KR20120001012A

KR20120001012A - 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20120001012A
Application number: KR1020100061573A
Authority: KR
Inventors: 박철봉; 이경호; 구남훈
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-04

Abstract

본 발명은 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법에 대한 것이다.
본 발명은, 중량%로, 탄소(C): 0.02 ~ 0.06%, 실리콘(Si): 0.03% 이하, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06%, 질소(N): 0.008% 이하, 보론(B): 0.001 ~ 0.003% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 재가열하는 단계와, 재가열된 강을 열간 압연하는 강판을 형성하는 단계와, 열간 압연된 강판을 냉각하여 권취하는 단계 및 권취된 강판을 상온까지 냉각하는 단계를 포함하여, 항복점 연신을 저감하여 곱쇠 발생을 방지함과 동시에, 연신율을 개선할 수 있는 이중의 효과를 확보할 수 있다.

Description

연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법{HOT ROLLED STEEL PLATES WITH REDUCED COIL BREAK FORMATION AND IMPROVED ELONGATION AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항복점 연신을 유발하는 침입형 원자들과 결합되는 합금원소인 보론(B)을 첨가하여 곱쇠 발생을 억제하되, 첨가되는 보론(B)의 함량을 최적화하여 연신율 개선 효과까지 동시에 확보할 수 있는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 기술이다.

곱쇠는 권취된 일반탄소강 열연코일을 냉간압연 또는 부품가공 등을 행하기 위해 코일을 풀거나 재권취할 때 압연 직각방향으로 판 표면이 미세하게 갈라지는 현상을 의미하는 것으로, 스트레스 스트레인(stress-strain) 코일 브레이크(coil break)라고 부르기도 하는 현상이다.

이러한 결함은 제품의 기계적 성질을 변화시키지는 않으나, 열연 이후의 냉연 등의 가공 공정 시에 압연 두께를 불균일하게 하거나, 강판의 표면 불량을 초래하는 등 각종 문제의 원인으로 작용하여, 외관이 중요한 각종 부품으로의 사용에 불편을 초래한다.

이러한 곱쇠의 발생 원인은 강의 인장시험 시 확인 할 수 있는 항복점 연신 현상 때문인 것으로 알려져 있다.

즉, 항복점 연신 중의 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)의 톱니 구간은 하나의 톱니가 하나의 류더스 밴드(luders band)에 대응되며, 이러한 류더스 밴드의 진전은 불균일 변형으로 인한 표면 갈라짐을 야기하는데, 이와 같은 항복점 연신이 실제 열연 강판의 제조 공정에서 발생됨으로써, 곱쇠라는 명칭의 표면결함으로 작용되는 것이다.

본 발명의 목적은 항복점 연신을 유발하는 침입형 원자들과 결합되는 합금원소인 보론(B)을 첨가하여 곱쇠 발생을 억제하되, 첨가되는 보론(B)의 함량을 최적 설계하여 연신율 개선 효과까지 동시에 확보할 수 있는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 항복점 연신을 유발하는 침입형 원자들과 결합되는 합금원소인 보론(B)을 첨가하여 곱쇠 발생을 억제하되, 첨가되는 보론(B)의 함량을 최적화하여 연신율 개선 효과까지 동시에 확보할 수 있는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 사상에 따르면, (a) 중량%로, 탄소(C): 0.02 ~ 0.06%, 실리콘(Si): 0.03% 이하, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06%, 질소(N): 0.008% 이하, 보론(B): 0.001 ~ 0.003% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강을 열간 압연하는 강판을 형성하는 단계; (c) 상기 열간 압연된 강판을 냉각하여 권취하는 단계; 및 (d) 상기 권취된 강판을 상온까지 냉각하는 단계;를 포함하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법을 제공한다.

이때, 상기 (a) 단계에서, 상기 슬라브 재가열은, SRT(slab-reheating temperatures) : 1150 ~ 1250℃의 온도에서 실시될 수 있으며, 90 ~ 150분의 시간으로 실시될 수 있다.

그리고 상기 (b) 단계에서, 상기 마무리 압연은, FDT(finishing delivery temperatures) : 840 ~ 920℃의 온도에서 실시될 수 있다.

