WO2016003245A1 - 강판의 성형 방법, 성형 설비, 및 성형품 - Google Patents

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steel sheet
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surface portion
phase transformation
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김종렬
김두한
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Industry University Cooperation Foundation of Sogang University
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Industry University Cooperation Foundation IUCF HYU
Industry University Cooperation Foundation of Sogang University
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    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/84—Controlled slow cooling
    • 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 of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • 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

Definitions

  • This invention relates to the shaping
  • High strength steel sheet can be used as a future automobile material, such as light weight material of automobile and new concept parts material, and can be used for high strength reinforcing material and repeated fatigue resistant material. Due to its excellent low temperature toughness and high tensile strength, it can be used as a high strength and high vibration proof shipbuilding material. In addition, it is possible to use as a weldable material, pipe material, etc., the field of application and market for high strength steel sheet is increasing.
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for forming a steel sheet, a molding facility, and a molded article for producing a molded article having a high strength.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for forming a steel sheet, a molding facility, and a molded article for producing a molded article having a high elongation.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for forming a steel sheet and a molding facility that can be easily applied to a conventionally used process.
  • the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
  • the present invention provides a method for forming a steel sheet.
  • the method of forming the steel sheet may include preparing a steel sheet, heat treating the steel sheet, cooling the surface of the heat-treated steel sheet, and performing phase transformation on the surface portion of the steel sheet.
  • a first phase transformation step after the phase transformation of the structure of the surface portion of the steel sheet, a molding step of forming the steel sheet, and cooling the molded steel sheet, a second to phase transformation of the structure of the central portion of the formed steel sheet And a phase transformation step.
  • the phase of the tissue (phase) of the central portion of the steel sheet may include maintaining.
  • the phase (phase) of the tissue (phase) of the surface portion of the steel sheet may be maintained.
  • the heat-treated steel sheet has an austenite structure
  • the surface portion of the heat-treated steel sheet is phase-transformed into a ferrite structure
  • the central portion of the heat-treated steel sheet is austenite. Maintaining a nit structure, and by the second phase transformation step, the central portion of the formed steel sheet has a structure having a higher strength than ferrite, wherein the surface portion of the formed steel sheet may include maintaining a ferrite structure. have.
  • the elongation of the surface portion phase-transformed in the first phase transformation step is higher than the elongation of the central phase phase-transformed in the second phase transformation step, and the phase transformation in the second phase transformation step
  • the strength of the central portion may include higher than the strength of the surface portion transformed in the first phase transformation step.
  • the first phase transformation step may include supplying compressed air to the surface portion of the steel sheet.
  • the first phase transformation step may include spraying a thermosensitive agent in a liquid state on the surface portion of the steel sheet.
  • the forming step of forming the steel sheet, and the second phase transformation step may be performed in the same equipment.
  • the present invention provides a molded article.
  • the molded article includes a surface portion adjacent to an exterior surface, and an inner center surrounded by the surface portion, wherein the first phase at the surface portion has a maximum fraction. ),
  • the second phase has a minimum fraction
  • the central phase the second phase can have a maximum fraction
  • the first phase can include a minimum fraction.
  • the tissue of the first phase may include ferrite
  • the tissue of the second phase may include a tissue having a higher strength than ferrite
  • the surface portion may include only the first phase, and the center portion may include only the second phase.
  • the portion of the first phase is reduced, the fraction of the second phase is increased, and from the central portion to the surface portion as it goes from the surface portion to the center portion, The fraction of the second phase may be decreased, and the fraction of the first phase may be increased.
  • the tissue of the first phase may include a higher elongation than the tissue of the second phase
  • the tissue of the second phase may include a higher strength than the tissue of the first phase
  • the molded article may further include a mixed portion in which the first phase tissue and the second phase tissue are mixed between the surface portion and the central portion.
  • this invention provides the shaping
  • the forming equipment of the steel sheet, the cut portion for cutting the steel plate, the heat supply for heat treatment the cut steel sheet, the surface cooling portion for selectively cooling the surface portion of the heat-treated steel sheet, and the surface portion is cooled
  • the steel sheet may be formed, and may include a molding / cooling part configured to cool a central portion of the formed steel sheet.
  • the surface cooling unit may include a first surface cooling unit cooling the first surface of the steel plate, and a second surface cooling unit cooling the second surface of the steel plate opposite to the first surface. Can be.
  • the first surface cooling unit and the second surface cooling unit the anti-direction in the direction (anti parallel direction) to the direction in which the steel sheet is conveyed, the first surface of the steel sheet and the second surface of the heat sensitive agent And feeding to the surface.
  • thermosensitive agent supply nozzle for supplying the thermosensitive agent may include an oblique arrangement with respect to the first surface and the second surface of the steel sheet.
  • the surface cooling unit may provide a compressed air to the heat-treated steel sheet, it is possible to selectively cool the surface portion of the steel sheet.
  • the surface cooling unit selectively cools the surface portion except for the central portion of the heat-treated steel sheet, transforms the structure of the surface portion, and the forming / cooling portion cools the formed steel sheet.
  • the phase transformation may include tissue of the central portion except for the surface portion.
  • the structure of the surface portion and the central portion of the steel sheet is phase-transformed, so that the surface portion has a relatively high elongation. May have a relatively high strength tissue. Accordingly, a method for forming a steel sheet, a molding facility, and a molded article having high elongation, high workability, and high strength can be provided.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a forming method of a steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of forming a steel sheet according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view for explaining a molded article according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3 to explain a hot rolled steel sheet according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 illustrates the fraction of phases of the cross section taken along line AA ′ of FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3 to explain a molded article according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic view for explaining the forming equipment of the steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining a surface cooling unit included in the forming facility of the steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining the forming equipment of a steel sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic view for explaining the forming equipment of a steel sheet according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a scanning electron micrograph for explaining the microstructure of a hot rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.
  • second component in another embodiment.
  • Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment.
  • the term 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after.
  • connection is used herein to mean both indirectly connecting a plurality of components, and directly connecting.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a forming method of a steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • a steel sheet is prepared (S110).
  • the steel sheet may be a hot rolled steel sheet.
  • the steel sheet may be a cold rolled steel sheet.
  • the type of steel sheet is not limited.
  • the steel sheet may be heat treated (S120).
  • the heat treatment of the steel sheet may be phase transformed.
  • the steel sheet may have an austenite structure.
  • both the surface portion and the central portion of the steel sheet may have an austenite structure.
  • a first phase transformation step of transforming the structure of the surface portion of the steel sheet may be performed (S130).
  • the surface of the heat treated steel sheet is cooled, so that the structure of the surface portion of the steel sheet may be phase transformed.
  • the surface portion of the steel sheet may be a portion of the steel sheet adjacent to a first surface of the steel sheet and a second surface opposite to the first surface.
  • the first surface and the second surface may be an upper surface and a lower surface of the steel sheet.
  • the surface portion of the steel sheet may have a ferrite structure by the first phase transformation step. have.
  • the phase of the tissue in the central portion of the steel sheet may be maintained.
  • the central portion of the steel sheet may have an austenite structure.
  • the phase of the tissue of the central portion of the steel sheet may not change.
  • the central portion of the steel sheet may be a portion of the steel sheet, located between the first surface and the second surface of the steel sheet.
  • the first phase transformation step may include providing compressed air to the first surface and the second surface of the steel sheet.
  • the compressed air may be a compressed air using a pump, for example, the compressed air may be a specific gas such as an inert gas.
  • the first phase transformation step may include spraying a thermosensitive agent in a liquid state on the first and second surfaces of the steel sheet.
  • the thermosensitive agent in the liquid state may be either water or liquid nitrogen.
  • the first surface and the second surface of the steel sheet are cooled to a temperature of A3 or lower by the compressed air or liquid temperature-sensitive agent provided on the first surface and the second surface, and thus the surface portion of the steel sheet.
  • the tissue may be metamorphose.
  • the texture of the surface portion of the steel sheet may be phase transformed from austenite to ferrite.
  • the compressed air and the liquid thermal agent may be supplied to the first and second surfaces of the steel sheet for a short time. Accordingly, the central portion of the steel sheet may not be cooled in the first phase transformation step, and a tissue phase of the central portion may be maintained.
