KR20130110631A

KR20130110631A - 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130110631A
Application number: KR1020120032744A
Authority: KR
Inventors: 도형협; 한성경
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-10
Also published as: KR101412259B1

Abstract

권취 단계 이후, 저온 가열로를 이용한 템퍼링 처리를 실시하는 것을 통해 저온변태 조직의 경한 조직을 연한 조직으로 풀어줌으로써, 고강도를 가지면서도 가공성을 향상시킬 수 있는 강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강판 제조 방법은 (a) C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 중량% 이하, Mn : 1.0 ~ 2.5 중량%, Ti : 0.03 ~ 0.10 중량%, Nb : 0.04 ~ 0.08 중량%, Cr : 0.2 ~ 1.0 중량%, Al : 0.01 ~ 0.10 중량%, P : 0.03 중량% 이하, S : 0.005 중량% 이하, N : 0.006 중량% 이하 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1200 ~ 1250℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 840 ~ 940℃ 조건으로 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하는 단계; (d) 상기 냉각된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 300 ~ 500℃에서 권취하는 단계; 및 (e) 상기 권취된 코일을 저온 가열로에 투입시켜 템퍼링 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

강판 및 그 제조 방법{STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 고강도를 가지면서도 연신율 및 홀 확장성이 우수한 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

환경관련 규제가 강화되고 안정성에 대한 요구가 증가하면서 자동차용 강판 제조사들은 안정성이 보다 우수한 소재에 대한 연구 개발을 진행하고 있다.

자동차용 소재는 적용되는 부위에 따라 요구되는 물성값에 차이가 있으며, 강도, 인성, 피로특성, 내식성 등이 향상된 고기능성 소재에 대한 수요가 증가하고 있다.

이러한 자동차용 소재의 가공방법은 프레스에 의한 성형으로 제작되고 있다. 그러나, 최근 소비자들의 다양한 기호를 충족시키기 위해 자동차사에서는 홀 확장성, 딥 드로잉성 등의 다양한 가공 모드를 복합적으로 적용하는 부품의 생산을 늘리고 있다. 이에 따라, 다양한 가공성을 만족하는 고 가공성 소재개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

관련 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-0837895호(2008.06.13호)가 있으며, 상기 문헌에는 저항복비 고강도 고인성의 후강판의 제조방법이 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 권취 단계 이후, 저온 가열로를 이용한 템퍼링 처리를 실시하는 것을 통해 저온변태 조직의 경한 조직을 연한 조직으로 풀어줌으로써, 고강도를 가지면서도 가공성을 향상시킬 수 있는 강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 950 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 850 ~ 950MPa, 연신율(EL) : 10 ~ 15% 및 홀 확장율(HER) : 55 ~ 65%를 갖는 강판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강판 제조 방법은 (a) C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 중량% 이하, Mn : 1.0 ~ 2.5 중량%, Ti : 0.03 ~ 0.10 중량%, Nb : 0.04 ~ 0.08 중량%, Cr : 0.2 ~ 1.0 중량%, Al : 0.01 ~ 0.10 중량%, P : 0.03 중량% 이하, S : 0.005 중량% 이하, N : 0.006 중량% 이하 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1200 ~ 1250℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 840 ~ 940℃ 조건으로 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하는 단계; (d) 상기 냉각된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 300 ~ 500℃에서 권취하는 단계; 및 (e) 상기 권취된 코일을 저온 가열로에 투입시켜 템퍼링 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강판은 C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 중량% 이하, Mn : 1.0 ~ 2.5 중량%, Ti : 0.03 ~ 0.10 중량%, Nb : 0.04 ~ 0.08 중량%, Cr : 0.2 ~ 1.0 중량%, Al : 0.01 ~ 0.10 중량%, P : 0.03 중량% 이하, S : 0.005 중량% 이하, N : 0.006 중량% 이하 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite)를 포함하는 복합 조직으로 이루어지고, 인장강도(TS) : 950 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 850 ~ 950MPa 및 연신율(EL) : 10 ~ 15%를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 권취 단계 이후, 저온 가열로를 이용한 템퍼링 처리를 실시하는 것을 통해 저온변태 조직의 경한 조직을 연한 조직으로 풀어줌으로써, 고강도를 가지면서도 가공성을 향상시킬 수 있는 강판을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강판은 미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 템퍼드 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직으로 이루어지고, 인장강도(TS) : 950 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 850 ~ 950MPa, 연신율(EL) : 10 ~ 15% 및 홀 확장율(HER) : 55 ~ 65%를 만족할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 최종 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 2에 따라 제조된 시편에 대하여 가공 처리를 실시한 후의 결과를 나타낸 사진이다.

