KR102503451B1 - 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판 및 그 제조방법 - Google Patents

내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항복비 열연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa, 연신율(EL): 21% ~ 30%, 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족한다.

Description

내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판 및 그 제조방법{Hot rolled steel sheet having excellent earthquake-resistant property and method of manufacturing the same}
본 발명의 기술적 사상은 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 환태평양 지진대(Circum-Pacific seismic zone)부근에서 발생하는 지진에 대비하기 위하여 우수한 내진 특성을 갖는 강재에 대한 수요가 급증하고 있다. 내진 특성을 갖는 내진 강재는 지진에 의한 진동응력이 가해졌을 때 파괴되기 전까지 충분히 소성 변형을 해야 하기 때문에, 이를 위해서 일반적으로 85% 이하의 저항복비가 요구된다. 또한, 열연강판을 강관 형태로 조관하여 건축 구조용으로 사용하므로 용접성을 확보해야 하며 이를 위해서는 탄소당량을 제어할 필요가 있다.
종래의 A36 강종은 요구 재질에 항복강도의 상한이 없으므로, 항복비가 0.85를 초과할 가능성이 있다. 또한, 티타늄, 니오븀, 바나듐과 같은 석출경화형 원소 함량이 증가하면, 석출물 형성 및 결정립 미세화로 인해 항복비가 크게 증가하여 내진 특성을 저하되므로 제어할 필요가 있다. 특히, 상기 A36 강종은 제강 단계에서 합금원소 제어를 위한 2차 정련 공정이 필수로 지정되지 않아, 상기 석출경화형 물질들이 불순물로서도 원하는 범위 이상으로 함유될 수 있다.
일본특허출원번호 제2018-510136호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항복비 열연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa, 연신율(EL): 21% ~ 30%, 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항복비 열연강판은, 상기 기타 불가피한 불순물로서, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.03%, 구리(Cu): 0% 초과 ~ 0.1%, 니켈(Ni): 0% 초과 ~ 0.1%, 크롬(Cr): 0% 초과 ~ 0.1%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.01%, 몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.06%, 주석(Sn): 0% 초과 ~ 0.015%, 보론(B): 0% 초과 ~ 0.001%, 및 질소(N): 0% 초과 ~ 0.006% 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항복비 열연강판은, 상기 니오븀(Nb): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 상기 바나듐(V): 0% 초과 ~ 0.008%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항복비 열연강판은, 0.16 ~ 0.29 범위의 탄소 당량(Ceq)을 가질 수 있다. (여기에서, Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 임)
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은, 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합조직을 가지고, 상기 펄라이트의 분율은 0% 초과 ~ 5% 범위이고, 상기 페라이트의 분율은 나머지 분율일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항복비 열연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa, 연신율(EL): 21% ~ 30%, 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항복비 열연강판은, 상기 기타 불가피한 불순물로서, 중량%로, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항복비 열연강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1,170℃ ~ 1,230℃의 온도에서 재가열하는 단계; 상기 가열된 강재를 860℃ ~ 900℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강재를 560℃ ~ 620℃의 권취온도에서 권취하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각하는 단계는, 50℃/초 ~ 70℃/초의 냉각속도로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 권취하는 단계를 수행한 후 제조된 상기 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은, 항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa, 연신율(EL): 21% ~ 30%, 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 저항복비 열연강판은 탄소함량을 저감하여 구현할 수 있으며, 인장강도 및 항복강도를 증가시키는 펄라이트 형성을 억제하고, 낮은 탄소당량의 합금조성으로 용접성을 확보하고, 합금 원소를 감소시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 항복강도의 상한을 350 MPa로 설정하여 85% 이하의 저항복비를 안정적으로 확보하고, 2차 정련 공정을 통하여 니오븀 및 바나듐과 같은 석출경화형 원소의 함량을 최소한으로 제어한다. 또한, 강판의 재질 편차에 기인한 강도 변화 및 항복비 상승을 제어하도록 적절한 압연 조건을 수행한다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 탄소 및 석출경화형 원소 함량, 압연조건을 제어하여 용접성과 저항복비를 동시에 만족시킬 수 있는 내진특성이 우수한 40K급 열연 강판 및 제조 방법을 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 제조방법을 이용하여 제조한 실시예와 비교예의 미세조직을 나타내는 현미경 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 기술적 사상은 열간 압연을 통해 용접성이 좋고 항복비가 낮은 40K급 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 일 측면인 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판에 대하여 설명한다.
