KR20190087498A - 열적 처리된 강판을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열적 처리된 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

열적 처리된 강판을 제조하는 방법
본 발명은, 열처리 라인에서 페라이트, 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트, 시멘타이트 및 오스테나이트 중에서 선택된 적어도 하나의 상을 0 ~ 100 % 포함하는 미세조직 mtarget 및 화학적 강 조성을 가진 열적 처리된 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동차의 제조에 매우 적합하다.
자동차를 제조하기 위해 코팅 또는 베어 (bare) 강판들을 사용하는 것이 알려져 있다. 다수의 강 등급들이 차량 제조에 사용된다. 강 등급의 선택은 강 부품의 최종 적용에 달려 있다. 예를 들어, IF (Interstitial-Free) 강들은 노출된 부품을 위해 제조될 수 있고, TRIP (Transformation-Induced Plasticity) 강들은 시트 및 플로어 교차 부재들 또는 A 필라들을 위해 제조될 수 있으며, DP (Dual Phase) 는 후방 레일들 또는 루프 교차 부재를 위해 제조될 수 있다.
이러한 강들의 제조 중에, 하나의 특정 적용에 대해 기계적 특성들을 제외시킨 원하는 부품을 얻기 위해 강에 중요한 처리들이 수행된다. 이러한 처리들은, 예를 들어, 금속 코팅의 성막 이전의 연속적인 어닐링 또는 급랭 및 분단 (partitioning) 처리일 수 있다. 일반적으로, 수행할 처리는 공지된 처리 목록에서 선택되고, 이러한 처리는 강 등급에 따라 선택된다.
특허출원 WO 2010/049600 은 연속적으로 이동하는 강 스트립을 열처리하기 위한 설치물을 사용하는 방법에 관한 것으로서, 그 중에서 진입시의 야금 특성들 및 설치물의 출구에서 필요한 야금 특성들에 의존하는 강 스트립의 냉각 속도를 선택하는 단계; 밴드의 기하학적 특성들을 입력하는 단계; 라인 속도의 견지에서 강 경로를 따른 파워 전달 프로파일을 계산하는 단계; 냉각 섹션의 조절 파라미터들에 대한 원하는 값들을 결정하고 모니터링 값들에 따라 냉각 섹션의 냉각 디바이스들의 파워 전달을 조정하는 단계를 포함한다.
하지만, 이러한 방법은 잘 알려진 냉각 사이클들의 선택과 적용에만 기초로 한다. 하나의 강 등급, 예를 들어 TRIP 강들에 대해서, 각각의 TRIP 강이 화학적 조성, 미세조직, 특성들, 표면 텍스쳐 등을 포함하는 자체 특성들을 가지더라도, 동일한 냉각 사이클이 적용되는 큰 위험이 있음을 의미한다. 따라서, 이 방법은 강의 실제 특성들을 고려하지 않는다. 이는 다수의 강 등급들의 개별화되지 않은 열처리를 허용한다.
결과적으로, 열처리는 하나의 특정 강에 적합하지 않으며, 따라서 처리의 종료시에 원하는 특성들이 얻어지지 않는다. 더욱이, 처리 후에, 강은 기계적 특성들의 큰 분산을 가질 수 있다. 마지막으로, 광범위한 강 등급들이 제조될 수 있더라도, 처리된 강의 품질은 열악하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 열처리 라인에서 도달하기 위한 특정 화학적 강 조성 및 특정 미세조직 mtarget 을 가진 열적 처리된 강판의 제조 방법을 제공함으로써, 전술한 단점들을 해결하는 것이다. 특히, 상기 목적은 각각의 강판에 적응된 처리를 실시하는 것이고, 이러한 처리는 예외적인 특성들을 가진 강판을 제공하기 위해 가능한 최저 계산 시간으로 매우 정확하게 계산되고, 이러한 특성은 가능한 최소한의 특성 분산이다.
이러한 목적은 청구항 1 에 따른 방법을 제공함으로써 달성된다. 이 방법은 또한 청구항 2 내지 청구항 18 의 임의의 특징들을 포함할 수 있다.
다른 목적은 청구항 19 에 따른 코일을 제공함으로써 달성된다. 이 방법은 또한 청구항 20 또는 청구항 21 의 특징들을 포함할 수 있다.
다른 목적은 청구항 22 에 따른 열처리 라인을 제공함으로써 달성된다.
마지막으로, 상기 목적은 청구항 23 에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 달성된다.
본원의 다른 특징 및 이점은 이하의 본원의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본원을 설명하기 위해, 다양한 실시형태들 및 비한정적인 실시예들의 시도들이 특히 다음의 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 도시한다.
도 2 는 가열 단계, 소킹 단계, 냉각 단계 및 과시효 단계를 포함하는 강판의 연속적인 어닐링이 수행되는 일 실시예를 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 바람직한 실시형태를 도시한다.
