KR20150046927A - Ultrahigh strength hot rolled steel sheet having excellent impact resistant property and manufacturing mehtod the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultrahigh-strength hot-rolled steel sheet excellent in impact properties and a method of manufacturing the same.
초고강도 열연강판은 크레인, 콘크리트 펌프 트럭 등 특장차 붐암류를 비롯한 다양한 용도에 적용되고 있다. 상술한 용도로 사용되는 강판의 두께는 대체로 3 ~ 10㎜ 범위의 수준이며, 이처럼 자동차용 강판에 비해 후물인 초고강도 열연강판의 경우에는 설계 하중을 지탱하기 위한 높은 항복강도뿐만 아니라 작업시 안전성을 위하여 높은 충격 특성이 요구된다. 특히 한랭지에 사용되는 중장비의 경우 저온에서도 높은 충격 특성을 요구하고 있다.Ultra-high strength hot-rolled steel sheet has been applied to a variety of uses including crane, concrete pump truck, and boom boom. The thickness of the steel sheet used for the above-mentioned purposes is generally in the range of 3 to 10 mm. In the case of super-high strength hot-rolled steel sheet as a backing material compared to a steel sheet for automobiles, in addition to high yield strength for supporting the design load, High impact properties are required. In particular, heavy equipment used in cold regions requires high impact characteristics even at low temperatures.
그러나, 종래의 고강도 열연강판은 강 중의 합금원소를 제어하거나 제조조건을 제어하여 높은 항복강도를 확보하는 것을 주 목적으로 하여 연구되어 왔다. However, the conventional high-strength hot-rolled steel sheet has been studied mainly for the purpose of controlling the alloying elements in steel or controlling the manufacturing conditions to secure a high yield strength.
합금원소를 제어하여 높은 항복강도를 확보하는 한 가지 방법으로서, 일본 공개특허공보 제2003-089848호(발명의 명칭: 가공성이 우수한 초고장력 강판, 그 제조방법 및 그 가공방법)(특허문헌 1)에 Ti 및 Mo를 포함한 석출물을 분산 석출시킴으로써, 950MPa 이상의 인장강도를 확보할 수 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은 고가의 합금성분을 첨가함으로써 제조원가가 증가할 뿐만 아니라, 후물 열연 강판에 요구되는 내충격특성을 확보하지 못하는 문제가 있다.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-089848 (entitled "Ultra-high tensile strength steel sheet excellent in workability, method for manufacturing the same, and processing method thereof") as one method for securing a high yield strength by controlling an alloy element (Patent Document 1) A method of securing a tensile strength of 950 MPa or more by dispersing and precipitating a precipitate containing Ti and Mo in a dispersion medium. However, this method not only increases the production cost by adding a high-priced alloy component but also fails to secure the impact resistance characteristics required for the after-hot-rolled steel sheet.
합금원소를 제어하여 높은 항복강도를 확보하는 또 따른 방법으로서, 일본 공개특허공보 제2003-321737호(발명의 명칭: 가공성이 우수한 고장력 열연강판, 그 제조방법 및 그 가공방법)(특허문헌 2)에 페라이트와 마르텐사이트의 이상조직(DP: Dual Phase)강을 이용하여 고강도 열연강판을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 단계적 냉각(step-cooling) 기술을 이용하므로, 후물인 열연 강재에 적용하기 어려우며, 이 또한 고가의 합금성분을 첨가함에 따라 제조원가가 상승한다. 또한, 복합조직강의 특성상 항복비가 낮게 얻어지게 됨으로써, 원하는 항복강도를 만족시키기 위해서는 지나치게 높은 인장강도 및 다량의 합금원소가 요구되는 문제점이 있다.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-321737 (entitled: High-tensile hot-rolled steel sheet excellent in workability, method for manufacturing the same, and method for processing the same) as another method for securing a high yield strength by controlling an alloy element (Patent Document 2) A method of manufacturing a high strength hot-rolled steel sheet using ferrite and martensite dual phase steel (DP) is disclosed. However, since the step-cooling technique is used, it is difficult to apply to the hot-rolled steel which is a post-product, and the manufacturing cost is also increased by adding an expensive alloy component. Further, since the yield ratio is low due to the characteristics of the composite structure steel, an excessively high tensile strength and a large amount of alloying elements are required to satisfy the desired yield strength.
한편, 제조조건을 제어하여 높은 항복강도를 확보하는 방법으로서, 일본 공개특허공보 제2003-105446호(발명의 명칭: 고강도 열연강판 및 그 제조방법)(특허문헌 3)에 열간압연을 종료한 후 냉각속도를 150 ~ 350℃/초로 제어하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 너무 빠른 냉각속도로 냉각하여 마르텐사이트를 제조하는 경우에는 항복비가 낮아져 높은 항복강도를 확보하기 어렵고, 항복강도 기준을 충족하기 위해 높은 인장강도가 요구되어 결과적으로 충격특성과 성형성이 저하되는 문제점이 있다.
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-105446 (entitled "High Strength Hot-Rolled Steel Sheet and Method of Manufacturing") (Patent Document 3) discloses a method for securing a high yield strength by controlling the manufacturing conditions And controlling the cooling rate to 150 to 350 DEG C / sec. However, in the case of producing martensite by cooling at a too fast cooling rate, it is difficult to obtain a high yield strength due to a low yield ratio, and a high tensile strength is required to meet the yield strength standard, There is a problem.
제조조건을 제어하여 높은 항복강도를 확보하는 또 다른 방법으로서, 일본 공개특허공보 제2000-109951호(발명의 명칭: 신장 플랜지성이 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법)(특허문헌 4)에 권취 온도를 300 ~ 550℃로 제어하는 제조기술이 개시되어 있다. 그러나, 300℃이상의 온도에서 권취하는 경우 베이나이트 조직이 형상비가 낮은 등축정에 가까워져 성형성에는 유리하나 내충격 특성이 저하되며, 권취온도가 높아짐에 따라 많은 양의 합금원소 첨가가 요구되어 제조원가가 증가하는 문제점이 있다.
As another method of securing a high yield strength by controlling the manufacturing conditions, a method of winding a high strength steel sheet having excellent stretch flangeability and a manufacturing method thereof (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-109951) And the temperature is controlled at 300 to 550 占 폚. However, in the case of winding at a temperature of 300 DEG C or higher, the bainite structure is close to the low-aspect ratio isotropic crystal, which is advantageous in terms of formability but low in impact resistance and requires a large amount of alloy element addition as the coiling temperature is increased. .
이와 같이 초고강도 열연강판에 있어서, 대부분의 종래기술(특허문헌 1 내지 4)은 주로 C, Si, Mn, Cr, Mo 및 W 등의 합금성분에 의한 고용강화나 Ti, Nb, Mo 등의 합금성분에 의한 석출강화를 통한 고강도화를 통해 높은 강도는 달성하고 있으나, 충격인성 열위에 대한 문제는 해결하지 못하고 있다. 따라서, 특정 상용차 서브 프레임이나 중장비 암(arm)류 등에 사용되는 고강도 열연강판의 경우 높은 강도와 동시에 우수한 충격인성을 요구되기 때문에. 이러한 업계의 요구를 충족할 수 있는 새로운 초고강도 열연강판에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.
In the super high strength hot-rolled steel sheet as described above, most conventional techniques (Patent Documents 1 to 4) are mainly used for solid solution strengthening by alloying elements such as C, Si, Mn, Cr, Mo and W and alloys such as alloys of Ti, High strength is achieved by strengthening precipitation strengthened by the component, but the problem of impact toughness dullness is not solved. Therefore, in the case of a high strength hot-rolled steel sheet used for a specific commercial vehicle sub-frame or a heavy equipment arm, high strength and excellent impact toughness are required. It is necessary to develop a new ultra high strength hot rolled steel sheet that meets the needs of this industry.
