KR0136192B1 - 우수한 성형성과 소부경화성을 가진 냉연강판 제조방법 - Google Patents

우수한 성형성과 소부경화성을 가진 냉연강판 제조방법

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Abstract

본 발명은 Ti 및 Nb와 같은 강력한 탄질화물 형성원소인 Zr을 미량 첨가한 극저탄소 알루미늄킬드강에 Mn을 고용강화원소로 첨가하여 연속소둔함으로써, 성형성이 우수하며, 4.0Kgf/㎟이상의 소부경화량을 가진 인장강도 30-35Kgf/㎟의 냉연강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, C:0.0025-0.0035%, Mn:0.8-1.2%, P:0.01-0.05%이하, S:0.008-0.013%, 가용성 A1:0.02-0.08%, N:0.0025%이하, Zr:0.005-0.016%로 조성되고, (91/14) N≥Zr의 조건을 만족하는 Zr첨가 극저질소 극저탄소 알루미늄 킬드강을 1200℃이상의 온도범위에서 균질화 열처리후, 900-950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연을 행하고, 700-750℃의 온도범위에서 권취한 다음, 통상의 방법으로 냉간압연을 하고, 이후 800-860℃의 온도범위에서 연속소둔 및 0.5-1.5%의 조질압연을 실시함을 포함하여 구성되는 우수한 성형성과 소부경화성을 가진 내연강판의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

우수한 성형성과 소부경화성을 가진 냉연강판제조방법
본 발명은 자동차의 내외판재등에 사용되는 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형성과 소부경화성이 우수한 냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 경량화에 의한 연비향상과 차체의 경량화를 목적으로 자동차용 냉연강판의 고강도화의 요구가 한층 커지고 있다. 자동차용 냉연강판에 요구되는 특성으로는 항복강도, 인장강도, 양호한 프레스 성형성, 스폿트(spot)용접성, 피로특성 및 도장내식성등이 있다.
일반적으로 강판은 강도와 성형성이 서로 상반된 특징으로 나타내는 것이 보통이다. 이와같은 양 특성을 만족할 수 있는 강으로서 복합조직 강판과 소부경화형 강판이 있다. 일반적으로 용이하게 제조할 수 있는 복합조직강은 인장강도가 40Kgf/㎟급 이상으로 자동차에 사용되는 소재로는 높은 인장강도에 비해 성형성이 나쁘며, 망간, 크롬등의 합금원소의 과다한 첨가로 인해 제조시 원가상승을 초래한다. 소부경화강은 인장강도 40Kgf/㎟이하인 강에서 프레스 성형시 연질강판에 가까운 항복강도를 가지므로 연성이 우수하며 프레스 성형후 도장소부처리시 항복강도가 상승하는 강으로서 강도가 증가하면 성형성이 악화되는 종래의 냉연강판에 비해 매우 이상적인 강으로 주목받고 있다.
소부경화는 강중에 고용된 침입형 원소인 탄소나 질소가 변형과정에서 생성된 전위를 고착하여 발생되는 일종의 변형시효를 이용한 것으로 고용탄소 및 질소가 증가하면 소부경화량은 증가하나 고용원소의 과다로 인해 상온시효를 수반하여 성형성의 악화를 초래하게 되므로 적정한 고용원소의 제어가 매우 중요하다.
일반적으로 소부경화성을 가지는 냉연강판의 제조방법으로는 저탄소 P첨가 알루미늄 킬드(Al-killed)강을 단순히 저온에서 권취, 즉 열연 권취온도가 400-500℃온도 범위의 저온권취를 이용하여 상소둔법에 의한 소부경화량이 약 4-5Kgf/㎟정도의 강이 주로 사용되었다. 이는 상소둔에 의해 성형성과 소부경화성이 양립이 보다용이한 때문이었다. 그러나, 연속소둔법에 의한 P첨가 알루미늄 킬드강의 경우 비교적 빠른 냉각속도를 이용하기 때문에 소부경화성 확보가 용이한 반면 급속가열, 단시간 소둔에 의해 성형성이 악화되는 문제점이 있어 가공성이 요구되지 않는 자동차 외판에만 제한되고 있다.