도 4 는 용융 도금 (hot-dip) 에 의한 코팅의 성막 이전에 강판상에서 연속적인 어닐링이 수행되는 본 발명에 따른 일 실시예를 도시한다.
도 5 는 강판상에서 급랭 & 분단 처리를 실시하는 일 실시예를 도시한다.
이하의 용어들이 규정된다:
- CC : 중량% 의 화학적 조성,
- mtarget : 미세조직의 목표값,
- mstandard : 선택된 제품의 미세조직,
- Ptarget : 기계적 특성의 목표값,
- mi : 강판의 초기 미세조직,
- X : 중량% 로 상분율,
- T : 섭씨 (℃) 온도,
- t : 시간 (s),
- s : 초,
- UTS : 극한 인장 강도 (MPa),
- YS : 항복 응력 (MPa),
- 아연 기반의 금속 코팅은 50 % 이상의 아연을 포함하는 금속 코팅을 의미하고,
- 알루미늄 기반의 금속 코팅은 50 % 이상의 알루미늄을 포함하는 금속 코팅을 의미하며, 및
- 열적 경로 TPstandard, TPtarget, TPx 및 TPxint 는 시간, 열처리의 온도 및 냉각률, 등온률 또는 가열률로부터 선택되는 적어도 하나의 비율 (rate) 를 포함한다. 등온률은 일정한 온도를 가진다.
"강" 또는 "강판" 은, 부품이 최대 2500 MPa, 보다 바람직하게는 최대 2000 MPa 의 인장 강도를 달성할 수 있는 조성을 가진, 강판, 코일, 플레이트를 의미한다. 예를 들어, 인장 강도는 500 MPa 이상, 바람직하게는 1000 MPa 이상, 유리하게는 1500 MPa 이상이다. 본 발명에 따른 방법은 임의의 종류의 강에 적용될 수 있기 때문에, 광범위한 화학적 조성이 포함된다.
본 발명은, 열처리 라인에서, 페라이트, 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트, 시멘타이트 및 오스테나이트 중에서 선택된 적어도 하나의 상을 0 ~ 100 % 포함하는, 미세조직 mtarget 및 화학적 강 조성을 가진 열적 처리된 강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서,
A. 준비 단계로서:
1) 선택 하위 단계로서, 화학적 조성 및 mtarget 은, mstandard 를 얻기 위해, 미리 정해진 열적 경로 TPstandard 및 mtarget 에 가장 근접한 미세조직 mstandard 을 가진 제품을 선택하도록, 미리 정해진 상들 및 상들의 미리 정해진 비율을 미세조직이 포함하는, 미리 정해진 제품들의 목록과 비교되는, 상기 선택 하위 단계,
2) 계산 하위 단계로서, 적어도 2 개의 열적 경로 TPx 가 mtarget 에 도달하도록 mi 및 TPstandard 및 단계 A.1) 의 선택한 제품에 기초하여 계산되고, 각각의 TPx 는 TPx 의 종료시에 얻어진 미세조직 mx 에 대응하는, 상기 계산 하위 단계,
3) 선택 하위 단계로서, mtarget 에 도달하기 위한 하나의 열적 경로 TPtarget 가 선택되고, TPtarget 는 TPx 로부터 선택되고 그리고 mx 가 mtarget 에 가장 근접하도록 선택되는, 상기 선택 하위 단계를 포함하는, 상기 준비 단계,
B. TPtarget 이 강판상에서 수행되는 열처리 단계를 포함한다.
임의의 이론에 구속되지 않으면서, 본 발명에 따른 방법이 적용될 때, 각각의 강판에 대해서 짧은 계산 시간으로 처리되도록 개별화된 열처리를 얻을 수 있는 것으로 보인다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은, mtarget, 보다 자세하게는 처리를 따라서 모든 상들의 비율, 및 mi (강판을 따른 미세조직 분산을 포함) 를 고려하여 정확한 특정 열처리를 허용한다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은 열역학적으로 안정적인 상들, 즉 페라이트, 오스테나이트, 시멘타이트 및 펄라이트, 및 열역학적으로 준안정적인 상들, 즉 베이나이트 및 마르텐사이트를 계산에 고려한다. 따라서, 가능한 최소한의 특성 분산을 가진 예상되는 특성들을 가진 강판이 얻어진다.
