KR102761144B1 - Hot rolled steel, products using the steel and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%, 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%, 보론(B): 0.001% ~ 0.005%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도가 6개/mm2 이하이고, MnS 개재물의 최대 크기가 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 열연 강재를 이용한 제품을 제공한다.The present invention relates to a product using hot-rolled steel, characterized in that the product comprises, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder is iron (Fe) and other unavoidable impurities, and the average density of MnS inclusions in a structure composed of ferrite and pearlite is 6/ mm2 or less and the maximum size of the MnS inclusions is 200㎛ or less. Provides.
Description
본 발명의 기술적 사상은 강재, 이를 이용한 제품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연 강재, 이를 이용한 제품 및 그 제조방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to steel, products using the same, and a manufacturing method thereof, and more specifically, to hot-rolled steel, products using the same, and a manufacturing method thereof.
스테빌라이저 바는 차체의 앞 뒤 바퀴에 장착되어, 차체의 기울어짐을 줄이기 위한 것으로, 좌우 바퀴가 동시에 상하로 움직일 때는 작용하지 않고, 차량 선회 시 좌우 바퀴가 상하운동을 서로 반대방향으로 할 때, 축심을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 비틀리고 발생하는 비트는 힘에 의해 차체가 기우는 것을 감소시키는 역할을 한다.The stabilizer bar is installed on the front and rear wheels of the vehicle to reduce the tilt of the vehicle body. It does not work when the left and right wheels move up and down at the same time, but when the left and right wheels move up and down in opposite directions when the vehicle turns, it twists clockwise or counterclockwise around the center of the axle and reduces the tilt of the vehicle body due to the resulting twisting force.
스테빌라이저 바를 만들기 위해 판형의 소재를 조관한 후 성형을 진행한다. 조관시 용접은 ERW용접을 통해 진행되는데, 내부에 연신된 개재물이 존재할 경우 조관시 후크 크랙을 유발할 수 있다. 후크 크랙은 소재 내부에 존재하는 MnS의 비금속 개재물이 열간압연에 의하여 띠 모양으로 연신되었을 때 개재물을 따라 발생하기 쉽다. 또한 연신된 개재물이 존재할 경우 내구성이 저하될 수 있다. 따라서 MnS 개재물의 밀도 및 크기를 제어하는 것이 중요하다. To make a stabilizer bar, plate-shaped material is manufactured and then formed. Welding is performed through ERW welding during manufacturing, but if there is an extended inclusion inside, a hook crack may occur during manufacturing. Hook cracks are likely to occur along the inclusion when the non-metallic MnS inclusion inside the material is extended into a belt shape by hot rolling. In addition, if an extended inclusion exists, durability may be reduced. Therefore, it is important to control the density and size of the MnS inclusion.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 MnS 개재물의 밀도 및 크기를 제어한 열연 강재, 이를 이용한 제품 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a hot-rolled steel having controlled density and size of MnS inclusions, a product using the same, and a manufacturing method thereof.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are exemplary and the technical idea of the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 관점에 의하면, MnS 개재물의 밀도 및 크기를 제어한 열연 강재, 이를 이용한 제품 및 그 제조방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a hot-rolled steel having controlled density and size of MnS inclusions, a product using the same, and a manufacturing method thereof are provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열연 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%, 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%, 보론(B): 0.001% ~ 0.005%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직을 가진다.According to one embodiment of the present invention, the hot-rolled steel contains, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities, and has a structure composed of ferrite and pearlite.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연 강재는, 니오븀(Nb): 0% 초과 0.1% 미만, 구리(Cu): 0% 초과 0.1% 미만, 니켈(Ni): 0% 초과 0.1% 미만 또는 바나듐(V): 0% 초과 0.01% 미만을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the hot-rolled steel may further include niobium (Nb): more than 0% but less than 0.1%, copper (Cu): more than 0% but less than 0.1%, nickel (Ni): more than 0% but less than 0.1%, or vanadium (V): more than 0% but less than 0.01%.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연 강재는 항복강도(YS): 300 ~ 500 MPa, 인장강도(TS): 500 ~ 700 MPa 및 연신율(EL): 25% 이상을 만족할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the hot-rolled steel can satisfy a yield strength (YS): 300 to 500 MPa, a tensile strength (TS): 500 to 700 MPa, and an elongation (EL): 25% or more.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열연 강재를 이용한 제품은 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%, 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%, 보론(B): 0.001% ~ 0.005%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도가 6개/mm2 이하이고, MnS 개재물의 최대 크기가 200㎛ 이하이다.According to one embodiment of the present invention, a product using hot-rolled steel contains, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities, and an average density of MnS inclusions in a structure composed of ferrite and pearlite is 6/ mm2 or less, and a maximum size of the MnS inclusions is 200㎛ or less.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연 강재를 이용한 제품은 항복강도(YS): 1150 ~ 1280 MPa, 인장강도(TS): 1450 ~ 1550 MPa 및 연신율(EL): 6 ~ 10%를 만족할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a product using the hot-rolled steel can satisfy yield strength (YS): 1150 to 1280 MPa, tensile strength (TS): 1450 to 1550 MPa, and elongation (EL): 6 to 10%.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법은 (a) 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%, 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%, 보론(B): 0.001% ~ 0.005%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연 강재를 준비하는 단계; (b) 상기 열연 강재를 조관하는 단계; (c) 상기 조관된 강재를 소둔 및 인발하는 단계; (d) 상기 소둔 및 인발된 강재를 성형하는 단계; 및 (e) 상기 성형된 강재를 열처리하는 단계;를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a product using hot-rolled steel comprises the steps of: (a) preparing a hot-rolled steel including, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities; (b) manufacturing the hot-rolled steel; (c) annealing and drawing the manufactured steel; (d) a step of forming the annealed and drawn steel material; and (e) a step of heat treating the formed steel material.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법의 상기 (a) 단계는 재가열온도: 1100 ~ 1300℃, 마무리압연 종료온도: 800 ~ 1000℃, 권취온도: 550 ~ 750℃의 조건에서 수행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (a) of the method for manufacturing a product using the hot-rolled steel may be performed under the conditions of a reheating temperature of 1100 to 1300°C, a finishing rolling end temperature of 800 to 1000°C, and a coiling temperature of 550 to 750°C.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법의 상기 (c) 단계는 700 ~ 900℃의 온도에서 수행하며, 상기 (d) 단계는 800 ~ 900℃의 온도에서 수행하며, 상기 (e) 단계는 급랭(quenching) 후 150 ~ 300℃의 온도에서 템퍼링하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (c) of the method for manufacturing a product using the hot-rolled steel may be performed at a temperature of 700 to 900°C, the step (d) may be performed at a temperature of 800 to 900°C, and the step (e) may include a step of tempering at a temperature of 150 to 300°C after quenching.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법의 상기 (e) 단계 후 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도가 6개/mm2 이하이고, MnS 개재물의 최대 크기가 200㎛ 이하일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, after step (e) of the method for manufacturing a product using the hot-rolled steel, the average density of MnS inclusions in a structure composed of ferrite and pearlite may be 6/ mm2 or less, and the maximum size of the MnS inclusions may be 200㎛ or less.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, MnS 개재물의 밀도 및 크기를 제어할 수 있는 열연 강재, 이를 이용한 제품 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. According to the technical idea of the present invention, a hot-rolled steel capable of controlling the density and size of MnS inclusions, a product using the same, and a manufacturing method thereof can be realized.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The effects of the present invention described above are described as examples, and the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강재의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실험예 중 비교예2에 따른 시편의 미세조직을 촬영한 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실험예 중 비교예2에 따른 시편의 미세조직 중 개재물(MnS)의 밀도와 크기의 분포를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험예 중 실시예3에 따른 시편의 미세조직을 촬영한 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 실험예 중 실시예3에 따른 시편의 미세조직 중 개재물(MnS)의 밀도와 크기의 분포를 도식적으로 나타낸 도면이다.Figure 1 is a process flow diagram schematically showing a method for manufacturing hot-rolled steel according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a process flow diagram schematically showing a method for manufacturing a product using hot-rolled steel according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a microscope photograph of the microstructure of a specimen according to Comparative Example 2 among the experimental examples of the present invention.
