KR100372731B1 - 열간직송압연법에의한고강도구조용박강판및그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 건축물 및 기기등의 구조용으로 사용되는 고강도 구조용 박강판과 그 제조방법에 관한 것으로써, 중량%로 탄소:0.015∼0.1%, 황:0.015% 이하, 질소:0.015%이하, 인:0.05∼0.1%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 킬드강에 Nb:0.005∼0.1%, Ti:0.05∼0.15%의 범위내에서 X = Nb - 7.75[C - (Ti - 3.42N - 1.5S)/4]의 식에 의해 계산된 X값이 -0.25∼0이 되도록 합금첨가된 강과, 상기 조성으로 이루어진 강을, 연속주조하는 단계와; 열연재가열 단계를 거치지 않고 고온상태의 슬라브를 10∼30분간 유지한 후, 열간압연하는 단계와; 650℃ 이하의 온도에서 권취하는 단계와; 강판중에 극미세 석출물을 다량 형성시킨 강을 이용하여, 통상의 방법으로 산세 및 냉간압연 하는 단계와; 680∼730℃의 온도범위에서 소둔하는 단계로 이루어진 열간직송압연법에 의한 70kg/mm²급의 회복소둔형 고강도 구조용 박강판의 제조방법을 요지하므로, 강중 Ti, Nb등의 특수원소의 첨가량을 제어하고, 또한 열간직송압연법(Hot Direct Rolling)을 이용하여, 소둔시 회복영역의 온도를 현저히 높인 강을 냉간압연후 비교적 고온에서 연속소둔을 실시함으로써, 인장강도 70kg/mm²이상의 재질특성을 갖는 회복소둔형 고강도 구조용 박강판을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

열간직송압연법에 의한 고강도 구조용 박강판 및 그 제조방법{Method of manufacturing grad high strength structual steel sheet by hot direct rolling}

본 발명은 주로 건축물 및 기기등의 구조용으로 사용되는 고강도 구조용 박강판과 그 제조방법에 관한 것으로써, 더 상세하게는 강중의 특수원소 첨가량을 제어하고, 최근 새로이 도입된 철강생산 방식인 열간직송압연법(Hot Direct Rolling)을 이용함으로써, 인장강도 70kg/mm²이상의 재질특성을 갖는 회복소둔형 고강도 구조용 박강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 회복소둔형 고강도 구조용 박강판을 제조하기 위해서는 중간 소재인 열연강판을 냉간압연하여 가공경화시킨 냉간압연재를 회복소둔시킴으로써 목표강도와 최소한의 가공성(연신율 5∼10% 정도)을 함께 확보하는 방식을 이용하지만, 이때 만일 소둔조업온도가 너무 낮으면 연신율 상승효과를 기대할 수 없으며, 또한 거꾸로 소둔조업온도가 너무 높으면 재결정에 의해 급격한 연화현상이 일어나 목표강도의 확보가 불가능해진다.

따라서, 상기의 구조용 박강판을 원활히 생산하기 위해서는 생산강종의 회복영역에 해당하는 온도(통상 상기 재질의 강종을 생산하는데 이용되는 Ti첨가 극저탄소강의 경우, 540∼610℃ 정도)에서 정확히 소둔조업을 실시하는 것이 매우 중요하다.

통상, 소둔조업은 연속소둔라인에서 이루어지는 것이 보통이며, 상기의 연속소둔라인은 매우 고가의 대규모 설비이기 때문에 하나의 설비에서 일반 가공용 강판에서 심가공용 고강도 강판에 이르기까지 매우 다양한 박강판을 생산하며, 이러한 박강판들은 거의 모두 750∼860℃의 고온에서 완전 재결정소둔을 실시함으로써, 목표재질을 얻는 것이 일반적이다.

따라서, 70kg/mm²급 회복소둔형 고강도강판을 연속소둔라인에서 다른 강종과 함께 연속적으로 생산하기 위해서는 소둔온도를 150℃ 이상 급격히 낮추어서 작업해야 하므로, 동 강종의 생산시에는 고가의 설비에 무리가 갈 뿐만 아니라, 소둔조업이 매우 불안정해지며, 또한 생산성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 효과적으로 해결하고자 안출된 것으로서, 강중 Ti, Nb등의 특수원소의 첨가량을 제어하고, 또한 최근 새로이 도입된 철강생산 방식인 열간직송압연법(Hot Direct Rolling)을 이용하여, 소둔시 회복영역의 온도를 현저히 높인 강을 소재로 냉간압연후, 비교적 680∼730℃의 고온에서 연속소둔을 실시함으로써, 인장강도 70kg/mm²이상의 재질특성을 갖는 회복소둔형 고강도 구조용 박강판과 그 제조하는 방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 탄소 : 0.015∼0.1%, 황 : 0.015% 이하, 질소 : 0.015% 이하, 인 : 0.05∼0.1%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 킬드강에 Nb : 0.005∼0.1%, Ti : 0.05∼0.15%의 범위내에서 X = Nb - 7.75[C - (Ti - 3.42N - 1.5S)/4]의 식에 의해 계산된 X값이 -0.25∼0이 되도록 합금첨가된 70kg/mm²급 회복소둔형 고강도 구조용 박강판을 제공하는 데 특징이 있다.