  • a molding step of forming the steel sheet may be performed (S140).
  • a method of pressing the steel sheet in which the structure of the surface portion is phase transformed may be performed.
  • the steel sheet may be molded to form a molding accessory.
  • a second phase transformation step of transforming a phase of the structure of the central portion of the formed steel sheet may be performed (S150).
  • the tissue of the central portion of the formed steel sheet that was not phase-transformed in the first phase transformation step may be phase-transformed by the second phase transformation step.
  • the central portion of the steel sheet when the central portion of the steel sheet, which was not phase-transformed in the first phase transformation step, has an austenite structure, the central portion of the steel sheet may be martensite or benite by the second phase transformation phase. Phase transformation into tissue.
  • the central portion of the steel sheet may have a high strength low alloy (HSLA) steel structure, such as a dual phase (DP) steel structure, a transformation induced plasticity (TRIP) steel structure, or a twinning induced plasticity (TWIP) steel structure. Can be.
  • HSLA high strength low alloy
  • DP dual phase
  • TRIP transformation induced plasticity
  • TWIP twinning induced plasticity
  • the phase of the texture of the surface portion of the steel sheet may be maintained while the tissue of the central portion of the formed steel sheet is phase transformed.
  • the surface portion of the steel sheet may have a ferrite structure.
  • the phase of the tissue of the surface portion of the steel sheet may not change while the second phase transformation step is performed.
  • the elongation of the tissue in the central portion of the steel sheet phase-transformed in the second phase transformation step may be lower than the elongation of the texture of the surface portion of the steel sheet phase-transformed in the first phase transformation step.
  • the strength of the tissue in the central portion of the steel sheet phase-transformed in the second phase transformation step may be higher than the strength of the texture of the surface portion phase-transformed in the second phase transformation step.
  • the second phase transformation step may include cooling the steel sheet on which the first phase transformation step is performed.
  • the second phase transformation step may be performed in a separate process by using different equipment from the first phase transformation step.
  • the second phase transformation step may be performed in the same equipment as the equipment in which the molding step is performed. In other words, immediately after the steel sheet is formed, the second phase transformation step may be performed in the equipment in which the steel sheet is formed.
  • the surface portion and the center portion may each have a different structure (eg, the surface portion may have a ferrite structure, and the center portion may have a martensite or benite structure).
  • a portion (mixed portion) of the steel sheet, which is located between the surface portion and the central portion of the formed steel sheet, may have a dual phase structure.
  • the mixed portion of the steel sheet may be phase-shifted by the first phase transformation step and phase-transformed by the second phase transformation step. More specifically, the tissue of a part of the mixing part may be phase-transformed by the first phase transformation step, and the tissue of the remaining part of the mixing part may be phase-transformed by the second phase transformation step.
  • the tissue of the remaining part of the mixed part may not be phase transformed. While the tissue of the remaining part of the mixing part is phase-transformed in the second phase transformation step, the part of the mixing part already phase-transformed in the first phase transformation step may not be phase-transformed. For this reason, the mixing part may include a first phase that is phase-transformed in the first phase transformation step and a second phase that is phase-transformed in the second phase transformation step.
  • An area of the mixed portion adjacent to the first surface and the second surface may have a volume fraction of the first phase higher than that of the second phase.
  • the fraction of the second phase may be higher than the fraction of the first phase.
  • the portion of the mixed portion of the steel sheet by the first phase transformation step is formed in an austenite structure.
  • Phase transformation into ferrite tissue While the portion of the mixed portion is phase transformed into ferrite tissue, the remaining portion of the mixed portion may retain austenite tissue.
  • the second phase transformation step the remaining portion of the mixed portion may be phase transformed from austenite tissue to martensite or benite tissue. While the remaining portion of the mixed portion is phase transformed into martensite or benite tissue, the portion of the mixed portion already phase transformed may retain ferrite tissue. Due to this, the mixed portion may have a dual phase structure of ferrite and martensite.
  • the surface portion of the steel sheet is composed of a relatively high elongation structure (eg, ferrite) by the first phase transformation step
  • the central portion of the steel sheet is the second phase
  • it can be composed of relatively high-strength tissue (eg martensite or beninite).
  • the shaped steel sheet (molding accessory) may have high elongation and high strength.
  • the first phase transformation step may be performed after forming the steel sheet. This will be described with reference to FIG. 2.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of forming a steel sheet according to another embodiment of the present invention.
  • a steel sheet may be prepared (S110), and the steel sheet may be heat treated (S120).
  • the heat-treated steel sheet is as described with reference to Figure 1, the structure of the heat-treated steel sheet is phase transformation, according to an embodiment, the structure of the heat-treated steel sheet may be austenite.
  • a molding step in which the steel sheet heat-treated according to the method described with reference to FIG. 1 may be performed (S130). Phase of the structure of the steel sheet heat-treated in the forming step can be maintained.
  • a first phase transformation step step of cooling the surface of the formed steel sheet to phase transform the tissue of the surface portion of the steel sheet may be performed. It may be (S140).
  • a second phase transformation step may be performed by cooling the formed steel sheet on which the first phase transformation step has been performed to phase transform the structure of the central portion of the formed steel sheet. There is (S150).
  • the first phase transformation step and the second phase transformation step may be performed sequentially in the same equipment.
  • the first phase transformation step and the second phase transformation step may be performed in other equipment.
  • Figure 3 is a perspective view for explaining a molded article according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a view for explaining a hot rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention, showing a cross-sectional view taken along line AA 'of FIG. 5 is for explaining the fraction of the phase of the cross section taken along AA ′ in FIG. 3.
  • the molded article 10 may include a first surface 10a, a second surface 10b, and a central portion.
  • the first surface 10a and the second surface 10b may face each other.
  • the central portion may be a part of the molded article 10 positioned between the first surface 10a and the second surface 10b.
  • the molded article 10 may be a dual phase tissue having a first phase and a second phase.
  • the first phase of the molded article 10 may be generated in the first phase transformation step described with reference to FIGS. 1 and 2, and the second phase is the second phase described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the first phase may have a maximum volume fraction at the first surface 10a and the second surface 10b.
  • a first portion of the molded article 10 adjacent to the first surface 10a and a second portion of the molded article 10 adjacent to the second surface 10a may be formed in the first phase.
  • the first portion and the second portion may have trace amounts of second phase tissue. From the first face 10a toward the central portion, the fraction of the first phase may gradually decrease, and the fraction of the second phase may gradually increase.
  • the second portion may be a surface portion adjacent to an exterior surface of the molded article 10, and the central portion may be a portion inside the molded article 10 surrounded by the surface portion.
  • the second phase may have a maximum fraction at the central portion.
  • the central portion of the molded article 10 may be composed of only the second phase, and may not have the first phase.
  • the central portion of the molded article 10 may have a trace amount of the first phase tissue. As the head goes from the center to the first face 10a and from the center head to the second face 10b, the fraction of the second phase gradually decreases, The fraction can be gradually increased.
  • the tissue of the first phase may have a higher elongation than the tissue of the second phase.
  • the tissue of the second phase may have a higher strength than the tissue of the first phase.
  • the tissue of the first phase is ferrite and the tissue of the second phase is martensite, benite, or dual phase (DP) steel tissue, transformation induced plasticity (TRIP) steel tissue, or twinning induced plasticity (TWIP).
  • DP dual phase
  • TRIP transformation induced plasticity
  • TWIP twinning induced plasticity
  • It may be a high strength low alloy (HSLA) steel structure such as a steel structure.
  • the mixing portion located between the first portion and the central portion, or between the second portion and the central portion, may have the first phase and the second phase together. Adjacent to the first face 10a and the second face 10b, the fraction of the first phase in the mixing portion can be increased and the fraction of the second phase can be decreased. Adjacent to the central portion, the fraction of the second phase in the mixing portion can be increased and the fraction of the first phase can be decreased.
  • the first and second portions composed of only the first phase, the central portion composed only of the second phase, and the mixed portion in which the first and second phases exist together are described in more detail with reference to FIG. 6. It is explained.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 3 to explain a molded article according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the molded article 10 may include a first portion 11, a first mixing portion 12, a central portion 13, a second mixing portion 14, and a second portion 15 which are sequentially stacked. It may include.
