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KR20040069357A - 높은 구리함량을 갖는 탄소강으로 제조된 철강 제품제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 철강제품 - Google Patents

높은 구리함량을 갖는 탄소강으로 제조된 철강 제품제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 철강제품 Download PDF

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KR20040069357A
KR20040069357A KR10-2004-7010945A KR20047010945A KR20040069357A KR 20040069357 A KR20040069357 A KR 20040069357A KR 20047010945 A KR20047010945 A KR 20047010945A KR 20040069357 A KR20040069357 A KR 20040069357A
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copper
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precipitation
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파트리스 겔통니콜라
미셸 파랄
쟝=피에르 비라
카트린느 쥐컴
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위지노르
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Publication date
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Abstract

본 발명은 - 중량 퍼센트로 나타낸 다음의 조성을 갖고: 0.0005 % ≤ C ≤ 1 %; 0.5 ≤ Cu ≤ 10 %; 0 ≤ Mn ≤ 2 %; 0 ≤ Si ≤ 5 %; 0 ≤ Ti ≤ 0.5 %; 0 ≤ Nb ≤ 0.5 %; 0 ≤ Ni ≤ 5 %; 0 ≤ Al ≤ 2 %, 잔여물은 철 및 제조과정에 기인하는 불순물인 액체 강이 제조되고; - 액체 강은 10 mm 보다 작거나 같은 두께를 갖는 얇은 스트립의 형태로 직접 주조하고; - 스트립은 강제 냉각 과정이 적용되고/되거나, 1000 ℃보다 높은 온도인 비산화 분위기로 둘러싸고; - 얇은 스트립은 적어도 10 %의 압하율, 압연 종료 온도로 열간압연과정이 적용되고, 압연 종료 온도는 페라이트 및 /또는 오스테나이트 매트릭스내에서 모든 구리성분이 고용체내에 여전히 존재하는 온도이고; - 스트립은 페라이트 및 /또는 오스테나이트 매트릭스내에서 과포화된 고용체내에 구리를 가두기 위해 강제냉각과정이 적용되고; 및 - 스트립은 코일링되는 것인 높은 구리 함량을 갖는 탄소 강으로 제조된 철강 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전술한 제조방법에 의해 얻은 철강 제품에 관한 것이다.

Description

높은 구리함량을 갖는 탄소강으로 제조된 철강 제품 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 철강제품{Method for the production of a siderurgical product made of carbon steel with a high copper content, and siderurgical product obtained according to said method}
일반적으로 탄소강에 있어서 구리는 바람직하지 않은 원소로서 고려되는데, 왜냐하면 일측면에서, 구리는 열에 의한 균열(fissuring)을 촉진하기 때문에 강(steel)의 고온가공을 복잡하게 하고, 다른 측면으로는, 제품의 품질 및 표면 외관에 불리한 영향을 미치기 때문이다. 이러한 이유로, 고품질 탄소 강(steel)의 구리 함량은 전통적으로 0.05 %보다 낮은 함량으로 제한되어 있다. 액체 강(steel)내에 존재하는 구리를 제거할 수 없기 때문에, 이렇게 낮은 구리 함량을 얻기 위해서는 액체 주조 철로부터 강(steel)을 제조할 수 밖에 없고, 또한 대량 생산을 하는 경우에는 신중하게 선택되고 따라서 고가인 철 및 고철을 용융시키는 전자 아크로(electric arc furnace)내에서 강(steel)을 제조하는 경우에서만 경제적으로 실행가능하다.
그러나, 강(steel)의 구리 함량이 높은 것이 바람직한 경우가 있다. 구리는 특정 응용분야, 특히 자동차 산업에서 유리한 효과를 누리게 할 수 있다.
먼저, 구리는 템퍼링(tempering)(구조적 경화(structural hardening))으로 진행될 수 있는 침전에 의하여, 강(steel)의 분해에 대한 저항률을 증가시킨다.
반면, 구리는 보호 산화물막 형성을 유도하기 때문에 강(steel)의 공기 중 부식에 대한 저항률을 향상시킨다.
마지막으로, 다음의 두가지 방법에 의하여 수소에 의한 취화(embrittlement)에 대한 저항률을 증가시킨다:
- 전술한 보호 산화물 막의 형성에 의하여;
- 망간으로 대체하여, 수소가 축적되는 MnS 개재물 라운드(MnS inclusion round)의 형성을 제한한다.
구조적 경화에 기인하는 강(steel)의 강도 증가는 구리 1 %당 약 300 MPa로 추정될 수 있다. 그러나, 이러한 현상으로부터 이익을 얻기는 어려운데, 그 이유는 두껍거나 얇은 슬래브(slab)의 연속적인 주조에 의한 박판(sheet) 제조를 위한 전통적인 시스템에서, 구리는 산화 공기내에서의 열변태(hot transformation)동안 박판의 표면 품질에 대하여 표피 균열에 따른 악영향을 미치기 때문이다. 이러한 균열은 "크레이징(crazing)"이라고 알려져 있다. 따라서, 이러한 균열이 니켈이나 실리콘의 첨가에 의해 또는 구리의 포정 융점(순수한 Fe-Cu 합금에 대하여 1094 ℃)보다 낮은 온도에서의 열변태 전의 재가열과정을 통해 제한되고, 이러한 제한이 이용가능한 두께의 범위를 제한하게 되는 것이 아닌 한, 또는 현재의 제조 공장 상황에 대하여는 잘 맞지 않는 조건이긴 하나 재가열 분위기(reheating atmosphere)를 제어하여 균열을 제한하지 않는 한, 구리 함량이 1 %, 또는 0.5 %일 것이 필수적이다.
또한, 침전 처리에 선행하여 구리를 담금질(quenching)하여 완전히 고용체 내에 가두었을 때 구리의 침전 경화능력은 최대가 된다. 침전 온도가 높을 수록, 침전이 경화에 덜 기여하게 된다. 따라서, 구리는 템퍼링 온도에 도달하기 전에, 냉각하는 동안 침전되어서는 안된다. 전통적인 제조 경로에 있어서는 경화 능력을 최대화하기 위해 필요한 담금질 작업이 허용되지 않는다.
롤(roll)간 주조와 같이 0.1내지 15 mm 두께의 얇은 스트립(strip)을 직접 주조하는 방법에 의하여, 높은 함량의 구리(0.3내지 10 %) 및 주석(0.03내지 0.5 %)을 포함하는 탄소 강(steel) 스트립을 제조하는 방법이 EP-A-O 641 867호에서 제안된 바 있다. 1,000 ℃ 보다 높은 온도에서의 스트립의 체류시간 제한 가능성 및 신속한 스트립의 고형화는 전술한 표면 품질문제를 해결할 수 있게 한다. 스트립은 그리고 나서 냉간압연된다. 따라서, 이러한 방법은 구리 및 주석을 고갈시키는 원재료를 사용하지 않고도 우수한 기계적 물성을 갖는 스트립을 제조할 수 있게 한다. 이러한 목적으로 1차 수지상 결정(primary dendrite)들이 고형화 후에 5내지 100 ㎛만큼 거리를 두고 있는 제품을 얻을 필요가 있다. 얇은 스트립의 경우 바람직한 기계적 물성은 기본적으로 고강도 및 우수한 신장 연신률(tensile elongation)이다. 그러나, 본 문헌은 산업적 응용에 적합한 박판을 만들수 있는 주조 후의 처리에 대한 상세한 설명을 하지는 않는다.
