KR100233690B1 - 극저탄소 냉간압연강판 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Ti 함유 알루미길드강의 연속주조에서의 노즐 폐색이 없고, 또한 슬라브 잉곳의 표면결함이 없는 극저탄소 냉간압연강판의 유효한 제조방법에 관한 것으로서, 탈탄처리후의 용강중에 Al, Si, 또는 Al 과 Si를 첨가하여 반(半)탈산하고, 이어서 Ti 함유물질을 첨가하여 다시 탈산함으로써, 상기 용강중의 함유물의 주성분을 Ti 와 Al의 복합산화물, Ti 와 Si의 복합산화물, 또는 Ti, Al 및 Si를 복합산화물로 한 용강을 용제(溶製)하고, 이어서 이 용강을 연속주조, 열간압연 및 냉간압연을 거처 700℃~Ac₃변태점의 온도범위에서 연속적으로 아닐링 하는 방법에 관한 것이다.

Description

극저 탄소 냉간압연강판 제조 방법

본 발명은 극저탄소 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것으로서 알루미늄 킬드 용강의 연속주조시에 일어나는 턴디시의 상부노즐, 슬라이딩 노즐 및 이머션 노즐 (이하, 간단히 「노즐」이라 칭한다) 내면에의 Al₂O₃의 부착에 의한 노즐 폐색(閉塞)을 방지하고, 또한, 알루미늄 킬드에는 불가피적으로 발생하는 Al₂O₃크러스터에 기인하는 슬라브 잉곳의 표면결함 및 냉간압연판의 Al₂O₃에 기인한 결함을 방지하는 유효한 기술에 관한 제안이다.

종래, 극저탄소 냉간압연강판을 제조하는데 있어서는, 용제시에 강중의 C 및 N을 석출 고정하는 Ti 및 Nb의 비율을 높이기 위해, 나아가서는 연속주조에서 슬라브 잉곳표면에 발생하는 기공을 방지하기 위해, 탈탄처리후의 용강중에 Al을 첨가하여 용강중의 용존 산소농도를 저하시키는 것이 통례이다.

이와 같은 처리를 한 알루미늄 킬드강을 연속주조하면, 탈산시에 생성한 Al₂O₃계의 산화물이 턴디시의 노즐 내벽에 부착하여 노즐을 폐색함으로써 용강유로가 협소해져서, 원하는 용강유량을 얻을 수 없게 되는 문제 이외에, 노즐 내벽에 부착한 Al₂O₃의 일부가 벗겨져, 그것이 주형내의 응고셸(shell)에 포착되어 슬라브 잉곳표면의 결함이 된다는 문제도 있었다.

이와 같은 문제점에 대해서는 종래, 턴디시의 노즐로부터 Ar 등의 불활성가스를 불어넣어 Al₂O₃계의 산화물의 노즐 내벽에의 부착을 방지하는 방법으로 대처하였다. 그렇지만, 이 방법은, 불어넣은 불활성가스가 주형내의 응고셸에 포착되어, 슬라브 잉곳의 기포성결함이 된다는 새로운 문제를 초래하였다.

상기 이외에, 용강중에 Ca 또는 Ca - Si 등의 Ca 합금을 첨가하여 Al₂O₃계 개재물을 저융점의 CaO - Al₂O₃계 개재물로 하고, 노즐 내벽에의 Al₂O₃의 응집부착을 억제하는 다음과 같은 종래기술이 있었다.

① 특개소 58-154447호 공보에는, 레이들(ladel)내의 용강에 Ca 0.2~0.5 ㎏/t를 첨가하여 Al₂O₃계 개재물의 저융점화를 꾀하고, 융화한 Al₂O₃를 CaO - Al₂O₃의 형태로 하여 용강표면에 부상시켜, 이것을 레이들내에서 제거하는 방법이 개시되어 있다.

② 특개소 61-276756호 공보에는, 알루미늄 킬드 용강중에, 용제단계 또는 연속주조시에 Ca 또는 Ca 합금을 첨가함으로써, 강중에 2~40 ppm 의 Ca을 잔류시켜 CaO - Al₂O₃계 개재물을 생성시키는 방법이 개시되어 있다.

