KR20230174969A - 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법 - Google Patents
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230174969A KR20230174969A KR1020220076260A KR20220076260A KR20230174969A KR 20230174969 A KR20230174969 A KR 20230174969A KR 1020220076260 A KR1020220076260 A KR 1020220076260A KR 20220076260 A KR20220076260 A KR 20220076260A KR 20230174969 A KR20230174969 A KR 20230174969A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- temperature
- rolled steel
- hot
- carbon
- mpa
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 116
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 116
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 26
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 60
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 40
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 19
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 17
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 13
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims description 13
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000677 High-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 6
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 6
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 5
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000219307 Atriplex rosea Species 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
- B21C47/02—Winding-up or coiling
-
- 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
- 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
- C22C38/02—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
- C21D2211/005—Ferrite
-
- 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
- C21D2211/009—Pearlite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
본 발명은, 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판으로서, 중량%로, 탄소(C): 0.30% ~ 0.35%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.10% ~ 1.40%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.01%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철 (Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 인장강도(TS): 660 MPa ~ 760 MPa, 항복강도(YS): 360 MPa ~ 460 MPa, 연신율(EL): 25% 이상 및 충격 에너지(CVN, 0℃) : 100 J 이상을 만족한다.
Description
본 발명의 기술적 사상은 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
산업계에서 통용되는 인성 보증 열연 강판은 통상적으로 0.1 중량% 이하의 저탄소강으로 인성을 확보하면서 합금원소를 첨가하여 강도를 향상시키는 방법으로 제조된다. 또는 0.25 중량% 이상의 탄소를 함유한 고탄소강을 이용하여 강도 확보 후 불림 또는 풀림 처리를 하여 인성을 확보하는 방법이 있다.
이러한 종래의 제조 기술은 합금 첨가 또는 추가적인 공정을 포함하므로 제조 비용을 상승하게 하는 단점이 있다. 특히, 강관의 제조에 사용되는 열연 강판은 강관의 안정성 확보를 위해 인성이 요구되는 제품이 대부분이므로, 이를 위해 제조 원가를 저감할 수 있는 열연 강판 개발이 필요한 상황이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.30% ~ 0.35%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.10% ~ 1.40%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.01%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철 (Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 인장강도(TS): 660 MPa ~ 760 MPa, 항복강도(YS): 360 MPa ~ 460 MPa, 연신율(EL): 25% 이상 및 충격 에너지(CVN, 0℃) : 100 J 이상을 만족한다. 상기 강재는 합금원소로서 니오븀(Nb), 바나듐(V), 크롬(Cr) 또는 칼슘(Ca)을 불가피 불순물이 아닌 의미있는 수준으로 함유하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판은, 침상형 페라이트 조직을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직은 페라이트 및 펄라이트로 이루어지되, 펄라이트의 면적분율은 페라이트의 면적분율보다 더 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.30% ~ 0.35%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.10% ~ 1.40%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.01%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철 (Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1,180℃ ~ 1,250℃의 온도에서 재가열하는 단계; 상기 가열된 강재를 마무리압연온도(FDT): 800℃ ~ 880℃인 조건으로 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강재를 다단 냉각하는 단계; 및 상기 다단 냉각된 강재를 권취온도(CT): 570℃ ~ 610℃인 조건으로 권취하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법에서 상기 열간압연된 강재를 다단 냉각하는 단계는, 상기 강재를 상기 마무리압연온도(FDT)에서 20℃/초 ~ 30℃/초의 냉각속도로 중간온도(MT)인 625℃ ~ 645℃까지 1차 냉각하는 단계; 및 상기 강재를 상기 중간온도(MT)에서 2℃/초 ~ 7℃/초의 냉각속도로 권취온도(CT)인 570℃ ~ 610℃까지 2차 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법에서 상기 강재의 상변태 중에서 오스테나이트에서 페라이트와 펄라이트로 상변태가 진행되는 모든 구간은 상기 권취하는 단계 전인 상기 다단 냉각하는 단계 내에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법에서 상기 중간온도(MT)까지 오스테나이트에서 페라이트와 펄라이트로 상변태가 진행된 변태분율은 40 ~ 60%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법에서 상기 강재는 합금원소로서 니오븀(Nb), 바나듐(V), 크롬(Cr) 또는 칼슘(Ca)을 불가피 불순물을 초과하여 함유하지 않는 것을 특징으로 하며, 상기 권취하는 단계를 수행한 후 구현된 최종 열연 강판은 인장강도(TS): 660 MPa ~ 760 MPa, 항복강도(YS): 360 MPa ~ 460 MPa, 연신율(EL): 25% 이상 및 충격 에너지(CVN, 0℃) : 100 J 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 기존의 저탄소 또는 중탄소강에 비해 요구 강도와 저온 충격 인성을 만족하면서 제조 원가를 저감할 수 있는 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법을 제시하고자 한다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법에서 변태 발열을 제어하기 위한 ROT 내 냉각 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실험예1에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실험예4에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예7에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법에서 변태 발열을 제어하기 위한 ROT 내 냉각 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실험예1에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실험예4에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예7에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
열연 강판의 인성을 확보하는 기술로서 저탄소강 또는 중탄소강을 이용하여 여러 합금원소를 첨가하거나 불림 또는 풀림 처리와 같은 추가적인 공정을 적용하는 경우 제조 비용이 증가하게 되는 단점이 있다. 특히 고탄소강의 경우 불순물을 극한으로 제어하여야 하기 때문에 제조사 입장에서는 추가적인 공정 비용이 발생하게 된다.
