KR20110046684A - 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고강도를 가짐과 아울러 가공성이 우수한 자동차용 열연 강판을 제조하기 위한 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조방법은 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판의 제조방법은 소입성 원소인 몰리브덴 대신에 Ti,Nb의 조성을 제어한 강 슬라브를 열간 압연하고, 열간 압연 공정을 통해 최종 조직이 페라이트 기지에 미세석출물이 생성되도록 한다.

이에 따르면 본 발명은 결정립 미세화를 위한 Ti,Nb의 조성을 제어하고 열간 압연 공정 조건을 제어하여 고강도를 가지면서 연신율과 구멍확장성을 만족할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

버링성, 연성, 고강도 열연 강판, 페라이트

Description

버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판 및 그의 제조방법{High Strength Hot Rolled Steel Plate Excellent In Enlargeability and Ductility and Method for Production thereof}

본 발명은 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 합금 원소중 티타늄과 니오븀의 비율을 제어하고 열처리 조건을 제어함으로써 고강도와 가공성이 우수한 자동차용 열연 강판을 얻을 수 있도록 한 것이다.

철강 수요의 상당 부분을 차지하는 자동차 산업은 전 세계적인 공급과잉에 의해 경쟁이 심화되면서 자동차 품질에 대한 고급화, 다양화 요구가 날로 높아지고 있고, 지구환경보호에 대한 관심이 높아지면서 자동차 연비효율의 개선 및 배기가스의 감축을 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 또한 자동차 충돌시 승객 안전을 도모하고 소비자 욕구의 다양화에 따른 복잡한 디자인의 자동차 생산을 위해 자동차 업계에서는 고강도이면서 가공성과 성형성이 우수한 강을 필요로 하고 있다.

자동차 구조부품에 사용되는 열연강판은 냉연강판에 비해 차체 중량의 저감효과가 크기 때문에 강판의 고장력화가 급속히 발전하고 수요가 확대되고 있다.

열연강판의 경우 강도의 증가에 따라 연신율이 저하되는 것이 일반적이다. 따라서 높은 가공성이 필요한 자동차용으로 적용하는데 한계가 있는 것으로 인식되고 있다.

최근에는 다양한 형태의 저온변태조직 및 미변태 오스테나이트 상을 적정량 분산시켜 고강도화에 따른 연성 혹은 신장플랜지성의 저하를 억제하거나 개선시킨 열연강판이 개발되고 있다.

열연강판을 성형하는 경우 연성과 구멍확장성이 중요하다.

780MPa 급 강도레벨의 강판에 대해 조직의 대부분을 폴리고날 페라이트로 하고, TiC를 중심으로 석출 강화 및 고용 강화한 고 인장강도를 가지며 신장플랜지성이 우수한 강판이 제안되고 있다.

하지만, 이러한 석출물과 페라이트 기지 조직만으로는 80kgf/mm2 이상의 강도의 고장력강을 확보하기 어렵다.

열연강판의 경우 고강도화로 갈수록 석출물 첨가원소를 다량 첨가하기 때문에 강도가 상승할수록 연신율 및 구멍 확장성이 모두 열화되고, 또한 구멍확장성과 연성은 상반되는 경향을 나타내고 있어 고강도화가 진행될수록 우수한 연신율, 구멍확장성을 갖는 강판의 제조가 어려운 실정이다.

그리고, 범용으로 사용되고 있는 석출경화강의 경우 강도가 증가함에 따라 연신율과 신장플랜지성이 저하되므로 자동차 샤시부품에 적용하기 위해서는 이러한 문제의 개선이 필요하다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 소입성 원소인 몰리브덴 대신에 티타늄,니오븀의 조성을 제어하고 최적의 열처리 공정을 통해 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연강판 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량 %로, C : 0.04~0.10%, Si : 0.10~0.30%, Mn : 1.4~2.0%, Nb : 0.02~0.06%, Ti : 0.05~0.20%, B: 0.001~0.002%, S : 0.005%이하, P : 0.020%이하로 조성되고, 나머지 잔부가 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성된 강을

가열로에서 재 가열한 후에 열간 압연으로 강판을 제조하되,

850~890℃의 온도로 열간 압연을 마무리하고,

상기 열간 압연된 강판을 냉각하는 도중에 최종 조직이 페라이트 기지에 미세석출 및 베이나이트를 형성하도록 중간 유지구간을 둔 후에, 코일 형태로 권취하는 것을 특징으로 한다.

