KR20230151527A - 고강도 열연 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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히로시 하세가와
히데유키 기무라
다카노리 우미노
노리아키 모리야스
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

굽힘 가공시의 균열 및 주름 발생의 억제 효과가 우수한 고강도 열연 강판을 제공한다. 질량% 로, C : 0.02 ∼ 0.23 %, Si : 0.10 ∼ 3.00 %, Mn : 0.5 ∼ 3.5 %, P : 0.100 % 이하, S : 0.02 % 이하, Al : 1.5 % 이하를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 마텐자이트와 베이나이트의 합계 면적률이 80 ∼ 100 %, 표면으로부터 판두께 방향으로 5 ∼ 10 ㎛ 의 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도가 2.5 미만, 표면으로부터 판두께 방향으로 50 ∼ 100 ㎛ 의 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도가 2.5 이상인, 고강도 열연 강판.

Description

고강도 열연 강판 및 그 제조 방법
본 발명은, 고강도 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 자동차용 부품의 소재로서 바람직한 고강도 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차의 충돌 안전성 개선과 연비 향상의 관점에서, 자동차용 부품에 사용되는 강판에는, 고강도화가 요구되고 있다. 일반적으로, 강판을 고강도화하면 가공성은 저하되기 때문에 고강도이고 또한 가공성이 우수한 강판이 요구된다. 인장 강도가 980 ㎫ 초과급인 열연 강판은, 프레임 부품 등과 같은 굽힘 가공 주체의 성형이 실시되는 경우가 많기 때문에, 특히, 우수한 굽힘 가공성이 요구되고 있다. 굽힘 가공에서는, 충돌 안전성을 크게 손상시키는 큰 균열의 억제는 물론이거니와, 미관이나 내피로의 관점에서 주름의 억제도 중요해진다. 이들의 과제를 해결하기 위해, 여러 가지 열연 강판이 개발되어 왔다.
특허문헌 1 에는, 합금 원소를 적정 범위로 조정하고, 페라이트의 체적 분율을 60 ∼ 80 % 로 하고, 또한 페라이트와 저온 변태상의 나노 경도의 비를 일정 범위로 제어함으로써 연신율과 굽힘성이 우수한 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 냉연 강판의 제조 방법에 관한 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 2 에는, C 량을 0.07 ∼ 0.25 질량% 로 하고, 그 밖의 합금 원소를 적정하게 조정한 다음, 강판 조직의 각 상의 면적률, 마텐자이트상의 평균 결정 입경, 비커스 경도의 편차 등을 적절히 조합함으로써 굽힘 가공성을 개선한 용융 아연 도금 강판에 관한 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 3 에는, 결정립 내의 방위차를 제어함으로써 연성이 우수한 열연 강판에 관한 기술이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2009-167467호 국제 공개 제2016/129213호 일본 공개특허공보 2016-204690호
그러나, 특허문헌 1 은, 페라이트를 많이 함유하기 때문에 항복 강도 (YS) 가 낮아져, 반드시 내충돌에 유효한 강도를 갖고 있다고는 말할 수 없다. 또, 특허문헌 1 의 기술을, 집합 조직이 크게 상이한 열연 강판에도 적용할 수 있다고는 말할 수 없어, 개선의 여지가 있다. 특허문헌 2 는, Mn 편석에서 기인한 주름 (줄무늬 모양) 발생이 문제가 되는 용융 아연 도금 강판에서의 개선이고, 열연 강판에 대해서는 전혀 시사하고 있지 않다. 또, 특허문헌 2 의 기술을, 집합 조직이 크게 상이한 열연 강판에도 적용할 수 있다고는 말할 수 없어, 개선의 여지가 있다. 특허문헌 3 은, 결정 방위를 제어함으로써 우수한 연성을 얻을 수 있는 한편으로, 굽힘 가공시의 주름에 대해 전혀 검토되지 않아, 개선의 여지가 있다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하는 것으로, 굽힘 가공시의 균열 및 주름 발생의 억제 효과가 우수한 고강도 열연 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은, 상기 고강도 열연 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 굽힘 가공시의 주름의 발생 조건에 대해 예의 검토를 실시하였다. 그 결과, 화학 성분 및 강판 표층의 집합 조직을 특정한 범위로 제어함으로써 굽힘 가공시의 균열과 주름 발생이 현저하게 억제되는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
또한, 본 발명에 있어서 고강도란, 인장 강도 (TS) 가 980 ㎫ 이상, 또한, 항복 강도 (YS) 가 800 ㎫ 이상을 의미한다.
또, 본 발명에 있어서, 굽힘 가공시의 균열 및 주름 발생의 억제 효과가 우수하다는 것은, 굽힘 가공시에 균열 및 주름이 발생하지 않는 최소의 굽힘 반경 R 을 판두께 t 로 나눈 R/t 가 3.0 이하인 것으로 한다.
본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.
[1] 질량% 로,
C : 0.02 ∼ 0.23 %,
Si : 0.10 ∼ 3.00 %,
Mn : 0.5 ∼ 3.5 %,
P : 0.100 % 이하,
S : 0.02 % 이하,
Al : 1.5 % 이하를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
마텐자이트와 베이나이트의 합계 면적률이 80 ∼ 100 %, 표면으로부터 판두께 방향으로 5 ∼ 10 ㎛ 의 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도가 2.5 미만, 표면으로부터 판두께 방향으로 50 ∼ 100 ㎛ 의 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도가 2.5 이상인, 고강도 열연 강판.