본 발명의 일측면은 합금원소 및 미세조직의 분포를 제어하고 제조공정에 있어서 냉각속도를 정밀히 제어함으로써, 높은 항복강도와 우수한 충격인성을 동시에 확보할 수 있는 초고강도 열연강판 및 그 제조방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.
An aspect of the present invention provides an ultrahigh-strength hot-rolled steel sheet capable of simultaneously securing a high yield strength and an excellent impact toughness by controlling the distribution of alloying elements and microstructure and precisely controlling the cooling rate in the manufacturing process, and a method for manufacturing the same. There is a main purpose in this.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판은, 중량%로, C: 0.12 ~ 0.16%, Si: 0.4% 이하(0은 제외), Mn: 1.5 ~ 2.1%, Cr: 0.5% 이하(0은 제외), Mo: 0.3% 이하(0은 제외), Al: 0.01 ~ 0.05%, B: 0.003% 이하(0은 제외), Ti: 0.005 ~ 0.05%, N: 0.01% 이하(0은 제외), P: 0.02% 이하(0은 제외), S: 0.005% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 래스(lath) 구조를 갖는 베이나이트와 마르텐사이트 상의 면적 분율이 95% 이상이고, 이중에서 마르텐사이트 상의 면적 분율은 50% 미만이며, 잔부 초석 페라이트 또는 잔류 오스테나이트를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a super high strength hot-rolled steel sheet having excellent impact properties, comprising 0.12 to 0.16% of C, 0.4% or less of Si (excluding 0), 1.5 to 2.1% of Mn, : Not more than 0.5% (excluding 0), Mo: not more than 0.3% (excluding 0), Al: 0.01 to 0.05%, B: not more than 0.003% (Excluding 0), P: not more than 0.02% (excluding 0), S: not more than 0.005% (excluding 0), the remainder Fe and other unavoidable impurities, and the microstructure includes a bay having a lath structure The area fraction of the nite and martensite phase is 95% or more, and the area fraction of the martensite phase is less than 50%, and the remainder contains europaeic ferrite or retained austenite.
또한, 본 발명의 목적인 충격특성을 더욱 향상시키기 위해 중량%로, Ca: 0.0005 ~ 0.005%를 더 포함하고, 상기 S와 Ca의 함량은 Ca/S 비가 2.0 이하인 것이 바람직하다.In order to further improve the impact characteristics of the present invention, it is preferable to further contain Ca in an amount of 0.0005 to 0.005% by weight, and the Ca / S ratio is preferably 2.0 or less.
또한, 상기 베이나이트와 마르텐사이트의 래스 조직은, 장축 대 단축의 형상비가 5.0 이상인 것이 바람직하다.The aspect ratio of the major axis to the minor axis of the bastite and the lance structure of martensite is preferably 5.0 or more.
또한, 상기 베이나이트와 마르텐사이트의 래스 조직은, 상기 래스의 개수가 1 제곱마이크로미터(㎛2) 당 0.2 ~ 1.2개인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the lath structure of the bainite and the martensite is 0.2 to 1.2 per one square micrometer (탆 2 ).
또한, 상기 열연강판의 항복강도는 1100 ~ 1300MPa이고, 항복비(Yield Ratio)가 0.80 이상이며, 샤르피 충격 흡수에너지가 -40℃의 온도에서 50J 이상인 것이 바람직하다.
The yield strength of the hot-rolled steel sheet is preferably 1100 to 1300 MPa, the yield ratio is 0.80 or more, and the Charpy impact absorption energy is preferably 50 J or more at a temperature of -40 캜.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판의 제조방법은, 중량%로, C: 0.12 ~ 0.16%, Si: 0.4% 이하(0은 제외), Mn: 1.5 ~ 2.1%, Cr: 0.5% 이하(0은 제외), Mo: 0.3% 이하(0은 제외), Al: 0.01 ~ 0.05%, B: 0.003% 이하(0은 제외), Ti: 0.005 ~ 0.05%, N: 0.01% 이하(0은 제외), P: 0.02% 이하(0은 제외), S: 0.005% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 800 ~ 1000℃의 온도에서 열간 마무리압연을 하는 단계; 상기 열간 마무리압연된 열연강판을 하기 [수식 1]을 만족하는 냉각속도로 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 열연강판을 200℃ 이하의 온도에서 권취하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing an ultra-high strength hot-rolled steel sheet having excellent impact properties, comprising 0.12 to 0.16% of C, 0.4% or less of Si (excluding 0) (Excluding 0), Mo: not more than 0.3% (excluding 0), Al: 0.01 to 0.05%, B: not more than 0.003% (excluding 0), Ti: 0.005 to 0.05% , N: not more than 0.01% (excluding 0), P: not more than 0.02% (excluding 0), S: not more than 0.005% (excluding 0), the balance Fe and other unavoidable impurities; Subjecting the reheated slab to a hot finish rolling at a temperature of 800 to 1000 占 폚; Cooling the hot-rolled steel sheet subjected to the hot-rolling to a cooling rate satisfying the following equation (1); And winding the cooled hot-rolled steel sheet at a temperature of 200 DEG C or less.
[수식 1][Equation 1]
Cond1 ≤ 냉각속도(℃/sec) < 100,Cond1? Cooling rate (占 폚 / sec) <100,
Cond1 = 450 + 280×C - 500×(C^0.5) - 100×Mn - 75×Cr - 150×Mo -90×Beff 또는 10 중에서 큰 값.Cond1 = 450 + 280 x C - 500 x (C ^ 0.5) - 100 x Mn - 75 x Cr - 150 x Mo - 90 x Beff or 10.
단, Beff는 0.0008% < B < 0.003% 일 때 1, 그 외에는 0임However, Beff is 1 when 0.0008% <B <0.003%, 0 otherwise
C, Mn, Cr, Mo는 각각 합금원소의 중량%임.
C, Mn, Cr, and Mo are the weight percent of the alloy element, respectively.
또한, 본 발명의 목적인 충격특성을 더욱 향상시키기 위해 중량%로, Ca: 0.0005 ~ 0.005%를 더 포함하고, 상기 S와 Ca의 함량은 Ca/S 비가 2.0 이하가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.In order to further improve the impact characteristics of the present invention, it is preferable to further contain Ca in an amount of 0.0005 to 0.005% by weight and control the Ca / S ratio to be 2.0 or less.
또한, 상기 재가열 단계는, 재가열 온도를 1100 ~ 1300℃로 제어하는 것이 바람직하다.In the reheating step, the reheating temperature is preferably controlled to 1100 to 1300 ° C.
또한, 상기 권취 단계는, 권취 온도를 150℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that the winding temperature is controlled to 150 캜 or less.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판 및 그 제조방법에 따르면, 강재에 함유되는 합금원소 및 그 함량, 최종 미세조직, 공정조건 등을 적절히 제어함으로써, 높은 항복강도와 인장강도를 가짐과 동시에 충격특성도 우수한 열연강판을 제공해 준다.According to the ultra-high strength hot-rolled steel sheet having excellent impact properties according to the present invention and the method of manufacturing the same, the alloy element and its content, the final microstructure, the process conditions and the like contained in the steel material are appropriately controlled, And provides a hot-rolled steel sheet having excellent strength and impact properties.
이 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판을 사용하면, 소재의 고강도에 따른 경량화을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 가혹한 조건하에서도 작업 안정성을 향상시킬 수 있다.The use of an ultrahigh-strength hot-rolled steel sheet excellent in impact characteristics not only achieves weight reduction according to high strength of the material but also improves work stability even under harsh conditions.
특히, 저온에서의 높은 충격 특성은 한랭지에 사용되는 크레인, 콘크리트 펌프 트럭과 같은 특장차의 붐암류 등의 소재로 적합하게 사용될 수 있다.
Particularly, a high impact property at low temperature can be suitably used as a material for a crane used for cold regions, boom rocks for specially equipped vehicles such as concrete pump trucks, and the like.
