KR20150038426A

KR20150038426A - 열간 압연된 평강 제품 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150038426A
Application number: KR1020157005074A
Authority: KR
Inventors: 브리기테 함머; 토마스 헬러; 프랑크 히스커; 루돌프 카발라; 그르체고르츠 코르팔라
Original assignee: 티센크루프 스틸 유럽 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-04-08
Also published as: JP6154010B2; WO2014016420A1; CN104662179B; JP2015528064A; BR112015001456A2; CN104662179A; US20150203946A1; EP2690183B1; EP2690183A1

Abstract

본 발명은 열간 압연된 평강 제품에 관한 것으로, Rm 과 A80 의 곱은 18,000 MPa*% 이상이고, 조성은 (단위: 중량 퍼센트): C: 0.10 ~ 0.60 %, Si: 0.4 ~ 2.0 %, Al: ≤ 2.0 %, Mn: 0.4 ~ 2.5 %, Ni: ≤ 1 %, Cu: ≤ 2.0 %, Mo: ≤ 0.4 %, Cr: ≤ 2 %, Ti: ≤ 0.2 %, Nb: ≤ 0.2 %, V: ≤ 0.5 % 로 구성되고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물들로 이루어지고, 상기 제품은 베이나이트가 한 가지 지배적 성분이고 잔류 오스테나이트가 두 번째 지배적 성분인, 2 개의 상들이 지배하는 조직을 가지고, 상기 조직은 60 부피% 이상의 베이나이트 및 잔류 오스테나이트의 잔부로 구성되고, 선택적으로, (단위: 부피 퍼센트) 5 % 이하의 페라이트와 10 % 이하의 마텐자이트가 상기 조직에 존재할 수도 있고, 잔류 오스테나이트의 적어도 일부는 블록의 형태로 존재하고 98 % 이상의 잔류 오스테나이트 블록들은 5 ㎛ 이하의 크기를 갖는다. 평강 제품을 제조하기 위해서, 상기 조성을 가지는 슬래브, 박 슬래브 또는 주조 스트립이 제공된다. 예비 제품은 880 ℃ 이상의 최종 열간 압연 온도로 열간 압연된 후, 열간 스트립으로 열간 압연되고, 획득된 열간 스트립은 초기 마텐자이트 온도 (MS) 와 600 ℃ 의 코일링 온도 사이에 있는 온도까지 5 ℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각된다. 열간 스트립은 코일로 코일링되고 코일에서 냉각되고, 60 부피% 이상의 열간 스트립 미세조직이 베이나이트로 구성될 때까지 코일의 온도는 초기 베이나이트 온도 (BS) 와 초기 마텐자이트 온도 (MS) 사이에서 유지된다.

Description

열간 압연된 평강 제품 및 이의 제조 방법{HOT-ROLLED FLAT STEEL PRODUCT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은, 인장 강도 (Rm) 와 연신율 (A80) 의 수학적 곱이 적어도 18,000 MPa*% 인 열간 압연된 평강 제품에 관한 것이다. 이 유형의 평강 제품들은 양호한 연신율 특성과 조합하여 매우 높은 강도를 특징으로 하고, 특히 모터 차량 보디들을 위한 부품들의 제조에 이와 같이 적합하다.

본 발명은 유사하게 본 발명에 따른 평강 제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본원에서, 용어 "평강 제품" 은, 압연 프로세스에 의해 제조되는 강판들 또는 강 스트립들과 또한 시트 바들 및 그로부터 분리되는 기타 유사 종류의 것을 의미하는 것으로서 이해되어야 한다.

합금 함량이 본원에서서 단지 "%" 로만 언급되는 경우에, 달리 특별히 언급되지 않는 한 이것은 항상 "중량%" 를 의미한다.

인장 강도 (Rm) 와 연신율 (A80) 의 곱은 기술적으로 또한 "품질 (quality)" 로서 지칭된다.

EP 1 466 024 B1 (DE 603 15 129 T2) 은, 1,000 MPa 보다 상당히 큰 인장 강도를 가지도록 된 평강 제품을 제조하기 위한 방법을 개시한다. 이를 달성하기 위해서, 중량% 의 단위로, 0.0005 ~ 1 % C, 0.5 ~ 10 % Cu, 최대 2 % Mn, 최대 5 % Si, 최대 0.5 % Ti, 최대 0.5 % Nb, 최대 5 % Ni, 최대 2 % Al 및 잔부로서 철과 제조 관련 이유 때문에 불가피한 불순물들을 포함하는 강 용탕 (steel melt) 이 제조된다. 용탕은 스트립을 형성하도록 주조되고, 스트립의 두께는 최대로 10 ㎜ 이고 스트립은 물 또는 물-공기 혼합물을 뿌려줌으로써 최대로 1,000 ℃ 의 온도까지 급속 냉각된다. 그 후, 주조 스트립은 적어도 10 % 의 압하율로 열간 압연된다. 페라이트 및/또는 오스테나이트 매트릭스에서 고용체에 구리 전부가 여전히 존재하는 종료 온도에서 열간 압연은 종료된다. 그 후, 페라이트 및/또는 오스테나이트 용액에서 과포화된 고용체에 구리를 유지하기 위해서, 스트립은 급속 냉각 단계를 부여받는다. 이렇게 냉각된 스트립은 끝으로 코일을 형성하도록 권취된다. 구리 석출은 석출 경화를 초래하고, 이 석출 경화에 의해 강의 원하는 강도 레벨이 달성될 것이다. 동시에, 구리 함량은 보호 산화물 층의 형성을 통하여 강의 내식성과 내취화성을 증가시키도록 한다.

