KR20040059579A - Method for manufacturing the ultra-fine ferrite by dynamic transformation - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing ultra-fine grained steel formed of ultra-fine ferrite structure having an average grain size of 3 μm or less by controlling austenite grain size to 15 μm or less by dynamic recrystallization and optimizing hot working conditions for strain induced dynamic transformation of ferrite is provided. CONSTITUTION: The method comprises a step of preparing a steel slab comprising 0.02 to 0.3 wt.% of C, 1.5 wt.% or less of Si, 2.0 wt.% or less of Mn, 0.005 to 0.1 wt.% of Ti, 0.003 to 0.03 wt.% of N and a balance of Fe and inevitable impurities, wherein the Ti and N satisfy the following relational expression: 1.2<=Ti/N<=3.4; a step of controlling a grain size of the steel slab to 15 μm or less by rolling the reheated steel slab so that the total strain amount is 10% or more in the temperature range of Thr-50 deg.C to Thr+50 deg.C after reheating the steel slab in such a manner that the steel slab has an austenite grain size of 50 μm or less; and a step of hot rolling the steel slab having controlled austenite grain size in such a way that the total reduction ratio is maintained to 40% or more as maintaining a reduction ratio per one pass of the steel slab to 40% or less in the temperature range of Ar3 to Ar3+50 deg.C, wherein the steel slab further comprises one or more of elements selected from 0.1 wt.% or less of Al, 0.005 to 0.1 wt.% of Nb and 0.1 wt.% or less of V, wherein an available accumulated reduction ratio of the steel slab during the dynamic recrystallization rolling is 30% or more, and wherein dynamic ferrite fraction of the steel slab is 40% or more, and ferrite grain size of the steel slab is 3 μm or less at a hot working completing time point.

Description

동적변태를 이용한 페라이트 초세립강의 제조방법{Method for manufacturing the ultra-fine ferrite by dynamic transformation}Method for manufacturing the ultra-fine ferrite by dynamic transformation

본 발명은 초세립의 페라이트 조직을 다량 포함하는 저탄소 구조용강 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 동적재결정에 의해 오스테나이트의 결정립 크기를 15㎛이하로 만들고, 변형유기동적변태를 이용하여 그 입경이 3㎛이하의 초세립의 페라이트 조직으로 이루어진 후판, 열연, 형강, 선재 및 봉강등 제조용 저탄소 구조용강 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a low carbon structural steel containing a large amount of ultra-fine ferrite structure, more specifically, to make the grain size of the austenite to 15㎛ or less by dynamic recrystallization, using the strain organic deformation It relates to a method for producing low carbon structural steel for the production of thick plates, hot rolled steel, section steel, wire rods and bars made of ultra-fine ferrite structure of less than 3㎛ particle size.

강재의 강도를 향상시키는 방법으로는 석출물강화, 고용강화, 마르텐사이트 강화, 미세펄라이트 강화등 다양한 강화방법들을 들 수 있다. 그러나 이러한 강재의 강화방법들은 강도를 향상시키는 반면에 인성의 열화를 동반하게 된다. 그런데 결정립을 미세화시켜 강재의 강도를 강화시키는 경우에는 고강도화에 동반되는 인성열화문제를 해소할 수 있을 뿐만 아니라 충격천이온도의 저감을 기대할 수 있기 때문에 그 동안 이 분야에 대한 많은 기술적 발전이 진행되어 왔다. 특히, 구조물 제작시 용접접합을 많이 하거나, 강재의 충격인성이 중요한 특성으로 요구되는 경우 주로 사용되는 저탄소 구조용강은 급냉처리(켄칭)를 하는 경우를 제외하고는 미세조직의 대부분이 페라이트로 이루어지게 되는데(이하, "페라이트강"이라 한다), 근래에 들어 이 페라이트강의 결정립 미세화기술이 비약적으로 발전하였다.As a method of improving the strength of the steel, various reinforcing methods such as precipitation strengthening, solid solution strengthening, martensite strengthening, and fine pearlite strengthening may be mentioned. However, these steel reinforcement methods improve strength while accompanied with deterioration of toughness. However, in the case of reinforcing the strength of steel by miniaturizing grains, not only can the toughness degradation problem accompanying high strength be solved, but also the reduction of the impact transition temperature can be expected. . In particular, low carbon structural steel, which is mainly used when many welded joints are required in the fabrication of structures, or when the impact toughness of steel is required as an important characteristic, is made of most of the microstructure except for the case of quenching (quenching). (Hereinafter, referred to as "ferrite steel"), in recent years, the technology of grain refinement of ferrite steel has advanced dramatically.

이 중에서 강재를 미재결정역에서 압연하여 오스테나이트의 변형대를 생성시킨 후 가속냉각을 함으로써 페라이트의 핵생성속도를 증대시켜 결정립을 미세화시키는, 소위 TMCP(Thermo-Mechanical Controlled Process)법이 근래에 개발되어 결정립 미세화기술에 획기적인 전기를 제공하였다.Among them, a so-called TMCP (Thermo-Mechanical Controlled Process) method has been recently developed, in which a steel sheet is rolled in a non-recrystallized zone to generate austenite strain bands, and then accelerated cooling to increase the rate of nucleation of ferrite and to refine grains. This has provided breakthrough electricity for grain refinement technology.

TMCP법은 개발당시에는 획기적이었으나, 최근에 들어서는 일반화된 세립강 제조기술로 평가받고 있으며, 저탄소 페라이트강에 적용하는 경우에는 페라이트 결정립을 약 5㎛까지 미세화시킬 수 있는 것으로 알려지고 있다. 그러나 결정립 미세화를 통해 강재를 고강도화하는 경우에는 강도가 결정립 크기의 역수에 의존하여 증대되므로, 페라이트의 결정립이 5㎛ 이하의 범위에서는 결정립 미세화에 따른 강도의 증가속도가 현저히 급격해진다. 따라서 최근에 페라이트 결정립크기가 5㎛ 이하가 되도록 하는 결정립 초세립화기술이 다방면으로 개발되고 있다.The TMCP method was groundbreaking at the time of development, but recently, it has been evaluated as a generalized fine grain steel manufacturing technology, and when applied to low carbon ferrite steel, it is known that the ferrite grains can be reduced to about 5 μm. However, when increasing the strength of the steel through grain refinement, the strength increases depending on the inverse of the grain size, so that the rate of increase in strength due to grain refinement becomes drastically sharp when the grain size of the ferrite is 5 µm or less. Therefore, in recent years, ultrafine grain refining technology has been developed in which the ferrite grain size is 5 μm or less.

페라이트를 초세립화하는 요건 중에서 가장 영향을 많이 미치는 인자는 오스테나이트의 결정립 크기이다. 오스테나이트로부터 페라이트가 변태될 때 핵생성을 하기 위한 자리가 많을수록 페라이트 핵생성속도가 빨라지고 그 크기도 미세하게 된다. 오스테나이트의 결정립을 미세하게 하는 방법들이 있는데 이중에서 정적재결정을 이용하는 보편적이다. 예를 들면 대한민국 특허공보 1995-3290호, 대한민국특허 공보 1997-7158호, 일본 공개특허공보 평 9-296253호, 일본 공개특허공보 평 7-34125호, 일본 공개특허공보 평 9-316534호등은 오스테나이트의 정적재결정 또는 미재결정역 압하에 의한 페라이트 결정립 미세화 기술로 하지만 그 크기는 약 5㎛ 이상이다.The most influential factor among the requirements for ultrafine ferrite is the grain size of austenite. When ferrite is transformed from austenite, the more sites for nucleation, the faster the ferrite nucleation rate and the finer the size. There are methods to refine the grains of austenite, of which static recrystallization is common. For example, Korean Patent Publication No. 1995-3290, Korean Patent Publication No. 1997-7158, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-296253, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-34125, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-316534, and the like. It is a ferrite grain refining technique by static recrystallization or unrecrystallization of knight, but its size is about 5 mu m or more.