내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판
본 발명의 일 측면인 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
상기 기타 불가피한 불순물로서, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.03%, 구리(Cu): 0% 초과 ~ 0.1%, 니켈(Ni): 0% 초과 ~ 0.1%, 크롬(Cr): 0% 초과 ~ 0.1%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.01%, 몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.06%, 주석(Sn): 0% 초과 ~ 0.015%, 보론(B): 0% 초과 ~ 0.001%, 및 질소(N): 0% 초과 ~ 0.006% 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은, 상기 니오븀(Nb): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 상기 바나듐(V): 0% 초과 ~ 0.008%를 포함할 수 있다.
상기 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은, 항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa, 연신율(EL): 21% ~ 30%, 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족할 수 있다.
상기 니오븀(Nb)과 상기 바나듐(V)은 의도적으로 첨가하지 않고 불순물로서 제어될 수 있다. 이러한 경우에는, 상기 저항복비 열연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 상기 강관용 고강도 열연강판은, 상기 기타 불가피한 불순물로서, 중량%로, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기타 불가피한 불순물로서, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.03%, 구리(Cu): 0% 초과 ~ 0.1%, 니켈(Ni): 0% 초과 ~ 0.1%, 크롬(Cr): 0% 초과 ~ 0.1%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.01%, 몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.06%, 주석(Sn): 0% 초과 ~ 0.015%, 보론(B): 0% 초과 ~ 0.001%, 및 질소(N): 0% 초과 ~ 0.006% 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 저항복비 열연강판은, 항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa, 연신율(EL): 21% ~ 30%, 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.
탄소(C): 0.10% ~ 0.14%
탄소는 강의 강도 및 경도를 확보하기 위하여 첨가된다. 탄소의 함량이 0.10% 미만인 경우에는, 강도 확보가 어려울 수 있다. 탄소의 함량이 0.14%를 초과하는 경우에는, 용접성을 저하시키며 펄라이트 상의 분율이 지나치게 높아져 원하는 미세조직을 제어하기 어려워질 수 있다. 따라서, 탄소는 강판 전체 중량의 0.10% ~ 0.14%로 첨가되는 것이 바람직하다.
망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%
망간은 철과 유사한 원자 직경을 갖는 치환형 원소로서, 고용강화에 매우 효과적인 원소이고, 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다. 망간의 함량이 0.4% 미만인 경우에는, 망간 첨가 효과가 불충분하다. 망간의 함량이 0.6%를 초과하는 경우에는, 황과 결합하여 다량의 MnS가 형성되어 조관성이 저하될 수 있다. 따라서, 망간은 강판 전체 중량의 0.4% ~ 0.6%로 첨가되는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%
알루미늄은 탈산제로 사용되는 동시에 실리콘과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 오스테나이트를 안정화하는 역할을 하며 강도를 향상시키는 역할을 한다. 알루미늄의 함량이 0.01% 미만일 경우에는, 충분한 탈산 효과를 얻을 수 없다. 알루미늄의 함량이 0.05%를 초과하는 경우에는, 강 내에 존재하는 N과 결합하여 조대한 AlN계 질화물을 생성하고, 용접성을 저해할 수 있다. 따라서, 알루미늄은 강판 전체 중량의 0.01% ~ 0.05%로 첨가되는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%
니오븀과 바나듐은 석출 강화형 원소로써 첨가시 탄소와 탄화물을 형성하거나, 질소와 결합하여 질화물을 형성하여 강도를 향상시킨다. 이러한 석출 강화형 원소의 함량이 증가되면, 항복비가 증가되고 연신율이 감소되어 가공성을 저하시킨다. 니오븀과 바나듐의 함량이 0.03%를 초과하는 경우에는, 연신율과 가공성이 저하될 수 있다. 따라서, 니오븀과 티타늄의 총합은 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.03%로 첨가되는 것이 바람직하다.
