KR20140056765A

KR20140056765A - 형강 및 그 제조 방법

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Publication number: KR20140056765A
Application number: KR1020120122417A
Authority: KR
Inventors: 이철원; 공태희; 구자덕; 박정욱; 윤명석; 정승훈
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-05-12

Abstract

합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 저온충격인성에 유해한 원소인 질소(N)를 진공탈처리 공정을 실시하지 않는 대신 티타늄(Ti), 니오븀 등의 석출경화형 원소를 첨가함으로써, 우수한 저온충격인성을 확보할 수 있는 형강 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 형강은 중량%로, C : 0.06 ~ 0.12%, Si : 0.15 ~ 0.55%, Mn : 1.20 ~ 1.65%, P : 0.02% 이하, S : 0.007% 이하, Ni : 0.05 ~ 0.40%, Cu : 0.25% 이하, Al : 0.015 ~ 0.045%, V : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.010 ~ 0.025%, Nb : 0.01 ~ 0.04%, N : 120ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80 ~ 90vol%이고, 상기 페라이트의 평균 결정입도가 6 ~ 12㎛를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

형강 및 그 제조 방법{SHAPE STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 형강 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 저온충격인성에 유해한 원소인 질소(N)를 진공탈처리 공정을 실시하지 않는 대신 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 등의 석출경화형 원소를 첨가함으로써, 우수한 저온충격인성을 확보할 수 있는 형강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

철강소재는 합금성분, 압연온도, 냉각조건 등에 따라 그 물성이 달라진다. 특히, 합금성분 중 질소(N)는 압연온도 조건에 의해서 알루미늄(Al), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 등과 결합하여 석출물을 형성하여 제품의 기계적 물성에 큰 영향을 준다.

그러나, 질소(N)가 알루미늄(Al), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 등과 질화물(AlN, VN, NbN) 등을 형성하지 못할 경우, 잔류 질소(Free Nitrogen)가 기지내에 고용되는 데 기인하여 저온충격인성이 급격히 저하되는 요인으로 작용한다.

한편, 스크랩을 이용하여 전기로로 생산되는 형강, 특히 H 형강은 대략 110ppm 정도의 질소를 함유한다. 이로 인해, 전기로로 생산된 형강 제품의 경우, 높은 질소함량으로 인해 -60℃의 저온에서 우수한 충격인성을 확보하는데 어려움이 따르고 있다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0071617호(2012.07.03 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 내마모성, 내식성 및 저온인성이 우수한 오일샌드 슬러리 파이프용 강판 및 그 제조방법이 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 저온충격인성에 유해한 원소인 질소(N)를 진공탈처리 공정을 실시하지 않는 대신 티타늄(Ti), 니오븀 등의 석출경화형 원소를 첨가함으로써, -60℃에서 200J 이상의 충격흡수에너지를 확보할 수 있는 형강을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 460MPa 이상, 항복강도(YS) : 355MPa 이상, 연신율(EL) : 22% 이상 및 -60℃에서의 충격흡수에너지 : 200 ~ 300J을 갖는 형강을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 형강 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.06 ~ 0.12%, Si : 0.15 ~ 0.55%, Mn : 1.20 ~ 1.65%, P : 0.02% 이하, S : 0.007% 이하, Ni : 0.05 ~ 0.40%, Cu : 0.25% 이하, Al : 0.015 ~ 0.045%, V : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.010 ~ 0.025%, Nb : 0.01 ~ 0.04%, N : 120ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강을 1220 ~ 1250℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강을 FRT(Finish Rolling Temperature) : 800 ~ 900℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간 압연된 강을 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 형강은 중량%로, C : 0.06 ~ 0.12%, Si : 0.15 ~ 0.55%, Mn : 1.20 ~ 1.65%, P : 0.02% 이하, S : 0.007% 이하, Ni : 0.05 ~ 0.40%, Cu : 0.25% 이하, Al : 0.015 ~ 0.045%, V : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.010 ~ 0.025%, Nb : 0.01 ~ 0.04%, N : 120ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80 ~ 90vol%이고, 상기 페라이트의 평균 결정입도가 6 ~ 12㎛를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 저온충격인성에 유해한 원소인 질소(N)를 진공탈처리 공정을 실시하지 않는 대신 티타늄(Ti), 니오븀 등의 석출경화형 원소를 첨가함으로써, 우수한 저온충격인성을 확보할 수 있는 형강을 제조할 수 있다.