최근에는 제강기술의 비약적인 발달에 힘입어 강중에 적정 고용원소량의 제어가 가능하고 Ti 또는 Nb등의 강력한 탄질화물 형성원소를 첨가한 알루미늄 킬드강판의 사용으로 성형성이 우수한 소부경화형 냉연강판이 제조되어 내덴트성이 필요한 자동차 외판재용으로 사용이 증가추세에 있다. 예를들면, 일본 특허공개공보(소)63-4899호에 제시된 바에 의하면 C:0.0005-0.015%, S + N 함량 0.005%의 Ti및 Ti, Nb복합첨가 극저탄소 냉연강판에 관하여 제안되어 있으며, 또한 일본 특허공개 공보(소)57-89437호의 경우에는 C:0.005%이하의 Nb복합첨가강을 사용하여 소부경화량이 약 4Kgf/㎟이상인 강의 제조방법에 대해 제안되어 있다. 이러한 방법은 Ti, Nb의 첨가량 혹은 소둔시의 냉각속도를 제어함으로써 강중 고용원소량을 적절히 하여 재질의 열화를 방지하면서 소부경화성을 부여하는 것이다. 그러나, Ti또는 Ti, Nb 복합첨가강의 경우 적정 소부경화량의 확보를 위해서는 제강공정에서 Ti 및 질소, 황의 엄격한 제어가 필요하게 되므로 원가상승의 문제가 발생하며, 또한 Nb첨가강의 경우 고온소둔에 의한 작업성 악화 및 특수 원소첨가에 의한 제조원가 상승이 예상된다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점들을 극복하기 위해 Ti 및 Nb와 같은 강력한 탄질화물 형성원소인 Zr을 미량 첨가한 국저탄소 알루미늄 킬드강에 Mn을 고용강화원소로 첨가하여 연속소둔함으로써, 성형성이 우수하며 4.0Kgf/㎟이상의 소부경화량을 가진 인장강도 30-35Kgf/㎟의 냉연강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 중량%로, C:0.0025-0.0035%, Mn:0.8-1.2%, P:0.01-0.05%이하, S:0.008-0.013%, 가용성 A1:0.02-0.08%, N:0.0025%이하, Zr:0.005-0.016%로 조성되고, (91/14) N≥Zr의 조건을 만족하는 Zr첨가 극저질소 극저탄소 알루미늄 킬드강을 1200℃이상의 온도범위에서 균질화 열처리후, 900-950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연을 행하고, 700-750℃의 온도범위에서 권취한 다음, 통상의 방법으로 냉간압연을 하고, 이후 800-860℃의 온도범위에서 연속소둔 및 0.5-1.5%의 조질압연을 실시함을 포함하여 구성되는 우수한 성형성과 소부경화성을 가진 내연강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명강의 합금성분 및 조성에 대한 수치한정이유에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 있어 강중에 함유되는 탄소(C)는 고용강화와 소부경화효과를 가진다.
그러나, 탄소함량이 0.0025중량%(이하, 단지 '%'라함)이하인 경우 인장강도가 부족하며 충분한 소부경화성이 얻어지지 않는다. 또한, 0.0035%이상이 되면 고용탄소량이 과다하게 되어 상온 내시효성이 확보되지 않아 프레스 성형시 스트레쳐 스트레인이 발생하게 되므로 성형성과 연성이 저하된다.
또한, 망간(Mn)은 연성의 손상없이 입자를 미세화시키며 강중 황을 완전히 MnS로 석출시켜 ZrS의 석출에 따른 Zr의 소비를 억제시킴으로써 고가인 Zr첨가량을 줄일 목적으로 첨가되며, 인 첨가량의 감소에 의한 강도저하 방지를 위해 0.8%이상 첨가가 필요하며, 1.2%이상으로 첨가될 경우 Mn의 고용강화에 의해 강도는 급격히 증가 하는데 비해 연성의 열화가 현저하므로 그 첨가량을 0.8-1.2%로 제한함이 바람직하다.
상기 인(P)은 고용강화효과가 가장 큰 치환형 합금원소로서 면내 이방성을 개선하고 강도를 증진시키는 역할을 한다. 그러나, 인의 함량이 0.01%이하인 경우 상기 효과는 얻을 수 없으며, 0.05%이상으로 첨가한 경우 다량 첨가된 Mn과 더불어 급격한 강도상승과 함께 연성의 저하가 불가피하므로 그 첨가량을 0.01-0.05%로 제한함이 바람직하다.
또한, 황(S)은 고온에서 MnS나 ZrS계 황화물로 석출하기 때문에, 고가인 Zr첨가량을 최소화하기 위해 첨가된 황을 전부 MnS로 석출시키기 위한 Mn의 첨가량 증가에 의한 재질열화가 불가피하다. 따라서, 황의 양의 성분범위를 좁게 관리할수록 안정한 소부경화량을 얻을 수 있으므로 그 성분범위를 0.008-0.013%로 제한하는 것이 좋다.