또한, 니오븀은 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.01%로 제한되는 것이 바람직하다. 또한, 바나듐은 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.008%로 제한되는 것이 바람직하다. 이러한 니오븀과 바나듐은 의도적으로 첨가되는 것이 아니라 불순물로서 함유될 수 있다. 이러한 경우에는, 강재를 형성하는 2차 정련 과정에서 니오븀과 바나듐의 함량을 산소와 더 결합시켜 제거함으로써, 그 함량을 제어할 수 있다.
인(P): 0% 초과 ~ 0.02%
인은 황과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, 강재의 입계에 편석되어 재질 편차를 발생하게 하며 강의 인성을 저하시키고 용접성을 저하시키므로, 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 인을 0.02%를 초과하여 포함하는 경우에는, 용접성 및 인성이 저하될 수 있다. 따라서, 인은 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.02%로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S): 0% 초과 ~ 0.01%
황은 인과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS를 형성함으로써 강의 가공성을 저하시킬 수 있다. 황을 0.01%를 초과하여 포함하는 경우에는, 유화물계 개재물(MnS)을 형성하여 응력부식균열에 대한 저항성을 악화시켜 강의 가공 중 크랙을 발생시킬 수 있고, 그 결과 강의 내부식성을 저하시킬 수 있다. 황은 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.01%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은 하기와 같은 원소를 기타 불가피한 불순물로서 함유할 수 있다.
실리콘(Si)
실리콘은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가한다. 실리콘이 0.03중량%를 초과하여 포함하는 경우에는 붉은형 스케일을 유발하여 표면 품질을 저하시키며, 도금성을 크게 저하시킨다. 따라서, 실리콘은 강판 전체 중량의 0.03% 이하로, 예를 들어 0% ~ 0.03%로, 예를 들어 0% 초과 ~ 0.03%로 제어하는 것이 바람직하다.
티타늄(Ti)
티타늄은 탄소 및 질소와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성하여 강도를 증가시킬 수 있는 석출 경화형 원소로 함량이 증가하게 되면 항복 강도 및 항복비가 증가하고 연신율이 감소하여 가공성을 저하시킨다. 따라서, 티타늄은 강판 전체 중량의 0.01% 이하로, 예를 들어 0% ~ 0.01%로, 예를 들어 0% 초과 ~ 0.01%로 제어하는 것이 바람직하다.
크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo)
크롬, 니켈, 및 몰리브덴은 고용강화에 효과적으로 작용하여 강도를 향상시키나 연신율이 감소하고 탄소 당량을 증가시켜 용접성이 저하될 수 있다. 따라서, 크롬 및 니켈은 강판 전체 중량의 0.1% 이하로, 예를 들어 0% ~ 0.1%로, 예를 들어 0% 초과 ~ 0.1%로 각각 제어하는 것이 바람직하다. 몰리브덴은 강판 전체 중량의 0.06% 이하로, 예를 들어 0% ~ 0.06%로, 예를 들어 0% 초과 ~ 0.06%로 제어하는 것이 바람직하다.
구리(Cu), 주석(Sn)
구리 및 주석은 낮은 녹는점에 의해 열간 압연 시 표면의 결정립계에서 용융하여 견고한 스케일을 생성시키거나 결정립계를 따라 파괴가 일어날 수 있다. 따라서, 구리는 강판 전체 중량의 0.1% 이하로, 예를 들어 0% ~ 0.1%로, 예를 들어 0% 초과 ~ 0.1%로 제어하는 것이 바람직하다. 주석은 강판 전체 중량의 0.015% 이하로, 예를 들어 0% ~ 0.015%로, 예를 들어 0% 초과 ~ 0.015%로 제어하는 것이 바람직하다.
질소(N)
질소는 티타늄과 결합하여 조대한 TiN계 석출물을 형성할 뿐 아니라 형성된 TiN은 슬라브의 재가열에도 충분히 강내에 고용되지 못해 조대한 석출물로 존재하게 된다. 따라서, 질소는 강판 전체 중량의 0.006% 이하로, 예를 들어 0% ~ 0.006%로, 예를 들어 0% 초과 ~ 0.006%로 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.
상기 강판의 탄소 당량(Ceq)은 식 1과 같다.