이를 통해, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 형강은 인장강도(TS) : 460MPa 이상, 항복강도(YS) : 355MPa 이상, 연신율(EL) : 22% 이상 및 -60℃에서의 충격흡수에너지 : 200 ~ 300J을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 형강은 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80 ~ 90vol%이고, 상기 페라이트의 평균 결정입도가 6 ~ 12㎛를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형강 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 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 형강 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

형강

본 발명에 따른 형강은 인장강도(TS) : 460MPa 이상, 항복강도(YS) : 355MPa 이상, 연신율(EL) : 22% 이상 및 -60℃에서의 충격흡수에너지 : 200 ~ 300J을 갖는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 형강은 C : 0.06 ~ 0.12%, Si : 0.15 ~ 0.55%, Mn : 1.20 ~ 1.65%, P : 0.02% 이하, S : 0.007% 이하, Ni : 0.05 ~ 0.40%, Cu : 0.25% 이하, Al : 0.015 ~ 0.045%, V : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.010 ~ 0.025%, Nb : 0.01 ~ 0.04%, N : 120ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

이때, 상기 형강은 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80 ~ 90vol%이고, 상기 페라이트의 평균 결정입도가 6 ~ 12㎛를 갖는다.

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

탄소(C)

본 발명에서 탄소(C)는 강의 강도를 확보하기 위해 첨가된다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 0.06 ~ 0.12 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 0.06 중량% 미만일 경우에는 목표로 하는 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.12 중량%를 초과할 경우에는 강의 강도는 증가하나 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘(Si)은 고용강화 효과도 갖는다.

상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 0.15 ~ 0.55 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 0.15 중량% 미만일 경우에는 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 0.55 중량%를 초과할 경우에는 강 중에 규산염이 생성되어 가공성 및 용접성이 급격히 저하되는 문제가 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 강 중의 황과 결합하여 MnS를 형성시켜 FeS의 형성을 억제시켜 적열취성을 방지하며, 경화능을 향상시키는 원소로서, 망간(Mn)의 첨가는 탄소(C)의 첨가보다도 강도 상승시 연성의 저하가 적다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 1.20 ~ 1.65 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 1.20 중량% 미만일 경우에는 탄소(C) 함량이 높아도 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.65 중량%를 초과할 경우에는 탄소당량을 증가시켜 용접성을 저하시키는 문제가 있다.

인(P)

인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나, 2차가공취성을 저하시키는 대표적인 원소로서 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 형강 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)

황(S)은 망간(Mn)과 반응하여 미세한 MnS의 석출물을 형성하여 가공성을 향상시킨다. 다만, 황의 함량이 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 0.007 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우에는 고용된 황(S)의 함량이 너무 많아 연성 및 성형성이 크게 낮아질 수 있으며, 적열취성의 우려가 있다. 따라서, 본 발명에서는 황(S)의 함량을 형강 전체 중량의 0.007 중량% 이하로 제한하였다.

니켈(Ni)

본 발명에서 니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히, 니켈(Ni)은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다.

상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 0.05 ~ 0.40 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니켈(Ni)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 니켈 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니켈(Ni)의 함량이 0.40 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 적열취성을 유발하는 문제가 있다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 니켈(Ni)과 함께 강의 경화능 및 저온 충격인성을 향상시키는 역할을 한다.

다만, 본 발명에서 구리의 함량이 형강 전체 중량의 0.25 중량%를 초과할 경우에는 고용 한도를 초과하기 때문에 더 이상의 강도 증가에 기여하지 못하며, 적열취성을 유발하는 문제가 있다. 따라서, 구리(Cu)는 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 0.25 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.

상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 0.015 ~ 0.045 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.015 중량% 미만일 경우에는 탈산 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.045 중량%를 초과할 경우에는 Al₂O₃를 형성하여 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

바나듐(V)

바나듐(V)은 석출물 형성에 의한 석출강화 효과를 통하여 강의 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 바나듐(V)은 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 0.01 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 바나듐(V)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 바나듐(V)의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 저온 충격인성이 저하되는 문제점이 있다.

티타늄(Ti)

본 발명에서 티타늄(Ti)은 재가열시 탄화물을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여, 강의 조직을 미세화하는 역할을 한다.

상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 형강 전체 중량의 0.010 ~ 0.025 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.010 중량% 미만일 경우에는 티타늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.025 중량%를 초과할 경우에는 탄화계 석출물이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하된다.

