KR920006601B1 - 인장강도 50㎏f/㎟급 고장력후강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

인장강도 50kgf/mm2급 고장력후강판의 제조방법

제1도 종래의 후강판제조방법을 개념적으로 나타내는 공정도.

제2도 본 발명의 후강판제조방법을 개념적으로 나타내는 공정도.

제3도 및 제4도 본 발명 및 종래 방법에 따라 제조된 후강판의 인장강도변화를 나타내는 그래프.

본 발명은 제어압연 또는 가속냉각법에 의한 인장강도 50kgf/mm²급 고장력 후강판의 제조방법에 관한것으로서, 보다 상세하게는, 가속냉각법 또는 제어압연법에 의한 후강판제조에 있어 제어압연공정중의 공냉대기온도구간을 급냉하는 공정을 적용함에 의하여 통상의 방법에 비하여 후열저리후 강도저하가 적어서 가속냉각강의 사용도가 확장되고 재질이 향상된 인장강도 5kgf/mm²급 고장력후강판의 제조방법에 관한 것이다.

후강판을 제조하는 종래의 방법은 일반압연법, 제어압연법 및 가속 냉각법으로 대별된다.

상기 일반압연법은, 제1도(a)에 나타난 바와같이, 강괴를 재가열한 후 가능한 최단시간내에 압연을 마무리하는 방법으로서, 압연은 강재의 재결정온도구간에서 종료되는 통상의 후강판생산방법이다. 이 일반압연법의 경우 강재의 미세조직 및 물성은 보통 화학성분에 의하여 결정이 되며 압연은 강판의 두께 및 형상을 제어하는데 그 주목적이 있다.

또한, 상기 제어압연법은 제1도(b)에 나타난 바와같이, 열간압연공정중의 압연온도 및 압하량등을 제어하여 강재조직의 입도를 미세하게 하여 강의 인성 및 강도를 동시에 향상시키는 일종의 가공열처리 방법이다.

또한, 가속냉각방법은 제1도(d)에 나타난 바와같이 제어압연을 적용한 다음 공냉하는 대신에 압연직후즉 800-700˚C 정도에서 400-600˚C까지의 온도구간을 3-30˚C/sec의 냉각속도로 수명하는 방법이다.

상기 제어압연 및 가속냉각을 적용하는 강재에는 Nb, V, Ti, Mo, B등의 합금원소를 단독 혹은 복합으로 미량첨가하여 미재결정역 온도를 상승시키고 또한 강도증가를 위한 석출강화원소로 이용한다. 또한, 제어압연은 압연공정을 재결정역 압연과 미재결정역 압연으로 구분하여 제어하며 두 온도역 사이의 부분재결정역은 혼립발생을 피하기 위하여 압연을 하지않고 공냉하게 된다.

미재결정역 이하에서의 압연은 누적압하율 및 마무리 압연온도등을 적절하게 제어하여 입도를 미세화하게 된다.

가속냉각을 적용하게되는 경우는 제어압연후의 공냉대신에 수냉을 하게 되어 빠른 냉각속도에 의하여 입도가 더욱 미세해지고 저온변태조직이 생성되어서 강도가 증가하기 때문에 앞에서 설명한 제어압연 혹은 일반 압연법에 비해서는 같은 강도를 가진 강재를 제조하는데 합금원소첨가량을 줄일 수 있고 결과적으로 낮은 탄소당량으로 같은 인장강도 등급의 강재를 제조하는 것이 가능한 최선의 우수한 후강판제조방법 이다. 가속냉각강은 우수한 저온인성, 저탄소당량에 의한 우수한 용접성등으로 그 적용이 확대되고 있으나 위에서 설명한 제조법상의 특징 때문에 생산강재의 최종조직은 상당한 정도의 비평형조직이 된다.

이에따라 용접후 열처리등의 열이력을 받는 경우 실용상 문제가 될 정도로 강도저하가 발생하게 된다.

이러한 후열처리시의 강도저하 때문에 가속냉각강의 우수한 특성에도 불구하고 후열처리용으로는 사용하기 어려운 단점이 있었다.

이에따라 가속냉각강재의 우수한 재질특성을 보유하면서 아울러 용접후 열처리등의 열이력을 받는 경우에도 강도저하가 억제되는 새로운 가속냉각강재의 제조법이 요구되어 왔다.