바람직하게는, 도달할 미세조직 mtarget 은:
- 100 % 오스테나이트,
- 5 ~ 95 % 마르텐사이트, 4 ~ 65 % 베이나이트, 잔부는 페라이트,
- 8 ~ 30 % 잔류 오스테나이트, 0.6 ~ 1.5 % 고용체 중의 탄소, 잔부는 페라이트, 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트 및/또는 시멘타이트,
- 1 ~ 30 % 페라이트 및 1 ~ 30 % 베이나이트, 5 ~ 25 % 오스테나이트, 잔부는 마르텐사이트,
- 5 ~ 20 % 잔류 오스테나이트, 잔부는 마르텐사이트,
- 페라이트 및 잔류 오스테나이트,
- 잔류 오스테나이트 및 금속간 상들,
- 80 ~ 100 % 마르텐사이트 및 0 ~ 20 % 잔류 오스테나이트,
- 100 % 마르텐사이트,
- 5 ~ 100 % 펄라이트 및 0 ~ 95 % 페라이트, 및
- 적어도 75 % 등축 (equiaxed) 페라이트, 5 ~ 20 % 마르텐사이트 및 10 % 이하의 양의 베이나이트를 포함한다.
유리하게는, 선택 하위 단계 A.1) 동안, 화학적 조성 및 mtarget 은 미리 정해진 제품들의 목록과 비교된다. 미리 정해진 제품들은 임의의 종류의 강 등급일 수 있다. 예를 들어, 이들은 DP (Dual Phase), TRIP (Transformation Induced Plasticity), Q & P (Quenched & Partitioned steel), TWIP (Twins Induced Plasticity), CFB (Carbide Free Bainite), PHS (Press Hardening Steel), TRIPLEX, DUPLEX, 및 DP HD (Dual Phase High Ductility) 를 포함한다.
화학적 조성은 각각의 강판에 따라 의존한다. 예를 들어, DP 강의 화학적 조성은 이하를 포함하고:
0.05 < C < 0.3%,
0.5 ≤ Mn < 3.0%,
S ≤ 0.008%,
P ≤ 0.080%,
N ≤ 0.1%,
Si ≤ 1.0%,
조성의 나머지는 철 및 개량으로 인한 불가피한 불순물로 구성된다.
각각의 미리 정해진 제품은 미리 정해진 상들 및 상들의 미리 정해진 비율을 포함하는 미세조직을 포함한다. 바람직하게는, 단계 A.1) 에서 미리 정해진 상들은 크기, 형상 및 화학적 조성으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소에 의해 규정된다. 따라서, mstandard 는 상의 미리 정해진 비율들 이외에 미리 정해진 상을 포함한다. 유리하게는, mi, mx, mtarget 는 크기, 형상 및 화학적 조성으로부터 선택된 적어도 하나의 요소에 의해 규정되는 상들을 포함한다. 본 발명에 따라서, mtarget 에 가장 근접한 미세조직 mstandard 뿐만 아니라 mstandard 에 도달하도록 열적 경로 TPstandard 을 가진 미리 정해진 제품이 선택된다. mstandard 은 mtarget 과 동일한 상을 포함한다. 바람직하게는, mstandard 는 또한 mtarget 과 동일한 상 비율들을 포함한다.
도 1 은 본 발명에 따른 일 실시예를 도시하고, 여기에서 처리할 강판는 중량으로 이하의 CC: 0.2 % C, 1.7 % Mn, 1.2 % Si 및 0.04 % Al 를 가진다. mtarget 은 오스테나이트상에서 1.2 % 고용체 중 탄소로부터 15 % 잔류 오스테나이트, 40 % 베이나이트 및 45 % 페라이트를 포함한다. 본 발명에 따라서, CC 및 mtarget 은 선택되어 제품들 1 ~ 4 중에서 선택된 미리 정해진 제품들의 목록과 비교된다. CC 및 mtarget 은 제품 3 또는 4 대응하고, 이러한 제품은 TRIP 강이다.
제품 3 는 중량으로 이하의 CC3: 0.25 % C, 2.2 % Mn, 1.5 % Si, 0.04 % Al 를 가진다. m3 는, 오스테나이트상에서 1.3 % 고용체 중 탄소로부터 12 % 잔류 오스테나이트, 68 % 페라이트, 및 20 % 베이나이트를 포함한다.
제품 4 는 중량으로 이하의 CC4: 0.19 % C, 1.8 % Mn, 1.2 % Si, 0.04 % Al 가진다. m4 는, 오스테나이트상에서 1.1 % 고용체 중 탄소로부터 12 % 잔류 오스테나이트, 45 % 베이나이트, 및 43 % 페라이트를 포함한다.
제품 4 는, 동일한 비율들에서 mtarget 과 동일한 상들을 갖기 때문에 mtarget 에 가장 근접한 미세조직을 가진다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 2 개의 미리 정해진 제품들은 동일한 화학적 조성 CC 및 상이한 미세조직들을 가질 수 있다. 실제로, 제품1 및 제품1' 은 둘 다 DP600 강들 (600 MPa 의 UTS 를 가진 이중상) 이다. 한 가지 차이점은 제품1 이 미세조직 m1 을 가지고 제품1' 은 다른 미세조직 m1' 을 가진다. 다른 차이점은 제품1 은 360 MPa 의 YS 를 가지고 그리고 제품1' 은 420 MPa 의 YS 를 가진다. 따라서, 하나의 강 등급에 대해 상이한 절충안 UTS/YS 를 가진 강판을 얻는 것이 가능하다.