본 발명은 철 합금(ferrous alloy)제조분야, 더 상세하게는 높은 구리 함량을 갖는 강(steel)을 제조하는 분야에 관한 것이다.
본 발명은 뒤따르는 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1은 완전히 순수한 철/구리 합금의 상평형 그림(도 1a) 및 구리 함량이 5%보다 낮거나 같고 온도는 600내지 1000 ℃인 경우의 상평형 그림(도 1b)을 나타내고;
도 2는 탄소를 0.2 % 포함하는 철/구리 합금의 상평형 그림의 일부분을 나타낸다.
본 발명의 목적은 훌륭한 기계적 물성, 특히 우수한 비등방성 분해 및 우수한 용접 능력을 갖고, 구리 함량이 높을 수 있거나 또는 높은 구리 함량이 요청되는 열간압연(hot-rolled) 또는 냉간압연 탄소 강(steel) 박판을 제조하는 완전한 방법을 제안하는 것이다.
본 발명은 따라서,
- 중량 퍼센트로 나타낸 다음의 조성을 갖고:
* 0.0005 % ≤ C ≤ 1 %
* 0.5 ≤ Cu ≤ 10 %
* 0 ≤ Mn ≤ 2 %
* 0 ≤ Si ≤ 5 %
* 0 ≤ Ti ≤ 0.5 %
* 0 ≤ Nb ≤ 0.5 %
* 0 ≤ Ni ≤ 5 %
* 0 ≤ Al ≤ 2 %
잔여물은 제조과정에 기인하는 불순물 및 철인 액체 강(steel)이 제조되고;
- 액체 강(steel)은 10 mm 보다 작거나 같은 두께를 갖는 얇은 스트립의 형태로 직접 주조되고;
- 스트립은 1000 ℃보다 낮거나 같은 온도까지 신속하게 냉각하고;
- 얇은 스트립은 적어도 10 %의 압하율로 열간압연과정이 적용되고, 압연 종료 온도는 페라이트(ferrite) 및 /또는 오스테나이트(austenite) 매트릭스내에서 모든 구리성분이 고용체내에 여전히 존재하는 온도이고;
- 스트립은 페라이트(ferrite) 및 /또는 오스테나이트(austenite) 매트릭스내에서 과포화된 고용체내에 구리를 가두기 위해 강제냉각(forced cooling)과정이 적용되고; 및
- 스트립은 코일링되는 것인
구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법에 관한 것이다.
바람직하게는, Mn/Si 비율은 3보다 크거나 같다.
얇은 스트립은 반대방향으로 회전하는 두개의 내부 냉각된 롤(roll) 사이의 주조 장비상에서 주조될 수 있다.
스트립의 핫-롤링(열간압연)은 상기 스트립의 주조와 인라인(in line)으로 수행되는 것이 바람직하다.
열간압연 후의 강제 냉각의 V 비율은
V ≥ e1.98(%Cu)-0.08
이 되도록 하고, 식 중 V는 ℃/s로 나타내고, %Cu는 질량퍼센트로 나타낸다.
본 방법의 일변화형태에 따르면, 강(steel)의 탄소 함량은 0.1 내지 1 %이고, 스트립은 마르텐사이트 변태(martensitic transformation) 개시시의 Ms온도보다 높은 온도에서 코일링(coiling)된다.
본 발명의 다른 변형형태에 따르면, 스트립은 300 ℃미만에서 코일링되고, 이후에 스트립은 400내지 700 ℃에서 구리 침전 열 처리 과정을 적용시킨다. 이 조건에서는, 탄소 함량은 0.1 내지 1 %이면, 열 처리과정은 언코일링과정이 선행하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 변형형태에 따르면, 스트립의 코일링은 마르텐사이트 변태(martensitic transformation)가 개시되는 온도인 Ms온도보다 높고 300 ℃보다 낮은 온도에서 수행되고, 이후에 냉간압연(cold-rolling), 구리가 과포화 고용체내에 존재하는 온도범위에서의 재결정화 어닐링(recrystallisation annealing), 구리를 고용체내에 가두기(keep) 위한 강제냉각 및 침전 템퍼링(precipitation tempering) 과정이 수행되다.
전술한 침전 템퍼링은 연속적인 어닐링 장비내에서 600 내지 700 ℃온도로 또는 배치 어닐링 장비(batch annealing installation)내에서 400 내지 700 ℃의 온도에서 수행된다.
본 발명의 또다른 변형형태에 따르면, 스트립의 코일링은 마르텐사이트 변태가 개시되는 온도인 Ms온도보다 높고 300 ℃보다 낮은 온도에서 수행되고, 그 뒤에 냉간압연 및 재결정화 어닐링 및 침전 템퍼링의 역할을 모두 하는 배치 어닐링 과정이 400 내지 700 ℃에서 수행된다.
만약 스트립에 냉간압연과정이 적용된다면, 강(steel)의 탄소 함량은 0.1 내지 1 %이고, 또는 0.01 내지 0.2 %이고 또는, 0.0005 % 내지 0.05 %인 것이 바람직하다. 후자의 경우, 구리 함량은 바람직하게는 0.5내지 1.8 %이다.
또한, 후자의 경우에는 침전 경화(hardening)과정 전에, 스트립은 드로잉(drawing)에 의해 형상화되는 박판(sheet)을 만들기 위해 절단되고, 침전 템퍼링은 드로잉된 박판(sheet)상에서 수행된다.
마지막으로 스트립은 조질 압연기(skin-pass rolling mill)내에서 최종 처리과정이 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 방법에 의해 얻은 강(steel)제품에 관한 것이다.
본 발명은 기본적으로 특정 조성을 갖는 강(steel)을 직접 얇은 스트립으로 주조하는 단계, 얇은 스트립을 크레이징을 회피하는 조건(스트립을 1,000 ℃ 미만의 온도로 만들어 강괴 몰드를 남기는 급속 냉각 또는 적어도 이 온도에 도달할때까지 비산화 분위기에 스트립을 놓아두거나 하는 방법으로)에 적용시키는 단계, 스트립에 열간압연과정을 수행하고, 바람직하게는 인라인(in-line)으로, 뒤이어 구리를 과포화 고용체내에 가두는 강제 냉각단계에 관한 것이다. 스트립은 그 뒤 코일링된다. 따라서, 두께 및 최종 물성을 나누기 위해 다양한 열적 또는 기계적 처리가 적용될 수 있다.
