KR20180074841A - 강재 및 그 제조 방법 - Google Patents

강재 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180074841A
KR20180074841A KR1020160177521A KR20160177521A KR20180074841A KR 20180074841 A KR20180074841 A KR 20180074841A KR 1020160177521 A KR1020160177521 A KR 1020160177521A KR 20160177521 A KR20160177521 A KR 20160177521A KR 20180074841 A KR20180074841 A KR 20180074841A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
less
steel material
ferrite
temperature
Prior art date
Application number
KR1020160177521A
Other languages
English (en)
Inventor
현영민
김종호
박민호
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020160177521A priority Critical patent/KR20180074841A/ko
Publication of KR20180074841A publication Critical patent/KR20180074841A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • 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
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite
    • 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite

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

일 실시예에 따르는 강재 및 이의 제조 방법은, 탄소(C) 0.09 내지 0.13%, 실리콘(Si) 0.15 내지 0.25%, 망간(Mn) 0.9 내지 1.1%, 인(P) 0.015% 이하, 황(S) 0.003% 이하, 몰리브덴(Mo) 0.4 내지 0.5%, 니오븀(Nb) 0.035 내지 0.045%, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지되, 항복비가 80% 이하이고, 600℃의 온도에서 고온 항복 강도가 230MPa 이상을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

강재 및 그 제조 방법{STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내진 및 내화 특성이 개선된 강재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 건축물이 초대형화되는 경향에 따라 건축물의 안정성에 대해 관심이 고조되고 있다. 초고층 빌딩의 경우, 지진 또는 화재 발생시 종래의 안전기준 및 강재 사용에 대하여 충분한 검증이 이루어지지 않았다. 이에 따라, 실제로 지진 또는 화재가 발생하였을 때 인명 및 재산 피해가 상당할 것으로 예상된다.
따라서, 안전성 향상을 위해 내진 특성만 선택적으로 구비하는 강재 또는 내화 특성만 선택적으로 구비하고 있는 강재에 대하여, 내진 특성 및 내화 특성을 모두 가지고 있는 강재 개발에 대한 요구가 높아지고 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 합금 성분 제어 및 압연 공정 제어를 통하여 우수한 내진성 및 내화 특성을 가지는 강재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강재의 제조방법에 의해 제공된 강재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 따른 강재는, 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.2%, 실리콘(Si) 0.1 내지 1%, 망간(Mn) 0.5 내지 1%, 인(P) 0 초과 0.02% 이하, 황(S) 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(sol.Al) 0 초과 0.05% 이하, 질소(N) 0 초과 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지되, 항복비가 80% 이하이고, 600℃의 온도에서 고온 항복 강도가 230MPa 이상을 가지는 것을 특징으로 하는 강재.
본 발명에 있어서, 상기 강재는, 중량%로, 보론(B) 0.001 내지 0.005%, 크롬(Cr) 0.01 내지 0.1%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 몰리브덴(Mo) 0.01 내지 0.7%, 구리(Cu) 0.01 내지 0.02%, 니오븀(Nb) 0.01 내지 0.05%과, 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr)의 합계가 강재 중의 0 초과 0.02% 이하를 더 포함할 수 있다.
상기 강재는, 인장강도(TS)가 550N/mm2 이상이고, 충격 흡수 에너지(CVN)가 200J 이상일 수 있다.
상기 강재는, 최종 미세 조직이 페라이트(ferrite) 및 베이나이트(banite)를 포함하는 복합 조직을 가지고, 상기 강재 내에서 상기 베이나이트의 분율은 40 내지 60%로 포함될 수 있다.