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 강의 강도와 저온인성을 향상시킨다.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 후판 전체 중량의 0.01 ~ 0.04 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 니오븀 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.04 중량%를 초과할 경우에는 강의 용접성을 저하시킨다. 또한, 니오븀의 함량이 0.04 중량%를 초과할 경우에는 니오븀 함량 증가에 따른 강도와 저온인성은 더 이상 향상되지 않고 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 충격인성을 저하시킬 위험이 있다.

질소(N)

질소(N)는 불가피한 불순물로써, 120ppm을 초과하여 다량 함유될 경우 고용 질소가 증가하여 강의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부의 인성을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 형강 전체 중량의 120ppm 이하로 제한하였다.

형강 제조 방법

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

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

본 발명에 따른 형강 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 강은 중량%로, C : 0.06 ~ 0.12%, Si : 0.15 ~ 0.55%, Mn : 1.20 ~ 1.65%, P : 0.02% 이하, S : 0.007% 이하, Ni : 0.05 ~ 0.40%, Cu : 0.25% 이하, Al : 0.015 ~ 0.045%, V : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.010 ~ 0.025%, Nb : 0.01 ~ 0.04%, N : 120ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

재가열

재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 강을 1220 ~ 1250℃로 재가열한다. 이러한 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분이 재고용될 수 있다. 이때, 강은 블름, 빌렛 등의 주편일 수 있다.

본 단계에서, 재가열 온도가 1220℃ 미만일 경우에는 재가열 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 반대로, 재가열 온도가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되어 제조되는 강의 강도 및 저온인성 확보에 어려움이 따를 수 있다.

열간 압연

열간 압연 단계(S120)에서는 재가열된 강을 FRT(Finish Rolling Temperature) : 800 ~ 900℃ 조건으로 마무리 열간 압연한다. 이때, 강은 H 형상으로 열간 압연될 수 있다.

상기 열간 압연 단계(S120)는 3 단계로 세분화될 수 있다.

즉, 열간 압연 단계(S120)는 재가열된 강을 RDT(Roughing Delivery Temperature) : 1170 ~ 1210℃에서 조압연하는 과정과, 상기 조압연된 강을 MRT(Middle Rolling Starting Temperature) : 950 ~ 1000℃ 조건에서 중간압연을 개시하는 과정과, 상기 중간압연된 강을 상기 FRT(Finish Rolling Temperature) : 800 ~ 900℃ 조건으로 마무리 압연하는 과정을 포함할 수 있다.

이때, 조압연 온도(RDT)가 1170℃ 미만일 경우에는 조압연 패스 중 공랭시간 확보를 위한 시간이 필요하며 이로 인해 생산성이 떨어질 위험이 있다. 이와 반대로, 조압연 온도(RDT)가 1210℃를 초과할 경우에는 충분한 압하율을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

한편, 조압연 이후 사상압연까지 공정 상의 거리로 인하여 정적 재결정이 부분적으로 발생할 우려가 있는바, 중간압연 개시온도는 950 ~ 1000℃로 실시하는 것이 바람직하다. 중간압연 개시온도가 950℃ 미만일 경우에는 조압연에서의 과도한 냉각으로 인해 압연하중에 부하를 초래하여 조업 사고, 생산성 저하 등을 야기할 수 있다. 반대로, 중간압연 개시온도가 1000℃를 초과할 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘하는 데 어려움이 따를 수 있다.

또한, 마무리 압연 온도(FRT)가 800℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 균일하지 못한 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 반대로, 마무리 압연 온도(FRT)가 900℃를 초과할 경우에는 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.

냉각

냉각 단계(S130)에서는 열간압연된 강을 냉각한다. 이때, 냉각은 상온까지 자연 냉각 방식으로 실시되는 공냉을 이용함으로써, 결정립 성장이 억제되도록 한다.

이때, 냉각은 1 ~ 30℃/sec의 속도로 실시될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 단계에서, 냉각 속도가 1℃/sec 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 30℃/sec를 초과할 경우에는 강도 확보에는 유리하나, 목표로 하는 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

상기의 과정(S110 ~ S130)을 통하여 제조되는 형강은 저온충격인성에 유해한 원소인 질소(N)를 진공탈처리 공정을 실시하지 않는 대신 티타늄(Ti), 니오븀 등의 석출경화형 원소를 첨가함으로써, -60℃에서 200J 이상의 충격흡수에너지를 확보할 수 있는 형강을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이를 통해, 상기 방법으로 제조되는 형강은 인장강도(TS) : 460MPa 이상, 항복강도(YS) : 355MPa 이상, 연신율(EL) : 22% 이상 및 -60℃에서의 충격흡수에너지 : 200 ~ 300J을 갖는다.