  • the first portion 11, the first mixing portion 12, the central portion 13, the second mixing portion 14, and the second portion 15 may form one body. .
  • the first portion 11 and the second portion 15 may be composed of only a first phase, and the central portion 13 may be composed of only a second phase different from the first phase. Can be.
  • the first mixing portion 12 and the second mixing portion 14 may have the first phase and the second phase together.
  • the tissue of the first phase may have a higher elongation than the tissue of the second phase.
  • the tissue of the second phase may have a higher strength than the tissue of the first phase.
  • the tissue of the first phase is ferrite and the tissue of the second phase is martensite, benite, or dual phase (DP) steel tissue, transformation induced plasticity (TRIP) steel tissue, or twinning induced plasticity (TWIP).
  • DP dual phase
  • TRIP transformation induced plasticity
  • TWIP twinning induced plasticity
  • It may be a high strength low alloy (HSLA) steel structure such as a steel structure.
  • the fraction of the first phase increases as the adjoining the first portion 11 increases, and the fraction of the second phase as the adjoining central portion 13 increases. have. Accordingly, a region of the first mixing portion 12 adjacent to the first portion 11 may have a fraction of the first phase higher than that of the second phase. In one region of the first mixing portion 12 adjacent to the central portion 13, the fraction of the second phase may be higher than the fraction of the first phase.
  • the fraction of the first phase increases as the adjoining the second portion 15 increases, and the fraction of the second phase increases as the adjacency to the central portion 13. have. Accordingly, in one region of the second mixing portion 14 adjacent to the second portion 12, the fraction of the first phase is higher than the fraction of the second phase, and the central portion 13
  • One region of the second mixing portion 14 adjacent to may have a fraction of the second phase higher than that of the first phase.
  • Figure 7 is a schematic view for explaining the forming equipment of the steel sheet according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a view for explaining a surface cooling unit included in the forming equipment of the steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the forming apparatus of the steel sheet according to an embodiment of the present invention includes a cutting unit 110, a heat supply unit 120, a surface cooling unit 130, and a molding / cooling unit 140. can do.
  • the cutting unit 110 may cut the steel sheet (S) wound on the coil (coil) to a predetermined size.
  • the steel sheet S may be a hot rolled steel sheet or a cold rolled steel sheet as described with reference to FIG. 1.
  • the heat supply part 120 may heat-treat the steel sheet S cut from the cut part 110.
  • the heat-treated steel sheet (S) may be phase transformed as described with reference to FIG. 1.
  • the heat-treated steel sheet (S) may have an austenite structure.
  • the surface cooling unit 130 may selectively cool the surface portion of the heat-treated steel sheet (S).
  • the surface cooling unit 130 may cool the first surface cooling unit 130a for cooling the first surface of the steel sheet S, and the second surface cooling unit for the second surface of the steel sheet S facing the first surface.
  • the surface cooling unit 130b may be included.
  • the first surface cooling unit 130a and the second surface cooling unit 130b may be spaced apart with the steel plate S therebetween.
  • Each of the first surface cooling unit 130a and the second surface cooling unit 130b may include a thermosensitive agent supply line 132 and a thermosensitive agent supply nozzle 134.
  • the thermosensitive agent supply line 132 may extend in a second direction perpendicular to the first direction D in which the steel sheet S is transported.
  • the thermosensitive agent supply nozzle 134 is installed in the thermosensitive agent supply line 132, and the thermosensitive agent supplied from the thermosensitive agent supply line 132 is supplied to the first surface and the second surface of the steel sheet S. Can be fed to the surface.
  • the thermosensitive agent supply nozzle 134 may be provided in plurality spaced apart from each other in the first direction (D).
  • thermosensitive agent provided to the first surface and the second surface of the steel sheet S through the thermosensitive agent supply nozzle 134 may be, for example, compressed air or a liquid.
  • the thermosensitive agent may be injected from the thermosensitive agent supply nozzle 134 toward the first surface and the second surface.
  • the said thermosensitive agent supply nozzle 134 makes the said thermosensitive agent the said 1st surface of the said steel plate S, and the said 2nd in the direction opposite to the said 1st direction D with which the said steel plate S is conveyed. Can be fed to the surface. Accordingly, the thermosensitive agent supplied from the thermosensitive agent supply nozzle 134 to the steel sheet S is in contact with the first surface and the second surface of the steel sheet S, and then, in the first direction ( It can be moved in the opposite direction to D). Accordingly, the first surface and the second surface of the steel sheet S may be instantaneously cooled, and the thermosensitive agent may not be repeatedly supplied to the surface of the steel sheet S to which the thermosensitive agent has already been supplied. As a result, the central portion of the steel sheet S is not cooled, and the first portion of the steel sheet S adjacent to the first surface and the second portion of the steel sheet S adjacent to the second surface are selectively cooled. Can be.
  • the first and second portions of the steel sheet S are selectively cooled by the first surface cooling portion 130a and the second surface cooling portion 130b, see FIG. 1.
  • the first phase transformation step described above may be performed. Specifically, the first surface and the second surface of the steel sheet S are cooled by the first surface cooling unit 130a and the second surface cooling unit 130b to form the steel sheet S. The first portion adjacent to the first surface of and the second portion adjacent to the second surface may be phase transformed. While the steel sheet S is cooled by the first surface cooling unit 130a and the second surface cooling unit 130b, the center portion of the steel sheet S is not cooled, so that the steel sheet S is The phase of the tissue of the core may not change.
  • the molding / cooling part 140 may form the steel sheet S in which the structure of the surface portion is phase-transformed, cool the central portion of the formed steel sheet, and manufacture the molded product 10.
  • the forming / cooling part 140 may supply a large amount of water to the formed steel sheet S to cool the molded steel sheet S. Accordingly, the second phase transformation step described with reference to FIG. 1 may be performed. Specifically, by the water supplied from the forming / cooling unit 140, the center of the formed steel sheet (S) is phase-transformed, the image of the tissue of the surface portions adjacent to the first and second surfaces It may not change.
  • the first phase transformation step is performed by the surface cooling unit 130
  • the steel sheet S heat-treated by the heat supply unit 120 is formed. 2
  • the first phase transformation step and the second phase transformation step may be sequentially performed after the heat-treated steel sheet S is molded. This will be described with reference to FIG. 9.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining the forming equipment of a steel sheet according to another embodiment of the present invention.
  • the cutting unit 110, the heat supply unit 120, and the molding / cooling unit 140 described with reference to FIG. 7 may be provided, and the surface cooling unit 130 may be omitted.
  • the steel sheet (S) heat-treated in the heat supply unit 120, as described with reference to Figure 2 is formed in the molding / cooling unit 140
  • the first phase transformation step and the second phase transformation step may be sequentially performed in the forming / cooling part 140.
  • the steel sheet S is heat-treated by the heat supply part 120 to phase transform the tissue (for example, after phase transformation into austenite tissue), in the forming / cooling part 140,
  • the steel sheet (S) is molded, and a thermosensitive agent is supplied to the surface of the formed steel sheet (S) so that the structure of the surface portion of the steel sheet (S) is phase transformation (for example, phase transformation into a ferrite structure), and
  • the tissue in the central portion may be phase transformed (for example, phase transformed into martensite or benite tissue).
  • the first phase transformation step and the second phase transformation step are not performed in the forming / cooling part 140, and the molded / cooling part 140 is formed in other equipment.
  • the first phase transformation step and the second phase transformation step may be sequentially performed on the steel sheet S. This will be described with reference to FIG. 10.
  • FIG. 10 is a schematic view for explaining the forming equipment of a steel sheet according to another embodiment of the present invention.
  • the cutting unit 110, the heat supply unit 120, the surface cooling unit 130, and the molding / cooling unit 140 described with reference to FIG. 7 may be provided.
  • the surface cooling unit 130 does not perform a first phase transformation step on the steel sheet S heat-treated in the heat supply unit 120, and the forming / cooling unit ( A first phase transformation step may be performed on the steel sheet S formed at 140.
