KR20130046937A - 열연강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20130046937A
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장진영
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현대제철 주식회사
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Abstract

구상화 소둔을 통하여 파인 블랭킹 특성이 우수한 열연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 열연강판 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.52~0.58%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35%, 망간(Mn) : 0.75~0.90%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.035% 이하, 크롬(Cr) : 0.2%이하, 니켈(Ni) : 0.2% 이하, 알루미늄 0.03% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1150~1250℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 판재를 870~930℃의 마무리압연온도로 열간압연하는 단계; 상기 압연된 판재를 냉각한 후, 560~660℃에서 권취하는 단계; 상기 권취된 판재를 670~730℃로 가열하여 구상화 소둔하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열연강판 및 그 제조 방법 {HOT-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE HOT-ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 열연강판 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구상화 소둔을 통하여 파인 블랭킹(fine blanking) 특성이 우수한 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고탄소강은 가격이 저렴하고, 열처리에 의하여 강도와 경도가 높고, 내마멸성이 우수한 재료를 만들 수 있다. 이러한 특성에 의해 고탄소강은 공구강, 레일, 스프링 등에 널리 활용되고 있다.
일반적으로 열간압연된 고탄소강은 펄라이트가 함유된 조직을 가져 경도가 높다. 이에 따라 열연 고탄소강의 경우, 파인 블랭킹(fine blanking) 특성이 좋지 못하다.
본 발명에 관련된 기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2001-0060642호(2001.07.07. 공개)가 있다.
본 발명의 목적은 구상화 열처리를 통하여 제조되는 강판의 경도를 낮추어 파인 블랭킹 특성을 향상시킬 수 있는 열연강판 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 구상화 열처리에 의하여 페라이트 및 구상화 시멘타이트를 포함하는 혼합 조직을 갖는 열연강판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.52~0.58%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35%, 망간(Mn) : 0.75~0.90%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.035% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 판재를 열간압연하는 단계; 상기 압연된 판재를 냉각하여 권취하는 단계; 상기 권취된 판재를 670~730℃로 가열하여 구상화 소둔하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 슬라브 판재는 중량%로, 크롬(Cr) : 0.2% 이하, 니켈(Ni) : 0.2% 이하 및 알루미늄(Al) : 0.03% 이하 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 구상화 소둔은 670~700℃에서 실시되는 것이 보다 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.52~0.58%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35%, 망간(Mn) : 0.75~0.90%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.035% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 페라이트 및 구상화 시멘타이트를 포함하는 혼합조직을 갖는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강판은 중량%로, 크롬(Cr) : 0.2% 이하, 니켈(Ni) : 0.2% 이하 및 알루미늄(Al) : 0.03% 이하 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 강판은 비커스 경도(Hv) 150~180을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 열연강판 제조 방법은 구상화 열처리를 통하여 페라이트와 펄라이트가 함유된 조직을 페라이트와 구상화 시멘타이트가 포함된 혼합조직으로 바꿀 수 있다. 이에 따라 경도를 낮출 수 있어 파인 블랭킹 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 비교예 1에 따른 강판의 미세조직 사진을 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 6은 실시예 1~4에 따른 강판의 미세조직 사진을 나타낸 것이다.
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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
열연강판
본 발명에 따른 열연강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.52~0.58%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35%, 망간(Mn) : 0.75~0.90%를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 열연강판은 중량%로, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.035% 이하, 크롬(Cr) : 0.2% 이하, 니켈(Ni) : 0.2% 이하 및 알루미늄(Al) : 0.03% 이하 중에서 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 성분들 이외에 나머지는 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 강도 확보 및 미세조직 제어를 위하여 첨가된다.
상기 탄소는 강판 전체 중량의 0.52~0.58중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 함량이 0.52중량% 미만일 경우에는 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소의 함량이 0.58중량%를 초과할 경우에는 인성 저하를 야기할 수 있다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘은 고용강화 효과도 가진다.