[2] 상기 성분 조성이, 추가로, 질량% 로,
Cr : 0.005 ∼ 2.0 %,
Mo : 0.05 ∼ 2.0 %,
V : 0.05 ∼ 1.0 %,
Cu : 0.05 ∼ 4.0 %,
Ni : 0.005 ∼ 2.0 %,
Ti : 0.005 ∼ 0.20 %,
Nb : 0.005 ∼ 0.20 %,
B : 0.0003 ∼ 0.0050 %,
Ca : 0.0001 ∼ 0.0050 %,
REM : 0.0001 ∼ 0.0050 %,
Sb : 0.0010 ∼ 0.10 %,
Sn : 0.0010 ∼ 0.50 % 에서 선택되는 1 종 이상을 포함하는, [1] 에 기재된 고강도 열연 강판.
[3] 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 가열하고, 조압연을 실시하고, 이어서 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율이 50 % 이상, 또한 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 패스수가 3 패스 이상, 최종 패스의 압연 온도가 750 ∼ 900 ℃, 또한 최종 패스 압연 온도 ∼ 최종 패스 압연 온도 + 50 ℃ 에서의 합계 압하율이 35 % 이하가 되는 조건에서 마무리 압연을 실시한 후, 상기 마무리 압연 종료 후의 방랭 시간을 2.0 s 이하로 하고, 또한 550 ℃ 까지의 온도역을 평균 냉각 속도 50 ℃/s 이상이 되는 조건에서 냉각시키고, 300 ∼ 400 ℃ 의 온도역을 평균 냉각 속도 100 ℃/s 이상으로 냉각시키고, 300 ℃ 이하에서 권취하는, 고강도 열연 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 굽힘 가공시의 균열 및 주름 발생의 억제 효과 (이하,「내굽힘 주름성」이라고도 한다) 가 우수한 고강도 열연 강판이 얻어진다.
본 발명에 의하면, 자동차용 부품의 소재로서 바람직한, 내굽힘 주름성이 우수한 고강도 열연 강판이 얻어진다. 본 발명의 고강도 열연 강판을 이용하면, 굽힘 가공에 의한 균열, 주름이 없는 고강도 자동차 부품 등의 제품을 얻을 수 있다.
이하에, 본 발명의 고강도 열연 강판 및 그 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.
<고강도 열연 강판>
본 발명의 고강도 열연 강판은, 열간 압연 그대로의 흑피, 또는, 열간 압연 후 추가로 산세하는 백피라고 칭해지는 열연 강판 중 어느 것이어도 된다. 본 발명의 고강도 열연 강판은, 판두께가 0.6 ㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또, 본 발명의 고강도 열연 강판은, 판두께가 10.0 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 고강도 열연 강판을 자동차용 부품의 소재로서 사용하는 경우에는, 판두께가 1.0 ㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 본 발명의 고강도 열연 강판을 자동차용 부품의 소재로서 사용하는 경우에는, 판두께가 6.0 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 본 발명의 고강도 열연 강판의 판폭은, 500 ㎜ 이상인 것이 바람직하고, 700 ㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 고강도 열연 강판의 판폭은, 1800 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1400 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 고강도 열연 강판은, 특정한 성분 조성과, 특정한 강 조직을 갖는다. 여기에서는, 성분 조성, 강 조직의 순으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 고강도 열연 강판의 성분 조성에 대해 설명한다. 또한, 성분 조성의 함유량을 나타내는「%」는,「질량%」를 의미하는 것으로 한다.
본 발명의 고강도 열연 강판의 성분 조성은, 질량% 로, C : 0.02 ∼ 0.23 %, Si : 0.10 ∼ 3.00 %, Mn : 0.5 ∼ 3.5 %, P : 0.100 % 이하, S : 0.02 % 이하, Al : 1.5 % 이하를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.
C : 0.02 ∼ 0.23 %
C 는, 베이나이트나 마텐자이트를 생성 및 강화시켜 TS 나 YS 를 상승시키는 데에 유효한 원소이다. C 함유량이 0.02 % 미만에서는 이와 같은 효과가 충분히 얻어지지 않고, 980 ㎫ 이상의 TS 가 얻어지지 않는다. 한편, C 함유량이 0.23 % 를 초과하면 강판 표층의 집합 조직의 발달이 현저해져 원하는 내굽힘 주름성이 얻어지지 않는다. 따라서, C 함유량은 0.02 ∼ 0.23 % 로 한다. C 함유량은, 980 ㎫ 이상의 TS 를 보다 안정적으로 얻는 관점에서, 바람직하게는 0.03 % 이상, 1180 ㎫ 이상의 TS 를 안정적으로 얻는 관점에서는, 바람직하게는 0.06 % 이상으로 한다. 또, 내굽힘 주름성의 관점에서, C 함유량은, 바람직하게는 0.22 % 이하, 보다 바람직하게는 0.20 % 이하로 한다.
Si : 0.10 ∼ 3.00 %
Si 는, 강을 고용 강화하거나 마텐자이트의 템퍼링 연화를 억제함으로써 TS 나 YS 를 상승시키는 데에 유효한 원소이다. 또, 굽힘 가공시의 균열, 주름 발생의 억제에도 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻으려면 Si 함유량을 0.10 % 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Si 함유량이 3.00 % 를 초과하면, 폴리고날 페라이트가 과잉으로 생성되어 본 발명의 강 조직이 얻어지지 않게 된다. 따라서, Si 함유량은 0.10 ∼ 3.00 % 로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.20 % 이상이다. 또, Si 함유량은, 바람직하게는 2.00 % 이하이고, 보다 바람직하게는 1.50 % 이하이다.