  • the steel sheet S on which the first phase transformation step is performed is subjected to a second phase transformation step, and the molded product 10 is described with reference to FIGS. 3 to 6. As such, it may have a surface portion having a relatively high elongation and a central portion having a relatively high strength.
  • FIG. 11 is a scanning electron micrograph for explaining the microstructure of the steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • carbon (C) 0.15 wt%, manganese (Mn) 1.2 wt%, silicon (Si) 0.3 wt%, niobium (Nb) 0.03 wt%, boron (B) 0.02 wt%, and the rest Steel sheets made of iron (Fe) and other unavoidable impurities were prepared.
  • the steel sheet has a thickness of 40 mm and an austenite structure.
  • the first phase transformation step described with reference to FIG. 1 was performed. For this reason, the surface portion of the steel sheet phase transformation from austenite to ferrite in the first phase transformation step. Thereafter, water cooling was performed to perform the second phase transformation step described with reference to FIG. 1. For this reason, in the second phase transformation step, the central portion of the steel sheet was phase-transformed from austenite to martensite.
  • the mixed portion between the surface portion and the central portion together has a ferrite and martensite structure.
  • the method of forming a steel sheet, a molding facility, and a molded article according to an exemplary embodiment of the present invention may be applied to various industrial fields requiring high strength materials such as automobiles, shipbuilding, offshore plants, and construction.

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Abstract

강판의 성형품이 제공된다. 상기 성형품은, 외부 표면(exterior surface)에 인접한 표면부, 및 상기 표면부으로 둘러싸인 내부의 중심부를 포함하고, 상기 표면부에서 제1 상(phase)은 최대 분율(volume fraction)을 가지고, 제2 상(phase)은 최소 분율을 가지고, 상기 중심부에서, 상기 제2 상(phase)은 최대 분율을 가지고, 상기 제1 상(phase)을 최소 분율을 갖는 것을 포함한다.

Description

강판의 성형 방법, 성형 설비, 및 성형품
본 발명은 강판의 성형 방법, 성형 설비, 및 성형품에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 표면부와 다른 조직을 갖는 중심부를 포함하는 강판의 성형 방법, 성형 설비, 및 성형품에 관련된 것이다.
고강도 강판은 자동차의 경량화 소재 및 신개념 부품 소재 등 미래형 자동차 소재로 활용될 수 있으며, 고강도 철근 소재 및 반복 피로 저항성 소재에 사용될 수 있다. 우수한 저온 인성 및 고장력으로 인해 고강도 및 고방진능 조선용 소재로도 활용될 수 있다. 이 밖에, 용접성 소재, 파이프 소재 등으로도 활용이 가능하여, 고강도 강판에 대한 활용 분야 및 시장이 증가하고 있는 추세이다.
일반적으로 강판의 강도가 증가하면 연신율이 저하되어 가공성이 떨어지게 된다. 철강업체들은 강도와 가공성이라는 상충되는 두 가지 특성을 동시에 확보하여 고강도 강판의 장점을 극대화하기 위한 연구를 진행하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 2000-0043784(출원번호 10-1998-0060205, 출원인 주식회사 포스코)에 따르면, 중량%로 탄소: 0.06∼0.1%, 실리콘: 0.3% 이하, 망간: 1.4∼2.0%, 인: 0.02% 이하, 황: 0.005% 이하, 알루미늄: 0.01∼0.05%, 티타늄 0.05∼0.15%, 니오비움: 0.02∼0.04%, 질소: 50ppm 이하, 잔부 Fe 및 기타불가피한 불순물로 이루어진 인장강도 70kg/mm2급 고강도 열연 강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
다른 예를 들어, 대한민국 특허공개공보 2001-0060647(출원번호 10-1999-0063053, 출원인 주식회사 포스코)에 따르면, 중량%로 탄소: 0.06∼0.10%, 실리콘: 0.5∼1.0%, 망간: 1.5∼2.0%, 인: 0.02% 이하, 황: 0.0005% 이하, 알루미늄: 0.010∼0.050%, 티타늄: 0.050∼0.10%, 니오븀: 0.020∼0.040%, 질소: 60ppm 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 함유하는 가공성이 우수한 인장강도 780 MPa급 열연강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 고강도를 갖는 성형품을 제조하기 위한 강판의 성형 방법, 성형 설비, 및 그 성형품을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 고연신율을 갖는 성형품을 제조하기 위한 강판의 성형 방법, 성형 설비, 및 그 성형품을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 종래 사용되는 공정에 적용이 용이한 강판의 성형 방법 및 성형 설비를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 강판의 성형 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 강판의 성형 방법은, 강판을 준비하는 단계, 상기 강판을 열처리하는 단계, 열처리된 상기 강판의 표면을 냉각하여, 상기 강판의 표면부의 조직을 상 변태(phase transform)시키는 제1 상 변태 단계, 상기 강판의 상기 표면부의 조직을 상 변태시킨 후, 상기 강판을 성형하는 성형 단계, 및 성형된 상기 강판을 냉각하여, 성형된 상기 강판의 중심부의 조직을 상 변태시키는 제2 상 변태 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계에서, 상기 강판의 상기 중심부의 조직의 상(phase)은 유지되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 성형 단계 및 상기 제2 상 변태 단계에서, 상기 강판의 상기 표면부의 조직의 상(phase)은 유지되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 열처리된 상기 강판은 오스테나이트 조직을 갖고, 상기 제1 상 변태 단계에 의해, 열처리된 상기 강판의 상기 표면부는 페라이트 조직으로 상 변태되되, 열처리된 상기 강판의 상기 중심부는 오스테나이트 조직을 유지하고, 상기 제2 상 변태 단계에 의해, 성형된 상기 강판의 상기 중심부는 페라이트보다 높은 강도를 갖든 조직을 갖되, 성형된 상기 강판의 상기 표면부는 페라이트 조직을 유지하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 표면부의 연신율은, 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 중심부의 연신율보다 높고, 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 중심부의 강도는, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 표면부의 강도보다 높은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계는, 상기 강판의 상기 표면부에 압축 공기를 공급하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계는, 상기 강판의 상기 표면부에, 액체 상태의 감온제를 분사시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 강판을 성형하는 성형 단계, 및 상기 제2 상 변태 단계는 동일한 장비에서 수행될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 성형품을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 성형품은, 외부 표면(exterior surface)에 인접한 표면부, 및 상기 표면부으로 둘러싸인 내부의 중심부를 포함하고, 상기 표면부에서 제1 상(phase)은 최대 분율(volume fraction)을 가지고, 제2 상(phase)은 최소 분율을 가지고, 상기 중심부에서, 상기 제2 상(phase)은 최대 분율을 가지고, 상기 제1 상(phase)을 최소 분율을 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상(phase)의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상(phase)이 조직은 페라이트보다 높은 강도를 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표면부는 상기 제1 상(phase)만으로 구성되고, 상기 중심부는 상기 제2 상(phase)만으로 구성되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표면부에서 상기 중심부로 갈수록, 상기 제1 상(phase)의 분율은 감소되고, 상기 제2 상(phase)의 분율은 증가하고, 상기 중심부에서 상기 표면부으로 갈수록, 상기 제2 상(phase)의 분율은 감소되고, 상기 제1 상(phase)의 분율은 증가하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 갖고, 상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 성형품은, 상기 표면부 및 상기 중심부 사이에 상기 제1 상의 조직 및 상기 제2 상의 조직이 혼합된 혼합 부분을 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 강판의 성형 설비를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 강판의 성형 설비는, 강판을 절단하는 절단부, 절단된 상기 강판을 열처리하는 열공급부, 열처리된 상기 강판의 표면부를 선택적으로 냉각시키는 표면 냉각부, 및 상기 표면부가 냉각된 상기 강판을 성형하고, 성형된 상기 강판의 중심부를 냉각시키는 성형/냉각부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표면 냉각부는, 상기 강판의 제1 표면을 냉각시키는 제1 표면 냉각부, 및 상기 제1 표면에 대향하는 상기 강판의 제2 표면을 냉각시키는 제2 표면 냉각부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 표면 냉각부 및 상기 제2 표면 냉각부는, 상기 강판이 운반되는 방향과 반대 방향(anti parallel direction)으로, 감온제를 상기 강판의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 공급하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 감온제를 공급하는 감온제 공급 노즐은, 상기 강판의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면에 대하여 비스듬하게 (oblique) 배치되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표면 냉각부는 열처리된 상기 강판에 압축 공기를 제공하여, 상기 강판의 상기 표면부를 선택적으로 냉각시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표면 냉각부는, 열처리된 상기 강판의 상기 중심부를 제외한 상기 표면부를 선택적으로 냉각시켜, 상기 표면부의 조직을 상 변태시키고, 상기 성형/냉각부는, 성형된 상기 강판을 냉각시켜, 상기 표면부를 제외한 상기 중심부의 조직을 상 변태 시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 강판이 열처리되어 성형되기 전, 또는 성형된 후, 상기 강판의 표면부 및 중심부의 조직이 상 변태되어, 상기 표면부는 상대적으로 연신율이 높은 조직을 가지고, 상기 중심부는 상대적으로 높은 강도의 조직을 가질 수 있다. 이에 따라, 고연신율, 고가공성, 및 고강도를 갖는 강판의 성형 방법, 성형 설비, 및 성형품이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 성형 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강판의 성형 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 성형품을 설명하기 위한 사시도이자.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 설명하기 위한 것으로, 도 3의 A-A'따라 절취한 단면을 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 A-A'따라 절취한 단면의 상(phase)의 분율을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 성형품의 설명하기 위한 것으로, 도 3의 A-A'따라 절취한 단면을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강판의 성형 설비를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강판의 성형 설비에 포함된 표면 냉각부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강판의 성형 설비를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 강판의 성형 설비를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 미세 조직을 설명하기 위한 주사전자현미경 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 성형 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 강판이 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 강판은 열연 강판일 수 있다. 또는 다른 실시 예에 따르면, 상기 강판은 냉연 강판일 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 강판의 종류는 한정되지 않는다.