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 강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

강판

본 발명에 따른 강판은 합금성분 조절 및 공정조건 제어를 통하여, 인장강도(TS) : 950 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 850 ~ 950MPa, 연신율(EL) : 10 ~ 15% 및 홀 확장율(HER) : 55 ~ 65%를 만족하는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 강판은 C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 중량% 이하, Mn : 1.0 ~ 2.5 중량%, Ti : 0.03 ~ 0.10 중량%, Nb : 0.04 ~ 0.08 중량%, Cr : 0.2 ~ 1.0 중량%, Al : 0.01 ~ 0.10 중량%, P : 0.03 중량% 이하, S : 0.005 중량% 이하, N : 0.006 중량% 이하 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 강판은 미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite)를 포함하는 복합 조직으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 강판은 Mo : 0.1 ~ 0.5 중량% 및 B : 0.001 ~ 0.003 중량% 중 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.

탄소(C)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.04 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.04 중량% 미만일 경우에는 소입성이 적어져서 강판의 강도를 확보하는 데 어려움이 따른다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.10 중량%를 초과할 경우에는 강도가 증가되는 플러스 요인에 비하여 연성이 저하되는 특성이 더 급격히 나타날 수 있다.

실리콘(Si)

실리콘(Si)은 강의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 또한, 실리콘(Si)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제의 역할을 하며, 시멘타이트 구상화에 효과적인 원소이다.

다만, 실리콘(Si)의 함량이 강판 전체 중량의 0.1 중량%를 초과할 경우에는 슬라브 재가열 및 열간압연 과정에서 열연강판의 전장에 적 스케일을 생성시킴으로써, 표면품질을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한, 용접 후 도금성을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, 실리콘은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 인성을 저하시키지 않으면서 강도를 상승시키는데 유효한 원소이다. 본 발명에서 망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며 강의 경화를 향상시켜서 강도확보에 효과적인 원소이다. 또한, 망간(Mn)은 오스테나이트(austenite) 안정화 원소로써 페라이트, 펄라이트 변태를 지연시킴으로써 페라이트의 결정립 미세화에 기여한다.

망간(Mn)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 1.0 ~ 2.5 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 강판 전체 중량의 1.0 중량% 미만일 경우에는 망간 첨가에 따른 고용강화 효과 및 경화능 향상 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 강판 전체 중량의 2.5 중량%를 초과할 경우에는 용접성을 크게 떨어뜨리며 개재물 생성 및 중심편석 등을 유발함으로써, 제조되는 열연강판의 인성을 저해하는 요소로 작용한다. 또한, 망간(Mn)은 고가의 원소로서 많이 첨가할수록 제조 원가를 상승시키는 문제점이 있다.

티타늄(Ti)

본 발명에서 티타늄(Ti)은 TiC, TiN 석출물 형성원소로서, 재가열시 TiC, TiN 등의 고용탄소 및 고용질소를 석출시킨다. 또한, 티타늄(Ti)은 고용탄소 및 고용질소를 석출시켜 비시효성과 가공성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.03 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 강판 전체 중량의 0.03 중량% 미만일 경우에는 상기의 티타늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 강판 전체 중량의 0.10 중량%를 초과할 경우에는 TiC, TiN 석출물 등이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하되고, 제조되는 강판의 표면 결함을 유발시킬 수 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 고온에서 탄소(C) 및 질소(N)와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성한다. 니오븀계 탄화물 또는 질화물은 압연시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화시킴으로써 강판의 강도를 향상시킨다.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.04 ~ 0.08 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.04 중량% 미만일 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.08 중량%를 초과할 경우에는 강판의 용접성을 저하시킬 뿐만 아니라, 니오븀 함량 증가에 따른 강도는 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 저 탄소(C) 함량에서도 충분한 강도를 확보하기 위해 첨가되는 유효한 원소이다. 또한, 상기 크롬(Cr)은 담금질성을 증가시키는 역할을 한다.

크롬(Cr)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.2 ~ 1.0 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)의 함량이 강판 전체 중량의 0.2 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 크롬(Cr)의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 용접성이나 열영향부(HAZ) 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 질소(N)와 반응하여 미세한 AlN 석출물을 형성하여 결정립 미세화와 더불어 석출 강화에 의하여 강도를 향상시키는 역할을 한다.