Figure 4 is a diagram schematically showing the distribution of the density and size of inclusions (MnS) in the microstructure of a specimen according to Comparative Example 2 among the experimental examples of the present invention.
Figure 5 is a microscope photograph of the microstructure of a specimen according to Example 3 among the experimental examples of the present invention.
Figure 6 is a diagram schematically showing the distribution of the density and size of inclusions (MnS) in the microstructure of a specimen according to Example 3 among experimental examples of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various different forms, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided to more faithfully and completely convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art. Like reference numerals throughout this specification denote like elements. Furthermore, various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited by the relative sizes or intervals drawn in the attached drawings.
이하, 본 발명의 일 측면인 열연 강재에 대하여 설명한다.Hereinafter, hot-rolled steel, which is one aspect of the present invention, will be described.
열연 강재hot rolled steel
본 발명의 일 측면인 열연 강재는 중량%로, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%, 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%, 보론(B): 0.001% ~ 0.005%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.A hot-rolled steel according to one aspect of the present invention contains, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities.
이하, 본 발명에 따른 열연 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the hot-rolled steel according to the present invention will be described as follows. In this case, the content of the component elements all refers to weight%.
탄소(C): 0.20% ~ 0.25%,Carbon (C): 0.20% ~ 0.25%,
탄소는 강재의 강도 향상을 위해 첨가되는 대표적인 원소로서, 인장 및 항복 강도를 향상시키며 소입성을 확보하기 위하여 첨가한다. 탄소의 함량이 0.20% 미만인 경우에는, 강도를 확보할 수 없으며 소입성이 부족할 수 있다. 탄소의 함량이 0.25%를 초과하는 경우에는, 강도가 향상되지만, 부품 성형에 필요한 성형성이 감소하며 용접성이 저하될 수 있다. 따라서, 탄소의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0.20% ~ 0.25%로 첨가하는 것이 바람직하다.Carbon is a representative element added to improve the strength of steel, and is added to improve tensile and yield strength and secure hardenability. If the carbon content is less than 0.20%, strength cannot be secured and hardenability may be insufficient. If the carbon content exceeds 0.25%, strength is improved, but formability required for forming parts decreases and weldability may deteriorate. Therefore, it is desirable to add carbon content of 0.20% to 0.25% of the total weight of hot-rolled steel.
실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%Silicon (Si): 0.01% ~ 0.30%
실리콘은 펄라이트와 Mn편석대 제어 및 페라이트형성을 촉진하고 페라이트를 미세 분산시키는 핵심 원소이다. 실리콘의 함량이 0.01% 미만인 경우에는, 실리콘 첨가 효과가 미약하다. 실리콘의 함량이 0.30%를 초과하는 경우에는, 산소와 친화력이 강하기 때문에 표면 스케일에 의한 결함이 발생하여 표면 품질의 저하를 유발할 수 있다. 따라서, 실리콘의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0.01% ~ 0.30%로 첨가하는 것이 바람직하다.Silicon is a key element that promotes pearlite and Mn segregation zone control and ferrite formation and finely disperses ferrite. When the silicon content is less than 0.01%, the effect of silicon addition is insignificant. When the silicon content exceeds 0.30%, since it has a strong affinity with oxygen, defects due to surface scale may occur, which may cause a deterioration of surface quality. Therefore, it is desirable to add silicon in an amount of 0.01% to 0.30% of the total weight of hot-rolled steel.
망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%Manganese (Mn): 0.5% ~ 1.1%
망간은 페라이트 형성을 억제하며, 오스테나이트 안정성을 높여 저온 변태상의 형성을 용이하게 만듦으로써 강도를 증가시킨다. 철(Fe)과 비슷한 원자 직경을 갖는 치환형 원소로서, 고용강화에 매우 효과적이며 강의 경화능을 향상시켜 열처리 후 강도확보에 효과적인 원소이다. 망간의 함량이 0.5% 미만인 경우에는, 망간 첨가 효과가 미약하다. 망간의 함량이 1.1%를 초과하는 경우에는, 연주 슬라브 및 열연강판의 내부 또는 외부 혹은 모두에 편석대 및 개재물을 형성시켜 크랙의 발생과 전파를 유발해 용접성 및 굽힘가공성을 열위하게 할 수 있다. 따라서, 망간의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0.5% ~ 1.1%로 첨가하는 것이 바람직하다.Manganese inhibits ferrite formation, increases austenite stability, and facilitates the formation of low-temperature transformation phases, thereby increasing strength. As a substitutional element with an atomic diameter similar to that of iron (Fe), it is very effective in solid solution strengthening and is an effective element for securing strength after heat treatment by improving the hardenability of steel. When the manganese content is less than 0.5%, the effect of adding manganese is insignificant. When the manganese content exceeds 1.1%, it may form segregation zones and inclusions on the inside or outside or both of the cast slab and hot-rolled steel sheet, which may cause the occurrence and propagation of cracks, thereby deteriorating weldability and bending workability. Therefore, it is desirable to add manganese in an amount of 0.5 to 1.1% of the total weight of the hot-rolled steel.