계산 하위 단계 A.2) 동안, 적어도 2 개의 열적 경로들 TPx 는 mtarget 에 도달하도록 mi 및 단계 A.1) 의 선택한 제품에 기초하여 계산된다. TPx 의 계산은, 열적 거동만이 고려되는 종래의 방법들과 비교할 때, 강판의 야금 거동 및 열적 거동을 고려한다. 도 1 의 실시예에서, 제품 4 는 m4 가 mtarget 에 가장 근접하고 그리고 TP4 가 선택되기 때문에 선택되고, m4 및 TP4 는 각각 mstandard 및 TPstandard 에 대응한다.
도 2 는 가열 단계, 소킹 단계, 냉각 단계 및 과시효 단계를 포함하는 강판의 연속적인 어닐링을 도시한다. 다수의 TPx 는 도 2 에서 가열 단계에 대해서만 도시된 바와 같이 mtarget 에 도달하도록 계산된다. 이 실시예에서, TPx 는 모든 연속적인 어닐링을 따라서 계산된다 (비도시).
바람직하게는, 적어도 10, 보다 바람직하게는 적어도 50, 유리하게는 적어도 100, 보다 바람직하게는 적어도 1000 TPx 가 계산된다. 예를 들어, 계산된 TPx 의 개수는 2 ~ 10000, 바람직하게는 100 ~ 10000, 보다 바람직하게는 1000 ~ 10000 이다.
단계 A.3) 에서, mtarget 에 도달하기 위한 하나의 열적 경로 TPtarget 가 선택된다. TPtarget 는, mx 가 mtarget 에 가장 근접하도록 TPx 로부터 선택된다. 따라서, 도 1 에서, TPtarget 는 다수의 TPx 로부터 선택된다. 바람직하게는, mtarget 및 mx 에 존재하는 상 비율들간의 차는 ±3 % 이다.
유리하게는, 단계 A.2) 에서, mi 와 mtarget 사이에서 방출되거나 소모되는 열적 엔탈피 H 는 하기와 같이 계산되고:
Hx = (Xferrite * Hferrite) + (Xmartensite * H martensite) + (Xbainite * Hbainite) + (Xpearlite * Hpearlite) + (Hcementite + Xcementite) + (Haustenite + Xaustenite)
X 는 상분율이다.
임의의 이론에 구속되지 않으면서, H 는 상 변태가 수행될 때 모든 열적 경로를 따라서 방출되거나 소모되는 에너지를 나타낸다. 일부 상 변태는 발열이고 일부는 흡열인 것으로 여겨진다. 예를 들어, 가열 경로 동안 페라이트의 오스테나이트로의 변태는 흡열인 반면, 냉각 경로 동안 오스테나이트의 펄라이트로의 변태는 발열이다.
바람직한 실시형태에서, 단계 A.2) 에서, 모든 열적 사이클 TPx 은 다음과 같이 계산된다:
Figure pct00001
Cpe : 상의 비열 (J·kg-1·K-1),
ρ : 강의 밀도 (g.m-3),
Ep : 강의 두께 (m),
Figure pct00002
: 열유속 (W 로 대류 및 복사),
Hx (J.kg-1),
T : 온도 (℃) 및
t : 시간 (s).
바람직하게는, 단계 A.2) 에서, 중간의 열적 경로 TPxint 및 열적 엔탈피 Hxint 에 대응하는 적어도 하나의 중간의 강 미세조직 mxint 이 계산된다. 이러한 경우에, TPx 의 계산은 다수의 TPxint 의 계산에 의해 얻어진다. 따라서, 바람직하게는, TPx 는 모든 TPxint 의 합이고, Hx 는 모든 Hxint 합이다. 이러한 바람직한 실시형태에서, TPxint 는 주기적으로 계산된다. 예를 들어, 0.5 초마다, 바람직하게는 0.1 초 이하로 계산된다.
도 3 은 단계 A.2) 에서, TPxint1 및 TPxint2 에 각각 대응하는 mint1 및 mint2 뿐만 아니라 Hxint1 및 Hxint2 가 계산되는 바람직한 실시형태를 도시한다. 모든 열적 경로 동안 Hx 는 TPx 를 계산하도록 결정된다.
바람직한 실시형태에서, 단계 A.1) 이전에, 항복 강도 YS, 극한 인장 강도 UTS, 연신율, 구멍 확장성, 성형성 중에서 선택되는 적어도 하나의 목표로 하는 기계적 특성 Ptarget 이 선택된다. 이 실시형태에서, 바람직하게는 mtarget 이 Ptarget 에 기초하여 계산된다.