알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 강판 전체 중량의 0.01 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상대적으로 AlN 석출물의 양이 줄어들어 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 강판 전체 중량의 0.10 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 연주에 어려움이 있어 생산성을 떨어뜨리며, 항복강도(YS)를 지나치게 상승시키는 문제가 있다.

인(P)

인(P)은 시멘타이트 형성을 억제하고, 강도를 증가시키기 위해 첨가된다.

다만, 본 발명에서 인(P)의 함량이 강판 전체 중량의 0.03 중량%를 초과할 경우 용접성을 악화시키고, 슬라브 중심 편석(slab center segregation)에 의해 최종 재질 편차를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 강판 전체 중량의 0.03 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)

황(S)은 강의 인성 및 용접성을 저해하고, 망간(Mn)과 결합하여 MnS 비금속 개재물을 형성함으로써 강의 가공 중 크랙을 발생시키는 원소이다.

특히, 본 발명에서 황(S)의 함량이 0.01 중량%를 초과할 경우에는 MnS 개재물의 분율 증가로 인하여 인성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 강판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한하였다.

질소(N)

질소(N)는 불가피한 불순물로써, 0.006 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우 고용 질소가 증가하여 강판의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부의 인성을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 강판 전체 중량의 0.006 중량% 이하로 제한하였다.

몰리브덴(Mo)

본 발명에서 몰리브덴(Mo)은 담금질성을 높이는 것과 동시에 템퍼링 연화 저항을 높이고, 강도 상승에 유효한 원소이다.

몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 ~ 0.5 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과가 불충분할 수 있다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.5 중량%를 초과할 경우에는 용접성을 저하시킴과 동시에 탄화물의 석출에 의하여 항복비를 상승시키는 문제점이 있다.

보론(B)

보론(B)은 강력한 소입성 원소로서, 인(P)의 편석을 막아 강도를 향상시키는 역할을 한다. 만일, 인(P)의 편석이 발생할 경우에는 2차가공취성이 발생할 수 있으므로, 보론(B)을 첨가하여 인(P)의 편석을 막아 가공취성에 대한 저항성을 증가시킨다.

상기 보론(B)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.001 ~ 0.003 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 보론(B)의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 보론(B)의 함량이 0.003 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 보론 산화물의 형성으로 강판의 표면 품질을 저해하는 문제를 유발할 수 있다.

강판 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각 단계(S130) 및 권취 단계(S140)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서는 실시하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 강판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 중량% 이하, Mn : 1.0 ~ 2.5 중량%, Ti : 0.03 ~ 0.10 중량%, Nb : 0.04 ~ 0.08 중량%, Cr : 0.2 ~ 1.0 중량%, Al : 0.01 ~ 0.10 중량%, P : 0.03 중량% 이하, S : 0.005 중량% 이하, N : 0.006 중량% 이하 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 슬라브 판재에는 Mo : 0.1 ~ 0.5 중량% 및 B : 0.001 ~ 0.003 중량% 중 선택된 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1200 ~ 1250℃로 재가열한다.

이때, 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 이때, 슬라브의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분을 재고용한다.

본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1200℃ 미만일 경우에는 슬라브 전체의 조직이 균질화가 제대로 이루어 지지 않으며, 열간압연 이후의 공정에서 혼립조직이 발생 할 수 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과할 경우에는 결정립의 이상 성장(abnormal grain growth)이 발생될 우려가 있다. 이는 결과적으로 강도 상승에 반하는 요인으로 작용할 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 840 ~ 940℃ 조건으로 열간압연한다.

본 단계에서, 마무리 열간압연온도(FDT)가 840℃ 미만일 경우에는 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다. 반대로, 마무리 열간압연온도(FDT)가 940℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다.

냉각

냉각 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 냉각한다

본 단계에서의 냉각은 ROT(Run Out Table)에서 실시될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 냉각 단계에서 사용되는 ROT는 열간압연된 판재를 650 ~ 750℃까지 냉각하는 1차 냉각 구간과, 상기 1차 냉각된 판재를 공랭으로 유지하는 유지 구간과, 상기 공냉된 판재를 300 ~ 500℃까지 냉각하는 2차 냉각 구간으로 구분될 수 있다.

