KR20140084407A - 열연강판 제조방법 및 이를 이용한 열연강판 - Google Patents

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KR20140084407A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 열연강판 제조방법은 중량%로, 탄소(C): 0.04~0.07%, 실리콘(Si): 0.01~0.1%, 망간 (Mn): 1.1~1.7%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.09~0.13%, 몰리브덴 (Mo): 0.09~0.13%, 인(P): 0.005~0.015%, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.005% 이하 이고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 마무리 압연 온도를 875~895℃ 온도에서 열간 압연한 후, 420~445℃의 온도에서 권취한다.

Description

열연강판 제조방법 및 이를 이용한 열연강판{METHOD FOR MANUFACTURING HOT ROLLED STEEL PLATE AND HOT ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 열연강판 제조방법 및 이를 이용한 열연강판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연신플랜지성(구멍확장성)을 개선할 수 있는 열연강판 제조방법 및 이를 이용한 열연강판에 관한 것이다.
최근, 자동차 산업의 환경 문제 등에 대한 관심이 증폭됨에 따라, 연비 개선대책으로서 경량화, 부품의 성형일체화 등의 요구가 높아져 왔으며, 이에 따라 프레스 가공성이 우수한 열연강판의 개발이 진행되었다.
가공용 고강도 열연강판으로는 페라이트와 마르텐사이트 조직, 페라이트 와 베이나이트 조직으로 이루어진 복합조직 및 페라이트와 베이나이트가 주체인 단상조직이 알려져 있다. 그러나, 페라이트와 마르텐사이트 조직은 연신플랜지성(구멍확장성)이 떨어진다는 문제점으로 인해, 자동차 바퀴의 휠 등과 같은 회전부품에 사용이 부적당 하였다. 또한, 소재는 일반적으로 강도가 증가하면 연성(연신율)이 감소하는 특성을 가진다. 따라서, 강도와 연신율을 모두 만족하기는 어려운 것이 현실이다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 페라이트-베이나이트 조직의 구멍 확장성을 개선하는 수단으로 경도 차이를 작게하는 기술이 제시되었다.
이러한 기술로서, 아래 기재한 특허문헌 1 및 특허문헌 2는 베이나이트를 주체로하는 강판을 개시하고 있으며, 상기 강판은 구멍확장성은 뛰어나지만 연질의 페라 이트가 적기 때문에 연성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 아래 기재한 특허문헌 3에는 2단 냉각을 이용함으로써 구멍확장성 및 연성을 양립시키는 강판의 제조방법이 개시 되어 있으나, 부품의 경량화 및 복잡화에 따라 더욱 높은 구멍확장성과 연성을 요구하고 있는 실정이다.
1. 일본공개특허공보 평3-180426호 1991.8.6. 2. 일본공개특허공보 특개평04-088125 1992.3.23. 3. 일본공개특허공보 특개평6-293910 1994.10.21.
본 발명의 목적은 연신플랜지성(구멍확장성) 및 연성이 개선된 열연강판 제조방법 및 이를 이용한 열연강판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열연강판 제조방법은 중량%로, 탄소(C): 0.04~0.07%, 실리콘(Si): 0.01~0.1%, 망간 (Mn): 1.1~1.7%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.09~0.13%, 몰리브덴 (Mo): 0.09~0.13%, 인(P): 0.005~0.015%, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.005% 이하 이고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 마무리 압연 온도를 875~895℃ 온도에서 열간 압연한 후, 420~445℃의 온도에서 권취한다.
상기 강 슬라브는 니오븀(Nb): 0.01~0.02%, 바나듐(V): 0.03~0.06% 중 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 제조방법은 열간 압연 후, 20℃/sec 이상의 냉각속도로 650~700℃ 까지 냉각한 후, 2~15초 공냉 한후, 다시 20℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각하여 권취할 수 있다.
상기 제조방법은 상기 강 슬라브를 열간 압연하기 이전에, 1200±50℃의 온도로 재가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열연강판은 중량%로, 탄소(C): 0.04~0.07%, 실리콘(Si): 0.01~0.1%, 망간 (Mn): 1.1~1.7%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.09~0.13%, 몰리브덴 (Mo): 0.09~0.13%, 인(P): 0.005~0.015%, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.005% 이하 이고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
상기 열연강판은 1~5%의 베이나이트 및 페라이트 (Ferrite)로 이루어진 미세조직을 가질 수 있다.