임의의 이론에 구속되지 않으면서, 강판의 특성은 강 제조 중에 적용되는 공정 파라미터들에 의해 규정되는 것으로 여겨진다. 따라서, 유리하게는, 단계 A.2) 에서, 열처리 라인에 진입하기 전에 강판이 겪은 공정 파라미터들은 TPx 를 계산하는데 고려된다. 예를 들어, 공정 파라미터들은 최종 압연 온도, 런아웃 테이블 냉각 경로, 코일링 온도, 코일 냉각률 및 냉간 압연 압하율 중에서 선택한 적어도 하나의 요소를 포함한다.
다른 실시형태에서, 열처리 라인에서 강판이 받는 처리 라인의 공정 파라미터들은 TPx 를 계산하기 위해 고려된다. 예를 들어, 공정 파라미터들은 라인 속도, 도달할 특정 열적 강판 온도, 가열 섹션들의 가열력, 가열 온도 및 소킹 온도, 냉각 섹션들의 냉각력, 냉각 온도, 과시효 온도 중에서 선택한 적어도 하나의 요소를 포함한다.
바람직하게는, 열적 경로 TPx, TPxint, TPstandard 또는 TPtarget 은 가열, 등온 또는 냉각 처리로부터 선택된 적어도 하나의 처리를 포함한다. 예를 들어, 열적 경로는 재결정 어닐링, 프레스 경화 경로, 회수 경로, 임계간 (intercritical) 또는 완전 오스테나이트 어닐링, 템퍼링 또는 분단 경로, 등온 경로 또는 급랭 경로일 수 있다.
바람직하게는, 재결정 어닐링이 수행된다. 재결정 어닐링은 선택적으로 예비 가열 단계, 가열 단계, 소킹 단계, 냉각 단계 및 선택적으로 균등화 단계를 포함한다. 이러한 경우에, 선택적으로 예비 가열 섹션, 가열 섹션, 소킹 섹션, 냉각 섹션 및 선택적으로 균등화 섹션을 포함하는 연속적인 어닐링 노에서 수행된다. 임의의 이론에 구속되지 않으면서, 재결정 어닐링은 냉각 및 가열 단계들을 포함하는 많은 단계를 포함하기 때문에 취급하기가 더 어려운 열적 경로로 여겨진다.
바람직하게는, 새로운 강판이 열처리 라인안으로 진입할 때마다, 새로운 계산 단계 A.2) 는 이전에 수행된 선택 단계 A.1) 에 기초하여 자동으로 수행된다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은 각각의 강의 실제 특성들이 종종 다르기 때문에 동일한 강 등급이 열처리 라인에 진입하더라도 각각의 강판에 열적 경로 TPtarget 를 적응시킨다. 새로운 강판는 검출될 수 있고, 강판의 새로운 특성들은 측정되며 그리고 이전에 예비 선택된다. 예를 들어, 검출기가 2 개의 코일들 사이의 용접을 검출한다.
이러한 바람직한 실시형태에서, 열적 경로의 적응은 강한 공정 변화를 방지하기 위해 강판이 판의 제 1 미터들 (meters) 상의 열처리 라인에 진입함에 따라 수행된다.
도 4 는 용융 도금 (hot-dip) 에 의한 코팅의 성막 이전에 강판상에서 연속적인 어닐링이 수행되는 본 발명에 따른 일 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 방법에 의하여, mtarget (비도시) 에 근접한 미세조직을 가진 미리 정해진 제품의 선택 이후에, TPx 는 mi, 선택된 제품 및 mtarget 에 기초하여 계산된다. 이 실시예에서, mxint1 ~ mxint6 및 Hxint1 ~ Hxint6 에 각각 대응하는, 중간의 열적 경로들 TPxint1 ~ TPxint6 이 계산된다. Hx 는 TPx 를 얻기 위해 결정된다. 이 도면에서, TPtarget 은 다수의 TPx 로부터 선택되었다.
본 발명에 따라서, mtarget 은 열처리의 임의의 시간에서 예외적인 미세조직일 수 있다. 즉, mtarget 은 도 4 에 도시된 바와 같이 열처리의 종료시에 또는 도 5 에 도시된 바와 같이 열처리의 정확한 순간에 예상되는 미세조직일 수 있다. 실제로, 예를 들어, Q & P 강판에 대해서, 급랭 & 분단 처리의 중요한 지점은, 급랭 온도인 도 5 에서 T'4 에 해당하는 Tq 이다. 따라서, 고려할 미세조직은 m'target 일 수 있다. 이러한 경우에, 강판상에 TP'target 을 적용한 후, 미리 정해진 처리를 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의하여, DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX, DP HD 를 포함하는 상기 미리 정해진 제품 유형들을 포함하는 강판으로 제조된 코일을 얻을 수 있고, 이러한 코일은 코일 중에서 임의의 2 개의 지점들 사이에서 25 MPa 이하, 바람직하게는 15 MPa 이하, 보다 바람직하게는 9 MPa 이하인 기계적 특성들의 표준 편차 (standard variation) 를 가진다. 실제로, 임의의 이론에 구속되지 않으면서, 계산 단계 B.1) 를 포함하는 방법은 코일을 따른 강판의 미세조직 분산을 고려한 것으로 여겨진다. 따라서, 단계 B) 에서 강판상에 적용되는 TPtarget 은 미세조직 및 또한 기계적 특성들의 균질화를 허용한다.