1,200 MPa 초과의 인장 강도와 최대 10 % 의 연신율을 가지는 열간 스트립 및 그것의 제조 방법은 US 2009/0107588 A1 에 공지되어 있다. 이 공지된 열간 스트립은, 철과 불가피한 불순물들 이외에, 중량% 단위로, 0.10 ~ 0.25 % C, 1 ~ 3 % Mn, 0.015 % 초과 Al, 최대 1.985 % Si, 최대 0.30 % Mo, 최대 1.5 % Co 및 최대 0.005 % B 를 포함하고, 다음 식: 1 % ≤ % Si + % Al ≤ 2 % (% Al = 각각의 Al 함량, % Si = 각각의 Si 함량) 및 % Cr + (3 x % Mo) ≥ 0.3 % (% Cr = 각각의 Cr 함량, % Mo = 각각의 Mo 함량) 이 적용되어야 하는 강으로 구성된다. 동시에, 강은 적어도 75 % 정도까지의 베이나이트, 적어도 5 % 정도까지의 잔류 오스테나이트 및 적어도 2 % 정도까지의 마텐자이트로 구성되는 미세조직을 가질 것이다. 열간 스트립을 제조하기 위해서, 대응하는 조성의 용탕은 일차 또는 예비 제품을 형성하도록 주조되고 이 제품은 그 후 1,150 ℃ 초과로 가열된 후 강이 여전히 전적으로 오스테나이트인 열간 압연 종료 온도에서 열간 압연된다. 획득된 열간 스트립은 그 후 3 개의 단계들로 냉각된다. 제 1 단계에서, 적어도 70 ℃/s 의 냉각 속도로 강의 Ar3 온도를 초과하는 온도로부터 진행하여 650 ℃ 초과의 제 1 중간 온도로 냉각이 이루어진다. 이 제 1 중간 온도로부터 진행하여, 그 후, 베이나이트 개시 온도, 즉 베이나이트가 강에 형성되기 시작하는 온도와 마텐자이트 개시 온도, 즉 마텐자이트가 강에 형성되는 온도보다 50 ℃ 높은 하한치 온도 사이에 있는 제 2 중간 온도로 냉각이 이루어진다. 이 제 2 냉각 단계에서 냉각 속도는 20 ~ 90 ℃/s 이다. 이 단계 이후 열간 스트립이 실온으로 냉각되는 제 3 냉각 단계가 뒤따른다. 이 제 3 냉각 단계가 진행되는 온도는 여기에서 각각의 냉각 속도에 따라 결정된다.

Cu 석출물의 강도 증가 작용을 또한 기반으로 하는 고강도의 쉽게 변형가능한 열간 스트립을 제조하기 위한 다른 방법은 US 6,190,469 B1 에서 설명된다. 이 방법에서, 중량% 의 단위로, 0.15 ~ 0.3 % C, 1.5 ~ 2.5 % Si, 0.6 ~ 1.8 % Mn, 0.02 ~ 0.10 % Al, 0.6 ~ 2.0 % Cu, 0.6 ~ 2.0 % Ni 를 포함하고 잔부로서 철과 불가피한 불순물들을 포함하는 강이 슬래브들을 형성하도록 주조된다. 슬래브들은 열간 스트립을 형성하도록 압연되고, 열간 압연 종료 온도는 750 ~ 880 ℃ 이다. 획득된 열간 스트립은 그 후 680 ~ 740 ℃ 의 개시 온도로부터 진행하여 수식 240 x (% Mn + % Ni) - 140 (여기에서 % Mn = 각각의 Mn 함량, % Ni = 각각의 Ni 함량) 을 토대로 계산된 온도와 적어도 동일하고 540 ℃ 보다 높지 않은 코일링 온도까지 물에 의해 냉각된다. 그 후, 코일링 온도까지 냉각된 열간 스트립은 코일을 형성하도록 권취된다. 획득된 열간 스트립은, 페라이트 이외에, 5 ~ 20 % 의 잔류 오스테나이트와 20 ~ 50 % 의 베이나이트를 포함하는 미세조직을 가지고, 미세조직은 구리 석출물을 함유하고 구리 석출물은, 석출 경화를 통하여, 획득된 열간 스트립의 강도에 기여한다. 이런 식으로 제조되어 제공된 열간 스트립은 1,000 MPa 의 영역에 있는 강도와 조합된 최대 23 % 의 연신율을 가지고, 따라서 전체적으로 20,000 MPa*% 초과의 높은 품질 값들이 달성된다.

