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KR102283929B1 - 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법 - Google Patents

열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법 Download PDF

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KR102283929B1
KR102283929B1 KR1020197017529A KR20197017529A KR102283929B1 KR 102283929 B1 KR102283929 B1 KR 102283929B1 KR 1020197017529 A KR1020197017529 A KR 1020197017529A KR 20197017529 A KR20197017529 A KR 20197017529A KR 102283929 B1 KR102283929 B1 KR 102283929B1
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아르셀러미탈
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Abstract

본 발명은 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법에 관한 것이다.

Description

열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법
본 발명은 열처리 라인에서, 페라이트, 마텐자이트, 베이나이트, 펄라이트, 시멘타이트 및 오스테나이트 중에서 선택된 적어도 하나의 상을 0 내지 100 % 포함하는, 미세조직 mtarget 및 화학적 강 조성을 갖는 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법에 관한 것이다.
자동차 제조를 위해 코팅된 또는 맨 (bare) 강판을 사용하는 것이 알려져 있다. 다수의 강 등급이 차량 제조에 사용된다. 강 등급의 선택은 강 부품의 최종 적용에 의존한다. 예컨대, 노출 부분을 위해 IF (Interstitial-Free) 강이 생산될 수 있고, 시트 및 플로어 크로스 부재 또는 A-필러를 위해 TRIP (Transformation-Induced Plasticity) 강이 생산될 수 있으며, 리어 레일 또는 루프 크로스 부재를 위해 DP (Dual Phase) 강이 생산될 수 있다.
이 강들의 생산 중에, 하나의 특정 적용을 위한 예상되는 기계적 특성을 갖는 원하는 부품을 획득하기 위해 강에 중요한 처리가 수행된다. 그러한 처리는 예컨대 금속 코팅의 형성 전에 연속 어닐링 또는 퀀칭 및 분단 처리일 수 있다. 이러한 처리는 조정된 노 라인에서 수행된다.
이러한 처리 동안, 일부 계획되지 않은 편차가 온라인으로 나타날 수 있다. 예컨대, 노내 온도, 강판의 두께, 라인 속도가 달라질 수 있다.
특허출원 US4440583 은 스트립이 이동하는 방향으로 배치된 복수의 노즐들 (노즐들은 고온의 주행 스트립에 대해 냉각제를 분사함) 및 노즐들에 냉매를 공급하는 파이프에 부착된 유속 제어 밸브를 포함하는 냉각 장치의 사용에 의해 실행되는 강 스트립의 제어된 냉각 방법에 관한 것이다. 스트립의 두께, 냉각 시작 및 종료 온도, 및 원하는 냉각 속도를 포함하는 식을 사용함으로써, 원하는 냉각 속도를 획득하는 데 필요한 열전달률이 계산되고, 획득된 열전달률은 냉각제 분무 구역 전후의 아이들-패스 구역에서의 자연 냉각 효과에 따라 보정된다. 그 다음, 냉각제의 유속은 열전달률과의 사전 설정된 관계로부터 도출되고 설정된다. 스트립 이동 경로를 따른 냉각제 분무 구역의 길이는 스트립의 주행 속도, 냉각 시작 및 종료 온도, 및 원하는 냉각 속도를 사용하여 계산된다. 노즐들은 계산된 값에 대응하는 수의 노즐에서만 냉각수가 분무되도록 켜지고 꺼지도록 설정된다. 제어된 냉각이 수행되는 동안 스트립 두께가 변할 때, 상기 설정에 기초하여 열전달률이 다시 계산되고, 그에 따라 냉각제 유속을 보정한다. 스트립 속도가 변할 때, 냉각제 분무 영역의 길이가 다시 계산되어, 노즐들의 온-오프 패턴을 보정한다.
이 방법에서, 편차가 나타날 때, 열전달률 또는 냉각제 분무 영역의 길이는 편차를 보정하기 위해 다시 계산된다. 이 방법은 화학적 조성, 미세조직, 특성, 표면 텍스쳐 등을 포함하는 강판 특징을 고려하지 않는다. 따라서, 각 강판이 그 자체의 특징을 가짐에도 불구하고, 임의의 종류의 강판에 동일한 보정이 적용될 위험이 있다. 이 방법은 다수의 강 등급들의 개별화되지 않은 냉각 처리를 허용한다.
결과적으로, 보정은 하나의 특정 강에 맞춰지지 않으며, 따라서 처리의 종료 시에, 원하는 특성들이 획득되지 않는다. 더욱이, 처리 후에, 강은 기계적 특성들의 큰 분산을 가질 수 있다. 마지막으로, 광범위한 강 등급들이 제조될 수 있더라도, 처리된 강의 품질은 불량하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 열처리 라인에서 도달하기 위한 특정 화학적 강 조성 및 특정 미세조직 mtarget 을 갖는 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법을 제공함으로써, 전술한 단점들을 해결하는 것이다. 다른 목적은 각각의 강판에 맞춰진 처리를 제공함으로써 열적 경로를 온라인으로 조정하는 것이고, 이러한 처리는 가능한 최저 계산 시간으로 매우 정확하게 계산된다. 다른 목적은 예외적인 특성들을 갖는 강판을 제공하는 것이고, 이러한 특성들은 가능한 최소한의 특성 분산을 갖는다.