먼저, 다음 조성(모든 성분은 질량 퍼센트로 나타낸다)을 갖는 액체 금속이 제조된다.
탄소 함량은 특히 최종 산물의 응용계획에 따라 0.0005 % 내지 1 %의 범위에서 달라진다. 0.0005 %라는 하한선은 전통적인 액체 금속의 탈탄 과정에 의해 얻을 수 있는 최소치에 상응한다. 1 %라는 상한선은 탄소의 감마제닉 효과(gammagenic effect)에 의해 인정될 수 있다. 1 %이외에서는 탄소는 페라이트(ferrite)내에서의 구리의 용해도를 과도하게 감소시킨다. 1 %이외에서는 또한, 강(steel)의 용접성이 상당한 수준으로 손상되고, 이러한 사실은 본 발명의 강(steel)으로부터 얻은 박판의 수많은 바람직한 응용형태에 대하여 적절하지 못하게 한다.
또한, 탄소는 경화효과를 유도하고, 그리고 만약 강(steel)에 티타늄 및/또는 니오븀이 상당량 존재한다면, 집합조직(texture)의 제어에 사용되는 탄화티타늄 및/또는 탄화니오븀의 침전 또한 유도한다.
일반적으로, 다음과 같이 기술될 수 있다:
- 만약 탄소 함량이 0.1내지 1 %이라면, 얻어진 강(steel)은 주조 후에 침전 템퍼링을 허용하는 온도에서 코일링되었다면, 또는 낮은 온도에서 코일링되었고 템퍼링되었다면, 열간압연 초고강도 박판분야에 바람직하게 사용될 수 있고, 또는 초고강도 냉간압연 박판 분야에 바람직하게 사용될 수 있다.
- 만약 탄소 함량이 0.01내지 0.2 %라면, 얻어진 강(steel)은 주조 후에 열간압연 또는 냉간압연 및 이후에 나타날 조건하에서 열처리된다면 초고강도 용접용 강(steel)분야에 바람직하게 사용될 수 있다;
- 만약 탄소 함량이 0.0005내지 0.05 %라면, 얻어진 강(steel)은 냉간압연 및 바람직하게는 기껏해야 1.8 %의 탄소를 포함하는 경우(그 이유는 이후에 나타날 것이다)라면 드로잉(drawing)분야에 바람직하게 사용될 수 있다.
열간압연 또는 냉간압연 초고강도 강이라는 사실을 제쳐두고서라도, 약 0.02 %의 탄소 함량은 본 발명의 강(steel)에 있어서는 바람직한 것이다.
강(steel)의 구리 함량은 0.5내지 10 %, 바람직하게는 1내지 10 %이다.
0.5 % 미만에서는 구리는 침전 경화 효과를 갖지 못하는데, 더욱 정확히는 구리의 침전 추진력(driving force)이 산업적인 응용 측면에서 합당한 시간 및 온도 조건내에서 침전 경화를 일으키기에는 너무 약하다. 실제적으로, 강(steel)에서 구리의 경화효과에 의한 이익을 얻기 위하여는 구리는 적어도 1%인 것이 바람직하다.
열간압연 스트립을 형성하기 위한 강(steel)을 제조하는 경우, 주조 후에 얇은 스트립의 냉각 비율 및 압연 종료 온도 조건이 고려된다는 것을 가정한다면 구리 함량에 대한 야금학적 한계는 없다. 냉각은 100 % 오스테나이트 영역(도 1a에서의 γ-Fe 영역)에서 시작되어야만 하고, 고용체 내에 모든 구리를 가둘 수 있을만큼 충분히 신속하여야 한다. 그에 따라 한계는 기술의 문제일 뿐이다. 예를 들면, 페라이트가 나타나는 온도가 가장 낮은 경우(약 840 ℃,도 1을 보라)에서 및 구리가 고용체 내에 잔존하는 것 이외의 임계 냉각 비율에 쉽게 근접(이 함량에서는 약 350 ℃/s이다)할 수 있는 경우에 구리의 함량(2.9 %)을 목표로 설정할 수 있다. 구리의 함량 증가는 냉각 비율 및 압연 종료 온도의 증가를 가져온다. 압연 종료 온도는 오스테나이트내의 구리의 용해도 한계에 의존한다. 그러나, 1000 ℃ 를 초과하는 열간압연 및 2,500 ℃/s를 초과하는 스트립 냉각을 가져오는 약 4 %의 구리함량은, 열간생성물(hot product)이 약 몇 m/s의 낮은 이동 속도를 갖는다는 가정하에, 여전히 박판 주조법에 의해 접근 가능하다.
냉간압연 스트립을 형성하기 위한 강(steel) 제조의 경우에는, 냉간압연 박판을 재결정화 처리하는 것이 요구된다. 이를 목적으로 두가지 변형형태가 선택될 수 있다.
첫번째 변형형태에 따르면, 재결정화 처리는 침전 처리로부터 분리된다(드로잉을 위한 초고강도 냉간압연 박판의 경우에서처럼). 재결정화 온도에서, 구리는 단일상 페라이트 영역에서 고용체내에 완전히 존재하여야 한다. 최대 구리 함량은 따라서, 고려되고 있는 재결정화 온도에서, 페라이트내의 구리의 용해도 한계에 의해 결정된다. 최대로 허용가능한 재결정화 온도인 840 ℃에서 1.8 % 가 최대값이다(도 1b를 보라).
두번째 변형형태에 따르면, 재결정화 처리 및 침전 처리는 연결되어 있다(초고강도 냉간압연 박판의 경우에서처럼). 배치 어닐링이 수행되는 경우 10 %에 달하는 매우 높은 구리 함량이 허용될 수 있다. 그러나, 재결정화 최적조건은 최적 침전조건과 일치하지 않고, 계획된 응용을 위해 가장 최고의 절충안을 만들어내도록처리 파라미터를 선택한다.
바람직하게는, 구리 함량은 응용방법에 따라, 약 3 % 및 1.8 %가 추천될 것이다.
망간 함량은 2 %보다 낮거나 같도록 유지되어야 한다. 탄소와 유사하게, 망간은 경화효과를 가지고 있다. 또한, 감마제닉(gammagenic)하여, 페라이트 영역에서의 폭(breadth)을 감소시켜 페라이트 내의 구리의 용해도를 감소시킨다. 바람직하게는, 망간 함량은 약 0.3 %가 추천된다.