통상적으로 오스테나이트 결정립은 페라이트가 오스테나이트로 변태되는 안정 구역인 900℃에서 약 20㎛정도의 크기를 가지며 합금첨가에 상관이 없다. 하지만, 특정 목적으로 합금원소를 첨가하는 강이거나 연주슬라브로 생산되는 현장작업조건에서는 통상의 가열온도가 1000℃를 넘게 되어 재가열시 오스테나이트의 결정립은 20㎛ 상의 크기를 가진다.Typically, austenite grains have a size of about 20 μm at 900 ° C., which is a stable region in which ferrite is transformed into austenite and has no relation to alloy addition. However, in the field working conditions produced by steel or cast slab to which alloying elements are added for a specific purpose, the normal heating temperature is over 1000 ° C., so that the recrystallized austenite grains have a size of 20 μm.

오스테나이트는 재결정이 동적으로 발생하게 되면 결정립의 크기가 현저하게 줄어들어 20㎛이하의 결정립 크기를 얻을 수 있다. 동적재결정 현상은 강이 오스테나이트로 재가열한후 임계 변형량 이상으로 변형을 받는 경우에 압연동안에 결정이 재결정되는 현상을 말한다. 일반적으로 임계변형량은 초기 오스테나이트 결정립의 크기가 작을수록, Zener-Hollomon parameter가 작을수록 잘 일어난다고 알려져 있다. 이러한 동적재결정 현상을 이용하여 오스테나이트를 미세화시킴으로써 페라이트, 마르텐사이트나 베이나이트 등을 세립화시킬 수 있다는 기술들이 알려져 있다.When austenite is regenerated dynamically, the grain size is significantly reduced, resulting in a grain size of 20 μm or less. Dynamic recrystallization refers to a phenomenon in which crystals are recrystallized during rolling when steel is reheated with austenite and deformed above a critical amount of deformation. In general, it is known that the critical strain is better when the size of the initial austenite grain is smaller and the Zener-Hollomon parameter is smaller. It is known that techniques such as ferrite, martensite or bainite can be refined by miniaturizing austenite using such dynamic recrystallization.

예를 들면, 대한민국 특허공보 1998-067680호에서는 압연패스의 변형량을 조절하여 특정패스에서 동적재결정을 발생시킴으로서 열간압연공정에서 압하력을 감소시키고 결정립도를 미세화시킬수 있는 편리한 공정을 소개하였다. 하지만 초기의오스테나이트의 결정립이 너무 조대한 경우에는 동적재결정이 발생하기 어렵다. 또한 동적재결정이 발생하더라도 성장속도가 매우 빨라 성장을 억제하지 않으면 안되나 본 발명에서는 이에 대한 방안이 기술되어 있지 않다.For example, Korean Patent Publication No. 1998-067680 introduced a convenient process to reduce the rolling force and refine the grain size in the hot rolling process by generating the dynamic recrystallization in the specific pass by controlling the deformation amount of the rolling pass. However, dynamic recrystallization is unlikely when the initial grains of austenite are too coarse. In addition, even if dynamic recrystallization occurs, the growth rate is very fast and the growth must be suppressed, but the present invention does not describe a solution for this.

또 다른 기술로서 대한민국 특허 출원번호 2000-71889호를 들 수 있으며, 이에는 동적재결정을 위한 임계변형량 계산 및 누적압하에 대한 정량적인 평가의 정립등이 기술되어 있다. 동적재결정 발생조건등이 상세히 서술되어 있으나 페라이트결정립미세화 정도가 서술되어 있지 않다. 그리고 대한민국 특허 출원번호 2000-0081073호에서는 오스테나이트의 동적재결정발생으로 페라이트가 미세하게 되고 기계적 성질이 향상되었지만 성분원소인 타이탸늄(Ti)과 질소(N)이 너무 제한적이다.Another technique is Korean Patent Application No. 2000-71889, which describes the calculation of critical strain for dynamic recrystallization and the establishment of quantitative evaluation of cumulative pressure reduction. The conditions of dynamic recrystallization are described in detail, but the degree of ferrite grain refinement is not described. In Korea Patent Application No. 2000-0081073, the ferrite becomes fine due to the dynamic recrystallization of austenite and the mechanical properties are improved, but the elements of titanium (Ti) and nitrogen (N) are too limited.

한편 일본 특개2000-290748호에서는 오스테나이트의 동적재결정을 이용하여 페라이트를 미세화시키고 연속되는 사상압연에 의해 페라이트 결정립의 크기를 4㎛ 이하로 제조하였다. 하지만 동적재결정을 위한 조건은 가열온도를 1150℃미만으로 해야 하고, Ti의 함량이 0.03~0.3wt%로 일반적으로 쓰이는 합금첨가량보다 다량 함유되어 있어 연주시 Ti-oxide의 다량 생성으로 노즐이 막히는 문제점이 야기될 수 있으며, 또한 고가의 합금의 다량사용에 의한 경제적인 약점이 있다.On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-290748 uses ferromagnetic recrystallization of austenite to refine the size of ferrite grains to 4 µm or less by continuous filament rolling. However, the conditions for dynamic recrystallization should be less than 1150 ℃ and the Ti content is 0.03 ~ 0.3wt%, which contains much more than the commonly used alloying additives. This can be caused, and there is also an economical weakness due to the large use of expensive alloys.

동적변태를 이용하여 결정립 초미세립화를 도모한 종래기술로서 대한민국 특허출원, 공개번호1999-029986호, 1999-029987호, 1999-58126호, 1999-63186호와, 미국특허 번호4466842호, 5200005호, 6027587호등을 들 수 있다.As a conventional technique that aims to achieve ultrafine grain size using dynamic transformation, Korean Patent Application, Publication No. 1999-029986, 1999-029987, 1999-58126, 1999-63186, US Patent No.4466842, 5200005 6027587 etc. can be mentioned.

상기 공개특허출원 1999-029986에서는 저탄소강을 가열한후 냉각하는 과정에서 오스테나이트 미재결정역 온도범위에서 압하율 30%이상의 압축가공을 하고, 가속냉각을 통해서 페라이트를 미세화시키는 방법을 제시하고 있다. 그리고 상기 공개특허출원 1999-029987에서는 일반탄소강을 먼저 마르텐사이트 조직으로 열처리한후, 이 강을 페라이트 안정온도 범위(500℃~Ac1)로 가열하여 패스당 50% 이상의 압하율로 가공함으로써 페라이트의 회복 및 재결정을 통해 5㎛ 이하로 미세화시키는 방법을 제시하고 있다.The patent application 1999-029986 proposes a method of compressing a reduction ratio of 30% or more in the austenite unrecrystallized zone temperature range during heating and cooling of low carbon steel, and miniaturizing ferrite through accelerated cooling. In the above-mentioned patent application 1999-029987, the general carbon steel is first heat-treated with martensitic structure, and then the steel is heated to a ferrite stable temperature range (500 ° C to Ac1) to be processed at a reduction ratio of 50% or more per pass to recover ferrite. And a method of miniaturizing to 5 μm or less through recrystallization.