상기 강재는, 최종 미세 조직이 페라이트(ferrite) 및 베이나이트(banite)를 포함하는 복합 조직을 가지고, 상기 페라이트의 사이즈는 10 내지 20㎛의 크기를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점에 따른 강재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.2%, 실리콘(Si) 0.1 내지 1%, 망간(Mn) 0.5 내지 1%, 인(P) 0 초과 0.02% 이하, 황(S) 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(sol.Al) 0 초과 0.05% 이하, 질소(N) 0 초과 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 슬라브 재가열 온도(SRT) 1150℃~1250℃에서 재가열하는 단계; 및 상기 재가열된 강재를 압연 종료 온도(FRT) 950℃~1000℃의 조건으로 열간 압연하는 단계를 포함하며, 상기 강재는 베이나이트 및 페라이트의 복합 미세 조직으로 구성되고, 상기 베이나이트의 분율이 40 내지 60% 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 강재는, 중량%로, 보론(B) 0.001 내지 0.005%, 크롬(Cr) 0.01 내지 0.1%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 몰리브덴(Mo) 0.01 내지 0.7%, 구리(Cu) 0.01 내지 0.02%, 니오븀(Nb) 0.01 내지 0.05%과, 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr)의 합계가 강재 중의 0 초과 0.02% 이하를 더 포함할 수 있다.
강재는 상기 페라이트의 사이즈가 10 내지 20㎛의 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 합금 원소의 함량을 제어하고, 압연 공정을 진행하되, 재결정 정지 온도보다 높은 온도에서 압연 종료 온도를 가지는 압연 공정을 진행하여 조대화된 페라이트 조직 및 베이나이트 조직을 가지는 강재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따르는 강재의 제조 방법을 개략적으로 나타내보인 순서도이다.
도 2는 본 출원에 따른 실시예 및 비교예의 강재의 표면을 나타내보인 사진이다.
도 3a 및 도 3b는 본 출원에 따른 실시예 및 비교예의 강재의 표면 일부를 확대하여 나타내보인 사진이다.
도 4 및 도 5는 본 출원에 따른 실시예 및 비교예에 따르는 강재의 기지 조직을 나타내보인 사진이다.
이하에서는 본 출원의 실시예에 따른 강재 및 이의 제조방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 출원에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
강재
본 발명의 일 실시예에 따르는 강재는 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.2%, 실리콘(Si) 0.1 내지 1%, 망간(Mn) 0.5 내지 1%, 인(P) 0 초과 0.02% 이하, 황(S) 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(sol-Al) 0 초과 0.05% 이하, 질소(N) 0 초과 0.006% 이하, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지되, 항복비 80% 이하, 600의 온도에서 고온항복강도 230MPa 이상, 인장강도 550N/mm2 이상 및 충격흡수에너지 200J 이상을 가진다.
상술한 강재는 보론(B) 0.001 내지 0.005%, 크롬(Cr) 0.01 내지 0.1%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 몰리브덴(Mo) 0.01 내지 0.7%, 구리(Cu) 0.01 내지 0.02%, 니오븀(Nb) 0.01 내지 0.5%과, 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr) 합계로 0.02% 이하를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.
탄소(C)
탄소(C)는 침입형 고용원소로서 강의 강도 확보를 위해 첨가된다. 또한, 경화능을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 다만, 0.05 중량% 미만일 때, 상술한 효과를 충분하게 발휘하기 힘들다. 0.2 중량%를 초과할 때, 강판의 강도는 증가하나 연성 확보가 어려워지는 요인이 될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 탄소(C)의 함량은 0.05 내지 0.2 중량%로 결정한다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 탈산제로서 기능할 수 있으며, 강재의 강도 확보에 도움을 줄 수 있다. 다만, 강재 중의 함량이 0.1 중량% 미만일 때, 탈산 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있으며, 1 중량%를 초과하는 경우, 표면 선상의 열화로 실리콘 산화물이 농화되어 용접성 및 도금성이 열화되는 문제가 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 실리콘(Si)의 함량은 0.1 내지 1 중량%로 결정한다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소로서 작용하여, 열처리시 소입성 및 강도 향상에 기여한다. 또한, 압연에 의한 입자미세화를 도와 인성 및 강도 향상에 도움을 준다. 다만, 0.5 중량% 미만시 상술한 효과를 충분히 발휘하기 힘들고, 1 중량% 초과시 비교적 고가인 망간(Mn)의 사용량 증가로 비용이 상승할 뿐만 아니라 용접성 및 성형성을 열화시키는 문제가 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 망간(Mn)의 함량은 0.5 내지 1 중량%로 결정한다.
