KR920000768B1 - 가공성이 우수한 고강도열연강판의 제조방법 - Google Patents

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Description

가공성이 우수한 고강도열연강판의 제조방법

제1도는 본 발명 및 종래방법에 따라 고강도 열연강판을 제조하기 위한 제어냉각법 개념도.

제2도는 냉각대(주수대) 냉각속도 변화에 따른 열연강판의 기계적 성질을 나타내는 그래프.

본 발명은 슬라브를 열간압연하는 공정에 있어 사상압연온도 및 냉각대(Run Out Table)의 권취온도 및 냉각방식등을 제어하여 우수한 기계적 성질을 가지는 고강도 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 열간압연공정에 있어 엄격한 품질요구에 대응하기 위하여 열연설비의 특성상 압연온도, 압하량 및 사상압연 출측온도등을 변화시키는 대신 권취온도 및 냉각방식을 제어하여 왔으며 냉각과정 및 권취온도 제어정도를 향상시켜 스케쥴 프리(Schedule Free) 압연을 행하고 온라인 열처리시스템의 역할을 부여하여 재료의 기계적 성질을 향상시키는 기술이 실용화되고 있다.

합금원소가 첨가된 석출경화형강에서는 거의 미재결정영역에서 연속압연을 행하며 통상의 압연은 약1050℃이하에서 개시되어 공석변태점(Ar₁변태점)이상의 온도에서 압연을 종료한다.

그러나 Si-Mn 강등의 고용경화형강에서는 사상압연 후반스탠드(Stand)에서 재결정이 완료되지 않은 재결정영역 압연을 주로 행한다.

미재결정영역 압연을 행한 미세조직은 오오스테나이트 결정립이 연신되며 결정립내에 변형대(Deformation Band)가 형성되어 변태시 초석페라이트형성의 자리로 제공된다.

한편 재결정영역 압연을 한 경우 변형대의 미형성등의 원인으로 오오스테나이트 결정립은 미세화되지 못하며 냉각대에서의 냉각속도 및 냉각방식등에 의해 페라이트 결정립의 미세화는 이루어지지 못하여 일반탄소강에서의 기계적 성질을 개선시키지 못하게 된다.

이상과 같은 일반탄소강의 기계적 성질을 개선시키기 위한 방법으로서 권취온도를 저하시키고 냉각속도를 증대시키면 저온변태생성상(Low Temperature Transformation Products)중의 하나인 마르텐사이트등이 형성되어 재료의 인장강도등은 개선되나 인성 및 연성등의 가공성과 관계되는 기계적 성질은 열화된다.

이러한 방법은 야금이론의 연속냉각 변태곡선에서 나타나듯이 냉각공정중에서 냉각속도가 강판조직에 큰영향을 미친다는 일본국 특허공보 소49-1147호에서도 알 수 있다.

그리고 강판의 성분, 장입온도, 압연공정온도 및 권취온도등을 목표치내로 제어하여 요구하는 재질을 보증하는 냉각조건 및 설비를 설계한 일본국 특허 공보(소)62-33005호에서 압연사상온도는 A₁변태점이상인 800-900℃에서 400℃ 범위로 정하고 있으나 가공성이 양호하면서 강도를 향상시킬 수 있는 적정작업조건은 제시하지 않고 있다.

본 발명의 목적은 열연판을 냉각대에서 무주수대를 설정하여 서냉시킴으로서의 연질의 기지조직을 형성한후 냉각대에서 저온변태생성상을 얻을 수 있도록 열간압연공정의 제어냉각법을 개선하여 가공성이 우수한 고강도 열연강판을 제조하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 0.006-0.18wt%의 C(탄소)를 함유하는 탄소강슬라브를 열간압연한 다음 열연판을 냉각단계를 거쳐 권취기에서 권취하여 열연강판을 제조하는 방법에 있어서, 냉각단계가 마무리 열간압연된 열연판을 3-7℃/sec의 냉각속도로 600-800℃까지 서냉(공냉)시키는 1단계냉각과 상기와 같이 서냉된 열연판을 18-30℃/sec의 냉각속도로 450-550℃의 온도까지 냉각시키는 2단계 냉각으로 이루어지고, 2단계 냉각된 450-550℃에서 권취하는 가공성이 우수한 고강도 열연강판의 제조방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 냉각단계는 제1도에 나타난 바와 같이, 사상압연기(7)와 냉각대(8)사이에 설정된 무주수대(Water Colling Free Zone)와 냉각대(8)하부의 주수대(Water Colling Zone)에서 이루어질 수 있는데, 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서(1)은 사상압연출측온도로서 800-900℃의 온도를 나타내며, (2)는 사상압연기(7)와 냉각대(8)사이의 무주수대의 온도로서, 600-800℃의 온도를 나타내며, (3)은 권취온도로서 450-550℃의 온도를 나타내며, (6)은 권취후의 냉각속도로서, 1℃/분의 냉각속도를 나타낸다.

제1도에서 나타난 바와 같이, 열연사상압연기(7)를 나온 열연판(9)은 사상압연기(7)와 냉각대(8)사이의 무주수대를 통과하여 냉각대(8)의 주수대를 거친다음 권취기(10)에서 권취되는데, 열연판(9)은 상기 무주수대에서 600-800℃까지 3-7℃/sec의 냉각속도로 서냉되고, 서냉된 열연판(9)은 냉각대(8)하부의 주수대에서 450-550℃까지 18-30℃/분의 냉각속도로 냉각된 다음, 권취기(10)에서 권취되므로서, 본 발명에 부합되는 고강도 열연강판이 제조된다.