또한 상기 공개특허출원 1999-58126호에서는 저탄소강을 가열한후 냉각시키다가 Ar3근처에서 80%이상의 강압하를 통해 페라이트 입도를 미세화시키는 방법을 제시하고 있으며, 공개특허 1999-63186호에서는 저탄소강을 가열한후 압연하는 과정에서 마무리압연을 Ar3±20℃온도범위내에서 패스당 20%이상의 압하율로 항온압연을 하여 페라이트를 미세화시키는 방법을 제시하고 있다.In addition, Korean Patent Application Publication No. 1999-58126 discloses a method of refining the ferrite grain size through heating and cooling a low carbon steel at a pressure drop of 80% or more near Ar 3 , and in Patent Publication 1999-63186. The method of refining ferrite is performed by constant temperature rolling at a rolling rate of 20% or more per pass within a temperature range of Ar 3 ± 20 ° C. in the rolling process after heating.

그리고 미국특허 4466842호에서는 재가열된 저탄소강을 Ar3온도 근처에서 마무리압연을 할 때, 단일패스 또는 다단패스를 통해 총압하율이 75% 이상이 되도록 하고, 패스간 유지시간을 1초이하로 하여 가속냉각함으로써 페라이트 결정립이 4㎛ 이하가 되도록 미세화시키는 기술을 제시하고 있다. 또한 미국특허 5200005호에서는 극저탄소강을 가열한후 압연하는 과정에서 마무리압연을 페라이트 안정온도인 Ar1 이하의 범위에서 온간압연을 함으로써 페라이트 결정립도가 5㎛ 이하가 되는 초세립강의 제조방법을 제시하고 있으며, 미국특허 6027587호에서는 저탄소강을 가열한 후 압연하는 과정에서 50㎛ 이상의 크기로 유지한 미변태 오스테나이트를 700내지 950oC의 온도범위에서 압연을 함으로써 강재 표층부에 5㎛ 이하의 초미세립 페라이트를 얻는 제조방법을 제시하고 있다.In US Pat. No. 4,466,842, when the reheated low carbon steel is finish rolled near the Ar 3 temperature, the total reduction ratio is 75% or more through a single pass or a multistage pass, and the holding time between passes is less than 1 second. A technique for miniaturizing ferrite grains to 4 µm or less by accelerated cooling has been proposed. In addition, U.S. Patent No. 5200005 proposes a method for producing ultrafine steel having a ferrite grain size of 5 µm or less by performing a hot rolling in a range of less than Ar1, which is a ferrite stable temperature, during heating and rolling of ultra low carbon steel. , U.S. Patent No. 6027587 discloses ultra-fine ferrites of 5 µm or less on steel surface layers by rolling unmodified austenite retained to 50 µm or more in the temperature range of 700 to 950 o C during heating and heating of low carbon steel. It proposes a method of obtaining.

즉, 상술한 종래기술에 제시된 발명들은 강재를 제조하는 주요공정인 열간 또는 온간가공공정에서 대압하를 가해야 초세립 페라이트를 얻을 수 있다는 개념을 공통으로 전제하고 있으며, 이에 따라, 특허에 따라서 다소 차이는 있지만 페라이트 세립화를 위한 필요조건으로써 패스당 최소압하율 또는 패스간의 최대유지시간 등을 규정하고 있다. 그러나 이러한 종래기술과 같이 열간가공시에 대압하를 부여하기 위해서는 엄청나게 큰 용량을 가진 압연기 등의 열간가공설비가 필요하여 기존의 설비로는 달성하는 것이 거의 불가능하였으며, 또한 이러한 대압하 부여에 따른 가공열 때문에 형성된 페라이트 조직이 쉽게 성장하는 등 초미세 페레이트 조직을 형성함에 한계가 있었다.That is, the inventions described in the above-described prior art presuppose the concept that ultrafine ferrite can be obtained only by applying a large pressure in a hot or warm processing process, which is a main process for manufacturing steel, and accordingly, according to the patent Although there is a difference, as a prerequisite for refining ferrite, the minimum reduction rate per pass or the maximum holding time between passes is specified. However, in order to impart a large pressure during hot processing as in the prior art, it is almost impossible to achieve it with a conventional facility because it requires a hot processing equipment such as a rolling mill with a huge capacity. There was a limit to the formation of ultra-fine ferrate tissue, such that the ferrite tissue formed easily due to heat.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 오스테나이트 결정입도를 동적재결정에 의해 15㎛ 이하의 크기로 제어하고, 페라이트의 변형유기 동적변태를 위한 열간가공 조건을 최적화함으로써 평균결정입 크기가 3㎛이하의 초미세 페라이트 조직으로 이루어진 초세립강 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, by controlling the austenite grain size to 15㎛ or less by dynamic recrystallization, by optimizing the hot processing conditions for deformation organic dynamic transformation of ferrite, average determination It is an object of the present invention to provide a method for producing ultrafine steel composed of an ultrafine ferrite structure having a particle size of 3 μm or less.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

중량%로, C: 0.02~0.3%, Si : 1.5%이하, Mn : 2.0%이하, Ti :0.005~0.1%, N : 0.003~0.03%, 잔여 철 및 부가피한 불순물을 포함하고 1.2≤Ti/N≤3.4를 만족하는 강재를 마련하는 단계; 상기 강재를 그 오스테나이트 입도가 50㎛이하가 되도록 재가열한후, Thr - 50℃ ~ Thr + 50℃의 온도구역에서 그 총변형량이 10%이상이 되도록 동적재결정압연시켜 그 입도를 15㎛이하로 제어하는 단계; 상기와 같이 오스테나이트 입도가 제어된 강재를 Ar3~Ar3+50℃의 온도범위에서 한 패스당 압하율을 40% 이하로 유지하면서 그 총압하율이 40%이상이 되도록 열간압연하는 단계;를 포함하는 초세립강 제조방법에 관한 것이다.By weight, C: 0.02 to 0.3%, Si: 1.5% or less, Mn: 2.0% or less, Ti: 0.005 to 0.1%, N: 0.003 to 0.03%, residual iron and added impurities, and 1.2≤Ti / Preparing a steel material satisfying N ≦ 3.4; The steel is reheated to have an austenite particle size of 50 μm or less, and then dynamically recrystallized and rolled to have a total strain of 10% or more in a temperature range of Thr −50 ° C. to Thr + 50 ° C. to a particle size of 15 μm or less. Controlling; Hot-rolling the steel having the austenitic particle size controlled as described above to maintain a total reduction ratio of less than 40% per pass in a temperature range of Ar 3 to Ar 3 + 50 ° C. such that the total reduction ratio is 40% or more; It relates to a super fine steel manufacturing method comprising a.

이하, 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

상술한 바와 같이, 종래에는 패스당 압하율을 가능하면 많이 부가함으로써 강재의 초세립화를 확보하려고 하였으나, 이렇게 함에 따라 오히려 가공에 의한 발열량이 너무 커서 소재온도가 상승하여 결정립 성장이 발생한다는 문제점이 있었다. 따라서 실제 조업에서 이런 문제를 해결하기 위해서는 압연기 직후에 소재온도 상승을 방지하기 위해서 엄청난 성능의 냉각장치를 부가적으로 설치하는 것이 필요하였다.As described above, in the past, attempts were made to secure ultrafine steel by adding as much a reduction ratio per pass as possible, but as a result, the amount of heat generated by processing was so great that the temperature of the material increased and grain growth occurred. there was. Therefore, to solve this problem in actual operation, it was necessary to install an extraordinary cooling device immediately after the rolling mill to prevent the temperature rise.