이러한 목적은 청구항 1 에 따른 방법을 제공함으로써 달성된다. 이 방법은 또한 청구항 2 내지 청구항 20 의 임의의 특징들을 포함할 수 있다.
다른 목적은 청구항 21 에 따른 코일을 제공함으로써 달성된다. 상기 방법은 또한 청구항 22 또는 23 의 특징들을 포함할 수 있다.
다른 목적은 청구항 24 에 따른 열적 처리 라인을 제공함으로써 달성된다.
마지막으로, 상기 목적은 청구항 25 에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 달성된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하의 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명을 설명하기 위해, 다양한 실시형태들 및 비제한적인 예들의 시도들이 특히 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 일례를 도시한다.
도 2 는 가열 단계, 소킹 (soaking) 단계, 냉각 단계 및 과시효 단계를 포함하는 강판의 연속 어닐링을 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 바람직한 실시형태를 도시한다.
도 4 는 용융 도금 (hot-dip) 에 의한 코팅의 성막 이전에 강판상에서 연속 어닐링이 행해지는 본 발명에 따른 일례를 도시한다.
이하의 용어들이 정의된다:
- CC : 중량% 의 화학적 조성,
- mtarget : 미세조직의 목표값,
- mstandard : 선택된 제품의 미세조직,
- Ptarget : 기계적 특성의 목표값,
- mi : 강판의 초기 미세조직,
- X : 중량% 의 상분율,
- T : 섭씨 (℃) 의 온도,
- t : 시간 (s),
- s : 초,
- UTS : 극한 인장 강도 (MPa),
- YS : 항복 응력 (MPa),
- 아연 기반의 금속 코팅은 50 % 이상의 아연을 포함하는 금속 코팅을 의미하고,
- 알루미늄 기반의 금속 코팅은 50 % 이상의 알루미늄을 포함하는 금속 코팅을 의미하며,
- TT: 열적 처리,
- 열적 경로, TT, TPtarget, TPx 및 TPxint 는 시간, 열적 처리의 온도, 및 냉각, 등온 또는 가열 속도로부터 선택되는 적어도 하나의 속도를 포함하고, 등온 속도는 일정한 온도를 갖는 속도 (rate) 를 의미하고,
- 나노유체 : 나노입자들을 포함하는 유체.
"강”또는 "강판”은, 부품이 최대 2500 MPa, 더 바람직하게는 최대 2000 MPa 의 인장 강도를 달성할 수 있게 하는 조성을 갖는 강판, 코일, 플레이트를 의미한다. 예를 들어, 인장 강도는 500 MPa 이상, 바람직하게는 1000 MPa 이상, 유리하게는 1500 MPa 이상이다. 본 발명에 따른 방법이 임의의 종류의 강에 적용될 수 있으므로, 광범위한 화학적 조성이 포함된다.
본 발명은 열적 처리 라인에서, 페라이트, 마텐자이트, 베이나이트, 펄라이트, 시멘타이트 및 오스테나이트 중에서 선택된 0 ~ 100 % 의 적어도 하나의 상을 포함하는 미세조직 mtarget 및 화학적 강 조성을 갖는 열처리된 강판을 제조하기 위한 동적 조정 방법에 관한 것으로서, 미리 규정된 열적 처리 TT 가 강판에 행해지고, 상기 방법은,
A. 적어도 하나의 센서가 열적 처리 TT 동안 발생하는 임의의 편차를 검출하는, 제어 단계,
B. 열적 처리 동안 편차가 검출되는 때, 상기 편차를 고려하여 mtarget 에 도달하기 위해 신규 열적 경로 TPtarget 이 결정되도록 수행되는 계산 단계로서, 상기 계산 단계는
1) TPx 의 종료 시에 하나의 미세조직 mx 에 대응하는 적어도 2 개의 열적 경로 TPx 가 TT 및 mtarget 에 도달할 강판의 미세조직 mi 에 기초하여 계산되는 계산 하위 단계,
2) mtarget 에 도달하기 위한 하나의 신규 열적 경로 TPtarget 이 TPx 로부터 선택되고 mx 가 mtarget 에 가장 근접하도록 선택되는, 선택 하위 단계
를 포함하는, 상기 계산 단계, 및
C. TPtarget 이 강판상에서 온라인으로 수행되는 신규 열적 처리 단계를 포함한다.
임의의 이론에 구속되려는 의도 없이, 본 발명에 따른 방법이 적용될 때, 각 강판에 의존하는 맞춤형 (personalized) 열처리를 제공함으로써 열적 처리 동안에 발생하는 임의의 편차를 보정하는 것이 가능할 것 같다. 그렇게 하기 위해, 정밀한 특정 신규 열적 경로 TPtarget 이 mtarget, 특히 처리를 따른 모든 상들의 비율, mi (강판을 따른 미세조직 분산을 포함) 및 편차를 고려하여 짧은 계산 시간에 계산된다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은 열역학적 안정 상들, 즉 페라이트, 오스테나이트, 시멘타이트 및 펄라이트, 및 열역학적 준안정 상들, 즉 베이나이트 및 마텐자이트를 계산에 고려한다. 따라서, 가능한 최소한의 특성 분산으로 예상되는 특성들을 갖는 강판이 획득된다.