Mn : 0.5 ∼ 3.5 %
Mn 은, 마텐자이트나 베이나이트를 생성시켜 TS 나 YS 를 상승시키는 데에 유효한 원소이다. Mn 함유량이 0.5 % 미만에서는 이러한 효과가 충분히 얻어지지 않고, 폴리고날 페라이트 등이 생성되어, 본 발명의 마이크로 조직이 얻어지지 않게 된다. 한편, Mn 함유량이 3.5 % 를 초과하면 강판 표층의 집합 조직의 발달이 현저해져, 원하는 내굽힘 주름성이 얻어지지 않게 된다. 따라서, Mn 함유량은 0.5 ∼ 3.5 % 로 한다. Mn 함유량은, 980 ㎫ 이상의 TS 를 보다 안정적으로 얻는 관점에서, 바람직하게는 1.0 % 이상으로 한다. 또, 내굽힘 주름성의 관점에서, Mn 함유량은, 바람직하게는 3.0 % 이하, 보다 바람직하게는 2.3 % 이하로 한다.
P : 0.100 % 이하
P 는, 강을 취화시켜 굽힘 균열을 조장하기 때문에, 그 양은 최대한 저감시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 P 함유량을 0.100 % 까지 허용할 수 있다. 따라서, P 함유량은 0.100 % 이하 (단 0 % 를 포함하지 않는다) 로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.030 % 이하로 한다. 하한은 특별히 규정하지 않지만, P 함유량이 0.001 % 미만에서는 생산 능률의 저하를 초래하기 때문에, P 함유량은 0.001 % 이상이 바람직하다.
S : 0.02 % 이하
S 는, 강을 취화시켜 굽힘 균열을 조장하기 때문에, 그 양은 최대한 저감시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 S 함유량을 0.02 % 까지 허용할 수 있다. 따라서, S 함유량은 0.02 % 이하 (단 0 % 를 포함하지 않는다) 로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.0050 % 이하, 보다 바람직하게는 0.0030 % 이하로 한다. 하한은 특별히 규정하지 않지만, S 함유량이 0.0002 % 미만에서는 생산 능률의 저하를 초래하기 때문에, S 함유량은 0.0002 % 이상이 바람직하다.
Al : 1.5 % 이하
Al 은, 탈산제로서 작용하며, 탈산 공정에서 첨가하는 것이 바람직하다. 탈산제로서 사용하는 관점에서는, Al 함유량은 0.01 % 이상이 바람직하다. 한편, 다량으로 Al 을 함유하면, 폴리고날 페라이트가 다량으로 생성되어 본 발명의 강 조직이 얻어지지 않게 된다. 본 발명에서는 Al 함유량이 1.5 % 까지 허용된다. 따라서, Al 함유량은 1.5 % 이하 (단 0 % 를 포함하지 않는다) 로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.50 % 이하, 보다 바람직하게는 0.30 % 이하, 더욱 바람직하게는 0.10 % 이하로 한다.
잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.
상기 성분이 본 발명의 고강도 열연 강판의 기본의 성분 조성이다. 본 발명에서는, 추가로 이하의 원소를 적절히 함유할 수 있다.
Cr : 0.005 ∼ 2.0 %, Mo : 0.05 ∼ 2.0 %, V : 0.05 ∼ 1.0 %, Cu : 0.05 ∼ 4.0 %, Ni : 0.005 ∼ 2.0 %, Ti : 0.005 ∼ 0.20 %,
Nb : 0.005 ∼ 0.20 %, B : 0.0003 ∼ 0.0050 %, Ca : 0.0001 ∼ 0.0050 %, REM : 0.0001 ∼ 0.0050 %, Sb : 0.0010 ∼ 0.10 %, Sn : 0.0010 ∼ 0.50 % 중에서 선택되는 1 종 이상
Cr, Mo, V, Cu, Ni 는, 마텐자이트를 생성시켜, 고강도화에 기여하는 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Cr, Mo, V, Cu, Ni 를 함유하는 경우에는, 각각의 원소의 함유량을 각각 상기 하한값 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cr, Mo, V, Cu, Ni 의 각각의 원소의 함유량이 상기 상한값을 초과하면, 강판 표층의 집합 조직이 발달하여 원하는 내굽힘 주름성이 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. Cr 함유량은, 보다 바람직하게는 0.1 % 이상으로 한다. 또, Cr 함유량은, 보다 바람직하게는 1.0 % 이하로 한다. Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 0.1 % 이상으로 한다. 또, Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 0.5 % 이하로 한다. V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.1 % 이상으로 한다. 또, V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.5 % 이하로 한다. Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 0.1 % 이상으로 한다. 또, Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 0.6 % 이하로 한다. Ni 함유량은, 보다 바람직하게는 0.1 % 이상으로 한다. 또, Ni 함유량은, 보다 바람직하게는 0.6 % 이하로 한다.
Ti, Nb 는, 탄화물을 형성하여 강을 고강도화하는 데에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Ti, Nb 를 함유하는 경우에는, 각각의 원소의 함유량을 각각 상기 하한값 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ti, Nb 의 각각의 함유량이 상기 상한값을 초과하면, 강판 표층의 집합 조직이 발달하여 원하는 내굽힘 주름성이 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. Ti 함유량은, 보다 바람직하게는 0.01 % 이상으로 한다. 또, Ti 함유량은, 보다 바람직하게는 0.15 % 이하로 한다. Nb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.01 % 이상으로 한다. 또, Nb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.15 % 이하로 한다.