알루미늄(Al)은 강의 탈산을 위해 첨가하나, 0.02%이하로 첨가될 경우 강중에 산화개재물이 많아져 가공성이 열화되는 등 기계적 성질이 불리하다. 또한, 0.08%이상으로 과다하게 첨가하면 재질의 경화 및 제조비용의 상승을 초래하여 바람직하지 않다.
상기 질소(N)는 고온에서 ZrN계 질화물로 석출하기 때문에 적정 소부경화량을 얻기 위한 Zr성분제어를 위해 질소의 성분범위를 가능한 좁게 관리할 필요가 있다. 따라서, 제강공정에서 가능한 낮은 수준인 0.0025%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
한편, Zr은 고온에서 질화물과 황화물을 형성하기 때문에, Zr양을 0.005%이하로 너무 적게 첨가하게 되면 강중의 질소를 고정하지 못해 극저탄소 알루미늄킬드강과 동일한 강이 되어 소부경화성은 커지지만 우수한 성형성과 내시효성의 확보가 불가능해진다. 그 반면에, Zr량의 0.016%이상의 너무 과다하게 되면 강중의 질소고정은 물론 고용탄소의 일부 혹은 전부를 탄화물로 석출시키기 때문에 안정한 소부경화성을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 질소의 양과 더불어 좁은 범위로 Zr량을 제한하는 것이 필요하다. 특히, 안정한 소부경화성을 얻기 위해서는 Zr량을(91/14)N≥Zr로 제한할 필요가 있다.
이하, 본 발명강의 제조조건에 대한 수치한정이유에 대하여 상세히 설명한다.
상기의 조성으로 전로에서 용해한 후 연속주조된 슬라브(Slab)는 열간압연전의 오스테나이트 조직이 충분히 균질화 될 수 있는 1200℃이상에 가열하여 Ar3온도직상인 900-950℃의 온도범위에서 열간압연을 마무리한다.
만일, 슬라브 균열온도가 1200℃이하일 경우 강의 조직이 균일한 오스테나이트 결정립이 되지 못하며 혼립이 발생하게 되므로 재질의 열화가 초래된다.
또한, 열연마무리 온도가 900℃이하일 경우, 열연코일의 상(top), 하(tail)부 및 가장자리가 단상영역으로 되어 면내 이방성 증가 및 성형성이 열화된다. 반면에 950℃이상인 경우 현저한 조대립이 발생하여 가공후에 표면에 오렌지 필(orange peel)등의 결함이 생기기 쉽다.
상기의 열간압연 가공후 열연판에 잔존하는 고용탄소에 의한 성형성 악화를 방지하기 위해 700-750℃의 온도범위에서 고온권취하는 것이 바람직하다. 그러나, 권취온도가 750℃를 초과한 경우 이상립 성장이 발생하여 양호한 재질을 얻을 수 없으며, 또한 700℃이하인 경우 열연조직의 세립화에 기인한 항복강도 상승 및 성형성 열화가 초래된다.
상기 열간압연이 완료된 강은 통상의 방법으로 산세를 행한 후 통상 0.8㎜두께까지 냉간압연후 통상의 방법으로 연속소둔을 실시한다. 이때, 소둔온도는 재결정이 완료되고 충분한 페라이트 결정립성장이 일어날 수 있는 800-860℃의 온도범위가 적당하다. 소둔온도가 860℃이상이 되면 고온소둔으로 인한 연속소둔시 장력제어가 어렵게 되며 버너의 수명이 감소되는 등 작업성 악화가 예상된다. 반면에, 소둔온도가 800℃이하로 되면 재결정이 미흡하여 재질악화가 발생된다.
이하, 소둔판은 상온 내시효성을 확보하기 위해 통상 0.5-1.5%의 조질압연을 행하면 항복점연신율이 제거되어 우수한 성형성을 확보할 수 있다. 이와같이 제조된 냉연강판은 소부경화량이 4-5Kgf/㎟로 소부경화성이 우수할 뿐만 아니라 r≥1.7, 연신율 45%이상, 인장강도 30-35Kgf/㎟정도의 수준으로 성형성이 우수한 특징이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[실시예]
하기 표1과 같은 조성을 갖는 강을 1200℃의 온도에서 균질화열처리후 930℃에서 마무리 열간압연을 행하여 3.2㎜ 두께의 열연판을 얻었다. 계속하여 이 열연판을 730℃의 온도에서 권취한 후, 상기 열연권취코일을 75%의 압하율로 냉간압연하여 0.8㎜두께의 냉연판을 제조하고, 이어서 830℃에서 연속소둔을 행한 다음, 1.0%의 조질압하율로 조질압연을 행하였다.
