KR20190058890A - 강관용 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판 - Google Patents
강관용 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판 Download PDFInfo
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Abstract
강관용 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판에 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 강관용 열연강판 제조방법은 탄소(C): 0.15~0.18 중량%, 실리콘(Si): 0.15~0.25 중량%, 망간(Mn): 1.0~1.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.04~0.05 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 열간 압연하여, 열연 판재를 제조하는 단계; 및 상기 열연 판재를 10~30℃/sec의 냉각 속도로, 권취온도: 560~640℃ 까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 강관용 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판에 관한 것이다. 보다 상세하게는 권취온도에 따른 재질 편차를 최소화할 수 있는 60kg/mm2 급 강관용 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판에 관한 것이다.
열연 강판 제조에 있어서, 강판의 형상(두께, 폭) 및 주변 환경(대기 온도, 습도)에 의해 목표로 하는 권취 온도와 실제 권취 온도 간의 차이가 발생하게 되며, 하나의 코일 내에서도 코일 선단부, 중간부 및 후단부 간 권취온도 차이가 발생하게 된다. 상기와 같이 권취 온도 차이가 변화하는 경우, 상의 구성, 석출물 형성량 등 강판의 미세조직이 달라지고, 이로 인해 강판 내부 및 강판 간에 재질 편차가 발생하게 된다.
한편, 강관 생산에 있어서 상기 제조되는 열연 강판의 재질이 다를 경우 생산성이 저하되며, 강관 제품의 고품질화에 따라 균일한 재질을 가지는 열연 강판이 요구되고 있기 때문에, 권취 온도에 따라 재질 특성이 균일한 열연 강판의 개발이 요구되고 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1746994호(2017.06.07 공고, 발명의 명칭: 굽힘성 및 용접성이 우수한 열연도금강판 및 그 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기계적 강도가 우수하면서, 권취온도에 따른 재질편차를 최소화할 수 있는 강관용 열연강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강관용 열연강판 제조방법에 의해 제조된 열연강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 강관용 열연강판 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 강관용 열연강판 제조방법은 탄소(C): 0.15~0.18 중량%, 실리콘(Si): 0.15~0.25 중량%, 망간(Mn): 1.0~1.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.04~0.05 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 열간 압연하여, 열연 판재를 제조하는 단계; 및 상기 열연 판재를 10~30℃/sec의 냉각 속도로 권취온도: 560~640℃ 까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하여 제조되며, 제조된 열연강판은 인장강도(TS): 600MPa 이상, 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 연신율(El): 20% 이상을 가지며, 상기 열연강판의 인장강도 및 항복강도의 최대값과 최소값의 편차는 각각 20MPa 이하이다.
한 구체예에서 상기 재가열은, 슬라브 재가열 온도: 1200~1250℃에서 이루어질 수 있다.
한 구체예에서 상기 열간 압연은, 마무리 압연 온도: 800~910℃의 조건으로 이루어질 수 있다.
한 구체예에서 상기 강 슬라브 전체중량에 대하여, 구리(Cu) 및 주석(Sn)을 0.1 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 강관용 열연강판 제조방법에 의해 제조된 강관용 열연강판에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 강관용 열연강판은 탄소(C): 0.15~0.18 중량%, 실리콘(Si): 0.15~0.25 중량%, 망간(Mn): 1.0~1.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.04~0.05 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 인장강도(TS): 600MPa 이상, 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 연신율(El): 20% 이상이다.
본 발명에 따른 강관용 열연강판은 기계적 강도가 우수하면서, 열연강판 제조시 권취 온도에 따른 재질편차를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 강관용 열연강판 제조방법을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
강관용 열연강판 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 강관용 열연강판 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 강관용 열연강판 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 강관용 열연강판 제조방법은 (S10) 강 슬라브 재가열 단계; (S20) 열간 압연 단계; 및 (S30) 냉각 및 권취 단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 강관용 열연강판 제조방법은 (S10) 탄소(C): 0.15~0.18 중량%, 실리콘(Si): 0.15~0.25 중량%, 망간(Mn): 1.0~1.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.04~0.05 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열하는 단계; (S20) 상기 재가열된 강 슬라브를 열간 압연하여, 열연 판재를 제조하는 단계; 및 (S30) 상기 열연 판재를 10~30℃/sec의 냉각 속도로 권취온도: 560~640℃ 까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하여 제조되며, 제조된 열연강판은 인장강도(TS): 600MPa 이상, 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 연신율(El): 20% 이상을 가지며, 상기 열연강판의 인장강도 및 항복강도의 최대값과 최소값의 편차는 각각 20MPa 이하이다.