[식 1]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5
상기 식 1에서, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo], 및 [V] 는, 상기 강재에 포함되는 탄소(C), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 및 바나듐(V)의 함량이며, 각각의 단위는 중량%이다.
상기 강재는 상기 식 1에 따른 탄소 당량(Ceq)이, 예를 들어 0.16 ~ 0.29일 수 있다. 상기 식 1에 따른 탄소 당량(Ceq)이 0.29를 초과하는 경우, 본 발명의 용접성이 저하될 수 있다.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 강판의 제조 방법을 통해 제조된 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은, 항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa, 연신율(EL): 21% ~ 30%, 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족할 수 있다. 상기 저항복비 열연강판은 항복비(YR): 60% ~ 85%를 만족할 수 있다.
상기 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은 펄라이트를 포함하지 않고, 단상의 페라이트 조직을 가질 수 있다. 또는, 상기 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합조직을 가질 수 있다. 상기 펄라이트의 분율은, 예를 들어 0% 초과 ~ 5% 범위일 수 있고, 상기 페라이트의 분율은 나머지 분율로서 포함될 수 있고, 예를 들어 95% ~ 100% 미만의 범위일 수 있다. 상기 분율은 상기 강판의 미세조직 사진을 이미지 분석기를 통하여 도출한 면적비율을 의미한다.
본 발명의 다른 측면은 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 제조방법이 제공된다. 이에 따르면 전술한 합금 조성으로 이루어지는 강재를 1,170℃ ~ 1,230℃의 온도에서 재가열하는 단계; 상기 가열된 강재를 860℃ ~ 900℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강재를 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강재를 560℃ ~ 620℃의 권취온도에서 권취하는 단계;를 포함한다.
상기 강재를 냉각하는 단계는, 50℃/초 ~ 70℃/초의 냉각속도로 수행될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 제조방법에 관하여 설명한다.
강재의 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
본 발명에 따른 강재의 제조방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품은 예시적으로 슬라브(slab)일 수 있다. 반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.
상기 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 제조방법은 재가열단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각 단계(S130), 및 권취 단계(S140)를 포함한다.
재가열 단계(S110)
재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 강재를, 예를 들어 슬라브 판재를, 1,170℃ ~ 1,230℃의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 2 시간 이상, 예를 들어 2 시간 ~ 4시간 동안 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다. 재가열 온도가 1,170℃ 미만인 경우에는, 주조시 편석된 성분들이 충분히 고르게 분포되지 않을 수 있고, 열간 압연 시 압연 부하가 야기될 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,230℃를 초과하는 경우에는, 결정립의 조대화로 인해 강판의 강도가 저하될 수 있다.
열간압연 단계(S120)
상기 가열된 강재는 먼저 그 형상의 조정을 위해 가열 후에 열간압연을 실시한다. 상기 열간압연은 폭압연, 조압연, 및 사상압연으로 연속적으로 수행될 수 있다. 상기 열간압연 단계에 의하여, 상기 강재는 열연강판을 형성할 수 있다.
상기 열간압연은, 즉 상기 사상압연은 860℃ ~ 900℃의 마무리 압연 종료온도(finish rolling temperature, FRT)에서 종료될 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 860℃ 미만인 경우에는, 결정립이 미세화되어 항복비가 높아지거나 2상 영역의 압연에 의해 혼립 조직이 발생하여 강판의 가공성 저하 및 압연 공정에 부하를 야기할 수 있다. 상기 마무리 압연 종료 온도가 900℃를 초과하는 경우에는, 강판의 표면 스케일 발생으로 인한 강판의 품질이 저하될 수 있다.
냉각 단계(S130)
상기 열간압연된 강재를 50℃/초 ~ 70℃/초의 냉각속도로 560℃ ~ 620℃까지 냉각한다. 상기 냉각은 공냉 방식 또는 수냉 방식으로 수행될 수 있다. 상기 냉각속도에서는 조대한 결정립 성장을 최대한 억제할 수 있다. 상기 냉각속도가 50℃/초 미만인 경우에는, 충분히 냉각이 이루어지지 않아 고온에서 생성되는 스케일을 야기할 가능성이 있으며, 충분한 강도를 확보하기 어려울 수 있다. 상기 냉각속도가 70℃/초를 초과하는 경우에는, 판재의 평탄도를 확보하기 어려우며, 목표 강도를 초과할 수 있다.