전술한 종래 기술의 배경에 반하여, 본 발명의 목적은 간단하고 작동상 신뢰성있게 제조될 수 있고 특히 높은 강도와 양호한 변형성의 최적화된 조합을 가지는 열간 압연된 평강 제품을 제공하는 것이었다. 게다가, 이러한 평강 제품을 제조하기 위한 방법을 제공하도록 의도되었다.

열간 스트립과 관련하여, 상기 목적은 청구항 1 에 나타낸 열간 압연된 평강 제품에 의해 본 발명에 따라 달성되었다.

방법과 관련하여, 전술한 목적은, 적어도 청구항 8 에 나타낸 작업 단계들이 본 발명에 따른 열간 압연된 평강 제품을 제조하기 위해서 수행된다는 점에서 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명의 유리한 구성들은 종속항에 나타나 있고 본 발명의 일반 개념으로서 이하 상세히 설명될 것이다.

도 1 은 RA 석출의 예로서의 냉간 스트립의 단면을 도시한 것이다.

본 발명에 따른 열간 압연된 평강 제품은, 그것이, 철 및 불가피한 불순물들 이외에, 중량% 단위로,

C: 0.10 ~ 0.60 %,

Si: 0.4 ~ 2.0 %,

Al: 최대 2.0 %,

Mn: 0.4 ~ 2.5 %,

Ni: 최대 1 %,

Cu: 최대 2.0 %,

Mo: 최대 0.4 %,

Cr: 최대 2 %,

Ti: 최대 0.2 %,

Nb: 최대 0.2 %,

V: 최대 0.5 % 를 함유한다는 사실을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 평강 제품은 2 개의 상들이 지배하는 미세조직을 가지고, 미세조직의 한 가지 지배적인 구성성분은 베이나이트이고 미세조직의 두 번째 지배적인 구성성분은 잔류 오스테나이트이다. 이 2 가지 주요 성분들 이외에, 적은 비율의 마텐자이트와 페라이트가 존재할 수도 있지만, 그것의 함량은 너무 적어서 열간 압연된 평강 제품의 특성에 영향을 미치지 않는다. 그러므로, 본 발명에 따른 평강 제품의 미세조직은, 최대 5 부피% 의 페라이트와 최대 10 부피% 의 마텐자이트의 선택적으로 존재하는 비율 이외에, 적어도 50 부피%, 특히 적어도 60 부피% 정도까지의 베이나이트와 잔부로서 잔류 오스테나이트로 구성되고, 잔류 오스테나이트의 적어도 일부는 블록 형태로 존재하고 블록 형태로 존재하는 잔류 오스테나이트의 블록들 중 적어도 98 % 는 5 ㎛ 미만의 평균 직경을 갖는다.

본 발명에 따라 제공된 평강 제품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 다음 작업 단계들:

- 철 및 불가피한 불순물들 이외에, 중량% 단위로, 0.10 ~ 0.60 % C, 0.4 ~ 2.0 % Si, 최대 2.0 % Al, 0.4 ~ 2.5 % Mn, 최대 1 % Ni, 최대 2.0 % Cu, 최대 0.4 % Mo, 최대 2 % Cr, 최대 0.2 % Ti, 최대 0.2 % Nb 및 최대 0.5 % V 를 함유하는, 예비 제품을, 슬래브, 박 (thin) 슬래브 또는 주조 스트립의 형태로 제공하는 단계;

- 하나 이상의 압연 패스들 (passes) 에서 열간 스트립을 형성하도록 상기 예비 제품을 열간 압연하는 단계로서, 획득된 열간 스트립은 그것이 마지막 압연 패스에서 떠날 때 적어도 880 ℃ 의 열간 압연 종료 온도를 가지는, 상기 예비 제품을 열간 압연하는 단계;

- 적어도 5 ℃/s 의 냉각 속도로 획득된 상기 열간 스트립을 마텐자이트 개시 온도 (MS) 와 600 ℃ 사이 범위에 있는 코일링 온도로 가속 냉각시키는 단계;

- 코일을 형성하도록 상기 열간 스트립을 코일링하는 단계;

- 상기 코일을 냉각하는 단계로서, 상기 열간 스트립의 미세조직의 50 부피%, 특히 적어도 60 부피% 가 베이나이트로 구성될 때까지, 베이나이트가 상기 열간 스트립의 상기 미세조직에 형성되는 베이나이트 개시 온도 (BS) 와 동일한 상한치를 가지고 마텐자이트가 상기 열간 스트립의 상기 미세조직에 형성되는 마텐자이트 개시 온도 (MS) 와 동일한 하한치를 가지는 온도 범위에서, 베이나이트를 형성하도록 냉각하는 동안, 상기 코일의 온도가 유지되는, 상기 코일을 냉각하는 단계를 포함한다.