그리고 상기 (c) 단계에서, 상기 권취는, CT(coiling temperatures) : 580 ~ 680℃의 온도에서 실시될 수 있다.

그리고 상기 (d) 단계에서, 상기 냉각은, 자연 공랭으로 상온까지 실시될 수 있으며, 3 ~ 10℃/h의 냉각속도로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 또 하나의 사상에 따르면, 중량%로, 탄소(C): 0.02 ~ 0.06%, 실리콘(Si): 0.03% 이하, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06%, 질소(N): 0.008% 이하, 보론(B): 0.0005 ~ 0.0015% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 평균 항복점 연신율(yield point elongation)이 1 ~ 6%이며, 평균 연신율(elongation)이 45 ~ 55%인 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판을 제공한다.

이때, 상기 열연 강판은, 250 ~ 300 MPa의 평균 항복강도(yield strength)를 가질 수 있으며, 300 ~ 350 MPa의 평균 인장강도(tensile strength)를 가질 수 있다.

본 발명인 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법에 따르면, 곱쇠 발생의 원인으로 알려진 항복점 연신 정도를 저감하기 위해, 항복점 연신을 유발하는 침입형 원자들과 결합되는 보론(B)을 적절히 첨가함으로써, 열연 강판의 곱쇠 발생을 방지하여 표면품질을 향상시킴과 동시에, 연신율도 개선할 수 있는 기술적 효과가 있다.

또한, 본 발명인 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법에 따르면, 열연 강판 조성의 전체 중량에 대하여, 보론(B)의 첨가 함량을 0.001 ~ 0.003 중량%로 최적화하여 제한함으로써, 곱쇠 발생 방지 및 연신율 개선 효과를 동시에 기대할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법을 각 단계별로 도시한 그래프,
도 3은 일반 열연 강판의 항복점 연신 정도를 확인할 수 있는 응력-변형률 선도(stress-strain curve),
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예 중, 보론(B)의 첨가 함량이 30ppm, 즉 0.003 중량%일 때의 항복점 연신 정도가 저감되는 모습을 확인할 수 있는 응력-변형률 선도,
도 5는 비교예(Base)와, 보론(B)의 첨가 함량이 0.001중량%인 경우의 실시예 1(1B), 보론(B)의 첨가 함량이 0.003중량%인 경우의 실시예 2(2B) 및 보론(B)의 첨가 함량이 0.003중량%인 경우의 실시예 3(3B)의 경우에 있어서, 항복 강도, 인장 강도 및 연신율의 크기 정도를 비교하기 위해 도시한 차트,
도 6은 본 발명에 따른 보론(B)의 첨가가 이루어지지 않은 일반 열연 강판에서 곱쇠가 나타난 모습을 확인할 수 있는 사진,
도 7은 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 보론(B)의 첨가 함량이 0.003중량%인 열연 강판에서 곱쇠의 발생이 완전 억제된 모습을 확인할 수 있는 사진임.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

곱쇠 저감 열연 강판

본 발명에 따른 곱쇠 저감 열연 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.02 ~ 0.06%, 실리콘(Si): 0.03% 이하, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06%, 질소(N): 0.008% 이하, 보론(B): 0.001 ~ 0.003% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

이하, 본 발명에 따른 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C): 0.02 ~ 0.06 중량%

본 발명에서 탄소(C)는 열연 강판의 강도를 확보하기 위해 첨가된다.

상기 탄소(C)는 열연 강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.

상기 탄소(C)가 0.02 중량% 미만으로 첨가되면, 제2상 조직의 분율이 저하되어 강판의 강도가 낮아지는 문제점이 있으며, 동일한 강도를 발휘하기 위하여 다른 합금원소를 상대적으로 다량 첨가하여야 하기 때문에 비경제적이다.

이와 달리, 상기 탄소(C)가 0.06 중량%를 초과하면, 강판의 강도는 증가하나 저온 충격인성 및 용접성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서의 탄소(C)의 함량은 0.02 ~ 0.06 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

실리콘(Si): 0.03 중량% 이하

본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산(deoxidation)의 역할을 담당하며, 아울러 고용강화(solid solution strengthening) 효과에 기여하여 강도 확보에 도움을 준다.