이하, 상기 강관용 열연강판 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 강 슬라브 재가열 단계
상기 단계는 탄소(C): 0.15~0.18 중량%, 실리콘(Si): 0.15~0.25 중량%, 망간(Mn): 1.0~1.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.04~0.05 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열하는 단계이다.
이하, 상기 강 슬라브의 구성 성분을 상세히 설명하도록 한다.
탄소(C)
상기 탄소(C)는 강도 확보를 위해 첨가된다. 한 구체예에서 상기 탄소는 상기 강 슬라브 전체중량에 대하여 0.15~0.18 중량% 포함된다. 상기 탄소를 0.15 중량% 미만으로 포함시 인장 및 항복 강도의 확보가 어려우며, 0.18 중량%를 초과하여 포함시, 강관으로 가공 시 성형성 확보가 어려워 불량이 발생할 확률이 증가한다.
실리콘(
Si
)
상기 실리콘(Si)은 탈산제로 작용하고, 고용강화 원소로 작용하여 강의 강도를 확보하는데 효과적이다.
한 구체예에서 상기 실리콘은 상기 강 슬라브 전체중량에 대하여 0.15~0.25 중량% 포함된다. 상기 실리콘을 0.15 중량% 미만으로 포함시 그 첨가효과가 미미하며, 0.25 중량% 초과하여 포함시 상기 실리콘에 의한 붉은형 스케일의 발생으로 인하여 표면 품질 저하 및 기계 작동에 악영향을 미칠 수 있다.
망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 강의 제조 공정 중에 불가피하게 함유되는 불순물인 FeS 형성에 의한 적열 취성을 방지하고 고용 강화 효과를 발생하여 강의 강도를 높여 준다.
한 구체예에서 상기 망간은 상기 강 슬라브 전체중량에 대하여 1.0~1.2 중량% 포함된다. 상기 망간을 1.0 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 1.2 중량%를 초과하여 포함시 본 발명의 기계적 강도 및 가공성이 저하될 수 있다.
인(P)
상기 인(P)은 강의 제조 공정 중 편석될 확률이 높으며, 인의 편석은 인성을 저하시키고, 성형 후 일정 시간이 지난 후에 파괴가 되는 지연 파괴의 원인이 된다.
한 구체예에서 상기 인은 상기 강 슬라브 전체중량에 대하여 0 초과 0.03 중량% 이하 포함된다. 상기 인을 0.03 중량% 초과하여 포함시 편석이 발생하여, 기계적 강도가 저하될 수 있다.
황(S)
상기 황(S)은 망간과 결합하여 MnS 와 같은 비금속 개재물을 형성하여 압연 중 압연 방향으로 길게 연신되며 이러한 개재물들은 가공 공정 중에 후크 크랙과 같은 결함을 발생시키기 때문에 S함량 관리를 통해 개재물의 생성을 억제하는 것이 중요하다.
한 구체예에서 상기 황은 상기 강 슬라브 전체중량에 대하여 0 초과 0.005 중량% 이하 포함된다. 상기 황을 0.005 중량%를 초과하여 포함시 비금속 개재물량이 증가하여, 표면 특성과 기계적 강도가 저하될 수 있다.
니오븀(
Nb
)
상기 니오븀(Nb)은 강 중의 탄소나 질소 등과 같은 원소와 결합하여 탄질화물을 형성하며 압연 시 결정립 성장을 억제하여 결정립을 미세화 시킴으로써 강의 강도를 확보하는데 효과적인 원소이다. 권취 온도 증가함에 따라 침상형 페라이트의 분율이 감소하여 강도가 감소하게 되는데, 니오븀(Nb)으로 인한 석출 강화 효과는 권취 온도가 증가함에 따라 증가하게 된다.
한 구체예에서 상기 니오븀은 상기 강 슬라브 전체중량에 대하여 0.04~0.05 중량% 포함된다. 상기 범위로 포함시, 본 발명의 60kg/mm2급 열연 강판의 침상형 페라이트 분율 변화로 인한 강도 변화를 효과적으로 상쇄시킬 수 있다. 상기 니오븀을 0.04 중량% 미만으로 포함시 그 첨가효과가 미미하며, 0.05 중량%를 초과하여 포함되는 경우 인성 및 연신율을 저하시킬 수 있으며 이는 강관 제조 시 가공성을 저해하는 주요 요인이 될 수 있다.
