KR20140055464A - 탄소강 및 그 제조 방법 - Google Patents
탄소강 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140055464A KR20140055464A KR1020120122423A KR20120122423A KR20140055464A KR 20140055464 A KR20140055464 A KR 20140055464A KR 1020120122423 A KR1020120122423 A KR 1020120122423A KR 20120122423 A KR20120122423 A KR 20120122423A KR 20140055464 A KR20140055464 A KR 20140055464A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steel
- less
- carbon steel
- hot
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 title abstract description 38
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 title abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 22
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims abstract description 15
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 8
- 229910000677 High-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- RMLPZKRPSQVRAB-UHFFFAOYSA-N tris(3-methylphenyl) phosphate Chemical compound CC1=CC=CC(OP(=O)(OC=2C=C(C)C=CC=2)OC=2C=C(C)C=CC=2)=C1 RMLPZKRPSQVRAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
- C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
합금 성분 및 공정 조건 제어를 통하여, 열연 코일의 제조시 가공열처리 조직을 구현하여 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 탄소강 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 탄소강 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.30 ~ 0.40 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8 중량%, 인(P) : 0.025 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.040 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강을 단상 오스테나이트 구간에서부터 공석변태온도 구간까지 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 마무리 열간 압연된 강을 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 탄소강 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.30 ~ 0.40 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8 중량%, 인(P) : 0.025 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.040 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강을 단상 오스테나이트 구간에서부터 공석변태온도 구간까지 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 마무리 열간 압연된 강을 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 탄소강 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 열연 코일의 제조시 가공열처리 조직을 구현하여 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 탄소강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고탄소 강판은 자동차, 기계, 공구 등 부품산업의 핵심소재로서 성장 가능성이 높고 기술 경쟁력이 있다.
이로 인해, 고탄소강 개발 기술은 국내 제조업의 경쟁력 강화라는 측면에서 반드시 확보하여야 할 기반 기술이다. 고탄소강은 일반적으로 탄소 함량이 0.3 ~ 1.2 중량%가 함유된 강을 말하며 고탄소강을 이용한 부품의 제조공정을 살펴보면, 철강업체에서 열연강판을 제조하고 재 압연업체에서 산세, 구상화소둔, 냉간압연 등의 공정을 실시한 후, 가공업체에서 블랭킹(blanking) 등의 방법으로 부품을 가공하여 열처리, 도금 등을 실시하여 최종적인 부품으로 조립하게 된다.
일반적으로 고강도 및 고인성을 요구하는 강은 TMCP 공정으로 제조되고 있다. 이러한 TMCP 강의 특성상 미세조직(micro-structure)을 제어함으로써 원하는 고강도, 고인성의 물성과 충격 물성을 확보할 수 있다. 이러한 미세조직을 제어하기 위해 제조공정은 마무리 압연시 압연시작온도 및 압연종료온도를 준수해야 하는 제어압연을 실시해야 하므로, 슬라브 판재가 조압연 공정을 거친 후, 오스테나이트 미재결정 온도에서 압연시작온도를 준수해야 하나, 고탄소강과 같이 카본이 많이 함유될수록 Ar3점 온도가 낮아지므로 이에 따라 마무리 열간압연온도도 낮아지게 되어 열간 압연성이 저하되는 요인으로 작용한다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0470646호(2005.03.07 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 고탄소강 선재의 제조방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 열연 코일의 제조시 가공열처리 조직을 구현하여 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 탄소강을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 600 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 300 ~ 450MPa 및 연신율(EL) : 25% 이상의 우수한 기계적 물성을 갖는 탄소강을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 탄소강 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.30 ~ 0.40 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8 중량%, 인(P) : 0.025 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.040 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강을 단상 오스테나이트 구간에서부터 공석변태온도 구간까지 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 마무리 열간 압연된 강을 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 탄소강은 탄소(C) : 0.30 ~ 0.40 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8 중량%, 인(P) : 0.025 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.040 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80vol% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 합금 성분 및 공정 조건 제어를 통하여, 열연 코일의 제조시 가공열처리 조직을 구현하여 우수한 기계적 물성을 갖는 탄소강을 제조할 수 있다.