또한, 본 발명은 중량%로 중량%로 탄소 : 0.015∼0.1%, 황 : 0.015% 이하, 질소 : 0.015% 이하, 인 : 0.05∼0.1%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 킬드강에 Nb : 0.005∼0.1%, Ti : 0.05∼0.15%의 범위내에서 X = Nb - 7.75[C - (Ti - 3.42N - 1.5S)/4]의 식에 의해 계산된 X값이 -0.25∼0이 되도록 합금첨가된 강을 연속주조하는 단계와; 열연재가열 단계를 거치지 않고 고온상태의 슬라브를 10∼30분간 유지후 열간압연하는 단계와; 650℃ 이하의 온도에서 권취하는 단계와; 강판중에 극미세 석출물을 다량 형성시킨 강을 이용하여, 통상의 방법으로 산세 및 냉간압연 하는 단계와; 680∼730℃의 온도범위에서 소둔하는 단계로 이루어진 열간직송압연법에 의한 70kg/mm²급 회복소둔형 고강도 구조용 박강판의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 화학성분 및 제조조건을 각각 한정한 이유를 상세히 설명하면 다음과 같다.

강중 탄소가 0.015% 이하인 경우에는 제강공정에서의 추가적인 탈탄작업이 필요하며, 또한 0.1% 이상인 경우에는 본 발명에서 제한하고 있는 계산식을 만족시키기 위해 Ti 및 Nb량을 많이 첨가하여야 하므로, 탄소 함량을 0.015∼0.1%로 제한하였다.

강중 황 및 질소는 Ti 및 Nb와 결합하여 TiS 및 TiN, NbN 등의 황화물 및 질화물을 형성하는 원소로써 그 함량이 0.015% 이상인 경우에는 본 발명에서 의도하고 있는 TiC 및 NbC 등의 조성을 갖는 극미세 석출물의 형성이 현저히 적어질 위험이 있으며, 또한 질소의 경우에는 청열취성을 조장하는 원소이기 때문에 그 함량을 각각 0.15% 이하로 한정하였다.

강중 인은 값싸면서도 고용강화능이 매우 큰 원소로써, 본 발명에서 목표로하는 인장강도의 확보에 유리할 뿐만 아니라, 부수적으로 FeTiP 등의 미세석출물 형성으로 재결정 온도를 상승시켜주는 역할을 하나, 그 함량이 0.1% 이상인 경우에는 취성을 일으킬 위험이 있기 때문에 그 첨가량을 0.05∼0.1%로 제한하였다.

본 발명강의 소둔조업온도 즉, 재결정소둔시 회복영역의 온도를 상승시키기위하여 첨가하는 Ti 및 Nb 첨가량은 그 효과가 최대가 될 수 있도록 하면서, 상기 원소가 고가인 점을 고려하여 경제적인 범위내에서 그 첨가량을 결정하였다. 즉, 강중 Ti 및 Nb 함량은 본 발명의 열연권취과정에서 극미세 TiC 및 NbC 등의 석출물이 가장 활발하게 형성될 수 있도록 X = Nb - 7.75[C - (Ti - 3.42N - 1.5S)/4]의 식에 의해 계산된 X값이 -0.25∼0이 되도록 하고, 또한 경제적인 측면을 고려하여 Nb는 0.005∼0.1%, Ti는 0.05∼0.15%로 한정하였다.

상기 식에서 구해진 X 값이 -0.25 보다 작은 경우에는 극미세 석출물의 절대량이 적어지며, 또한 0 이상인 경우에는 Ti계 및 Nb계 석출물이 조대해지는 경향이 있기 때문에 극미세 석출물 형성에 의한 재결정 지연효과는 기대하기 어려워지는 것이다.