알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%Aluminum (Al): 0.01% ~ 0.08%
알루미늄은 탈산제로 사용되는 동시에 실리콘과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 오스테나이트를 안정화하는 역할을 하며 강도를 향상시키는 역할을 한다. 알루미늄의 함량이 0.01% 미만인 경우에는, 알루미늄 첨가 효과가 미약하다. 알루미늄의 함량이 0.08%를 초과하는 경우에는, 연속주조 시 질소와 반응하여 질화물(AlN)이 석출되어 슬라브의 코너 크랙 등 슬라브 및 열연재의 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 알루미늄의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0.01% ~ 0.08%로 첨가하는 것이 바람직하다.Aluminum is used as a deoxidizer, and at the same time, it suppresses cementite precipitation like silicon, stabilizes austenite, and improves strength. When the aluminum content is less than 0.01%, the effect of adding aluminum is insignificant. When the aluminum content exceeds 0.08%, it reacts with nitrogen during continuous casting to precipitate nitride (AlN), which may deteriorate the quality of slabs and hot-rolled products, such as corner cracks in slabs. Therefore, it is desirable to add aluminum to 0.01% to 0.08% of the total weight of hot-rolled steel.
크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%Chromium (Cr): 0.10% ~ 0.50%
크롬은 경화능 향상 및 탄화물 생성을 향상시키는 원소로, 고강도 열간 성형 구조 부품의 제조를 위하여 중요한 원소이다. 크롬의 함량이 0.10% 미만인 경우에는, 크롬 첨가 효과가 미약하다. 크롬의 함량이 0.50%를 초과하는 경우에는, 고가의 원소이므로 경제적으로 바람직하지 않고, 인성과 내용접 균열특성이 저하될 수 있다. 따라서, 크롬의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0.10% ~ 0.50%로 첨가하는 것이 바람직하다.Chromium is an element that improves hardenability and carbide formation, and is an important element for manufacturing high-strength hot-formed structural parts. When the chromium content is less than 0.10%, the effect of adding chromium is insignificant. When the chromium content exceeds 0.50%, it is an expensive element, so it is not economically desirable, and the toughness and weld crack resistance may deteriorate. Therefore, it is desirable to add chromium in an amount of 0.10% to 0.50% of the total weight of the hot-rolled steel.
티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%Titanium (Ti): 0.01% ~ 0.05%
티타늄은 탄소와 탄화물을 형성하여 강도를 향상시킨다. 또한 TiN 형성을 통한 B의 소입성 효과를 확보할 수 있다. 한편, 티타늄은 BN의 형성을 억제하므로, 경화능 확보를 위해 보론 첨가가 필요하기 때문에 첨가한다. 즉, 보론의 경우 질소와의 친화력이 높아 보론과 질소가 결합하여 질화물을 만들면, 목적하는 보론의 효과를 달성할수 없게 된다. 그렇기 때문에 티타늄을 첨가하여 질소와 결합시켜 질화물을 형성시키면, 보론에 대한 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 티타늄의 함량이 0.01% 미만인 경우에는, AIN 또는 BN 석출물이 과다하게 석출될 수 있다. 티타늄의 함량이 0.05%를 초과하는 경우에는, 조대한 TiN석출물의 형성에 따른 결정립 미세화 효과를 기대하기 어려울 뿐만 아니라 제조 비용이 상승한다. 따라서, 티타늄의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0.01% ~ 0.05%로 첨가하는 것이 바람직하다.Titanium forms carbides with carbon to enhance strength. It can also secure the hardenability effect of B through the formation of TiN. On the other hand, since titanium suppresses the formation of BN, boron is added to secure hardenability. That is, since boron has a high affinity for nitrogen, if boron and nitrogen combine to form nitrides, the intended effect of boron cannot be achieved. Therefore, if titanium is added to combine with nitrogen to form nitrides, the effect on boron can be further enhanced. When the titanium content is less than 0.01%, AIN or BN precipitates may be excessively precipitated. When the titanium content exceeds 0.05%, it is difficult to expect the grain refinement effect due to the formation of coarse TiN precipitates, and the manufacturing cost increases. Therefore, it is desirable to add titanium to 0.01% to 0.05% of the total weight of the hot-rolled steel.
보론(B): 0.001% ~ 0.005%Boron (B): 0.001% ~ 0.005%
보론은 강의 경화능 향상에 효과적으로 기여하는 원소로, 소량의 첨가로도 열간압연 후 냉각시 페라이트 및 펄라이트 등의 변태를 효과적으로 억제 가능한 원소이다. 보론의 함량이 0.001% 미만인 경우에는, 원하는 경화능 확보가 어렵다. 보론의 함량이 0.005%를 초과하는 경우에는, 경질상의 입계 취성 발생으로 성형성을 나쁘게 하며 용접성을 나쁘게 한다. 따라서, 보론의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0.001% ~ 0.005%로 첨가하는 것이 바람직하다.Boron is an element that effectively contributes to improving the hardenability of steel, and even with a small amount of addition, it is an element that can effectively suppress transformation such as ferrite and pearlite during cooling after hot rolling. If the boron content is less than 0.001%, it is difficult to secure the desired hardenability. If the boron content exceeds 0.005%, it causes grain boundary embrittlement of the hard phase, which worsens formability and weldability. Therefore, it is desirable to add boron to 0.001% to 0.005% of the total weight of the hot-rolled steel.
인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하P: More than 0% ~ less than 0.03%
인은 강도 향상에 일부 기여하나, 용접부 인성 및 저온 충격인성을 저하시키고, 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 따라서, 인은 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 인(P)의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.03% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Phosphorus contributes to some strength enhancement, but it can reduce weld toughness and low-temperature impact toughness, and can form not only center segregation but also micro segregation, which can have a negative effect on the material. Therefore, the lower the phosphorus content, the better. Therefore, it is desirable to limit the phosphorus (P) content to more than 0% and less than 0.03% of the total weight of hot-rolled steel.