본 발명에서는 기존의 저탄소강 대신 0.30중량% 이상의 고탄소강을 이용하되 추가적인 합금원소의 첨가 없이 강도를 확보하고자 한다. 또한 저온 인성을 확보하기 위해 최적의 미세조직 구조를 확보할 수 있는 제조 방법을 제공하고자 한다. 특히 인성을 확보하기 위해 열간압연을 제어하였으며, 여기에는 마무리 압연온도, 냉각 속도, 권취온도의 제어가 필요하다. 이는 페라이트 및 펄라이트 미세구조를 갖기 위해 최적화되어야 하는 필수 요소이다.
이하, 본 발명의 일 측면인 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판에 대하여 설명한다.
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판
본 발명의 일 측면으로서 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판은 중량%로, 탄소(C): 0.30% ~ 0.35%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.10% ~ 1.40%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.01%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철 (Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.
탄소(C): 0.30% ~ 0.35%
탄소는 강도 확보 및 미세조직 제어를 위해 첨가한다. 강도를 위해서는 다량의 펄라이트 미세구조가 요구되며, 500MPa급 인장강도를 갖기 위해서는 80% 이상의 펄라이트 조직이 확보되어야 하므로 탄소 함량은 0.30중량% 이상이 되어야 한다. 탄소의 함량이 0.35중량%를 초과하는 경우에는, 펄라이트 미세구조의 형성으로 인성을 감소시키게 된다. 나아가, ERW용 강관 제조를 위해서는 용접성이 우수해야 하므로 탄소의 함량이 0.35중량% 이하인 것이 바람직한 바, 이를 모두 고려한 최적의 탄소 함량은 0.30 ~ 0.35중량% 로 제한하였다.
실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.30%
실리콘은 페라이트 안정화 원소로써 페라이트 변태시 과냉도를 증가시켜 결정립을 미세하게 하고 탄화물 형성을 억제한다. 그러나 다량 첨가시 강의 용접성을 떨어뜨리고 열연공정시 재가열공정 및 열간압연 시에 적스케일을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있으며 용접 후 도금성을 저해할 수 있다. 반면 1.1 중량% 이상의 망간이 첨가되는 강의 경우 강관 제조를 위한 ERW 용접 시 Mn/Si 비가 6 ~ 10 범위 내를 만족해야 용융온도가 감소하여 용접부에 발생하는 Mn-Si-O 개재물(Mn2SiO4 또는 MnSiO3)을 외부로 배출시켜 용접부 균열 발생을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 실리콘의 함량이 0.30중량%를 초과하는 경우에는, 표면에 산화물을 형성하여 용접성, 도금 특성, 인성, 및 용접 열영향부 인성 등이 저하될 수 있다. 이를 모두 고려할 때, 상기 실리콘 함량은 0 초과 ~ 0.3중량%로 제한한다.
망간(Mn): 1.10% ~ 1.40%
망간은 오스테나이트 안정화 원소로써 고용강화에 매우 효과적이고 강의 경화능 증가에 큰 영향을 미친다. 망간 첨가시 강의 평형온도가 감소하여 페라이트 감소 및 펄라이트 증가와 펄라이트의 라멜라 간격을 감소시키게 된다. 이렇듯 망간 함량에 따라 강도와 인성 및 항복비를 제어할 수 있으나 다량 첨가시 MnS 개재물 형성 및 주조시 중심편석을 유발하여 강의 내부식성 및 ERW 강관 용접부 품질을 크게 떨어뜨린다. 망간의 함량이 1.10중량% 미만인 경우에는, 강도 확보에 어려움이 있을 수 있다. 망간의 함량이 1.40중량%를 초과하는 경우에는, 강도는 증가하나 편석이 발생하여 조직 불균일을 발생시킬 수 있고, 저온충격인성을 저하시킬 수 있다. 이상의 효과를 고려할 때 적정 망간 함량은 1.1 ~ 1.4 중량% 이다.
