KR20140002281A - 열연강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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현대제철 주식회사
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Abstract

바나듐(V)을 첨가하여, 고항복비를 갖는 열연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 열연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.04~0.08 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.2 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.0~0.5 중량%, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.03 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.1 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.02~0.1 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 중량% 이하 및 질소(N) : 0.003중량% 이하를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 마무리 압연 온도(FDT) : 850~950℃로 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간 압연된 판재를 페라이트 온도 역까지 냉각하여, 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열연강판 및 그 제조 방법 {HOT-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE HOT-ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바나듐(V)을 첨가하여, 950MPa급의 가공성이 우수한 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근에는 기존에 열연강판의 소재를 사용하여 온 자동차용 구조부 부품에서 탈피하여열연강판의 자동차용 구조부 부품의 소재 적용기술이 미래 경량차체 기술로 부각되고 있다.
열연 고강도강을 대체하는 고강도 열연강판 사용은 차체 경량화를 효과적으로 구현하면서, 차체 주요 부품별로 충돌, 강성 등 요구 성능에 대응하는 적합한 기계적 성질의 소재들을 선별 배치하여 최적화 된 차체 성능을 얻을 수 있다.
또한, 열연 고강도강판은 합금원소의 높은 첨가량과 공정 중 작업성(연속공정에서의 용접성, 통판성)이 좋지 않아 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0108786호(2011.10.06. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 고강도 ＡＰＩ 열연강판 및 그 제조 방법 이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 합금성분 및 공정 제어를 통하여 고항복비를 갖는 열연강판을 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 950MPa 이상의 우수한 강도를 가지며, 가공성이 우수한 열연 강판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.04~0.08 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.2 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.0~0.5 중량%, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.03 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.1 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.02~0.1 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 중량% 이하 및 질소(N) : 0.003중량% 이하를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 마무리 압연 온도(FDT) : 850~950℃로 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간 압연된 판재를 페라이트 온도 역까지 냉각하여, 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열연강판은 탄소(C) : 0.04~0.08 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.2 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.0~0.5 중량%, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.03 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.1 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.02~0.1 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 중량% 이하 및 질소(N) : 0.003중량% 이하를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 820~950MPa를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열연강판 제조 방법은 바나듐(V)을 첨가하여, 950MPa 이상의 고강도를 가질 수 있다.
또한, 상기 방법으로 제조되는 열연강판은 인장강도(TS) : 820~950MPa을 만족할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고강도 열연강판 제조 방법에서 열간압연 종료 후 권취까지의 냉각 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 시편에 대하여, 변형률에 따른 인장강도 값을 나타낸 것이다.
도 5 및 도6은 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대하여, 홀확장성을 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 탄소(C) : 0.04~0.08 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.2 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.0~1.5 중량%, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.03 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.1 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.02~0.1 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 중량% 이하 및 질소(N) : 0.003중량% 이하를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 강 강도 향상에 기여한다.
상기 탄소는 강판 전체 중량의 0.04 ~ 0.08 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 탄소 함량이 0.04 중량% 미만일 경우 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 탄소 함량이 0.08 중량%를 초과할 경우, 강중 탄화물 형성이 촉진되어 연신율이 저하되며, 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘( Si )
실리콘(Si)은 고용강화 원소로서, 강의 청정화 및 오스테나이트 내의 탄소 농화를 촉진하며, 적정 망간(Mn)을 첨가하는 강중에서 용접시 용융 금속의 유동성을 좋게 하여 용접부내 개재물 잔류를 최대한 감소하는 원소이다. 또한, 실리콘은 항복비, 연신율의 균형을 저해하지 않으면서 강도를 향상하며 페라이트내 탄소의 확산 속도를 느리게 하기 때문에 탄화물 성장을 억제하며 페라이트를 안정화하여 연신율을 향상시킨다.
다만, 실리콘 함량이 0.2 중량%를 초과하는 경우, 소재 표면에 Mn2SiO4상 및 SiO2상을 형성하여 도금 젖음성을 저하시켜 외관 표면을 저하시키는 문제가 있으므로, 실리콘의 함량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.2 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
망간( Mn )
망간(Mn)은 고용강화 원소로서, 강도 향상에 기여한다.
상기 망간은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 1.0 ~ 1.5 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 함량이 1.0 중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 함량이 1.5 중량%를 초과하는 경우 소재 두께 중심부에서 망간 밴드가 발달하여 연신율이 저하되는 문제점이 있다.