실리콘 함량범위는 5 %까지가 될 수 있는데, 최소 함량이 반드시 강제되는 것은 아니다. 그러나,실리콘의 알파제닉(althagenic)한 물성은 그 자체를 더욱 유익한 원소로 만드는데, 왜냐하면 페라이트 영역에서 본 발명에 따른 강(steel)의 구리함량이 바람직하게는 1.8, 또는 3 %까지도 유지될 수 있게 하기 때문이다. Mn/Si 비율을 3보다 크도록 조절하는 것이 바람직한데, 이는 δ→γ 변태동안 롤 표면으로부터 고형화된 표피로 조도(roughness)를 이동시키는 것과 고형화되고 냉각된 스트립상의 크랙 형성을 회피하기 위해 고형화된 표피의 부착(attachment)의 균일성을 제어하기 위한 것이다. 이러한 목적을 위하여, 주조과정을 액체 강(steel)에 용해성 있는 질소-함유 불활성 가스 및 거친 주조 표면을 사용하는 동안 진행하는 것이 바람직(이미 공지되어 있는)한데, 이는 강(steel) 및 주조 표면간의 열 이동을 유리하게 조절할 수 있는 가능성을 획득할 수 있기 위해서이다. 최대 Si 함량인 5 %는 제강소에서 그레이드(grade)의 제조 및 주조의 편의를 위하여 강제되는 최대치이다. 바람직하게는 약 0.05 %의 함량이 추천된다.
니오븀 및 티타늄은 바람직하게는, 각각 0.5 %까지의 범위의 함량으로 존재할 수 있는데, 이는 강제적인 것은 아니다. 이 원소들은 집합조직 제어에 유용한 탄화물을 만들어낼 수 있고, 만약 탄소에 대하여 화학량론적인 양보다 과량으로 존재한다면, 강(steel)의 온도 Ac1을 높이게 되고 따라서, 페라이트 내의 구리의 용해도를 높이게 되는 것이다. 바람직하게는, 이들 원소의 각각은 약 0.05 %의 함량으로 존재할 수 있다.
니켈 함량 범위는 5 %까지가 될 수 있는데, 니켈은 단지 선택적인 원소일 뿐이다. 니켈은 열에 의한 균열을 방지하기 위해 구리 강(steel)에 종종 첨가된다. 니켈은 이중적인 작용을 한다. 한가지 작용으로는, 오스테나이트내의 구리의 용해도 증가에 의해, 니켈은 금속/산화물 계면의 편석(segregation)을 지연시킨다. 다른 작용으로는, 구리와 어떠한 비율로 혼합되는지에 따라 편석 상(segregating phase)의 융점을 증가시킨다. 구리와 실질적으로 동일한 함량으로 니켈을 첨가하면 열에 의한 균열을 방지하는데 충분하다고 하는 것이 일반적으로 고려되는 사항이다. 본 발명에 따른 제조방법에 의해 냉각된 후 불활성 가스로 급속냉각 및/또는 퍼지(purge)하는 것은 열에 의한 균열을 방지하고, 이 과정은 본 발명의 목적을 염두에 둘 때 니켈의 첨가치를 감소시킨다. 그러나, 니켈은 열간압연을 촉진하기 위해서도 첨가될 수 있다.
알루미늄 함량 범위는 강(steel)의 물성에 불리한 영향을 미치지 않으면서 2 %까지일 수 있는데, 알루미늄이 반드시 강제되는 것은 아니다. 그러나, 실리콘의물성과 비교하면 알루미늄은 알파제닉(alphagenic)한 작용을 하기 때문에 유용하다. 바람직하게는, 알루미늄은 약 0.05 %의 함량으로 존재한다.
다른 화학원소들은 전통적인 강(steel) 제조 결과에서와 같이 잔여 원소로서만 존재한다. 특히, 주석 함량은 0.03 % 미만이고, 질소 함량은 0.02 % 미만이고, 황의 함량은 0.05 % 미만이고, 인 함량은 0.05 % 미만이다.
전술된 조성의 액체 강(steel)은 10 mm보다 작거나 같은 두께를 갖는 얇은 스트립의 형태로 연속적으로 그리고 직접적으로 주조된다. 이러한 이유로, 강(steel)은 바닥이 없는 강괴 몰드(bottonless ingot mould)로 주조되고, 몰드의 주조 공간은 반대방향으로 회전하는 두개의 롤의 내부 냉각된 측벽 및 롤의 평면 단부에 대하여 위치한 내화재(refractory material)로 만들어진 두개의 측벽에 의해 그 한계가 설정된다. 본 방법은 현재 문헌(특히, EP-A-0 641 867에 개시되어 있다)에 의해 잘 알려져 있다. 또한 단일 롤 상에 강(steel)의 고형화와 관련된 주조 방법을 채택하는 것도 생각할 수 있는데, 이 방법을 사용하면 두개의 롤 사이에서의 주조보다 더 미세한 스트립을 얻을 수 있다.
스트립의 온도가 구리-강화 상태(phase)의 용융온도, 즉 약 1,000 ℃를 초과할 때 액체 구리가 스케일 미만의 강(steel)으로 입계 침투(intergranular infiltration)하는 것과 관련된 스트립 표면의 크레이징 문제를 회피하기 위해 다음과 같은 것이 필요하다:
- 구리 농축이 발생하기 전에 금속/스케일 계면이 1,000 ℃ 미만의 온도가 되도록 하기 위해, 예를 들면, 물 또는 물/공기 혼합물을 분무하여 애즈 캐스트 스트립(ascast strip)을 신속하게 냉각할 수 있다; 이는 스트립의 구리함량이 3 %인 경우에 냉각 비율 25 ℃/s에서 얻어질 수 있을 거라 생각된다;
- 또는 적어도 1,000 ℃ 미만의 온도에 다다를 때까지 산화 분위기로 스트립을 유지하여 철의 산화를 방지한다; 이는 전통적인 방법을 통해 달성할 수 있는데, 내부 공기에 산소가 희박(5 % 미만)하면서 실질적으로 불활성 가스, 아르곤 또는 질소로 구성된 챔버에 스트립을 통과시켜 산화를 방지하는 것이 가능하다; 수소와 같은 환원 가스 또한 고려될 수 있다.
이들 두가지 방법은 동시적으로 또는 연속적으로 사용되어 결합시켜 사용할 수 있다.
스트립은 그 다음에 열간압연과정을 적용한다. 이 과정은 크레이징을 회피하기 위해 1,000 ℃를 초과하지 않는 온도까지 스트립을 재가열한(재가열이 비산화분위기상에서 수행되지 않는다면)뒤에, 주조 장비로부터 분리된 장비상에서 수행될 수 있다. 그러나, 경제적인 이유로, 열간압연과정은 인라인(in-line)방식으로 즉, 스트립 경로상에 하나 또는 그 이상의 압연(rolling)을 위치시켜 스트립의 주조에서와 동일한 장비에서 수행되는 것이 바람직하다. 인라인(in-line) 압연은 또한, 야금학적인 위험성을 야기시킬 수 있는, 주조 및 열간압연과정 사이의 일련의 코일링/언코일링/재가열 작업의 필요성을 미연에 방지할 수 있다: 표면 균열, 및 특히 코일링 중에 스케일의 피막형성(encrustation).