알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%
알루미늄은 탈산재로 사용되는 동시에 실리콘과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 오스테나이트를 안정화하는 역할을 하며 강도를 향상시키는 역할을 한다. 알루미늄은 0.01 ~ 0.06중량% 로 첨가되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.04중량%를 제시할 수 있다. 알루미늄의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 충분한 탈산 효과를 얻을 수 없다. 반대로, 알루미늄의 함량이 0.06중량%를 초과하면, 용접성을 저해하는 문제점이 있다.
인(P): 0% 초과 ~ 0.01%
인은 열연강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.01%로 포함된다. 인은 용접성을 악화시키고 슬라브 중심 편석 및 미세 편석을 형성하여 내부식성을 저하시킨다. 또한 오스테나이트 결정립계에 편석하여 인성을 열화시킬 수 있으므로, 0.01중량% 이하의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S): 0% 초과 ~ 0.003%
황은 인과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, 저융점 원소로서 입계 편석 가능성이 높아 강의 인성 및 용접성을 저해하고 MnS 비금속 개재물을 증가시켜 강의 내부식성을 저하시키므로 그 상한치를 0.003중량% 이하로 제한한다.
한편, 선택적으로, 본 발명의 변형된 실시예에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판에서는 질소를 더 함유할 수 있으나, 질소는 탄질화물을 형성함으로써 결정립을 미세화하지만 다량 첨가 시 고용 질소가 증가하여 강의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨리고 용접부 인성을 크게 저해하기 때문에 그 상한치를 0.006wt% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.
다만, 본 발명의 기술적 사상에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판은 저온 인성을 확보하기 위하여 추가적인 합금원소를 불가피 불순물이 아닌 의미있는 수준으로 함유하지 않는 것을 특징으로 하는바, 예를 들어, 상기 합금원소로서 니오븀(Nb), 바나듐(V), 크롬(Cr) 또는 칼슘(Ca)을 함유하지 않을 수 있다.
일반적으로, 니오븀(Nb)은 열간 압연시 재결정을 지연시켜 결정립 미세화를 도모할 수 있는 합금원소이다. 열간 압연중 고용 니오븀은 재결정의 핵생성 및 성장을 지연시키는 것으로 알려져 있으며, 이러한 재결정 지연은 전위 등의 결함 자리를 소모하지 않기 때문에 상변태시 핵생성을 촉진하여 결정립을 미세하게 한다. 또한 변형 유기 석출된 탄화물은 상변태시 페라이트의 핵생성 자리 역할을 하므로 상변태를 촉진하여 결정립을 미세화 할 수 있다. 이러한 결정립 미세화는 저온 인성을 0℃ 미만에서도 확보 가능케 할 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 따른 고탄소 열연 강판은 니오븀을 함유하지 않고서도 저온 인성을 구현할 수 있다는 점에 특징이 있다.
일반적으로, 바나듐(V)은, 상기 니오븀과 유사하게, 열간 압연시 재결정을 지연시켜 결정립 미세화를 도모할 수 있는 합금원소이다. 열간 압연중 고용 바나듐은 재결정의 핵생성 및 성장을 지연시키는 것으로 알려져 있으며, 이러한 재결정 지연은 전위 등의 결함 자리를 소모하지 않기 때문에 상변태시 핵생성을 촉진하여 결정립을 미세하게 한다. 이러한 결정립 미세화는 저온 인성을 0℃ 미만에서도 확보 가능케 할 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 따른 고탄소 열연 강판은 바나듐을 함유하지 않고서도 저온 인성을 구현할 수 있다는 점에 특징이 있다.
일반적으로, 크롬은 망간과 마찬가지로 평형온도를 저하시키므로 강의 강도와 항복비에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 크롬은 저항복비 특성을 위해 강의 상변태 및 고용강화에만 영향을 주고 탄화물 생성을 억제하기 위하여 첨가한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 따른 고탄소 열연 강판은 크롬을 함유하지 않고서도 강도를 확보할 수 있다는 점에 특징이 있다. 본 발명의 열연 강판에서 불가피 불순물로서 크롬을 함유하는 경우, 크롬의 함유량은 0.05중량% 미만으로 제어되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 칼슘은 황과의 결합력이 높아 CaS 개재물을 형성함으로써 용접성에 저해를 주는 MnS의 생성을 억제하기 위해 첨가한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 따른 고탄소 열연 강판은 칼슘을 함유하지 않고서도 용접성을 확보할 수 있다는 점에 특징이 있다.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 열연강재의 제조 방법을 통해 제조된 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판은, 인장강도(TS): 660 MPa ~ 760 MPa, 항복강도(YS): 360 MPa ~ 460 MPa, 연신율(EL): 25% 이상 및 충격 에너지(CVN, 0℃) : 100 J 이상을 만족하는 열연강재를 얻을 수 있다.