본 발명은, 잔류 오스테나이트 블록들의 직경이 5 ㎛ 를 초과하지 않는 한, 잔류 오스테나이트가 블록 형태로 존재한다면 열간 압연된 평강 제품의 요구되는 특성에 이롭다는 지식을 기반으로 한다. 블록 형태의 잔류 오스테나이트는 미세조직의 불안정성의 원인이 되고 연관된 바람직하지 않은 마텐자이트를 형성하는 경향이 되는 것으로 이해되므로, 블록 형태로 존재하는 잔류 오스테나이트는 원칙적으로 회피되어야 하는 것으로 종래 기술에서 지금까지 가정되어 왔다. 그러므로, 지금까지, 필름 모양의 잔류 오스테나이트의 가능한 최고 비율은, 종래 기술에서는, 여기서 거론되는 유형의 강의 미세조직에서 항상 찾았다 (1983 년 9 월, Metal Science 17 권, 411 ~ 419 페이지 ("1 부") 및 420 ~ 425 페이지 ("2 부") 에 게재된 H.K.D.H. Bhadeshia 및 D.V. Edmonds 의 "Bainite in silicon steels: new composition-property approach" 참조).

이와 관련해서, 미세조직에 존재하는 잔류 오스테나이트의 미세조직 구성성분들의 길이/너비, 즉 가장 긴 크기/두께의 비가 1 ~ 5 일 때 "블록 모양의" 잔류 오스테나이트로 지칭된다. 반면에, 미세조직에 존재하는 잔류 오스테나이트 축적물의 길이/너비의 비가 5 보다 크고 잔류 오스테나이트의 각각의 미세조직 구성성분의 너비가 1 ㎛ 보다 작을 때 잔류 오스테나이트는 "필름 모양" 으로 지칭된다. 그러므로, 필름 모양의 잔류 오스테나이트는 촘촘히 분포되는 박막층들 (lamellae) 로서 전형적으로 존재한다.

따라서, 블록 형태로 존재하는 잔류 오스테나이트를 회피하는데 종래 기술에 따라 여전히 요구되는 경비는, 본 발명에 따라 획득된 평강 제품의 미세조직에 존재하는 잔류 오스테나이트 블록들을 작게 유지함으로써 본 발명에 따른 평강 제품의 제조에서는 회피될 수 있고, 즉, 블록들의 평균 직경으로 표현했을 때 그것의 크기는 5 ㎛ 미만으로 제한된다. 놀랍게도, 이 점에 있어서, 블록 형태로 존재하고 5 ㎛ 보다 작은 직경을 가지는 잔류 오스테나이트는 본 발명에 따라 제공된 유형의 강의 연신율 특성에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 발견되었다. 이 크기로 존재하는 잔류 오스테나이트 블록들은 보다 조대한 형태로 존재하는 블록 모양의 잔류 오스테나이트보다 더 안정적인 것으로 판명된다. 동시에, 그것은 필름 모양의 형태로 존재하는 잔류 오스테나이트만큼 안정적이지는 않고 따라서 TRIP 효과를 가능하게 한다. 블록 형태로 존재하는 잔류 오스테나이트의 긍정적인 영향은, 블록 잔류 오스테나이트의 크기가 최대로 4 ㎛, 특히 최대로 3 ㎛ 로 측정될 때 특히 신뢰성있게 이용될 수 있다. 이 점에 있어서, 본 발명에 따른 조성을 가지고 본 발명에 따라 제조된 평강 제품들에서, 블록 형태로 존재하는 잔류 오스테나이트의 최대 크기는 보통 1 ~ 3 ㎛ 의 범위에 있고 잔류 오스테나이트 블록들의 최대 크기는 전형적으로 평균 2 ㎛ 로 제한된다는 점이 실제로 발견되었다. 평강 제품의 제조 중 복합 다단계 온도 제어는 놀랍게도 이 목적을 위해 요구되지 않는다.

그러므로, 본 발명에 따른 열간 압연된 평강 제품은, 어떠한 특별한 지출도 없이, 동시에 제조 방법을 위해 본 발명에 따라 미리 규정된 파라미터들을 준수하면서 제조될 수 있다. 특히, 복잡한 냉각 전략 또는 종래 기술에서 여전히 불가피한 것으로 간주되는 높은 냉각력을 요구하는 냉각 전략이 더이상 요구되지 않는다.

본 발명에 따른 평강 제품의 미세조직에서 잔류 오스테나이트 함량의 긍정적인 영향은, 잔류 오스테나이트 함량이 적어도 10 부피% 일 때, 특히 신뢰성있게 발생하고, 적어도 15 부피% 의 잔류 오스테나이트 함량이 주어질 때 유익한 효과가 특히 신뢰성있게 기대된다.

본 발명에 따라 제조된 열간 압연된 평강 제품들은 보통 1,000 MPa 초과, 특히 적어도 1,200 MPa 의 인장 강도 (Rm) 및 유사하게 보통 17 % 초과, 특히 19 % 초과의 연신율 (A80) 을 달성한다. 그러므로, 본 발명에 따른 열간 스트립의 품질 Rm*A80 은 보통 18,000 ~ 30,000 MPa*% 의 범위에 있다. 특히, 그것은 보통 적어도 20,000 MPa*% 이다. 이와 같은 본 발명에 따른 평강 제품은 극단적인 강도와 양호한 변형성의 최적 조합을 갖는다.

구리의 강도 증가 작용은 본 발명에 따른 열간 압연된 평강 제품에서 또한 이용될 수 있다. 이 점에서, 0.15 중량% 의 최소 Cu 함량이 본 발명에 따른 열간 압연된 평강 제품에 존재할 수 있다.