상기 실리콘(Si)은 열연 강판 전체 중량의 0.03 중량% 이하로 첨가될 수 있다.

만일, 상기 실리콘(Si)의 함량이 0.03%를 초과하여 첨가될 경우에는, 열간 압연 시 붉은 형태의 스케일이 형성될 수 있는데, 이는 강판의 표면 품질을 저하시키는 나쁜 원인으로 작용한다.

다만, 이러한 실리콘(Si)의 함량이 너무 작게 첨가될 경우에는 강재의 고용강화 효과에 기여하는 정도가 부족하여 강도 향상을 저해하는 원인으로 작용될 수 있으며, 아울러 용강의 탈산 작용에 불충분하여 청정한 형태의 강을 확보하기에 어려울 수 있다.

따라서 본 발명에서의 실리콘(Si)의 함량은 0.03%로 제한되는 것이 바람직하나, 더욱 바람직하게는 0.02 ~ 0.03% 범위 내로 첨가될 수 있다.

망간(Mn): 0.10 ~ 0.30 중량%

본 발명에서 망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며, 강의 경화능을 향상시켜서 강도확보에 효과적인 원소이다. 또한 망간은 오스테나이트(austenite) 안정화 원소로써 페라이트, 펄라이트 변태를 지연시킴으로써 페라이트의 결정립 미세화에 기여한다.

상기 망간(Mn)은 열연 강판 전체 중량의 0.10 ~ 0.30 중량%로 첨가될 수 있다.

이러한 망간(Mn)은 소입성을 증가시켜 강도를 상승시키며, 앞서 언급한 바와 같이 실리콘(Si) 등과 함께 일정 범위 내의 함량비로 조합되어 고용강화에 기여하므로, 최소한 0.10 중량% 이상은 첨가되는 것이 좋다.

만일 이와 달리, 상기 망간(Mn)의 함량이 0.30 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는, 슬라브 강의 중심부에 편석을 심화시키고, 충격인성을 저하시키는 원인으로 작용될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 망간(Mn)의 함량을 0.10 ~ 0.30 중량%로 제한한다.

보론(B): 0.001 ~ 0.003 중량%

보론(B)은 항복점 연신을 유발하는 침입형 원자들과 결합하는 합금 원소로서, 본 발명이 목표로 하는 항복점 연신 저감을 통한 곱쇠 저감을 위해 중요한 첨가 원소이다.

이러한 보론(B)은 탄소(C), 질소(N) 등과 탄질화물을 형성하는데, 그 석출물이 조대하게 나타나는 형태로 석출되므로, 페라이트상의 재결정현상을 크게 억제하지 않으면서 고용 중인 탄소(C) 및 질소(N) 등을 고착하여 고용 원소에 의해 유발되는 시효현상을 억제하여 항복점 연신 저감 효과를 발휘한다.

상기 보론(B)은 열연 강판 전체 중량의 0.001 ~ 0.003 중량%로 제한되어 첨가될 수 있다.

만일, 상기 보론(B)의 함량이 0.001 중량% 미만으로 첨가될 경우에는, 상기와 같은 효과를 기대하기 어려우며, 이와 반대로, 상기 보론(B)의 함량이 0.003 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는, 고용 보론(B)에 의해 연속 소둔 시 페라이트상의 회복 및 재결정을 지연시켜 소둔 작업성을 악화시키는 문제점이 나타날 수 있으며, 결과적으로 가공성을 저해할 수 있다.

따라서 본 발명에서는 보론(B)의 함량을 열연 강판 전체 중량의 0.001 ~ 0.003 중량%로 제한함으로써, 본 발명이 목표로 하는 항복점 연신 저감을 통한 곱쇠 저감 효과는 충분히 확보함과 동시에, 보론(B)의 과다 첨가로 인한 악영향을 배제시키는 것이 바람직하다.