인(P)
인(P)은 고용 강화에 의해 강도의 강도를 높이며, 탄화물의 형성을 억제하는 기능을 수행할 수 있다. 그러나 저온 충격인성을 저하시키는 대표적인 원소로 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 다만, 인의 함량이 0.02 중량%를 초과하는 경우에는 용접성이 악화되고 슬라브 중심 편석에 의해 내부식성이 저하되는 문제가 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 인(P)의 함량을 0 초과 0.02 중량% 이하로 유지시킨다.
황(S)
황은 인(P)과 함께 불가피하게 함유되는 불순물로써, 망간과 결합하여 MnS를 형성함으로써, 절삭성 개선에 기여한다. 다만, 상기 황(S)의 첨가량이 0.003%를 초과하는 경우, 강재의 상온 및 저온 취성을 유발하여 충격인성을 해칠 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 황(S)의 함량을 0 초과 0.003 중량% 이하로 유지시킨다.
가용성 알루미늄(S-Al)
알루미늄은 탈산을 위한 필수적인 원소로 충격 인성을 개선할 수 있다. 다만, 알루미늄(Al)의 첨가량이 0.05%를 초과하는 경우, 저온 충격인성을 저해시킬 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 알루미늄(S-Al)의 함량을 0 초과 0.05 중량% 이하로 유지한다.
질소(N)
질소는 불순물 원소로 가능한 한 낮게 관리하는 것이 좋으며, 0 초과 0.006 중량% 이하로 유지한다.
보론(B)
보론(B)은 열연 강판의 담금질성을 향상시키고 담금질 후 강도의 안정적인 확보 효과를 더욱 증대시키는 원소이다. 보론(B)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.001 ~ 0.005%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 강의 소입성에 기여하여 강도를 증가시킨다. 다만, 상기 크롬(S)의 첨가량이 0.01% 미만시 상술한 효과를 충분히 발휘하기 힘들고, 0.1%를 초과하는 경우, 용접부 충격인성을 해칠 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 크롬(Cr)의 함량을 0.01 내지 0.1 중량%로 결정한다.
니켈(Ni)
니켈(Ni)은 소입성을 향상시키면서 인성 개선에 유효한 원소이다. 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.01 ~ 0.1%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
몰리브덴(Mo)
몰리브덴(Mo)은 강의 강도 및 인성 향상에 기여한다. 다만, 0.4 중량% 미만시 소입성 효과가 충분히 발휘하기 힘들고, 0.5 중량% 초과시 강의 절삭성 및 중심부 인성을 저해시킬 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 몰리브덴(Mo)의 함량은 0.4 내지 0.5 중량%로 결정한다.
구리(Cu)
구리(Cu)는 고용강화에 기여하여 강도를 향상시키는 역할을 한다. 구리(Cu)는 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.01 ~ 0.02 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 결정립 미세화 및 재결정 정지 온도를 상승시켜, 고온 침탄이 가능하게 하는데 기여할 수 있다. 니오븀의 첨가량이 0.035 중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분할 수 있다. 반대로, 니오븀의 첨가량이 0.045 중량%를 초과하는 경우, 강의 인성 저하를 가져올 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 강재 중의 니오븀(Nb)의 함량은 0.035 내지 0.045 중량%로 결정한다.
티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr)은 함유량의 증가에 따라 인장강도에 기여한다. 다만, 과도하게 첨가할 경우 용접부 인성에 영향을 미침에 따라, 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr) 전체 합계로 강재 중의 함유량은 0 초과 0.02% 이하로 유지시킨다.
상술한 합금 조성을 가지는 강재는 항복비 80% 이하, 600의 온도에서 고온항복강도 230MPa 이상, 인장강도 550N/mm2 이상 및 충격흡수에너지 200J 이상을 가질 수 있다. 본 발명에 의한 강재는 최종 미세 조직이 페라이트(ferrite) 및 베이나이트(banite)를 포함하는 복합 조직을 가지고, 강재 내에서 베이나이트의 분율은 40 내지 60%이고, 페라이트의 사이즈는 10 내지 20㎛의 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 강재는 강도, 및 내충격성이 우수하고, 기존 내진강의 강도 및 용접특성을 유지하면서 내화특성을 향상시킴으로써 안전과 관련된 분야에서 특화되어, 550N/㎟급 건축용 내화성 강재로 사용하기 적합할 수 있다.