도 1은 본 발명의 발명예 1의 미세조직에 대한 광학 현미경 사진.
도 2는 본 발명의 발명예 2의 미세조직에 대한 SEM 사진.
도 3은 비교예 3의 미세조직에 대한 광학 현미경 사진.1 is an optical microscope photograph of microstructure of Inventive Example 1 of the present invention.
2 is a SEM photograph of the microstructure of Inventive Example 2 of the present invention.
3 is an optical microscope photograph of the microstructure of Comparative Example 3. Fig.
이하에서 다양한 실시예 및 첨부된 도면를 참조하여 본 발명에 따른 기술구성을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the technical construction according to the present invention will be described in more detail with reference to various embodiments and attached drawings.
통상적으로 고용강화 또는 석출강화를 통한 강재의 고강도를 달성하려고 하면 반대로 충격인성이 열화된다. 본 발명자들은 이를 해결하기 위하여, 합금원소의 함량, 미세조직, 제조조건 등을 적절히 제어하고, 특히 충격인성을 확보하기 위한 성분관계식을 도출함으로써, 1100MPa 이상의 매우 높은 항복강도를 확보하더라도 -40℃의 저온에서 50J 이상의 높은 샤르피 충격 흡수에너지를 가질 수 있는 열연강판을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
In general, impact strength tends to deteriorate if attempts are made to achieve high strength of the steel through solid solution strengthening or precipitation strengthening. In order to solve this problem, the present inventors appropriately controlled the content of alloying elements, microstructure, manufacturing conditions and the like, and in particular by deriving a component relation formula for ensuring impact toughness, the inventors have found that even if a very high yield strength of 1100 MPa or more is secured, It is possible to manufacture a hot-rolled steel sheet having a high Charpy impact absorption energy of 50 J or more at a low temperature, leading to the present invention.
먼저, 본 발명의 일측면인 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판의 조성은, 중량%로, C: 0.12 ~ 0.16%, Si: 0.4% 이하(0은 제외), Mn: 1.5 ~ 2.1%, Cr: 0.5% 이하(0은 제외), Mo: 0.3% 이하(0은 제외), Al: 0.01 ~ 0.05%, B: 0.003% 이하(0은 제외), Ti: 0.005 ~ 0.05%, N: 0.01% 이하(0은 제외), P: 0.02% 이하(0은 제외), S: 0.005% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 이하에서 각 합금원소의 특성 및 조성 범위의 임계적 의의에 대해 간단히 설명한다.
The composition of the ultra high strength hot-rolled steel sheet having excellent impact properties, which is one aspect of the present invention, is 0.12 to 0.16% of C, 0.4 to 2.0% of Si (excluding 0), 1.5 to 2.1% of Mn, : Not more than 0.5% (excluding 0), Mo: not more than 0.3% (excluding 0), Al: 0.01 to 0.05%, B: not more than 0.003% (Excluding 0), P: not more than 0.02% (excluding 0), S: not more than 0.005% (excluding 0), the balance Fe and other unavoidable impurities. Hereinafter, the critical significance of the characteristics and the composition range of each alloy element will be briefly described.
(1) 탄소(C): 0.12 ~ 0.16중량%(1) Carbon (C): 0.12 to 0.16 wt%
C는 열연소재의 강도를 확보하기 위해 필요한 원소이다. 베이나이트-마르텐사이트 조직에서 1100MPa 이상의 항복강도를 얻기 위해서는 0.12중량% 이상의 탄소가 첨가되는 것이 필요하다. 반면에, 그 함량이 0.16 중량%를 초과하게 되면, 마르텐사이트의 분율이 높아지면서 1300MPa 이상의 항복강도가 얻어질 수 있으나, 충격흡수에너지가 낮아지고 성형성 및 용접성이 나빠지게 된다.
C is an element necessary for securing the strength of the hot-rolled material. In order to obtain a yield strength of 1100 MPa or more in the bainite-martensite structure, it is necessary to add 0.12 wt% or more of carbon. On the other hand, if the content exceeds 0.16% by weight, the yield strength of 1300 MPa or more can be obtained while the fraction of martensite increases, but the impact absorption energy is lowered and the formability and weldability are deteriorated.
(2) 실리콘(Si): 0.4중량% 이하(0중량%는 제외)(2) Silicon (Si): 0.4% by weight or less (excluding 0% by weight)
실리콘(Si)은 탈산을 위해 Al과 함께 첨가되는 원소로서, Si이 지나치게 첨가될 경우 적스케일이 발생하고 페라이트를 안정화시켜 재질 편차를 증대시킬 우려가 있으므로, 그 상한은 0.4중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
Silicon (Si) is an element to be added together with Al for deoxidation. When Si is excessively added, a complete scale is generated and stabilization of ferrite may increase the material deviation. Therefore, the upper limit is limited to 0.4 wt% desirable.
(3) 망간(Mn): 1.5 ~ 2.1중량%(3) manganese (Mn): 1.5 to 2.1 wt%
망간(Mn)은 경화능을 증가시켜 냉각 중에 강도가 약한 페라이트 조직의 형성을 막으며, 고용강화를 통해 강도에도 일정 수준 기여하게 된다. 이러한 Mn의 함량이 1.5중량% 미만으로 너무 낮으면 요구되는 베이나이트-마르텐사이트 상을 얻기 위해 필요한 냉각속도가 너무 빨리 해야 하므로 충분한 강도를 얻지 못하게 되거나 판 형상을 저하시킨다. 반면에, 상기 망간의 함량이 2.1중량%를 초과하게 되면 Mn의 편석량이 높아져 강재의 품질을 저하시키게 된다.
Manganese (Mn) increases the hardenability and prevents the formation of weak ferrite structure during cooling. It also contributes to the strength through strengthening of harden. If the content of Mn is too low to less than 1.5% by weight, the cooling rate required for obtaining the desired bainite-martensite phase must be too fast, so that sufficient strength can not be obtained or the plate shape is lowered. On the other hand, when the content of manganese exceeds 2.1% by weight, the amount of segregation of Mn increases and the quality of the steel is deteriorated.
(4) 크롬(Cr): 0.5중량% 이하(0중량%는 제외)(4) Cr (Cr): 0.5% by weight or less (excluding 0% by weight)
크롬(Cr)은 경화능을 증가시키고, 베이나이트-마르텐사이트 상의 강도 확보에도 기여하는 원소이다. Cr은 Mn과 유사한 특성을 갖고 있으나, 용접 취성을 일으키기 때문에 그 상한은 0.5중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
Chromium (Cr) increases the hardenability and contributes to securing strength on bainite-martensite. Cr has similar properties to Mn but causes weld brittleness, so the upper limit of Cr is preferably limited to 0.5% by weight.
(5) 몰리브덴(Mo): 0.3중량% 이하(0중량%는 제외)(5) Molybdenum (Mo): 0.3% by weight or less (excluding 0% by weight)
Mo는 Ti와 함께 첨가될 경우 (TiMo)C를 형성하여 석출강화에 크게 기여한다. 또한 탄화물을 생성하고 남은 Mo가 강 중에 남아있는 경우 고용강화를 통한 항복강도 강화와 결정립계 강화에 의한 충격인성을 향상시키는데 유용한 성분이다. 다만, 0.3중량%를 초과하는 경우에는 상기 효과가 포화되어 제조비용을 상승시킬 뿐만 아니라 용접성이 열위하게 된다.
When Ti is added together with Ti, (TiMo) C is formed and contributes greatly to precipitation strengthening. In addition, when Mo remaining in the carbide is left in the steel, it is a useful component for enhancing the yield strength by strengthening the solid solution and improving the impact toughness by strengthening the grain boundaries. However, if it exceeds 0.3% by weight, the above effect is saturated, which not only raises the manufacturing cost but also lowers the weldability.