황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하Sulfur (S): More than 0% ~ less than 0.003%
황은 인과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하고, 저융점 원소로서 입계 편석 가능성이 높아 인성을 저하시킨다. 따라서, 황의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.003% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Sulfur is an element that is inevitably included in the production of steel along with phosphorus, and forms non-metallic inclusions such as MnS. As a low-melting-point element, it has a high possibility of grain boundary segregation, which reduces toughness. Therefore, it is desirable to limit the sulfur content to more than 0% and less than 0.003% of the total weight of hot-rolled steel.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열연 강재는 선택적으로 니오븀(Nb): 0% 초과 0.1% 미만, 구리(Cu): 0% 초과 0.1% 미만, 니켈(Ni): 0% 초과 0.1% 미만 또는 바나듐(V): 0% 초과 0.01% 미만을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, a hot-rolled steel according to another embodiment of the present invention may optionally further include niobium (Nb): more than 0% but less than 0.1%, copper (Cu): more than 0% but less than 0.1%, nickel (Ni): more than 0% but less than 0.1%, or vanadium (V): more than 0% but less than 0.01%.
니오븀(Nb): 0% 초과 0.1% 미만Niobium (Nb): more than 0% but less than 0.1%
니오븀은 탄소 및 질소와 결합하여 탄화물 또는 질화물을 형성하여 강도를 증가시킬 수 있는 석출 경화형 원소이고, 열간 압연 중에 오스테나이트의 재결정 속도를 지연시켜 결정립 크기를 미세하게 만드는데 기여를 한다. 니오븀의 함량이 0.1% 이상인 경우에는, 항복 강도 및 항복비가 증가하고 연신율이 감소하여 열간압연 작업성 및 가공성을 저하시킨다. 따라서, 니오븀의 함량을 열연 강재 전체 중량의 0% 초과 0.1% 미만으로 첨가할 수 있다.Niobium is a precipitation-hardening element that can increase strength by combining with carbon and nitrogen to form carbides or nitrides, and contributes to making the grain size fine by delaying the recrystallization rate of austenite during hot rolling. When the niobium content is 0.1% or more, the yield strength and yield ratio increase and the elongation decreases, thereby lowering the hot-rolled workability and processability. Therefore, the niobium content may be added in an amount exceeding 0% and less than 0.1% of the total weight of the hot-rolled steel.
바나듐(V): 0% 초과 0.01% 미만Vanadium (V): more than 0% but less than 0.01%
바나듐은 강재 전체 중량의 0% 초과 0.01% 미만으로 첨가될 수 있다. 바나듐은 탄소 또는 질소와 결합하여 V(C, N) 석출물을 형성하여 강도 향상에 기여하고, 경화능을 향상시키는 원소이다. 바나듐이 0.01% 이상인 경우에는, 석출물의 조대화로 오히려 인성을 저하시키는 원인이 된다.Vanadium can be added in amounts exceeding 0% and less than 0.01% of the total weight of the steel. Vanadium is an element that combines with carbon or nitrogen to form V(C, N) precipitates, contributing to the improvement of strength and improving hardenability. When vanadium is more than 0.01%, it causes the coarsening of precipitates, which in turn reduces the toughness.
니켈(Ni): 0% 초과 0.1% 미만Nickel (Ni): More than 0% but less than 0.1%
니켈(Ni)은 강의 경화능 및 내식성을 향상시시키는 역할을 한다. 특히, 니켈(Ni)은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이다. 상기 니켈(Ni)은 본 발명에 따른 열연 강재 전체 중량의 0% 초과 0.1% 미만의 함량비로 첨가될 수 있다. 니켈(Ni)의 함량이 열연 강재 전체 중량의 0.1% 이상인 경우에는 적열취성을 유발하며, 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다.Nickel (Ni) plays a role in improving the hardenability and corrosion resistance of steel. In particular, nickel (Ni) is an effective element for improving low-temperature impact toughness. The nickel (Ni) may be added in a content ratio of more than 0% and less than 0.1% of the total weight of the hot-rolled steel according to the present invention. When the content of nickel (Ni) is 0.1% or more of the total weight of the hot-rolled steel, there is a problem of causing red heat embrittlement and increasing the manufacturing cost.
구리(Cu): 0% 초과 0.1% 미만Copper (Cu): More than 0% but less than 0.1%
구리(Cu)는 니켈(Ni)과 함께 강의 경화능 및 내식성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 구리(Cu)는 본 발명에 따른 열연 강재 전체 중량의 0% 초과 0.1% 미만으로 첨가될 수 있다. 구리(Cu)의 함량이 열연강판 전체 중량의 0.1% 이상인 경우에는 강의 표면 특성을 저하시키는 문제점이 있다.Copper (Cu) plays a role in improving the hardenability and corrosion resistance of steel together with nickel (Ni). The copper (Cu) may be added in an amount of more than 0% and less than 0.1% of the total weight of the hot-rolled steel according to the present invention. When the content of copper (Cu) is 0.1% or more of the total weight of the hot-rolled steel sheet, there is a problem of lowering the surface properties of the steel.
상기 열연 강재의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.The remaining components of the above hot-rolled steel are iron (Fe). However, since unintended impurities from raw materials or the surrounding environment may inevitably be mixed in during the normal manufacturing process, this cannot be ruled out. Since these impurities are known to anyone skilled in the normal manufacturing process, not all of their contents are specifically mentioned in this specification.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 열연 강재의 제조방법을 통해 제조한 열연 강재는, 항복강도(YS): 300 ~ 500 MPa, 인장강도(TS): 500 ~ 700 MPa 및 연신율(EL): 25% 이상을 만족하는 열연 강재를 얻을 수 있다. By controlling the specific components of the alloy composition described above and the content ranges thereof, and manufacturing a hot-rolled steel through the manufacturing method of a hot-rolled steel described below, a hot-rolled steel satisfying a yield strength (YS): 300 to 500 MPa, a tensile strength (TS): 500 to 700 MPa, and an elongation (EL): 25% or more can be obtained.
상기 열연 강재는, 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직을 가질 수 있다. 면적분율로 상기 펄라이트는 10 ~ 20%이며, 상기 페라이트는 80 ~ 90%일 수 있다.The above hot-rolled steel may have a structure composed of ferrite and pearlite. The pearlite may have an area fraction of 10 to 20%, and the ferrite may have an area fraction of 80 to 90%.
이하, 본 발명의 일 측면인 열연 강재의 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing hot-rolled steel, which is one aspect of the present invention, will be described.
열연 강재의 제조방법Manufacturing method of hot rolled steel
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강재의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.Figure 1 is a process flow diagram schematically showing a method for manufacturing hot-rolled steel according to one embodiment of the present invention.
반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.Slabs in a semi-finished state can be obtained by obtaining molten steel of a certain composition through a steelmaking process and then through a continuous casting process.