본 발명에 따른 강에서, 탄소는 페라이트/펄라이트로 변태를 지연시키고, 마텐자이트 개시 온도 (MS) 를 감소시키고 경도 증가에 기여한다. 이런 긍정적인 효과들을 이용하기 위해서, 본 발명에 따른 평강 제품의 C 함량은 적어도 0.3 중량% 로 설정될 수 있다.

본 발명에 따라 프로세싱된 강에서, 최대 2.5 중량%, 특히 최대 2.0 중량% 의 함량의 Mn 은 베이나이트 형성을 촉진하고, Cu, Cr 및 Ni 함량은 선택적으로 부가적으로 존재하여 마찬가지로 베이나이트의 형성에 기여한다. 본 발명에 따라 프로세싱된 강의 각각의 다른 구성성분들에 따라, 여기에서는 Mn 함량을 최대로 1.6 중량% 로 제한하는 것이 편리할 수 있다.

게다가, Cr 의 선택적 부가는 또한 마텐자이트 개시 온도를 낮출 수 있고 펄라이트 또는 시멘타이트로 변태하는 베이나이트의 경향을 억제할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따라 미리 규정된 대로 최대로 2 중량% 의 상한치까지의 함량에서, Cr 은 페라이트 변태를 촉진하고, Cr 함량이 1.5 중량% 로 제한될 때 본 발명에 따른 평강 제품에서 Cr 존재의 선택적 효과가 발생한다.

Ti, V 또는 Nb 의 선택적 부가는 보다 세립의 미세조직 형성을 억제할 수 있고 페라이트 변태를 촉진할 수 있다. 게다가, 이 마이크로합금화 원소들은 석출물의 형성을 통하여 경도 증가에 기여한다. Ti, V 및 Nb 원소 각각의 함량이 0.002 ~ 0.15 중량% 의 범위에 있고, 특히 0.14 중량% 를 초과하지 않을 때 본 발명에 따른 평강 제품에서 특히 효과적으로 Ti, V 및 Nb 의 긍정적인 효과가 이용될 수 있다.

Si 와 Al 의 존재를 통하여, 베이나이트에서 카바이드 형성이 억제될 수 있고, 이와 연관되어, 잔류 오스테나이트는 용존 탄소에 의해 안정화될 수 있다. 게다가, 주로 Si 가 고용체 응고에 기여한다. 본 발명에 따라 프로세싱된 강에서, Al 은 부분적으로 Si 함량을 대체할 수 있다. 이 목적을 위해, 0.4 중량% 의 최소 Al 함량이 제공될 수 있다. 이것은, 특히 개선된 변형성을 위해 Al 의 부가가 강의 경도 또는 인장 강도를 비교적 낮은 값으로 설정하도록 될 때 적용된다.

본 발명에 따라 미리 규정된 한계 내 Si 함량과 Al 함량이 조건 % Si + 0.8 % Al > 1.2 중량% 또는 심지어 조건 % Si + 0.8 % Al > 1.5 중량% (여기에서 % Si: 각각의 Si 함량 (단위: 중량%), % Al: 각각의 Al 함량 (단위: 중량%)) 를 충족시킬 때 Al 및 Si 의 동시 존재의 긍정적인 영향이 특히 효과적으로 이용될 수 있다.

특히, 본 발명에 따라 프로세싱된 강의 Mn, Cr, Ni, Cu 및 C 함량과 이에 맞춘 본 발명에 따른 평강 제품의 Mn, Cr, Ni, Cu 및 C 함량이 다음 조건을 충족시킨다는 사실에 의해, 본 발명에 따른 미세조직의 형성이 보장될 수 있다:

1 < 0.5 % Mn + 0.167 % Cr + 0.125 % Ni + 0.125 % Cu + 1.334 % C < 2

여기에서 % Mn 은 중량% 단위로 각각의 Mn 함량을 나타내고, % Cr 은 중량% 단위로 각각의 Cr 함량을 나타내고, % Ni 는 중량% 단위로 각각의 Ni 함량을 나타내고, % Cu 는 중량% 단위로 각각의 Cu 함량을 나타내고 % C 는 중량% 단위로 각각의 C 함량을 나타낸다.

본 발명에 따른 평강 제품을 제조하기 위해서, 본 발명에 따른 조성을 가지는 강으로 주조된 예비 제품은, 먼저, 수행된 열간 압연을 종료하기에 충분한 온도로 되거나 이 온도로 유지되고, 이 온도로부터, 획득된 열간 스트립이 완전히 재결정화되는 열간 압연 종료 온도로 진행하고, 오스테나이트 미세조직은 베이나이트 형성을 위한 최적의 전제조건을 제공한다. 이것은, 획득된 열간 스트립이 마지막 압연 패스를 떠날 때 그 스트립이 적어도 880 ℃ 의 열간 압연 종료 온도를 가지는 경우이고, 열간 압연 종료 온도가 적어도 900 ℃ 로 설정되고 1,100 ℃, 특히 1,050 ℃ 를 초과하지 않는다면 본 발명에 따른 방법은 특히 높은 레벨의 작동 신뢰성을 가지고 실행될 수 있다. 이를 위해, 전형적으로 예비 제품은 열간 압연 전 1,100 ~ 1,300 ℃ 의 범위에 있는 온도로 가열되는 실정이다. 열간 압연 종료 온도가 900 ℃ 미만으로 떨어진다면, 마지막 열간 압연 패스들에서 열간 스트립의 주요 변형이 일어난다는 사실에 의해 오스테나이트의 광범위한 연화가 달성될 수 있다. 이렇게 획득된 열간 스트립은 마찬가지로 본 발명에 따른 사양을 충족시키는 잔류 오스테나이트 비율을 가지는 미세조직을 갖는다.