따라서 본 발명자들은 이러한 종래기술의 한계를 극복하기 위하여 연구와 실험을 거듭하였으며 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하는 것으로서, 본 발명은 열간가공공정중 소재온도 상승에 따른 결정입성장 문제가 발생하지 않는 범위에서초세립화 할 수 있도록 그 제조공정조건을 최적화함을 특징으로 한다.Therefore, the present inventors have repeatedly studied and experimented to overcome the limitations of the prior art, and based on the results, the present invention proposes the present invention, and the present invention does not cause grain growth problems due to the rise of the material temperature during the hot working process. It is characterized by optimizing the manufacturing process conditions so that it can be made ultra-fine in the range.

즉, 본 발명자는 강재의 초세립화를 위하여 아래의 3가지 공정조건을 충족하여야 함을 발견하고, 본 발명을 제안하는 것이다.That is, the present inventors have found that the following three process conditions must be satisfied for the ultrafineness of steel materials, and the present invention is proposed.

첫째, 본 발명은 고온에서 안정한 탄질화물을 가진 오스테나이트 조직의 강재를 소정의 조건에서 동적재결정시켜 그 조직을 15㎛이하로 미세화한다.First, the present invention dynamically recrystallizes steel of austenite tissue having stable carbonitride at high temperature under predetermined conditions to refine the structure to 15 µm or less.

둘째, 본 발명은 상기 동적재결정된 오스테나이트 조직의 강재를 열간가공시켜 변형유기 동적변태현상을 이용하여 초미세 페라이트강을 제조하며, 이때, 그 열간가공조건을 최적으로 제어한다.Secondly, the present invention manufactures ultra-fine ferritic steel by using the modified organic dynamic transformation phenomenon by hot working the steel of the dynamic recrystallized austenitic structure, wherein the hot processing conditions are optimally controlled.

셋째, 본 발명은 강재에 Ti, Nb, V, Al을 함유시켜 동적변태로 형성된 페라이트 결정립의 성장이 일어나지 않도록 미세한 탄질화물을 분포시킨다.Third, the present invention distributes fine carbonitrides by containing Ti, Nb, V, and Al in steel so that ferrite grains formed by dynamic transformation do not occur.

먼저, 본 발명을 강 조성성분을 설명한다.First, the steel composition component of the present invention.

탄소(C)의 함량은 0.02~0.3중량% (이하, 단지 %라 한다)로 제한한다. C는 강재의 효과적인 강화를 위해서 적당량 그 함유가 필요한 원소이나, 그 함량이 0.02% 미만이면 본 발명의 목적에 이용하는, 오스테나이트나 페라이트의 결정립 성장억제를 위한 탄질화물 형성이 어려울 수 있다. 또한 C가 0.3%를 초과하면 최종 미세조직에서 페라이트가 차지하는 비율이 약 60% 이하가 되어 저탄소강재로 분류할 수 없고, 용접시에 열영향부의 인성저하가 큰 문제가 될 수 있다.The content of carbon (C) is limited to 0.02 to 0.3% by weight (hereinafter referred to as only%). C is an element that needs to be contained in an appropriate amount for effective reinforcing steel, but if the content is less than 0.02%, it may be difficult to form carbonitride for grain growth inhibition of austenite or ferrite, which is used for the purpose of the present invention. In addition, if C exceeds 0.3%, the percentage of ferrite in the final microstructure is less than about 60%, which cannot be classified as a low carbon steel, and the toughness of the heat affected zone at the time of welding may be a big problem.

실리콘(Si)의 함량은 1.5%이하로 제한한다.The content of silicon (Si) is limited to 1.5% or less.

Si은 고용강화효과와 함께 제강공정에서 탈산을 위해 첨가가 필요한 성분원소이다. 그러나 그 함유량이 1.5%를 초과하면 용접성이 저하되고 강판표면에 제거하기 곤란한 산화피막이 형성될 가능성이 크며, 특히 페라이트 결정립의 조대화를 조장할 수 있다.Si is a component element that needs to be added for deoxidation in the steelmaking process with solid solution strengthening effect. However, if the content exceeds 1.5%, the weldability is lowered, and an oxide film that is difficult to remove is likely to be formed on the surface of the steel sheet, and particularly, coarsening of ferrite grains can be promoted.

망간(Mn)의 함량은 2.0%이하로 제한한다.The content of manganese (Mn) is limited to 2.0% or less.

Mn은 Ar3를 낮추어 페라이트 세립화에 기여한다. 첨가량이 2.0%를 초과하면 경화능을 불필요하게 증가시켜 압연시 페라이트의 변태속도를 저하시킬 뿐만 아니라 용접시 저온조직의 발생가능성이 커질 수 있다.Mn lowers Ar 3 and contributes to ferrite graining. If the amount is more than 2.0%, the hardenability is unnecessarily increased to lower the transformation rate of ferrite during rolling, and the possibility of low temperature structure during welding may increase.

알루미늄(Al)은 선택적인 첨가원소로서 그 함량은 0.1% 이하로 제한한이 바람직하다. Al은 용강에서 탈산의 역할을 하며 미세한 AlN 석출물을 형성하여 오스테나이트의 결정립 성장억제나 페라이트 결정립 성장을 억제하는 효과가 있다. 그러나 첨가량이 0.1%를 초과하면 경화능이 커져 동적변태를 저해한다.Aluminum (Al) is an optional addition element and its content is preferably limited to 0.1% or less. Al plays a role of deoxidation in molten steel and forms fine AlN precipitates, thereby suppressing grain growth inhibition or ferrite grain growth of austenite. However, when the added amount exceeds 0.1%, the hardenability is increased to inhibit the dynamic transformation.

니오븀(Nb)도 선택적인 첨가원소로서 그 함량은 0.005~0.1%로 제한함이 바람직하다. Nb은 재가열시 또는 열간압연시 강중의 탄소 또는 질소와 결합하여 수십 나노미터 크기의 극미세 석출물을 형성하는 성분원소로써 본 발명에서 아주 중요한 원소이다.Niobium (Nb) is also an optional addition element, and its content is preferably limited to 0.005 to 0.1%. Nb is a very important element in the present invention as a component that combines with carbon or nitrogen in steel during reheating or hot rolling to form ultra-fine precipitates of several tens of nanometers in size.

본 발명에서는 동적재결정후 오스테나이트의 결정립성장을 억제하거나 동적변태에 의해 생성된 페라이트 성장을 억제할 수 있는 미세한 석출물이 필요한데, 이에 가장 효과적인 방법이 니오븀 탄질화물을 이용하는 것이다. 그러나 니오븀의 함량이 0.005%미만이면 상술한 효과를 기대할 수 없으며, 0.1%를 초과하면 그 첨가에 따른 효과가 포화될 뿐만 아니라 동적재결정을 위한 임계 변형량이 너무 커지는 경향이 있다.In the present invention, fine precipitates capable of suppressing grain growth of austenite after dynamic recrystallization or ferrite growth generated by dynamic transformation are required. The most effective method is to use niobium carbonitride. However, if the content of niobium is less than 0.005%, the above-described effect cannot be expected. If the content of niobium exceeds 0.1%, the effect of the addition is not only saturated, but the critical strain amount for dynamic recrystallization tends to be too large.

바나듐(V)은 0.1% 이하범위로 함유될 수 있는 선택적 첨가원소이다.Vanadium (V) is an optional addition element that may be contained in the range of 0.1% or less.