강재의 제조 방법
이하 본 발명에 따른 강재의 제조 방법을 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 강재의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 1을 참조하면, 강재의 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S140)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서 실시될 수 있다. 이때, 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.
상기 슬라브 판재는, 강재는 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.2%, 실리콘(Si) 0.1 내지 1%, 망간(Mn) 0.5 내지 1%, 인(P) 0 초과 0.02% 이하, 황(S) 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(sol-Al) 0 초과 0.05% 이하, 질소(N) 0 초과 0.006% 이하, 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다. 상술한 강재는 보론(B) 0.001 내지 0.005%, 크롬(Cr) 0.01 내지 0.1%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 몰리브덴(Mo) 0.01 내지 0.7%, 구리(Cu) 0.01 내지 0.02%, 니오븀(Nb) 0.01 내지 0.5%과, 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr) 합계로 강재 중의 함량을 0.02% 이하로 더 포함할 수 있다.
슬라브 재가열 단계(S101)
슬라브 재가열 단계(S101)에서는, 상술한 합금 조성의 슬라브를 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT) 1150℃ 내지 1250℃의 온도에서 재가열한다. 이러한 슬라브의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분이 충분히 재고용될 수 있다. 슬라브를 1100℃ 미만의 온도에서 재가열시 재가열 온도가 낮아 슬라브 내부에 석출형 원소들이 충분히 고용될 수 없는 문제점이 있다. 반대로, 1250℃를 초과하는 온도에서 재가열시 오스테나이트 결정립 성장을 억제하기 어려워져, 오스테나이트 결정립이 급격히 조대화되어, 제조되는 강재의 강도 및 인성 확보가 어려울 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 1100℃ 내지 1250℃에서 재가열할 수 있다.
열간 압연 단계(S102)
열간 압연 단계(S102)에서는, 재가열된 강재를 압연 종료 온도(Finish Rolling Temperature, FRT): 950℃~1000℃의 조건으로 열간 압연하는 단계이다. 상기 범위에서 열간 압연시, 최종 미세 조직 내에서 베이나이트의 분율이 증가하고,페라이트의 크기가 증가할 수 있다. 압연 종료 온도가 950℃ 미만일 경우 펄라이트 조직만 생성되고, 페라이트 및 베이나이트 조직은 생성되지 않는다. 페라이트 및 베이나이트 조직은 950℃를 초과하는 온도에서부터 생성되기 때문이다. 이러한 점을 고려하여, 압연 종료 온도는 950℃~1000℃의 조건으로 열간 압연할 수 있다.
열간 압연 단계(S102)에 의해, 베이나이트 및 페라이트의 복합 미세조직을 가지는 열연 강판을 제조할 수 있다.
냉각 단계(S103)
냉각 단계(S103)는, 가열된 강재를 냉각하는 단계이다. 일 실시예에서, 가열된 강재를 공랭하여 실온까지 냉각시킨다.
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.
1. 시편의 제조
표 1에 기재된 합금조성으로 비교예 1 및 2, 및 실시예 1 내지 3의 조성을 결정하였다. 단, 표 1에서는 강재에 불가피하게 첨가되는 합금 원소는 표기를 생략하였다. 상기 조성으로 주조된 비교예 1 및 2과, 실시예 1 내지 3의 중간재를 표 2에 기재된 재가열온도와, 압연 종료 온도 조건에 따라 각각 열처리하여 시편을 제조하였다.