이렇게 제조된 냉연강판으로부터 시편을 채취하고 채취된 시편에 대하여 기계적 성질 및 소부경화량을 측정하고 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.
상기 표1 및 2에 나타난 바와 같이, C:0.0030-0.0033%, Mn:0.98-1.01%, P:0.0036-0.0043%, S:0.0093-0.011%, A1:0.055-0.058%, N:0.0015-0.0018%, Zr:0.0076-0.0084% 이면서 Zr량의 범위가 (91/14) N≥Zr의 식을 만족하도록 Zr량을 제어한 발명강(1-2)의 경우에는 소부경화량이 4.4-4.7Kgf/㎟, r 1.75-1.80, 연신율 약 45.0%, 인장강도 33.0-34.0Kgf/㎟을 나타내어 성형성과 소부경화성이 우수함을 알 수 있다.
이에 반하여 비교강(3)의 경우에는 Zr량이 0.0052%로서, 0.005-0.0016%사이에 있고, 또한 Zr 함량이 (91/14)N보다 적어 Zr의 성분규제 범위를 잘 만족하고 있으나, 강중 탄소량이 0.0023%로서 탄소의 하한값인 0.0025%보다 적기 때문에 소부경화량은 1.9Kgf/㎟로 매우 낮은 값을 나타내었다.
또한, 비교강(4)의 경우에는 S를 제외한 다른 원소들은 본 발명강의 조건범위를 잘 만족하고 있으나, Zr량이 0.024%로서, Zr성분 규제범위인 (91/14)N≥Zr보다 커서 소부경화량이 얻어지지 않음을 알수 있다.
또한, 비교강(5)의 경우에는 Zr량이 0.005-0.016%사이에 있으나, 적정 Zr성분규제 범위인 (91/14)n≥Zr관계를 벗어나 있으며 강중의 탄소 및 망간, 인의 함량이 본 발명강의 범위를 벗어나 있으므로 소부경화량은 0.5Kgf/㎟ 로 매우 낮은 값을 나타내었다.
한편, 종래강(6-7)의 경우는 Ti 첨가강에 해당하며, 종래강(6)은 Ti량이 과다하게 첨가되어 있으며 탄소함량이 0.0022%로서 하한값인 0.0025%보다 적기 때문에 소부경화량은 얻어지지 않았고 종래강(7)은 Ti량이 0.013%로서 (48/14)N+(48/32)S보다 적어 Ti의 성분규제 범위를 잘 만족하고 있으나 강중 탄소량이 0.0014%로서 매우 낮으므로 소부경화량은 1.2Kgf/㎟로 매우 낮은 값을 나타내었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 Ti 및 Nb과 같은 강력한 탄질화물 형성원소대신 Zr을 미량 첨가하고, Mn을 고용강화원소로 첨가하여 강 성분을 적절히 제어하고 동시에 그 제조조건을 적절히 제어하므로서, 소부경화량이 4-5Kgf/㎟, r≥1.7, 연산율이 45%이상, 인장강도 30-35Kgf/㎟급의 성형성 및 소부경화성이 우수한 냉연강판이 제공되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 중량%로 C:0.0025-0.0035%, Mn:0.8-1.2%, P:0.01-0.05%이하, S:0.008-0.013%, 가용성 A1:0.02-0.08%, N:0.0025%이하, Zr:0.005-0.016로 조성되고, (91/14) N≥Zr의 조건을 만족하는 Zr첨가 극저질소 극저탄소 알루미늄 킬드강을 1200℃이상의 온도범위에서 균질화 열처리후, 900-950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연을 행하고, 700-750℃의 온도범위에서 권취한 다음, 통상의 방법으로 냉간압연을 하고, 이후 800-860℃의 온도범위에서 연속소둔 및 0.5-1.5%의 조질압연을 실시함을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 우수한 성형성과 소부경화성을 가진 내연강판의 제조방법.
KR1019940035833A 1994-12-22 1994-12-22 우수한 성형성과 소부경화성을 가진 냉연강판 제조방법 KR0136192B1 (ko)

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