상기 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직은 페라이트 및 펄라이트로 이루어지되, 펄라이트의 면적분율은 페라이트의 면적분율보다 더 클 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법이 제공된다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법에 관하여 설명한다.
열연강재의 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
본 발명에 따른 열연강재의 제조방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품은 예시적으로 슬라브(slab)일 수 있다. 반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.
상기 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.30% ~ 0.35%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.10% ~ 1.40%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.01%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철 (Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어진다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법은 재가열단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각 단계(S130), 및 권취 단계(S140)를 포함한다.
재가열 단계(S110)
재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 강재를, 예를 들어 슬라브 판재를, 1,180℃ ~ 1,250℃의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 약 20분 ~ 60분 동안 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다.
재가열 온도가 1,180℃ 미만인 경우에는, 탄화물의 고용이 충분하지 않으며, 주조시 편석된 성분들이 충분히 고르게 분포되지 않는 문제점이 있다. 따라서, 상기 니오븀 탄화물의 충분한 고용을 위해 1,180℃ 이상의 온도에서, 바람직하게는 1,200℃ 이상의 온도 에서 적어도 20분 이상 유지할 필요가 있다. 상기 재가열 온도가 1250℃를 초과하는 경우에는, 매우 조대한 오스테나이트 결정립이 형성되어 강도 확보가 어렵게 된다. 또한 재가열 온도가 올라갈수록 가열 비용 및 열간압연 온도를 맞추기 위한 추기 시간 소요 등으로 제조 비용 상승 및 생산성 저하를 야기하는 문제점이 있다.
열간압연 단계(S120)
상기 가열된 강재는 먼저 그 형상의 조정을 위해 가열 후에 열간압연을 실시한다. 상기 열간압연은 폭압연, 조압연, 및 사상압연으로 연속적으로 수행될 수 있다. 상기 열간압연 단계에 의하여, 상기 강재는 강판을 형성할 수 있다.
상기 열간압연은, 즉 상기 사상압연은 800℃ ~ 880℃의 사상압연 종료온도 (FDT; Finishing Delivery Temperature)에서 종료될 수 있다. 강도 확보를 위해 결정립 미세화가 중요하므로 가능한 낮은 온도에서 사상 압연을 종료한다. FDT가 800 ℃ 미만이면 압연 중 상변태가 불균일하게 발생하여 열연 코일의 전장 재질 편차를 야기 할 수 있으며, 880℃를 초과하면 오스테나이트 결정립이 조대화되어 연신율 확보를 위한 페라이트를 얻기 힘들고, 냉각 과정의 상변태게 느리게 되어 베이나이트와 같은 저온 변태상이 형성되어, 이에 따라 저온 인성을 저하시키게 된다.
다단 냉각 단계(S130)
상기 열간압연된 강재를 상기 마무리압연온도(FDT)에서 20℃/초 ~ 30℃/초의 냉각속도로 중간온도(MT)인 625℃ ~ 645℃까지 1차 냉각하는 단계; 및 상기 강재를 상기 중간온도(MT)에서 2℃/초 ~ 7℃/초의 냉각속도로 권취온도(CT)인 570℃ ~ 610℃까지 2차 냉각하는 단계;를 포함한다. 상기 냉각은 수냉 방식으로 수행될 수 있다.
강도 증가와 동시에 저온 인성을 확보하기 위해 페라이트 및 펄라이트를 모두 얻어야 하며, 이를 위해 냉각 제어가 매우 중요하다. 고탄소강은 저탄소강에 비해 상변태 속도가 느리므로 원하는 물성을 제어 하기 위해서는 ROT(Run Out Table) 공정 중에 상변태를 최대화시켜야 한다. 또한 고탄소강의 상변태 중 나타나는 펄라이트 미세구조는 발열을 야기하므로 강판의 온도를 일정하게 제어하기 어려운 점이 있다.
따라서 본 발명에서는 ROT 공정에서 2단 냉각을 실시함으로써 발열을 억제하고 원하는 물성을 확보하는 것을 목표로 하였다. 압연 후 냉각은 가능한 빠를수록 좋으며 이때 1차 냉각속도는 20℃/초 ~ 30℃/초가 적절하다. 1차 냉각속도가 20℃/초보다 느릴 경우 고온에서 결정립이 큰 페라이트가 형성되어 강도가 감소하며, 30℃/초보다 크면 페라이트의 양이 감소하고 펄라이트의 양이 증가하여 강도는 증가하지만 저온인성이 열위하게 된다.