권취 단계(S140)
상기 냉각이 종료되어, 상기 강재를 560℃ ~ 620℃의 권취온도(coiling temperature, CT)에서 권취한다. 상기 권취온도가 560℃ 미만인 경우에는, 결정립 미세화로 강도가 증가하여 조관성 확보가 어려울 수 있다. 상기 권취온도가 620℃를 초과하는 경우에는, 충분한 강도 확보가 어렵고 표면 스케일을 제거하기 어려울 수 있다.
실험예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
표 1 및 표 2는 비교예들과 실시예들의 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 조성을 나타낸다. 표 1 및 표 2에서 잔부는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 각각의 성분의 함량 단위는 중량%이다.
구분 C Si Mn Al Ti P S
실시예 0.1150 0.011 0.448 0.039 0.001 0.014 0.0039
비교예1 0.1703 0.022 0.450 0.042 0.001 0.014 0.0031
비교예2 0.0546 0.014 0.782 0.034 0.001 0.009 0.005
비교예3 0.1153 0.011 0.462 0.025 0.001 0.011 0.006
비교예4 0.1146 0.120 0.474 0.057 0.001 0.014 0.0048
구분 Cr Mo Ni Cu Nb V Nb+V 탄소당량
실시예 0.030 0 0.010 0.026 0 0.001 0.001 0.198
비교예1 0.010 0 0.010 0.014 0 0 0 0.249
비교예2 0.020 0 0.010 0.015 0.024 0.001 0.025 0.191
비교예3 0.020 0 0.010 0.023 0.001 0 0.001 0.199
비교예4 0.010 0 0.010 0.014 0 0 0 0.197
표 1 및 표 2를 참조하면, 실시예는 본 발명이 제시한 목표 성분 함량을 만족한다. 실시예에 비교하면, 비교예1의 경우에는, 탄소 함량 및 탄소당량이 높은 상이점이 있다. 비교예2는 탄소함량 및 탄소당량이 낮고 망간함량이 높으며, 니오븀과 바나듐의 총합이 높은 상이점이 있다. 비교예3은 본 발명이 제시한 목표 성분 함량을 만족한다. 비교예4는 실리콘의 함량이 높은 상이점이 있으나, 다른 원소는 본 발명이 제시한 목표 성분 함량을 만족한다.
표 3은 비교예와 실시예의 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판을 형성하는 공정 조건 값들을 나타낸다.
구분 재가열온도
(℃)		 압연종료 온도
(℃)		 권취온도
(℃)
실시예 1194 878 599
비교예1 1164 888 601
비교예2 1193 863 636
비교예3 1199 860 642
비교예4 1186 882 559
표 3을 참조하면, 실시예는 본 발명이 제시한 공정조건을 만족한다. 비교예1은 재가열온도가 본 발명이 제시한 공정조건의 하한에 비하여 약간 낮은 상이점이 있다. 비교예2는 본 발명이 제시한 공정조건의 상한에 비하여 권취온도가 높은 상이점이 있다. 비교예3은 본 발명이 제시한 공정조건의 상한에 비하여 권취온도가 높은 상이점이 있다. 비교예4는 본 발명이 제시한 공정조건의 하한에 비하여 권취온도가 낮은 상이점이 있다.
표 4는 상기 제조된 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판에 대한 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율(EL), 및 항복비(YR)를 나타낸다.
구분 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 연신율
(%)		 항복비
(%)
실시예 278 420 31 66
비교예1 426 457 35 93
비교예2 412 473 33 87
비교예3 265 398 34 67
비교예4 394 451 35 88
표 4를 참조하면, 실시예들은 항복강도, 인장강도, 연신율, 및 항복비를 본 발명이 제시한 범위를 만족한다.
비교예1은 탄소 함량이 높은 경우로서, 강도 상승으로 인하여 항복비가 본 발명이 제시한 상한에 비하여 높게 나타났다. 이 경우에는 탄소 당량이 높으므로 용접성 저하가 예상되고, 원가 상승이 유발될 수 있다.