바람직하게는, 미세조직들 mx, mtarget 및 mi 상들은 크기, 형상 및 화학적 조성으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소에 의해 규정된다.
바람직하게는, 도달할 미세조직 mtarget 은,
- 100 % 의 오스테나이트,
- 5 ~ 95 % 의 마텐자이트, 4 ~ 65 % 의 베이나이트, 잔부의 페라이트,
- 8 ~ 30 % 의 잔류 오스테나이트, 0.6 ~ 1.5 % 의 고용체 중의 탄소, 잔부의 페라이트, 마텐자이트, 베이나이트, 펄라이트 및/또는 시멘타이트,
- 1 ~ 30 % 의 페라이트 및 1 ~ 30 % 의 베이나이트, 5 ~ 25 % 의 오스테나이트, 잔부의 마텐자이트,
- 5 ~ 20 % 의 잔류 오스테나이트, 잔부의 마텐자이트,
- 페라이트 및 잔류 오스테나이트,
- 잔류 오스테나이트 및 금속간 상들,
- 80 ~ 100 % 의 마텐자이트 및 0 ~ 20 % 의 잔류 오스테나이트,
- 100 % 마텐자이트,
- 5 ~ 100 % 의 펄라이트 및 0 ~ 95 % 의 페라이트, 및
- 적어도 75 % 의 등축 (equiaxed) 페라이트, 5 ~ 20 % 의 마텐자이트 및 10 % 이하의 양의 베이나이트를 포함한다.
유리하게는 강판은 DP (Dual Phase), TRIP (Transformation Induced Plasticity), Q&P (Quenched & Partitioned steel), TWIP (Twins Induced Plasticity), CFB (Carbide Free Bainite), PHS (Press Hardening Steel), TRIPLEX, DUPLEX, 및 DP HD (Dual Phase High Ductility) 를 포함하는 임의의 종류의 강 등급일 수 있다.
화학적 조성은 각각의 강판에 의존한다. 예를 들어, DP 강의 화학적 조성은
0.05 < C < 0.3%,
0.5 ≤ Mn < 3.0%,
S ≤ 0.008%,
P ≤ 0.080%,
N ≤ 0.1%,
Si ≤ 1.0%
를 포함할 수 있고, 조성의 잔부는 철 및 개발로 인한 불가피한 불순물로 구성된다.
도 1 은 TT 가 열처리 라인에서 강판에 수행되는 본 발명에 따른 일례를 도시하며, 이 강판은 화학적 조성 CC 및 도달할 mtarget 을 갖는다.
본 발명에 따르면 단계 A) 에서, 열적 처리 동안에 일어나는 임의의 편차가 검출된다. 바람직하게는, 편차는 다음 중에서 선택된 프로세스 파라미터의 변화에 기인한다: 노 온도, 강판 온도, 가스량, 가스 조성, 가스 온도, 라인 속도, 열처리 라인의 고장, 용융 도금 욕의 변화, 강판 방사율 및 강 두께의 변화.
노 온도는 특히 연속 어닐링에서 가열 온도, 소킹 온도, 냉각 온도, 과시효 온도일 수 있다.
강판 온도는 열처리 라인의 상이한 위치에서, 예컨대
- 바람직하게는 DFF (direct flame furnace), RTF (radian tube furnace), 전기 저항로 또는 유도로인, 가열 섹션에서,
- 냉각 섹션에서, 특히 제트 냉각, 퀀칭 시스템 또는 스나우트 (snout) 에서,
- 바람직하게는 전기 저항로인, 등온 섹션에서,
열처리의 임의의 시점에 측정될 수 있다.
온도 변화를 검출하기 위해, 센서는 고온계 또는 스캐너일 수 있다.
일반적으로, 열처리는 산화성 분위기, 즉 예컨대 O2, CH4, CO2 또는 CO 인 산화성 가스를 포함하는 분위기에서 행해질 수 있다. 또한, 중성 분위기, 즉 예컨대 N2, Ar, 또는 He 인 중성 가스를 포함하는 분위기에서 행해질 수 있다. 마지막으로 또한, 환원성 분위기, 즉 예컨대 H2 또는 HNx 인 환원성 가스를 포함하는 분위기에서 행해질 수 있다.
가스량의 변화는 기압계에 의해 검출될 수 있다.
라인 속도는 레이저 센서에 의해 검출될 수 있다.