페라이트 및 펄라이트 미세화를 위해 ROT 중간에서 측정되는 MT(middle temperature) 온도는 625℃ ~ 645℃가 적절하다. MT가 625℃보다 낮으면 펄라이트 양이 증가하여 강도가 증가하나 저온인성이 열위해지며, 변태발열량이 늘어 ROT 후단부에서 냉각 제어가 어렵게 된다. MT가 645℃보다 높으면 페라이트 증가 및 펄라이트 감소로 감도 하락을 유발한다. 1차 냉각부터 MT 시점까지 냉각 중 상변태가 발생하며, 이때 변태 발열이 발생하므로 2차 냉각을 실시한다. 이 때의 냉각속도는 2℃/초 ~ 7℃/초가 적절하며 이 범위를 벗어날 경우 변태발열 억제 효과가 없거나, 변태발열 이상의 과냉각이 되어 저온인성이 열위해 진다.
권취 단계(S140)
상기 냉각이 종료되어, 상기 강재를 570℃ ~ 610℃의 권취온도(coiling temperature, CT)에서 권취한다. 상기 2차 냉각속도를 유지하여 최종 권취 종료 온도(CT, Coiling Temperature)는 570℃ ~ 610℃에 도달 시 목표하는 강도를 확보함과 동시에 기존 대비 우수한 저온인성을 동시에 확보할 수 있다. 권취온도가 570℃ 미만인 경우 베이나이트가 형성되어 저온인성이 열위해지고, 펄라이트 대비 변태발열량이 감소하여 권취온도 제어가 어렵게 된다. 권취온도가 610℃를 초과하면 펄라이트 자체의 강도를 감소시키므로(결정립 크기 증가 및 라멜라 간격 증가) 강도 확보가 어렵다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법에서 변태 발열을 제어하기 위한 ROT(Run Out Table) 내 냉각 개념도이다.
도 2를 참조하면, 열간 압연롤(11)과 다운코일러(downcoiler, 17) 사이의 ROT(Run Out Table) 구간에서 강판(10)의 온도곡선과 변태곡선이 나타나며 냉각수를 주수하는 복수의 뱅크(14)의 배열을 확인할 수 있다. 다운코일러(downcoiler, 17)를 지나면서 강판(10)은 권취되어 권취코일(19) 형태로 제공된다. 한편, ROT(Run Out Table) 구간의 전단과 후단에서 각각 마무리압연온도(FDT) 측정부(12)와 권취온도(CT) 측정부(16)가 배치되며, ROT(Run Out Table) 구간의 중앙에 중간온도(MT) 측정부(14)가 배치된다.
상기 강판(10)의 상변태 중에서 오스테나이트에서 페라이트와 펄라이트로 상변태가 진행되는 모든 구간은 권취하는 단계 전인 다단 냉각하는 단계 내에서 이루어진다. 마무리압연온도(FDT)에서 중간온도(MT)까지 오스테나이트에서 페라이트와 펄라이트로 상변태가 진행된 변태분율은 40 ~ 60%일 수 있다. 이를 위하여 마무리압연온도(FDT) 측정 결과를 반영하여 ROT(Run Out Table)의 전반부에 배치된 뱅크(1~8)에서 주수되는 냉각수량을 제어할 수 있으며, 중간온도(MT) 측정 결과를 반영하여 ROT(Run Out Table)의 후반부에 배치된 뱅크(10~16)에서 주수되는 냉각수량을 제어할 수 있다.
고탄소강의 상변태 중 나타나는 펄라이트 미세구조는 발열을 야기하므로 강판의 온도를 일정하게 제어하기 어려운 점이 있으므로, 본 발명에서는 ROT 공정에서 2단 냉각을 실시함으로써 발열을 억제하고 원하는 물성을 확보하였다. 압연 후 냉각은 가능한 빠를수록 좋으며 이때 1차 냉각속도가 20℃/초보다 느릴 경우 고온에서 결정립이 큰 페라이트가 형성되어 강도가 감소하며, 30℃/초보다 크면 페라이트의 양이 감소하고 펄라이트의 양이 증가하여 강도는 증가하지만 저온인성이 열위하게 된다. ROT 중간에서 측정되는 MT(middle temperature)가 625℃보다 낮으면 펄라이트 양이 증가하여 강도가 증가하나 저온인성이 열위해지며, 변태발열량이 늘어 ROT 후단부에서 냉각 제어가 어렵게 된다. MT가 645℃보다 높으면 페라이트 증가 및 펄라이트 감소로 감도 하락을 유발한다. 따라서, 페라이트 및 펄라이트 미세화를 위해 ROT 중간에서 측정되는 MT(middle temperature) 온도는 625℃ ~ 645℃가 적절하다.