열간 압연 후에, 350 ~ 600 ℃ 의 범위에 있는 코일링 온도까지 적어도 5 ℃/s 의 냉각 속도로 가속 냉각을 열간 스트립이 부여받는다. 여기에서 오스테나이트의 50 ~ 60 % 가 연화되었을 때 최적으로 냉각이 시작된다. 실제로, 열간 압연 종료와 냉각 개시 사이에 예컨대 최대 2 초의 휴지 (pause) 가 이 목적을 위해 제공된다. 최소 휴지 지속기간 (tp) 은 하기 실험식에 의해 계산될 수 있다:

tp = 5·10⁺³⁶·T^-12.5

여기에서 tp 는 마지막 변형 후 휴지 지속기간 (단위: 초) 이고 T 는 온도 (단위: ℃) 이다. 이 식은, 50 ~ 60 % 의 연화된 오스테나이트가 존재하게 되는 최소 시간을 제공한다. 그로부터 계산된 휴지 지속기간은 다음과 같다:

여기에서 코일링할 때까지 오스테나이트의 변태가 발생하지 않도록 코일링 온도로 냉각이 이루어진다. 이것은 전적으로 코일에서 충분히 긴 시간에 걸쳐 베이나이트 형성이 일어나는 효과를 갖는다. 전술한 방식으로 냉각된 열간 스트립이 코일을 형성하도록 권취되면, 이 목적을 위해 이 코일은 오스테나이트로부터 베이나이트가 형성되는 온도와 동일한 상한치를 가지고 열간 스트립의 미세조직에 마텐자이트가 형성되는 온도를 초과하는 하한치를 가지는 온도 범위에서 냉각된다. 이 점에 있어서, 코일이 이 온도 범위에서 유지되는 기간은, 본 발명에 따라 바람직한 바와 같이, 적어도 60 부피% 의 베이나이트 비율이 달성되도록 선택된다. 실제로, 적어도 0.5 시간의 기간은 보통 이 목적을 위해 충분하고, 보다 긴 기간이 주어지면 보다 높은 베이나이트 함량이 설정된다.

실제적 조사는, 냉각 속도가 적어도 10 ℃/s 일 때 열간 압연 종료와 코일링 사이에서 미세조직 변태가 특히 신뢰성있게 회피될 수 있음을 보여주었고, 실제 냉각 속도는 최대 150 ℃/s 의 범위에 있고, 특히 10 ~ 50 ℃/s 이다.

코일링 온도의 하한치가 마텐자이트 개시 온도보다 적어도 10 ℃, 특히 적어도 20 ℃ 만큼 더 높다는 사실에 의해 바람직하지 못한 마텐자이트의 형성은 특히 신뢰성있게 회피될 수 있다.

동시에, 코일링 온도의 상한치가 550 ℃ 로 설정된다는 사실에 의해 베이나이트 형성의 바람직한 프로파일이 실제로 보장될 수 있다.

코일링 온도가 다음 수식에 의해 결정된 온도 (HTopt) 에 적어도 대응할 때 코일에서 본 발명에 따라 발생하는 베이나이트 형성의 최적 프로파일이 유발된다:

HTMin = MS + (BS - MS)/3

여기에서, 이 온도의 준수는 작동 조건 하에 항상 임의의 공차를 부여받고, 즉 이 온도는 일반적으로 정확하게 충족되지 않고 그 대신 전형적으로 +/- 20 ℃ 의 공차를 가지고 준수되는 것이 자명하다.

본 발명은 예시적 실시형태들을 기반으로 이하 보다 상세히 설명될 것이다.

7 개의 강들 (S1 ~ S7) 이 용융되었고, 그것의 조성은 표 1 에 나타나 있다.

대응하는 조성의 강 용탕들은 슬래브들을 형성하기 위해서 종래의 방식으로 주조되었고 그 후 재가열 온도 (OT) 까지 종래의 방식으로 유사하게 가열되었다.

가열된 슬래브들은 2.0 ㎜ 의 두께를 가지는 열간 스트립들 (W1 ~ W10) 을 형성하도록 유사하게 종래의 열간 압연 스탠드들의 그룹에서 열간 압연되었다.

열간 압연 스탠드들의 그룹에서 나온 열간 스트립들 (W1 ~ W10) 은 각각 열간 압연 종료 온도 (ET) 로 되었고, 그 온도로부터 진행하여 상기 스트립들은 코일링 온도 (HT) 까지 냉각 속도 (KR) 로 가속 냉각되었다. 열간 스트립들 (W1 ~ W10) 은 이 코일링 온도 (HT) 에서 코일들을 형성하도록 권취되었다.