그런데, Ca 또는 Ca - Si 등의 Ca 합금을 첨가하는 상기의 각 방법은, 강중에 첨가된 Ca 가 CaS 및 CaO 가 되어, 강판에서의 녹의 발생 기점이 되는 문제가 있고, 특히 강재에서의 모든 Ca 량이 10 ppm 이상이 되면, 녹발생이 현저해진다.

또한 이들의 기술에 있어서는, Al 탈산시에 생성한 Al₂O₃가, 그 후 턴디시나 주형내에서 부상분리할 수 없고 응집하여 크러스터화함으로써, 슬라브 잉곳내에서 대형의 개재물이 되어, 이것이 슬라브 잉곳의 표면에 포착되어 냉간압연판에서 벗겨지는 등의 표면결함이 된다는 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, Ti 함유 알루미늄 킬드강의 연속주조에서의 노즐 폐색이 없고, 또한 슬라브 잉곳의 표면결함이 없는 극저탄소 냉간압연강판의 유효한 제조방법을 제안하는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 강중의 산화물계 개재물 종류를 조정함으로써, 연속주조시에서의 턴디시 노즐 폐색 및 슬라브 잉곳의 표면결함을 방지함과 동시에, 냉간압연강판을 700℃~Ac₃변태점의 온도범위에서 연속적으로 아닐링(annealing) 함으로써, 큰 인발성 (deep drawability)에 뛰어난 냉간압연강판을 제조하는 데 있다.

상기 목적은, 아래에 나타난 요지 구성에 관련되는 제조방법의 채용에 의해 달성할 수 있다.

(1) C≤0.005 wt%, Mn≤1.0 wt%를 함유하는 탈탄처리후의 용강중에, Al 및/또는 Si를 첨가함으로써, 상기 용강중의 산소농도를 10~200 ppm 으로 한 반탈산 용강으로 하고, 이 용강중에 Ti 함유 물질을 첨가하여 다시 탈산하고, Al≤0.005wt%, Si≤0.20wt%, Ti : 0.01~0.10wt%를 함유하는 용강으로 함과 동시에, 상기 용강중의 개재물의 주성분을 Ti 와 Al 의 복합산화물, Ti 와 Si 의 복합산화물, 또는 Ti, Al 및 Si 의 복합산화물로 한 용강을 용제하고, 이어서 이 용강을 연속 주조하고, 그 후, 열간압연 및 냉간압연을 거친후, 얻어진 냉간압연강판을 700℃~Ac₃변태점의 온도범위에서 연속적으로 아닐링 하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 냉간압연강판의 제조방법.

극저탄소 냉간압연강판의 제조에 있어서는, 먼저 용제 단계의 처리로서, 전로로부터 레이들에 출강한 용강의 Mn 함유량을 1.0wt% 이하로 조정한 후, 진공처리에 의해 C : 0.005wt% 이하의 극저탄소범위로 성분조정하는 것으로부터 시작된다.

즉, Mn 은 재질 강화성분으로서 바람직하게는 0.05wt% 이상은 첨가하지만, 과잉첨가는 가공성, 화성처리성 및 탈탄을 저해하기 때문에 1.0wt% 이하로 한다.

또, C는 그 함유량이 0.005wt%를 넘으면, 재결정온도가 상승함과 동시에 연신율 (E1)의 저하, 큰 인발성 (r 값)을 저하시키는 단점을 초래하기 때문에, 0.005wt% 이하로 제한한다.

또한, 잔부는 철 및 불가피한 불순물의 조성으로 하고, 불가피한 불순물로서 P 및 S를 각각 0.030wt% 이하 및 0.020wt% 이하로 억제한다.

그런데, 상기와 같이 극저탄소범위까지 탈탄하면, 용강중의 용존산소 농도는 수 100ppm 으로 아주 높아지기 때문에, 종래에는, 0.010wt% 이상의 Al을 첨가함으로써 용존산소를 저감시켰다. 이 탈산처리에서는 Al 산화물 (Al₂O₃₎이 생성되는데, 생성된Al₂O₃중 부상분리를 할 수 없었던 Al₂O₃가, 또, 용강이 재산화한 때에 생성하는 Al₂O₃가, 연속주조에서 턴디시의 노즐 폐색을 초래하고, 또, 크러스터화하여 수 100㎛의 크기로 되기 때문에, 슬라브 잉곳표면의 결함이 되거나, 냉간압연판에서의 벗겨짐등의 표면결함의 원인이 되는 것은 상술한 바와 같다.