(6) 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.05중량%(6) Aluminum (Al): 0.01 to 0.05 wt%
알루미늄(Al)은 탈산을 위해 첨가하는 원소로서, 제강공정시 탈산제로서 작용한다. Al이 0.01중량% 미만이 되면 탈산 효과가 너무 적어지게 된다. 반면에, 0.05중량%를 초과할 경우에는 연주시 노즐 막힘을 유발할 수 있기 때문에, 그 상한을 0.05%로 제한하는 것이 바람직하다.
Aluminum (Al) is an element added for deoxidation and acts as a deoxidizer in the steelmaking process. When Al is less than 0.01% by weight, the deoxidation effect becomes too small. On the other hand, if it exceeds 0.05% by weight, clogging of the nozzle may occur during playing, so it is preferable to limit the upper limit to 0.05%.
(7) 보론(B): 0.003중량% 이하 (0은 제외), (7) Boron (B): 0.003 wt% or less (excluding 0),
보론(B)은 강재의 경화능을 확보하는데 크게 기여하는 원소이다. 상기와 같은 효과를 발현시기 위해서 0.0008중량% 이상으로 포함하는 것이 바람직하나, C, Mn, Cr, Mo 등의 원소로 필요한 경화능이 확보된 경우에는 굳이 첨가할 필요는 없다. 또한, 상기 보론이 다량 첨가되는 경우, 입계에 보론 탄화물을 형성시켜 핵생성 장소를 제공하므로 오히려 경화능을 악화시킬 우려가 있다. 따라서, 그 상한을 0.003중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
Boron (B) is an element contributing greatly to securing the hardenability of steel. In order to exhibit the above-mentioned effect, it is preferable to contain 0.0008 wt% or more. However, when the necessary curing ability is secured by elements such as C, Mn, Cr, and Mo, Further, when boron is added in a large amount, boron carbide is formed in the grain boundaries to provide a nucleation site, which may deteriorate the hardenability. Therefore, it is preferable to limit the upper limit to 0.003% by weight.
(8) 티타늄(Ti): 0.005 ~ 0.05중량%(8) Titanium (Ti): 0.005 to 0.05 wt%
티타늄(Ti)은 질소(N)와 반응하여 TiN을 형성함으로써, BN의 형성을 억제하는 소위 보론 보호를 위해 첨가하는 원소이다. 이러한 Ti의 함량이 0.005중량% 미만일 경우에는 강 중의 질소를 효과적으로 고정하지 못할 우려가 있으며, 반면 첨가량이 지나치게 많을 경우 형성되는 TiN의 조대화 등으로 인해 강재를 취약하게 할 우려가 있으므로, 그 상한을 0.05중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
Titanium (Ti) is an element added for the so-called boron protection which inhibits the formation of BN by reacting with nitrogen (N) to form TiN. If the content of Ti is less than 0.005% by weight, nitrogen may not be effectively fixed in the steel. On the other hand, when the amount of Ti is excessively large, there is a possibility that the steel is weakened due to coarsening of the formed TiN. 0.05% by weight.
(9) 질소(N): 0.01중량% 이하(0중량%는 제외)(9) Nitrogen (N): 0.01 wt% or less (excluding 0 wt%)
질소(N)는 강재의 경도에 기여하는 원소이기는 하지만, 제어가 곤란한 원소이다. N의 함량이 0.01중량%를 초과하게 되면, 취성이 발생할 위험성이 크게 증가될 뿐만 아니라, TiN을 형성하고 남은 여분의 N이 경화능에 기여하여야 할 B를 BN 형태로 소모시킬 가능성이 있으므로, 그 상한을 0.01중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
Nitrogen (N) is an element that contributes to the hardness of the steel but is difficult to control. If the content of N exceeds 0.01% by weight, the risk of brittleness is greatly increased. In addition, there is a possibility that excess N remaining after forming TiN may consume B, which should contribute to hardenability, in the form of BN. Is limited to 0.01% by weight.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다. 다만, 그 중 인(P) 및 황(S)은 일반적으로 많이 언급되는 불순물이기 때문에 이에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
The remainder of the present invention is iron (Fe). However, in the ordinary manufacturing process, impurities which are not intended from the raw material or the surrounding environment may be inevitably incorporated, so that it can not be excluded. These impurities are not specifically mentioned in this specification, since they can be known by any ordinary person skilled in the art. However, since phosphorus (P) and sulfur (S) are generally referred to as impurities, they will be briefly described as follows.
(10) 인(P): 0.02중량% 이하(0중량%는 제외)(10) phosphorus (P): 0.02% by weight or less (excluding 0% by weight)
인(P)은 불가피하게 함유되는 불순물로써, 주로 강판의 중심부에 편석되어 인성을 저하하고 용접성이 현저히 저하되기 때문에 후물재의 중심부 저온충격인성을 확보하기 위해서는 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 P의 함량은 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 P 함량의 상한은 0.02중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Phosphorus (P) is an impurity which is inevitably contained. It is mainly segregated at the center of the steel sheet to decrease the toughness and significantly reduce the weldability. Therefore, it is preferable to control the phosphorus content as low as possible in order to ensure low temperature impact toughness at the center of the post material. In theory, it is advantageous to limit the content of P to 0%, but it is inevitably contained inevitably in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, the upper limit of the P content is preferably limited to 0.02 wt%.
(11) 황(S): 0.005중량% 이하(0중량%는 제외)(11) Sulfur (S): 0.005% by weight or less (excluding 0% by weight)
황(S)은 불가피하게 함유되는 불순물로서, Mn등과 결합하여 비금속개재물을 형성하며 이에 따라 강의 연성, 충격인성 및 용접성을 크게 손상시키기 때문에 그 함량을 최대한 억제하는 것이 바람직하다. 이론상의 S의 함량은 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 S 함량의 상한은 0.005중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Sulfur (S) is an impurity which is inevitably contained, and forms a nonmetallic inclusion by binding with Mn or the like, thereby greatly impairing ductility, impact toughness and weldability of steel. Therefore, it is desirable to suppress the content to the maximum. Theoretically, the content of S is limited to 0%, but it is inevitably contained inevitably in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, the upper limit of the S content is preferably limited to 0.005% by weight.
더불어, 본 발명의 강재는 하기 설명하는 칼슘(Ca) 원소를 추가적으로 첨가하는 경우 본 발명의 목적인 충격특성 증가 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
In addition, when the steel material of the present invention is additionally added with the calcium (Ca) element described below, the effect of increasing the impact characteristics can be further improved.
(12) 칼슘(Ca): 0.0005 ~ 0.005중량% (12) Calcium (Ca): 0.0005 to 0.005 wt%
칼슘(Ca)가 첨가될 경우 압연 내에서 길게 연신되어 강재의 품질을 해치는 MnS 대신에 구상의 형태를 유지하는 CaS를 형성시킴에 의해 강재의 성형성과 내충격특성을 향상시킬 수 있다. 상기와 같은 효과를 발현시키기 위해서는 0.0005중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다. Ca의 함량이 과다한 경우에는 CaS와 CaO의 크기와 분율이 증가되어 오히려 강재의 건전성을 해치게 되므로, 그 상한을 0.005중량%로 한정한다. When calcium (Ca) is added, CaS which retains the shape of a spherical shape is formed instead of MnS which is elongated in the rolling to deteriorate the quality of the steel, so that the molding property and the impact resistance property of the steel can be improved. In order to exhibit the above-mentioned effect, it is preferable that it contains 0.0005 wt% or more. If the content of Ca is excessive, the size and the fraction of CaS and CaO are increased to deteriorate the integrity of the steel. Therefore, the upper limit is limited to 0.005 wt%.
또한, 상기 칼슘(Ca) 및 황(S)의 함량은, Ca/S 비가 2.0 이하가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 상기 Ca/S 비가 2.0을 초과하는 경우에는 CaS가 조대 석출하거나, 서로 밀집하게 분포함으로써, 오히려 강의 청정성이 악화된다.