열간압연과정은 하나 또는 그 이상의 경로에서 적어도 10 %의 압하율로 수행된다. 이 과정은 기본적으로 세가지 작용을 한다.
첫번째로, 본 열간압연 과정이 야기하는 재결정화는 박판 형성에 불리한 고형화 구조를 제거한다. 또한, 재결정화는 만약 열간압연 박판의 상태로 사용되기 위한 것인 경우, 스트립의 강도 및 인장강도 물성을 동시에 향상시키기 위해 필요한 결정(grain)의 미세화를 유도한다.
둘째, 고형화 동안 스트립 내에 형성할 수 있고 또한 형상화과정 동안 불리한 영향을 미칠 수 있는 기공을 폐쇄한다.
더 나아가, 스트립의 평면성(planeness), 곡률, 및 대칭성에 관한 차원 규격이 고려되는 것을 보장한다.
마지막으로, 스트립의 표면 외관을 향상시킨다.
압연 종료 온도는 이 단계에서 페라이트 및/또는 오스테나이트내의 고용체내에 구리가 존재하도록 하는 온도이어야 한다. 압연 종료 후에 구리가 침전되게 되면, 구리로부터 얻을 수 있는 최대 경화능력을 발휘할 수 없게 한다. 최대값은 침전조건이 잘 제어되는 경우에 구리 1 %에 대하여 약 300 MPa이다. 그러므로, 고려되는 압연 종료 온도는 강(steel)의 조성, 특히 구리 및 탄소함량에 의존한다.
따라서, 약 7 %의 높은 구리 함량 및 이보다 더 높은 함량에 대하여, 압연 종료 온도는 1094 ℃보다 높아야 하는데, 이 온도는 거의, 매우 낮은 탄소 함량에 대한 도 1a에 나타난 Fe-Cu 상평형 그림의 포정 단계의 온도이다. 이러한 사실은 또한 열간압연과정이 비산화분위기하에서 수행된다는 사실 및 만약 스트립이 고형화 직후 냉각된다면, 냉각은 압연 종료 온도가 1094 ℃보다 높도록 하는 것을 가능하게 하는 조건에서 후속하는 스트립의 열간압연을 허용할 수 있도록 충분히 높은온도에서 중단된다는 사실을 의미한다.
2.9내지 7 %사이의 구리 함량에서, 압연 종료 온도는, 탄소 함량을 고려한 Fe-Cu 상평형 그림에서 나타나 있듯, 오스테나이트내의 구리 용해도의 한계보다 더 높아야 한다. 예로서, 매우 낮은 탄소 함량에 대하여 이 온도 T는 다음과 같이 주어질 수 있다.
2.9내지 1.8 %사이의 구리 함량에서, 압연 종료 온도는 매우 낮은 탄소 함량에 대하여 840 ℃보다 높아야 하는데, 이 온도는 공석(eutectoid) 단계에 상응한다(도 1b를 보라).
1.8 % 미만의 구리함량에서, 압연 종료 온도는, 탄소 함량을 고려한 Fe-Cu 상평형 그림에서 나타나 있듯, 페라이트내의 구리 용해도의 한계보다 더 높아야 한다. 예로서, 매우 낮은 탄소 함량에 대하여, 이 온도 T는 다음과 같이 주어질 수 있는데,
상자성 α 철(구리 함량이 1.08 내지 1.8 %인 경우에 대하여, 840 ℃내지 퀴리온도 759 ℃)에 대하여,
이고, 강자성 α 철(구리 함량이 0.5 내지 1.08 %인 경우에 대하여, 690 ℃내지 759 ℃)에 대하여,
이다.
그러나, 앞에서 언급한 숫자로 나타낸 수치들은 단지 예로서 주어진 것이고,따라서 문헌의 출처에 따라 약간씩 달라지게 된다.
강(steel)의 탄소 함량이 증가하면, 전술한 수치 또한 변화하게 되는데, 왜냐하면, 0.2 %의 탄소 함량에 대하여 도시된 도 2의 Fe-Cu 상평형 그림 발췌도면에서 나타나 있듯, 탄소는 감마제닉 효과(gammagenic effect)를 가지고 있기 때문이다. 공석 단계의 온도는 매우 낮은 탄소 함량의 경우보다 낮고, 800 ℃미만인 경우가 빈번하다. 따라서, 이미 기술한 사례들에 관한 압연 종료 온도를 낮추는 것이 가능하다. 탄소가 비교적 강화된 이들 강(steel)들에 대하여는 더욱더, 구조적 경화를 베이나이트(bainate) 또는 마르텐사이트(mertensite)와 같은 담금질 조성물(quenching constituent)의 작용에 의해 얻을 수 있고, 구리의 침전과 연관된 경화작용에 추가될 수 있다.
앞서 기술한 내용으로부터, 본 발명에 따른 제조 방법의 최소 압연 종료 온도 수치는 간단하고 매우 정확한 방법에 의해서는 정량적으로 정의될 수 없다는 사실을 알 수 있을 것이다. 확실한 사실은, 이 압연 종료 온도는 강(steel)의 조성을 염두에 두고서, 구리의 침전이 관찰될 온도에서의 온도보다 낮을 수는 없다는 것이다. 이 온도는 문헌으로부터 이 온도의 측정치를 알아낼 수 없다면, 주어진 강(steel)의 조성에 대한 기계적인 실험에 의해 야금학자들이 결정할 수 있을 것이다.
만약 열간압연과정이 인라인(in-line)으로 수행되지 않는다면, 전술한 내용에서 지적한 대로 주조 후에 급속냉각에 의해 코일링할 때까지 고용체 내에 구리를 가두어 둘 필요가 없는데, 왜냐하면, 열간압연에 선행하는 재가열과정이 구리의 재분해를 유도할 것이기 때문이다. 열간압연과정 후에, 스트립은 다시 강제냉각과정을 거친다. 냉각과정은 여러가지 작용을 한다:
- 압연 종료 온도가 1,000 ℃보다 높은 경우(이미 살펴보았듯이, 매우 높은 구리 함량을 가지는 강(steel)에 대하여 주로 바람직한), 냉각과정은 상당한 철의 산화가 압연 종료 온도 및 1,000 ℃ 사이의 온도에서 일어나지 않을 것이고, 크레이징도 스트립 상에서 관찰되지 않을 것을 보장한다;
- 또한, 특히, 냉각과정은 오스테나이트 및/또는 페라이트내의 과포화 고용체내에 구리를 가둘 수 있게 한다; 이 조건은 구리의 침전 경화 효과로부터 얻는 최대 이익을 얻기 위해 중요하다.
3 % 및 그 미만의 구리함량에서, 구리는 일반적으로 벨트(belt)의 냉각률 V 는
V ≥ e1.98(%Cu)-0.08(1)
이 되도록 하면, 고용체내에 가둘수 있다는 사실을 주목하라. 스트립의 이동 기간(travel period)을 전체에 대하여 식 중 V는 ℃/s로 나타내고 %Cu는 질량퍼센트로 나타낸다.