구리(Cu) 및 주석(
Sn
)
본 발명의 다른 구체에에서 상기 강 슬라브 전체중량에 대하여, 구리(Cu) 및 주석(Sn)을 0.1 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 상기 구리와 주석은 합금의 녹는점이 낮은 금속으로 열간 압연 시 강판 표면의 결정립계에 용융하여 견고한 스케일을 생성시켜 디스케일링을 어렵게 하는 원소이다. 따라서 구리와 주석의 합계 함량은 0.1 중량% 이하로 제어할 수 있다.
한 구체예에서 상기 재가열은 슬라브 재가열 온도: 1200~1250℃ 조건에서 실시할 수 있다. 예를 들면, 슬라브 재가열 온도: 1200~1250℃ 조건에서 2시간 이상 가열하여 실시할 수 있다. 상기 재가열 온도를 1200℃ 미만으로 실시하는 경우, 상기 강 슬라브의 니오븀 성분이 충분히 재고용 되지 않아, 석출물의 조대화로 인해 강도의 확보가 어렵다. 또한 상기 재가열 온도를 1250℃를 초과하여 실시하는 경우, 결정립의 조대화로 인해 기계적 강도가 저하될 수 있다.
(S20)
열간 압연
단계
상기 단계는 상기 재가열된 강 슬라브를 마무리 압연온도: 800~910℃ 조건으로 열간 압연하여, 열연 판재를 제조하는 단계이다.
상기 마무리 압연온도를 800℃ 미만으로 실시하는 경우, 오스테나이트-페라이트 이상역 압연에 의해 혼립 조직이 발생하는 문제가 발생하며, 910℃를 초과하여 실시하는 경우, 오스테나이트 결정립이 조대화되어 변태 후 결정립 미세화가 충분히 이루어지지 않고, 60kg/mm2 급 강도를 확보하기 어렵다.
(S30) 냉각 및
권취
단계
상기 단계는 상기 열연 판재를 권취온도: 560~640℃ 까지 냉각하여 권취하는 단계이다. 상기 열연 판재를 560℃ 미만의 온도까지 냉각하여 권취하는 경우, 베이나이트 조직이 발생하여, 강도는 증가하나 소재의 인성 및 연신율이 크게 저하되며, 상기 열연 판재를 640℃를 초과하는 온도에서 권취하는 경우 조대한 페라이트와 펄라이트가 형성되어 강판의 강도가 크게 감소할 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉각은, 10~30℃/sec의 냉각 속도로 이루어진다. 상기 냉각 속도를 10℃/sec 미만으로 실시하는 경우 베이나이트 조직이 다량 발생되어 연신율이 감소할 수 있다. 또한 상기 냉각 속도를 30℃/sec를 초과하여 실시하는 경우, 결정립 미세화 효과가 저하되어, 본 발명의 열연강판의 60K급의 인장강도를 확보하기 어렵다.
상기 조건으로 제조된 열연강판은 600MPa 이상, 항복강도: 500MPa 이상 및 연신율: 20% 이상을 가진다. 또한, 상기 제조된 열연강판은 인장강도 및 항복강도의 최대값과 최소값의 편차(△TS, △YS)가 각각 20MPa 이하이다. 예를 들면, 인장강도 및 항복강도의 최대값과 최소값의 편차(△TS, △YS)가 0 내지 10MPa일 수 있다.
강관용 열연강판 제조방법에 의해 제조된 강관용 열연강판
본 발명의 다른 관점은 상기 강관용 열연강판 제조방법에 의해 제조된 강관용 열연강판에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 강관용 열연강판은 탄소(C): 0.15~0.18 중량%, 실리콘(Si): 0.15~0.25 중량%, 망간(Mn): 1.0~1.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.04~0.05 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
예를 들면 상기 열연강판 전체중량에 대하여, 구리(Cu) 및 주석(Sn)을 0.1 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 상기 열연강판의 합금성분은, 전술한 강 슬라브에 포함되는 성분과 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한 구체예에서 상기 열연강판은 인장강도(TS): 600MPa 이상, 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 연신율(El): 20% 이상이다. 예를 들면 상기 열연강판은 인장강도(TS): 600~700MPa, 항복강도(YS): 500~600MPa 및 연신율(El): 20~30%일 수 있다.
본 발명에 따른 강관용 열연강판은 기계적 강도가 우수하면서, 열연강판 제조시 권취 온도에 따른 재질편차를 최소화할 수 있다.