It is preferable that the content of calcium (Ca) and sulfur (S) is controlled such that the Ca / S ratio is 2.0 or less. When the Ca / S ratio exceeds 2.0, coarse precipitation of CaS or distribution of the CaS in close contact with each other results in deterioration of the cleanliness of the steel.
다음으로, 본 발명의 초고강도 열연강판은 우수한 충격특성을 확보하기 위해서 상기 합금 조성에 더하여, 미세조직의 종류와 상 분율이 하기의 조건을 만족할 필요가 있다. Next, in order to ensure excellent impact properties, the ultrahigh-strength hot-rolled steel sheet of the present invention needs to satisfy the following conditions in addition to the above alloy composition, the kind of microstructure and the phase fraction.
즉, 본 발명에 따른 충격특성이 우수한 열연강판의 미세조직은 면적 분율%로, 래스 구조를 갖는 베이나이트와 마르텐사이트 상의 분율이 95% 이상이고, 이 중에서 마르텐사이트 상의 면적 분율은 50% 미만이며, 이들 래스 조직의 평균 형상비가 5.0 이상이고, 미세조직 내 제곱마이크로미터 (㎛2)당 래스의 개수가 0.2 ~ 1.2개의 범위를 가지며, 잔부는 초석 페라이트 또는 잔류 오스테나이트 조직인 것이 바람직하다.
That is, the microstructure of the hot-rolled steel sheet according to the present invention has an areal percentage of bainite having a lath structure and a martensite phase fraction of 95% or more, wherein the area fraction of the martensite phase is less than 50% , The average aspect ratio of the lath structure is 5.0 or more, the number of lathes per square micrometer (占 퐉 2 ) in the microstructure is in the range of 0.2 to 1.2, and the remainder is pro-eutectoid ferrite or retained austenite structure.
보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 베이나이트와 마르텐사이트 조직은 모두 침상 형태의 래스(lath) 조직을 하부 구조로서 가지는데, 다만 본 발명의 베이나이트는 래스 경계에 형성된 긴 막대 모양의 세멘타이트(Cementite)로부터 규정된다. 즉, 템퍼링 중에 확산에 의해 래스 경계에 형성되는 둥근 모양의 세멘타이트가 아니라 상변태 중에 베이나이틱 페라이트 래스 사이에 탄소가 집적됨에 의해 래스 사이의 공간에 긴 막대 모양으로 형성된 베이나이틱 세멘타이트가 형성된 조직을 의미한다.
More specifically, the bainite and the martensite structure of the present invention have a lath structure in the form of a needle bed as a substructure. However, the bainite of the present invention has a long rod-like cementite Cementite. That is, not a rounded cementite formed at the boundary of the lath by diffusion during tempering, but carbon is accumulated between the lattices of the bainitic ferrite during the phase transformation to form a long rod-shaped bainitic cementite Organization.
전체 미세조직 중에서 래스 조직을 갖는 베이나이트와 마르텐사이트의 면적 분율이 95% 이상이어야 높은 강도를 얻을 수 있다. 왜냐하면, 초석 페라이트 조직이 형성될 경우 강도의 저하가 매우 뚜렷하게 나타나며, 또한 잔류 오스테나이트 조직이 형성될 경우 항복강도가 저하되기 때문이다. 따라서 상기 초석 페라이트와 잔류 오스테나이트 조직의 분율은 합하여 5% 미만으로 제어하는 것이 바람직하다.
If the area fraction of bainite and martensite having lath structure in the entire microstructure is 95% or more, high strength can be obtained. This is because, when a pro-eutectoid ferrite structure is formed, the strength is significantly deteriorated, and when the retained austenite structure is formed, the yield strength is lowered. Therefore, the fraction of pro-eutectoid ferrite and the retained austenite structure is preferably controlled to be less than 5% in total.
오스테나이트 상으로부터 상변태가 이루어 질 때, 래스 구조를 갖는 베이나이트 또는 마르텐사이트의 변태가 저온에서 이루어질수록, 래스의 장축 대 단축의 비 즉, 형상비가 커지게 되는데, 열연 공정에서 상변태시 냉각속도가 빠르거나 권취온도가 낮은 경우 래스 조직의 형상비가 5.0 이상으로 얻어지고, 이 때 1100MPa 이상의 높은 항복강도와 충격 특성을 양립함을 관찰할 수 있었다. 반면 상변태의 냉각속도가 느리거나 권취온도가 높은 경우에는 형상비가 1.0인 등축정에 보다 가까운 미세조직이 형성되며, 래스 조직의 형상비가 5.0보다 낮은 경우 1100MPa 이상의 높은 항복강도를 얻기 어려움을 알 수 있었다.
When the transformation from the austenite phase is performed, the transformation ratio of the bainite or martensite having a lase structure is lowered at a lower temperature, the ratio of the major axis to the minor axis of the lase becomes larger. In the hot rolling process, It was observed that the ratio of the aspect ratio of the lattice structure was 5.0 or more when the coiling temperature was low or the coiling temperature was low, and both the yield strength and the impact characteristics were equal to or higher than 1100 MPa. On the other hand, when the cooling rate of the phase transformation is slow or the coiling temperature is high, microstructure is formed closer to the equiaxed crystal with aspect ratio of 1.0 and it is difficult to obtain a high yield strength of 1100 MPa or more when the aspect ratio of the lattice structure is lower than 5.0 .
상기 베이나이트 및 마르텐사이트 래스 조직의 평균 형상비(aspect ratio)가 5.0 이상이 되도록 침상조직을 제어하고, 이처럼 래스 조직의 평균 형상비가 5.0 이상인 조직의 비율을 95% 이상으로 함으로써, 높은 충격특성과 1100MPa 이상의 높은 항복강도를 양립할 수 있었다. 래스 조직이 침상 형태로 길게 발달하여 하나의 패킷(packet) 내부에 래스간 상경계의 숫자가 증가하게 되며, 이러한 치밀한 조직 구조에 의해 강재의 충격특성이 높아지게 된다. 또한, 전위 이동의 장벽이 증가함에 의해 강도 또한 증가한다.
By controlling the needle-like structure so that the aspect ratio of the bainite and the martensite lattice structure is 5.0 or more and the ratio of the structure having the average aspect ratio of the lath structure of 5.0 or more to be 95% or more, Or more of high yield strength. As the lath structure develops in the form of a needle-like shape, the number of lathes in the lath is increased in a packet, and the impact characteristic of the steel is increased by such a dense structure. Also, as the barrier of dislocation movement increases, the strength also increases.
다만, 마르텐사이트 상의 비율이 50%를 넘게 되면 가동전위의 밀도가 높아져 항복비가 0.8 미만으로 낮아지고, 필요한 1100MPa 이상의 항복강도를 얻기 위해서는 지나치게 많은 합금의 사용과 높은 인장강도가 요구되어 충격특성이 저하된다.
However, if the ratio of the martensite phase exceeds 50%, the density of the moving dislocations becomes high and the yield ratio lowers to less than 0.8. In order to obtain the required yield strength of 1100 MPa or more, too much alloy is required and high tensile strength is required, do.
또한, 본 발명의 래스 조직은 미세조직 내 제곱마이크로미터 (㎛2)당 래스의 개수가 0.2 ~ 1.2개의 범위를 가지는 것이 바람직하다. 래스의 개수가 0.2보다 적은 경우는 조직이 조대화된 경우로서 높은 강도를 얻기 어려우며, 래스의 개수가 1.2보다 큰 경우는 본 발명의 성분 범위 내에서는 냉각속도가 지나치게 빠른 경우에 해당하며, 이 경우 미세조직 내 전위밀도 특히 초기 가동전위의 밀도가 높아져 항복비가 0.8 미만으로 낮아지고 필요한 1100MPa 이상의 항복강도를 얻기 어렵게 된다.