상기 열연 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%, 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%, 보론(B): 0.001% ~ 0.005%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 나아가, 상기 열연 강재는, 선택적으로, 니오븀(Nb): 0% 초과 0.1% 미만, 구리(Cu): 0% 초과 0.1% 미만, 니켈(Ni): 0% 초과 0.1% 미만 또는 바나듐(V): 0% 초과 0.01% 미만을 더 포함할 수 있다.The above hot-rolled steel contains, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities. Furthermore, the hot-rolled steel may optionally further include niobium (Nb): more than 0% but less than 0.1%, copper (Cu): more than 0% but less than 0.1%, nickel (Ni): more than 0% but less than 0.1%, or vanadium (V): more than 0% but less than 0.01%.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열연 강재의 제조방법은, 재가열단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각 단계(S130) 및 권취 단계(S140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method for manufacturing hot-rolled steel according to an embodiment of the present invention includes a reheating step (S110), a hot rolling step (S120), a cooling step (S130), and a coiling step (S140).
재가열 단계(S110)Reheating step (S110)
재가열 단계(S110)에서는 상기의 조성을 갖는 강재를, 예를 들어 슬라브 판재를, 1100 ~ 1300℃의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 니오븀 석출물 또는 티타늄 석출물 등과 같은 석출물의 재고용이 발생할 수 있다. 재가열 온도의 경우 석출 경화 원소를 재고용 시켜 냉각 시 미세한 석출물을 형성하기 위해 충분히 높은 온도를 필요로 한다. 미세 석출물은 결정립의 성장을 방해해서 미세한 결정립을 얻을 수 있게 하며 이로 인한 효과로 강도향상의 효과를 얻을 수 있다. 상기 재가열 온도가 1100℃ 미만인 경우에는, 니오븀 석출물 또는 티타늄 석출물 등이 재고용되지 못하고, 주조시 편석된 성분들이 충분히 고르게 분포되지 않는 문제점이 있고, 석출강화 효과가 미미한 문제점이 있다. 상기 재가열 온도가 1300℃를 초과하는 경우에는, 오스테나이트 결정립이 조대화되어 강도가 저하될 수 있다. In the reheating step (S110), the steel having the above composition, for example, a slab plate, is reheated at a reheating temperature (Slab Reheating Temperature, SRT) of 1100 to 1300°C. Through this reheating, precipitates such as niobium precipitates or titanium precipitates segregated during casting can be re-dissolved. The reheating temperature requires a sufficiently high temperature to re-dissolve the precipitation hardening elements and form fine precipitates during cooling. Fine precipitates hinder the growth of grains, allowing fine grains to be obtained, and as a result, the effect of improving strength can be obtained. When the reheating temperature is less than 1100°C, there are problems in that niobium precipitates or titanium precipitates are not re-dissolved, components segregated during casting are not sufficiently evenly distributed, and the precipitation strengthening effect is minimal. If the above reheating temperature exceeds 1300℃, the austenite grains may become coarser and the strength may decrease.
열간압연 단계(S120)Hot rolling stage (S120)
상기 가열된 강재는 먼저 그 형상의 조정을 위해 가열 후에 열간압연을 실시한다. 상기 열간압연은 폭압연, 조압연, 및 사상압연으로 연속적으로 수행될 수 있다. 상기 열간압연 단계에 의하여, 상기 강재는 강판을 형성할 수 있다.The above heated steel is first heated to adjust its shape, and then hot rolled. The above hot rolling can be performed sequentially as width rolling, rough rolling, and finish rolling. By the above hot rolling step, the steel can be formed into a steel plate.
상기 열간압연은, 800 ~ 1000℃의 마무리압연 종료온도(finish delivery temperature, FDT)에서 종료될 수 있다. 상기 마무리압연 종료온도가 800℃ 미만인 경우에는, 열간 압연 온도가 저온 영역, 즉 오스테나이트와 페라이트의 이상 영역에서 마무리 됨에 따라 결정립의 혼립화가 급격히 진행되어 불균일한 변형성을 가지므로 압연성의 저하가 초래될 수 있다. 상기 마무리압연 종료온도가 1000℃를 초과하는 경우에는, 석출물 및 결정립의 성장으로 인해 강재의 강도 저하가 발생할 수 있다. The above hot rolling can be completed at a finish delivery temperature (FDT) of 800 to 1000°C. If the finish delivery temperature is less than 800°C, since the hot rolling temperature is completed in a low temperature range, that is, an ideal range of austenite and ferrite, grain mixing rapidly progresses, resulting in uneven deformability, which may result in a decrease in rollability. If the finish rolling temperature exceeds 1000°C, the strength of the steel may be reduced due to the growth of precipitates and grains.
냉각 단계(S130)Cooling stage (S130)
상기 열간압연된 강재를, 70℃/초 이상의 냉각속도로 550 ~ 750℃까지 냉각한다. 냉각은 전단 급냉법을 실시하였다. 냉각 속도에 의한 결정립 미세화 효과와 냉각 중 펄라이트의 영역을 회피하기 위해서는 70℃/s 이상의 냉각 속도가 필요하다. 냉각 속도가 빠르면 빠를수록 결정립 미세화 효과가 크기 때문에 강도를 향상시키게 되지만, 설비의 성능을 고려하여 적정의 냉각속도를 설정하는 것이 바람직하다.The above hot-rolled steel is cooled to 550 to 750°C at a cooling rate of 70°C/sec or higher. The cooling is performed by shear quenching. A cooling rate of 70°C/sec or higher is required to achieve the grain refinement effect due to the cooling rate and to avoid the pearlite region during cooling. The faster the cooling rate, the greater the grain refinement effect, which improves the strength; however, it is desirable to set an appropriate cooling rate considering the performance of the equipment.
권취 단계(S140)Winding stage (S140)
상기 냉각이 종료되어 550 ~ 750℃의 권취온도(coiling temperature, CT)에서 강재를 권취한다. 550℃ 미만에서 권취할 경우 결정립 미세화로 강도가 증가하여 조관 및 용접성이 저하되며, 750℃를 초과하여 권취할 경우 충분한 강도 확보가 어려운 단점이 있다.After the above cooling is completed, the steel is coiled at a coiling temperature (CT) of 550 to 750°C. If coiling is performed below 550°C, the strength increases due to grain refinement, which reduces the forming properties and weldability. If coiling is performed above 750°C, there is a disadvantage in that it is difficult to secure sufficient strength.
이하, 본 발명의 다른 측면인 열연 강재를 이용한 제품에 대하여 설명한다.Below, a product using hot-rolled steel, which is another aspect of the present invention, is described.