B 는, 강판의 ??칭성을 높이고, 마텐자이트를 생성시켜, 고강도화에 기여하는 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, B 를 함유하는 경우에는, B 함유량을 0.0003 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B 함유량이 0.0050 % 를 초과하면 B 계 화합물이 증가하고, ??칭성이 저하되어, 본 발명의 강 조직이 얻어지지 않게 되는 경우가 있다. 따라서, B 를 함유하는 경우에는, B 함유량을 0.0003 ∼ 0.0050 % 로 하는 것이 바람직하다. B 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0005 % 이상이다. 또, B 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0040 % 이하이다.
Ca, REM 은, 개재물의 형태 제어에 의해 가공성의 향상에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Ca, REM 을 함유하는 경우에는, 각각의 함유량을 Ca : 0.0001 ∼ 0.0050 %, REM : 0.0001 ∼ 0.0050 % 로 하는 것이 바람직하다. Ca, REM 의 함유량이 상기 상한값을 초과하면, 개재물량이 증가하고 가공성이 열화되는 경우가 있다. Ca 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0005 % 이상으로 한다. 또, Ca 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0030 % 이하로 한다. REM 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0005 % 이상으로 한다. 또, REM 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0030 % 이하로 한다. 또한, REM 은, Sc, Y 와, 원자 번호 57 인 란탄 (La) 으로부터 원자 번호 71 인 루테튬 (Lu) 까지의 15 원소의 총칭이고, 여기서 말하는 REM 함유량은, 이들의 원소의 합계 함유량이다.
Sb 는, 탈질, 탈붕 등을 억제하여, 강의 강도 저하 억제에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Sb 를 함유하는 경우에는, Sb 함유량을 0.0010 ∼ 0.10 % 로 하는 것이 바람직하다. Sb 의 함유량이 상기 상한값을 초과하면, 강판의 취화를 초래하는 경우가 있다. Sb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0050 % 이상이다. 또, Sb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.050 % 이하이다.
Sn 은, 펄라이트를 억제하여, 강의 강도 저하 억제에 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Sn 을 함유하는 경우에는, Sn 함유량을 0.0010 ∼ 0.50 % 로 하는 것이 바람직하다. Sn 의 함유량이 상기 상한값을 초과하면, 강판의 취화를 초래하는 경우가 있다. Sn 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0050 % 이상이다. 또, Sn 함유량은, 보다 바람직하게는 0.050 % 이하이다.
또한, Cr, Mo, V, Cu, Ni, Ti, Nb, B, Ca, REM, Sb, Sn 의 함유량이, 상기의 하한값 미만이어도, 본 발명의 효과를 저해하지 않는다. 따라서, 이들의 원소의 함유량이 상기의 하한값 미만인 경우에는, 이들 원소를 불가피적 불순물로서 포함하는 것으로 하여 취급한다. 또, 이들 원소 이외의 불가피적 불순물로는, N, Na, Mg, Zr, Hf, Ta, W 등이 있지만, 이들은 합계로 0.020 % 이하로 한다.
계속해서, 본 발명의 고강도 열연 강판의 강 조직에 대해 설명한다.
본 발명의 고강도 열연 강판의 강 조직은, 마텐자이트와 베이나이트의 합계 면적률이 80 ∼ 100 %, 표면으로부터 판두께 방향으로 5 ∼ 10 ㎛ 의 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도가 2.5 미만, 표면으로부터 판두께 방향으로 50 ∼ 100 ㎛ 의 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도가 2.5 이상이다.
마텐자이트와 베이나이트의 합계 면적률 : 80 ∼ 100 %
본 발명에서는, 고 TS, 고 YS 및 우수한 내굽힘 주름성을 위해, 주로 마텐자이트와 베이나이트로 이루어지는 조직으로 한다. 마텐자이트와 베이나이트의 합계 면적률이 80 % 미만에서는 원하는 TS, YS 및 내굽힘 주름성 중 어느 것이 얻어지지 않게 된다. 따라서, 마텐자이트와 베이나이트의 합계 면적률은 80 ∼ 100 % 로 한다. 상기 합계 면적률은, 바람직하게는 90 ∼ 100 %, 보다 바람직하게는 95 ∼ 100 % 로 한다. 또한, 각 상의 면적률은, 실시예에 기재된 방법에 의해 구할 수 있다.
표면으로부터 판두께 방향으로 5 ∼ 10 ㎛ 의 영역 (표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역) 에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도 : 2.5 미만
최표층의 결정립의 방위를 랜덤화함으로써 굽힘 가공시의 균열 및 주름 발생을 억제할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻으려면 표면으로부터 판두께 방향으로 5 ∼ 10 ㎛ 의 영역 (표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역) 에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도를 2.5 미만으로 할 필요가 있다. 따라서, 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도는 2.5 미만으로 한다. 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도는, 바람직하게는 2.4 미만, 보다 바람직하게는 2.3 미만이다. 또, 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도의 하한은, 바람직하게는 1.0 이상이고, 보다 바람직하게는 1.2 이상이다. 또한, 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도는, 실시예에 기재된 방법에 의해 구할 수 있다.