인(P): 0.02 중량% 이하

인(P)은 강 중에 존재하는 불순물 원소이나, 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도 향상 및 내식성에 유리한 성분이다.

다만, 이러한 인(P)이 열연 강판에 과다하게 첨가될 경우에는 충격인성을 크게 저해할 수 있으며, 슬라브 중심 편석에 의해 최종 재질에 편차를 유발할 수 있다.

이러한 이유에 따라, 상기 인(P)의 함량비는 가능한 한 낮게 유지하는 것이 유리하다.

따라서 본 발명에서는 이러한 인(P)의 함량을 열연 강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한한다.

황(S): 0.02 중량% 이하

황(S)은 강 중에 존재하는 대표적인 불가피한 불순물이다.

상기 황(S)은 유화물계 개재물(예: MnS)을 형성하여 강의 인성 및 강도를 크게 저해할 수 있으며, 강의 가공 중 크랙 유발을 일으킬 수 있는 원소이다.

이러한 이유에 따라, 상기 황(S)의 함량비는 가능한 한 낮게 유지하는 것이 유리하다.

따라서 본 발명에서는 이러한 황(S)의 함량을 열연 강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06 중량%

알루미늄(Al)은 일반적으로 강의 탈산에 기여하며, 아울러 탄화물을 형성하여 강의 미세구조의 조질화에 유효한 원소이다.

이러한 알루미늄(Al)은 강 중의 질소(N)와 결합하여 질화알루미늄을 형성하여 조직을 미세화하며, 강 중의 산소를 제거함으로써 강 슬라브의 제조 시 크랙 발생을 억제하는 효과를 발휘하므로, 최소한 0.01 중량% 이상은 첨가되는 것이 바람직하다.

만일, 상기 알루미늄(Al)의 함량이 0.06 중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 강판의 가공성을 저하시키는 원인으로 작용될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 알루미늄(Al)의 함량을 0.01 ~ 0.06 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

질소(N): 0.008 중량% 이하

질소(N)는 전수된 인(P) 및 황(S)과 함께 강 중에 존재하는 대표적인 불가피한 불순물로 취급되는 원소이다.

상기 질소(N)는 강도 향상에는 다소나마 도움이 될 수 있으나 인성을 크게 저해할 수 있는 원소이며, 이 외에도 강 내부에 개재물을 발생시켜 내부 품질을 저해할 수 있으므로 가능한 한 극저의 함량비로 관리될 필요가 있다.

그러나 이러한 질소(N)의 함량비를 가능한 한 낮게 유지하기 위해서는 그 방법상의 어려움을 제외하고서라도, 그에 따르는 비용이 비효율적으로 증가되는 현실적인 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 질소(N)의 함량을 0.008 중량% 이하로만 제한하기로 한다.

상기 설명된 것을 제외하고서, 나머지는 실질적으로 철(Fe)로 이루어진다.

여기서, '나머지는 실질적으로 철(Fe)로 이루어진다'는 말은, 본 발명의 작용 효과를 방해하지 않는 한, 불가피한 불순물을 비롯하여, 다른 미량원소를 함유하는 것조차 본 발명의 범위에 포함될 수 있다는 것을 의미한다.

한편, 본 발명의 발명자는 많은 연구를 거듭한 결과, 본 발명이 목표하는 바인 평균 항복점 연신율을 낮추기 위한 방안으로서, 항복점 연신을 유발하는 침입형 원소들과 결합하는 합금 원소인 보론(B)을 최적의 함량비로 첨가함으로써, 항복점 연신을 저감하여 곱쇠 발생을 억제할 수 있다는 사실을 확인하였다.

석출물 형성 원소들을 첨가할 경우, 석출 강화효과로 인해 연신율이 저하될 수 있는데, 본 발명에서 제시한 보론(B)의 최적의 함량비를 통해 항복점 연신을 저감하는 효과를 발휘할 경우에는, 석출 강화효과로 인한 연신율 저하의 문제도 효과적으로 대비할 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판의 경우, 기존의 평균 항복점 연신율(yield point elongation, YPL)이 대략 7 ~ 9% 정도임에 반해, 1 ~ 6%의 평균 항복점 연신율을 가질 수 있으며, 기존의 평균 연신율(elongation, EL)이 대략 47%임에 비하여, 46 ~ 53%의 범위를 가질 수 있다.