제1도에서 나타난 바와 같이 종래방법에 부합되는 열연판의 냉각방식은 무주수대 냉각속도⑷와 주수대의 입측온도를 설정하지 않는 반면에, 본 발명의 경우에는 무주수대에서 소정의 온도까지 서냉하고, 주수대에서는 급냉시키는 것으로서 무주수대냉각속도⑷와 주수대냉각속도(5)가 다르다.

본 발명의 냉각단계를 거쳐 제조된 열연강판은 그 기지조직이 무주수대에서의 서냉에 의해 연성 및 가공성이 우수한 다각형 페라이트(Polygonal Ferrite)로 변태된 후, 냉각대(주수대)에서의 빠른 냉각에 의해 침상페라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트등의 저온변태생성상을 형성함으로써 종래법에 의해 형성된 페라이트와 퍼얼라이트로 이루어진 강판보다 가공성이 우수한 고강도 강판이 된다.

상기 서냉단계(무주수대)에서는 실제가능한 냉각속도는 1-10℃/sec(저온변태생성상이 생성되지 않는 온도범위)이나 바람직하게는 3-7℃/sec, 보다 바람직하게는 5℃/sec이다.

통상, 공냉속도가 5℃/sec이므로 5℃/sec의 냉각속도로 서냉시키는 경우에는 별도의 냉각장치나 보온장치의 부착에 따른 부대시설 확충이 요구되지 않는다.

무주수대의 온도를 600-800℃로 제한한 이유는 이 온도가 침상페라이 트(accicular ferrite), 베이나이트(bainite) 및 마르텐사이트(martensite)등의 변태가능한 온도이기 때문이다.

급냉단계에 있어서, 냉각대(주수대)에서의 냉각속도는 600-800℃의 온도 범위에서 저온변태생성상을 형성시킬 수 있는 냉각속도범위(5℃/sec-60℃/sec)에 속하는 것으로서, 가공성에 큰 영향을 미치는 저온변태생성상의 부피분율을 적정량(베이나이트와 마르텐사이트의 양이 대략 15%정도)형성할 수 있으며, 여성의 페라이트 기지조직을 공존시킬 수 있는 냉각속도로서, 18-30℃/sec가 바람직하다.

또한, 450-550℃의 권취온도는 저온변태생성상을 적정량 생성시키면서 기존의 제철설비에서 무리없이 권취가 가능한 온도에 해당된다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

하기표 1과 같은 성분을 갖는 강슬라브를 열간압연하는 공정에서, 이 열연판을 900℃에서 5분간 유지한후, 하기 표 2와 같이 5℃/sec의 속도로 서냉한 다음 18-30℃/sec의 냉각속도로 450-550℃의 온도까지 냉각시켰다. 상기와 같이 제조된 소재에 대하여 항복강도, 인장강도 및 연신율을 측정하고, 그 측정결과를 하기표 2에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 2에 나타난 바와 같이, A강종의 경우 본 발명의 냉각조건으로 냉각시킨 발명재(a-d)는 종래방법에 의해 제조된 종래재(1)에 비하여 연신율은 크게 열화시키지 않으면서 인장강도 및 항복강도가 향상됨을 알 수 있다.

또한 B강종의 경우에 있어서도, 본 발명의 냉각조건으로 냉각시킨 발명재(e-h)가 종래재(2)에 비하여 연신율은 열화되지 않으면서 인장강도 및 항복 강도가 향상됨을 알 수 있다.

[실시예 2]

상기 실시예 1의 표 1에 나타난 강슬라브를 열간압연하는 공정에서, 이 열연판을 900℃에서 5분간 유지한후, 800℃의 무주수대 온도에서 5℃/sec의 냉각속도로 냉각한 다음, 550℃까지 제2도와 같이 냉각속도를 변화시켜 급냉처리하고 550℃에서 권취한 후, 냉각대(주수대)에서의 냉각속도에 따른 기계적성질 즉, 인장강도 및 항복강도를 측정하고 그 결과를 종래방법과 함께 제2도에 나타내었다.

제2도에 나타난 바와 같이, 동일한 강종을 본 발명에 부합되는 냉각속도로 냉각하는 경우가 종래 방법에 따라 냉각하는 경우보다 항복강도는 5-10㎏/㎟정도, 인장강도는 4-8㎏/㎟정도 향상되었음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 열연공정의 냉각설비가 최신화 및 연속화됨에 따라 기존의 냉각설비를 이용하여 보다 고부가가치강판을 제조하기 위한 제조법개발로서 열간사상압연후의 냉각대에 무주수대를 설정하여 열연강판을 무주수대에서 서냉시킨 다음, 주수대에서 급냉시킴으로서 가공성이 우수한 열연고강도 강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 0.006-0.18wt%의 C를 함유하는 탄소강 슬라브를 열간압연하고 냉각단계를 거친다음 450-550℃의 온도범위에서 권취하여 열연강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 냉각단계가 마무리 열간압연된 열연판을 3-7℃/sec의 냉각속도로 600-800℃까지 서냉시키는 1단계 냉각과 상기와 같이 서냉된 열연판을 18-30℃/sec의 냉각속도로 450-550℃의 온도까지 냉각시키는 2단계 냉각으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고강도 열연강판의 제조방법.

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