또한, 상기 방법으로 제조되는 형강은 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80 ~ 90vol%이고, 상기 페라이트의 평균 결정입도가 6 ~ 12㎛를 갖는다.

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. 시편의 제조

표 1 및 표 2에 기재된 조성 및 표 3에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편을 제조하였다. 이때, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편의 경우, 각각의 조성을 갖는 잉곳을 제조하고, 이를 압연모사시험기를 이용하여 가열 및 열간압연을 실시한 후, 상온까지 공냉을 실시하였다. 이후, 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대하여 인장시험 및 충격 특성 실험을 실시하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2] (단위 : 중량%)

[표 3]

2. 기계적 물성 평가

표 4는 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.

[표 4]

표 1 내지 표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 460MPa 이상의 인장강도(TS), 355MPa 이상의 항복강도(YS) 및 22% 이상의 연신율(EL)을 만족하는 것을 알 수 있다.

특히, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, -20 ~ -60℃에서의 충격흡수에너지가 200J 이상을 모두 만족하는 것을 알 수 있으며, 특히 -60℃에서의 충격 흡수에너지가 목표값에 해당하는 200 ~ 300J을 갖는 것을 확인할 수 있다.

반면, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분은 유사한 함량으로 첨가되나, 티타늄(Ti)의 함량이 본 발명에서 제시하는 함량 범위를 벗어나는 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 인장강도(TS), 항복강도(YS) 및 연신율(EL)은 목표값을 만족하였으나, -20 ~ -60℃에서의 충격흡수에너지가 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다. 특히, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, -60℃에서의 충격흡수에너지가 8J 및 48J에 불과한 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직을 나타낸 사진이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 갖는 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 페라이트의 조직 분율이 80 ~ 90vol%이고, 페라이트의 평균 결정입도가 6 ~ 12㎛를 갖는 것을 확인하였다.

위의 실험 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, 반제품 슬라브 상태의 강을 응고하는 과정 중 양론비(Ti : N = 3.42 : 1)에 따라 TiN의 질화물을 형성하여 석출하게 되고, 결과적으로 반제품 내에 잔존하는 질소(N) 함량은 티타늄(Ti)의 첨가량에 따라 감소하게 되어 최종적인 제품의 고용 질소의 함량을 감소시키는 데 기인하여 저온충격인성이 향상된 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 : 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각 단계

Claims

(a) 중량%로, C : 0.06 ~ 0.12%, Si : 0.15 ~ 0.55%, Mn : 1.20 ~ 1.65%, P : 0.02% 이하, S : 0.007% 이하, Ni : 0.05 ~ 0.40%, Cu : 0.25% 이하, Al : 0.015 ~ 0.045%, V : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.010 ~ 0.025%, Nb : 0.01 ~ 0.04%, N : 120ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강을 1220 ~ 1250℃로 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 강을 FRT(Finish Rolling Temperature) : 800 ~ 900℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계; 및
(c) 상기 열간압연된 강을 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 형강 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 열간 압연은
(b-1) 상기 재가열된 강을 RDT(Roughing Delivery Temperature) : 1170 ~ 1210℃에서 조압연하는 단계와,
(b-2) 상기 조압연된 강을 MRT(Middle Rolling Starting Temperature) : 950 ~ 1000℃ 조건에서 중간압연을 개시하는 단계와,
(b-3) 상기 중간압연된 강을 상기 FRT(Finish Rolling Temperature) : 800 ~ 900℃ 조건으로 마무리 압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 형강 제조 방법.
중량%로, C : 0.06 ~ 0.12%, Si : 0.15 ~ 0.55%, Mn : 1.20 ~ 1.65%, P : 0.02% 이하, S : 0.007% 이하, Ni : 0.05 ~ 0.40%, Cu : 0.25% 이하, Al : 0.015 ~ 0.045%, V : 0.01 ~ 0.06%, Ti : 0.010 ~ 0.025%, Nb : 0.01 ~ 0.04%, N : 120ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
최종 미세조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하는 복합조직을 갖되, 상기 페라이트의 조직 분율이 80 ~ 90vol%이고, 상기 페라이트의 평균 결정입도가 6 ~ 12㎛를 갖는 것을 특징으로 하는 형강.
제3항에 있어서,
상기 형강은
인장강도(TS) : 460MPa 이상, 항복강도(YS) : 355MPa 이상 및 연신율(EL) : 22% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 형강.
제3항에 있어서,
상기 형강은
-60℃에서의 충격흡수에너지 값이 200 ~ 300J을 갖는 것을 특징으로 하는 형강.