표면으로부터 판두께 방향으로 50 ∼ 100 ㎛ 의 영역 (표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역) 에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도 : 2.5 이상
최표층 바로 아래의 영역의 결정립의 집합 조직을 발달시켜, 비랜덤으로 함으로써 굽힘 가공시의 균열 및 주름 발생을 억제할 수 있다. 상세는 명확하지 않지만, 굽힘 가공시의 균열, 주름 발생의 기점이 되는 강판 표층에 있어서, 결정 방위의 편향이 상이한 층이 인접함으로써 굽힘 가공시에 균열 및 주름이 발생하기 어려운 변형 모드로 구속되기 때문이라고 추측된다. 이와 같은 효과를 얻으려면, 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도를 2.5 미만으로 한 다음, 표면으로부터 판두께 방향으로 50 ∼ 100 ㎛ 의 영역 (표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역) 에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도를 2.5 이상으로 할 필요가 있다. 따라서, 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도는 2.5 이상으로 한다. 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도는, 바람직하게는 2.6 이상, 보다 바람직하게는 2.7 이상이다. 또, 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도의 상한은, 바람직하게는 6.0 이하이고, 보다 바람직하게는 5.0 이하이다. 또한, 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도는, 실시예에 기재된 방법에 의해 구할 수 있다.
<고강도 열연 강판의 제조 방법>
본 발명의 고강도 열연 강판은, 상기 성분 조성을 갖는 슬래브를 가열하고, 상기 슬래브에 조압연을 실시하고, 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율이 50 % 이상, 또한 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 패스수가 3 패스 이상, 최종 패스의 압연 온도가 750 ∼ 900 ℃, 또한 최종 패스 압연 온도 ∼ 최종 패스 압연 온도 + 50 ℃ 에서의 합계 압하율이 35 % 이하가 되는 조건에서 마무리 압연을 실시한 후, 상기 마무리 압연 종료 후의 방랭 시간을 2.0 s 이하로 하고, 또한 550 ℃ 까지의 온도역을 평균 냉각 속도 50 ℃/s 이상이 되는 조건에서 냉각시키고, 300 ∼ 400 ℃ 의 온도역을 평균 냉각 속도 100 ℃/s 이상으로 냉각시키고, 300 ℃ 이하에서 권취함으로써 제조한다.
이하, 상세하게 설명한다. 또한, 상기한 온도는 강판의 폭 중앙부의 표면의 온도이고, 상기한 평균 냉각 속도는 강판의 폭 중앙부의 표면의 평균 냉각 속도이다. 또, 평균 냉각 속도는, 특별히 언급하지 않는 한, [(냉각 개시 온도 - 냉각 정지 온도)/냉각 개시 온도로부터 냉각 정지 온도까지의 냉각 시간]으로 한다.
상기 성분 조성을 갖는 강을, 전로, 전기로, 진공 용해로 등의 공지된 방법에 의해 용제하고, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법 등 공지된 방법으로 주조하여 주편 (슬래브) 으로 한다. 상기 슬래브를 직접, 또는 일단 냉각한 후, 가열하고, 조압연을 실시한다. 조압연의 조건은 특별히 규정할 필요는 없고, 통상적인 방법에 따라 실시할 수 있다. 조압연을 실시한 후, 소정의 조건에서 마무리 압연을 실시한다.
1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율 : 50 % 이상
열간 압연의 마무리 압연에 있어서, 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율을 50 % 이상으로 함으로써, 본 발명의 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역 및 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도가 얻어진다. 따라서, 마무리 압연의 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율은 50 % 이상으로 한다. 상기 압하율은 바람직하게는 60 % 이상이다. 상기 압하율의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 상기 압하율이 지나치게 커지면 강판 내부의 집합 조직이 발달하여 가공성을 저해하는 경우가 있기 때문에 상기 압하율은 95 % 이하로 하는 것이 바람직하다.
1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 패스수 : 3 패스 이상
마무리 압연의 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 압하를 복수 회로 분산하고, 1 패스당의 압하율을 저감시킴으로써 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역의 결정립을 랜덤화할 수 있다. 본 발명에서는, 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 패스수를 3 이상으로 함으로써 본 발명의 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도를 얻을 수 있다. 상기 합계 패스수는, 바람직하게는 4 패스 이상으로 한다. 또, 특별히 한정되지 않지만, 상기 합계 패스수는, 10 패스 이하가 바람직하다.
최종 패스의 압연 온도 : 750 ∼ 900 ℃
열간 압연의 마무리 최종 패스의 압연 온도 (마무리 압연 종료 온도) 가 750 ℃ 미만에서는 페라이트 등의 바람직하지 않은 조직이 다량으로 생성되어, 본 발명의 마이크로 조직이 얻어지지 않는다. 한편, 상기 압연 온도가 900 ℃ 초과에서는 강판 표층의 집합 조직의 발달이 불충분해져, 본 발명의 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도가 얻어지지 않는다. 따라서, 최종 패스의 압연 온도 (마무리 압연 종료 온도) 는 750 ∼ 900 ℃ 으로 한다. 상기 압연 온도는, 바람직하게는 770 ℃ 이상이다. 또, 상기 압연 온도는, 바람직하게는 880 ℃ 이하이다.