예를 들어, 열처리 라인의 고장은,
- DFF 에서, 더 이상 작동하지 않는 버너,
- 라디언트 튜브로 (radiant tube furnace) 에서, 더 이상 작동하지 않는 라디언트 튜브,
- 전기로에서, 더 이상 작동하지 않는 저항 (resistance), 또는
- 냉각 섹션에서, 더 이상 작동하지 않는 하나 또는 여러 개의 제트 쿨링일 수 있다.
그러한 경우, 센서는 고온계, 기압계, 전기 소비 또는 카메라일 수 있다.
강 두께의 변화는 레이저 또는 초음파 센서에 의해 검출될 수 있다.
편차가 검출되는 때, mx 에 대응하는 적어도 2 개의 열적 경로 TPx 가 mtarget 에 도달하기 위한 mi 및 TT 에 기초하여 계산되고, 그러한 TPx 는 편차를 고려한다. TPx 의 계산은 열적 거동만이 고려되는 종래의 방법에 비해 강판의 야금학적 거동 및 열적 거동에 기초한다.
도 2 는 가열 단계, 소킹 단계, 냉각 단계 및 과시효 단계를 포함하는 강판의 연속 어닐링을 도시한다. Tsoaking 의 변화로 인한 편차 D 가 검출된다. 따라서, 다수의 TPx 는, 도 2 에서 단지 제 1 냉각 단계에 대해 보여진 것처럼 mtarget 에 도달하도록 계산된다. 이 예에서, 계산된 TPx 는 제 2 냉각 단계 및 과시효 단계 (도시 안 됨) 를 또한 포함한다.
바람직하게는, 적어도 10, 더 바람직하게는 적어도 50, 유리하게는 적어도 100, 더 바람직하게는 적어도 1000 TPx 가 계산된다. 예를 들어, 계산된 TPx 의 개수는 2 ~ 10000, 바람직하게는 100 ~ 10000, 더 바람직하게는 1000 ~ 10000 이다.
단계 B.2) 에서, mtarget 에 도달하기 위한 하나의 신규 열적 경로 TPtarget 이 선택된다. TPtarget 는 계산된 TPx 로부터 선택되며 그리고 mx 가 mtarget 에 가장 근접하도록 선택된다. 따라서, 도 1 에서, TPtarget 은 다수의 TPx 로부터 선택된다. 바람직하게는, mtarget 및 mx 에 존재하는 각 상의 상 비율들 사이의 차이는 ±3 % 이다.
유리하게는, 단계 B.1) 에서, mi 와 mtarget 사이의 방출되거나 소비된 열적 엔탈피 H 는 다음과 같이 계산되고:
Figure 112019062429232-pct00001
X 는 상 분율이다.
임의의 이론에 구속되려는 의도 없이, H 는 상 변태가 수행될 때 모든 열적 경로를 따라 방출되거나 소비되는 에너지를 나타낸다. 몇몇 상변태는 발열이고 몇몇 상변태는 흡열인 것으로 여겨진다. 예를 들어, 가열 경로 동안 페라이트의 오스테나이트로의 변태는 흡열인 반면, 냉각 경로 동안 오스테나이트의 펄라이트로의 변태는 발열이다. 바람직하게는, Hx 는 TPx 의 계산에 고려된다.
바람직한 실시형태에서, 단계 B.1) 에서, 모든 열적 사이클 TPx 는 다음과 같이 계산된다:
Figure 112019062429232-pct00002
여기서, Cpe : 상의 비열 (J·kg-1·K-1), ρ : 강의 밀도 (g.m-3), Ep : 강의 두께 (m),
Figure 112019062429232-pct00003
: 열유속 (대류 및 복사, 단위 W), Hx (J.kg-1), T : 온도 (℃) 및 t : 시간 (s).
바람직하게는, 단계 B.1) 에서, 중간의 열적 경로 TCPxint 및 열적 엔탈피 Hxint 에 대응하는 적어도 하나의 중간의 강 미세조직 mxint 이 계산된다. 이 경우, TPx 의 계산은 다수의 TPxint 의 계산에 의해 획득된다. 따라서, 바람직하게는, TPx 는 모든 TPxint 의 합이고, Hx 는 모든 Hxint 의 합이다. 이 바람직한 실시형태에서, TPxint 는 주기적으로 계산된다. 예를 들어, 0.5 초마다, 바람직하게는 0.1 초 이하 마다 계산된다.
도 3 은, 단계 B.1) 에서, TPxint1 및 TPxint2 에 각각 대응하는 mint1 및 mint2 뿐만 아니라 Hxint1 및 Hxint2 가 계산되는 바람직한 실시형태를 도시한다. 모든 열적 경로 동안 Hx 는 TPx 를 계산하기 위해 결정된다. 본 발명에 따르면, 다수의, 즉 2 개 초과의 TPxint, mxint 및 Hxint 는 TPx 를 얻기 위해 계산된다 (도시 안 됨).
바람직한 실시형태에서, 단계 B.2) 전에, 항복 강도 YS, 극한 인장 강도 UTS, 연신율, 구멍 확장성, 성형성 중에서 선택된 적어도 하나의 목표 기계적 특성이 선택된다. 이 실시형태에서, 바람직하게는 mtarget 이 Ptarget 에 기초하여 계산된다.