Further, it is preferable that the number of lasers per square micrometer (mu m < 2 >) in the microstructure is in the range of 0.2 to 1.2. When the number of laths is less than 0.2, it is difficult to obtain a high strength in the case where the structure is coarsened. When the number of laths is larger than 1.2, the cooling rate is excessively fast within the range of the present invention. The dislocation density in the microstructure becomes higher, especially the density of the initial movable dislocation, so that the yield ratio is lowered to less than 0.8 and it becomes difficult to obtain a yield strength of 1100 MPa or more.
이상에서 설명한 합금원소의 조성범위 및 미세조직을 갖는 열연강판은 1100MPa 이상 1300MPa 미만의 높은 항복강도를 가지며, 0.80 이상의 높은 항복비를 가질 수 있다. 이와 동시에 -40℃의 저온에서 50J 이상의 높은 샤르피 충격 흡수 에너지를 가지므로 우수한 충격특성도 아울러 나타낼 수 있다.
The hot-rolled steel sheet having the composition range of the alloy element and the microstructure described above has a high yield strength of 1100 MPa or more and less than 1300 MPa, and can have a high yield ratio of 0.80 or more. At the same time, since it has a high Charpy impact absorption energy of 50J or more at a low temperature of -40 ° C, excellent shock characteristics can be exhibited.
이하에서는 본 발명의 또 다른 일측면인 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing an ultrahigh-strength hot-rolled steel sheet having an excellent impact characteristic, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.
본 발명에 따른 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판의 제조방법은, 중량%로, C: 0.12 ~ 0.16%, Si: 0.4% 이하(0은 제외), Mn: 1.5 ~ 2.1%, Cr: 0.5% 이하(0은 제외), Mo: 0.3% 이하(0은 제외), Al: 0.01 ~ 0.05%, B: 0.0005 ~ 0.005%, Ti: 0.005 ~ 0.05%, N: 0.01% 이하(0은 제외), P: 0.02% 이하(0은 제외), S: 0.005% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 800 ~ 1000℃의 온도에서 열간 마무리압연을 하는 단계; 상기 열간 마무리압연된 열연강판을 하기 [수식 1]을 만족하는 냉각속도로 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 열연강판을 200℃ 이하의 온도에서 권취하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing an ultra-high strength hot-rolled steel sheet excellent in impact properties according to the present invention is characterized by comprising 0.12 to 0.16% of C, 0.4 to 2% of Si (excluding 0), 1.5 to 2.1% of Mn, 0.5% (Excluding 0), Mo: not more than 0.3% (excluding 0), Al: 0.01 to 0.05%, B: 0.0005 to 0.005%, Ti: 0.005 to 0.05% P: not more than 0.02% (excluding 0), S: not more than 0.005% (excluding 0), the balance Fe and other unavoidable impurities; Subjecting the reheated slab to a hot finish rolling at a temperature of 800 to 1000 占 폚; Cooling the hot-rolled steel sheet subjected to the hot-rolling to a cooling rate satisfying the following equation (1); And winding the cooled hot-rolled steel sheet at a temperature of 200 DEG C or less.
[수식 1][Equation 1]
Cond1 ≤ 냉각속도(℃/sec) < 100,Cond1? Cooling rate (占 폚 / sec) <100,
Cond1 = 450 + 280×C - 500×(C^0.5) - 100×Mn - 75×Cr - 150×Mo -90×Beff 또는 10 중에서 큰 값.Cond1 = 450 + 280 x C - 500 x (C ^ 0.5) - 100 x Mn - 75 x Cr - 150 x Mo - 90 x Beff or 10.
단, Beff는 0.0008% < B < 0.003% 일 때 1, 그 외에는 0임However, Beff is 1 when 0.0008% <B <0.003%, 0 otherwise
C, Mn, Cr, Mo는 각각 합금원소의 중량%임.
C, Mn, Cr, and Mo are the weight percent of the alloy element, respectively.
(1) 재가열 단계(1) Reheating step
상술한 합금원소의 성분 및 그 조성범위를 만족하는 슬라브를 재가열 하는 공정은 후속되는 압연공정을 원활히 수행하고, 목표로 하는 강판의 물성을 충분히 얻기 위하여 강을 가열하는 공정이다. 이에, 목적에 맞게 적절한 온도범위 내에서 가열공정이 수행되어야 한다. The step of reheating the slab satisfying the composition of the above-described alloying elements and the composition range thereof is a step of heating the steel in order to smoothly perform the subsequent rolling process and sufficiently obtain the physical properties of the target steel sheet. Therefore, the heating process should be performed within an appropriate temperature range in accordance with the purpose.
이에, 본 발명에서는 상술한 성분계를 만족하는 슬라브를 1100 ~ 1300℃에서 재가열 하는 것이 바람직하다. 상기 재가열 온도가 1100℃ 미만인 경우에는 열간압연 하중이 급격히 증가하는 문제가 발생하는 반면, 1300℃를 초과하는 경우에는 표면 스케일 양이 증가하여 재료의 손실로 이어지고, 가열 비용도 증가한다. 이러한 점에서 고려하여 슬라브의 재가열 온도는 1100 ~ 1300℃로 한정하는 것이 바람직하다.
Accordingly, in the present invention, it is preferable to reheat the slab satisfying the above-mentioned component system at 1100 to 1300 占 폚. When the reheating temperature is less than 1100 ° C, the hot rolling load increases sharply. On the other hand, when the reheating temperature is higher than 1300 ° C, the amount of surface scale increases, leading to loss of material and heating cost. Considering this point, the reheating temperature of the slab is preferably limited to 1100 to 1300 ° C.
(2) 열간압연 단계(2) Hot rolling step
상기와 같이 재가열된 슬라브에 열간압연을 실시할 수 있다. 이때, 열간 마무리압연은 800 ~ 1000℃에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 열간 마무리압연 온도가 800℃ 미만인 경우에는 압연 하중이 크게 증가하는 문제가 있는 반면, 1000℃를 초과하는 경우에는 강판의 조직이 조대화되어 강재가 취약해지며, 스케일이 두꺼워지고 스케일과 관련된 표면 품질이 저하된다.
As described above, the hot-rolled slab can be subjected to hot rolling. At this time, the hot finish rolling is preferably performed at 800 to 1000 占 폚. If the hot rolling temperature is less than 800 ° C, the rolling load increases greatly. On the other hand, if the temperature exceeds 1000 ° C, the structure of the steel sheet becomes coarse, the steel becomes weak, the scale becomes thick, The quality is deteriorated.
(3) 냉각 단계(3) Cooling step
상기와 같이 열간압연된 강판을 상기 마무리 열간압연 온도로부터 권취온도에 도달할 때까지 수냉각대(ROT: Run Out Table)에서 냉각한다. The hot-rolled steel sheet is cooled from the finish hot rolling temperature in a ROT (Run Out Table) until the coiling temperature is reached.
이때, 열연강판의 냉각속도는 아래 [수식1]을 만족하는 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable that the cooling rate of the hot-rolled steel sheet satisfies the following [Expression 1].
[수식 1][Equation 1]
Cond1 ≤ 냉각속도(℃/sec) < 100,Cond1? Cooling rate (占 폚 / sec) <100,
Cond1 = 450 + 280×C - 500×(C^0.5) - 100×Mn - 75×Cr - 150×Mo -90×Beff 또는 10 중에서 큰 값.Cond1 = 450 + 280 x C - 500 x (C ^ 0.5) - 100 x Mn - 75 x Cr - 150 x Mo - 90 x Beff or 10.
단, Beff는 0.0008% < B < 0.003% 일 때 1, 그 외에는 0임However, Beff is 1 when 0.0008% <B <0.003%, 0 otherwise
여기서, C, Mn, Cr, Mo는 각각 합금원소의 중량%을 나타낸다.