1차 냉각부터 MT 시점까지 냉각 중 상변태가 발생하며, 이때 변태 발열이 발생하므로 2차 냉각을 실시하며, 2차 냉각의 냉각속도는 2℃/초 ~ 7℃/초가 적절하며 이 범위를 벗어날 경우 변태발열 억제 효과가 없거나, 변태발열 이상의 과냉각이 되어 저온인성이 열위해진다.
실험예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
표 1은 비교예들과 실시예들의 열연강재들의 조성을 나타낸다. 표 1에서 잔부는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 단위는 중량%이다.
| C | Si | Mn | P | S | Al | Cr | N | |
| 실험예1 | 0.324 | 0.194 | 1.293 | 0.01 | 0.0016 | 0.033 | 0.02 | 0.0047 |
| 실험예2 | 0.329 | 0.197 | 1.307 | 0.0091 | 0.0013 | 0.029 | 0.02 | 0.0048 |
| 실험예3 | 0.329 | 0.197 | 1.307 | 0.0091 | 0.0013 | 0.029 | 0.02 | 0.0048 |
| 실험예4 | 0.3721 | 0.255 | 1.388 | 0.008 | 0.0006 | 0.042 | 0.09 | 0.0045 |
| 실험예5 | 0.388 | 0.249 | 1.352 | 0.0067 | 0.0009 | 0.038 | 0.09 | 0.005 |
| 실험예6 | 0.3854 | 0.254 | 1.354 | 0.0057 | 0.0008 | 0.044 | 0.08 | 0.0038 |
| 실험예7 | 0.3203 | 0.2 | 1.262 | 0.0075 | 0.0016 | 0.031 | 0.02 | 0.0028 |
| 실험예8 | 0.3251 | 0.19 | 1.256 | 0.0075 | 0.0008 | 0.024 | 0.02 | 0.0042 |
| 실험예9 | 0.3235 | 0.169 | 1.224 | 0.0086 | 0.0019 | 0.029 | 0.03 | 0.0049 |
표 2는 비교예와 실시예의 열연강재를 형성하는 공정 조건 값들을 나타낸다. 온도의 단위는 ℃이며, 냉속의 단위는 ℃/초이다.
| 재가열온도 | 마무리압연온도 | 1차냉속 | 중간온도 | 2차냉속 | 권취온도 | |
| 실험예1 | 1201 | 828 | 22 | 645 | 3 | 603 |
| 실험예2 | 1207 | 835 | 23 | 636 | 3 | 592 |
| 실험예3 | 1206 | 834 | 23 | 643 | 4 | 606 |
| 실험예4 | 1185 | 823 | 37 | 673 | - | 610 |
| 실험예5 | 1191 | 825 | 38 | 673 | - | 607 |
| 실험예6 | 1176 | 828 | 40 | 673 | - | 610 |
| 실험예7 | 1206 | 826 | 20 | 649 | 3 | 606 |
| 실험예8 | 1201 | 833 | 21 | 646 | 3 | 607 |
| 실험예9 | 1210 | 830 | 22 | 648 | 3 | 607 |
표 3은 상기 제조된 열연강재에 대하여, 항복강도(YP), 인장강도(TS), 연신율(EL), 저온인성값을 각각 측정한 결과이다. 저온인성 항목은 0℃에서 Charpy V Notch 충격시험 결과를 나타낸 충격 에너지(CVN, 0℃)이다.
| YP(MPa) | TS(MPa) | EL(%) | 저온인성(J) | |
| 실험예1 | 436 | 707 | 31 | 141 |
| 실험예2 | 434 | 727 | 30 | 111 |
| 실험예3 | 429 | 698 | 29 | 109 |
| 실험예4 | 459 | 742 | 29 | 56 |
| 실험예5 | 435 | 741 | 30 | 41 |
| 실험예6 | 428 | 725 | 30 | 49 |
| 실험예7 | 395 | 651 | 32 | 104 |
| 실험예8 | 388 | 654 | 31 | 123 |
| 실험예9 | 401 | 645 | 30 | 103 |
표 1 내지 표 3을 참조하면, 실험예1 내지 실험예3은 본 발명의 고탄소 열연 강판의 조성 범위를 만족하고, 재가열온도(SRT): 1,180℃ ~ 1,250℃, 마무리압연온도(FDT): 800℃ ~ 880℃, 1차 냉각의 냉각속도: 20℃/초 ~ 30℃/초, 중간온도(MT): 625℃ ~ 645℃, 2차 냉각의 냉각속도: 2℃/초 ~ 7℃/초, 권취온도(CT): 570℃ ~ 610℃인 공정조건을 만족하며, 이에 따라, 인장강도(TS): 660 MPa ~ 760 MPa, 항복강도(YS): 360 MPa ~ 460 MPa, 연신율(EL): 25% 이상 및 충격 에너지(CVN, 0℃) : 100 J 이상을 만족함을 확인할 수 있다.