특히, 보론(B)의 함량을 0.003중량%, 즉 30ppm으로 하였을 경우에는 본 발명에 따른 열연 강판은 53%의 평균 연신율을 가질 수 있었다.

이와 같이, 본 발명에 따른 열연 강판은 항복점 연신 저감을 통한 곱쇠 저감 효과를 가짐과 동시에, 보다 향상된 연신율을 확보할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법을 각 단계별로 도시한 그래프이다.

도 1 및 도 2를 병행 참조하면, 을 참조하면, 도시된 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법은, 슬라브 재가열 단계(ST100), 열간 압연 단계(ST200), 권취 단계(ST300) 및 냉각 단계(ST400)를 포함한다.

슬라브 재가열(ST100)

본 슬라브 재가열(ST100)에서는, 중량%로, 탄소(C): 0.02 ~ 0.06%, 실리콘(Si): 0.03% 이하, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06%, 질소(N): 0.008% 이하, 보론(B): 0.001 ~ 0.003 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 반제품 상태의 강 슬라브를 재가열하는 단계이다.

이러한 강 슬라브는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 확보한 다음, 연속주조공정을 통해 획득 가능하다.

그리고 강 슬라브는 재가열을 통해, 연속주조공정시 편석된 성분을 재고용한다.

본 슬라브 재가열 단계(ST100)에서 슬라브 재가열 온도(slab-reheating temperature, SRT)는 1150 ~ 1250℃ 범위 내인 것이 바람직하다.

만일, 상기 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우에는, 석출물이 충분히 재고용되지 못하여, 열간 압연 이후의 공정에서 석출물 용해가 어려워질 수 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 슬라브 재가열 온도를 1150℃ 이상으로 유지하여, 석출물의 재고용을 제어하여, 소재의 강도 향상은 물론, 소재의 길이방향 균일 미세조직을 확보할 수 있다.

이와 반대로, 만일 상기 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과할 경우에는, 과도한 가열 공정으로 인하여 그 효과의 나아짐은 미미한데, 결과적으로 열연 강판의 제조비용만을 상승시키는 원인으로 작용될 수 있다.

게다가, 과도한 슬라브 재가열 온도(SRT)가 적용될 경우, 결정립의 이상 성장(abnormal grain growth)이 발생될 우려가 따른다. 이는 결과적으로 강도 상승에 반하는 요인으로 작용될 수 있다.

따라서 본 슬라브 재가열 단계(ST100)에서의 슬라브 재가열 온도(SRT)는 1150 ~ 1250℃ 범위 내에서 선정되는 것이 바람직하다.

한편, 본 슬라브 재가열 단계(ST100)에서는 상기의 슬라브 재가열 온도(SRT)에서 90 ~ 150분 동안의 재가열 시간을 적용하는 것이 바람직하다.

만일, 이러한 재가열 시간이 90분 미만일 경우에는, 재가열을 통해 강 슬라브가 고르게 가열되지 못할 뿐만 아니라, 짧은 재가열 시간에 따라 석출물이 충분히 고용될 수 있는 시간이 확보되지 못하여 재질이 불균질해질 수 있는 우려가 따른다.

이와 달리, 상기 재가열 시간이 150분을 초과할 경우에는 변태 집합조직이 강하게 발달하여 항복강도 이방성이 증가되는 문제점이 나타날 수 있다.

따라서 본 슬라브 재가열 단계(ST100)에서의 재가열 시간은 90 ~ 150분 사이로 제한되는 것이 바람직하다.

열간 압연 단계(ST200)

본 열간 압연 단계(ST200)는 앞서 슬라브 재가열 단계(ST100)에서 적정 온도 및 시간으로 충분히 재가열된 강 슬라브를 압연하여 강판을 형성하는 단계이다.

즉, 이러한 열간 압연은 조압연, 사상압연 등을 거쳐 재가열된 강 슬라브를 강판 제품으로 형성하는데, 바람직한 실시예에 따르면, 840 ~ 920℃의 마무리 압연온도(finishing delivery temperature, FDT)로 실시될 수 있다.

