 조질 압연 공정>

냉연 후의 냉연 강판에는, 어닐링 공정을 실시해도 된다. 어닐링의 최고 온도가 900℃를 초과하면 열연에 의해 만들어진 오스테나이트 입경이 조대화되기 때문에, 어닐링의 최고 가열 온도를 900℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 최고 가열 온도가 500℃ 미만이면, 재결정에 의한 압연 조직의 형성에 많은 시간이 들어, 생산성의 관점에서 바람직하지 않다. 어닐링 후에는 형상 교정이나 표면 조도 조정을 목적으로 한 조질 압연 공정을 더 실시해도 된다. 조질 압연 공정은, 압연 가공 조직을 남기지 않기 위해, 압하율은 1.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

<도금 후, 조질 압연 공정>

열연 강판 또는 냉연 강판은, 표면의 내식성 향상을 위해, 전기 도금, 용융 도금, 합금화 용융 도금 등의 처리를 실시해도 된다. 도금 처리 공정에 있어서, 열을 부여하는 경우에는, 900℃ 이하인 것이 바람직하다. 900℃를 초과하면 열연 공정에서 형성된 오스테나이트 입경이 조대화된다. 도금 후에는 형상 교정이나 조도 조정을 목적으로 한 조질 압연 공정을 또한 실시해도 된다. 조질 압연 공정은, 압연 가공 조직을 남기지 않기 위해, 압하율은 1.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명의 열연 강판에 대하여, 실시예를 들어 구체적으로 설명한다. 단, 실시예에 있어서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이며, 본 발명은, 하기 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명은, 다양한 조건을 채용할 수 있고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 특징에 포함된다.

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 전로에서 용제하고, 연속 주조로 두께 230㎜의 슬래브로 하였다. 그 후, 슬래브를 1150℃ 내지 1250℃의 온도로 가열하여, 조압연을 행한 후, 표 2A 및 표 2B에 나타내는 조건에서, 마무리 압연, 냉각, 권취를 행하여, 열연 강판을 제조하였다.

표 2A 및 표 2B에는, 사용한 강종 성분과 마무리 압연 조건, 강판의 판 두께를 나타낸다. 표 2A 및 표 2B에 있어서, 「침입 온도」는 연속하는 마무리 압연 스탠드의 최종 스탠드에서의 압연 직전의 강판의 표면 온도, 「접촉 시간」은 최종 스탠드에서의 강판과 압연롤이 접촉하고 있는 시간, 「냉각 개시 시간」은 최종 스탠드의 마무리 압연 종료 시부터 냉각 개시 시까지의 소요 시간, 「평균 냉각 속도」는 마무리 압연의 종료 온도로부터 750℃까지의 평균 냉각 속도, 「권취 온도」는 냉각 종료 후의 권취 온도이다. 「판 두께」 「판폭」은 각각 열간 압연 후의 제품 치수이다.

[표 1]

[표 2A]

[표 2B]

이와 같이 하여 얻어진 강판에 대하여 강판의 판 두께 1/4의 깊이 위치에서, 구 오스테나이트 조직의 부식을 행하고, SEM 관찰에 의한 화상을 화상 해석함으로써, 구 오스테나이트 입경의 평균 입경을 산출하였다. 구체적으로는, 강판의 판폭을 W로 하였을 때, 강판의 폭 방향에서 편단으로부터 1/4W(폭)의 위치에 있어서, 압연 방향에 평행하면서 판면에 대하여 수직인 단면이 관찰면이 되도록 시료를 채취하고, 단면을 경면 연마한 후, 피크르산으로 부식을 행하여 구 오스테나이트 결정립의 입계를 현출시켰다. 그 후, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여, 강판 표면으로부터 강판의 판 두께 1/4의 깊이 위치에서, 강판의 압연 방향 400㎛×두께 방향 400㎛의 영역을 관찰하였다. 얻어진 화상을 화상 해석 장치를 사용하여 해석함으로써, 구 오스테나이트의 평균 입경을 구하였다. 또한, 구 오스테나이트의 평균 입경은, 원 상당 직경으로서 구하였다. 마찬가지로 베이나이트의 평균 입경에 대해서도 측정하였다.

강판의 인장 시험에 대해서는, 강판의 압연 폭 방향(C 방향)으로 JIS 5호 시험편을 채취하고, JISZ2241:2011에 준하여, 인장 강도:TS(㎫)를 평가하였다. 인장 강도는 980㎫ 이상을 합격으로 하였다.

연성 취성 천이 온도의 측정은, JISZ2242:2005에서 규정하는 2.5㎜ 서브 사이즈의 V 노치 시험편에서, C 방향 노치의 샤르피 충격 시험을 행하여, 취성 파면율이 50％가 되는 온도를 연성 취성 천이 온도로 하였다. 또한, 강판의 최종 판 두께가 2.5㎜ 미만인 강판에 대해서는 전체 두께로 측정하였다. 연성 취성 천이 온도가 -50℃ 이하이면 합격으로 하였다.