이에 반하여, 비교예로서, 실험예4 내지 실험예6은 탄소(C): 0.30% ~ 0.35%의 조성범위를 상회하여 만족하지 못하며, 1차 냉각의 냉각속도: 20℃/초 ~ 30℃/초의 범위를 상회하여 만족하지 못하며, 중간온도(MT): 625℃ ~ 645℃의 범위를 상회하여 만족하지 못하며, 이에 따라, 충격 에너지(CVN, 0℃) : 100 J의 범위를 하회하여 만족하지 못함을 확인할 수 있다.
또한, 비교예로서, 실험예7 내지 실험예9는 본 발명의 고탄소 열연 강판의 조성 범위를 만족하지만, 중간온도(MT): 625℃ ~ 645℃의 범위를 상회하여 만족하지 못하며, 이에 따라, 인장강도(TS): 660 MPa ~ 760 MPa의 범위를 하회하여 만족하지 못함을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실험예1에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이고, 도 4는 본 발명의 실험예4에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이고, 도 5는 본 발명의 실험예7에 따른 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실험예1에 따른 시편의 미세조직은 페라이트 및 펄라이트로 이루어지되, 펄라이트의 면적분율(~80%)은 페라이트의 면적분율(~20%)보다 더 큰 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 실험예4에 따른 시편은 실험예1 대비 상대적으로 펄라이트의 면적분율이 더 크며, 본 발명의 실험예7에 따른 시편은 실험예1 대비 페라이트의 면적분율이 더 큼을 확인할 수 있다.
본 실시예로서, 실험예1 내지 실험예3은 본 발명에서 목표하고자 하는 기계적 성질 및 저온 인성을 만족하고 있다.
비교예로서, 실험예4 내지 실험예6은 실시예에 비해 탄소 성분이 높고, 크롬의 첨가량이 0.05중량% 이상 첨가된 강이다. 탄소량이 많기 때문에 냉각 중 변태 발열이 예상되므로 1차 냉각을 실시예보다 강하게 실시하여야 강도가 확보되는 양상을 보인다. 그러나 탄소량이 많은 만큼 페라이트 변태가 거의 발생하지 않기 때문에 실시예에 비해 페라이트 분율이 작다(도 2 및 도 3 참조). 이로 인해 저온 인성이 실시예에 비해 낮은 수치를 나타낸다.
비교예로서, 실험예7 내지 실험예9는 실시예와 유사한 성분이나 1차 냉각속도가 낮고 중간온도(MT)가 높은 경우이다. 이러한 차이로 실험예7 내지 실험예9는 1차 냉각 중에 상변태가 높은 온도에서 더 활성화되어 페라이트가 과다하게 생성되며, 이로 인해 인장강도가 목표를 만족하지 못하는 결과를 가져온다(도 2 및 도 4 참조). 따라서 강도와 저온인성을 동시에 확보하기 위해서는 실시예와 같이 탄소함량을 0.30% ~ 0.35% 수준으로 줄이면서, ROT 냉각시 변태 발열을 고려하여 미세조직을 정밀하게 제어할 수 있는 조건을 실시하여야 목표하는 물성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
Claims (7)
- 중량%로, 탄소(C): 0.30% ~ 0.35%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.10% ~ 1.40%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.01%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철 (Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지고,
인장강도(TS): 660 MPa ~ 760 MPa, 항복강도(YS): 360 MPa ~ 460 MPa, 연신율(EL): 25% 이상 및 충격 에너지(CVN, 0℃) : 100 J 이상을 만족하는,
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판. - 제 1 항에 있어서,
상기 열연 강판의 미세조직은 페라이트 및 펄라이트로 이루어지되, 펄라이트의 면적분율은 페라이트의 면적분율보다 더 큰 것을 특징으로 하는,
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판. - 중량%로, 탄소(C): 0.30% ~ 0.35%, 실리콘(Si): 0% 초과 ~ 0.30%, 망간(Mn): 1.10% ~ 1.40%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.06%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.01%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철 (Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1,180℃ ~ 1,250℃의 온도에서 재가열하는 단계;
상기 가열된 강재를 마무리압연온도(FDT): 800℃ ~ 880℃인 조건으로 열간압연하는 단계;
상기 열간압연된 강재를 다단 냉각하는 단계; 및
상기 다단 냉각된 강재를 권취온도(CT): 570℃ ~ 610℃인 조건으로 권취하는 단계;를 포함하는,
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 열간압연된 강재를 다단 냉각하는 단계는,
상기 강재를 상기 마무리압연온도(FDT)에서 20℃/초 ~ 30℃/초의 냉각속도로 중간온도(MT)인 625℃ ~ 645℃까지 1차 냉각하는 단계; 및
상기 강재를 상기 중간온도(MT)에서 2℃/초 ~ 7℃/초의 냉각속도로 권취온도(CT)인 570℃ ~ 610℃까지 2차 냉각하는 단계;를 포함하는,