이러한 마무리 압연 온도(FDT)는, 본 압연 단계(ST200)에서 중요한 인자로서, 만일 마무리 압연 온도(FDT)가 840℃ 미만일 경우에는, 지나친 미재결정역 압연 량에 따른 강의 소입성 저하 등의 문제가 유발될 수 있다. 이 경우, 강판에서 요구하는 강도 기준치를 확보하기에 어려움이 따를 수 있다.

이와 달리, 만일 마무리 압연 온도(FDT)가 920℃를 초과할 경우에는, 오스테나이트 결정립이 조대해져 항복강도가 기준치 이하로 낮아질 수 있으며, 더 큰 문제점으로서 강판의 충격인성이 저하될 수 있다.

따라서 본 열간 압연 단계(ST200)에서의 마무리 압연 온도(FDT)는 840 ~ 920℃로 제한되는 것이 바람직하다.

권취 단계(ST300)

본 권취 단계(ST300)는 앞서 열간 압연 단계(ST200)에서 압연된 강판을 냉각하여 권취하는 단계이다.

사상압연까지 끝낸 열연 강판은 권취되어 코일화 되기 위해서, 설정된 권취 온도(coiling temperature, CT)까지 냉각되는데, 이때의 냉각은 후술될 본 발명의 냉각 단계(ST400)와 구분되는 의미로서, 수냉을 이용한 가속냉각 방식이 적용되거나, 혹은 지속적인 수냉 냉각 또는 수냉과 공랭을 반복하여 실시되는 등의 다양한 방식으로 권취 온도(CT)까지 효과적으로 냉각될 수 있다.

즉, 본 권취 단계(ST300)에서는 전술된 슬라브 재가열 단계(ST100), 열간 압연 단계(ST200)를 거친 열연 강판을 권취하여 코일 형태로 감는다.

본 발명에서의 상기 권취 온도(CT)는 580 ~ 680℃의 범위 내에서 제한되는 것이 바람직하다. 본 권취 단계(ST300)가 580 ~ 680℃의 권취 온도에서 이루어짐에 따라, 제조되는 열연 강판의 최종 미세조직은 미세한 페라이트와 펄라이트를 포함하는 복합조직이 될 수 있다.

냉각 단계(ST400)

본 냉각 단계(ST400)는, 전술된 슬라브 재가열 단계(ST100), 열간 압연 단계(ST200) 및 권취 단계(ST300)를 거친 열연 강판을 자연 공랭 방식으로 상온까지 서서히 냉각시키는 단계이다.

이러한 냉각 단계(ST400)에서의 자연 공랭 시 냉각속도는 3 ~10℃/h일 수 있다.

다만, 여기서 제시된 자연 공랭 시의 냉각속도는 본 발명자의 실험을 통한 예시적인 임계 범위에 불과할 뿐, 본 발명은 이러한 예시에 굳이 한정될 필요는 없다.

따라서 다양한 경우에 맞게, 전술된 슬라브 재가열 단계(ST100), 열간 압연 단계(ST200) 및 권취 단계(ST300)를 거친 열연 강판을 서서히 상온까지 냉각시킬 수 있다면, 상기의 냉각속도의 범위는 조금씩 달리 적용되어도 무방하다.

상기의 방법으로 제조된 본 발명에 따른 열연 강판의 경우, 기존의 평균 항복점 연신율이 대략 9% 정도임에 비해, 대략 1 ~ 6%의 평균 항복점 연신율을 가진다는 사실을 확인할 수 있었는데, 이는 곱쇠 현상과 매우 깊은 연관성을 지닌 평균 항복점 연신율을 저감함으로써, 곱쇠 발생을 방지하여 열연 강판의 표면 품질을 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 이러한 방법으로 제조된 본 발명에 따른 열연 강판의 경우 46 ~ 53%의 평균 연신율을 가지는데, 이는 일반적인 열연 강판이 대략적으로 47%의 평균 연신율을 가지는 것과 비교해 볼 때, 곱쇠 발생을 방지하기 위하여 항복점 연신 정도를 저감하였음에도 불구하고, 더 나은 평균 연신율의 범위로 개선된 것을 알 수 있다.