상기 실리콘은 강판 전체 중량의 0.15~0.35중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.15중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.35중량%를 초과하는 경우, 열연 공정 중에 적 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면 품질을 악화시킬 수 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 고용강화 원소로써 강의 경화능을 향상시켜 강도를 확보하는 데 효과적인 원소이다.
상기 망간은 강판 전체 중량의 0.75~0.90중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 0.75중량%미만일 경우 고용강화 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 망간의 첨가량이 0.90중량%를 초과할 경우에는 게재물 및 산화물을 형성함으로써 강의 용접성을 저하시킬 수 있다.
인(P)
인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 될 수 있다.
이에 본 발명에서는 상기 인의 함량을 강판 전체 중량의 0.03중량% 이하로 제한하였다.
황(S)
황(S)은 가공성 향상에 일부 기여하나, 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다.
이에 본 발명에서는 황의 함량을 강판 전체 중량의 0.035중량% 이하로 제한하였다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 오스테나이트 안정화 원소로서 강도 향상에 기여한다.
상기 크롬이 첨가될 경우, 그 첨가량은 강판 전체 중량의 0.2% 이하로 제한되는 것이 바람직하다. 크롬의 첨가량이 0.2중량%를 초과하는 경우, 중심 편석 등이 문제시될 수 있다.
니켈(Ni)
니켈(Ni)은 강의 경화능 및 내식성을 향상시키는데 기여한다.
상기 니켈이 첨가될 경우, 그 첨가량은 강판 전체 중량의 0.2중량% 이하로 제한되는 것이 바람직하다. 니켈의 첨가량이 0.2중량%를 초과할 경우에는 강판 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 상기의 실리콘과 함께 강 중 탈산을 위해 첨가한다.
상기 알루미늄이 첨가될 경우, 그 첨가량은 강판 전체 중량의 0.03중량% 이하로 제한되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.03중량%를 초과할 경우에는 연주성이 저해될 수 있다.
상기 조성을 갖는 강판은 후술하는 구상화 소둔에 의하여 도 3에 도시된 예와 같이 페라이트 및 구상화 시멘타이트를 포함하는 혼합조직을 가질 수 있다. 상기 혼합조직에는 구상화 소둔의 조건에 따라서 일부의 펄라이트가 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열연 강판은 구상화 소둔에 의하여 연질의 구상화 시멘타이트 조직이 형성됨으로써 구상화 소둔 전의 경도보다 현저히 낮은 경도를 가질 수 있으며, 670~700℃ 구상화 소둔시에는 비커스 경도(Hv) 150~180을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 열연강판은 고탄소강 범주에 해당함에도 불구하고, 구상화 소둔에 의하여 낮은 경도를 가질 수 있어, 파인 블랭킹(fine blanking) 특성이 향상될 수 있다.
열연강판 제조 방법
이하, 본 발명에 따른 열연강판 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 열연강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각/권취 단계(S130) 및 구상화 소둔 단계(S140)를 포함한다.
슬라브 재가열
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 전술한 조성을 갖는 슬라브 판재를 1200℃ 정도의 온도로 재가열한다. 이러한 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분이 재고용될 수 있다.
상기 슬라브 판재의 재가열은 1150~1250℃의 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature; SRT)에서 대략 1~3시간동안 실시하는 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 온도가 1150℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하고, 압연 부하가 커지는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용이 상승할 수 있다.
열간압연
열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 슬라브 판재를 열간압연한다.
열간압연시 마무리 압연온도(Finishing Delivery Temperature; FDT)는 870~930℃인 것이 바람직하다. 마무리 압연 온도가 930℃를 초과할 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다. 반대로, 마무리 온도가 870℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
냉각/권취
냉각/권취 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 냉각하여 권취한다.
냉각은 공냉 또는 수냉 방식으로 실시될 수 있으며, 대략 1~100℃/sec 정도의 평균 냉각 속도로 실시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
권취 온도(Coiling Temperature; CT)는 펄라이트 온도역에 해당하는 560℃ ~ 660℃인 것이 바람직하다. 권취 온도가 660℃를 초과할 경우, 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 권취 온도(CT)가 560℃ 미만일 경우 후술하는 구상화 소둔에도 불구하고 제조되는 열연강판의 경도가 과다하게 높아질 수 있다.
구상화 소둔
구상화 소둔후 단계(S140)에서는 권취된 판재를 670~730℃로 가열하여 구상화 소둔함으로써 펄라이트를 구상화 시멘타이트로 변태시킨다.
구상화 소둔은 670~730℃로 실시하는 것이 바람직하고, 670~700℃에서 실시되는 것이 보다 바람직하다. 구상화 소둔 온도가 670℃ 미만인 경우, 구상화 효율이 불충분해질 수 있다. 반대로, 구상화 소둔 온도가 730℃를 초과하는 경우, 펄라이트 잔존량 증가로 인하여 경도 저하 효과가 불충분해지는 문제점이 있다.
특히, 구상화 소둔온도가 670~700℃인 경우, 비커스 경도(Hv) 150~180의 매우 낮은 경도를 나타내었는데, 상기 범위에서 제조된 강판의 미세조직에는 펄라이트가 거의 발견되지 않았으며, 이는 구상화 소둔온도가 670~700℃인 경우에 펄라이트가 구상화 시멘타이트로 바뀌는 효율이 가장 높아, 목표하는 파인 블랭킹 특성도 가장 향상될 수 있는 것을 의미한다.
한편, 구상화 소둔은 20~28시간동안 실시되는 것이 보다 바람직하다. 구상화 소둔 시간이 20시간 미만인 경우, 구상화 소둔 효율이 불충분해질 수 있다. 반대로, 구상화 소둔 시간이 28시간을 초과하면 제조되는 강의 미세조직 조대화로 인하여 재질 편차를 발생시킬 수 있다.
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 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 열연강판의 제조
비교예 1
표 1에 기재된 조성을 갖는 슬라브를 1200℃에서 2시간동안 재가열하고, 900℃의 마무리압연온도 조건으로 열간압연한 후, 냉각하여 600℃에서 권취하였다.
실시예 1~4
비교예 1과 동일한 조건으로 제조된 열연강판을 670℃(실시예 1), 700℃(실시예 2), 715℃(실시예 3) 및 730℃(실시예 4)에서 20시간동안 구상화 열처리하였다.
[표 1](단위 : 중량%)
Figure pat00001