V은 탄질화물을 형성하여 페라이트 핵생성을 촉진하는 역할을 하고 페라이트의 결정립 성장을 억제한다. 그러나 V 함유량이 0.1%를 초과하면 경화능을 증대시켜 페라이트 동적변태를 저해한다.V forms carbonitrides to promote ferrite nucleation and inhibits grain growth of ferrite. However, when the V content exceeds 0.1%, the hardenability is increased to inhibit the ferrite dynamic transformation.

바람직하게는, 본 발명의 강재가 상기, Al, Nb 및 V중 1종 또는 2종이상을 함유하는 것이다.Preferably, the steel of the present invention contains one or two or more of Al, Nb and V.

타이타늄(Ti)의 함량은 0.005~0.1%로 제한한다.The content of titanium (Ti) is limited to 0.005 ~ 0.1%.

Ti은 N과 결합하여 고온에서 안정한 미세 TiN 석출물을 형성하여 재가열시 오스테나이트의 결정립 성장을 억제시킨다. 이러한 미세 TiN을 얻기위하여 Ti의 함량이 0.005% 이상이 되어야 한다. 그러나 그 함량이 0.03%를 초과할 경우 용강중에서 조대한 석출물이 형성되어 오스테나이트 결정립 성장을 억제하지 못하기 때문에 바람직하지 않다.Ti combines with N to form fine TiN precipitates that are stable at high temperatures to inhibit grain growth of austenite upon reheating. In order to obtain such fine TiN, the content of Ti should be 0.005% or more. However, if the content exceeds 0.03%, coarse precipitates are formed in molten steel, which is not preferable because it does not inhibit austenite grain growth.

질소(N)의 함량은 0.003~0.03%로 제한한다.The content of nitrogen (N) is limited to 0.003 ~ 0.03%.

N은 TiN, AlN, Nb(CN), V(CN) 등을 형성시키는데 필수불가결한 원소이다. 그러나 그 함량이 0.003% 미만이면 필요한 탄질화물의 형성이 어렵고, 그 함량이 0.02%를 초과하면 그 효과가 포화되고 동적재결정을 저해할 수 있다.N is an indispensable element for forming TiN, AlN, Nb (CN), V (CN) and the like. However, if the content is less than 0.003%, it is difficult to form the required carbonitride, and if the content is more than 0.02%, the effect may be saturated and the dynamic recrystallization may be inhibited.

Ti/N의 비는 1.2~3.4로 제한하는 것이 바람직하다.The ratio of Ti / N is preferably limited to 1.2 to 3.4.

본 발명에서 Ti/N의 비가 1.2미만으로 되면, 모재의 Ti에 비하여 N의 량이 너무 많아 지므로 고용질소가 많아져 동적변태가 억제되고, 또한 그 비가 3.4를 초과하면 제강과정인 용강중에서 조대한 TiN이 정출되어 조대한 TiN이 형성되어 효과적인 오스테나이트의 결정립 성장억제 효과를 기대하기 어렵기 때문이다.In the present invention, when the ratio of Ti / N is less than 1.2, the amount of N becomes too large compared to Ti of the base metal, so that the high solute nitrogen increases and the dynamic transformation is suppressed, and when the ratio exceeds 3.4, the coarse TiN in the steelmaking process This is because coarse TiN is formed and it is difficult to expect effective grain growth inhibition effect of austenite.

다음으로, 상기와 같이 조성된 강재를 이용하여 초세립 페라이트강을 제조하는 방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing ultrafine ferrite steel using the steel material prepared as described above will be described.

본 발명에서는 상기와 같이 조성된 강재를 제조한후, 이를 재가열하는데, 이때, 강재의 오스테나이트 조직 평균결정입 크기가 50㎛이하가 되도록 재가열온도를을 제어할 것이 요구된다. 후속하는 동적재결정압연에서 동적재결정을 위한 임계변형량은 초기 결정립이 작을수록 커지며, 따라서 고온에서도 안정하게 존재하는 미세한 석출물이 필요하다. 그러므로 본 발명에서는 1250℃까지 안정한 석출물을 유지하는 TiN 석축물의 존재가 필수적이다.In the present invention, after the steel material prepared as described above is manufactured and reheated, it is required to control the reheating temperature so that the average grain size of the austenite structure of the steel is 50 µm or less. In the subsequent dynamic recrystallization rolling, the critical strain for the dynamic recrystallization becomes larger as the initial grains become smaller, and thus, fine precipitates which are stable even at high temperatures are required. Therefore, in the present invention, the presence of TiN precipitates that maintain a stable precipitate up to 1250 ℃ is essential.

바람직하게는 그 재가열온도를 1000~1250℃로 제한하는 것이다.Preferably the reheating temperature is limited to 1000 ~ 1250 ℃.

이와 같이, 재가열된 강재는 이후 동적재결정을 위하여 동적재결정압연되며, 이에 따라 오스테나이트 입도가 15㎛이하로 제어될 수 있다.As such, the reheated steel is then dynamically recrystallized for dynamic recrystallization, whereby the austenite grain size can be controlled to 15 μm or less.

본 발명에서는 이때, Thr - 50℃ ~ Thr + 50℃의 온도구역에서 동적재결정압연함이 바람직하다.In the present invention, at this time, it is preferable that the dynamic recrystallization rolling in the temperature range of Thr-50 ℃ ~ Thr + 50 ℃.

동적재결정역 압연온도는 일반적으로 알려진 미재결정역온도(이하, "Tnr" 이라 한다)근처가 적당한데, 본 발명에서는 Thr - 50℃ ~ Thr + 50℃의 온도구역이 적당하다. 여기서, 미재결정역온도라함은 통상의 압연작업조건에서 패스간에 재결정이 일어나지 않는 구역을 말하는 것으로, 너무 높은 온도에서 재결정이 발생하면 오스테나이트 결정립의 미세화 효과가 미약하고 온도가 너무 낮을 경우에는 임계변형량이 너무 커져 동적재결정이 발생하지 않게 된다.Dynamic recrystallization zone rolling temperature is generally suitable near the known non-recrystallization zone temperature (hereinafter referred to as "Tnr"), in the present invention a temperature range of Thr-50 ℃ ~ Thr + 50 ℃. Here, the unrecrystallized inverse temperature refers to a region in which recrystallization does not occur between passes under normal rolling working conditions. If recrystallization occurs at an excessively high temperature, the micronized effect of the austenite grain is weak and the critical strain is too low if the temperature is too low. This becomes so large that dynamic recrystallization does not occur.

동적재결정을 위한 임계변형량은 강종마다 다른데, 유효 누적압하량이 임계 값을 넘어야 한다. 유효누적압하량이라 함은 패스별 압하량의 합을 더하는 산술적 합이 아니고 패스간에 회복으로 소멸되는 변형량을 제거하고 다음 패스에도 잔류하는 변형량을 고려하여 누적시켜 주는 것을 말한다.The critical strain for dynamic recrystallization varies from steel grade to effective cumulative pressure drop above the threshold. The effective cumulative reduction amount is not an arithmetic sum that adds the sum of the reduction amounts for each pass, but the accumulation amount considering the deformation amount remaining in the next pass after removing the deformation amount that disappears due to recovery between the passes.

본 발명에서는 동적재결정 압연시 그 유효누적압하량을 30% 이상으로 제한함이 바람직한데, 30%미만에서는 동적재결정이 발생하기 어렵기 때문이다.In the present invention, it is preferable to limit the effective accumulated pressure drop to 30% or more during the dynamic recrystallization rolling, because the dynamic recrystallization hardly occurs at less than 30%.