바람직하게는, 기계적 특성들은 YS, UTS 및 연신율로부터 선택된다. 표준 편차의 낮은 값은 TPtarget 의 정확성 때문이다.
바람직하게는, 코일은 아연을 기본으로 하거나 알루미늄을 기본으로 하는 금속 코팅에 의해 피복된다.
바람직하게는, 산업 제조에서, 동일한 라인에서 연속적으로 제조되어 측정된 DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX, DP HD 를 포함하는 상기 미리 정해진 제품 유형을 포함하는 강판으로 제조된 2 개의 코일들 사이의 기계적 특성들의 표준 편차는, 25 MPa 이하, 바람직하게는 15 MPa 이하, 보다 바람직하게는 9 MPa 이하이다.
본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 열처리 라인은 TPtarget 를 수행하는데 사용된다. 예를 들어, 열처리 라인은 연속적인 어닐링 노, 프레스 경화 노, 일괄적인 어닐링 또는 급랭 라인이다.
마지막으로, 본 발명은 TPtarget 을 결정하도록 함께 협력하는 적어도 야금 모듈, 최적화 모듈 및 열적 모듈을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로서, 이러한 모듈들은 컴퓨터에 의해 구현될 때 본 발명에 따른 방법을 실시하는 소프트웨어 명령들을 포함한다.
야금 모듈은 미세조직 (mx, mtarget 는 준안정성 상들: 베이나이트와 마르텐사이트 및 안정성 상들: 페라이트, 오스테나이트, 시멘타이트 및 펄라이트를 포함) 을 예측하고, 보다 정확하게는 처리에 따른 모든 상 비율을 예측하며 그리고 상 변태의 동역학을 예측한다.
열적 모듈은 열처리에 사용되는 설치물에 따른 강판 온도를 예측하고, 밴드의 기하학적 특성들, 냉각력, 가열력 또는 등온력, 상 변태가 수행될 때 모든 열적 경로를 따라서 방출되거나 소모된 엔탈피 (H) 를 포함하는 공정 파라미터들을 예측하며, 이러한 설치물은 예를 들어 연속적인 어닐링 노이다.
최적화 모듈은 mtarget 에 도달할 최적의 열적 경로를 결정하고, 즉 TPtarget 는 야금 및 열적 모듈들을 사용하는 본 발명에 따른 방법을 따른다.
본원은 이제 단지 정보를 위해 실행된 시험들에서 설명될 것이다. 이들은 비한정적이다.
실시예들
이 실시예에서, 이하의 화학적 조성을 가진 DP780GI 가 선택되었다:
Figure pct00003
냉간 압연은 1 mm 의 두께를 얻기 위해 50 % 의 압하율을 가졌다.
도달할 mtarget 는, 이하 Ptarget : 500 MPa YS 및 780 MPa UTS 에 대응하는, 13 % 마르텐사이트, 45 % 페라이트, 42 % 베이나이트를 포함하였다. 460 ℃ 의 냉각 온도 Tcooling 는 또한 아연 욕에 의해 용융 도금 코팅을 수행하기 위해서 도달되어야 한다. 이 온도는 Zn 욕에서 양호한 코팅성을 보장하기 위해서 +/- 2 ℃ 의 정확성으로 도달되어야 한다.
우선, 강판는 mtarget 에 가장 근접한 미세조직 mstandard 을 가진 선택된 제품을 얻기 위해 미리 정해진 제품들의 목록과 비교된다. 선택된 제품은 또한 이하의 화학적 조성을 가진 DP780GI 이었다:
Figure pct00004
DP780GI 의 미세조직, 즉 mstandard 는 10 % 마르텐사이트, 50 % 페라이트 및 40 % 베이나이트를 포함한다. 대응하는 열적 경로 TPstandard 는 다음을 포함한다:
- 강판을 35 초 동안 주변 온도에서 680 ℃ 로 가열하는 예비 가열 단계,
- 강판을 38 초 동안 680 ℃ 에서 780 ℃ 로 가열하는 가열 단계,
- 강판을 22 초 동안 780 ℃ 의 소킹 온도 Tsoaking 에서 가열하는 소킹 단계,
- 강판을 다음과 같이 HNx 를 분무하는 11 개의 제트 냉각으로 냉각시키는 냉각 단계:
Figure pct00005
- 460 ℃ 의 아연 욕에서 용융 도금 코팅,
- 300 ℃ 에서 24.6 초 동안 상부 롤까지 강판의 냉각, 및
- 주변 온도에서 강판의 냉각.
