KR0143469B1 - 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판 제조방법 - Google Patents

성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판 제조방법

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Abstract

본 발명은 자동차의 내외판재등에 사용되는 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로 P 첨가 저탄소강 A1-킬드강의 합금성분 및 그 함량을 조절하고, 제조조건을 제어하여 기존의 상소둔재와는 다른 등축립의 미세조직을 형성시키므로서 성형성이 우수하며, 4.0kgf/㎟ 이상의 소부경화량을 가진 인장강도 30-35kgf/㎟ 급의 냉연간판 및 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중량%로, C:0.005-0.025%, Mn:0.1-0.4%, P:0.04-0.09%, S:0.013%, Sol.A1:0.02-0.08%, N:0.0012% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 그 조직이 등축정인 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판 및 상기와 같이 조성되는 강을 1200℃ 이상의 온도에서 균질화 열처리하고 900-950℃의 온도범위에서 마우리 연간압연한 후, 600℃이하의 온도범위에서 권취하거 냉간압연한 다음, 650-740℃의 온도범위에서 상소둔하고 조질압연하여 성형성 및 소부경화성이 우수한 상수둔형 냉연강판의 제조방법을 제공함을 그 요지로 한다.

Description

성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판 제조방법
제1도는 본 발명의 범위를 만족하는 발명예 및 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예의 미세조직 사진
본 발명은 자동차의 내외판재등에 사용되는 성형성 및 소부경화성이 우수한 성소둔형 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 합금계의 성분함량을 조정하고 제조조건을 제어하여 그 조직을 등축정으로 형성시키므로서, 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 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 용이하게 제조할 수 있는 복합조직강은 인장강도가 40kgf/㎟급 이상으로 자동차에 사용되는 소재로는 높은 인장강도에 비해 성형성이 열화되며 망간, 크롬등의 합금원소의 과다한 첨가로 인해 제조시 원가상승을 초래하는 단점이 있다.
반면에 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.
따라서 자동차용 냉연강판으로서 소부경화강에 대한 수요가 점증하고 있는 실정이다.
수부경화는 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.
이와같은 소부경화 효과를 이용한 냉연강판은 일반적으로 C를 0.02-0.07% 첨가한 저탄소 P 첨가 A1-킬드강을 단순히 저온에서 권취, 즉 열연권취 온도가 500-600℃ 온도범위인 저온권취를 하고 상소둔하여 제조하며, 이와같이 제조된 강의 소부경화량은 약 4-5kgf/㎟정도이다. 이는 상소둔에 의해 성형성과 소부경화성의 양립이 보다 용이하기 때문이다.
이러한 소부경화강에 대한 것으로 종래 제안된 것중 일본특개소 54-107415호가 있다. 이는 C:0.002-0.02%, N:0.002-0.008% 첨가하여 560℃의 저온권취에 의해 소부경화량이 약 4kgf/㎟ 이상인 강의 제조방법에 관한 것이다. 그러나 이와같이 제조되는 강판은 소부경화량을 4kgf/㎟ 이상으로 높이기 위해서는 연성의 열화가 불가피하며, 또한 열연조직이 세립화되어 항복강도의 상승에 의해 가공성 및 소부경화성이 양호한 냉연경판을 얻기에는 곤란한 단점이 있다.
또한, 연속소둔법에 의한 P첨가 A1-킬드강을 사용하여 소부경화강을 제조할 경우, 비교적 빠른 냉각속도를 이용하기 때문에 소부 경화성의 확보가 용이한 반면 급속 가열, 단시간 소둔에 의해 성형성이 악화되는 문제가 있어 가공성이 요구되지 않는 후드(Hood)등의 자동차 외판에만 주로 적용하였다. 그러나 최근 제강기술의 비약적인 발달에 힘입어 강중에 적정한 고용원소량의 제어가 가능하고 Ti 또는 Nb등의 강력한 탄질화물 형성원소를 첨가한 A1-킬드강을 사용한 성형성이 우수한 소부경화형 냉연강판이 제조되어 네덴트성이 필요한 자동차용 외판재로 사용이 증가추세에 있으며, 그 예로는 일본특개소 57-89437 호 및 일본특개소 61-26757 호가 있다.