어떠한 이론에 구속되려는 의도 없이, 강판의 특성은 강 생산 중에 적용되는 공정 파라미터들에 의해 규정되는 것으로 여겨진다. 따라서, 유리하게는, 단계 B.1) 에서, 열처리 라인에 진입하기 전에 강판이 겪는 공정 파라미터들은 TPx 를 계산하는데 고려된다. 예를 들어, 공정 파라미터들은 냉간 압연 압하율, 권취 온도, 런아웃 테이블 냉각 경로, 냉각 온도 및 코일 냉각 속도 중에서 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다.
다른 실시형태에서, 열처리 라인에서 강판이 겪을 처리 라인의 공정 파라미터들은 TPx 를 계산하기 위해 고려된다. 예를 들어, 공정 파라미터들은 도달할 특정 열적 강판 온도, 라인 속도, 냉각 섹션들의 냉각력, 가열 섹션들의 가열력, 과시효 온도, 냉각 온도, 가열 온도 및 소킹 온도 중에서 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다.
바람직하게, 열적 경로 TPx, TPxint, TT 또는 TPtarget 은 가열, 등온 또는 냉각 처리 중에서 선택된 적어도 하나의 처리를 포함한다. 예를 들어, 열적 경로는 재결정 어닐링, 프레스 경화 경로, 회복 경로, 임계간 또는 풀 오스테나이트 어닐링, 템퍼링 경로, 분단 경로, 등온 경로 또는 퀀칭 경로일 수 있다.
바람직하게는, 재결정 어닐링이 수행된다. 재결정 어닐링은 선택적으로 예열 단계, 가열 단계, 소킹 단계, 냉각 단계 및 선택적으로 균일화 (equalizing) 단계를 포함한다. 이 경우, 선택적으로 예열 섹션, 가열 섹션, 소킹 섹션, 냉각 섹션 및 선택적으로 균일화 섹션을 포함하는 연속 어닐링로에서 수행된다. 임의의 이론에 구속되려는 의도 없이, 재결정 어닐링은 냉각 및 가열 단계들을 포함하는 고려할 많은 단계를 포함하기 때문에 다루기 더 어려운 열적 경로인 것으로 여겨진다.
유리하게는, 신규 강판이 열처리 라인에 진입할 때마다, 신규 계산 단계 B.1) 이 자동으로 수행된다. 실제로, 본 발명에 따른 방법은 각각의 강의 실제 특성들이 종종 상이하기 때문에 동일한 강 등급이 열처리 라인에 진입하더라도 열적 경로 TPtarget 을 각각의 강판에 맞춘다. 신규 강판은 검출될 수 있고, 강판의 신규 특성들은 측정되고 사전에 예비 선택된다. 예를 들어, 센서가 두 코일 사이의 용접부를 검출한다.
바람직하게는, 열적 경로의 조정은 강한 공정 변화를 피하기 위해 강판의 제 1 미터들에서 강판이 열처리 라인에 진입할 때 수행된다.
바람직하게는, 임의의 편차가 나타났는지 체크하기 위해 열적 처리 동안 자동 계산이 수행된다. 이 실시형태에서, 주기적으로, 약간의 편차가 발생했는지를 검증하기 위해 계산이 실현된다. 실제로, 센서의 검출 임계치가 때때로 너무 높고, 이는 약간의 편차가 항상 검출되지 않음을 의미한다. 예를 들어 수 초마다 수행되는 자동 계산은 검출 임계치에 기초하지 않는다. 따라서, 계산이 동일한 열적 처리를 초래하면, 즉 열적 처리가 온라인으로 수행되면, TT 는 변하지 않을 것이다. 계산이 약간의 편차로 인해 상이한 처리를 초래하면, 처리가 변할 것이다.
도 4 는 용융 도금에 의한 코팅의 성막 이전에 강판상에서 연속 어닐링이 행해지는 본 발명에 따른 일례를 도시한다. 본 발명에 따른 방법의 경우, 편차 D 가 나타나는 때, TPx 는 mi, 선택된 제품, TT 및 mtarget 에 기초하여 계산된다. 이 예에서, mxint1 ~ mxint4 및 Hxint1 ~ Hxint4 에 각각 대응하는, 중간의 열적 경로들 TPxint1 ~ TPxint4 가 계산된다. Hㅌ 는 TPx 를 얻기 위해 결정된다. 이 도면에서, 도시된 TPtarget 은 TPx 로부터 선택되었다.
본 발명에 따른 방법의 경우, 편차가 나타나는 때, TPtarget 을 포함하는 신규 열적 처리 단계가 mtarget 에 도달하도록 강판에서 수행된다.