판 크라운양에 대해서는, 강판의 판폭 중앙부의 판 두께와, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차를 산출하였다. 구체적으로는, 판 크라운양은, 판폭 중앙부의 임의의 10개소를 측정하여 구한 판폭 중앙부의 판 두께의 평균값과, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소를 임의로 10개소 측정하여 구한 판 두께의 평균값의 차로부터 구하였다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명예는 인장 강도가 980㎫ 이상이고, 연성 취성 천이 온도가 -50℃ 이하이며, 강도와 인성이 우수하였다. 또한, 판 크라운양이 작아, 제품 형상도 양호하였다. 모든 발명예는, 베이나이트를 포함하고, 그 평균 입경은 1.0㎛ 이하였다.

이에 반해, 시험 번호 6에서는 침입 온도가 높아, 구 오스테나이트의 재결정립이 조대화되어, 인성이 열위이다.

시험 번호 15에서는, 접촉 시간이 길어, 롤 접촉에 의한 방열이 커져, 강판 폭 방향의 온도차가 크고, 폭 방향의 변형 저항차가 커지기 때문에 판 크라운양이 80㎛를 초과하였다.

시험 번호 17에서는, 접촉 시간이 짧아, 열연 가공 중에 재결정할 시간이 없기 때문에, 구 오스테나이트 입경이 조대하여, 인성이 열위이다.

시험 번호 24에서는, 침입 온도가 낮아, 재결정에 필요한 온도를 확보할 수 없어, 구 오스테나이트립이 조대하고, 또한 압연 부하가 높기 때문에, 판 크라운양이 크다. 그 때문에, 인성과 판 크라운양이 열위이다.

시험 번호 28은 최종 스탠드 통과 후 냉각 개시까지의 시간이 0.8초 이상으로 되어 있어, 구 오스테나이트립이 성장하였기 때문에 평균 입경이 조대하여, 인성이 열위이다.

시험 번호 32는 냉각 속도가 100℃/초 미만으로 되어 있어, 재결정 후에 입성장하였기 때문에, 구 오스테나이트립이 조대화되어, 인성이 열위이다.

시험 번호 33은 강 중의 탄소량이 적어, 인장 강도가 열위이다.

시험 번호 36에서는 침입 온도가 높아, 구 오스테나이트의 재결정립이 조대화되어, 인성이 열위이다.

시험 번호 38에서는, 접촉 시간이 짧아, 열연 가공 중에 재결정할 시간이 없기 때문에, 구 오스테나이트 입경이 조대하여, 인성이 열위이다.

시험 번호 39는 냉각 속도가 100℃/초 미만으로 되어 있어, 재결정 후에 입성장하였기 때문에, 구 오스테나이트립이 조대화되어, 인성이 열위이다.

시험 번호 40은 가열 온도가 낮은 것에 더하여, 압연롤과 강판의 접촉 시간이 짧아, 열연 가공 중에 재결정할 시간이 없기 때문에, 구 오스테나이트립이 성장하여, 인성이 열위이다. 또한, 시험 번호 40의 베이나이트의 평균 입경은, 1.3㎛였다.

시험 번호 41은 접촉 시간이 길어, 롤 접촉에 의한 방열이 커져, 강판 폭 방향의 온도차가 크고, 폭 방향의 변형 저항차가 커지기 때문에 판 크라운양이 80㎛를 초과하였다.

본 발명에 따르면, 형상이 우수하고, 고속 변형 시의 흡수 에너지가 높아, 자동차 부품으로서 충돌 특성이 양호한 인성이 우수한 열연 강판을 제공할 수 있다. 이 열연 강판에 의하면, 강판 형상이 좋기 때문에, 프레스 성형성이나 안정성이 우수하여, 부품의 일체 성형화, 가공 공정의 단축이 가능하고, 자동차의 충돌 특성이 우수하여, 차체가 경량화되고, 연비의 향상을 도모할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 공업적 가치는 높다.

Claims (2)

1. 질량％로,
   C: 0.10％ 이상, 0.50％ 이하,
   Si: 0.10％ 이상, 3.00％ 이하,
   Mn: 0.5％ 이상, 3.0％ 이하,
   P: 0.100％ 이하,
   S: 0.010％ 이하,
   Al: 1.00％ 이하,
   N: 0.010％ 이하,
   Ti: 0％ 이상, 0.20％ 이하,
   Nb: 0％ 이상, 0.100％ 이하,
   Ca: 0％ 이상, 0.0060％ 이하,
   Mo: 0％ 이상, 0.50％ 이하,
   Cr: 0％ 이상, 1.00％ 이하를 함유하고,
   잔부가 Fe 및 불순물이며,
   조직의 열간 압연 중에 재결정한 구 오스테나이트의 평균 입경이 0.1㎛ 이상 3.0㎛ 이하이고,
   판폭 중앙부의 판 두께와, 판폭 단부로부터 판폭 방향을 따라서 판폭 중앙부를 향하여 10㎜ 이격된 개소의 판 두께의 차인 판 크라운양이 80㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 열연 강판.
2. 제1항에 있어서,
   질량％로,
   Ti: 0.02％ 이상, 0.20％ 이하,
   Nb: 0.010％ 이상, 0.100％ 이하,
   Ca: 0.0005％ 이상, 0.0060％ 이하,
   Mo: 0.02％ 이상, 0.50％ 이하,
   Cr: 0.02％ 이상, 1.00％ 이하
   중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판.