화학 성분 (wt%)
C Si Mn P S sol.Al N
비교예1 0.11 0.2 1.0 0.015 0.015 0.035 0.004
비교예2 0.11 0.2 1.0 0.015 0.015 0.035 0.004
실시예1 0.11 0.2 1.0 0.015 0.015 0.035 0.004
실시예2 0.11 0.2 1.0 0.015 0.015 0.035 0.004
실시예3 0.11 0.2 1.0 0.015 0.015 0.035 0.004
재가열 온도 (℃) 압연 종료 온도(℃)
비교예 1 1200℃ 800℃
비교예 2 1200℃ 900℃
실시예 1 1200℃ 950℃
실시예 2 1200℃ 980℃
실시예 3 1200℃ 1000℃
2. 물성평가
먼저, 표 1에 따르는 합금 조성을 가지는 비교예 1 및 2와, 실시예 1 내지 실시예 3의 시편에 대해 슬라브 재가열을 진행하고, 압연 종료 온도 조건에 따라 각각 열처리를 진행하여 제조한 강재의 미세 조직을 관찰하고 이를 도 2 내지 도 3b에 나타내었다. 여기서 도 2의 (a) 및 도 3a는 본 발명의 비교예 1의 시편의 미세 조직 및 미세 조직의 일부를 확대하여 나타내보인 사진이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 실시예 1의 시편의 미세 조직을 나타내는 사진이며, 도 2의 (c) 및 도 3b는 본 발명의 실시예 3의 시편의 미세 조직 및 미세 조직의 일부를 확대하여 나타내보인 사진이다.
도 2의 (a) 및 도 3a를 참조하면, 압연 종료 온도가 800℃로 진행한 비교예 1의 경우, 미세 조직은 펄라이트(A)와 페라이트(B)를 포함하는 조직으로 구성되어 있는 것으로 관찰되었다. 이에 대하여 도 2의 (c) 및 도 3b를 참조하면, 압연 종료 온도를 1000℃로 진행한 실시예 3의 경우, 미세 조직은 페라이트(C)와 베이나이트(D)를 포함하는 조직으로 구성되어 있는 것으로 관찰되었다. 강재의 미세 조직은 압연 종료 온도를 950℃로 진행할 때, 미세 조직 내의 베이나이트 분율이 50% 이상으로 구성되며, 페라이트 사이즈는 10 내지 20㎛의 크기를 가진다.
또한, 제조된 강재의 항복 강도(YP), 인장 강도(TS), 상온 항복비(YR), 연신율(EL) 및 샤르피 충격 흡수 에너지(CVN)를 각각 평가하여 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 고온 항복 강도의 목표 온도는 600℃로 10분간 유지한 이후에 평가하였다. 또한, 승온 속도는 분당 20℃씩 상승시켰다. 항복강도는 0.2% off-set 항복강도 또는 하부항복점을 의미한다.
[표 3]
Figure pat00001
동일한 슬라브 재가열 온도에서 진행한 이후에, 압연 종료 온도에 변화를 주어 수행한 결과, 표 3에서 제시한 바와 같이, 압연 종료 온도를 950℃~1000℃의 조건에서 진행한 실시예 1 내지 실시예 3의 경우, 600℃의 고온의 항복 강도 값이 230 MPa 이상의 값을 가지고 있는 것으로 나타나, 950℃ 미만의 온도에서 진행한 비교예1 및 비교예 2의 고온 항복 강도 값에 비해 높게 나타나 건축 구조용 내화성 강재 용도로 사용되기 적합한 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 실시예 3의 경우, 70% 이상의 상온 항복비(YR=YS/TS)을 나타냄에 따라, 내화성 및 내진특성이 동시에 우수하여, 건축 구조용 내화성 강재 용도로 사용되기 적합함을 알 수 있었다. 샤르피 충격 시험 결과, 충격흡수 에너지가 200J 이상의 값을 가지고 있어 내화성 및 내진특성이 동시에 우수하여, 건축 구조용 내화성 강재 용도로 사용되기 적합함을 알 수 있었다.
실시예 1 내지 실시예 3에 의한 강재의 인장강도(tensile strength, TS)는 550 MPa 이상의 값을 가지고 있어 상기 범위에서 건축 구조용 내화성 강재 용도로 사용되기 적합한 것을 알 수 있었다.