따라서, DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX, DP HD 를 포함하는 상기 미리 정해진 제품 유형들을 포함하는 강판으로 제조된 코일이 얻어지고, 이러한 코일은 코일을 따른 임의의 두 지점들 사이에서 25 MPa 이하, 바람직하게는 15 MPa 이하, 더 바람직하게는 9 MPa 이하의 기계적 특성들의 표준 편화 (standard variation) 를 갖는다. 실제로, 어떠한 이론에도 구속됨이 없이, 계산 단계 B.1) 을 포함하는 방법은 코일을 따른 강판의 미세조직 분산을 고려하는 것으로 여겨진다. 따라서, 강판에 적용된 TPtarget 은 미세조직 및 또한 기계적 특성들의 균질화를 허용한다.
표준 편화의 낮은 값은 TPtarget 의 정확성에 기인한다. 바람직하게는, 기계적 특성들은 YS, UTS 또는 연신율로부터 선택된다.
바람직하게는, 코일은 아연 또는 알루미늄을 기반으로 하는 금속 코팅으로 덮인다.
바람직하게는, 산업적 생산에서, 동일한 라인에서 연속적으로 생산되어 측정된, DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX, DP HD 를 포함하는 상기 미리 정해진 제품 유형들을 포함하는 강판으로 제조된 두 코일 사이의 기계적 특성들의 표준 편화는 25 MPa 이하, 바람직하게는 15 MPa 이하, 더 바람직하게는 9 MPa 이하이다.
본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 열적 처리 라인은 TPtarget 를 수행하는데 사용된다. 예를 들어, 열적 처리 라인은 연속 어닐링로, 프레스 경화로, 배치 어닐링 또는 퀀칭 라인이다.
마지막으로, 본 발명은 TPtarget 을 계산하도록 함께 협력작동하는, 적어도 야금 모듈, 열적 모듈 및 최적화 모듈을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 모듈들은 컴퓨터에 의해 실행되는 때 본 발명에 따른 방법을 실행하는 소프트웨어 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
야금 모듈은 미세조직 (mx, 준안정 상들: 베이나이트와 마텐자이트, 및 안정 상들: 페라이트, 오스테나이트, 시멘타이트 및 펄라이트를 포함하는 mtarget) 을 예측하고, 더 정확하게는 처리에 따른 모든 상들의 비율을 예측하고, 상 변태의 동역학을 예측한다.
열적 모듈은 열적 처리에 사용된 설비 (설비는 예를 들어 연속 어닐링로임), 밴드의 기하학적 특징, 냉각력, 가열 또는 등온력을 포함하는 공정 파라미터들, 상 변태가 수행될 때 모든 열적 경로를 따라서 방출되거나 소비되는 동적 열적 엔탈피 (H) 에 따른 강판 온도를 예측한다.
최적화 모듈은 mtarget 에 도달할 최선의 열적 경로, 즉 야금 모듈 및 열적 모듈을 사용하는 본 발명에 따른 방법을 따르는 TPtarget 을 결정한다.
예
이하의 예에서, 이하의 화학 조성을 갖는 DP780GI 가 선택되었다:
Figure 112019062429232-pct00004
냉간 압연은 1.2 mm 의 두께를 얻기 위해 55 % 의 압하율을 가졌다.
도달할 mtarget 는, 다음의 Ptarget : 460 MPa 의 YS 및 790 MPa 의 UTS 에 대응하는, 12 % 의 마텐자이트, 58 % 의 페라이트, 30 % 의 베이나이트를 포함하였다. 아연 욕으로 용융 도금 코팅을 수행하기 위해, 460 ℃ 의 냉각 온도 Tcooling 이 또한 도달되어야 한다. 이 온도는 Zn 욕에서 양호한 코팅성을 보장하기 위해 +/- 2 ℃ 의 정확도로 도달되어야 한다.
강판에 수행되는 열적 처리 TT 는 다음과 같다:
- 37.5 초 동안 주변 온도로부터 680 ℃ 로 강판을 가열하는 예열 단계,
- 40 초 동안 680 ℃ 로부터 780 ℃ 로 강판을 가열하는 가열 단계,
- 24.4 초 동안 780 ℃ 의 소킹 온도 Tsoaking 에서 강판을 가열하는 소킹 단계,
- 다음과 같은 11 개의 제트 냉각 분무 HNx 로 강판을 냉각시키는 냉각 단계:
Figure 112019062429232-pct00005
- 460 ℃ 의 아연 욕에서 용융 도금 코팅,
- 300 ℃ 에서 27.8 초 동안 상부 롤까지 강판의 냉각, 및
- 주변 온도에서 강판의 냉각.
예 1: T soaking 의 편차
소킹 온도 Tsoaking 이 780 ℃ 로부터 765 ℃ 로 낮아지면, 편차를 고려하여 mtarget 에 도달하기 위해 신규 열적 경로 TPtarget1 이 결정된다. 이를 위해, TT, mtarget 에 도달하기 위한 DP780GI 의 mi, 및 편차에 기초하여 다수의 열적 경로 TPx 가 계산되었다.