상기 중간 유지구간은 640~680℃의 온도로 4~8초 동안 공냉을 유지한다.

상기 권취는 430~470℃의 온도에서 실시한다.

본 발명의 다른 특징적인 요소로는, 중량 %로, C : 0.04~0.10%, Si : 0.10~0.30%, Mn : 1.4~2.0%, Nb : 0.02~0.06%, Ti : 0.05~0.20%, B: 0.001~0.002%, S : 0.005%이하, P : 0.020%이하로 조성되고, 나머지 잔부가 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고강도 고연신율 및 구멍확장성이 우수한 자동차용 열연 강판을 제조하기 위한 것으로, 이에 따르면 본 발명은 B을 첨가하고 Ti,Nb의 조성을 제어하고 냉각 패턴을 다단 냉각방식으로 열 처리하여 고강도를 가지면서 연신율과 구멍확장성을 만족할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판의 제조방법은 소입성 원소인 몰리브덴 대신에 Ti,Nb의 조성을 제어한 강 슬라브를 열간 압연하고, 열간 압연 공정을 통해 최종 조직이 페라이트 기지에 미세석출물이 생성되도록 한다.

열간 마무리온도는 850~890℃의 온도를 목표 온도로 한다.

권취 온도는 580~620℃의 온도 범위에서 실시한다.

본 발명의 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판은 중량 %로, C : 0.04~0.10%, Si : 0.10~0.30%, Mn : 1.4~2.0%, Nb : 0.02~0.06%, Ti : 0.05~0.20%, B: 0.001~0.002%, S : 0.005%이하, P : 0.020%이하로 조성되고, 나머지 잔부가 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

이하에서는 본 발명의 강을 구성하는 합금성분의 조성 범위 및 임계적 의의에 대해 나타낸 것이다.

탄소 [C]:0.04~0.10wt%

C의 경우 열연 강판의 강도를 높이는데 필수적인 원소이며, 0.040~0.10% 수준으로 첨가를 하며, C량이 0.04wt%미만으로 첨가 할 경우 요구하는 강도를 얻을 수 없으므로 그 함량을 0.04wt~0.10wt%로 첨가할 경우 Ti, Nb같은 석출물 형성원소와 함께 TiC, NbC의 석출물을 형성하여 페라이트 Grain을 저감하여 강도 상승에 효과적이다.

망간 [Mn]:1.4~2.0wt%

망간은, 강판의 강도를 확보하거나, 펄라이트변태를 억제하고 베이나이트조직을 얻기 위해 불가결한 성분이지만, 그 함량이 1.4wt% 이하에서는 목적하는 효과를 얻을 수 없고 2.0wt%를 초과하여 첨가 시 용접성이 떨어지고, 또한 폴리고날 페라이트가 충분히 생성되지 않고 가공성 열화를 초래하게 된다. 따라서, 망간 함유량은 1.0~2.0wt%로 하는 것이 바람직하다.

실리콘[Si]: 0.10~0.30wt%

Si은 고용강화에 의해 강판의 경화능을 향상시키지만, 0.10% 미만 첨가시 목적하는 효과가 미비하고, 0.3% 초과 첨가시 투입대비 그 효과가 크지 않고 표면의 적스케일 발생이 증가하므로 0.10~0.3%로 제한하는 것이 바람직하다.

니오븀 [Nb]:0.020~0.060wt%

Nb는 열간압연시 Nb(C N)과 NbC 석출물로 입계에 석출되어 입계성장을 가로 막아 Grain의 미세화를 통한 강도향상을 가져온다.

Nb함량의 경우 0.020% 미만 첨가 시 원하는 강도를 얻기에 힘들고, 0.060 %를 초과하여 첨가할 때 연성을 감소시키고 Grain 미세화 효과보다 고용되어 강도 증가에 영향이 적으므로 강판의 강화효과를 크게 발휘할 수 없다.

티타늄 [Ti]:0.05~0.20wt%

Ti는 Nb과 같이 탄질화물로 석출하여 강의 강도를 높이는데, 유효한 원소로서 첨가하는데, 그 첨가량이 너무 많을 경우 석출량이 포화되어 강도증가를 더 이상 보이지 않으므로, 0.20%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Ti의 탄화물은 비교적 고온에서 용해될 수 있고 슬라브 재가열 시 쉽게 용해되지 않는다.