따라서, 상기 방법으로 제조되는 탄소강은 인장강도(TS) : 600 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 300 ~ 450MPa 및 연신율(EL) : 25% 이상의 우수한 기계적 물성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소강 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 최종 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따라 제조된 시편에 대한 최종 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 최종 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따라 제조된 시편에 대한 최종 미세조직을 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 탄소강 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
탄소강
본 발명에 따른 탄소강은 인장강도(TS) : 600 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 300 ~ 450MPa 및 연신율(EL) : 25% 이상을 만족하는 것을 목표로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 탄소강은 탄소(C) : 0.30 ~ 0.40 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8 중량%, 인(P) : 0.025 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.040 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.
이때, 상기 강은 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80vol% 이상을 가질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 탄소강에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
본 발명에서 탄소(C)는 제조되는 탄소강의 강도를 확보하기 위해 첨가된다. 또한, 상기 탄소(C)는 강의 강도 및 경도를 결정하는 주요 원소로 함량이 높을수록 강도를 증가시키며, 황(S)과 결합하여 탄유화물을 형성하여 피삭성을 향상시킨다.
상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 탄소강 전체 중량의 0.30 ~ 0.40 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 0.30 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.40 중량%를 초과할 경우에는 충격인성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
본 발명에서 실리콘(Si)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 또한 고용 강화 효과를 향상시키는 역할을 한다.
상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 탄소강 전체 중량의 0.15 ~ 0.35 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 0.15 중량% 미만일 경우에는 실리콘 첨가에 따른 탈산 효과 및 고용 강화 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 0.35 중량%를 초과할 경우에는 제조되는 고탄소강의 인성을 저하시키는 문제점이 있다.
망간(Mn)
본 발명에서 망간(Mn)은 베이나이트 조직을 미세화하여 강도를 향상시키는데 매우 효과적인 원소이다. 또한, 망간(Mn)은 고온에서 소성을 증가시켜 주조성을 좋게 한다. 그리고 망간(Mn)은 황(S)과 결합하여 MnS를 형성함으로서 적열취성을 방지하고 절삭가공성을 향상시킨다.
상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 탄소강 전체 중량의 0.6 ~ 0.8 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 0.6 중량% 미만일 경우에는 망간 첨가에 따른 고용강화 효과 및 강도 확보 효과가 불충분하다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 0.8 중량%를 초과할 경우에는 인성을 저하시키며, 탄소강의 제조 원가를 크게 상승시키는 문제점이 있다.
인(P)
인(P)은 절삭성의 향상을 위하여 첨가된다. 다만, 본 발명에 따른 탄소강에서 인(P)의 함량이 0.025 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우에는 인성이나 내피로성 등이 악화되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 탄소강 전체 중량의 0.025 중량% 이하로 제한하였다.
황(S)
황(S)은 탄소강에서 절삭성 및 가공성을 향상시키기 위하여 첨가된다.
다만, 본 발명에 따른 탄소강에서 황(S)의 함량이 0.005 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우에는 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 용접성을 악화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 탄소강 전체 중량의 0.005 중량% 이하로 제한하였다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 석출물 형성원소로서 강의 강도에 가장 큰 영향을 주는 원소 중 하나이며, 강 중에 탄질화물을 석출하거나 Fe 내 고용강화를 통하여 강의 강도를 향상시키는 원소이다. 특히, 니오븀계 석출물들은 1200℃ 정도의 슬라브 재가열 과정에서 고용된 후 열간압연 중 미세하게 석출하여 강의 강도를 효과적으로 증가시킨다.
상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 탄소강 전체 중량의 0.025 ~ 0.040 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.025 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.040 중량%를 초과할 경우에는 과다한 석출물 형성에 의하여 롤 포스(Roll Force)가 증가되어 압연성을 저하시키는 문제점이 있다.
질소(N)
본 발명에서 질소(N)는 불가피한 불순물로써, 이의 함량을 극소량으로 제어하는 것이 바람직하나, 이 경우 제조 비용이 증가하고 관리의 어려움이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 탄소강 전체 중량의 0.006 중량% 이하로 제한하였다.
탄소강 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄소강 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 탄소강 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간 압연 단계(S120) 및 냉각/권취 단계(S130)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서는 실시하는 것이 더 바람직하다.
본 발명에서 열간압연의 대상이 되는 반제품 상태의 강 슬라브는 탄소(C) : 0.30 ~ 0.40 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8 중량%, 인(P) : 0.025 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.040 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.