그 후, 각각의 코일링 온도 (HT) 에 의해 결정된 상한치와 각각의 강 (S1 ~ S7) 에 대해 결정된 마텐자이트 개시 온도 (MS) 에 의해 결정된 하한치를 가지는 온도 범위에서 코일들은 각각 냉각되었다. 여기에서, 마텐자이트 개시 온도 (MS) 는, Metal Science 15 (1981) 의 178 ~ 180 페이지에 게재된 H. Bhadeshia 의 논문 "Thermodynamic Extrapolation and Martensite-Start-Temperature of Substitutionally Alloyed Steels" 에서 설명된 절차에 의해 계산되었다.

전술한 방식으로 규정된 온도 범위에서 코일이 냉각된 기간은, 이렇게 획득된 열간 스트립들 각각이 베이나이트와 잔류 오스테나이트로 구성된 미세조직을 가지게 하는 매그니튜드 (magnitude) 를 가졌고, 여기에서 다른 미세조직 구성성분들의 비율은 많아도 거의 "0" 인 효과가 없는 양으로 존재하였다.

재가열 온도 (OT), 열간 압연 종료 온도 (ET), 냉각 속도 (KR), 코일링 온도 (HT) 및 마텐자이트 개시 온도 (MS) 의 각각의 작동 파라미터들이 표 2 에 나타나 있다.

표 3 은, 인장 강도 (Rm), 항복 강도 (Rp), 연신율 (A80), 품질 (Rm*A80) 및 또한 각각의 잔류 오스테나이트 함량 (RA) 의 개별 열간 스트립들에 대해 확인되는 기계적 특성을 부가적으로 보여준다.

강 (S3) 으로부터 제조되었고 비교적 낮은 Si 함량을 갖는 열간 스트립 (W3) 의 경우에, 여기에서 바람직한 적어도 1,200 MPa 의 인장 강도가 달성되지 않았음을 발견하였다.

강 (S4) 으로 구성되었고 지나치게 낮은 열간 압연 종료 온도 (ET) 때문에 본 발명에 따라 제조되지 않는 열간 스트립 (W5) 의 경우에, 최대 12 부피% 의 블록 모양의, 조대한 잔류 오스테나이트와 또한 조대한 마텐자이트가 미세조직에 존재하였고, 이것은 상당히 저하된 연신율 (A80) 을 유발하였다.

반면에, 마찬가지로 강 (S4) 으로부터 제조되었지만 본 발명에 따른 사양을 준수하는 방식으로 제조된 열간 스트립 (W4) 은 단지 5 ㎛ 초과의 평균 크기를 가지는 최대 1 부피% 의 조대한 블록 잔류 오스테나이트를 포함하였다. 남아있는 잔류 오스테나이트는 필름 모양으로 그리고 보다 가는 블록 형태로 존재하였고, 그 결과 높은 연신율 (A80) 이 달성되었다.

강 (S5) 으로부터 제조된 열간 스트립 (W7) 의 경우에 그리고 강 (S7) 으로부터 제조된 열간 스트립 (W10) 의 경우에, 여기에서 바람직한 1,200 MPa 의 최소 인장 강도가 마찬가지로 달성되지 않았다. 그 이유는 이 경우에 각각의 지나치게 높은 코일링 온도 (HT) 에 있다.

첨부된 도면에는 논의된 RA 석출의 예로서의 냉간 스트립의 단면이 도시되어 있다. 오직 일 예로서, 잔류 오스테나이트 RA-b 의 블록들이 표시되어 있고, 필름 모양의 잔류 오스테나이트 RA-f 가 층상 배열의 층들에 의해 제공된 하나의 영역이 원으로 강조되어 있다.