최종 패스 압연 온도 ∼ 최종 패스 압연 온도 + 50 ℃ 에서의 합계 압하율 : 35 % 이하
최종 패스 온도 근방에서 압하율이 높아지면 재결정이 발생하고, 강판 표층의 집합 조직의 발달이 불충분해져, 본 발명의 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도가 얻어지지 않는다. 본 발명의 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도를 얻으려면, 최종 패스 압연 온도 ∼ 최종 패스 압연 온도 + 50 ℃ 의 온도역에서의 합계 압하율을 35 % 이하로 할 필요가 있다. 따라서, 최종 패스 압연 온도 ∼ 최종 패스 압연 온도 + 50 ℃ 에서의 합계 압하율은 35 % 이하로 한다. 상기 합계 압하율은, 바람직하게는 30 % 이하로 한다. 하한은 특별히 규정하지 않지만, 상기 합계 압하율이 지나치게 낮아지면 형상 불량 등을 초래할 우려가 있기 때문에, 상기 합계 압하율은 5 % 이상이 바람직하다.
마무리 압연 종료 후의 방랭 시간 : 2.0 s 이하
마무리 압연 종료 후의 방랭 시간이 2.0 s 를 초과하면 표층 바로 아래에서의 전위의 회복이 촉진되어, 본 발명의 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 최대 방위 밀도가 얻어지지 않는다. 따라서, 마무리 압연 종료 후의 방랭 시간은 2.0 s 이하로 한다. 상기 방랭 시간은, 바람직하게는 1.5 s 이하로 한다. 상기 방랭 시간의 하한은 특별히 규정하지 않지만, 0.1 s 이상이면 강판 표층에서의 전위의 회복이 보다 높아져, 본 발명의 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도가 보다 얻어지기 쉬워지기 때문에, 상기 방랭 시간은 0.1 s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 방랭이란, 주수 (注水) 등에 의한 적극적인 냉각 (가속 냉각) 을 실시하지 않고 대기 중에 폭로 (공랭) 하는 것을 의미한다.
550 ℃ 까지의 온도역의 평균 냉각 속도 : 50 ℃/s 이상
마무리 압연 종료 후의 냉각 개시부터 550 ℃ 까지의 평균 냉각 속도가 50 ℃/s 미만에서는 페라이트나 펄라이트가 생성되어 본 발명의 강 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, 냉각 개시 (가속 냉각의 개시 온도) 부터 550 ℃ 까지의 평균 냉각 속도는 50 ℃/s 이상으로 한다. 상기 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 80 ℃/s 이상으로 한다. 상기 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 강판의 형상 안정성 등의 관점에서는, 상기 평균 냉각 속도는 1000 ℃/s 이하가 바람직하다. 또한, 냉각 개시 온도는, 일례로서, 마무리 압연 종료 온도 (최종 패스의 압연 온도) 이다.
300 ∼ 400 ℃ 의 온도역의 평균 냉각 속도 : 100 ℃/s 이상
300 ∼ 400 ℃ 의 온도역의 평균 냉각 속도가 100 ℃/s 미만에서는 구동력 이 작은 상태에서 베이나이트 변태나 마텐자이트 변태가 발생하여, 본 발명의 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도가 얻어지지 않는다. 따라서, 300 ∼ 400 ℃ 의 온도역의 평균 냉각 속도는 100 ℃/s 이상으로 한다. 상기 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 150 ℃/s 이상이다. 상기 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 강판의 형상 안정성 등의 관점에서는, 상기 평균 냉각 속도는 1000 ℃/s 이하가 바람직하다.
권취 온도 : 300 ℃ 이하
권취 온도가 300 ℃ 초과에서는 변태의 구동력이 작아져, 본 발명의 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정립의 최대 방위 밀도가 얻어지지 않는다. 따라서, 권취 온도는 300 ℃ 이하로 한다. 상기 권취 온도는, 바람직하게는 280 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 250 ℃ 이하이다. 권취 후에는, 예를 들어, 실온까지 냉각한다.
상기한 제조 방법의 조건 이외에는 특별히 한정되지 않지만, 이하와 같이 적절히 조건을 조정하여 제조하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 슬래브의 가열 온도는, 편석 제거나 석출물 고용 등의 관점에서는 1100 ℃ 이상이 바람직하고, 에너지 효율 등의 관점에서는 1300 ℃ 이하가 바람직하다. 마무리 압연은, 가공성의 저하를 초래하는 조립 저감 등의 관점에서 4 패스 이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 고강도 열연 강판은, 인장 강도 (TS) 가 980 ㎫ 이상이고, 항복 강도 (YS) 가 800 ㎫ 이상이다. TS 는 1180 ㎫ 이상이 바람직하다. YS 는 900 ㎫ 이상이 바람직하다. 또, 특별히 한정되지 않지만, TS 는 1570 ㎫ 이하가 바람직하고, YS 는 1300 ㎫ 이하가 바람직하다. 또, 본 발명의 고강도 열연 강판은, R/t 가 3.0 이하인 우수한 내굽힘 주름성을 갖는다. R/t 는 2.8 이하가 바람직하다. 또한, TS, YS, R/t 는, 각각 실시예에 기재된 방법에 의해 구해진다.
실시예
표 1 에 나타내는 성분 조성의 강을 진공 용해로에 의해 용제한 슬래브를 1250 ℃ 로 가열하여, 조압연을 실시하고, 표 2 에 나타내는 조건으로, 마무리 압연, 방랭, 냉각 (가속 냉각), 권취를 실시하여, 열연 강판을 제조하였다. 또한, 마무리 압연의 전체 패스수는 7 패스로 하였다. 얻어진 열연 강판을 사용하여, 이하의 시험 방법에 따라, 조직 관찰, 인장 특성 및 내굽힘 주름성의 평가를 실시하였다.