상기의 성분범위를 갖는 강을 연속주조후, 재가열 단계를 거치지 않고, 고온상태의 슬라브를 10∼30분간 유지한 후, 곧바로 열간압연공정에 투입하여 열간압연을 실시하는 새로운 열간압연법인 열간직송압연에 의해 스트립을 650℃ 이하로 권취함으로써, 중간소재인 열연강판을 제조하게 된다.

본 발명에서 회복소둔형 고강도 구조용 박강판의 제조를 위하여 채택하고 있는 열간직송압연법은 연속주조후, 상온까지 냉각된 슬라브를 다시 1200℃ 정도로 다시 재가열하여 유지하는 공정을 생략하기 때문에, Ti계 및 Nb계의 조대한 변태석출물이 형성되는 것을 근본적으로 방지할 수 있으며, 따라서 본 발명에서 조장하려고 하는 극미세 변태 석출물의 형성을 매우 효과적으로 달성할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명에서 열연권취온도를 650℃ 이하로 제한한 이유는 상기 온도이상에서는 석출물이 조대화 되는 경향이 강하기 때문에 이를 방지하고자 하는 것이다.

상기와 같은 방식으로 제조한 열연강판을 산세, 냉간압연후, 종래의 방식으로는 600℃ 내외의 온도에서 소둔을 실시하여 제조하던 경우와 비교하여, 훨씬 더 높은 온도인 680∼730℃에서 연속소둔조업을 실시하여 70kg/mm²급 회복소둔형 고강도 구조용 박강판을 제조할 수 있기 때문에, 소둔조업시 다른 강종과 함께 연속적으로 생산하기 위해서 소둔온도를 150℃ 이상 무리하게 급격히 낮추어서 작업함으로써 생기는 문제점을 해소할 수 있으며, 따라서 고가인 연속소둔설비의 안정화와 함께 생산성 향상을 꾀할 수가 있는 것이다.

이하 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

[실시예]

[표 1] 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의해 계산되어 합금설계된 성분계를 갖는 알루미늄 킬드강을 용해하고, [표 2]에 나타낸 바와 같이 열간직송압연법을 채택하여 열연강판을 제조한 후, 통상의 방법으로 산세, 냉연하여 680∼730℃의 온도에서 연속소둔조업을 실시함으로써 회복소둔형 고강도 박강판을 제조하였다.

[표 2]에 나타낸 기계적 성질에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 공지의 비교강에 비해 훨씬 높은 소둔온도로 작업하면서도 동등 이상의 강도확보가 가능함을 알 수 있다.

[표 1]

[표 2]

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 강중 Ti, Nb 등의 특수원소의 첨가량을 제어하고, 또한 열간직송압연법(Hot Direct Rolling)을 이용하여, 소둔시 회복영역의 온도를 현저히 높인 강을 소재로 냉간압연후, 비교적 680∼730℃의 고온에서 연속소둔을 실시함으로써, 인장강도 70kg/mm²이상의 재질특성을 갖는 회복소둔형 고강도 구조용 박강판을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 중량%로 탄소 : 0.015∼0.1%, 황 : 0.015% 이하, 질소 : 0.015% 이하, 인 : 0.05∼0.1%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 킬드강에 Nb : 0.005∼0.1%, Ti : 0.05∼0.15%의 범위 내에서 하기 식,

   X = Nb - 7.75[C - (Ti - 3.42N - 1.5S)/4]

   에 의해 계산된 X값이 -0.25∼0이 되도록 합금첨가된 것을 특징으로 하는 70kg/mm²급 회복소둔형 고강도 구조용 박강판.
2. 중량%로 탄소 : 0.015∼0.1%, 황 : 0.015% 이하, 질소 : 0.015% 이하, 인 : 0.05∼0.1%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 알루미늄 킬드강에 Nb : 0.005∼0.1%, Ti : 0.05∼0.15%의 범위 내에서 X = Nb - 7.75[C - (Ti - 3.42N - 1.5S)/4]의 식에 의해 계산된 X값이 -0.25∼0이 되도록 합금첨가된 강을, 연속주조하는 단계와;

   열연재가열 단계를 거치지 않고 고온상태의 슬라브를 10∼30분간 유지한 후, 열간압연하는 단계와;

   650℃ 이하의 온도에서 권취하는 단계와;

   강판중에 극미세 석출물을 다량 형성시킨 강을 이용하여 통상의 방법으로 산세 및 냉간압연 하는 단계와;

   680∼730℃의 온도범위에서 소둔하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 열간직송압연법에 의한 70kg/mm²급 회복소둔형 고강도 구조용 박강판의 제조방법.