TPx 계산 후, mtarget 에 도달하기 위한 하나의 신규 열적 경로 TPtarget 이 선택되었고, TPtarget 은 TPx 로부터 선택되고 mx 가 mtarget 에 가장 근접하도록 선택되었다. TPtarget1 은 다음과 같다:
- 열처리 라인의 소킹 섹션에서의 편차로 인해 24.4 초 동안 765 ℃ 의 소킹 온도 Tsoaking 에서 강판을 가열하는 소킹 단계,
- 다음과 같이 HNx 를 분무하는 11 개의 제트 냉각으로 강판을 냉각시키는 냉각 단계:
Figure 112019062429232-pct00006
- 460 ℃ 의 아연 욕에서 용융 도금 코팅,
- 300 ℃ 에서 27.8 초 동안 상부 롤까지 강판의 냉각, 및
- 주변 온도에서 강판의 냉각.
예 2: 상이한 조성을 갖는 강판
신규 강판 DP780GI 가 열처리 라인에 진입하였고, 따라서 다음의 신규 CC 에 기초하여 계산 단계가 자동으로 수행되었다:
Figure 112019062429232-pct00007
신규 CC 를 고려하여 mtarget 에 도달하기 위해 신규 열적 경로 TPtarget2 가 결정되었다. TPtarget2 는 다음과 같다:
- 37.5 초 동안 주변 온도로부터 680 ℃ 로 강판을 가열하는 예열 단계,
- 40 초 동안 680 ℃ 로부터 780 ℃ 로 강판을 가열하는 가열 단계,
- 24.4 초 동안 780 ℃ 의 소킹 온도 Tsoaking 에서 강판을 가열하는 소킹 단계,
- HNx 를 분무하는 11 개의 제트 냉각으로 강판을 냉각시키는 냉각 단계:
Figure 112019062429232-pct00008
- 460 ℃ 의 아연 욕에서 용융 도금 코팅,
- 300 ℃ 에서 26.8 초 동안 상부 롤까지 강판의 냉각, 및
- 주변 온도에서 강판의 냉각.
표 1 은 TT, TPtarget1 및 TPtarget2 로 획득되는 강 특성을 보여준다.
Figure 112019062429232-pct00009
본 발명에 따른 방법에 의하면, 편차가 나타나는 때 또는 상이한 CC 를 갖는 신규 강판이 열처리 라인에 진입하는 때 열적 TT 를 조절할 수 있다. 신규 열적 경로들 TPtarget1 및 TPtarget2 를 적용함으로써, 원하는 예상 특성을 갖는 강판을 획득할 수 있고, 각각의 TPtarget 은 각각의 편차에 맞게 정밀하게 조정된다.

Claims (25)

  1. 열처리 라인에서, 페라이트, 마텐자이트, 베이나이트, 펄라이트, 시멘타이트 및 오스테나이트 중에서 선택된 적어도 하나의 상을 0 내지 100 % 포함하는, 미세조직 mtarget 및 화학적 강 조성을 갖는 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법으로서, 미리 규정된 열적 처리 TT 가 상기 강판에 수행되고, 상기 방법은
    A. 적어도 하나의 센서가 상기 열적 처리 TT 동안 발생하는 임의의 편차를 검출하는, 제어 단계,
    B. 상기 열적 처리 TT 동안 편차가 검출되는 때, 상기 편차를 고려하여 mtarget 에 도달하기 위해 신규 열적 경로 TPtarget 이 결정되도록 수행되는 계산 단계로서, 상기 계산 단계는
    1) TPx 의 종료 시에 획득되는 하나의 미세조직 mx 에 대응하는 적어도 2 개의 열적 경로 TPx 가 상기 편차, TT 및 상기 열적 처리 TT 가 시작되기 전의 강판의 초기 미세조직 mi 에 기초하여 다음과 같이 계산되는 계산 하위 단계:
    Figure 112021501932131-pct00017

    여기서, Cpe : 상의 비열 (J·kg-1·K-1), ρ : 강의 밀도 (g.m-3), Ep : 강의 두께 (m),
    Figure 112021501932131-pct00018
    : 열유속 (대류 + 복사, 단위 W), Hx : mi 와 mtarget 사이에 방출되거나 소비되는 열적 엔탈피, (J.kg-1), T : 온도 (℃) 및 t : 시간 (s)
    2) mtarget 에 도달하기 위한 하나의 신규 열적 경로 TPtarget 이 TPx 로부터 선택되고 mx 가 mtarget 에 가장 근접하도록 선택되는, 선택 하위 단계
    를 포함하는, 상기 계산 단계, 및
    C. TPtarget 이 강판상에서 온라인으로 수행되는 신규 열적 처리 단계
    를 포함하는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 편차는 노 온도, 강판 온도, 가스량, 가스 조성, 가스 온도, 라인 속도, 열처리 라인의 고장, 용융 도금 욕의 변화, 강판 방사율 및 강 두께의 변화 중에서 선택된 하나의 프로세스 파라미터의 변화에 기인하는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상은 크기, 형상 및 화학 조성으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소에 의해 규정되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세조직 mtarget 은
    - 100 % 의 오스테나이트,
    - 5 ~ 95 % 의 마텐자이트, 4 ~ 65 % 의 베이나이트, 잔부의 페라이트,
    - 8 ~ 30 % 의 잔류 오스테나이트, 그리고, 잔부는 페라이트, 마텐자이트, 베이나이트, 펄라이트 및 시멘타이트 중 적어도 어느 하나인 것,
    - 1 ~ 30 % 의 페라이트 및 1 ~ 30 % 의 베이나이트, 5 ~ 25 % 의 오스테나이트, 잔부의 마텐자이트,
    - 5 ~ 20 % 의 잔류 오스테나이트, 잔부의 마텐자이트,
    - 페라이트 및 잔류 오스테나이트,
    - 잔류 오스테나이트 및 금속간 상들,
    - 80 ~ 100 % 의 마텐자이트 및 0 ~ 20 % 의 잔류 오스테나이트,
    - 100 % 마텐자이트,
    - 5 ~ 100 % 의 펄라이트 및 0 ~ 95 % 의 페라이트, 및
    - 적어도 75 % 의 등축 (equiaxed) 페라이트, 5 ~ 20 % 의 마텐자이트 및 10 % 이하의 양의 베이나이트