이때, 1차 냉각종료온도가 650℃ 미만일 경우에는 저온변태조직이 다량 형성되어 페라이트 + 오스테나이트의 이상 분리가 어려우며, 반대로, 1차 냉각종료온도가 750℃를 초과할 경우에는 조대한 이상 조직과 높은 이상 분율로 강도확보는 용이하나 연신율이 열화되는 문제가 있다.

한편, 본 단계에서, 유지 구간에서의 공랭은 3 ~ 11초 동안 실시하는 것이 바람직하다. 공랭 유지시간이 3초 미만일 경우에는 페라이트 변태가 불충분하여 가공성을 확보하기 어렵다. 반대로, 유지 시간이 11초를 초과할 경우에는 펄라이트의 형성으로 강판의 가공성이 목표값에 미달하는 문제를 야기할 수 있다.

또한, 본 단계에서, 2차 냉각종료온도가 300℃ 미만일 경우에는 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직을 안정적으로 확보하는 데는 용이하나, 연신율이 급격히 저하되는 문제가 있다. 반대로, 2차 냉각종료온도가 500℃를 초과할 경우에는 페라이트(Ferrite)와 마르텐사이트(Martensite)의 복합 조직을 안정적으로 확보하는 데 어려움이 따르며, 이는 결국 강도를 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.

권취

권취 단계(S140)에서는 냉각된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 300 ~ 500℃ 권취한다. 이때, 권취 온도는 2차 냉각종료온도와 실질적으로 동일할 수 있다.

상기 권취 단계(S140)에 의하여 권취되는 열연강판의 최종 미세조직은 페라이트 및 마르텐사이트의 복합 조직을 가질 수 있다.

템퍼링

템퍼링 단계(S150)에서는 권취된 코일을 저온 가열로에 투입시켜 템퍼링 처리한다. 이때, 템퍼링(Tempering)은 300 ~ 500℃로 유지되는 저온 가열로 내에서 5 ~ 60분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 저온 가열로내에서 템퍼링 처리를 실시할 경우, 저온변태 조직의 경한 조직을 연한 조직으로 풀어줌으로써, 가공성을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 단계에서, 템퍼링 온도가 300℃ 미만일 경우에는 템퍼링 시간이 과도하게 장시간 동안 수행되어야 하므로, 공정 효율이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 템퍼링 온도가 500℃를 초과할 경우에는 과도한 템퍼링으로 열처리된 강판의 기계적 특성이 저하될 우려가 있다.

또한, 본 단계에서, 템퍼링 시간이 5분 미만일 경우에는 충분한 템퍼링이 이루어지지 않아 목표로 하는 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 템퍼링 시간이 60분을 초과할 경우에는 템퍼링 효과 대비 공정 시간이 과도하게 필요하게 되므로 경제적이지 못하다.

따라서, 상기 과정(S110 ~ S150)으로 제조되는 강판은 권취 단계 이후, 저온 가열로를 이용한 템퍼링 처리를 실시하는 것을 통해 저온변태 조직의 경한 조직을 연한 조직으로 풀어줌으로써, 고강도를 가지면서도 가공성을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따른 강판은 권취 단계 이후에 실시되는 템퍼링 처리에 의하여, 미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite)를 포함하는 복합 조직으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 과정으로 제조되는 본 발명에 따른 강판은 인장강도(TS) : 950 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 850 ~ 950MPa, 연신율(EL) : 10 ~ 15% 및 홀 확장율(HER) : 55 ~ 65%를 만족할 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. 시편 제조

표 1 및 표 2에 기재된 조성과 표 3에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편을 제조하였다. 이때, 실시예 1 ~ 3에 따른 시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 열간압연 및 냉각의 열연공정을 모사하고 권취로에 장입한 후, 템퍼링 처리를 실시하였다. 반면, 비교예 1 ~ 2에 따른 시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 열간압연 및 냉각의 열연공정을 모사하고 권취로에 장입하였다.

[표 1] (단위: 중량%)

[표 2] (단위: 중량%)

[표 3]

2. 기계적 물성 평가

표 4는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.

[표 4]

표 1 내지 표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 950 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 850 ~ 950MPa, 연신율(EL) : 10 ~ 15% 및 홀 확장율(HER) : 55 ~ 65%를 모두 만족하는 것을 알 수 있다.