Here, C, Mn, Cr, and Mo represent weight percentages of the alloying elements, respectively.
상기 [수식 1]에서 기재된 바와 같이 상기 냉각속도는 100 ℃/sec미만으로부터 Cond1 이상의 범위로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 냉각속도가 Cond1 미만인 경우에는 냉각 중에 초석 페라이트가 상한치 이상으로 형성되거나 형상비가 5.0 미만인 래스 조직이 형성되어 본 발명이 요구하는 강도를 얻을 수 없게 된다. 반면에, 100℃/sec 이상으로 냉각하는 경우에는 판 형상이 크게 저하되고, 잔류 오스테나이트 상의 분율이 증가하고 마르텐사이트 내 가동전위 밀도가 높아져 항복강도가 저하된다.
As described in the above-mentioned [Expression 1], the cooling rate is preferably controlled to be in the range of less than 100 ° C / sec to Cond1 or more. When the cooling rate is less than Cond1, pro-eutectoid ferrite is formed at an upper limit value or more during cooling or a lattice structure having an aspect ratio of less than 5.0 is formed, so that the strength required by the present invention can not be obtained. On the other hand, when cooling is carried out at 100 ° C / sec or more, the plate shape is largely lowered, the fraction of retained austenite phase is increased, the moving dislocation density in martensite is increased, and the yield strength is lowered.
(4) 권취 단계(4) Coiling step
상기 수냉각대(ROT)를 통과시킴으로써, 냉각이 완료된 강판을 두루마리 형태의 코일로 권취하는 것이 바람직하다. 이 때 권취 온도는 200℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 권취 온도가 200℃ 초과하는 경우에는 권취 후 유지 단계에서 템퍼링 효과로 인해 재질이 저하되며, 냉각 과정에서도 고온 변태형 베이나이트 조직이 형성될 가능성이 증가한다. 권취 온도의 하한은 대기 분위기 온도상의 하한과 동일한 것으로 보아도 무방하며, 특별한 영향을 미치지는 않는다. It is preferable that the cooled steel sheet is rolled up into a rolled coil by passing through the water cooled stand (ROT). At this time, the coiling temperature is preferably controlled to 200 占 폚 or less. If the coiling temperature exceeds 200 DEG C, the material is deteriorated due to the tempering effect in the holding step after winding, and the possibility of forming a high-temperature-transformation bainite structure in the cooling process is increased. The lower limit of the coiling temperature may be regarded as being equal to the lower limit of the atmospheric temperature, and the coiling temperature is not particularly affected.
또한, 권취 단계에서 미세조직의 변화를 최대한 억제하여 본 발명에서 요구하는 래스 구조를 갖는 베이나이트 및 마르텐사이트 조직을 얻기 위해서는 상기 권취 온도를 150℃ 이하로 제어하는 것이 더욱 바람직하다.
Further, in order to obtain a bainite and martensite structure having a glass structure required in the present invention by suppressing the change of the microstructure as much as possible in the winding step, it is more preferable to control the coiling temperature to 150 캜 or less.
(실시예)(Example)
이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
하기 [표 1]에 기재된 성분계를 만족하는 강을 연속주조하여 슬라브로 제조하였다. 상기 제조된 슬라브를 1200℃에서 1시간 이상 재가열하였다. 이후, 상기 재가열한 슬라브를 900℃에서 마무리 열간압연을 수행하여 4 ~ 6㎜의 두께를 갖는 열연강판을 제조하였다. A steel satisfying the component system described in the following [Table 1] was continuously cast to prepare a slab. The prepared slab was reheated at 1200 DEG C for 1 hour or more. Thereafter, the reheated slab was subjected to finish hot rolling at 900 ° C to produce a hot-rolled steel sheet having a thickness of 4 to 6 mm.
상기 열간 마무리압연 후, 상기 강판들을 수냉각대(ROT)에서 권취온도(CT)까지 하기 수학식 1에 의해 결정되는 냉각속도로 냉각하였다. 그 후, 각각의 목표 권취온도에서 권취를 행하였다. After the hot finish rolling, the steel sheets were cooled from the water cooling stand (ROT) to the coiling temperature (CT) at a cooling rate determined by the following equation (1). Thereafter, winding was performed at each target winding temperature.
권취 공정을 완료하여 얻은 최종 열연강판의 미세조직을 분석하고, 인장 및 충격 재질을 측정하여 하기 [표 2]에 나타내었다. 충격 특성은 6㎜ 두께 열연재의 경우, 5㎜로, 5㎜ 두께 열연재의 경우 3.3㎜로, 4㎜ 두께 열연재의 경우 2.5㎜로 연마한 서브 사이즈(Sub-Size) V-notch 샤르피 충격 편으로부터 평가한 값을 10㎜의 표준 샤르피 충격시편 사이즈에 해당하는 값으로 환산하여 하기 [표 2]에 나타내었다. The microstructure of the final hot-rolled steel sheet obtained by completing the winding process was analyzed, and tensile and impact materials were measured and shown in Table 2 below. The sub-size V-notch Charpy impact, which is polished to 5 mm for a 6 mm thick thermal laminate, to 3.3 mm for a 5 mm thick thermal laminate and to 2.5 mm for a 4 mm thick thermal laminate, Is converted into a value corresponding to a standard Charpy impact specimen size of 10 mm and is shown in Table 2 below.
종River
Bell
(mm)thickness
(mm)
속도Cooling
speed
온도Coiling
Temperature
상
비brother
Prize
ratio
밀도
(개/㎛2) Lath
density
(Number / 탆 2)
분율
(%)Bainite
Fraction
(%)
분율
(%)Martensite
Fraction
(%)
Ferrite
분율
(%)Foundation stone
Ferrite
Fraction
(%)
강도
(MPa)surrender
burglar
(MPa)
강도
(MPa)Seal
burglar
(MPa)
샤르피
충격흡수에너지(J)-40 ° C
Charpy
Shock absorption energy (J)
(상기 [표 2]에 기재된 분율을 제외한 나머지는 잔류 오스테나이트로 이루어져 있음)
(Except for the fraction shown in [Table 2], the remainder is composed of retained austenite)
상기 [표 1] 및 [표 2]에서 나타난 바와 같이, 탄소(C) 함량이 본 발명의 조성범위를 만족하지 않는 비교강 E 및 G를 이용한 비교예 1 및 4의 경우, 공정조건(냉각속도 및 권취속도)이 본 발명을 만족하더라도 탄소량이 낮은 비교예 1은 래스의 형상비가 낮아서 항복강도가 부족하였으며, 탄소량이 높은 비교예 4는 마르텐사이트의 분율이 50% 이상으로 높아지고, 항복비가 낮아짐에 따라 낮은 항복강도와 충격특성을 나타내었다.
In the case of Comparative Examples 1 and 4 using the comparative steels E and G in which the carbon (C) content did not satisfy the composition range of the present invention as shown in [Table 1] and [Table 2] And the winding speed) satisfy the present invention, Comparative Example 1 having a low carbon content has a low aspect ratio and thus has a shortened yield strength. In Comparative Example 4 in which the amount of carbon is high, the fraction of martensite is increased to 50% or more and the yield ratio is low Thus showing low yield strength and impact characteristics.
또한, 보론(B) 함량이 본 발명의 하한보다 낮은 비교강 F를 사용한 비교예 3의 경우에는 본 발명의 공정조건에 해당하는 냉각속도를 부가하더라도 경화능이 부족하여 냉각 중에 초석 페라이트 상이 형성되어 낮은 형상비의 조직과 낮은 항복강도를 나타내었다.
In the case of Comparative Example 3 in which the content of boron (B) is lower than the lower limit of the present invention, in Comparative Example 3, even when a cooling rate corresponding to the process conditions of the present invention is added, a hardening ferrite phase is formed during cooling The aspect ratio and the yield strength.