인(P)
인(P)은 강도 향상에 일부 기여한다. 그러나, 인(P)은 강판 제조시 편석 가능성이 큰 원소로서, 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 용접성을 악화시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 열연강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하였다.
황(S)
황(S)은 인성 용접성을 저해하고, MnS 비금속 개재물을 증가시켜 강의 가공중 크랙을 발생하며, 특히 0.003 중량%를 초과하여 과다 첨가시 조대한 개재물을 증가시켜 강의 피로특성을 열화시킨다.
따라서, 황의 함량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.003% 이하로 제한되는 것이 바람직하다.
알루미늄( Al )
알루미늄(Al)은 탈산제로 주로 사용하는 원소이다.
상기 알루미늄은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.03 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
알루미늄이 0.03 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우 연주성을 저하시키며 슬라브내 AlN을 형성하여 열연 크랙을 유발하는 문제점이 있다.
티타늄( Ti )
티타늄 (Ti) 원소는 강력한 탄질화물 형성 원소로서, 상기 티타늄의 함량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 중량% 이하인 것이 바람직하다. 티타늄이 0.1 중량%를 초과할 경우 제조되는 열연강판의 표면 결함을 유발하는 문제점이 있다.
바나듐(V)
바나듐(V)은 고온 석출의 생성 및 성장을 유도하여, 석출물의 양을 증가시킨다,
상기 바나듐은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.1 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 바나듐이 0.1 중량%를 초과하여 첨가될 경우, 항저온에서 과다 석출로 권취시 문제가 될 수 있다.
몰리브덴( Mo )
몰리브덴(Mo)은 경화능 증가를 통해 강도 향상에 기여한다.
상기 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.2 중량%를 초과할 경우 열연강판의 인성이 저하되는 문제점이 있으므로, 몰리브덴의 함량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.2 중량% 이하인 것이 바람직하다.
질소(N)
질소(N)는 AlN 등의 형성으로 결정립을 미세화하나, 용융아연도금시 아연 도금층의 합금화 공정에서 냉각시 과포화되어 균일 연신율이 저하되므로 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.003중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
열연강판 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열연강판의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 열연강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간 압연 단계(S120) 및 냉각/권취 단계(S130)를 포함한다.
슬라브 재가열
슬라브 재가열 단계(S110)는 반제품 상태의 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분 및 석출물을 재고용한다.
슬라브 재가열은 1100~1250℃의 온도에서 대략 1~3시간동안 실시되는 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 온도가 1100℃ 미만이면 슬라브 판재의 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도가 1250℃를 초과하면 오스테나이트 결정립이 조대화되어, 강도 확보가 어려운 문제점이 있다.
열간압연
열간압연 단계(S120)에서는 슬라브 판재를 열간압연한다.
열간압연 단계(S120)에서 마무리 압연 온도(FDT)는 850~950℃인 것이 바람직하다. 마무리 압연 온도가 950℃를 초과하는 경우, 권취 온도와의 편차가 증가하여 온도 제어가 어려운 문제점이 있다. 반대로, 마무리 압연 온도가 850℃ 미만인 경우, 열간압연시 압연 부하가 증가될 수 있다.
냉각/ 권취
냉각/권취 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 냉각하여 권취한다.
본 발명에서, 권취 온도(Coiling Temperature :CT)는 590~640℃인 것이 바람직하다. 권취 온도가 640℃를 초과할 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 권취 온도(CT)가 590℃ 미만일 경우에는 열연강판의 경도가 과다하게 높아질 수 있으며, 연신율이 감소할 수 있다.
또한, 냉각은 10~100℃/sec의 냉각속도로 실시되는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 10℃/sec 미만인 경우 결정립 성장이 촉진되어 강도 확보에 어려움이 있다. 반대로, 냉각 속도가 100℃/sec를 초과하는 경우, 저온 충격인성이 저하될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 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. 시편의 제조
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure pat00001
2. 기계적 물성 평가
표 2는 비교예 1 및 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
[표 2]
Figure pat00002
표 2를 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 인장강도 820~950MPa, 홀확장성(HER) : 60~120% 및 나노석출물 크기가 20nm이하를 모두 만족하는 것을 볼 수 있다.
반면, 바나듐(V)이 첨가되지 않은 비교예 1의 경우, 인장강도가 800MPa이하를 나타내었으며, 및 홀확장성도 60%에 미치지 못하였다.
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
S120: 열간 압연
S130: 냉각/권취

Claims (5)

  1. (a) 탄소(C) : 0.04~0.08 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.2 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.0~0.5 중량%, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.03 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.1 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.02~0.1 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 중량% 이하 및 질소(N) : 0.003중량% 이하를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 판재를 마무리 압연 온도(FDT) : 850~950℃로 열간 압연하는 단계; 및
    (c) 상기 열간 압연된 판재를 페라이트 온도 역까지 냉각하여, 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature : SRT)는 1100 ~ 1250℃인 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 냉각은
    10~100℃/sec의 속도로 실시되는 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 권취 온도는
    590~640℃인 것을 특징으로 하는 열연강판 제조 방법.
  5. 탄소(C) : 0.04~0.08 중량% 이하, 실리콘(Si) : 0.2 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.0~0.5 중량%, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.003 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.03 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.1 중량% 이하, 바나듐(V) : 0.02~0.1 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2 중량% 이하 및 질소(N) : 0.003중량% 이하를 포함하며, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
    인장강도(TS) : 820~950MPa를 갖는 것을 특징으로 하는 열연강판.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101675700B1 (ko) * 2015-11-24 2016-11-11 현대제철 주식회사 고강도 열연강판 및 그 제조방법

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