열연 강재를 이용한 제품Products using hot rolled steel
본 발명의 다른 측면인 열연 강재를 이용한 제품은 중량%로, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%, 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%, 보론(B): 0.001% ~ 0.005%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 나아가, 상기 열연 강재를 이용한 제품은, 선택적으로, 니오븀(Nb): 0% 초과 0.1% 미만, 구리(Cu): 0% 초과 0.1% 미만, 니켈(Ni): 0% 초과 0.1% 미만 또는 바나듐(V): 0% 초과 0.01% 미만을 더 포함할 수 있다.Another aspect of the present invention is a product using hot-rolled steel, which contains, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities. Furthermore, a product using the hot-rolled steel may optionally further include niobium (Nb): more than 0% but less than 0.1%, copper (Cu): more than 0% but less than 0.1%, nickel (Ni): more than 0% but less than 0.1%, or vanadium (V): more than 0% but less than 0.01%.
열연 강재를 이용한 제품에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량은 상술한 열연 강재에서 이미 설명하였으므로 여기에서는 생략한다.The role and content of each component included in a product using hot-rolled steel have already been explained in the hot-rolled steel described above, so they are omitted here.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법을 통해 제조한 열연 강재를 이용한 제품은, 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도가 6개/mm2 이하이고, MnS 개재물의 최대 크기가 200㎛ 이하일 수 있다. A product using hot-rolled steel manufactured by controlling the specific components of the alloy composition described above and the content range thereof and using the method for manufacturing a product using hot-rolled steel described below may have an average density of MnS inclusions in a structure composed of ferrite and pearlite of 6/mm2 or less and a maximum size of MnS inclusions of 200㎛ or less.
상기 열연 강재를 이용한 제품은 항복강도(YS): 1150 ~ 1280 MPa, 인장강도(TS): 1450 ~ 1550 MPa 및 연신율(EL): 6 ~ 10%를 만족할 수 있다.Products using the above hot-rolled steel can satisfy yield strength (YS): 1150 to 1280 MPa, tensile strength (TS): 1450 to 1550 MPa, and elongation (EL): 6 to 10%.
이하, 본 발명의 다른 측면인 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법에 대하여 설명한다.Below, a method for manufacturing a product using hot-rolled steel, which is another aspect of the present invention, will be described.
열연 강재를 이용한 제품의 제조방법Manufacturing method of products using hot rolled steel
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.Figure 2 is a process flow diagram schematically showing a method for manufacturing a product using hot-rolled steel according to one embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열연 강재를 이용한 제품의 제조방법은, 열연 강재를 준비하는 단계(S210); 상기 열연 강재를 조관하는 단계(S220); 상기 조관된 강재를 소둔 및 인발하는 단계(S230); 상기 소둔 및 인발된 강재를 성형하는 단계(S240); 및 상기 성형된 강재를 열처리하는 단계(S250);를 포함한다.Referring to FIG. 2, a method for manufacturing a product using hot-rolled steel according to one embodiment of the present invention includes a step of preparing hot-rolled steel (S210); a step of forming the hot-rolled steel (S220); a step of annealing and drawing the formed steel (S230); a step of forming the annealed and drawn steel (S240); and a step of heat-treating the formed steel (S250).
열연 강재 준비(S210)Hot rolled steel preparation (S210)
상기 열연 강재는 도 1을 참조하여 설명한 제조방법으로 구현된다.The above hot-rolled steel is manufactured using the manufacturing method described with reference to Fig. 1.
열연 강재 조관(S220) Hot rolled steel pipe (S220)
판형의 상기 열연 강재를 조관한다. 조관시 용접은 ERW용접을 통해 진행되는데, 내부에 연신된 개재물이 존재할 경우 조관시 후크크랙을 유발할 수 있다. 후크크랙은 소재 내부에 존재하는 MnS의 비금속 개재물이 열간압연에 의하여 띠 모양으로 연신되었을 때 개재물을 따라 발생하기 쉽다. 또한 연신된 개재물이 존재할 경우 내구성이 저하될 수 있다. 따라서 MnS 개재물의 형상 및 크기를 제어하는 것이 중요하다.The above hot rolled steel in plate shape is manufactured. During the manufacturing process, welding is performed through ERW welding. However, if there is an extended inclusion inside, a hook crack may occur during the manufacturing process. The hook crack is likely to occur along the inclusion when the non-metallic MnS inclusion inside the material is extended into a belt shape by hot rolling. In addition, if an extended inclusion exists, durability may be reduced. Therefore, it is important to control the shape and size of the MnS inclusion.
소둔 및 인발(S230)Annealing and drawing (S230)
상기 조관된 강재를 소둔 및 인발할 수 있다. 소둔과 인발과정은 동시에 진행되며 박스로를 통해 700 ~ 900 ℃의 온도에서 진행되며 컨베이어를 통해 이송될 수 있다.The above-mentioned steel can be annealed and drawn. The annealing and drawing processes are carried out simultaneously, and are carried out at a temperature of 700 to 900℃ through a box furnace and can be transported through a conveyor.
성형(S240)Plastic surgery (S240)
상기 소둔 및 인발된 강재를 성형한다. 성형과정은 박스로에서 800 ~ 900 ℃의 온도로 1분 동안 진행될 수 있다. 성형 단계를 통하여 제품을 성형할 수 있으며, 예를 들어, 스테빌라이저 바를 성형할 수 있다. The above annealed and drawn steel is formed. The forming process can be carried out in a box furnace at a temperature of 800 to 900° C for 1 minute. Through the forming step, a product can be formed, and for example, a stabilizer bar can be formed.
열처리(S250)Heat treatment (S250)
상기 성형된 강재를 열처리할 수 있다. 상기 열처리는 800 ~ 1000℃의 온도로 가열한 후 급랭(quenching)하고, 계속하여 150 ~ 300℃의 온도에서 템퍼링하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 열처리는 마르텐사이트 조직을 풀어주기 위하여 진행될 수 있다. The above-mentioned formed steel may be heat treated. The heat treatment may include a step of heating to a temperature of 800 to 1000°C, then quenching, and then continuously tempering at a temperature of 150 to 300°C. This heat treatment may be performed to release the martensite structure.