상기 열연강판은 중량%로, 니오븀(Nb):0.01~0.02%, 바나듐(V):0.03~0.06% 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 열연강판은 중량%로 0.9≤(C/12)/{(Ti/48)+(Mo/96)+(Nb/93)+ (V/51)}≤1.5를 만족시킬 수 있다.
상기 열연강판은 미세 석출물이 1×105개/㎛3 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 열연강판의 연신플랜지성(구멍확장성) 및 연성을 대폭 개선할 수 있다. 특히, 인장강도 780Mpa 이상 및 TS×HER값이 45,000Mpa% 이상인 고강도 열연강판을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
본 발명자들은 구멍확장성과 연성이 우수한 열연강판을 도출해 내기 위하여 연구를 거듭한 결과, 페라이트-베이나이트강에서 연성을 높이는 페라이트 (Ferrite)와 강도를 확보하는 TiC, MoC로 이루워진 석출물을 착안하여 페라이트 입자를 충분히 구상화 하는 것으로 구멍확장성을 저하 시키지 않고 연성을 개선 하고, 그 후 석출물을 생성시켜 강도를 확보 함으로서 과제를 해결 하였다. 그리고 페라이트-베이나이트강에서 페라이트 결정입자의 직경을 가능한 한 일정치 이상으로 함으로서 구멍확장성을 떨어뜨리지 않고 연성을 개선할 수 있다는 것을 발견 하였다.
이하, 본 발명의 일 실시예인 열연강판의 조성에 대하여 상세히 설명한다.
탄소(C): 0.04~0.07 wt%
탄소는 탄화물을 석출하여 강도를 확보하는데 유용한 원소로서, 0.04wt% 미만에서는 원하는 강도를 확보하기 어렵고 0.07wt%가 넘으면 연성이 크게 저하 된다. 특히 780Mpa급 이상에서는 강도확보를 위해 C을 첨가하는 것이 효과적 이지만, 높은 구멍확장성과 연성을 동시에 확보하기 위해 C의 함유량을 0.07wt% 이하로 하는 것이 바랍직 하다.
실리콘(Si): 0.01~0.10 wt%
실리콘(Si)은 고용강화에는 유리한 원소이나, 0.1wt%를 초과하면 페라이트로 부터의 C 석출이 촉진되어, 입계에 조대한 Fe 탄화물이 석출되기 쉽기 때문에 연신 플랜지성이 저하 된다. 또한 판 두께 2.5mm 이하의 얇은 강판에서는 연간압연이 불안정하게 된다. 따라서 0.1wt%를 넘지 않도록 한다.
망간(Mn): 1.1~1.7 wt%
망간(Mn)은 강도를 확보하는데 필수원소로 이를 위해서 1.1wt% 이상 첨가 해야 한다. 그러나 1.7wt%를 넘으면 편석이 발생하기 쉬원 구멍확장성을 저해 한다. 특히 780Mpa 이상의 강도를 확보하기 위해서는 Mn 첨가가 매우 효과적이지만 높은 구멍확장성 및 연성을 겸비하기 위해서는 Mn 함유량을 1.7wt% 이하로 하는 것이 바람직 하다.
알루미늄[Al] : 0.01~0.05 wt%
알루미늄(Al)은 탈산재로 사용되는 동시에, 실리콘(Si)과 같이 시멘타이 트 석출을 억제하고 변태의 진행을 늦추어 오스테나이트를 안정화하는 원소이다. 고온영역에서 입계에 편석하여 열연강판 결정립에서 탄화물을 미세하게 만들기 때문에 A1을 오스테나이트 안정화 최소효과한계치인 0.01wt%이상 첨가 하므로써 강중에서 불필요한 고용 질소(N)을 AlN으로써 석출시킨다. 그러나, 0.05wt%를 초과하면 연속주조시 노즐 막힘을 일으키고 주조시 Al산화물 등에 의해 열간취성 과 연성이 현저히 저하되고 표면불량을 가져오기 쉽다. 따라서, 고온영역에서 입계에 편석하는 Al에 의한 품질 불량을 제거하기 위해. 알루미늄은 0.01wt% ~ 0.05wt%로 엄격히 제한한다. 알루미늄은 산가용 알루미늄(soluable Al, S.Al)일 수 있다.
인[P] : 0.005~0.015 wt%
인(P)은 고용강화에 의하여 강도를 증가시키고 Si과 함께 첨가하면 300~ 580℃로 유지하는 동안 시멘타이트 석출을 억제시키고, 오스테나이트로 탄소 농화를 촉진시키므로 0.015wt%이하 첨가한다. 인의 농도가 0.015wt%를 초과할 경우 2차 가공취성에 불리하며 아연도금의 밀착성을 저하시키고 합금화 성질을 저하 시키므로 그 양을 0.015wt% 이하로 제한한다.