상기 강판이 열처리될 수 있다(S120). 열처리된 상기 강판의 조직은 상 변태될 수 있다. 예를 들어, 상기 강판은 오스테나이트(austenite) 조직을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 강판의 표면부 및 중심부는 모두 오스테나이트 조직을 가질 수 있다.
열처리된 상기 강판의 표면을 냉각하여, 상기 강판의 상기 표면부의 조직을 상 변태시키는 제1 상 변태 단계 단계(first phase transformation step)가 수행될 수 있다(S130).
상기 제1 상 변태 단계에서, 열처리된 상기 강판의 표면이 냉각되어, 상기 강판의 상기 표면부의 조직이 상 변태될 수 있다. 상기 강판의 상기 표면부는, 상기 강판의 제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면에 인접한 상기 강판의 일부분일 수 있다. 상기 제1 면 및 상기 제2 면은 상기 강판의 상부면 및 하부면일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 상 변태 단계가 수행되기 전 상기 열처리된 상기 강판이 오스테나이트 조직을 갖는 경우, 상기 제1 상 변태 단계에 의해, 상기 강판의 상기 표면부는 페라이트(ferrite) 조직을 가질 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계에 의해 상기 강판의 상기 표면부의 조직이 상 변태되는 동안, 상기 강판의 중심부의 조직의 상(phase)은 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상 변태 단계가 수행되더라도, 상기 강판의 상기 중심부는 오스테나이트 조직을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 상 변태 단계가 수행되는 동안, 상기 강판의 상기 중심부의 조직의 상(phase)은 변하지 않을 수 있다. 상기 강판의 상기 중심부는, 상기 강판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이에 위치하는, 상기 강판의 일부분일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계는, 상기 강판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 압축 공기를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압축 공기는 대기 중의 공기를 펌프를 이용하여 압축한 것일 수 있고, 다른 예를 들어, 상기 압축 공기는 불활성 가스 등 특정 가스를 이용한 것일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계는, 상기 강판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 액체 상태의 감온제를 분사시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 상태의 상기 감온제는 물 또는 액체 질소 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제1 면 및 상기 제2 면에 제공되는 압축 공기 또는 액체 상태의 감온제에 의해, 상기 강판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면이 A3 이하의 온도로 냉각되어, 상기 강판의 상기 표면부의 조직이 상 변태될 수 있다. 예를 들어, 상기 강판의 상기 표면부의 조직이, 오스테나이트에서 페라이트로 상 변태될 수 있다.
상기 압축 공기 및 액체 상태의 감온제는 짧은 시간 동안 상기 강판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 공급될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 상 변태 단계에서 상기 강판의 상기 중심부는 냉각되지 않고, 상기 중심부의 조직 상(pahse)이 유지될 수 있다.
상기 강판의 상기 표면부의 조직을 상 변태시킨 후, 상기 강판을 성형하는 성형 단계가 수행될 수 있다(S140). 상기 강판을 성형하는 단계는, 상기 표면부의 조직이 상 변태된 상기 강판의 프레스(press)하는 방법을 수행될 수 있다. 상기 강판이 성형되어, 성형 부속품이 제조될 수 있다.
성형된 상기 강판을 냉각하여, 성형된 상기 강판의 중심부의 조직을 상 변태시키는 제2 상 변태 단계가 수행될 수 있다(S150). 상술된 바와 같이, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태되지 않았던 성형된 상기 강판의 상기 중심부의 조직이, 상기 제2 상 변태 단계에 의해, 상 변태 될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태되지 않았던 상기 강판의 상기 중심부가 오스테나이트 조직을 갖는 경우, 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상기 강판의 상기 중심부는 마르텐사이트(martensite) 또는 베나이트 조직으로 상 변태될 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 강판의 상기 중심부는 DP(Dual Phase) 강 조직, TRIP(Transformation induced plasticity) 강 조직, 또는 TWIP(Twinning induced plasticity) 강 조직 등의 HSLA(High strength low alloy) 강 조직을 가질 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계에 의해, 성형된 상기 강판의 상기 중심부의 조직이 상 변태되는 동안, 상기 강판의 상기 표면부의 조직의 상(phase)은 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 상 변태 단계가 수행되더라도, 상기 강판의 상기 표면부는 페라이트 조직을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 제2 상 변태 단계가 수행되는 동안, 상기 강판의 상기 표면부의 조직의 상(phase)은 변하지 않을 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 강판의 상기 중심부의 조직의 연신율(elongation)은, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 강판의 상기 표면부의 조직의 연신율보다 낮을 수 있다. 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 강판의 상기 중심부의 조직의 강도는, 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 표면부의 조직의 강도보다 높을 수 있다.
상기 제2 상 변태 단계는, 상기 제1 상 변태 단계가 수행된 상기 강판을 수냉시키는 것을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 상 변태 단계는, 상기 제1 상 변태 단계와 다른 장비를 이용하여, 별개의 공정으로 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 상 변태 단계는, 상기 성형 단계가 수행되는 장비와 동일한 장비에서 수행될 수 있다. 다시 말하면, 상기 강판이 성형된 직후, 상기 강판이 성형된 장비에서 상기 제2 상 변태 단계가 수행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 표면부 및 상기 중심부는 각각 서로 다른 조직(예를 들어, 상기 표면부는 페라이트 조직, 상기 중심부는 마르텐사이트 또는 베나이트 조직)을 가질 수 있다. 한편, 성형된 상기 강판의 상기 표면부와 상기 중심부 사이에 위치하는, 상기 강판의 일부분(혼합 부분(mixed portion))은, 이상(dual phase) 조직을 가질 수 있다.
상기 강판의 상기 혼합 부분은, 상기 제1 상 변태 단계에 의해 상 변태되고, 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상 변태될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 상 변태 단계에 의해 상기 혼합 부분의 일 부분의 조직이 상 변태되고, 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상기 혼합 부분의 나머지 부분의 조직이 상 변태될 수 있다.
상기 제1 상 변태 단계에서 상기 혼합 부분의 상기 일 부분의 조직이 상 변태되는 동안, 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분의 조직은 상 변태되지 않을 수 있다. 상기 제2 상 변태 단계에서 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분의 조직이 상 변태되는 동안, 상기 제1 상 변태 단계에서 이미 상 변태된 상기 혼합 부분의 상기 일 부분은 상 변태되지 않을 수 있다. 이로 인해, 혼합 부분은, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 제1 상(first phase) 및 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 제2 상을 포함할 수 있다.