그 후, mtarget 에 도달할 DP780 의 mi 및 TPstandard 그리고 선택한 제품 DP780 에 기초하여 다수의 열적 경로들 TPx 가 계산되었다.
TPx 계산 이후에, mtarget 에 도달할 하나의 열적 경로 TPtarget 가 선택되었고, TPtarget 는 TPx 로부터 선택되고 그리고 mx 가 mtarget 에 가장 근접하도록 선택되었다. TPtarget 는:
- 강판을 35 초 동안 주변 온도에서 680 ℃ 로 가열하는 예비 가열 단계,
- 강판을 38 초 동안 680 ℃ 에서 780 ℃ 로 가열하는 가열 단계,
- 강판을 22 초 동안 780 ℃ 의 소킹 온도 Tsoaking 에서 가열하는 소킹 단계,
- 냉각 단계로서, 강판는 다음과 같이 HNx 를 분무하는 11 개의 제트 냉각으로 냉각되는, 상기 냉각 단계를 포함한다.
Figure pct00006
- 460 ℃ 의 아연 욕에서 용융 도금 코팅,
- 300 ℃ 에서 24.6 초 동안 상부 롤까지 강판의 냉각, 및
- 주변 온도까지 강판의 냉각.
표 1 은 강판상의 TPstandard 및 TPtarget 이 얻어진 특성들을 나타낸다:
Figure pct00007
표 1 에서는, 본 발명에 따른 방법에 의하여, 열적 경로 TPtarget 가 각각의 강판에 적응되기 때문에 원하는 예상 특성들을 가진 강판을 얻을 수 있음을 나타낸다. 반대로, 종래의 열적 경로 TPstandard 를 적용함으로써, 예상 특성들이 얻어지지 않는다.

Claims (23)

  1. 열처리 라인에서, 페라이트, 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트, 시멘타이트 및 오스테나이트 중에서 선택된 적어도 하나의 상을 0 ~ 100 % 포함하는, 미세조직 mtarget 및 화학적 강 조성을 가진 열적 처리된 강판을 제조하는 방법으로서,
    A. 준비 단계로서:
    1) 상기 화학적 강 조성 및 상기 mtarget 은, mstandard 를 얻기 위해, 미리 정해진 열적 경로 TPstandard 및 mtarget 에 가장 근접한 미세조직 mstandard 을 가진 제품을 선택하도록, 미리 정해진 상들 및 상들의 미리 정해진 비율을 포함하는 미세조직을 갖는, 미리 정해진 제품들의 목록과 비교되는, 선택 하위 단계,
    2) 적어도 2 개의 열적 경로 TPx 가 mtarget 에 도달하도록 상기 강판의 초기 미세조직 mi 및 TPstandard 및 단계 A.1) 의 선택한 제품에 기초하여 계산되고, 각각의 TPx 는 TPx 의 종료시에 얻어진 미세조직 mx 에 대응하는, 계산 하위 단계,
    3) mtarget 에 도달하기 위한 하나의 열적 경로 TPtarget 가 선택되고, TPtarget 는 TPx 로부터 선택되고 그리고 mx 가 mtarget 에 가장 근접하도록 선택되는, 선택 하위 단계를 포함하는, 상기 준비 단계,
    B. TPtarget 이 상기 강판상에서 수행되는 열처리 단계를 포함하는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 A.1) 에서 미리 정해진 상들은 크기, 형상, 화학적 조성으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소에 의해 규정되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미세조직 mtarget 은,
    - 100 % 오스테나이트,
    - 5 ~ 95 % 마르텐사이트, 4 ~ 65 % 베이나이트, 잔부는 페라이트,
    - 8 ~ 30 % 잔류 오스테나이트, 0.6 ~ 1.5 % 고용체 중의 탄소, 잔부는 페라이트, 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트 및/또는 시멘타이트,
    - 1 ~ 30 % 페라이트 및 1 ~ 30 % 베이나이트, 5 ~ 25 % 오스테나이트, 잔부는 마르텐사이트,
    - 5 ~ 20 % 잔류 오스테나이트, 잔부는 마르텐사이트,
    - 페라이트 및 잔류 오스테나이트,
    - 잔류 오스테나이트 및 금속간 상들,
    - 80 ~ 100 % 마르텐사이트 및 0 ~ 20 % 잔류 오스테나이트,
    - 100 % 마르텐사이트,
    - 5 ~ 100 % 펄라이트 및 0 ~ 95% 페라이트, 및
    - 적어도 75 % 등축 (equiaxed) 페라이트, 5 ~ 20 % 마르텐사이트 및 10 % 이하의 양의 베이나이트를 포함하는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미리 정해진 제품 유형들은 DP (Dual Phase), TRIP (Transformation Induced Plasticity), Q & P (Quenched & Partitioned steel), TWIP (Twins Induced Plasticity), CFB (Carbide Free Bainite), PHS (Press Hardening Steel), TRIPLEX, DUPLEX 및 DP HD (Dual Phase High Ductility) 를 포함하는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    mtarget 및 mx 에 존재하는 상 비율들간의 차는 ±3 % 인, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 A.2) 에서, mi 과 mtarget 사이에서 방출되거나 소모된 열적 엔탈피 H 가 이하와 같이 계산되고:
    Hx = (Xferrite * Hferrite) + (Xmartensite * H martensite) + (Xbainite * Hbainite) + (Xpearlite * Hpearlite) + (Hcementite + Xcementite) + (Haustenite + Xaustenite)
    X 는 상분율인, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    단계 A.2) 에서, 모든 열적 경로 TPx 는 이하와 같이 계산되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
    Figure pct00008

    Cpe : 상의 비열 (J·kg-1·K-1),
    ρ : 강의 밀도 (g.m-3),
    Ep : 강의 두께 (m),
    Figure pct00009
    : 열유속 (W 로 대류 + 복사),
    Hx (J.kg-1),
    T : 온도 (℃) 및
    t : 시간 (s).
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    단계 A.2) 에서, 중간의 열적 경로 TPxint 및 열적 엔탈피 Hxint 에 대응하는 적어도 하나의 중간의 강 미세조직 mxint 이 계산되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    단계 A.2) 에서, TPx 는 모든 TPxint 합이고, Hx 는 모든 Hxint 의 합인, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 A.1) 이전에, 항복 강도 YS, 극한 인장 강도 UTS, 연신율, 구멍 확장성, 성형성 중에서 선택된 적어도 하나의 목표로 하는 적어도 하나의 기계적 특성 Ptarget 이 선택되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    mtarget 는 Ptarget 에 기초하여 계산되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 A.2) 에서, 열처리 라인에 진입하기 전에 상기 강판이 겪는 공정 파라미터들은 TPx 를 계산하도록 고려되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공정 파라미터들은 냉간 압연 압하율, 코일링 온도, 런아웃 테이블 냉각 경로, 냉각 온도 및 코일 냉각률 중에서 선택한 적어도 하나의 요소를 포함하는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리 라인에서 상기 강판이 겪는 처리 라인의 공정 파라미터들은 TPx 를 계산하도록 고려되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공정 파라미터들은 도달할 특정 열적 강판 온도, 라인 속도, 냉각 섹션들의 냉각력, 가열 섹션들의 가열력, 과시효 온도, 냉각 온도, 가열 온도, 소킹 온도 중에서 선택한 적어도 하나의 요소를 포함하는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열적 경로 TPx, TPxint, TPstandard 또는 TPtarget 는 가열, 등온 또는 냉각 처리로부터 선택된 적어도 하나의 처리를 포함하는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    새로운 강판이 열처리 라인안으로 진입할 때마다, 새로운 계산 단계 A.2) 는 이전에 수행된 상기 선택 하위 단계 A.1) 에 기초하여 자동으로 수행되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 강판이 상기 강판의 제 1 미터들 (meters) 상의 열처리 라인안으로 진입함에 따라 열적 경로의 적응 (adaption) 이 수행되는, 열적 처리된 강판을 제조하는 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 얻어질 수 있는 DP, TRIP, Q & P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX 및 DP HD 를 포함하는 미리 정해진 제품 유형들을 포함하는 강판으로 제조된 코일로서,
    상기 코일을 따른 임의의 2 지점들 사이에서 25 MPa 이하의 기계적 특성들의 표준 편차 (standard variation) 를 가지는, 코일.
  20. 제 19 항에 있어서,
    표준 편차는 상기 코일을 따른 임의의 2 지점들 사이에서 15 MPa 이하인, 코일.
  21. 제 20 항에 있어서,
    표준 편차는 상기 코일을 따른 임의의 2 지점들 사이에서 9 MPa 이하인, 코일.
  22. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 열적 처리된 강판을 제조하는 방법을 실시하기 위한 열처리 라인.
  23. TPtarget 을 결정하도록 함께 협력하는, 적어도 야금 모듈, 최적화 모듈 및 열적 모듈을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 모듈들은 컴퓨터에 의해 구현될 때 제 1 항 내지 제 18 항에 따른 열적 처리된 강판을 제조하는 방법을 실시하는 소프트웨어 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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