따라서, 본 발명은 후열처리용 후강판을 제어압연법 또는 가속냉각법에 의하여 제조하는 종래의 방법에서는 공냉대기하던 부분재결정역(재결정영역과 미재결정영역사이)을 급냉(수냉)하는 공정을 추가로 적용함으로서 용접후 열처리후의 강도저하가 현저히 억제되는 인장강도 50kgf/mm²급 고장력후강판을 제조하고자하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 중량％로, 탄소(C) : 0.03-0.17%, 실리콘(Si) : 0.1-0.5%, 망간(Mn):0.5-1.5%, 알루미늄(Al) : 0.001-0.1%, 나오비움(Nb) : 0.003-0.05%, 인(P) : 0.02%이하 및 유황(S) : 0.01%이하를 함유하는 인장강도 50kgf/mm²급 강재를 재결정영역압연 및 미재결정영역 압연공정을 수반하는 제어압연법 또는 가속냉각방법으로 제조하는데 있어서, 제2도에 나타난 바와같이, 상기 재결정영역 압연종료온도인 1050-980˚C에서 상기 미재결정영역 압연개시온도인 920-850˚C의 온도구간을 5-30˚C/초의 냉각속도로 급냉시켜 인장강도 50kgf/mm²급 고장력후강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 상기 성분범위 및 열처리조건의 한정이유에 대하여 실명한다. 탄소(C)는 강재의 강도를 향상시키는 필수성분이지만 다량 함유된 경우는 인성과 용접성을 저해하므로 0.17%를 최대로 하였다. 실리콘(Si) 은 강제조시 중요한 탈산제이며 고용강화원소이나 과도하게 함유하면 용접열영향부 인성저하를 초래하므로 0.1-0.5%범위로 하였다.

망간(Mn)은 기본적으로 강도를 확보하기 위해 필요한 원소이지만 다량 함유되면 용접성이 저하되고, 편석부에 저온변태조직이 생성되어 인성이 저하되므로 0.5-1.5%범위로 하였다.

니오비움(Nb)은 고온에서 카보나이트라이도 형태로 석출하여 오스테나이트재결정 및 성장을 억제하여 재결정온도를 높게하는 원소이나 0.05%이상에서는 용접부인성을 저하시키므로 0.05%를 최대로 하였다. 알루미늄(Al)은 탈산을 위하여 첨가하는 원소이나 0.1%이상 함유하면 결정립이 조대화되어 용접성을 저하시키므로 상한을 0.1%로 하였다.

인(P)은 강의 제조상 불가피하게 함유되는 불순물로서 편석되기 쉽고 저온변태조직을 생성하므로 0.02%를 상한으로 하였다. 유황(S)은 강의 제조상 불가피하게 함유되는 불순물로서 비금속개재물을 증가시키고 인성을 저하시키므로 0.01%를 상한으로 하였다. 본 발명에서 특히 부분재결정역을 급냉하는 공정을 적용하는 이유는 강판 제조후 후열처리적용시 강도저하를 억제하기 위한 것이다. 부분재결정역을 공냉하는 종래의 제조법을 비하여 이중급냉법 적용시에는 니노비움(Nb)이 미세하게 석출하고 일부는 고용된 상태로 남았다가 열처리시 더욱 미세하게 석출한다.

이에 따라 후열처리 기존강재에 비하여 강도저하가 억제되는 효과가 생긴다.

본 발명에서 중간 온도역의 수냉개시온도 및 종료온도, 냉각속도등을 한정한 이유는 니오비움(Nb)의 고용도가 급격히 감소하는 온도구간을 급냉함으로서 발명의 효과를 극대화하기 위한 것이다.

상기 재결정영역압연종료온도인 수냉개시온도를 1050-980˚C로 한정한 것은 이온도 영역이하에서 니오비움(Nb)이 석출하기 시작하기 때문이며 이온도 영역이상에서는 오스테나이트입자가 조압연에 의하여 충분히 미세화하지 않기 때문이다.

상기 미재결정영역 압연개시온도인 수냉종료온도를 920-850˚C로 한정한 이유는 이온도 범위이하에서 압연을 재개하게 되면 니오비움카보나이트라이드 석출물이 미세하게 되며 압연중 석출하지 않는 니오비움도 증가하게 되어 후열처리시 미세하게 석출하게되기 때문이다.

부분재결정온도역의 냉각속도를 5-30˚C/초로 한정한 이유는 다음과 같다.

즉, 상기 냉각속도의 하한을 5˚C/초로 한 것은 부분재결정역에서 니오비움의 석출을 방지하기 위해서는 이 이상의 냉각속도로 냉각하여야 하기 때문이며, 냉각속도의 상한을 30˚C/초로 한 것은 이 이상의 냉각속도를 적용하여도 석출억제효과는 포화되며 실제적용상의 어려움도 있더 실용상의 이점이 감소하기 때문이다.