상기 일본 특개소 57-89437 호는 Nb 첨가 극저탄소 냉연강판에 관한 것이고, 일본 특개소 61-26757 호는 S+N≤0.005%, S≤0.003% 함량의 Ti 첨가 극저탄소강에 관한 것이다.
이러한 방법은 Ti, Nb의 첨가량 혹은 소둔시의 냉각속도를 제어함으로써 강중 고용원소를 적절히 하여 재질의 열화를 방지하면서 소부경화성을 부여하는 것이다. 그러나 Nb 첨가강의 경우(일본 특개소 57-89437 호) 850℃ 이상의 고온소둔에 의한 작업성 및 특수원소 첨가에 의한 제조원가 상승이 초래되며, Ti 첨가강의 경우(일본 특개소 61-26757호) 적정 소부경화량을 확보하기 위해서는 제강공정에서 Ti 및 질소, 황의 엄격한 제어가 필요하게 되므로 제강시 부담이 된다.
이에, 본 발명자는 상기한 문제점들을 해결하고 가공성 및 소부경화성이 우수한 냉연강판을 제조하기 위하여 연구와 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 되었다.
본 발명은 P첨가 저탄소강 A1-킬드강의 합금성분 및 그 함량을 조절하고 제조조건을 제어하여 기존의 상소둔재와는 다른 등축(Equiaxed)립의 미세조직을 형성시킴으로써 성형성이 우수하며 4.0kgf/㎟ 이상의 소부경화량을 가진 인장강도 30-35kgf/㎟급의 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 중량%로, C:0.005-0.025%, Mn:0.1-0.4%, P:0.04-0.09%, S:0.013% 이하, Sol.Al:0.02-0.08%, N:0.0012% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 그 조직이 등축정인 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판에 관한 것이다.
또한, 본 발명을 중량%로 C:0.005-0.025%, Mn:0.1-0.4%, P:0.04-0.09%, S:0.013% 이하, Sol.Al:0.02-0.08%, N:0.0012% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강을 1200℃ 이상의 온도에서 균질화 열처리하고 900-950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 후, 600℃ 이하의 온도범위에서 권취하고 냉간압연한 다음, 650-740℃의 온도에서 상소둔하고 조질압연하여 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 A1-킬드강을 C:0.005-0.025중량%(이하, '%'라 한다), Mn:0.1-0.4%, P:0.04-0.09%, S:0.013% 이하, 가용성 A1:0.02-0.08%, N:0.0012% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성시킴이 바람직하며, 그 이유는 다음과 같다.
탄소(C)는 고용강화와 소부경화 효과를 가지는 원소로 그 함량이 0.005% 이하인 경우 인장강도가 부족하여 고용탄소의 절대량이 부족하게 되므로 충분한 소부경화성이 얻어지지 않는다. 또한 0.025% 이상이 되면 강중의 탄소량이 과다하게 되어 미세한 탄화물이 석출하여 이러한 탄화물이 석출핵으로 작용하게 되므로 오히려 고용 탄소량이 감소하게 되므로 그 함량을 0.005-0.025%로 제한함이 바람직하다.
망간(Mn)은 연성의 손상없이 입자를 미세화시키며 강도를 증가시키는 원소로서 FeS 생성에 의한 열간취성을 방지하기 위해서는 0.1% 이상의 첨가가 필요하며, 0.4% 이상 첨가될 경우 고용강화에 의해 강도는 급격히 증가하는데 비해 연성의 열화가 현저하므로 그 첨가량을 0.1-0.4%로 제한하는 것이 바람직하다.