조직 관찰
마텐자이트, 베이나이트의 면적률이란, 관찰 면적에서 차지하는 각 조직의 면적의 비율을 말한다. 마텐자이트의 면적률은, 얻어진 열연 강판으로부터 샘플을 잘라내어, 압연 방향으로 평행한 판두께 단면을 연마 후, 3 % 나이탈로 부식시키고, 판두께 1/4 위치를 SEM (주사형 전자 현미경) 으로 1500 배의 배율로 각각 3 시야 촬영하였다. 얻어진 2 차 전자 이미지의 화상 데이터로부터 Media Cybernetics 사 제조의 Image-Pro 를 사용하여 각 조직의 면적률을 구하고, 3 시야의 평균 면적률을 각 조직의 면적률로 하였다. 화상 데이터에 있어서, 상부 베이나이트는 탄화물 또는 직선적인 계면을 갖는 마텐자이트를 포함하는 흑색 또는 암회색, 하부 베이나이트는 방위가 정렬된 탄화물을 포함하는 흑색 또는 암회색 또는 회색 또는 명회색, 마텐자이트는 복수의 방위의 탄화물을 포함하는 흑색 또는 암회색 또는 회색 또는 명회색, 혹은 탄화물을 포함하지 않는 백색 또는 명회색, 잔류 오스테나이트는 탄화물을 포함하지 않는 백색 또는 명회색으로서 구별된다. 마텐자이트와 잔류 오스테나이트는 구별할 수 없는 경우가 있기 때문에, 잔류 오스테나이트는 후술하는 방법으로 구하고, SEM 이미지로부터 구한 마텐자이트와 잔류 오스테나이트의 합계 면적률로부터 나누어 마텐자이트의 면적률을 구하였다. 또한, 본 발명에 있어서, 마텐자이트는 프레시 마텐자이트나 오토템퍼드 마텐자이트나 템퍼드 마텐자이트 등 중 어느 마텐자이트여도 상관없다. 또, 베이나이트는 상부 베이나이트, 하부 베이나이트, 템퍼링 베이나이트 등 중 어느 베이나이트여도 상관없다. 템퍼링의 정도가 강한 조직일수록, 소지는 흑색이 강한 콘트라스트의 이미지가 되기 때문에, 상기 소지의 색은 기준이고, 본 발명에서는 탄화물의 양이나 조직의 형태 등을 종합하여 판단하고, 후술하는 조직을 포함하여, 특징이 가까운 어느 것의 조직으로 분류하였다. 탄화물은 백색의 점상 또는 선상이다. 또, 본 발명에서는 기본적으로는 함유하지 않지만, 페라이트는 흑색, 또는 암회색이고 내부에 탄화물을 갖지 않거나 또는 약간 갖고 혹은 직선적인 계면을 갖는 마텐자이트를 갖지 않는 조직이고, 펄라이트는 흑색과 백색의 층상 또는 부분적으로 끊어진 층상의 조직으로서 구별할 수 있다. 잔류 오스테나이트의 면적률은, 어닐링 후의 강판을 판두께의 1/4 + 0.1 ㎜ 까지 연삭 후, 화학 연마에 의해 추가로 0.1 ㎜ 연마한 면에 대하여, X 선 회절 장치로 Mo 의 Kα1 선을 사용하고, fcc 철 (오스테나이트) 의 (200) 면, (220) 면, (311) 면과, bcc 철 (페라이트) 의 (200) 면, (211) 면, (220) 면의 적분 반사 강도를 측정하고, bcc 철의 각 면으로부터의 적분 반사 강도에 대한 fcc 철의 각 면으로부터의 적분 반사 강도의 강도비로부터 체적률을 구하고, 이것을 잔류 오스테나이트의 면적률로 하였다.
얻어진 각 조직의 면적률을 사용하여 합계 면적률을 구하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다. 또한, 표 3 중의「V(M + B)」는 마텐자이트와 베이나이트의 합계 면적률을 의미하고,「V(O)」는 그 밖의 조직 (마텐자이트와 베이나이트 이외의 조직) 의 합계 면적률을 의미한다.
결정립의 최대 방위 밀도
상기 조직 관찰에 사용한 동 샘플의 압연 방향에 수직인 판두께 단면에 대해 후방 전자 산란 회절법 (EBSD) 에 의해 강판 표면으로부터 5 ∼ 10 ㎛ 영역 및 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 결정 방위를 구하고, Φ1, Φ2, Φ 의 각각의 범위를 0 ∼ 90 으로 하고, 또한 각각의 Resolution 을 5 로 하여 ODF (결정 방위 분포 함수) 계산을 실시하여, 그 시야의 결정립의 최대 방위 밀도를 구하였다. 이것을 강판 표면으로부터 5 ∼ 10 ㎛ 영역, 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 각각 5 개 지점에 대해 실시하고, 각각의 평균을, 표층 5 ∼ 10 ㎛ 영역, 표층 50 ∼ 100 ㎛ 영역 각각의 결정립의 최대 방위 밀도로 하였다. 또한, 상기 강판 표면으로부터 5 ∼ 10 ㎛ 영역의 5 개 지점은, 강판 표면으로부터 7.5 ㎛ 위치를 중앙으로 하는 판두께 방향 5 ㎛ × 판폭 방향 1000 ㎛ 의 측정 영역을, 판폭 방향으로 측정 영역의 중앙이 1000 ㎛ 피치가 되도록 5 개 지점 취한 것이고, 상기 강판 표면으로부터 50 ∼ 100 ㎛ 영역의 5 개 지점은, 강판 표면으로부터 75 ㎛ 위치를 중앙으로 하는 판두께 방향 5 ㎛ × 판폭 방향 1000 ㎛ 의 측정 영역을, 판두께 상하 방향으로 측정 영역의 중앙이 10 ㎛ 피치가 되도록 5 개 지점 (즉, 각 측정 영역의 중앙은, 강판 표면으로부터 55 ㎛, 65 ㎛, 75 ㎛, 85 ㎛, 95 ㎛ 위치) 취한 것이다. 또한, EBSD 의 측정은, 가속 전압 30 ㎸, 스텝 사이즈 0.05 ㎛ 로 실시하였다.