이러한 내용은 이하에서 계속 설명되어질 실시예를 통해 보다 확실히 이해할 수 있을 것이다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 열연 강판의 제조

본 발명에 따른 열연 강판 제조 조건을 구현하기 위하여, 하기 표 1에 기재된 조성 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 SRT : 1,150 ~2,000℃ 조건으로 재가열한 다음, FDT : 840 ~ 920℃ 조건으로 압연을 실시한 다음, CT :　580 ~ 680℃ 조건으로 권취하고, 자연 공랭 냉각으로 3 ~ 10℃/h의 냉각속도로 상온까지 서서히 냉각하였다.

[표 1]

상기 표 1에서 비교예는, 중량%로, 탄소(C): 0.02 ~ 0.06%, 실리콘(Si): 0.03% 이하, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06%, 질소(N): 0.008% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성된 일반적인 열연 강판이라 볼 수 있다.

그리고 표 1의 실시예 1은, 상기 비교예의 조성을 기본으로 하여, 보론(B)이 0.001 중량%(즉, 10ppm) 첨가된 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나에 따라 제조된 열연 강판이다.

그리고 표 1의 실시예 2는, 상기 비교예의 조성을 기본으로 하여, 보론(B)이 0.002 중량%(즉, 20ppm) 첨가된 본 발명의 바람직한 실시예 중 다른 하나에 따라 제조된 열연 강판이다.

그리고 표 1의 실시예 3은, 상기 비교예의 조성을 기본으로 하여, 보론(B)이 0.003 중량%(즉, 30ppm) 첨가된 본 발명의 바람직한 실시예 중 또 다른 하나에 따른 열연 강판이다. 하고, 티타늄(Ti)을 0.02 중량% 첨가하여 조성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 열연 강판이다.

2. 특성 평가

하기 표 2는 상기 표 1을 통해 확인한 비교예, 실시예 1 및 실시예 2에 해당하는 각각의 평균 연신율(elongation, EL) 및 평균 항복점 연신율(yield point elongation)을 나타낸 것이다.

[표 2]

표 2를 참조하면, 실시예 1, 2 및 3의 경우, 비교예와 달리 평균 항복점 연신율이 크게는 절반 이상 저감된 것을 확인할 수 있는데, 이는 결과적으로 곱쇠 발생을 방지하는 효과를 제공한다.

아울러, 실시예 1, 2 및 3의 경우 평균 연신율(EL)에 있어서도 비교예와 큰 차이를 갖지 않으며, 실시예3의 경우에는 비교예보다 더욱 개선된 평균 연신율을 확보하고 있음을 알 수 있다.

이러한 결과는 도면을 통해 다시 한 번 확인할 수 있다.

도 3은 일반 열연 강판의 항복점 연신 정도를 확인할 수 있는 응력-변형률 선도(stress-strain curve)이다.

도 3을 참조하면, 비교예와 같이 보론(B)의 첨가 함량이 없는 일반 열연 강판의 경우에 해당하는 응력-변형률 선도가 개시되어 있다. 도 3을 살펴보면, 상항복점과 하항복점 사이의 톱니 구간이 비교적 길게 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이러한 톱니 구간이 항복점 연신 정도를 나타내는 항복점 연신율(YPL)이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예 중, 보론(B)의 첨가 함량이 30ppm, 즉 0.003 중량%일 때의 항복점 연신 정도가 저감되는 모습을 확인할 수 있는 응력-변형률 선도이다.

도 4를 참조하면, 보론(B)의 첨가 함량이 0(zero)인 경우(0B)에 비해, 상기 표 1의 실시예 3에 해당하는 보론(B)의 첨가 함량이 0.003중량%, 즉 30ppm인 경우(30B)에서, 항복점 연신 정도가 매우 단축되어 있음을 확인할 수 있다. 이러한 사실은 실시예 3에서 곱쇠의 발생이 효과적으로 방지될 수 있음을 내포하는 부분이다.