반면에, 압연 종료 온도를 950℃ 미만의 온도에서 진행한 비교예 1 및 비교예 2의 경우, 상기 실시예 1 내지 실시예 3에 비해 600℃의 고온의 항복 강도 값이 200 MPa 미만의 값을 가지고 있는 것으로 나타나, 내화성이 저하되어 건축 구조용 내화성 강재 용도로 사용되기 적합하지 않은 것을 알 수 있었다.
고온 항복 강도 측면에서 페라이트는 고온 강도 향상에는 영향을 미치지 않는다. 구체적으로, 압연 종료 온도를 950℃ 미만의 온도에서 진행한 경우 동일한 위치에서 측정한 시편 조직을 나타내보인 도 4를 참조하면, 페라이트는 온도가 권취 직후(도 4의 (a1) 참조)인 경우에서 400℃(도 4의 (a2) 참조) 또는 600℃(도 4의 (a3) 참조)의 고온에 노출시 기지 조직(x)이 지속적으로 성장하기 때문에 외부 응력에 노출시 쉽게 변형될 수 있다.
그러나, 압연 종료 온도를 950℃ 내지 1000℃의 온도에서 진행한 경우 동일한 위치에서 측정한 시편 조직을 나타내보인 도 5를 참조하면, 강재의 조직 내에 베이나이트(y)가 형성된 것을 확인할 수 있다. 베이나이트(y)가 형성된 경우, 페라이트 기지 조직(x)이 온도가 권취 직후(도 5의 (b1) 참조)인 경우에서 400℃(도 5의 (b2) 참조) 또는 600℃(도 5의 (b3) 참조)의 고온에 노출시 페라이트 기지 조직(x)이 고온노출시 성장하기는 하지만, 내부 시멘타이트가 성장을 방해하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 내부 시멘타이트에 의한 입도 성장 방해에 의해 600℃의 고온에서 강도가 향상되는 효과를 나타낼 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
-

Claims (8)

  1. 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.2%, 실리콘(Si) 0.1 내지 1%, 망간(Mn) 0.5 내지 1%, 인(P) 0 초과 0.02% 이하, 황(S) 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(sol.Al) 0 초과 0.05% 이하, 질소(N) 0 초과 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지되,
    항복비가 80% 이하이고, 600℃의 온도에서 고온 항복 강도가 230MPa 이상을 가지는 것을 특징으로 하는 강재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강재는, 중량%로, 보론(B) 0.001 내지 0.005%, 크롬(Cr) 0.01 내지 0.1%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 몰리브덴(Mo) 0.01 내지 0.7%, 구리(Cu) 0.01 내지 0.02%, 니오븀(Nb) 0.01 내지 0.05%과, 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr)의 합계가 강재 중의 0 초과 0.02% 이하를 더 포함하는 강재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강재는, 인장강도(TS)가 550N/mm2 이상이고, 충격 흡수 에너지(CVN)가 200J 이상인 것을 특징으로 하는 강재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 강재는, 최종 미세 조직이 페라이트(ferrite) 및 베이나이트(banite)를 포함하는 복합 조직을 가지고, 상기 강재 내에서 상기 베이나이트의 분율은 40 내지 60%로 포함된 것을 특징으로 하는 강재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 강재는, 최종 미세 조직이 페라이트(ferrite) 및 베이나이트(banite)를 포함하는 복합 조직을 가지고, 상기 페라이트의 사이즈는 10 내지 20㎛의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 강재.
  6. 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.2%, 실리콘(Si) 0.1 내지 1%, 망간(Mn) 0.5 내지 1%, 인(P) 0 초과 0.02% 이하, 황(S) 0 초과 0.003% 이하, 가용성 알루미늄(sol.Al) 0 초과 0.05% 이하, 질소(N) 0 초과 0.006% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 슬라브 재가열 온도(SRT) 1150℃~1250℃에서 재가열하는 단계; 및
    상기 재가열된 강재를 압연 종료 온도(FRT) 950℃~1000℃의 조건으로 열간 압연하는 단계를 포함하며,
    상기 강재는 베이나이트 및 페라이트의 복합 미세 조직으로 구성되고, 상기 베이나이트의 분율이 40 내지 60% 이상인 것을 특징으로 하는 강재 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 강재는, 중량%로, 보론(B) 0.001 내지 0.005%, 크롬(Cr) 0.01 내지 0.1%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 몰리브덴(Mo) 0.01 내지 0.7%, 구리(Cu) 0.01 내지 0.02%, 니오븀(Nb) 0.01 내지 0.05%과, 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr)의 합계가 강재 중의 0 초과 0.02% 이하를 더 포함하는 강재 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    강재는 상기 페라이트의 사이즈가 10 내지 20㎛의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 강재 제조방법.