인장 시험
얻어진 열연 강판으로부터, 압연 방향에 대해 평행 방향으로 JIS 5 호 인장 시험편 (JIS Z 2201) 을 채취하고, 변형 속도를 10-3/s 로 하는 JIS Z 2241 의 규정에 준거한 인장 시험을 실시하여, TS 및 YS (0.2 % 내력) 를 구하였다. 또한, 본 발명에서는, TS 는 980 ㎫ 이상, YS 는 800 ㎫ 이상을 합격으로 하였다.
굽힘 시험 (내굽힘 주름성)
얻어진 열연 강판으로부터, 폭이 30 ㎜, 길이가 100 ㎜ 인 시험편을 채취하고, 90˚ V 굽힘 펀치로 굽힘 가공을 실시하고, 굽힘 외표면에 대해 육안 또는 확대경을 사용하여 균열 및 주름의 발생 유무를 확인하였다. 시험수 3 (N = 3) 에서 균열 및 주름의 발생이 확인되지 않게 되는 최소 굽힘 반경 R 을 구하고, 판두께 t 로 나누어 R/t 를 산출하였다. 표 3 에, 주름의 발생이 확인되지 않는 최소의 굽힘 반경 R 을 판두께 t 로 나눈 값인「주름 R/t」, 균열의 발생이 확인되지 않는 최소의 굽힘 반경 R 을 판두께 t 로 나눈 값인「균열 R/t」를 각각 나타낸다. 본 발명에서는, R/t 는 3.0 이하를 합격 (표 3 에 나타내는「주름 R/t」,「균열 R/t」의 양방이 3.0 이하를 합격) 으로 하였다. 또한, 단면으로부터의 균열은 판정으로부터 제외하였다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
발명예는, 모두 우수한 내굽힘 주름성을 갖는 고강도 강판이다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는, 원하는 강도 또는 내굽힘 주름성 중 어느 것 하나 이상이 얻어지지 않았다.
본 발명에 의하면, TS 가 980 ㎫ 이상, YS 가 800 ㎫ 이상이고, 우수한 내굽힘 주름성을 갖는 고강도 열연 강판을 얻을 수 있다. 본 발명의 고강도 강판을 자동차 부품 용도에 사용하면, 자동차의 충돌 안전성 개선과 연비 향상에 크게 기여할 수 있다.

Claims (3)

  1. 질량% 로,
    C : 0.02 ∼ 0.23 %,
    Si : 0.10 ∼ 3.00 %,
    Mn : 0.5 ∼ 3.5 %,
    P : 0.100 % 이하,
    S : 0.02 % 이하,
    Al : 1.5 % 이하를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
    마텐자이트와 베이나이트의 합계 면적률이 80 ∼ 100 %, 표면으로부터 판두께 방향으로 5 ∼ 10 ㎛ 의 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도가 2.5 미만, 표면으로부터 판두께 방향으로 50 ∼ 100 ㎛ 의 영역에 있어서의 결정립의 최대 방위 밀도가 2.5 이상인, 고강도 열연 강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성분 조성이, 추가로, 질량% 로,
    Cr : 0.005 ∼ 2.0 %,
    Mo : 0.05 ∼ 2.0 %,
    V : 0.05 ∼ 1.0 %,
    Cu : 0.05 ∼ 4.0 %,
    Ni : 0.005 ∼ 2.0 %,
    Ti : 0.005 ∼ 0.20 %,
    Nb : 0.005 ∼ 0.20 %,
    B : 0.0003 ∼ 0.0050 %,
    Ca : 0.0001 ∼ 0.0050 %,
    REM : 0.0001 ∼ 0.0050 %,
    Sb : 0.0010 ∼ 0.10 %,
    Sn : 0.0010 ∼ 0.50 % 에서 선택되는 1 종 이상을 포함하는, 고강도 열연 강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 가열하고, 조압연을 실시하고, 이어서 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 압하율이 50 % 이상, 또한 1000 ℃ 이하의 온도역에서의 합계 패스수가 3 패스 이상, 최종 패스의 압연 온도가 750 ∼ 900 ℃, 또한 최종 패스 압연 온도 ∼ 최종 패스 압연 온도 + 50 ℃ 에서의 합계 압하율이 35 % 이하가 되는 조건에서 마무리 압연을 실시한 후, 상기 마무리 압연 종료 후의 방랭 시간을 2.0 s 이하로 하고, 또한 550 ℃ 까지의 온도역을 평균 냉각 속도 50 ℃/s 이상이 되는 조건에서 냉각시키고, 300 ∼ 400 ℃ 의 온도역을 평균 냉각 속도 100 ℃/s 이상으로 냉각시키고, 300 ℃ 이하에서 권취하는, 고강도 열연 강판의 제조 방법.
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