비교예2는 탄소 함량이 낮은 반면, 니오븀과 바나듐의 첨가로 강도를 증가시킬 수 있으나, 항복강도가 과도하게 증가되어 항복비가 본 발명에서 제시한 상한에 비하여 높게 나타났다.
비교예3은 조성은 본 발명이 제시한 범위에 포함되지만, 권취온도가 높아, 인장강도가 본 발명에서 제시한 하한에 비하여 낮게 나타났다.
비교예4는 조성은 본 발명이 제시한 범위에 포함되지만, 권취온도가 낮아, 항복강도가 과도하게 증가되어 항복비가 본 발명에서 제시한 상한에 비하여 높게 나타났다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 제조방법을 이용하여 제조한 실시예와 비교예의 미세조직을 나타내는 현미경 사진이다.
도 2를 참조하면, 비교예에 비하여 실시예는 결정립 크기가 증가하였고, 펄라이트의 분율이 감소되었음을 알 수 있다. 이러한 미세조직에 의하여, 실시예는 펄라이트 조직 형성의 억제를 통하여 인장강도와 항복강도를 낮추고, 결정립 크기를 증가시켜 항복강도를 낮춤으로써, 낮은 항복비를 가지게 되며, 이에 따라 우수한 내진 특성을 제공할 수 있는 것으로 분석된다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판으로서,
    상기 열연강판은,
    중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족하며,
    상기 니오븀(Nb): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 상기 바나듐(V): 0% 초과 ~ 0.008%를 포함하고,
    상기 기타 불가피한 불순물로서, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.03%, 구리(Cu): 0% 초과 ~ 0.1%, 니켈(Ni): 0% 초과 ~ 0.1%, 크롬(Cr): 0% 초과 ~ 0.1%, 티타늄(Ti): 0% 초과 ~ 0.01%, 몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.06%, 주석(Sn): 0% 초과 ~0.015%, 보론(B): 0% 초과 ~ 0.001%, 및 질소(N): 0% 초과 ~ 0.006% 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합조직을 가지고,
    상기 펄라이트의 분율은 0% 초과 ~ 5% 범위이고,
    상기 페라이트의 분율은 나머지 분율인,
    저항복비 열연강판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항복비 열연강판은,
    0.16 ~ 0.29 범위의 탄소 당량(Ceq)을 가지는,
    (여기에서, Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5 임)
    저항복비 열연강판.
  5. 삭제
  6. 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판으로서,
    상기 열연강판은,
    중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족하며,
    상기 기타 불가피한 불순물로서, 중량%로, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%를 포함하고,
    페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합조직을 가지고,
    상기 펄라이트의 분율은 0% 초과 ~ 5% 범위이고,
    상기 페라이트의 분율은 나머지 분율인,
    저항복비 열연강판.
  7. 삭제
  8. 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판의 제조방법으로서,
    중량%로, 탄소(C): 0.10% ~ 0.14%, 망간(Mn): 0.4% ~ 0.6%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.05%, 니오븀(Nb)과 바나듐(V)의 총합: 0% 초과 ~ 0.03%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.01%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 1,170℃ ~ 1,230℃의 온도에서 재가열하는 단계;
    상기 가열된 강재를 860℃ ~ 900℃의 온도에서 종료되도록 열간압연하는 단계;
    상기 열간압연된 강재를 50℃/초 ~ 70℃/초의 냉각속도로 냉각하는 단계; 및
    상기 냉각된 강재를 560℃ ~ 620℃의 권취온도에서 권취하는 단계;를 포함하고,
    상기 강재는,
    페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합조직을 가지고,
    상기 펄라이트의 분율은 0% 초과 ~ 5% 범위이고,
    상기 페라이트의 분율은 나머지 분율인,
    저항복비 열연강판의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 권취하는 단계를 수행한 후 제조된 상기 내진 특성이 우수한 저항복비 열연강판은,
    항복강도(YS): 250 MPa ~ 350 MPa, 인장강도(TS): 400 MPa ~ 550 MPa 및 항복비(YR): 85% 이하를 만족하는,
    저항복비 열연강판의 제조 방법.
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