슬라브 재가열
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기 조성을 갖는 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열한다. 여기서, 상기 강 슬라브는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 연속주조공정을 통해 확보한 강 슬라브를 재가열하는 것을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용한다.
본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우에는 주조시 편석된 성분이 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(STR)가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 최종 페라이트 입도가 조대화되면서 강도가 감소하며, 또한 과도한 가열 공정으로 인하여 강의 제조 비용을 증가시킬 수 있다.
열간 압연
열간 압연 단계(S120)에서는 재가열된 강 슬라브를 단상 오스테나이트 구간에서부터 공석변태온도 구간까지 열간 압연한다. 특히, 본 발명에서의 열간 압연은 연속적인 초석 세멘타이트 형성을 방지하기 위해 단상 오스테나이트 구간에서부터 공석변태온도 근방에서 실시하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 열간 압연은 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 750 ~ 820℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는 것이 바람직하다. 마무리 열간압연온도(FDT)가 750℃미만일 경우에는 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 반대로, 마무리 열간압연온도(FDT)가 820℃를 초과할 경우에는 조대화된 오스테나이트 결정립으로 인한 펄라이트 핵 생성이 지연 되고 권취 온도와의 편차가 증가하여 온도 제어성이 떨어지는 문제가 있다.
냉각/권취
냉각/권취 단계(S130)에서는 마무리 열간 압연된 강을 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 600℃까지 냉각하여 권취한다. 본 발명에서의 냉각 과정은 압연된 판재를 수냉 등의 강제 냉각 방식으로 실시될 수 있다. 특히, 냉각은 미세한 페라이트(ferrite)의 상변태가 충분히 일어날 수 있도록 전단급냉으로 실시하는 것이 바람직하다.
이때, 권취 온도(CT)가 550℃ 미만일 경우에는 저온 상의 생성으로 인해 강도가 증가하는 이점이 있기는 하나, 연신율이 급격히 감소하는 문제가 있다. 반대로, 권취 온도가 600℃를 초과할 경우에는 펄라이트 층상 조직 간격이 증가하여 전위 이동에 장애물로 작용하기 힘들어져 강도가 감소하게 되며, 조대한 시멘타이트(cementite)와 페라이트(ferrite) 간의 계면에 변형이 집중되어 보이드(void)와 같은 결함이 발생하게 되고 크랙 성장 사이트로 작용하여 가공성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 단계에서, 냉각 속도는 30 ~ 50℃/sec로 실시하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 30℃/sec 미만으로 실시될 경우에는 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 50℃/sec를 초과할 경우에는 조직이 경해져서 충격인성이 급격히 저하되는 문제가 있다.
상기의 과정(S110 ~ S130)으로 제조되는 탄소강은 합금 성분 및 공정 조건 제어를 통하여, 열연 코일의 제조시 가공열처리 조직을 구현하여 우수한 기계적 물성을 갖는 탄소강을 제조할 수 있다.
따라서, 상기 방법으로 제조되는 탄소강은 인장강도(TS) : 600 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 300 ~ 450MPa 및 연신율(EL) : 25% 이상의 우수한 기계적 물성을 가질 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 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편을 제조하였다. 이때, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열, 열간압연 및 냉각의 열연공정을 모사하고 권취로에 장입하였다. 이후, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편에 대하여 인장시험을 실시하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
[표 2]
2. 기계적 물성 평가
표 3은 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
[표 3]
표 1 내지 표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 600 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 300 ~ 450MPa 및 연신율(EL) : 25% 이상을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
반면, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 니오븀(Nb)이 첨가되지 않으며, 마무리 열간압연온도(FDT) 및 권취온도(CT)가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어나는 비교예 1 및 3에 따라 제조된 시편의 경우, 항복점(YP)은 목표값을 만족하였으나, 인장강도(TS) 및 연신율(EL)이 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 니오븀(Nb)의 함량과, 마무리 열간압연온도(FDT) 및 권취온도(CT)가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어나는 비교예 2에 따라 제조된 시편의 경우 역시, 항복점(YP)은 목표값을 만족하였으나, 인장강도(TS) 및 연신율(EL)이 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 최종 미세조직을 나타낸 사진이고, 도 3은 비교예 1에 따라 제조된 시편에 대한 최종 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80vol% 이상을 갖는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 인장 강도(TS) : 600MPa 이상 및 연신율 25% 이상의 기계적 성질을 갖는 것을 실험을 통해 확인하였다.