KR1020160177521A 2016-12-23 2016-12-23 강재 및 그 제조 방법 KR20180074841A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160177521A KR20180074841A (ko) 2016-12-23 2016-12-23 강재 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160177521A KR20180074841A (ko) 2016-12-23 2016-12-23 강재 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180074841A true KR20180074841A (ko) 2018-07-04

Family

ID=62913013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160177521A KR20180074841A (ko) 2016-12-23 2016-12-23 강재 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180074841A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200077701A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 현대제철 주식회사 형강 및 그 제조 방법
CN113549823A (zh) * 2021-06-29 2021-10-26 鞍钢股份有限公司 一种低屈强比高扩孔率900MPa级热轧酸洗复相钢及其生产方法
WO2021256587A1 (ko) * 2020-06-19 2021-12-23 현대제철 주식회사 형강 및 그 제조 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200077701A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 현대제철 주식회사 형강 및 그 제조 방법
WO2021256587A1 (ko) * 2020-06-19 2021-12-23 현대제철 주식회사 형강 및 그 제조 방법
JP2022541704A (ja) * 2020-06-19 2022-09-27 ヒュンダイ スチール カンパニー 形鋼およびその製造方法
CN113549823A (zh) * 2021-06-29 2021-10-26 鞍钢股份有限公司 一种低屈强比高扩孔率900MPa级热轧酸洗复相钢及其生产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101889187B1 (ko) 열간 가공성이 우수한 비자성 강재 및 그 제조방법
KR101787287B1 (ko) 고강도 철근 및 이의 제조 방법
KR101917453B1 (ko) 극저온 충격인성이 우수한 후강판 및 이의 제조방법
JP4344073B2 (ja) 高温強度に優れた高張力鋼およびその製造方法
KR20160080282A (ko) 유정용 열연강판, 이의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 강관의 제조 방법
KR101777974B1 (ko) 철근 및 그 제조 방법
KR20180074841A (ko) 강재 및 그 제조 방법
KR101770073B1 (ko) 고강도 철근의 제조 방법
KR101277807B1 (ko) 고강도 및 저항복비를 갖는 인장강도 700ＭＰａ급 고강도 구조용 강재 및 그 제조방법
KR102020386B1 (ko) 고 강도 오스테나이트계 고 망간 강재 및 그 제조방법
KR20140118313A (ko) 열연강판 및 그 제조 방법
KR101290380B1 (ko) 고강도 구조용 강재 및 그 제조 방법
KR101297042B1 (ko) 성형성이 우수한 자동차용 고강도 냉연강판 제조 방법
KR101505299B1 (ko) 강재 및 그 제조 방법
KR101879069B1 (ko) 열간 압연성이 우수한 비자성 강재 및 그 제조방법
KR101639167B1 (ko) 형강 및 그 제조 방법
KR101928215B1 (ko) 강재 및 그 제조방법
KR101267624B1 (ko) 구조용 강재 및 그 제조 방법
KR20190079299A (ko) 고강도 냉연 강판 및 그 제조방법
KR20120132835A (ko) 열연강판 및 그 제조 방법
KR101560894B1 (ko) 중탄소 고인성 선재 및 이의 제조방법
KR101290474B1 (ko) 구조용 강재 및 그 제조 방법
KR101634011B1 (ko) 내화강재 및 그 제조 방법
KR101928153B1 (ko) 극저온 인성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조 방법
KR101368498B1 (ko) 내화강재 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application