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.
실시예
및
비교예
실시예
1
하기 표 1에 따른 합금 성분과, 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 슬라브 재가열온도(SRT): 1200℃로 재가열한 다음, 하기 표 2의 조건과 같은 마무리 압연온도(FDT)로 열간 압연하여 열연 판재를 제조하였다. 그 다음에 상기 열연 판재를, 냉각속도: 20℃/sec 조건으로, 하기 표 2 조건의 권취온도(CT)로 냉각 및 권취하여 열연강판을 제조하였다.
비교예
1~4
하기 표 1에 따른 합금 성분과, 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 슬라브 재가열온도(SRT): 1200℃로 재가열한 다음, 하기 표 2의 공정 조건을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열연강판을 제조하였다.
비교예
5~6
하기 표 1에 따른 합금 성분과, 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 슬라브 재가열온도(SRT): 1200℃로 재가열한 다음, 하기 표 2의 공정조건을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열연강판을 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1~6의 열연강판에 대하여, 항복강도, 인장강도 및 연신율을 측정하였으며, 인장강도 및 항복강도의 최대값와 최소값의 차를 계산하여 하기 표 2에 함께 나타내었다.
상기 표 2의 결과를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 열연강판의 경우, 인장강도(TS): 600MPa 이상, 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 연신율(El): 20% 이상의 기계적 물성을 확보하였으며, 인장강도 및 항복강도의 최대값과 최소값의 편차가 각각 7 MPa 및 9 MPa로, 권취온도 변화에 따른 열연 강판의 재질 편차를 최소화할 수 있었다.
그러나, 본 발명의 니오븀 함량을 벗어난 비교예 1~2의 경우, 실시예 1~2에 비해 권취온도에 따른 열연강판의 인장강도 및 항복강도의 최대값과 최소값의 편차가 증가하였고, 본 발명의 냉각속도 조건을 벗어난 비교예 3~4의 경우, 열연강판의 기계적 강도가 저하되고, 권취온도 변화에 따른 인장강도 및 항복강도의 최대값과 최소값의 편차가 증가하였다. 또한, 본 발명의 권취온도 범위를 벗어나 적용한 비교예 5~6의 경우, 연신율이 저하되거나, 인장강도 및 항복강도 등의 기계적 강도가 저하되는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (5)
- 탄소(C): 0.15~0.18 중량%, 실리콘(Si): 0.15~0.25 중량%, 망간(Mn): 1.0~1.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.04~0.05 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 열간 압연하여, 열연 판재를 제조하는 단계; 및
상기 열연 판재를 10~30℃/sec의 냉각 속도로, 권취온도: 560~640℃ 까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하여 제조되며,
제조된 열연강판은 인장강도(TS): 600MPa 이상, 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 연신율(El): 20% 이상을 가지며,
상기 열연강판의 인장강도 및 항복강도의 최대값과 최소값의 편차는 각각 20MPa 이하인 것을 특징으로 하는 강관용 열연강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 재가열은, 슬라브 재가열 온도: 1200~1250℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 강관용 열연강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 열간 압연은 마무리 압연온도: 800~910℃ 조건으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강관용 열연강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 강 슬라브 전체중량에 대하여, 구리(Cu) 및 주석(Sn)을 0.1 중량% 이하로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관용 열연강판 제조방법.
- 탄소(C): 0.15~0.18 중량%, 실리콘(Si): 0.15~0.25 중량%, 망간(Mn): 1.0~1.2 중량%, 인(P): 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.005 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.04~0.05 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 인장강도(TS): 600MPa 이상, 항복강도(YS): 500MPa 이상 및 연신율(El): 20% 이상인 것을 특징으로 하는 강관용 열연강판.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020170156279A KR102021198B1 (ko) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 강관용 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170156279A KR102021198B1 (ko) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 강관용 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판 |
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| CN110340144A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-18 | 北京首钢股份有限公司 | 一种薄规格超高硅硅钢的热轧轧制方法 |
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| JP2009174006A (ja) * | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ハイドロフォーム加工用鋼管素材熱延鋼板およびハイドロフォーム加工用鋼管ならびにそれらの製造方法 |
-
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- 2017-11-22 KR KR1020170156279A patent/KR102021198B1/ko active IP Right Grant
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| CN110340144B (zh) * | 2019-07-02 | 2021-01-08 | 北京首钢股份有限公司 | 一种薄规格超高硅硅钢的热轧轧制方法 |
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