따라서, 1 %의 구리함량에서 V는 7 ℃/s보다 높거나 같아야 하고 이 수치는 쉽게 달성될 수 있다. 3 %의 구리함량에서 V는 350 ℃/s보다 높거나 같아야 한다. 그러나, 이렇게 높은 비율은 얇은 스트립 주조 장비상에서 달성될 수 있다.
앞서 말한 식은 3 %보다 높은 구리 함량에 대하여는 유효하지 않고, 냉각이 과포화 고용체내에 구리를 가두기에 충분하였는가를 확인하기 위해 냉각 과정의 결과에 대한 실험적 모니터링을 수행하여야 한다.
스트립은 이제 코일링되어야 한다. 스트립이 코일에 남아있는 기간은 구리의 침전 템퍼링을 수행하는데 사용될 수 있는데, 침전 템퍼링은 강(steel)의 경화를 야기한다. 얻어진 HV 강(steel)의 경도(hardness)는 강(steel)의 조성에 의존할 뿐만 아니라, 실제적으로 코일이 약 10 내지 20 ℃/시간의 냉각률로 냉각되기 전에 약 1시간동안 코일링 온도에 남아있었다는 사실을 고려하면, 스트립이 코일링 온도에 그리고 코일의 형태로 남아있는 시간의 길이에도 또한 의존할 것이다. HV = f(t) 곡선은 경도가 감소하는 범위를 벗어나서, 주어진 기간 tHVmax에 대하여 최대값 HVmax을 갖는다는 사실을 주목하라. 그러므로, tHVmax에 도달하자마자 코일링된 스트립을 냉각(또는 언코일링하는)하는 것이 바람직할 것이다.
실험은 tHVmax가 다음식에 의해 주어진다는 사실을 나타낸다:
(2)
식 중, tHVmax는 시간으로 나타내고, %Cu는 중량퍼센트로 나타내며, T는 캘빈(K)으로 나타낸다.
주어진 구리함량에 대하여, 그러므로 사용될 산업적인 장비에 맞추기 위한 바람직한 조합(tHV, T)이 선택될 수 있다. 코일링에 선행하여 템퍼링을 수행하도록 결정하였다면, tHV값은 주어진다(1시간 보다 길게); 오직 코일링 온도를 변경시킬 수 있을 뿐이다.
반면, 스트립이 이 최대 경도치를 달성하기에 충분히 오랜 시간 방치되는 것을 가정한다면, 획득할 수 있는 최대 경도치는 침전 템퍼링 온도가 감소하는 경우 증가하게 된다.
또한, 스트립 코일링 온도의 선택 및 후속 작업은 제조될 제품의 타입에 따라 선택된다.
이미 언급한대로, 본 발명의 제조 방법에 의하여는 열간압연 박판을 제조할 수 있다. 두가지의 작업 방식을 생각할 수 있다.
첫번째 작업 방식에 따르면, 스트립은 예를 들면, 1시간(전술한 대로 코일의 온도가 평균적으로 감소하는 시간)내에 최대 경도를 이끌어 낼 수 있는 온도(전술한 식 (2)에 따라 구리함량의 함수로서 계산되는)와 같은 상승되는 온도에서 열간압연후에 코일링된다. 스트립의 고온체류시간은 급속냉각 후의 과정으로 코일 형태로 체류하는 초기 상태(initial phase)이다.
강(steel)이 0.1내지 1 %의 탄소함량을 갖는 경우에는, 코일링 온도는 추가적으로 마르텐사이트 변태(martensitic transformation)가 개시되는 온도인 Ms온도보다 높아야 한다. 마르텐사이트 형성은 언코일링(uncoiling)되는 동안 크랙(crack)의 출현을 야기할 수 있다. Ms값은 "앤드류공식(Andrews formula)"으로 알려진 전통적인 식에 의해 얻을 수 있다:
Ms(℃) = 539-423 C%-30.4 Mn%-17.7 Ni%-12.1 Cr%-11 Si%-7 Mo%
식 중, 여러 원소들의 함량은 중량 퍼센트로 나타낸다.
탄소 함량이 0.0005 내지 0.1 %인 강에 대하여는, Ms를 고려할 필요가 없다. 이런 경우에는 Ms는 상승되고 통상의 장비에서 쉽게 얻을 수 있는 코일링 온도를 초과하는 온도인 약 400내지 500 ℃이다. 그러나, 코일링은 Ms미만의 온도에서 수행될 수 없는 이유는 없는데, 왜냐하면,
- 베이나이트는 냉각과정 동안 형성될 것이고(낮은 탄소함량을 갖는 강(steel)은 "경화될" 수 없다), 따라서, 마르텐사이트 형성을 막을 것이기 때문이던지,
- 또는 마르텐사이트는 효과적으로 형성되기 때문이다: 탄소 함량이 낮으면, 형성된 마르텐사이트의 양은 감소되고 언코일링 동안에 어떤 일도 유발하지 않을 것이다.
코일의 냉각(필요한대로, 원하는 경도를 획득하기 위해 필요한 시간이 경과한 후에 완전히 자발적으로 수행되거나 또는 강제적으로 수행되는)이 완결된 후,열간압연 박판을 사용할 준비가 되었다.
그러나, 구리 침전물의 성장률(germination rate)이 스트립의 냉각도에 대한 증가하는 지수함수인 것을 염두에 두어야 한다. 이러한 조건하에서는, 최대 침전 경화 효과를 얻기 위하여, 결정성장이 일어날 온도보다 낮은 온도에서 성장 상(germination phase)을 완결하는 것이 바람직하다. 두번째 작업 방식은 따라서 열간압연 스트립의 제조방식용으로 제안될 수 있다. 두번째 작업 방식에 따르면 스트립은 코일의 자발적 냉각동안 구리의 침전이 일어나지 않기에 충분하게 낮은 온도에서 코일링되고, 구리는 과포화 고용체내에 잔존하게 된다. 300 ℃보다 낮은 코일링 온도는 이러한 목적에 사용하기에 충분하다고 추정된다. 마르텐사이트 변태 영역에서 스트립을 코일링하지 않을 이유는 없다. 스트립(코일링이 Ms미만의 온도에서 일어난다면, 여전히 코일링되어 있을)은 마르텐사이트를 사라지게 하기 위해 400 내지 700 ℃사이의 온도에서 템퍼링 열 처리과정을 적용한다. 그러나, 경화의 주요 작용은 열간압연 박판에 원하는 물성을 획득하기 위해 구리를 침전시키는 것이다. 이 처리의 파라미터(온도 및 시간)는 전술한 식 (2)를 사용하여 결정할 수 있다.