인(P)은 고용강화 효과가 가장 큰 치환형 합금원소로서 면내 이방성을 개선하고 강도를 증가시키는 역할을 한다. 그러나 인의 함량이 0.04% 이하인 경우 상술한 효과는 얻을 수 없으며, 0.09%이상으로 첨가될 경우 연성의 저하 및 결정입계에 편석하여 재료를 취화시키므로, 그 함량을 0.04%-0.09%로 제한함이 바람직하다.
황(S)은 고온에서 MnS의 황화물로 석출하므로 Mn 첨가에 의한 강도상승과 연성의 저하를 방지하기 위해 그 첨가량을 0.013% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al)은 강의 탈산을 위해 첨가하며 강중의 질소(N)을 고정함으로써 질소에 의한 상온시효를 방지한다. 그러나 0.02% 이하로 첨가될 경우 상기의 효과는 감소되며 강중에 산화개재물이 많아져 가공성이 열화되는 등 기계적 성질에 불리하다.
또한 0.08% 이상으로 과다하게 첨가하면 재질의 경화 및 제조비용의 상승을 초래하므로, 그 함량을 0.02-0.08%로 제한함이 바람직하다.
질소(N)는 일반적인 저온권취 상소둔재의 경우, 소둔시 AIN이 질화물로 석출되어 결정립을 연산시킴으로써 재료의 성형성을 향상시키는 역할을 한다. 그러나 질소를 과다하게 첨가하면 강중에 고용질소가 존재하게 되므로 상온시효가 발생하는 등 재질의 열화가 불가피하다. 특히 과다한 질소의 첨가로 인해 소둔시 재료의 조직이 압연방향으로 연신되어 프레스 가공시 오렌지 필(orange peel)등의 결함이 생기기 쉬우므로 재료의 미세조직을 등축립으로 형성시킴으로써 상기의 결함을 방지함과 더불어 성형성을 보다 증가시키기 위해서는 그 함량을 0.0012%로 극저화시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 상기와 같이 조성되는 강을 전로에서 용해한후 연속주조된 슬라브(slab)를 열간압연전의 오스테나이트 조직이 충분히 균질화될 수 있는 1200℃이상에서 가열하여 Ar3직상인 900-950℃의 온도번위에서 열간압연을 마무리함이 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.
슬라브의 균질화 처리시 그 온도가 1200℃ 이하일 경우 열연코일의 상(top), 하(tail)부 및 가장자리가 페라이트 단상영역으로 되어 면내 이방성의 증가 및 성형성이 열화된다. 또한 950℃ 이상인 경우 현저한 결정립 크기가 증가되어 가공후에 오렌지 필(orange peel)등의 결함이 생기기 쉽기 때문이다.
상기의 조건으로 열간압연 가공후 열연판에 잔존하는 고용탄소에 의한 성형성 악화를 방지하기 위해서는 상소둔재의 경우 통상의 조건이 600℃ 이하의 온도에서의 저온권취가 바람직한데 그 이유는 열연권취온도가 600℃ 이상일 경우에는 열연판에서 AIN이 석출됨으로써 열연결정립을 미세화시키며 후공정인 냉연, 소둔시 AIN의 석출에 의한 성형성 향상의 효과가 없어지게 되어 성형성 지수인 r 값이 감소되기 때문이다.
이상의 조건으로 열간압연이 완료된 강은 산세한 후, 냉간압연하고 650-740℃의 온도범위에서 상소둔한 후, 조질압연을 행함이 바람직하며, 이때 냉간압연율은 75%, 조질압연율은 0.5-1.5%로 함이 보다 바람직하다.
상소둔 온도가 650℃이하일 경우에는 충분한 재결정이 일어나지 않으며, 740℃이상일 경우에는 시멘타이트와 같은 탄화물들이 다량 석출되어 강의 소부경화성을 저하시키므로 성형성이 나빠진다.
상기와 같이 AI-킬드강을 조성시키고 열간압연 및 냉간압연하고 열처리 하게 되면 그 미세조직이 등축립의 결정립으로 형성되어 성형성 및 소부경화성이 우수한 강판을 얻을 수 있게 되는 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
하기표 1과 같이 조성되는 AI-킬드강을 1250℃의 온도로 균질화리한 후, 950℃의 온도에서 열간압연하여 3.2mm 두께의 열연판을 제조하고 540℃의 온도에서 권취하였다.