도 2는 비교예 1에 따른 강판의 미세조직 사진을 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 6은 실시예 1~4에 따른 강판의 미세조직 사진을 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 비교예 1에 따른 강판의 경우 높은 펄라이트 분율을 나타내었으며, 그 경도는 비커스 경도(Hv) 325이었다.
반면, 실시예 1~2에 따른 강판의 경우, 펄라이트가 거의 존재하지 않았으며, 페라이트와 구상화 시멘타이트 혼합조직이었으며, 그 경도 역시 비커스 경도(Hv) 171(실시예 1) 및 160(실시예 2)을 나타내었다.
또한, 실시예 3~4에 따른 강판 역시 페라이트와 구상화 시멘타이트 혼합조직을 가졌다. 다만, 실시예 3~4에 따른 강판의 경우, 일부 펄라이트가 잔류하였다. 그 결과 경도가 실시예 1~2보다 약간 높은 184(실시예 3) 및 185(실시예 4)를 나타내었다. 따라서, 구상화 소둔 효율을 극대화할 수 있는 조건은 670~700℃에서 구상화 소둔을 실시하는 것이라 볼 수 있으며, 이 경우, 150~180의 상대적으로 낮은 비커스 경도(Hv)를 나타낼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계
S140 : 구상화 소둔 단계

Claims (8)

  1. 중량%로, 탄소(C) : 0.52~0.58%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35%, 망간(Mn) : 0.75~0.90%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.035% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 판재를 열간압연하는 단계;
    상기 압연된 판재를 냉각하여 권취하는 단계;
    상기 권취된 판재를 670~730℃로 가열하여 구상화 소둔하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브 판재는
    중량%로, 크롬(Cr) : 0.2% 이하, 니켈(Ni) : 0.2% 이하 및 알루미늄(Al) : 0.03% 이하 중에서 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구상화 소둔은
    670~700℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구상화 소둔은
    20~28시간동안 실시되는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브 판재의 재가열은 1150~1250℃에서 실시되고,
    상기 열간압연은 870~930℃의 마무리압연온도로 실시되며,
    상기 권취는 560~660℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  6. 중량%로, 탄소(C) : 0.52~0.58%, 실리콘(Si) : 0.15~0.35%, 망간(Mn) : 0.75~0.90%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.035% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
    페라이트 및 구상화 시멘타이트를 포함하는 혼합조직을 갖는 것을 특징으로 하는 열연강판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 강판은
    중량%로, 크롬(Cr) : 0.2% 이하, 니켈(Ni) : 0.2% 이하 및 알루미늄(Al) : 0.03% 이하 중에서 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 강판은
    비커스 경도(Hv) 150~180을 갖는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 열연강판.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220072336A (ko) * 2020-11-25 2022-06-02 현대제철 주식회사 탈탄층 형성이 제어된 열연 강재 및 그 제조방법

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