만약, 본 발명의 제조방법에 의해 냉간압연 박판을 제조하는 것이 바람직하다면, 코일링 온도는 탄소 함량이 0.1내지 1 %인 강(steel)의 경우에 Ms보다 높은 온도이어야 하는데, 왜냐하면 냉간압연에 선행하는 코일링 및 언코일링간에 마르텐사이트를 제거하는 열처리과정이 없기 때문이다. 그러나, 구리가 과포화 고용체내에 있는 강(steel)에서 냉간압연 및 후속과정인 재결정화 어닐링이 일어나도록 하기 위하여, 코일링 온도는 항상 300 ℃보다 낮은 온도이어야 한다.
매우 높은 강도를 갖고 높은 구리 및 탄소 함량(탄소의 0.1 내지 1 %)을 갖을 수 있는 냉간압연 박판 또는, 비교적 낮은 탄소 함량(0.01 내지 0.2 %)이 요구되기 때문에 높은 강도를 갖고 쉽게 용접될 수 있는 냉간압연 박판을 제조하는 것이 바람직하다면, 침전 템퍼링 열 처리를 수행하기 위하여 연속적인 어닐링 장비 또는 배치 어닐링 장비를 사용하는 것이 바람직한 것인지 여부에 따라서, 여러 다른 종류의 작업 방식이 제안될 수 있다.
이 모든 경우에, 구리가 과포화된 고용체내에 존재하는 스트립의 냉간압연(바람직하게는 40내지 80 %의 압하율 및 실험실 주변온도에서)과정이 먼저 수행되고, 그 다음에 구리가 페라이트 및/또는 오스테나이트내의 고용체 내에 존재하는 온도에서 높은 온도 범위에서 재결정화 어닐링이 수행된다. 이런 목적을 위한 반응조건은 스트립의 구리 함량에 따른 열간압연 종료온도의 선택에 관하여 이미 살펴본 바 있다.
재결정화 어닐링의 시간은 고용체내에 구리를 먼저 가둘 수 있는 능력에 달려 있다. 구리의 1.8 % 까지 고용체로 되돌아 갈 수도 있는 온도인 840 ℃의 재결정화 온도에서, 결정 성장은 과도하게 일어날 수 있다. 구리가 재결정화에 선행하여 이미 고용체 내에 존재한다면 어닐링 시간은 결정 성장의 역학(kinetics)에 의해 결정되고, 구리 침전물 용해의 역학에 의하여 결정되는 것은 아니다. 따라서 재결정화에 선행하는 구리의 용해는 집합조직의 최적화를 촉진하고, 이러한 상황은야금학자들에게는 가장 유리한 상황이다. 구리가 존재하는(완전히 고용체내에 존재하거나 또는 부분적으로 침전된) 상태에 따라서, 재결정화 어닐링(만약 840 ℃에서 수행된다면)은 20초 내지 5분사이에서 달라질 수 있는 시간동안 수행될 수 있다. 다량의 구리가 재용해될 수 있는 상승된 온도에 곧 근접할 수 있는, "컴팩트 어닐링(compact annealing)" 장비내에서 수행하는 것도 바람직하다.
재결정화 어닐링 후에 침전 템퍼링을 수행한다. 이들 두가지 작업방식은 고용체 내에 구리를 가두기 위한 처리인 급속냉각 단계에 의해 나누어진다. 냉각과정은 따라서 전술한 식 (1)을 만족하여야 한다.
만약 침전 템퍼링이 스트립의 최대 경도 HVmax를 얻기위해 적은 시간이 필요한 연속적인 어닐링 장비(바람직하게는 재결정화 어닐링에 사용하기 위한 컴팩트 어닐링 장비에 직접 연결되어 있는)내에서 수행된다면, 템퍼링은 비교적 높은 온도(600 내지 700 ℃)에서 수행되어야 한다. 이러한 사실은 침전 경화의 범위를 제한하는데, 왜냐하면 이미 기술했듯 템퍼링 온도가 더 낮을수록 경화정도는 더 커지기 때문이다.
이것이 바로 매우 높은 강도 수준이 요구될 때 비교적 낮은 온도(400 내지 700 ℃)에서 침전 템퍼링을 수행하는 것이 바람직한 이유인데, 그러나 기간이 길어지면 스트립이 코일링된 상태에 잔존하는 배치 어닐링 장비내에서 전술한 식 (2)에 의해 결정되는 것이 바람직할 것이다. 이 경우 과포화 고용체내에 구리를 가두어 두기 위해 처리 후 급속 냉각과정을 통해 스트립을 300 ℃ 보다 낮은 온도까지 되도록 만든다.
시퀀스, "컴팩트 어닐링 후 매우 신속한 냉각(이런 타입의 장비에서 쉽게 달성될 수 있는)-배치 어닐링"를 사용하는 것은, 높은 구리함량을 갖고, 따라서 높은 침전 경화 능력 및 결과적으로 매우 높은 최종 강도를 갖는 강(steel)을 얻기 위한 방법에 특히 유용하다. 그러나, 이 시퀀스는 배치 어닐링이 있다는 이유로 비교적 긴 과정이다.
변형례에 있어서, 이미 기술되었듯, 선행하는 재결정화 어닐링이 없고 따라서 직접적으로 냉간압연과정 후에, 전술한 식 (2)에 의해 결정될 수 있는 기간동안 400내지 700 ℃에서 수행되는 배치 어닐링 동안 재결정화 작업 및 침전 작업을 연결하는 것이 가능하다. 이 과정은 최고로 높은 구리 함량(10 % 까지)을 갖는 강(steel)에 더 적절히 적용될 수 있다. 몇몇 경우에, 처리 파라미터는 구리의 재결정화 요건 및 침전 요건사이에서 가장 적합한 타협점을 얻기 위하여 선택되어야 할 것이다.
만약 낮은 탄소함량(0.05 %) 및 우수한 인발가공성(drawability)을 갖는강(steel)의 냉간압연 박판을 제조한다면, 전술한대로 구리가 고용체 내에 존재하는 스트립상에 수행되는 냉간압연(바람직하게는 40내지 80 %의 압하율 및 실험실 주변온도에서)단계를 포함하는 작업 방식, 재결정화 어닐링 및 침전 템퍼링이 수행될 것을 제안할 수 있다.
강(steel)이 우수한 드로잉 물성을 유지할 수 있도록 하기 위하여는 재결정화는 페라이트 영역에서 수행되어야 하고, 구리가 침전되는 것을 허용하지 말아야한다. 재결정화 온도는 따라서 전술한대로 페라이트내에 구리 용해도 한계에 의해 결정된다. 실제적으로, 페라이트에서의 구리의 용해도가 최대(1.8 %)일 때, 재결정화 어닐링은 공석 온도(저 탄소 구리 강(steel)의 경우에 약 840 ℃)에서 수행되는 것이 바람직할 것이다.