도 5는 표 1 상의 비교예(Base)와, 보론(B)의 첨가 함량이 0.001중량%인 경우의 실시예 1(1B), 보론(B)의 첨가 함량이 0.003중량%인 경우의 실시예 2(2B) 및 보론(B)의 첨가 함량이 0.003중량%인 경우의 실시예 3(3B)의 경우에 있어서, 항복 강도, 인장 강도 및 연신율의 크기 정도를 비교하기 위해 도시한 차트이다.

도 5를 통해 확인할 수 있는 중요한 결과는, 도 5 상에 Elongation이라 표시되어 있는 연신율에 해당하는 부분으로서, 차트의 X축 상에 기재된 표 1의 비교예(Base)와 달리, 실시예 1(1B)의 경우, 아주 미세하게 개선된 연신율(대략 1% 개선)을 가지며, 실시예 3(3B)의 경우, 현저하게 개선된 연신율(대략 6%)을 가진다는 사실이다.

물론, 여기서 논외로 하고 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예인 표 1의 실시예 1, 2 및 3의 경우 항복점 연신 정도가 기존 비교예에 비해 확연히 저감되어, 곱쇠 발생을 방지한다는 효과는 자명하다.

도 6은 일반적인 열연 강판 제조 방법에 따라 제조된 열연 강판에 있어서, 곱쇠가 발생된 모습을 확인하기 위해 도시한 열연 강판의 표면 사진이다.

도 6에 도시된 일반 열연 강판의 표면 사진을 살펴보면, 압연 강판의 표면에서 양쪽으로 길게 형성된 곱쇠(B, B′)의 모습을 확인할 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 보론(B)이 첨가된 곱쇠 저감 열연 강판에서 곱쇠의 발생이 완전 억제된 모습을 확인할 수 있는 사진이다.

도 7에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열연 강판의 표면 사진을 살펴보면, 앞서 도 6에서 보였던 압연 강판의 표면에 형성된 곱쇠의 모습을 발견할 수 없다는 것을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 및 그 제조 방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 드러날 것이며, 이러한 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출 가능한 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범주에 포함될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

ST100: 슬라브 재가열 단계
ST200: 열간 압연 단계
ST300: 권취 단계
ST400: 냉각 단계

Claims

(a) 중량%로, 탄소(C): 0.02 ~ 0.06%, 실리콘(Si): 0.03% 이하, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06%, 질소(N): 0.008% 이하, 보론(B): 0.001 ~ 0.003% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 강을 열간 압연하는 강판을 형성하는 단계;
(c) 상기 열간 압연된 강판을 냉각하여 권취하는 단계; 및
(d) 상기 권취된 강판을 상온까지 냉각하는 단계;를 포함하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 슬라브 재가열은,
SRT(slab-reheating temperatures) : 1150 ~ 1250℃의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 슬라브 재가열은,
90 ~ 150분의 시간으로 실시되는 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 마무리 압연은,
FDT(finishing delivery temperatures) : 840 ~ 920℃의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 권취는,
CT(coiling temperatures) : 580 ~ 680℃의 온도에서 실시되는 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 냉각은,
자연 공랭으로 상온까지 실시되는 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 자연 공랭은,
3 ~ 10℃/h의 냉각속도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판 제조 방법.
중량%로, 탄소(C): 0.02 ~ 0.06%, 실리콘(Si): 0.03% 이하, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 인(P): 0.02% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.06%, 질소(N): 0.008% 이하, 보론(B): 0.0005 ~ 0.0015% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 평균 항복점 연신율(yield point elongation)이 1 ~ 6%이며, 평균 연신율(elongation)이 45 ~ 55%인 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판.
제 8 항에 있어서,
상기 열연 강판은,
250 ~ 300 MPa의 평균 항복강도(yield strength)를 갖는 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판.
제 8 항에 있어서,
상기 열연 강판은,
300 ~ 350 MPa의 평균 인장강도(tensile strength)를 갖는 것을 특징으로 하는 연신율 개선 효과를 갖는 곱쇠 저감 열연 강판.