상기 제1 면 및 상기 제2 면에 인접한 상기 혼합 부분의 영역은 상기 제1 상의 분율(volume fraction)이 상기 제2 상의 분율보다 높을 수 있다. 상기 중심부에 인접한 상기 혼합 부분의 영역은 상기 제2 상의 분율이 상기 제1 상의 분율보다 높을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 상 변태 단계가 수행되기 전, 열처리된 상기 강판이 오스테나이트 조직을 갖는 경우, 상기 제1 상 변태 단계에 의해 상기 강판의 상기 혼합 부분의 상기 일 부분은 오스테나이트 조직에서 페라이트 조직으로 상 변태될 수 있다. 상기 혼합 부분의 상기 일 부분이 페라이트 조직으로 상 변태되는 동안, 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분은 오스테나이트 조직을 유지할 수 있다. 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분이 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 또는 베나이트 조직으로 상 변태될 수 있다. 상기 혼합 부분의 상기 나머지 부분이 마르텐사이트 또는 베나이트 조직으로 상 변태되는 동안, 이미 상 변태된 상기 혼합 부분의 상기 일 부분은 페라이트 조직을 유지할 수 있다. 이로 인해, 상기 혼합 부분은 페라이트 및 마르텐사이트의 이상(dual phase) 조직을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 강판의 상기 표면부는 상기 제1 상 변태 단계에 의해, 상대적으로 연신율이 높은 조직(예를 들어, 페라이트)으로 구성되고, 상기 강판의 상기 중심부는 상기 제2 상 변태 단계에 의해 상대적으로 강도가 높은 조직(예를 들어, 마르텐사이트 또는 베나이트)으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 성형된 상기 강판(성형 부속품)은 고연신율 및 고강도를 가질 수 있다.
도 1을 참조하여 설명된 강판의 성형 방법과 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계는 상기 강판을 성형한 후에 수행될 수 있다. 이를, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강판의 성형 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 도 1을 참조하여 설명된 방법에 따라, 강판이 준비되고(S110), 상기 강판이 열처리될 수 있다(S120). 열처리된 상기 강판은 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 열처리된 상기 강판의 조직은 상 변태되어, 일 실시 예에 따르면, 열처리된 상기 강판의 조직은 오스테나이트일 수 있다. 도 1을 참조하여 설명된 방법에 따라 열처리된 상기 강판이 성형되는 성형 단계가 수행될 수 있다(S130). 상기 성형 단계에서 열처리된 상기 강판의 조직의 상(phase)이 유지될 수 있다.
열처리된 상기 강판이 성형된 후, 도 1을 참조하여 설명된 방법에 따라, 성형된 상기 강판의 표면을 냉각하여, 상기 강판의 상기 표면부의 조직을 상 변태시키는 제1 상 변태 단계 단계가 수행될 수 있다(S140). 이후, 도 1을 참조하여 설명된 방법에 따라, 제1 상 변태 단계가 수행된 성형된 상기 강판을 냉각하여, 성형된 상기 강판의 중심부의 조직을 상 변태시키는 제2 상 변태 단계가 수행될 수 있다(S150).
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계 및 상기 제2 상 변태 단계는 동일한 장비 내에서 순차적으로 수행될 수 있다. 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 상 변태 단계 및 상기 제2 상 변태 단계는 다른 장비에서 수행될 수 있다.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 성형 방법에 따라 제조된 성형품이 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 성형품을 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열연 강판의 설명하기 위한 것으로, 도 3의 A-A'따라 절취한 단면을 도시한 것이고, 도 5는 도 3의 A-A'따라 절취한 단면의 상(phase)의 분율을 설명하기 위한 것이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 성형품(10)은, 제1 면(10a), 제2 면(10b), 및 중심부를 포함할 수 있다. 상기 제1 면(10a) 및 상기 제2 면(10b)은 서로 대향할 수 있다. 상기 중심부는 상기 제1 면(10a) 및 상기 제2 면(10b) 사이에 위치하는 상기 성형품(10)의 일부분일 수 있다.
상기 성형품(10)은 제1 상(phase) 및 제2 상(phase)을 갖는 이상(dual phase) 조직일 수 있다. 상기 성형품(10)의 상기 제1 상은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 상기 제1 상 변태 단계에서 생성될 수 있고, 상기 제2 상은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 상기 제2 상 변태 단계에서 생성될 수 있다.
상기 제1 상(phase)은 상기 제1 면(10a) 및 상기 제2 면(10b)에서 최대 분율(maximum volume fraction)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 면(10a)에 인접한 상기 성형품(10)의 제1 부분, 및 상기 제2 면(10a)에 인접한 상기 성형품(10)의 제2 부분은, 상기 제1 상(phase)만으로 구성되고, 상기 제2 상(phase)의 조직은 갖지 않을 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 미량의 제2 상 조직을 가질 수 있다. 상기 제1 면(10a)에서 상기 중심부로 갈수록, 상기 제1 상(phase)의 분율은 점차적으로 감소되고, 상기 제2 상(phase)의 분율은 점차적으로 증가될 수 있다.상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 상기 성형품(10)의 외면(exterior surface)에 인접한 표면부이고, 상기 중심부는 상기 표면부로 둘러싸인 상기 성형품(10) 내부의 일부분일 수 있다.
상기 제2 상(phase)은 상기 중심부에서 최대 분율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 성형품(10)의 상기 중심부는 상기 제2 상(phase)만으로 구성되고, 상기 제1 상(phase)의 조직은 갖지 않을 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 성형품(10)의 상기 중심부는 미량의 상기 제1 상의 조직을 가질 수 있다. 상기 중심부에서 상기 제1 면(10a)으로 갈수록, 그리고 상기 중심부에서 상기 제2 면(10b)으로 갈수록, 상기 제2 상(phase)의 분율은 점차적으로 감소되고, 상기 제1 상(phase)의 분율은 점차적으로 증가될 수 있다.
상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 가질 수 있다. 상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상의 조직은 마르텐사이트, 베나이트, 또는 DP(Dual Phase) 강 조직, TRIP(Transformation induced plasticity) 강 조직, 또는 TWIP(Twinning induced plasticity) 강 조직 등의 HSLA(High strength low alloy) 강 조직일 수 있다.
상기 제1 부분 및 상기 중심부 사이, 또는 상기 제2 부분 및 상기 중심부 사이에 위치하는, 혼합 부분은, 상기 제1 상 및 제2 상을 함께 가질 수 있다. 상기 제1 면(10a) 및 상기 제2 면(10b)에 인접할수록, 상기 혼합 부분에서 상기 제1 상(phase)의 분율은 증가되고 상기 제2 상(phase)의 분율은 감소될 수 있다. 상기 중심부에 인접할수록, 상기 혼합 부분에서 상기 제2 상(phase)의 분율은 증가되고, 상기 제1 상(phase)의 분율은 감소될 수 있다.
상기 제1 상(phase)만으로 구성된 상기 제1, 2 부분, 상기 제2 상(phase)만으로 구성된 상기 중심부, 및 상기 제1,2 상이 함께 존재하는 상기 혼합 부분이 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 성형품의 설명하기 위한 것으로, 도 3의 A-A'따라 절취한 단면을 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 상기 성형품(10)은 차례로 적층된 제1 부분(11), 제1 혼합 부분(12), 중심부(13), 제2 혼합 부분(14), 및 제2 부분(15)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(11), 상기 제1 혼합 부분(12), 상기 중심부(13), 상기 제2 혼합 부분(14), 및 상기 제2 부분(15)은 일체(one body)를 이룰 수 있다.
상기 제1 부분(11) 및 상기 제2 부분(15)은 제1 상(phase)만으로 구성되고, 상기 중심부(13)는 상기 제1 상(phase)과 다른 제2 상(phase)만으로 구성될 수 있다. 상기 제1 혼합 부분(12) 및 상기 제2 혼합 부분(14)은 상기 제1 상 및 상기 제2 상을 함께 가질 수 있다.
상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 가질 수 있다. 상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상의 조직은 마르텐사이트, 베나이트, 또는 DP(Dual Phase) 강 조직, TRIP(Transformation induced plasticity) 강 조직, 또는 TWIP(Twinning induced plasticity) 강 조직 등의 HSLA(High strength low alloy) 강 조직일 수 있다.