Claims

열간 압연된 평강 (flat steel) 제품으로서,
인장 강도 (Rm) 와 연신율 (A80) 의 수학적 곱은 적어도 18,000 MPa*% 이고, 철 및 불가피한 불순물들 이외에, 중량% 단위로,
C: 0.10 ~ 0.60 %,
Si: 0.4 ~ 2.0 %,
Al: 최대 2.0 %,
Mn: 0.4 ~ 2.5 %,
Ni: 최대 1 %,
Cu: 최대 2.0 %,
Mo: 최대 0.4 %,
Cr: 최대 2 %,
Ti: 최대 0.2 %,
Nb: 최대 0.2 %,
V: 최대 0.5 % 를 함유하고,
상기 평강 제품은 2 개의 상들이 지배하는 미세조직을 가지고, 상기 미세조직의 한 가지 지배적인 구성성분은 베이나이트이고 상기 미세조직의 두 번째 지배적인 구성성분은 잔류 오스테나이트이고, 상기 평강 제품의 상기 미세조직은 적어도 50 부피% 정도까지의 베이나이트와 잔부로서의 잔류 오스테나이트로 구성되고, 선택적으로 최대 5 부피% 의 페라이트와 최대 10 부피% 의 마텐자이트가 상기 평강 제품의 상기 미세조직에 존재할 수도 있고, 상기 잔류 오스테나이트의 적어도 일부는 블록 형태로 존재하고, 블록 형태로 존재하는 상기 잔류 오스테나이트의 블록들 중 적어도 98 % 는 5 ㎛ 미만의 평균 직경을 가지는, 열간 압연된 평강 제품.
제 1 항에 있어서,
상기 평강 제품의 상기 미세조직은 적어도 10 부피% 의 잔류 오스테나이트를 함유하는 것을 특징으로 하는, 열간 압연된 평강 제품.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 평강 제품의 Cu 함량은 적어도 0.15 중량% 인 것을 특징으로 하는, 열간 압연된 평강 제품.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평강 제품의 C 함량은 적어도 0.3 중량% 인 것을 특징으로 하는, 열간 압연된 평강 제품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평강 제품의 Mn, Cr, Ni, Cu 및 C 함량은,
1 < 0.5 % Mn + 0.167 % Cr + 0.125 % Ni + 0.125 % Cu + 1.334 % C < 2
인 조건을 만족시키고,
여기에서 % Mn 은 중량% 단위의 각각의 Mn 함량,
% Cr 은 중량% 단위의 각각의 Cr 함량,
% Ni 는 중량% 단위의 각각의 Ni 함량,
% Cu 는 중량% 단위의 각각의 Cu 함량,
% C 는 중량% 단위의 각각의 C 함량인 것을 특징으로 하는, 열간 압연된 평강 제품.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평강 제품의 Si 함량 및 Al 함량은,
% Si + 0.8 % Al > 1.2 중량%
인 조건을 만족시키고,
여기에서 % Si 는 중량% 단위의 각각의 Si 함량,
% Al 은 중량% 단위의 각각의 Al 함량인 것을 특징으로 하는, 열간 압연된 평강 제품.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
블록 잔류 오스테나이트의 직경은 1 ~ 3 ㎛ 인 것을 특징으로 하는, 열간 압연된 평강 제품.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 평강 제품을 제조하기 위한 방법으로서,
상기 방법은,
- 철 및 불가피한 불순물들 이외에, 중량% 단위로, 0.10 ~ 0.60 % C, 0.4 ~ 2.0 % Si, 최대 2.0 % Al, 0.4 ~ 2.5 % Mn, 최대 1 % Ni, 최대 2.0 % Cu, 최대 0.4 % Mo, 최대 2 % Cr, 최대 0.2 % Ti, 최대 0.2 % Nb 및 최대 0.5 % V 를 함유하는 예비 제품을 슬래브, 박 (thin) 슬래브 또는 주조 스트립의 형태로 제공하는 작업 단계;
- 하나 이상의 압연 패스들 (passes) 에서 열간 스트립을 형성하도록 상기 예비 제품을 열간 압연하는 작업 단계로서, 획득된 열간 스트립은 마지막 압연 패스에서 떠날 때 적어도 880 ℃ 의 열간 압연 종료 온도를 가지는, 상기 예비 제품을 열간 압연하는 작업 단계;
- 획득된 상기 열간 스트립을 적어도 5 ℃/s 의 냉각 속도로 마텐자이트 개시 온도 (MS) 와 600 ℃ 사이의 범위에 있는 코일링 온도로 가속 냉각시키는 작업 단계;
- 코일을 형성하도록 상기 열간 스트립을 코일링하는 작업 단계;
- 상기 코일을 냉각하는 작업 단계로서, 베이나이트를 형성하도록 냉각하는 동안, 상기 열간 스트립의 미세조직의 적어도 50 부피% 가 베이나이트로 구성될 때까지, 베이나이트가 상기 열간 스트립의 상기 미세조직에 형성되기 시작하는 베이나이트 개시 온도 (BS) 와 동일한 상한치를 가지고 또한 마텐자이트가 상기 열간 스트립의 상기 미세조직에 형성되기 시작하는 마텐자이트 개시 온도 (MS) 와 동일한 하한치를 가지는 온도 범위에서, 상기 코일의 온도를 유지하는, 상기 코일을 냉각하는 작업 단계
를 포함하는, 평강 제품을 제조하기 위한 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 열간 압연의 종료 온도는 적어도 900 ℃ 인 것을 특징으로 하는, 평강 제품을 제조하기 위한 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 냉각 속도는 적어도 10 ℃/s 인 것을 특징으로 하는, 평강 제품을 제조하기 위한 방법.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 속도는 최대로 150 ℃/s 인 것을 특징으로 하는, 평강 제품을 제조하기 위한 방법.
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 속도는 최대로 50 ℃/s 인 것을 특징으로 하는, 평강 제품을 제조하기 위한 방법.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일에서 냉각이 시작되는 상기 코일링 온도의 하한치는 상기 마텐자이트 개시 온도 (MS) 보다 약 20 ℃ 높은 것을 특징으로 하는, 평강 제품을 제조하기 위한 방법.
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일에서 냉각이 시작되는 상기 코일링 온도의 상한치는 550 ℃ 인 것을 특징으로 하는, 평강 제품을 제조하기 위한 방법.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일링 온도는, 수식:
HTopt = MS + (BS-MS)/3
에 의해 결정된 온도 (HTopt) 에 적어도 대응하는 것을 특징으로 하는, 평강 제품을 제조하기 위한 방법.