그리고 본 발명에서는 최종압연 패스에서 그 총변형량은 10%이상이 되어야 한다. 만약 10% 미만의 변형량이 부가될 경우 동적재결정된 오스테나이트라도 변형유기 이상성장 현상이 발생하여 재결정된 결정들이 이상립성장을 하게 되어 미세화되지 않기 때문이다.In the present invention, the total strain in the final rolling pass should be 10% or more. If less than 10% of the deformation amount is added, even if the dynamic recrystallized austenite occurs strain organic abnormal growth phenomenon, the recrystallized crystals do not become fine grain growth.

이러한 동적재결정이 완료된후, 사상압연시까지의 냉각속도는 본 발명에서 약 1~10℃/sec 정도를 요구한다. 냉각속도가 너무 느릴 경우에는 오스테나이트의 성장이 야기될 수 있고 너무 빠를 경우에는 Ar3가 너무 낮게 되어 사상압연시에 가공에 제약을 받을 수 있다.After this dynamic recrystallization is completed, the cooling rate until finishing rolling requires about 1 to 10 ° C / sec in the present invention. If the cooling rate is too slow, austenite growth may be caused, and if too fast, Ar 3 may be too low, which may limit processing during finishing rolling.

이후, 상기 냉각된 강재는 열간다단가공되는데, 이때 마무리 열간압연 개시온도를 Ar3~ Ar3+50℃로 제한한다. 만일 상기 마무리 열간압연 개시온도가 Ar3보다 낮으면 열간압연전에 조대한 초석 페라이트가 오스테나이트 결정립을 따라서 형성되어 압연가공중 길게 연신됨으로써 각종 물성을 저하시키는 문제가 발생하며, Ar3+50℃를 초과하면 동적변태 페라이트의 분율을 충분히 확보할 수 없게 되어 조직 미세화 자체가 불가능해 질 수 있다.Thereafter, the cooled steel is subjected to thermal end processing, wherein the finishing hot rolling start temperature is limited to Ar 3 to Ar 3 + 50 ° C. If the finish hot rolling start temperature is lower than Ar 3 , coarse saltpeter ferrite is formed along the austenite grains before hot rolling, and elongated during rolling, thereby deteriorating various properties, causing Ar 3 + 50 ° C. If exceeded, the fraction of dynamic transformation ferrite may not be sufficiently secured, and the tissue refinement itself may be impossible.

한편, 본 발명에서는 상기 마무리 열간다단압연을 수행함에 있어서, 각 패스당 압하율을 40%이하로 유지하면서 그 누적압하율이 40%이상이 되도록 열간다단압연할 것이 요구된다. 만일 상기 열간다단압연의 한 패스당 압하율이 40%를 초과하면 열간가공소재의 온도가 가공발열에 의해 과도하게 상승하게 되어 결정립의 미세화효과를 반감시키는 문제가 발생한다. 그리고 열간다단압연의 누적압하율이 40% 미만이면 미세화에 효과적인 동적변태 페라이트의 형성량이 충분치 못하기 때문에 초세립 조직을 얻기 힘들게 된다.On the other hand, in the present invention, in performing the finishing hot rolling, it is required to perform hot rolling in such a manner that the cumulative rolling rate is 40% or more while maintaining the rolling reduction per pass of 40% or less. If the reduction rate per pass of the hot rolled rolling exceeds 40%, the temperature of the hot worked material is excessively increased due to the processing heat, thereby causing a problem of halving the micronized effect of grains. In addition, if the cumulative reduction ratio of hot rolling is less than 40%, it is difficult to obtain an ultrafine grain structure because the amount of formation of dynamic transformation ferrite effective for miniaturization is insufficient.

이러한 열간다단압연은 그 압연 종료시점에서의 변형유기 동적변태 페라이트 분율이 40%이상이 되도록 수행됨이 최종적인 미세한 페라이트 미세조직 확보측면에서 바람직하다. 만일 이러한 분율이 40%미만이 되면, 가공후 냉각시에 형성되는 정적변태 페라이트의 크기가 조대해지기 때문에 충분히 미세하고 균일한 최종제품의 조직을 확보할 수 없게 된다.Such hot rolling is preferably carried out so that the strain organic dynamic transformation ferrite fraction at the end of rolling is 40% or more in terms of securing the final fine ferrite microstructure. If the fraction is less than 40%, the size of the static ferrite formed during the cooling after processing becomes coarse, so that a structure of sufficiently fine and uniform final product cannot be secured.

이와 같이, 본 발명에서는 평균 오스테나이트 결정립크기를 특정수준 이하로 유지한후 강재를 열간다단가공시키므로써 다량의 변형유기 동적변태 페라이트가 효과적으로 빠른 속도로 균일하게 형성될 수 있다. 또한 열간다단가공시 각 패스당 압하율을 특정수준 이하로 유지하면서 그 누적압하율을 소정치이상으로 제한하여 가공발열량을 최소화함으로써 가공 도중에 초미세립의 페라이트가 변형유기 동적변태로 형성되게 하며, Ti, Nb, V, Al등의 석출물을 이용하여 초미세 페라이트의 성장을 억제함으로 최종 냉각후의 페라이트 결정립의 평균크기를 3㎛ 이하가 제어할 수 있는 것이다.As such, in the present invention, by maintaining the average austenite grain size below a certain level and thermally cutting the steel, a large amount of strain-organic dynamic transformation ferrite can be effectively and uniformly formed at high speed. In addition, while maintaining the rolling reduction rate for each pass during a thermal cutting process, the cumulative reduction ratio is limited to a predetermined value or more, minimizing the amount of heat generated. By controlling the growth of ultrafine ferrite using precipitates such as Nb, V, and Al, the average size of the ferrite grains after final cooling can be controlled to 3 µm or less.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

(실시예)(Example)

하기 표 1과 같이 조성된 강재를 각각 마련하였다.To prepare a steel composition as shown in Table 1 below.

이와 같은 조성의 강재들를 표 2와 같은 조건에서 재가열하여 오스테나이트화하였으며, 이후 표 2와 같은 조건으로 조압연한후 냉각하였다. 이때, 오스테나이트 결정입 크기 및 강재중 석출물 분율을 측정하여 표 2에 또한 나타내었다.Steels of such a composition were reheated under the conditions shown in Table 2 to be austenitic, and then rough-rolled under the conditions shown in Table 2 and then cooled. At this time, the austenite grain size and the precipitate fraction in the steel was also measured and shown in Table 2.

상기와 같이 냉각된 강재를 표 3과 같이 그 조건을 열간다단압연시켰으며, 이러한 열간가공에 따른 동적변태 및 정적변태량을 열간변형시험기에서 변형후 냉각중에 변화하는 선팽창률의 차이로부터 측정하여 그 결과를 또한 표 3에 나타내었다. 그리고 이러한 열간압연된 강재를 10℃로 냉각을 하여 페라이트의 평균 결정립을 측정하였다. 아울러, 표 3과 같이 그 냉각조건을 달리하여 냉각한후 그 강재의 기계적 물성을 측정하여 표 4에 나타내었다. 한편, 냉각후에 얻어지는 미세조직은 광학현미경과 이미지 어넬라이저를 이용하여 분석하였다.The steel cooled as described above was hot-rolled and rolled under the conditions as shown in Table 3, and the dynamic and static deformations according to the hot working were measured from the difference in the coefficient of linear expansion during cooling after deformation in the hot deformation tester. The results are also shown in Table 3. And the hot-rolled steel was cooled to 10 ℃ to measure the average grain size of the ferrite. In addition, after cooling by varying the cooling conditions as shown in Table 3, measured mechanical properties of the steel is shown in Table 4. On the other hand, the microstructure obtained after cooling was analyzed using an optical microscope and an image analyzer.