Ti의 첨가량이 0.05% 미만이면 미세하게 분산된 복합탄화물의 양은 충분히 발휘할 수 없고, Ti의 첨가량이 0.20%을 초과하는 경우 복합탄화물이 조대해져 강도를 저하시킨다.

황 [S]: 0.005 wt% 이하

불순물 원소인 황[S]은 사상 압연의 과정에서 미세한 MnS를 석출하게 되고, 유화물계 개재물을 형성하여, 크랙 등의 발생원인이 되며, 신장 플랜지성에 악영향을 미치게 된다.

하지만 황[S]의 함량을 0.005wt%이하로 제한하고 석출물인 MnS를 미세하고 균일하게 분포시킬 경우 강도 상승에도 효과적이다.

인 [P]:0.020wt% 이하

불순물인 P는 0.02%이하로 관리하여 용접성 저하 및 가공취성을 방지할 수 있다.

황(S)과 인(P)은 불순물 원소이므로, 그 하한치를 기재하지 않기로 한다.

이러한 합금성분으로 조성된 본 발명의 강 슬라브를 가열로에서 1200±20℃로 2시간 재가열하고, 조압연과 사상 압연을 통해 열간 압연하는 과정에서 열간 마무리 온도를 870±20℃ 범위에서 강판으로 압연한 후에, 런 아웃 테이블을 통해 이송시키면서 냉각한 다음에, 600±20℃의 온도에서 코일 형태로 권취한다.

아래의 표 1은 본 발명의 실시 예와 비교 예를 나타낸 것이다.

구분	C	Si	Mn	Al	P	Cr	Mo	Ti	Nb	N	HER(%)	인장강도(MPa)	항복강도(MPa)	연신율
비교 예1	0.080	0.20	1.50	0.40	0.020	0.5	0.2	0.090	0.030	0.006	55	805	770	18
실시 예 1	0.040	0.30	1.70	0.30	0.020	-	-	0.100	0.040	0.006	79	800	769	25
실시 예 2	0.040	0.30	1.70	0.30	0.020	-	-	0.160	0.040	0.006	63	824	790	17

표 1에서와 같이, 비교 예 1은 강도가 높지만 구멍확장성(HER)이 낮은 특성을 갖는다.

반면에, 본 발명의 실시 예 1,2는 고 인장강도를 가지며 구멍확장성과 연신율도 만족하는 수치를 갖는다.

따라서, 본 발명은 결정립 미세화를 통한 강도를 확보하도록 합금의 첨가량을 제어하고 열간 압연 조건을 최종 미세조직이 페라이트 기지에 미세 석출물이 생성되도록 한 것으로, 우수한 고강도 고연신율 및 구멍확장성이 우수한 자동차용 고강도 열연강판을 얻을 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명 실시 예에 따른 조직 사진을 나타낸 것으로, SEM 측정기와 TEM 측정기를 얻은 사진이다.

도 1은 본 발명 실시 예의 최종 미세 조직을 SEM 측정기로 나타낸 사진.

도 2는 본 발명 실시 예에 최종 미세 조직을 TEM 측정기로 나타낸 사진.

Claims (2)

1. 중량 %로, C : 0.04~0.10%, Si : 0.10~0.30%, Mn : 1.4~2.0%, Nb : 0.02~0.06%, Ti : 0.05~0.20%, B: 0.001~0.002%, S : 0.005%이하, P : 0.020%이하로 조성되고, 나머지 잔부가 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성된 강을

   가열로에서 재 가열한 후에 열간 압연으로 강판을 제조하되,

   850~890℃의 온도로 열간 압연을 마무리하고,

   상기 열간 압연된 강판의 최종 조직이 페라이트 기지에 미세석출물을 형성하도록 580~620℃의 온도에서 권취하는 것을 특징으로 하는 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판의 제조방법.
2. 중량 %로, C : 0.04~0.10%, Si : 0.10~0.30%, Mn : 1.4~2.0%, Nb : 0.02~0.06%, Ti : 0.05~0.20%, B: 0.001~0.002%, S : 0.005%이하, P : 0.020%이하로 조성되고, 나머지 잔부가 Fe와 기타 불가피한 불순물로 조성된 것을 특징으로 하는 버링성과 연성이 우수한 고강도 열연 강판.

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