재결정화 어닐링동안 페라이트 결정의 과도한 성장은 반드시 회피하여야 한다. 열간압연과정 후에 냉각이 완전히 과포화된 형태에 가두는 것을 허용하지 않는다면, 구리의 용해 완결이 페라이트 상(phase)에서 수행될 수 있도록 강(steel)의 Ac1온도를 높이는 것 또한 필요할 것이다. 이 두가지 요청은 티타늄이나 니오븀을 첨가하는 것에 의해 충족될 수 있다. 이들 원소들은 특히, 탄소 및 질소를 포착하여 재결정화 집합조직에 유리한 영향을 미친다.
열간압연 또는 냉간압연 스트립은 최종 표면 상태 및 평면성을 분배하고, 기계적 물성을 조절하기 위해, 냉간 가공 압연기(cold-working rolling mill)(조질(skin-pass))에서 최종 처리과정을 적용시킨다.
마지막으로, 본 발명에 따른 강(steel)으로부터 얻은 박판 사용이 매우 높은 인발가공성을 요한다면 침전 템퍼링에 선행하여 수행하는 것이 가능한데, 따라서, 조스트립(crude strip)보다는 드로잉된 제품에 수행된다.
본 발명에 따른 제조방법을 사용하면, 액체 주조 철로부터 제조되는 것이 반드시 필요하지 않은 매우 높은 강도를 갖는 박판을 제조하는 것이 가능한데, 이러한 사실은 본 방법이 경제적인 방법으로 만든다.
본 발명에 따른 박판의 또다른 장점은 높은 비율의 구리가 존재하는 경우 대기중 부식에 대하여 덜 민감하고, 따라서 항부식 피막이 불필요하게 된다.
본 발명에 따른 제조방법에 의해 획득할 수 있는 기계적 물성으로는:
- 10 %에 달하는 구리 및 0.1내지 1 %의 탄소를 포함하는 열간압연 또는 냉간압연 박판은 1,000 MPa를 훨씬 초과하는 강도를 가질수 있다; 이보다 더 낮은 구탄소 함량을 갖는 열간압연 또는 냉간압연 박판은 이보다는 낮으나 1,000 MPa보다는 여전히 높은 강도를 갖고, 특히 자동차 산업에 이들 박판을 사용할 수 있게 하는 우수한 인발가공성을 갖는다;
- 1.8 %에 달하는 구리 및 0.05 %에 달하는 탄소를 포함하는 냉간압연 박판은 약 700 내지 900 MPa의 강도 및 15 내지 30 %의 변화에 대하여 연신률을 갖고 따라서 매우 우수한 인발가공성을 나타낸다.

Claims (18)

  1. - 중량 퍼센트로 나타낸 다음의 조성을 갖고:
    * 0.0005 % ≤ C ≤ 1 %
    * 0.5 ≤ Cu ≤ 10 %
    * 0 ≤ Mn ≤ 2 %
    * 0 ≤ Si ≤ 5 %
    * 0 ≤ Ti ≤ 0.5 %
    * 0 ≤ Nb ≤ 0.5 %
    * 0 ≤ Ni ≤ 5 %
    * 0 ≤ Al ≤ 2 %
    잔여물은 제조과정에 기인하는 불순물 및 철인
    액체 강(steel)이 제조되고;
    - 상기 액체 강(steel)은 10 mm 보다 작거나 같은 두께를 갖는 얇은 스트립의 형태로 직접 주조되고;
    - 상기 스트립은 1000 ℃보다 낮거나 같은 온도까지 신속하게 냉각되고;
    - 상기 얇은 스트립은 적어도 10 %의 압하율로 열간압연과정이 적용되고, 압연 종료 온도는 페라이트(ferrite) 및 /또는 오스테나이트(austenite) 매트릭스내에서 모든 구리성분이 고용체내에 여전히 존재하는 온도이고;
    - 상기 스트립은 페라이트(ferrite) 및 /또는 오스테나이트(austenite) 매트릭스내에서 과포화된 고용체내에 구리를 가두기 위해 강제냉각(forced cooling)과정이 적용되고; 및
    - 상기 스트립은 코일링되는 것인
    구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 Mn/Si 비율은 3보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 얇은 스트립은 반대방향으로 회전하는 두개의 내부 냉각 롤(roll) 사이의 주조 장비에서 주조되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립의 열간압연(hot-rolling)과정은 상기 스트립의 주조와 인라인(in-line)으로 수행되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열간압연과정 후의 강제 냉각 비율 V는
    V ≥ e1.98(%Cu)-0.08
    이 되도록 하고, 상기 식 중 V는 ℃/s로 나타내고 %Cu는 질량퍼센트로 나타내는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강(steel)의 탄소 함량은 0.1 내지 1 %이고,
    상기 스트립은 마르텐사이트 변태(martensitic transformation) 개시시의 Ms온도보다 높은 온도에서 코일링되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립은 300 ℃미만에서 코일링되고, 이후에
    상기 스트립은 400내지 700 ℃에서 구리 침전 열 처리 과정이 적용되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 강(steel)의 탄소 함량은 0.1 내지 1 %이고,
    상기 스트립은 사전 언코일링(uncoiled)과정 없이 상기 침전 열 처리 과정이 적용되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립의 코일링은 마르텐사이트 변태(martensitic transformation)가 개시되는 온도인 Ms온도보다 높고 300 ℃보다 낮은 온도에서 수행되고, 이후에
    냉간압연, 구리가 과포화 고용체내에 존재하는 온도범위에서의 재결정화 어닐링(recrystallisation annealing), 구리를 고용체내에 유지(keep)하기 위한 강제냉각 및 침전 템퍼링(precipitation tempering) 과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 침전 템퍼링은 연속적인 어닐링 장비내에서 600 내지 700 ℃의 온도로 수행되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 침전 템퍼링은 배치 어닐링 장비(batch annealing installation)내에서400 내지 700 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  12. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립의 코일링은 마르텐사이트 변태가 개시되는 온도인 Ms온도보다 높고 300 ℃보다 낮은 온도에서 수행되고, 이후에
    냉간압연 및 재결정화 어닐링과 침전 템퍼링 모두의 역할을 하는 배치 어닐링 과정이 400 내지 700 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  13. 제 9항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강(steel)의 탄소 함량은 0.1 내지 1 %인 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  14. 제 9항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강(steel)의 탄소 함량은 0.01 내지 0.2 %인 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  15. 제 9항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강(steel)의 탄소 함량은 0.0005 % 내지 0.05 %이고,
    상기 강(steel)의 구리 함량은 0.5내지 1.8 %인 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    침전 경화과정 전에, 상기 스트립은, 드로잉(drawing)에 의해 형상화되는 박판(sheet)으로 만들기 위해 절단되고,
    상기 침전 템퍼링은 드로잉된 박판상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  17. 제 1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립은 조질 압연기(skin-pass rolling mill)내에서 최종 처리과정이 적용되는 것을 특징으로 하는 구리-강화 탄소 강(steel)으로 제조된 강(steel)제품 제조 방법.
  18. 제 1항 내지 17항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 강(steel)제품.
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