사용강종Steel grade used CC SiSi MnMn AlAl TiTi NbNb VV NN AA 0.100.10 0.250.25 1.51.5 -- 0.0100.010 0.040.04 -- 0.0050.005 BB 0.150.15 0.300.30 1.01.0 0.030.03 0.0130.013 -- -- 0.0070.007 CC 0.120.12 0.250.25 1.41.4 -- 0.0150.015 -- -- 0.0100.010 DD 0.120.12 0.200.20 1.51.5 -- 0.020.02 -- 0.050.05 0.0080.008 EE 0.080.08 0.350.35 1.01.0 0.030.03 0.010.01 0.030.03 0.030.03 0.0150.015 FF 0.100.10 0.20.2 1.21.2 -- 0.30.3 -- -- 0.0050.005 GG 0.150.15 0.20.2 1.21.2 -- -- 0.040.04 -- 0.0030.003

사용강종Steel grade used 강판번호Steel plate number 가열온도(℃)Heating temperature (℃) 초기AGS(㎛)Initial AGS (μm) 동적재결정압연시작온도(℃)Dynamic recrystallization rolling start temperature (℃) 유효누적압하량(%)Effective accumulated pressure drop (%) 최종압연시압하량(%)Final rolling load (%) 사상압연 직전AGS(㎛)AGS (㎛) just before finishing rolling AA 발명재1Invention 1 12001200 5050 950950 4040 1212 1515 발명재2Invention 2 10001000 2525 900900 5050 3030 77 발명재3Invention 3 10501050 3030 900900 5050 2020 1111 비교재1Comparative Material 1 11001100 3535 950950 2020 1010 4040 비교재2Comparative Material 2 13001300 150150 10001000 2020 1010 8080 BB 발명재4Invention 4 11501150 3030 950950 4040 1515 1313 CC 발명재5Invention 5 11501150 2323 900900 5050 2525 1010 비교재3Comparative Material 3 11501150 2323 900900 5050 55 3535 DD 발명재6Invention 6 10001000 2121 870870 5050 3030 99 EE 발명재7Invention 7 11001100 2525 920920 4545 2020 1212 발명재8Invention Material 8 11001100 2525 900900 5050 2020 88 비교재4Comparative Material 4 11501150 3535 900900 4545 1515 1515 FF 비교재5Comparative Material 5 11501150 2525 900900 4040 1515 2020 GG 비교재6Comparative Material 6 11501150 100100 950950 4040 1010 7575

강종Steel grade 사상압연직전AGS(㎛)AGS (㎛) just before finishing rolling 사상압연후 냉각속도(℃/s)Cooling rate after finishing rolling (℃ / s) Ar3(℃)Ar3 (℃) 압연시 패스당 압하량(%)Rolling amount per pass during rolling (%) 사상압연 총압하량(%)Finished rolling total rolling load (%) 사상압연시작온도(℃)Finish rolling temperature (℃) 동적변태 페라이트분율(%)Dynamic transformation ferrite fraction (%) 정적변태 페라이트 분율(%)Static Ferrite Fraction (%) 평균 FGS(㎛)Average FGS (μm) AA 발명재1Invention 1 1515 22 750750 2020 6060 760760 4040 1111 3.03.0 발명재2Invention 2 77 88 735735 2525 6565 740740 4949 1010 1.81.8 발명재3Invention 3 1111 33 753753 4040 4040 760760 4949 1010 2.62.6 비교재2Comparative Material 2 4040 22 740740 2020 5050 760760 3535 1212 4.24.2 비교재2Comparative Material 2 8080 1One 725725 2020 6060 750750 2525 2020 6.56.5 BB 발명재4Invention 4 1313 33 750750 3030 5050 760760 5050 1515 2.72.7 CC 발명재5Invention 5 1010 55 750750 2525 6060 760760 4040 1616 2.82.8 비교재3Comparative Material 3 3535 1One 745745 2020 6060 750750 2525 2020 4.84.8 DD 발명재6Invention 6 99 1010 730730 2020 5050 740740 5555 1010 2.02.0 EE 발명재7Invention 7 1212 22 805805 1515 5050 810810 4242 2323 3.03.0 발명재8Invention Material 8 88 44 795795 2525 7070 800800 4545 1515 2.52.5 비교재4Comparative Material 4 1515 1One 800800 1010 3030 810810 3030 1515 5.85.8 FF 비교재5Comparative Material 5 2020 22 783783 1010 3030 800800 3535 2020 4.54.5 GG 비교재6Comparative Material 6 7575 22 740740 2020 3030 750750 3030 2525 5.25.2

상기 표 2 및 표 3에 나타난 바와같이, A강의 경우, 발명재 (1~3)에서와 같이 동적재결정역 압연 온도가 낮을수록, 초기 오스테나이트의 결정이 작을수록 동적재결정된후의 오스테나이트 결정이 작았다. 사상압연에 의한 페라이트 미세화는 오스테나이트의 결정이 작을수록 동적변태가 잘 일어났고 페라이트의 결정립 크기도 작았으며 3㎛이하의 크기를 가졌다. 특히, 발명재(2)에서 동적재결정으로 얻어진 7㎛의 오스테나이트를 760℃에서 패스당 압하율 25%, 총압하량 65%를 가하여 페라이트 결정립 1.8㎛의 초세립강을 제조하였다.As shown in Table 2 and Table 3, in the case of steel A, as in the invention materials (1 to 3), the lower the dynamic recrystallization reverse rolling temperature, the smaller the initial austenite crystal, the more the austenite crystal after dynamic recrystallization Was small. The ferrite refinement by filamentary rolling showed that the smaller the austenite crystals, the more dynamic transformation occurred, the smaller the size of the ferrite grains and the smaller the size was. In particular, 7 µm of austenite obtained by dynamic recrystallization of the inventive material (2) was subjected to a reduction ratio of 25% and a total reduction of 65% per pass at 760 ° C to produce ultrafine grains of 1.8 µm of ferrite grains.

이에 반하여, 비교재(1)에서는 유효 누적압하량이 작아 동적재결정이 이루어지지 않았으며, 이에따라 오스테나이트 입도가 40㎛로 컸다. 비교재(2)는 가열시에 가열온도가 너무 높을 경우에 초기 오스테나이트의 결정립이 커서 동적재결정이 잘 일어나지 않았다.On the contrary, in the comparative material 1, the effective cumulative reduction in pressure was not so small that the dynamic recrystallization was not performed. Accordingly, the austenite grain size was large as 40 mu m. In the comparative material 2, when the heating temperature was too high at the time of heating, the initial austenite grains were large and dynamic recrystallization did not occur.

B강의 경우, 가열온도 1150℃에서 오스테나이트의 초기결정 입도는 30㎛ 정도였으며, 동적재결정 압연시작온도를 900℃로 하고 유효 누적압하량 40%를 가하여 오스테나이트 결정립이 13㎛가 되었다. 이를 패스당 압하량 30%로 총 50% 다단열간압연을 하여 결정입도 2.7㎛ 페라이트강을 얻었다.In the case of B steel, the initial grain size of austenite was about 30 μm at a heating temperature of 1150 ° C., and the austenite grain was 13 μm by adding a dynamic cumulative rolling start temperature of 900 ° C. and an effective cumulative reduction of 40%. 50% multi-stage hot rolling with a 30% reduction per pass was obtained to obtain a ferrite steel having a grain size of 2.7 µm.