반면, 실시예 1과 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 탄소(C)의 함량이 과도하게 첨가되며, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo) 및 보론(B)이 첨가되지 않으며, 템퍼링(Tempering)이 실시되지 않은 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 연신율(EL) 및 홀 확장율(HER)은 목표값을 초과하였으나, 인장강도(TS) 및 항복강도(YS)가 목표값에 턱없이 미달하는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 1과 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 보론(B)이 첨가되지 않으며, 템퍼링(Tempering)이 실시되지 않은 비교예 2에 따라 제조된 시편의 경우 역시, 연신율(EL) 및 혹 확장율(HER)은 목표값을 만족하였으나, 인장강도(TS) 및 항복강도(YS)가 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.

한편, 도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 최종 미세조직을 나타낸 사진이고, 도 3은 실시예 2에 따라 제조된 시편에 대하여 가공 처리를 실시한 후의 결과를 나타낸 사진이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite)를 포함하는 복합 조직으로 이루어져 있는 것을 알 수 있다. 이는 권취 단계 이후, 저온 가열로를 이용한 템퍼링 처리를 실시하는 것을 통해 저온변태 조직의 경한 조직을 연한 조직으로 풀어준 데 기인한 것으로 판단된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 실시예 2에 따라 제조된 시편의 경우, 일정한 형상으로 홀 가공 처리가 가능함을 확인할 수 있다. 이는 템퍼링 처리에 의해 연한 조직의 다량 생성으로 홀 확장율(HER) : 56%를 갖는 데 기인한 것으로 판단된다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 강판은 권취 단계 이후, 저온 가열로를 이용한 템퍼링 처리를 실시하는 것을 통해 저온변태 조직의 경한 조직을 연한 조직으로 풀어줌으로써, 최종 미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite)를 포함하는 복합 조직으로 이루어질 수 있다.

이를 통해, 본 발명에 따른 강판은 인장강도(TS) : 950 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 850 ~ 950MPa, 연신율(EL) : 10 ~ 15% 및 홀 확장율(HER) : 55 ~ 65%를 나타내는 것을 확인하였다.

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 단계
S140 : 권취 단계
S150 : 템퍼링 단계

Claims

(a) C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 중량% 이하, Mn : 1.0 ~ 2.5 중량%, Ti : 0.03 ~ 0.10 중량%, Nb : 0.04 ~ 0.08 중량%, Cr : 0.2 ~ 1.0 중량%, Al : 0.01 ~ 0.10 중량%, P : 0.03 중량% 이하, S : 0.005 중량% 이하, N : 0.006 중량% 이하 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1200 ~ 1250℃로 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 840 ~ 940℃ 조건으로 열간압연하는 단계;
(c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하는 단계;
(d) 상기 냉각된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 300 ~ 500℃에서 권취하는 단계; 및
(e) 상기 권취된 코일을 저온 가열로에 투입시켜 템퍼링 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 슬라브 판재에는
Mo : 0.1 ~ 0.5 중량% 및 B : 0.001 ~ 0.003 중량% 중 선택된 1종 이상이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-1) 상기 열간압연된 판재를 650 ~ 750℃까지 냉각하는 1차 냉각 단계와,
(c-2) 상기 1차 냉각된 판재를 공랭으로 유지하는 유지 단계와,
(c-3) 상기 공냉된 판재를 300 ~ 500℃까지 냉각하는 2차 냉각 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 (c-2) 단계에서,
공랭 유지시간은 3 ~ 11초간 실시하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
상기 템퍼링 처리는
300 ~ 500℃에서 5 ~ 60분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
C : 0.04 ~ 0.10 중량%, Si : 0.1 중량% 이하, Mn : 1.0 ~ 2.5 중량%, Ti : 0.03 ~ 0.10 중량%, Nb : 0.04 ~ 0.08 중량%, Cr : 0.2 ~ 1.0 중량%, Al : 0.01 ~ 0.10 중량%, P : 0.03 중량% 이하, S : 0.005 중량% 이하, N : 0.006 중량% 이하 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
미세조직이 페라이트(Ferrite) 및 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite)를 포함하는 복합 조직으로 이루어지고, 인장강도(TS) : 950 ~ 1100MPa, 항복강도(YS) : 850 ~ 950MPa 및 연신율(EL) : 10 ~ 15%를 갖는 것을 특징으로 하는 강판.
제6항에 있어서,
상기 강판은 홀 확장율(HER) : 55 ~ 65%를 갖는 것을 특징으로 하는 강판.
제6항에 있어서,
상기 강판은
Mo : 0.1 ~ 0.5 중량% 및 B : 0.001 ~ 0.003 중량% 중 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판.