반면, 도 3에 도시된 바와 같이, 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합 조직을 가지기는 하나, 페라이트 조직이 치밀하지 못할 뿐만 아니라 페라이트의 조직 분율이 80vol%를 만족하지 못하여 목표하는 강도에 도달하지 못한 것으로 파악된다.
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 : 열간 압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계
S120 : 열간 압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계
Claims (5)
- (a) 탄소(C) : 0.30 ~ 0.40 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8 중량%, 인(P) : 0.025 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.040 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 강을 단상 오스테나이트 구간에서부터 공석변태온도 구간까지 열간 압연하는 단계; 및
(c) 상기 마무리 열간 압연된 강을 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소강 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 열간 압연은
FDT(Finishing Delivery Temperature) : 750 ~ 820℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는 것을 특징으로 하는 탄소강 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 냉각은 30 ~ 50℃/sec의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 탄소강 제조 방법.
- 탄소(C) : 0.30 ~ 0.40 중량%, 실리콘(Si) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 망간(Mn) : 0.6 ~ 0.8 중량%, 인(P) : 0.025 중량% 이하, 황(S) : 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb) : 0.025 ~ 0.040 중량%, 질소(N) : 0.006 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80vol% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소강.
- 제4항에 있어서,
상기 강은
인장강도(TS) : 600 ~ 750MPa, 항복점(YP) : 300 ~ 450MPa 및 연신율(EL) : 25% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소강.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120122423A KR101467053B1 (ko) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | 탄소강 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120122423A KR101467053B1 (ko) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | 탄소강 및 그 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140055464A true KR20140055464A (ko) | 2014-05-09 |
| KR101467053B1 KR101467053B1 (ko) | 2014-12-10 |
Family
ID=50887111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120122423A Expired - Fee Related KR101467053B1 (ko) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | 탄소강 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101467053B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102145259B1 (ko) | 2019-11-12 | 2020-08-18 | 이양호 | 탄소공구강 열처리 방법과 이를 이용한 탄소공구강 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5549450B2 (ja) * | 2010-07-21 | 2014-07-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ファインブランキング性に優れた高炭素熱延鋼板およびその製造方法 |
-
2012
- 2012-10-31 KR KR1020120122423A patent/KR101467053B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101467053B1 (ko) | 2014-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20150112489A (ko) | 강재 및 그 제조 방법 | |
| KR102166592B1 (ko) | 철근 및 그 제조방법 | |
| JP2022510212A (ja) | 延性及び低温靭性に優れた高強度鋼材及びその製造方法 | |
| CN108220547B (zh) | 高强度低屈服比型微细球化钢板及其制造方法 | |
| KR101546134B1 (ko) | 고강도 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR20130046967A (ko) | 내마모성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101770073B1 (ko) | 고강도 철근의 제조 방법 | |
| KR101505279B1 (ko) | 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101412438B1 (ko) | 고강도 라인파이프용 강판 및 제조 방법 | |
| KR101297042B1 (ko) | 성형성이 우수한 자동차용 고강도 냉연강판 제조 방법 | |
| KR101467053B1 (ko) | 탄소강 및 그 제조 방법 | |
| KR101546138B1 (ko) | 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101149184B1 (ko) | 인장강도 750ＭＰａ급 고강도 구조용 강재의 제조 방법 및 그 구조용 강재 | |
| KR101412286B1 (ko) | 초고강도 강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101572317B1 (ko) | 형강 및 그 제조 방법 | |
| KR101443445B1 (ko) | 비열처리형 고강도 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101267624B1 (ko) | 구조용 강재 및 그 제조 방법 | |
| KR101400634B1 (ko) | 냉연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101467026B1 (ko) | 강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101516870B1 (ko) | 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR20160036813A (ko) | 탄소강 및 그 제조 방법 | |
| KR20160063168A (ko) | 강재 및 그 제조 방법 | |
| KR20140118314A (ko) | 고탄소강 및 그 제조 방법 | |
| KR20150025910A (ko) | 고강도 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR20150112490A (ko) | 강재 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20121031 |
|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20121227 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20121031 Comment text: Patent Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20140619 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20140930 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20141124 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20141124 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20180905 |