이와같이 권취된 열연판을 산세한 후 75%의 냉간압연율로 냉간압연하여 0.8mm 두께의 냉간압연판을 제조한 다음, 680℃의 온도에서 상소둔 후 조질압연하였다.
이와같이 제조된 강판의 소둔직후의 항복강도, 인장강도, 연신율, 성형성지수(r) 및 소부경화량을 측정하고 그 결과를 하기표 1에 나타내었으며, 또한 이러한 강판들의 미세조직을 광학현미경을 이용하여 200배의 배율로 관찰하고 그 결과를 제1도에 나타내었다.
상기 표 1에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예(1-3)의 경우에는 소부경화량 : 4.3-4.9kgf/mm , 성형지수(r) : 1.9-2.4, 연신을 약 41%,
인장강도 : 33.9-34.7kgf/mm 를 나타냄을 알 수 있다.
반면에 본 발명의 조건을 벗어나는 비교예(4-7)의 경우에는 발명예(1-3)가 가지는 특성들 보다 낮은 값을 나타냄을 알 수 있다.
즉, 비교예(4)의 경우 강중 탄소함량이 0.003%로서 탄소의 하한값인 0.005% 보다 적기 때문에 소부경화량은 1.0kgf/mm 로 매우 낮았으며, 또한 질소의 함량이 본 발명강의 범위를 벗어나 있어 강중의 질소를 충분히 고정하지 못하여 강중에 고용질소가 존재하기 때문에 성형성 지수값 또한 1.68로 매우 낮음을 알 수 있다.
비교예(5-6)의 경우는 통상의 저탄소 AI-killed강에 해당되며 탄소의 함량이 본 발명의 적정 성분범위보다 매우 높아 냉각시에 고용탄소가 대부분 석출하게 되므로 소부경화성이 각가 1.7 및 0.5로 낮았으며 질소의 함량 또한 본 발명의 범위를 크게 벗어나 있으므로 성형성 지구값이 1.65 및 1.63으로 매우 낮음을 알 수 있다.
비교예(7)의 경우는 다른 원소들은 본 발명의 범위를 잘 만족하고 있으나 질소의 함량이 0.005%로서 질소의 성분규제 범위보다 커서 소부경화성은 얻어지나 연신을 및 성형성지수 값이 본 발명예에 비해 매우 낮음을 알 수 있다.
또한, 제1도에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1-3)의 경우 그 미세조직이 등축립 조직을 나타내어 성형성과 소부경화성이 우수함을 알 수 있는 반면에, 본발명의 범위를 벗어나는 비교예(7)의 경우에는 그 미세조직이 등축립 조직이 아닌 연신립 조직이 되어 가공성 오렌지 필(orange peel)등과 같은 결함이 생김을 알 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명은 자동차의 내외판재로 사용되는 소부경화성 강판의 제조시 소재 강판인 AI-킬드강의 합금계 성분 및 그 함량을 조절하고 제조조건을 제어하여, 그 조직을 등축립으로 형성시키므로서 소부경화량 : 4-5kgf/mm , 성형성지 : 1.9이상, 연신율 : 41.5이상 및 인장강도 : 30-35kgf/mm 급의 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 중량%로, C:0.005-0.025%, Mn:0.1-0.4%, :0.04-0.09%, S:0.013% 이하, Sol.AI:0.02-0.08%, N:0.0012% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강을 1200℃ 이상의 온도에서 균질화 열처리하고 900-950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 후, 600℃ 이하의 온도범위에서 권취하고 냉간압연한 다음, 650-740℃의 온도범위에서 상소둔하고 조질압연하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판의 제조방법.
KR1019950009670A 1995-04-24 1995-04-24 성형성 및 소부경화성이 우수한 상소둔형 냉연강판 제조방법 KR0143469B1 (ko)

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