S: 0.005wt% 이하
황(S)은 불가피하게 함유되는 불순물로써, Fe와 결합하여 FeS를 형성하며 이에 따라 열간취성을 유발할 수 있으므로, 그 함량을 최대한 억제하는 것이 바람직하다. 이론상 S의 함량은 0wt%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서 상기 S함량의 상한은 0.005wt%로 한정하는 것이 바람직하다. 질소(N)도 마찬가지로 취급된다.
Mo: 0.09~0.13wt% 및 Ti: 0.09~0.13wt%
몰리브덴(Mo) 및 티타늄도 본 발명에서 매우 중요한 원소중 하나이며, MoC, TiC등의 미세한 탄화물을 석출시켜 강도를 확보하는데 효과적인 원소이다. 이를 목적으로 몰리브덴(Mo)은 0.09~0.13 wt%, 티타늄(Ti)은 0.09~0.13 wt%를 첨가하는 것이 필요하고 Nb가 0.09wt% 미만, Ti가 0.09wt% 미만일때는 강도 확보가 어렵고, Nb가 0.13wt%, Ti가 0.13wt%를 넘을때는 석출물이 지나치게 생성되어 연성이 떨어지기 때문이다. 니오븀(Nb) 및 바나듐(V)도 마찬가지로 취급된다.
인장강도 780MPa이상인 그래이드 강판의 경우 Nb: 0.01~0.02wt%, V: 0.03~0.06wt% 중에 선택된 1종 이상을 포함시킬수 있다.
구멍확장성 및 연성이 양립되는 강판의 조직을 페라이트-베이나티트 조직 으로 하고 각각의 조직분율을 1~5% 베이나이트와 페라이트로 구성되는 것에 의해 구멍확장성을 급격히 향상시키는 효과가 있다.
상술한 성분계와 내부조직을 만족하는 고강도 열연강판은 MoC 및 TiC 석출물을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 석출물들에 의해 페라이트 입자를 충분 히 성장시키고, 이에 따라 구멍확장성을 저하시키지 않으면서 연성을 개선할 수 있다. 또 C, Mo, Ti, Nb, V 함유량이 0.9 ≤ (C/12)/ {(Ti/48)+(Mo/96)+(Nb/93)+ (V/51)} ≤1.5 를 만족 하도록 하면 미세 석출물이 1x105개/㎛3 이상의 갯수밀도를 가지도록 형성되어 780Mpa 이상의 인장강도는 얻을 수 있다.
이하, 상술한 강 성분을 만족하는 고강도 열연강판의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 제조방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연강판을 제조할 수 있는 바람직한 실시예를 나타낸 것이며, 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
중량%로 탄소(C): 0.04~0.07%, 실리콘(Si): 0.01~0.1%, 망간 (Mn): 1.1~1.7%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.09~0.13%, 몰리브덴 (Mo): 0.09~0.13%, 니오븀(Nb): 0.01~0.02%, 바나듐(V): 0.03~0.06%, 인(P): 0.005~0.015%, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.005% 이하이고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 마무리 압연 온도를 875~895℃ 온도에서 열간 압연 하고, 이어서 20℃/sec 이상의 냉각속도로 650~700℃ 까지 냉각한 후, 2~15초 공냉 한후, 다시 20℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각하여 420~445℃의 온도에서 권취하는 과정으로 이루어진다.
[가열로 공정]
슬라브를 재가열하는 공정은 주조시 편석된 성분을 재고용하기 위한 것 이다. 재가열은 1200±50℃의 온도 범위로 가열한다. 이는 재가열 온도가 낮으면 편석된 성분이 재고용되지 못하고, 과도하게 높으면 오스테나이트 결정입도가 증가하여 페라이트의 입도가 조대화되면서 강도가 감소하기 때문이다. 또한 슬라브의 두께에 따라 재가열 온도 유지시간을 조절할 필요가 있어 두께가 두꺼 워 질수록 재가열시간을 길게 유지하고 두께가 얇아 질수록 유지시간을 짧게 할 필요가 있다. 적정유지시간은 1~2시간 정도이다. 이 시간 이상 유지할 경우 비경제적이고 너무 짧으면 재질의 균질화 정도가 떨어져 품질이 나빠지는 문제가 발생할 수 있다.