이상에서 설명한 방법을 적용하여 제조한 강재는 후열처리시 강도저하가 억제되어서 기존의 가속냉각강의 단점인 후열처리시 강도저하문제를 개선한 강재를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 상세히 설명한다.

[실시예]

하기의 표 1과같은 성분으로 소강(A,B)을 제조하여 사이징(Sizing)압연을 거쳐 두께 100mm의 슬래브(Slab)을 제조하고 이 슬래브를 1100˚C에서 2시간 동안 재가열한 후 1000˚C의 마무리 온도로 열간압연한 후 다음과 같이 4가지의 다른 절차를 거치도록 하여 시편을 제작하였다.

첫째, 1000˚C에서 920˚C 까지 공냉한 다음, 920˚C 이하의 누적 압하율이 65%이고, 마무리 압연온도가 800˚C인 조건으로 압연한 후, 공냉하는 종래의 제어압연절차를 행하였다(CR).

둘째, 1000˚C에서 920˚C까지 본 발명법인 급속냉각법에 의해 15˚C/초의 냉각속도로 급냉한 다음, 920˚C이하의 누적압하율이 65%이고, 마무리압연온도가 800˚C인 조건으로 압연한 후 공냉하는 본 발명의 제어압연절차를 행하였다(PCR).

셋째, 1000˚C에서 920˚C까지 공냉한 다음, 920˚C이하의 누적압하율이 65%이고 마무리압연온도가 800˚C인 조건으로 압연하고, 800-500˚C사이를 10˚C/초의 냉각속도로 가속냉각한 후, 공냉하는 종래의 가속냉각절차를 행하였다(ACC).

넷째, 1000˚C에서 920˚C까지 본 발명법인 급속냉각법에 의해 15˚C/초의 냉각속도로 급냉한 다음, 920˚C이하의 누적압하율이 65%이고, 마무리 압연온도가 800˚C인 조건으로 압연하고, 800-500˚C사이를 10˚C/초의 냉각속도로 가속냉각한 후 공냉하는 본 발명의 가속냉각절차를 행하였다(PACC).

상기와 같이 제조된 시편을 제조된 상태 그대로 및 후열처리(600˚C에서 1시간 : 650˚C에서 1시간)후에 인장시험을 하여 강도변화를 관찰하고, 제3도에는 하기 표 1의 강종 A에 대한 결과를, 제4도에는 강종 B에 대한 결과를 나타내었다.

[표1]

* Ceq = C +Mn/6 + (Cr +Mn + V) /5 + (Ni+Cu) /6

제3도 및 제4도에 나타난 바와같이, 통상의 제어압연(CR)(종래법)혹은 가속냉각방법(ACC)(종래법)을 적용하는 경우에는 후열처리에 의하여 인장강도 저하가 2-4kgf/mm²정도 발생하나 이중급냉제어압연(PCR)(본발명법) 혹은 이중급냉가속냉각법(PACC)(본발명법)을 적용한 경우는 강도저하가 0.2kgf/mm²이내로 억재된다.

이중급냉제어압연을 적용한 경우도 후열처리후 강도저하는 억제되나 강도가 이중급냉가속냉각(PACC)(본발명법)을 한 경우보다 낮으므로 생산시에는 이중급냉가속냉각법을 적용하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 제어압연혹은 가속냉각법 적용시 특히 1050-980˚C에서 920-850˚C사이를 5-30˚C/초의 냉각속도로 급냉하는 공정을 추가함에 의하여 후열처리후 강도저하가 억제되는 후강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중량％로, 탄소(C) : 0.03-0.17%, 실리콘(Si) : 0.1-0.5%, 망간(Mn) : 0.5-1.5%, 알루미늄(Al) : 0.001-0.1%, 니오비움(Nb) : 0.003-0.05%, 인(P) : 0.02%이하 및 유황(S) : 0.01%이하를 함유하는 인장강도 50kgf/mm²급 강재를 재결정영역압연 및 미재결정영역압연공정을 수반하는 제어압연 또는 가속냉각법으로 제조함에 있어서, 상기 재결정영역 압연종료온도인 1050-980˚C에서 상기 미재결정 압연영역 개시온도인 920-850˚C의 온도구간을 5-30˚C/초의 냉각속도로 급냉하는 공정을 적용하는 것을 특징으로 하는 인장강도 50kgf/mm²급 고장력후강판의 제조방법.

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