C강의 경우, 발명재(4)에서는 가열온도 1150℃에서 오스테나이트의 초기 결정 입도가 30㎛ 정도였으며, 동적재결정압연으로 그 입도가 10㎛가 되었다. 그리고 이를 패스당 압하량 25%로 총60% 누적압하율로 열간압연하여 결정입 2.8㎛의 페라이트강을 얻었다.In the case of C steel, inventive material 4 had an initial crystal grain size of austenite at a heating temperature of 1150 ° C. of about 30 μm, and the grain size was 10 μm by dynamic recrystallization rolling. Then, this was hot rolled at a total reduction rate of 60% with a rolling reduction of 25% per pass to obtain a ferritic steel having a grain size of 2.8 μm.

이에 반하여 비교재(3)에서는 동적재결정 압연에서 최종압하량을 작게하여 오스테나이트 결정립 다소 커졌다. 이는 최종압연단계에서의 압하량이 10%보다 작은 경우, 약압하에 변형유기 입계이동현상에 의한 오스테나이트 결정립 성장에 기인하는 것이다.On the contrary, in the comparative material 3, the final pressure drop in the dynamic recrystallization rolling was small, and the austenite grains were somewhat larger. This is due to the growth of austenite grains due to strain organic grain boundary migration under low pressure when the rolling reduction in the final rolling step is less than 10%.

D강의 경우, 발명재(6)에서는 재가열후 오스테나이트의 초기 결정입 크기가 21㎛정도였으며, 동적재결정완료후 오스테나이트 결정립 9㎛를 얻었다. 이어, 냉각후 740℃에서 패스당 압하량 20%로 총60% 압연을 행하여 2.0㎛의 페라이트 결정립 을 얻었다.In the case of D steel, inventive material (6) had an initial grain size of austenite after reheating of about 21 μm, and after completion of dynamic recrystallization, austenite grains of 9 μm were obtained. Subsequently, after cooling, 60% of the total rolls were rolled at 20% with a reduction of 20% per pass to obtain ferrite grains of 2.0 mu m.

E강의 경우, 발명재(7~8)은 모두 그 재가열조건, 압연조건등이 본 발명범위를 충족하여 결정입 크기 3㎛미만의 최종 페라이트 조직을 얻을 수 있었다. 그러나 그 열간압연조건중 누적압하율이 본 발명범위를 벗어난 비교재(4)에서는 최종 페라이트 결정립 크기가 5.8㎛였다.In the case of the E steel, all of the inventive materials 7 to 8 had the reheating conditions, the rolling conditions, and the like satisfying the scope of the present invention, thereby obtaining a final ferrite structure having a grain size of less than 3 µm. However, in the comparative material (4) in which the cumulative reduction in the hot rolling conditions was outside the scope of the present invention, the final ferrite grain size was 5.8 µm.

한편, F강의 비교재(5)의 경우도, 동적재결정후 오스테나이트 결정입 크기가 20㎛로, 최종 열간압연후 미세 페라이트 조직을 얻을 수 없었으며, G강은 Ti이 함유되어 있지 않아, 비교재(6)에서와 같이 초기 오스테나이트 결정입이 과도하게 커서 사상압연직전의 오스테나이트가 75㎛로 매우 조대하여 초세립의 페라이트 조직을 얻을 수 없었다.On the other hand, in the case of the comparative material 5 of the F steel, the austenite grain size after the dynamic recrystallization was 20 µm, and a fine ferrite structure was not obtained after the final hot rolling, and the G steel did not contain Ti. As in Ash (6), the initial austenite grains were excessively large, and the austenite immediately before finishing rolling was very coarse to 75 µm, whereby ultrafine ferrite structures could not be obtained.

상술한 바와 같이, 본 발명은 저탄소강재에 있어서 동적재결정에 의해 오스테나이트의 결정립 미세화하고, 이어, 동적변태 페라이트 생성을 촉진하도록 연속다단열간가공을 행함으로써 효과적으로 페라이트 결정립을 초세립화시킴으로써 우수한 용접성을 유지하면서 강재의 물성을 향상시킬 수 있는 우수한 구조용 강재를 제조할 수 있는 것이다.As described above, the present invention provides excellent weldability by effectively refining the ferrite grains by effectively refining the grains of austenite by dynamic recrystallization in low carbon steel, and then performing continuous multi-stage hot working to promote the production of dynamic transformation ferrite. It is possible to manufacture excellent structural steel that can improve the physical properties of the steel while maintaining.

Claims (4)

중량%로, C: 0.02~0.3%, Si : 1.5%이하, Mn : 2.0%이하, Ti :0.005~0.1%, N : 0.003~0.03%, 잔여 철 및 부가피한 불순물을 포함하고 1.2≤Ti/N≤3.4를 만족하는 강재를 마련하는 단계;By weight, C: 0.02 to 0.3%, Si: 1.5% or less, Mn: 2.0% or less, Ti: 0.005 to 0.1%, N: 0.003 to 0.03%, residual iron and added impurities, and 1.2≤Ti / Preparing a steel material satisfying N ≦ 3.4; 상기 강재를 그 오스테나이트 입도가 50㎛이하가 되도록 재가열한후, Thr - 50℃ ~ Thr + 50℃의 온도구역에서 그 총변형량이 10%이상이 되도록 동적재결정압연시켜 그 입도를 15㎛이하로 제어하는 단계; 및The steel is reheated to have an austenite particle size of 50 μm or less, and then dynamically recrystallized and rolled to have a total strain of 10% or more in a temperature range of Thr −50 ° C. to Thr + 50 ° C. to a particle size of 15 μm or less. Controlling; And 상기와 같이 오스테나이트 입도가 제어된 강재를 Ar3~Ar3+50℃의 온도범위에서 한 패스당 압하율을 40% 이하로 유지하면서 그 총압하율이 40%이상이 되도록 열간압연하는 단계;를 포함하는 초세립강 제조방법Hot-rolling the steel having the austenitic particle size controlled as described above to maintain a total reduction ratio of less than 40% per pass in a temperature range of Ar 3 to Ar 3 + 50 ° C. such that the total reduction ratio is 40% or more; Ultrafine steel production method comprising a 제 1항에 있어서, 상기 강재는 Al: 0.1%이하, Nb: 0.005~0.1%, 및 V:0.1%이하중 선택된 1종 또는 2종이상을 추가로 포함하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 초세립강 제조방법The method of claim 1, wherein the steel is made of ultrafine steel, characterized in that it further comprises one or more selected from Al: 0.1% or less, Nb: 0.005 ~ 0.1%, and V: 0.1% or less. Way 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 동적재결정압연시 그 유효누적압하율이 30%이상임을 특징으로 하는 초세립강 제조방법.The method of claim 1 or 2, wherein the effective cumulative reduction ratio during the dynamic recrystallization rolling is 30% or more. 제 1항에 있어서, 상기 열간가공완료시점에서의 동적페라이트 분율이 40%이상이고, 그 페라이트 결정입 크기가 3㎛이하인 것을 특징으로 하는 초세립강 제조방법.2. The method of claim 1, wherein the ferrite fraction is 40% or more at the time of completion of hot working, and the grain size of the ferrite is 3 m or less.
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