상기 제1 혼합 부분(12)에서, 상기 제1 부분(11)에 인접할수록 상기 제1 상(phase)의 분율이 증가하고, 상기 중심부(13)에 인접할수록 상기 제2 상의 분율이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 부분(11)에 인접한 상기 제1 혼합 부분(12)의 일 영역(a region)은 제1 상(phase)의 분율이 상기 제2 상(phase)의 분율보다 높고, 상기 중심부(13)에 인접한 상기 제1 혼합 부분(12)의 일 영역은 상기 제2 상(phase)의 분율이 상기 제1 상(phase)의 분율보다 높을 수 있다.
상기 제2 혼합 부분(14)에서, 상기 제2 부분(15)에 인접할수록 상기 제1 상(phase)의 분율이 증가하고, 상기 중심부(13)에 인접할수록 상기 제2 상의 분율이 증가될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 부분(12)에 인접한 상기 제2 혼합 부분(14)의 일 영역은 제1 상(phase)의 분율이 상기 제2 상(phase)의 분율보다 높고, 상기 중심부(13)에 인접한 상기 제2 혼합 부분(14)의 일 영역은 상기 제2 상(phase)의 분율이 상기 제1 상(phase)의 분율보다 높을 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 성형 설비가 설명된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강판의 성형 설비를 설명하기 위한 모식도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 강판의 성형 설비에 포함된 표면 냉각부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 강판의 성형 설비는 절단부(110), 열공급부(120), 표면 냉각부(130), 및 성형/냉각부(140)를 포함할 수 있다.
상기 절단부(110)는 코일(coil)에 권취된 강판(S)을 일정한 크기로 절단할 수 있다. 상기 강판(S)은 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 열연 강판, 또는 냉연 강판일 수 있다.
상기 열공급부(120)는 상기 절단부(110)에서 절단된 상기 강판(S)을 열처리할 수 있다. 상기 열처리된 상기 강판(S)은 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이, 상 변태될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 열처리된 상기 강판(S)은 오스테나이트 조직을 가질 수 있다.
상기 표면 냉각부(130)는, 상기 열처리된 상기 강판(S)의 표면부를 선택적으로 냉각시킬 수 있다. 상기 표면 냉각부(130)는 상기 강판(S)의 제1 표면을 냉각시키는 제1 표면 냉각부(130a) 및 상기 제1 표면에 대향하는 상기 강판(S)의 제2 표면의 냉각시키는 제2 표면 냉각부(130b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 표면 냉각부(130a) 및 상기 제2 표면 냉각부(130b)는 상기 강판(S)를 사이에 두고 이격될 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부(130a) 및 상기 제2 표면 냉각부(130b) 각각은, 감온제 공급 라인(132) 및 감온제 공급 노즐(134)을 포함할 수 있다. 상기 감온제 공급 라인(132)은, 상기 강판(S)이 운반되는 제1 방향(D)과 직각을 이루는 제2 방향으로 연장될 수 있다. 상기 감온제 공급 노즐(134)은, 상기 감온제 공급 라인(132)에 설치되고, 상기 감온제 공급 라인(132)에서 공급되는 감온제를 상기 강판(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 감온제 공급 노즐(134)은 상기 제1 방향(D)으로 서로 이격된 복수로 제공될 수 있다.
상기 감온제 공급 노즐(134)을 통하여, 상기 강판(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 제공되는 감온제는, 예를 들어 압축 공기, 또는 액체일 수 있다. 상기 감온제가 액체 상태의 감온제인 경우, 상기 감온제는 상기 감온제 공급 노즐(134)에서 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면을 향하여 분사될 수 있다.
상기 감온제 공급 노즐(134)은, 상기 강판(S)이 운반되는 상기 제1 방향(D)에 반대되는 방향으로, 상기 감온제를, 상기 강판(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 감온제 공급 노즐(134)에서 상기 강판(S)으로 공급된 상기 감온제는, 상기 강판(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면과 접촉된 후, 상기 제1 방향(D)과 반대되는 방향으로 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 강판(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면이 순간적으로 냉각되고, 이미 상기 감온제가 공급된 상기 강판(S)의 표면에 반복하여 상기 감온제가 공급되지 않을 수 있다. 이로 인해, 상기 강판(S)의 중심부가 냉각되지 않고, 상기 제1 표면에 인접한 상기 강판(S)의 제1 부분 및 상기 제2 표면에 인접한 상기 강판(S)의 제2 부분이 선택적으로 냉각될 수 있다.
상기 제1 표면 냉각부(130a) 및 상기 제2 표면 냉각부(130b)에 의해, 상기 강판(S)의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분이 선택적으로(selectively) 냉각되어, 도 1을 참조하여 설명된 제1 상 변태 단계가 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 표면 냉각부(130a), 및 상기 제2 표면 냉각부(130b)에 의해, 상기 강판(S)의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면이 냉각되어, 상기 강판(S)의 상기 제1 표면에 인접한 상기 제1 부분 및 제2 표면에 인접한 상기 제2 부분이 상 변태될 수 있다. 상기 강판(S)가 상기 제1 표면 냉각부(130a) 및 상기 제2 표면 냉각부(130b)에 의해 냉각되는 동안, 상기 강판(S)의 상기 중심부는 냉각되지 않아, 상기 강판(S)의 상기 중심부의 조직의 상(phase)은 변하지 않을 수 있다.
상기 성형/냉각부(140)는 상기 표면부의 조직이 상 변태된 상기 강판(S)을 성형하고, 성형된 상기 강판의 중심부를 냉각시켜, 성형품(10)을 제조할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 성형/냉각부(140)는 다량의 물을 성형된 상기 강판(S)에 공급하여, 성형된 상기 강판(S)을 수냉시킬 수 있다. 이에 따라, 도 1을 참조하여 설명된 제2 상 변태 단계가 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 성형/냉각부(140)에서 공급되는 물에 의해, 성형된 상기 강판(S)의 상기 중심부는 상 변태되고, 상기 제1 및 제2 표면들에 인접한 상기 표면부들의 조직의 상은 변하지 않을 수 있다.
도 7을 참조하여 설명된 강판의 성형 설비에서, 상기 열 공급부(120)에 의해 열처리된 상기 강판(S)이 상기 표면 냉각부(130)에 의해 제1 상 변태 단계가 수행된 후, 성형되는 것으로 설명하였으나, 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 열처리된 상기 강판(S)이 성형된 후 제1 상 변태 단계 및 제2 상 변태 단계가 순차적으로 수행될 수 있다. 이를 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강판의 성형 설비를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9를 참조하면, 도 7을 참조하여 설명된 절단부(110), 열공급부(120), 및 성형/냉각부(140)가 제공되고, 표면 냉각부(130)가 생략될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 강판의 성형 설비는, 상기 열 공급부(120)에서 열처리된 상기 강판(S)은, 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 성형/냉각부(140)에서 성형되고, 상기 성형/냉각부(140)에서 순차적으로 제1 상 변태 단계 및 제2 상 변태 단계가 수행될 수 있다. 다시 말하면, 상기 열 공급부(120)에 의해 상기 강판(S)이 열처리되어 조직이 상 변태된 후(예를 들어, 오스테나이트 조직으로 상 변태된 후), 상기 성형/냉각부(140)에서, 상기 강판(S)이 성형되고, 성형된 상기 강판(S)의 표면에 감온제가 공급되어 상기 강판(S)의 표면부의 조직이 상 변태(예를 들어, 페라이트 조직으로 상 변태)되고, 성형된 상기 강판(S)에 물을 공급하여 상기 중심부의 조직이 상 변태(예를 들어, 마르텐사이트 또는 베나이트 조직으로 상 변태)될 수 있다.