[열간압연공정]
가열로 공정에서 재가열된 슬라브는 열간압연 후 냉각 전까지 강판의 조직 이 오스테나이트상의 조직을 갖도록 열간압연 마무리 온도는 875~895℃ 온도범위 에서 열간압연을 마무리 하여, 20℃/sec 이상의 냉각속도로 650~700℃까지 냉각 한 다음, 2~15초간 공냉시킨 후, 20℃/sec 이상의 냉각속도로 420~445℃범위까지 냉각한 후 권취한다. 상기 공냉 시간이 15초를 초과하게 되면 페라이트의 증가가 포화 될 뿐만 아니라 제조공정의 제어에 부하를 가한다. 중간온도가 650℃ 이하 이면 페라이트 대신에 펄라이트 및 세멘타이트가 생성되어 재질의 열화를 가져 오고, 중간온도가 700℃ 이상이면 미세한 페라이트 분율을 얻기가 어렵다. 또한 목표재질에 도달하기 위해 공냉시간을 조절하여 공냉 중 생성된 페라이트 분율을 제어한다. 권취후 강판은 베이나이트-페라이트의 2상 조직강을 가진 열연강판이 제조된다. 권취온도가 445℃ 이상이면 펄라이트 및 세멘타이트가 생성되어 버링 가공성이 저해하고 권취온도가 420℃ 이하 이면 오스테나이트가 빠른 냉각속도로 인하여 마르텐사이트로 변태될 수 있으므로, 권취온도 범위를 420~445℃ 로 제한한다.
(실시예)
하기 표 1의 조성을 갖는 강 슬라브를 제조하고, 표 2에 표시된 공정 조건으로 열간압연을 실시하여 열연강판을 제조 하였다.
Figure pat00001
Figure pat00002
상기 방법으로 제조된 열연강판에 대하여, 인장강도(tensile strength), 연신율(T-EI)을 측정하고, 미세조직을 관찰하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에서 인장강도(TS)는 780MPa, 연신율(%)은 20%이상 그리고 TS×HER은 45,000 Mpa%이상을 기준으로 하여, 두가지 이상을 만족하는 경우에는 ○, 하나를 만족하는 경우에는 △, 어느 하나도 만족하지 못하는 경우에는 ×로 표기 하였다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (9)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.04~0.07%, 실리콘(Si): 0.01~0.1%, 망간 (Mn): 1.1~1.7%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.09~0.13%, 몰리브덴 (Mo): 0.09~0.13%, 인(P): 0.005~0.015%, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.005% 이하 이고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 마무리 압연 온도를 875~895℃ 온도에서 열간 압연한 후, 420~445℃의 온도에서 권취하는 열연강판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서
    상기 강 슬라브는 니오븀(Nb): 0.01~0.02%, 바나듐(V): 0.03~0.06% 중 선택된 1종 이상을 더 포함하는 열연강판 제조방법
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제조방법은 열간 압연 후, 20℃/sec 이상의 냉각속도로 650~700℃ 까지 냉각한 후, 2~15초 공냉 한후, 다시 20℃/sec 이상의 냉각속도로 냉각하여 권취하는 열연강판 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제조방법은 상기 강 슬라브를 열간 압연하기 이전에, 1200±50℃의 온도로 재가열하는 열연강판 제조방법.
  5. 중량%로, 탄소(C): 0.04~0.07%, 실리콘(Si): 0.01~0.1%, 망간 (Mn): 1.1~1.7%, 알루미늄(Al): 0.01~0.05%, 티타늄(Ti): 0.09~0.13%, 몰리브덴 (Mo): 0.09~0.13%, 인(P): 0.005~0.015%, 황(S): 0.005% 이하, 질소(N): 0.005% 이하 이고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열연강판은 1~5%의 베이나이트 및 페라이트 (Ferrite)로 이루어진 미세조직을 가지는 열연강판.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 열연강판은 중량%로, 니오븀(Nb):0.01~0.02%, 바나듐(V):0.03~0.06% 중 선택된 1종 이상을 포함하는 열연강판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열연강판은 중량%로 0.9≤(C/12)/{(Ti/48)+(Mo/96)+(Nb/93)+ (V/51)}≤1.5를 만족시키는 열연강판.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열연강판은 미세 석출물이 1×105개/㎛3 이상인 열연강판.
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KR1020120152906A KR20140084407A (ko) 2012-12-26 2012-12-26 열연강판 제조방법 및 이를 이용한 열연강판

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110983180A (zh) * 2019-12-16 2020-04-10 首钢集团有限公司 一种热轧高强钢及其制备方法、应用

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