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 강재의 상변태 중에서 오스테나이트에서 페라이트와 펄라이트로 상변태가 진행되는 모든 구간은 상기 권취하는 단계 전인 상기 다단 냉각하는 단계 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는,
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 중간온도(MT)까지 오스테나이트에서 페라이트와 펄라이트로 상변태가 진행된 변태분율은 40 ~ 60%인 것을 특징으로 하는,
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 강재는 합금원소로서 니오븀(Nb), 바나듐(V), 또는 칼슘(Ca)을 함유하지 않는 것을 특징으로 하며,
상기 권취하는 단계를 수행한 후 구현된 최종 열연 강판은 인장강도(TS): 660 MPa ~ 760 MPa, 항복강도(YS): 360 MPa ~ 460 MPa, 연신율(EL): 25% 이상 및 충격 에너지(CVN, 0℃) : 100 J 이상을 만족하는,
저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220076260A KR20230174969A (ko) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220076260A KR20230174969A (ko) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230174969A true KR20230174969A (ko) | 2023-12-29 |
Family
ID=89334267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220076260A KR20230174969A (ko) | 2022-06-22 | 2022-06-22 | 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230174969A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160079166A (ko) | 2014-12-25 | 2016-07-06 | 주식회사 포스코 | 저온충격인성이 우수한 저항복비형 고강도 강재 및 그 제조방법 |
-
2022
- 2022-06-22 KR KR1020220076260A patent/KR20230174969A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160079166A (ko) | 2014-12-25 | 2016-07-06 | 주식회사 포스코 | 저온충격인성이 우수한 저항복비형 고강도 강재 및 그 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9126283B2 (en) | Electric resistance welded oil country tubular goods and manufacturing method of electric resistance welded oil country tubular goods | |
| KR100868423B1 (ko) | 조관후 강도변화가 작은 스파이럴 강관용 후물 열연 고강도ａｐｉ－ｘ８０ 급 강재 및 제조방법 | |
| KR101917453B1 (ko) | 극저온 충격인성이 우수한 후강판 및 이의 제조방법 | |
| JP2020509188A (ja) | 溶接性に優れた電縫鋼管用熱延鋼板及びその製造方法 | |
| KR20190036028A (ko) | 비열처리형 열연강판 및 이의 제조 방법, 비열처리형 열연강판을 이용하는 강관 및 이의 제조 방법 | |
| KR102352647B1 (ko) | 저온 인성이 우수한 저항복비형 열연강재 및 그 제조 방법 | |
| KR20230174969A (ko) | 저온 인성이 우수한 고탄소 열연 강판 및 그 제조방법 | |
| KR101999012B1 (ko) | 고탄소 열연강판 및 그 제조방법 | |
| KR102366990B1 (ko) | 저온 인성이 우수한 저항복비형 열연강재 및 그 제조 방법 | |
| KR101675677B1 (ko) | 비열처리형 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR102667657B1 (ko) | 열연 강판 및 그 제조 방법 | |
| KR102407420B1 (ko) | 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법 | |
| KR102366991B1 (ko) | 저온 인성이 우수한 저항복비형 열연강재 및 그 제조 방법 | |
| KR102495181B1 (ko) | 충격인성이 우수한 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법 | |
| KR101086330B1 (ko) | 재질이 균일한 고강도강 및 그 제조방법 | |
| KR102592580B1 (ko) | 열연 강판 및 그 제조 방법 | |
| KR102674148B1 (ko) | H형강 및 그 제조 방법 | |
| JP7439241B2 (ja) | 強度及び低温衝撃靭性に優れた鋼材及びその製造方法 | |
| KR101382888B1 (ko) | 재질편차가 적고, 가공성이 우수한 유정관용 열연강판 및 이의 제조방법 | |
| KR101185359B1 (ko) | 저항복비를 갖는 고강도 ａｐｉ 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101787256B1 (ko) | 비열처리형 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR20240106717A (ko) | 열연강판 및 그 제조방법 | |
| KR20240106708A (ko) | 강관용 고강도 열연강판 및 그 제조방법 | |
| KR20230102796A (ko) | 열연강판 및 그 제조방법 | |
| KR20240106597A (ko) | 고강도 석출경화형 냉연 강판 및 그 제조방법 |