도 9를 참조하여 설명된 것과 달리, 상기 성형/냉각부(140)에서 제1 상 변태 단계 및 제2 상 변태 단계가 수행되지 않고, 상기 성형/냉각부(140)와 다른 장비에서 성형된 상기 강판(S)에 대해서 제1 상 변태 단계 및 제2 상 변태 단계가 순차적으로 수행될 수 있다. 이를, 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 강판의 성형 설비를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10을 참조하면, 도 7을 참조하여 설명된 절단부(110), 열공급부(120), 표면 냉각부(130), 및 성형/냉각부(140)가 제공될 수 있다. 도 7을 참조하여 설명된 것과 달리, 상기 표면 냉각부(130)는 상기 열 공급부(120)에서 열처리된 상기 강판(S)에 대해서 제1 상 변태 단계를 수행하지 않고, 상기 성형/냉각부(140)에서 성형된 상기 강판(S)에 대해서 제1 상 변태 단계를 수행할 수 있다. 상기 제1 상 변태 단계가 수행된 상기 강판(S)은, 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 제2 상 변태 단계가 수행되어, 상기 성형품(10)은 도 3 내지 6을 참조하여 설명된 것과 같이, 상대적으로 연신율이 높은 조직을 갖는 표면부 및 상대적으로 강도가 높은 조직을 갖는 중심부를 가질 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 강판의 미세 조직을 설명하기 위한 주사전자현미경 사진이다.
도 11을 참조하면, 탄소(C) 0.15 중량%, 망간(Mn) 1.2 중량%, 실리콘(Si) 0.3 중량%, 니오븀(Nb) 0.03 중량%, 보론(B) 0.02 중량(%), 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 강판를 준비했다. 상기 강판는, 40mm 두께 및 오스테나이트 조직을 갖는다. 열처리된 상기 강판에 압축 공기를 제공하여, 도 1을 참조하여 설명된 제1 상 변태 단계가 수행되었다. 이로 인해, 상기 제1 상 변태 단계에서 강판의 표면부가 오스테나이트에서 페라이트로 상 변태되었다. 이후, 수냉하여 도 1을 참조하여 설명된 제2 상 변태 단계를 수행하였다. 이로 인해, 상기 제2 상 변태 단계에서 강판의 중심부가 오스테나이트에서 마르텐사이트로 상 변태되었다.
도 10에서 알 수 있듯이, 압축 공기가 공급된 강판의 상기 표면부는 상대적으로 연신율이 높은 페라이트 조직을 가지고, 강판의 중심부는 상대적으로 강도가 높은 마르텐사이트 조직을 갖는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 표면부와 상기 중심부 사이의 혼합 부분은 페라이트와 마르텐사이트 조직을 함께 가지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 상기 표면부에 인접할수록, 상기 혼합 부분에서 페라이트의 분율이 증가되고, 상기 중심부에 인접할수록, 상기 혼합 부분에서 마르텐사이트의 분율이 증가되는 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 강판의 성형 방법, 성형 설비, 및 성형품은, 자동차, 조선, 해양 플랜트, 건설 등 고강도 소재를 요하는 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 강판을 준비하는 단계;
    상기 강판을 열처리하는 단계;
    열처리된 상기 강판의 표면을 냉각하여, 상기 강판의 표면부의 조직을 상 변태(phase transform)시키는 제1 상 변태 단계;
    상기 강판의 상기 표면부의 조직을 상 변태시킨 후, 상기 강판을 성형하는 성형 단계; 및
    성형된 상기 강판을 냉각하여, 성형된 상기 강판의 중심부의 조직을 상 변태시키는 제2 상 변태 단계를 포함하는 강판의 성형 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 상 변태 단계에서, 상기 강판의 상기 중심부의 조직의 상(phase)은 유지되는 것을 포함하는 강판의 성형 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 성형 단계 및 상기 제2 상 변태 단계에서, 상기 강판의 상기 표면부의 조직의 상(phase)은 유지되는 것을 포함하는 강판의 성형 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    열처리된 상기 강판은 오스테나이트 조직을 갖고,
    상기 제1 상 변태 단계에 의해, 열처리된 상기 강판의 상기 표면부는 페라이트 조직으로 상 변태되되, 열처리된 상기 강판의 상기 중심부는 오스테나이트 조직을 유지하고,
    상기 제2 상 변태 단계에 의해, 성형된 상기 강판의 상기 중심부는 페라이트보다 높은 강도를 갖든 조직을 갖되, 성형된 상기 강판의 상기 표면부는 페라이트 조직을 유지하는 것을 포함하는 강판의 성형 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 표면부의 연신율은, 상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 중심부의 연신율보다 높고,
    상기 제2 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 중심부의 강도는, 상기 제1 상 변태 단계에서 상 변태된 상기 표면부의 강도보다 높은 것을 포함하는 강판의 성형 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 상 변태 단계는,
    상기 강판의 상기 표면부에 압축 공기를 공급하는 것을 포함하는 강판의 성형 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 상 변태 단계는,
    상기 강판의 상기 표면부에, 액체 상태의 감온제를 분사시키는 것을 포함하는 강판의 성형 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 강판을 성형하는 성형 단계, 및 상기 제2 상 변태 단계는 동일한 장비에서 수행되는 것을 포함하는 강판의 성형 방법.
  9. 외부 표면(exterior surface)에 인접한 표면부, 및 상기 표면부으로 둘러싸인 내부의 중심부를 포함하는 성형품에 있어서,
    상기 표면부에서 제1 상(phase)은 최대 분율(volume fraction)을 가지고, 제2 상(phase)은 최소 분율을 가지고,
    상기 중심부에서, 상기 제2 상(phase)은 최대 분율을 가지고, 상기 제1 상(phase)을 최소 분율을 갖는 것을 포함하는 성형품.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 상(phase)의 조직은 페라이트이고, 상기 제2 상(phase)이 조직은 페라이트보다 높은 강도를 갖는 것을 포함하는 성형품.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 표면부는 상기 제1 상(phase)만으로 구성되고,
    상기 중심부는 상기 제2 상(phase)만으로 구성되는 것을 포함하는 성형품.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 표면부에서 상기 중심부로 갈수록, 상기 제1 상(phase)의 분율은 감소되고, 상기 제2 상(phase)의 분율은 증가하고,
    상기 중심부에서 상기 표면부으로 갈수록, 상기 제2 상(phase)의 분율은 감소되고, 상기 제1 상(phase)의 분율은 증가하는 것을 포함하는 성형품.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 상의 조직은 상기 제2 상의 조직보다 높은 연신율을 갖고,
    상기 제2 상의 조직은 상기 제1 상의 조직보다 높은 강도를 갖는 것을 포함하는 성형품.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 표면부 및 상기 중심부 사이에, 상기 제1 상의 조직 및 상기 제2 상의 조직이 혼합된 혼합 부분을 더 포함하는 성형품.
  15. 강판을 절단하는 절단부;
    절단된 상기 강판을 열처리하는 열공급부;
    열처리된 상기 강판의 표면부를 선택적으로 냉각시키는 표면 냉각부; 및
    상기 표면부가 냉각된 상기 강판을 성형하고, 성형된 상기 강판의 중심부를 냉각시키는 성형/냉각부를 포함하는 강판의 성형 설비.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 표면 냉각부는,
    상기 강판의 제1 표면을 냉각시키는 제1 표면 냉각부; 및
    상기 제1 표면에 대향하는 상기 강판의 제2 표면을 냉각시키는 제2 표면 냉각부를 포함하는 강판의 성형 설비.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 표면 냉각부 및 상기 제2 표면 냉각부는, 상기 강판이 운반되는 방향과 반대 방향(anti parallel direction)으로, 감온제를 상기 강판의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면으로 공급하는 것을 포함하는 강판의 성형 설비.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 감온제를 공급하는 감온제 공급 노즐은, 상기 강판의 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면에 대하여 비스듬하게 (oblique) 배치되는 것을 포함하는 강판의 성형 설비.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 표면 냉각부는 열처리된 상기 강판에 압축 공기를 제공하여, 상기 강판의 상기 표면부를 선택적으로 냉각시키는 것을 포함하는 강판의 성형 설비.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 표면 냉각부는, 열처리된 상기 강판의 상기 중심부를 제외한 상기 표면부를 선택적으로 냉각시켜, 상기 표면부의 조직을 상 변태시키고,
    상기 성형/냉각부는, 성형된 상기 강판을 냉각시켜, 상기 표면부를 제외한 상기 중심부의 조직을 상 변태 시키는 것을 포함하는 강판의 성형 설비.
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