상술한 조관 단계(S220); 소둔 및 인발 단계(S230); 성형 단계(S240); 및 열처리 단계(S250);를 수행한 열연 강재를 이용한 제품은 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도가 6개/mm2 이하이고, MnS 개재물의 최대 크기가 200㎛ 이하일 수 있으며, 항복강도(YS): 1150 ~ 1280 MPa, 인장강도(TS): 1450 ~ 1550 MPa 및 연신율(EL): 6 ~ 10%를 만족할 수 있다.A product using hot-rolled steel that has undergone the above-described forming step (S220); annealing and drawing step (S230); forming step (S240); and heat treatment step (S250) has an average density of MnS inclusions in a structure composed of ferrite and pearlite of 6/ mm2 or less, a maximum size of the MnS inclusions may be 200㎛ or less, and may satisfy yield strength (YS): 1150 to 1280 MPa, tensile strength (TS): 1450 to 1550 MPa, and elongation (EL): 6 to 10%.
실험예Experimental example
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred experimental examples are presented to help understand the present invention. However, the following experimental examples are provided only to help understand the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples. Since the contents not described herein can be sufficiently technically inferred by those skilled in the art, their description will be omitted.
아래의 표 1에 제시된 조성을 갖는 열연 강재를 제조하였다. 잔부는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 표 1에 나타난 성분 외에, 알루미늄은 0.05%이며, 인은 0.02 중량% 이하로, 황은 0.003 중량% 이하로 제어하였다.Hot rolled steel having the composition shown in Table 1 below was manufactured. The remainder consists of iron (Fe) and impurities inevitably contained during the steelmaking process, etc. In addition to the components shown in Table 1, aluminum was controlled to 0.05%, phosphorus to 0.02 wt% or less, and sulfur to 0.003 wt% or less.
표 1을 참조하면, 실시예1,2,3,4는 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.30%, 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.08%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.50%, 티타늄(Ti): 0.01% ~ 0.05%, 보론(B): 0.001% ~ 0.005%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.03% 이하, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003% 이하, 및 잔부는 철(Fe)인 조성범위를 만족한다. Referring to Table 1, Examples 1, 2, 3, and 4 satisfy the composition range of, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder being iron (Fe).
이에 반하여, 비교예1, 2는 망간(Mn): 0.5% ~ 1.1%의 범위를 상회하여 만족하지 못한다.In contrast, Comparative Examples 1 and 2 are not satisfactory as they exceed the manganese (Mn) range of 0.5% to 1.1%.
표 2는 표 1의 조성을 가지되 도 1 및 도 2을 참조하여 설명한 제조방법을 모두 동일하게 적용하여 구현한 열연 강재를 이용한 제품의 물성을 나타낸 것이다. 구체적으로, 재가열온도: 1200℃, 마무리압연 종료온도: 900℃, 권취온도: 600℃, 소둔온도: 800℃, 성형온도: 850℃, 열처리온도: 950℃, 템퍼링온도: 200℃의 조건을 적용하였다.Table 2 shows the properties of a product using hot-rolled steel having the composition of Table 1 but implemented by applying the same manufacturing method described with reference to FIGS. 1 and 2. Specifically, the conditions applied were reheating temperature: 1200°C, finishing rolling end temperature: 900°C, coiling temperature: 600°C, annealing temperature: 800°C, forming temperature: 850°C, heat treatment temperature: 950°C, and tempering temperature: 200°C.
밀도
(개/mm2)MnS
density
(pcs/ mm2 )
최대 크기
(㎛)MnS
Maximum size
(㎛)
(MPa)YS
(MPa)
(MPa)TS
(MPa)
(%)EL
(%)
표 2를 참조하면, 실시예1, 2, 3, 4는 항복강도(YS): 1150 ~ 1280 MPa, 인장강도(TS): 1450 ~ 1550 MPa 및 연신율(EL): 6 ~ 10%를 만족함을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, it can be confirmed that Examples 1, 2, 3, and 4 satisfy yield strength (YS): 1150 to 1280 MPa, tensile strength (TS): 1450 to 1550 MPa, and elongation (EL): 6 to 10%.
이에 반하여, 비교예2는 항복강도(YS): 1150 ~ 1280 MPa의 범위를 상회하여 만족하지 못한다. In contrast, Comparative Example 2 is not satisfactory as it exceeds the range of yield strength (YS): 1150 to 1280 MPa.
한편, 본 발명의 실험예에 의하여 구현된 제품 내 미세조직을 촬영한 현미경 사진으로부터 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도 및 MnS 개재물의 최대 크기를 측정하였다. Meanwhile, the average density of MnS inclusions and the maximum size of MnS inclusions in the structure composed of ferrite and pearlite were measured from microscopic photographs of the microstructure within the product implemented by the experimental example of the present invention.
예를 들어, 도 3은 본 발명의 실험예 중 비교예2에 따른 시편의 미세조직을 촬영한 현미경 사진이고, 도 4는 본 발명의 실험예 중 비교예2에 따른 시편의 미세조직 중 개재물(MnS)의 밀도와 크기의 분포를 도식적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실험예 중 실시예3에 따른 시편의 미세조직을 촬영한 현미경 사진이고, 도 6은 본 발명의 실험예 중 실시예3에 따른 시편의 미세조직 중 개재물(MnS)의 밀도와 크기의 분포를 도식적으로 나타낸 도면이다.For example, FIG. 3 is a micrograph showing the microstructure of a specimen according to Comparative Example 2 among the experimental examples of the present invention, FIG. 4 is a drawing schematically showing the distribution of the density and size of inclusions (MnS) in the microstructure of a specimen according to Comparative Example 2 among the experimental examples of the present invention, FIG. 5 is a micrograph showing the microstructure of a specimen according to Example 3 among the experimental examples of the present invention, and FIG. 6 is a drawing schematically showing the distribution of the density and size of inclusions (MnS) in the microstructure of a specimen according to Example 3 among the experimental examples of the present invention.
실시예1, 2, 3, 4에서는 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도가 6개/mm2 이하이고, MnS 개재물의 최대 크기가 200㎛ 이하임을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 비교예1, 2는 MnS 개재물의 평균 밀도: 6개/mm2 이하의 범위를 상회하여 만족하지 못하며, MnS 개재물의 최대 크기: 200㎛ 이하의 범위를 상회하여 만족하지 못함을 확인할 수 있다.In Examples 1, 2, 3, and 4, it can be confirmed that the average density of MnS inclusions in the structure composed of ferrite and pearlite is 6/ mm2 or less, and the maximum size of the MnS inclusions is 200㎛ or less. In contrast, it can be confirmed that Comparative Examples 1 and 2 are not satisfactory because the average density of MnS inclusions exceeds the range of 6/ mm2 or less, and the maximum size of the MnS inclusions exceeds the range of 200㎛ or less.