한편 성분조건은 본 발명을 만족하는 발명강 B를 사용하였으나 권취 온도 조건이 본 발명을 만족하지 않는 비교예 2의 경우에는 높은 권취 온도로 인해 래스의 형상비가 낮은 미세조직이 형성됨으로써 낮은 항복강도를 나타내었다.
On the other hand, in the case of Comparative Example 2 in which the inventive steel B satisfying the present invention was used but the coiling temperature condition did not satisfy the present invention, a microstructure having a low aspect ratio was formed due to a high coiling temperature, Respectively.
반면, 본 발명에서 제공하는 조성범위 및 공정조건을 모두 만족하는 발명강 A, B, C로부터 얻어진 각각의 발명예 1, 2, 3의 경우에는 높은 항복강도와 충격특성이 양립하고 있음을 확인할 수 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 발명예 1의 미세조직 사진을 살펴보면, 침상 형태를 가지고 있는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 침상형태의 베이나이트와 마르텐사이트 조직을 얻음으로써, 강도 및 충격특성이 우수한 열연강판을 제공할 수 있다. 한편, 도 3은 비교예 3의 미세조직을 관찰한 것으로서, 초석 페라이트 상의 분율이 상당히 높게 형성되어 강도가 낮았다.
On the other hand, in each of Examples 1, 2 and 3 obtained from invention steels A, B, and C satisfying the composition ranges and process conditions provided by the present invention, it was confirmed that both the yield strength and the impact characteristics were compatible have. The photographs of microstructures of Inventive Example 1 shown in Figs. 1 and 2 reveal that they have an acicular shape. By obtaining the acicular bainite and martensite structure in this manner, it is possible to provide a hot-rolled steel sheet excellent in strength and impact properties. On the other hand, FIG. 3 shows the microstructure observed in Comparative Example 3, in which the proportion of pro-eutectoid ferrite phase was formed to be considerably high and the strength was low.
한편, 발명강 C에서 본 발명에서 제공하는 조성범위 내에서 칼슘(Ca)을 추가로 포함하는 발명강 D를 상기 발명예 3과 동일한 공정조건으로 제조한 발명예 4의 경우에는 발명예 3보다 더욱 우수한 충격특성을 가지는 것으로 나타났다. 이는 칼슘(Ca)이 황(S)과 결합하여 구상의 형태를 유지하는 CaS를 형성시킴으로 인해 강재의 성형성과 내충격성을 향상시켜주기 때문이다.
On the other hand, Inventive Example 4 in which invention steel D further containing calcium (Ca) within the composition range provided by Inventive Steel C according to the present invention was produced under the same process conditions as Inventive Example 3, And showed excellent impact properties. This is because calcium (Ca) bonds with sulfur (S) to form CaS that retains spherical shape, thereby improving the moldability and impact resistance of the steel.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
Claims (11)
미세조직은 래스(lath) 구조를 갖는 베이나이트와 마르텐사이트 상의 면적 분율이 95% 이상이고, 이중에서 마르텐사이트 상의 면적 분율은 50% 미만이며, 잔부 초석 페라이트 또는 잔류 오스테나이트를 포함하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판.
0.1% to 0.16% of C, 0.4% or less of Si (excluding 0), 1.5 to 2.1% of Mn, 0.5% or less of Cr (excluding 0) , Ti: 0.005 to 0.05%, N: 0.01% or less (excluding 0), P: 0.02% or less (excluding 0), S: 0.01 to 0.05% 0.005% or less (excluding 0), the balance Fe and other unavoidable impurities,
The microstructure has an area fraction of the bainite and martensite phase having a lath structure of 95% or more, an area fraction of the martensite phase of less than 50%, and an impact characteristic including the remainder of eucalyptus ferrite or retained austenite Excellent super high strength hot rolled steel sheet.
중량%로, Ca: 0.0005 ~ 0.005%를 더 포함하고, 상기 S와 Ca의 함량은 Ca/S 비가 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판.
The method according to claim 1,
By weight, Ca: 0.0005 to 0.005%, and the content of S and Ca has a Ca / S ratio of 2.0 or less.
상기 베이나이트와 마르텐사이트의 래스 조직은, 장축 대 단축의 형상비가 5.0 이상인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판.
The method according to claim 1,
Wherein the bainite and the lath structure of martensite have an aspect ratio of major axis to minor axis of 5.0 or more.
상기 베이나이트와 마르텐사이트의 래스 조직은, 상기 래스의 개수가 1 제곱마이크로미터(㎛2) 당 0.2 ~ 1.2개인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판.
The method of claim 3,
Wherein the lath structure of the bainite and the martensite has a ratio of 0.2 to 1.2 per one square micrometer (mu m < 2 >).
상기 열연강판의 항복강도는 1100 ~ 1300MPa인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판.
The method according to claim 1,
Wherein the yield strength of the hot-rolled steel sheet is 1100 to 1300 MPa.
상기 열연강판의 항복비(Yield Ratio)가 0.80 이상인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판.
The method according to claim 1,
Wherein the yield ratio of the hot-rolled steel sheet is 0.80 or more.
상기 열연강판의 샤르피 충격 흡수에너지가 -40℃의 온도에서 50J 이상인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판.
The method according to claim 1,
Characterized in that the Charpy impact absorption energy of the hot-rolled steel sheet is 50 J or more at a temperature of -40 캜.
상기 재가열된 슬라브를 800 ~ 1000℃의 온도에서 열간 마무리압연을 하는 단계;
상기 열간 마무리압연된 열연강판을 하기 [수식 1]을 만족하는 냉각속도로 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 열연강판을 200℃ 이하의 온도에서 권취하는 단계;를 포함하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판의 제조방법.
[수식 1]
Cond1 ≤ 냉각속도(℃/sec) < 100,
Cond1 = 450 + 280×C - 500×(C^0.5) - 100×Mn - 75×Cr - 150×Mo -90×Beff 또는 10 중에서 큰 값.
단, Beff는 0.0008% < B < 0.003% 일 때 1, 그 외에는 0임.
여기서, C, Mn, Cr, Mo는 각각 합금원소의 중량%.
0.1% to 0.16% of C, 0.4% or less of Si (excluding 0), 1.5 to 2.1% of Mn, 0.5% or less of Cr (excluding 0) , Ti: 0.005 to 0.05%, N: 0.01% or less (excluding 0), P: 0.02% or less (excluding 0), S: 0.01 to 0.05% Not more than 0.005% (excluding 0), the balance Fe and other unavoidable impurities;
Subjecting the reheated slab to a hot finish rolling at a temperature of 800 to 1000 占 폚;
Cooling the hot-rolled steel sheet subjected to the hot-rolling to a cooling rate satisfying the following equation (1); And
And winding the cooled hot-rolled steel sheet at a temperature of 200 ° C or less.
[Equation 1]
Cond1? Cooling rate (占 폚 / sec) <100,
Cond1 = 450 + 280 x C - 500 x (C ^ 0.5) - 100 x Mn - 75 x Cr - 150 x Mo - 90 x Beff or 10.
However, Beff is 1 when 0.0008% <B <0.003% and 0 otherwise.
Here, C, Mn, Cr, and Mo are weight percent of the alloy element, respectively.
중량%로, Ca: 0.0005 ~ 0.005%를 더 포함하고, 상기 S와 Ca의 함량은 Ca/S 비가 2.0 이하인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판의 제조방법.
The method of claim 8,
By weight, Ca: 0.0005 to 0.005%, and the content of S and Ca has a Ca / S ratio of 2.0 or less.
상기 재가열 단계는, 재가열 온도를 1100 ~ 1300℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the reheating step controls the reheating temperature to 1100 to 1300 占 폚.
상기 권취 단계는, 권취 온도를 150℃ 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 초고강도 열연강판의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the coiling step is controlled at a coiling temperature of 150 占 폚 or less.
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