    로 이루어진 그룹에서 선택되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 강판은 DP (Dual Phase), TRIP (Transformation Induced Plasticity), Q&P (Quenched & Partitioned steel), TWIP (Twins Induced Plasticity), CFB (Carbide Free Bainite), PHS (Press Hardening Steel), TRIPLEX, DUPLEX, 및 DP HD (Dual Phase High Ductility) 로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    mtarget 및 mx 에 존재하는 상의 상 비율들 사이의 차이가 ± 3% 인, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    단계 B.1) 에서, mi 와 mtarget 사이에 방출되거나 소비되는 열적 엔탈피 H 는 다음과 같이 계산되고:
    Figure 112019062505316-pct00010

    X 는 상 분율인, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    단계 B.1) 에서, 중간의 열적 경로 TPxint 및 열적 엔탈피 Hxint 에 대응하는 적어도 하나의 중간의 강 미세조직 mxint 이 계산되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    단계 B.1) 의 단계에서, TPx 는 모든 TPxint 의 합이고, Hx 는 모든 Hxint 의 합인, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    단계 B.1) 전에, 항복 강도 YS, 극한 인장 강도 UTS, 연신율, 구멍 확장성, 성형성 중에서 선택된 적어도 하나의 목표 기계적 특성 Ptarget 이 선택되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    mtarget 은 Ptarget 에 기초하여 계산되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    단계 B.1) 에서, 상기 열처리 라인에 진입하기 전에 강판이 겪는 공정 파라미터들은 TPx 를 계산하는데 고려되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 공정 파라미터들은 냉간 압연 압하율, 권취 온도, 런아웃 테이블 냉각 경로, 냉각 온도 및 코일 냉각 속도 중에서 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    단계 B.1) 에서, 상기 열처리 라인에서 강판이 겪을 처리 라인의 공정 파라미터들은 TPx 를 계산하기 위해 고려되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공정 파라미터들은 도달할 특정 열적 강판 온도, 라인 속도, 냉각 섹션들의 냉각력, 가열 섹션들의 가열력, 과시효 온도, 냉각 온도, 가열 온도 및 소킹 온도 중에서 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  17. 제 9 항에 있어서,
    TPx, TPxint, TT 또는 TPtarget 은 가열, 등온 또는 냉각 처리 중에서 선택된 적어도 하나의 처리를 포함하는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    열처리 라인에 진입하는 강판의 특성이 변화할 때마다, 신규 계산 단계 B.1) 이 자동으로 수행되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 강판이 상기 강판의 제 1 미터들에서 상기 열처리 라인에 진입할 때 열적 경로의 조정이 수행되는, 열적 처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    임의의 편차가 나타났는지 체크하기 위해 상기 열적 처리 동안 상기 단계 A) 내지 C) 와 독립적으로 자동 계산이 수행되는, 열처리된 강판의 제조를 위한 동적 조정 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로부터 획득 가능한, DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX 및 DP HD 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 미리 규정된 제품 타입들을 포함하는 강판으로 제조된 코일로서,
    상기 코일을 따른 임의의 두 점 사이에 25 MPa 이하의 기계적 특성들의 표준 편차 (standard deviation) 를 갖는, 코일.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 코일을 따른 임의의 두 점 사이에 15 MPa 이하의 표준 편차를 갖는, 코일.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 코일을 따른 임의의 두 점 사이에 9 MPa 이하의 표준 편차를 갖는, 코일.
  24. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 실시를 위한 열적 처리 라인.
  25. 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 매체는 TPtarget 을 결정하도록 함께 협력작동하는, 적어도 야금 모듈, 최적화 모듈 및 열적 모듈을 포함하고,
    이 모듈들은 컴퓨터에 의해 실행되는 때 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 소프트웨어 명령들을 포함하는, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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