본 발명은 기존의 스테빌라이저 바에 적용하기 위한 소재에서 합금원소의 성분을 제어하여 개재물을 제어하여 향상된 용접 특성 및 내구도를 갖는 강재를 개발하는 것을 목표로 하였다. 동일 공정조건으로 제조함에도 불구하고 합금원소 제어를 통해 MnS 개재물의 밀도와 크기를 감소시켰고, 이로 인해 향상된 청정도 및 조관시 불량률 감소를 기대할 수 있었다. 본 발명에 의하면 기존의 1.5GPa 소재 대비 개재물을 제어함으로써 용접 및 성형 시 발생하는 불량을 감소시키고 내구성을 향상시켜 스테빌라이저 등 강관을 이용하는 부품에 적용할 가능성이 있음을 확인하였다.The present invention aims to develop a steel having improved welding characteristics and durability by controlling inclusions by controlling the composition of alloy elements in a material for application to a conventional stabilizer bar. Even when manufactured under the same process conditions, the density and size of MnS inclusions were reduced through alloy element control, and thus improved cleanliness and reduced defect rate during pipe manufacturing could be expected. According to the present invention, it was confirmed that the defects occurring during welding and forming were reduced and durability was improved by controlling inclusions compared to the conventional 1.5 GPa material, and thus the possibility of application to parts using steel pipes such as stabilizers is confirmed.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to a person skilled in the art that the technical idea of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, and that various substitutions, modifications, and changes are possible within a scope that does not depart from the technical idea of the present invention.
Claims (9)
페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직을 가지되, 페라이트의 면적분율은 80~90%이고, 펄라이트의 면적분율은 10~20%이며,
항복강도(YS): 300 ~ 500 MPa, 인장강도(TS): 500 ~ 700 MPa 및 연신율(EL): 25% 이상을 만족하는,
열연 강재.In weight %, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder includes iron (Fe) and other unavoidable impurities.
It has a structure composed of ferrite and pearlite, with the area fraction of ferrite being 80 to 90% and the area fraction of pearlite being 10 to 20%.
Yield strength (YS): 300 to 500 MPa, tensile strength (TS): 500 to 700 MPa, and elongation (EL): 25% or more,
Hot rolled steel.
니오븀(Nb): 0% 초과 0.1% 미만, 구리(Cu): 0% 초과 0.1% 미만, 니켈(Ni): 0% 초과 0.1% 미만 또는 바나듐(V): 0% 초과 0.01% 미만을 더 포함하는,
열연 강재.In paragraph 1,
Niobium (Nb): more than 0% but less than 0.1%, Copper (Cu): more than 0% but less than 0.1%, Nickel (Ni): more than 0% but less than 0.1%, or Vanadium (V): more than 0% but less than 0.01%,
Hot rolled steel.
페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도가 6개/mm2 이하이고, MnS 개재물의 최대 크기가 200㎛ 이하이며,
항복강도(YS): 1150 ~ 1280 MPa, 인장강도(TS): 1450 ~ 1550 MPa 및 연신율(EL): 6 ~ 10%를 만족하는,
열연 강재를 이용한 제품.In weight %, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder includes iron (Fe) and other unavoidable impurities.
The average density of MnS inclusions in the structure composed of ferrite and pearlite is 6/ mm2 or less, and the maximum size of the MnS inclusions is 200㎛ or less.
Yield strength (YS): 1150 ~ 1280 MPa, tensile strength (TS): 1450 ~ 1550 MPa and elongation (EL): 6 ~ 10% are satisfied.
Products made from hot rolled steel.
(b) 상기 열연 강재를 조관하는 단계;
(c) 상기 조관된 강재를 소둔 및 인발하는 단계;
(d) 상기 소둔 및 인발된 강재를 성형하는 단계; 및
(e) 상기 성형된 강재를 열처리하는 단계;를 포함하되,
상기 (a) 단계는 재가열온도: 1100 ~ 1300℃마무리압연 종료온도: 800 ~ 1000℃마무리압연 후 70℃초 이상의 냉각속도로 550 ~ 750℃까지 냉각하고, 권취온도: 550 ~ 750℃의 조건에서 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 (a) 단계에서 상기 열연 강재는 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직을 가지되, 페라이트의 면적분율은 80~90%이고, 펄라이트의 면적분율은 10~20%이며,
상기 (e) 단계는 급랭(quenching) 후 150 ~ 300℃의 온도에서 템퍼링하는 단계를 포함하고,
상기 (e) 단계 후 페라이트와 펄라이트로 이루어진 조직 내 MnS 개재물의 평균 밀도가 6개/mm2 이하이고, MnS 개재물의 최대 크기가 200㎛ 이하인 것을 특징으로 하는,
열연 강재를 이용한 제품의 제조방법.(a) a step for preparing a hot-rolled steel including, in wt%, carbon (C): 0.20% to 0.25%, silicon (Si): 0.01% to 0.30%, manganese (Mn): 0.5% to 1.1%, aluminum (Al): 0.01% to 0.08%, chromium (Cr): 0.10% to 0.50%, titanium (Ti): 0.01% to 0.05%, boron (B): 0.001% to 0.005%, phosphorus (P): more than 0% to 0.03% or less, sulfur (S): more than 0% to 0.003% or less, and the remainder being iron (Fe) and other unavoidable impurities;
(b) a step of manufacturing the hot-rolled steel;
(c) a step of annealing and drawing the above-mentioned steel;
(d) a step of forming the annealed and drawn steel material; and
(e) a step of heat treating the formed steel; including,
The step (a) is characterized in that it is performed under the conditions of a reheating temperature of 1100 to 1300℃, a finishing rolling end temperature of 800 to 1000℃, cooling to 550 to 750℃ at a cooling rate of 70℃ or more after finishing rolling, and a coiling temperature of 550 to 750℃, and in the step (a), the hot rolled steel has a structure composed of ferrite and pearlite, wherein the area fraction of ferrite is 80 to 90% and the area fraction of pearlite is 10 to 20%.
The above step (e) includes a step of tempering at a temperature of 150 to 300°C after quenching,
After the step (e) above, the average density of MnS inclusions in the tissue consisting of ferrite and pearlite is 6/ mm2 or less, and the maximum size of the MnS inclusions is 200㎛ or less.
A method for manufacturing a product using hot-rolled steel.
상기 (c) 단계는 700 ~ 900℃의 온도에서 수행하며,
상기 (d) 단계는 800 ~ 900℃의 온도에서 수행하는,
열연 강재를 이용한 제품의 제조방법.In paragraph 6,
The above step (c) is performed at a temperature of 700 to 900℃.
The above step (d) is performed at a temperature of 800 to 900℃.
A method for manufacturing a product using hot-rolled steel.
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