따라서, 본 발명에서는 상기의 문제를 유발하는 Al₂O₃의 생성을 억제하기 위해, 용강중의 Al 량을 저하시킴으로써, 개재물의 형태를 종래의 Al 산화물 (Al₂O₃) 로부터 Ti 와 Al 의 복합산화물, Ti 와 Si 의 복합산화물, 또는 Ti, Al 및 Si 의 복합산화물로 하기로 (바람직하게는, Ti 산화물 = 30~95wt%, Al₂O₃≤30wt%로 하는 것이 요망됨) 하였다.

개재물의 형태를 상기와 같이 하면, Al₂O₃크러스터의 발생을 막고, 또한 턴디시의 노즐 폐색 및 냉간압연강판의 표면결함의 발생을 억제할 수 있게 된다.

발명자들의 연구에 의하면, 용강중의 Al 농도는 0.005wt%를 넘으면, 개재물중의 Al 산화물농도는 30wt%를 넘는다. 그 결과, 개재물은 크러스터화하기 쉬워져 100㎛ 이상으로 거대화되고, 슬라브의 표면결함, 냉간압연강판에서의 결함이 됨과 동시에, 노즐의 내벽에 부착하기 쉬워 노즐이 폐색되기 쉬운 것을 알았다.

이와 같은 식견에 근거하여 본 발명에서는, 용강중으로의 Al 첨가량을 억제하여 0.005wt% 이하를 첨가하여 용존 산소농도의 저하를 꾀한다. 한편, 부족분은 Ti 함유 합금을 첨가하여 Ti 탈산함으로써, 상기 용존산소량의 저감을 더욱 꾀한다. 이에 의해 개재물의 주성분은 Ti - Al 의 복합산화물이 된다. 따라서, 그 개재물은 거대한 크러스터로 성장하는 일이 없고, 슬라브의 표면결함이나 냉간압연강판에서의 결함을 초래하는 일이 없어진다. 게다가, 노즐 폐색의 방지를 실현할 수 있다.

또, 본 발명은 상기의 Ti 탈산전에 Si를 첨가한다. 이로써, 개재물은 Ti 와 Si 의 복합산화물, Ti, Al 및 Si 의 복합산화물이 되어, 개재물의 크러스터화에 의한 거대화, 노즐의 폐색은 더 한층 완화된다.

또한, 본 발명에 있어서, 형성되는 개재물의 조성은 Ti 산화물 = 30~95wt%, Al₂O₃≤30wt%의 조성의 것이 바람직하다. 이것은, Al₂O₃가 30wt%를 넘으면 거대 크러스터화하기가 쉽기 때문이다.

또, Ti 산화물도 95wt%를 넘으면 크러스터화하기 쉬운 경향이 있다. 단, Ti 산화물농도가 30wt% 미만에서는, Ti 의 탈산력이 약하고 용강중의 산소농도가 높아져 냉간압연강판에서의 표면품질에 악영향을 미치므로, Ti 산화물농도는 30wt% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

제1도는 용강중의 Al량과 턴디시(tundish) 노즐의 Al₂O₃의 부착량(지수)의 관계를 나타내는 도면이다.

제2도는 용강중의 Al량과 냉간압연강판에서의 Al₂O₃크러스터(cluster)에 기인한 표면결함의 발생량(지수)의 관계를 나타내는 도면이다.

제3도는 용강중의 Ti량과 연속주조 슬라브 잉곳 표면상의 기공(blowhole) 발생량(지수) 의 관계를 나타내는 도면이다.

제4도는 용강중의 Ti량과 TiO₂및 TiN 의 노즐 내벽에의 부착량 (지수) 의 관계를 나타내는 도면이다.

제5도는 용강중의 Si량과 냉간압연강판의 연신율과의 관계를 나타내는 도면이다.

용강중의 Al 량과 턴디시의 노즐 내벽의 Al₂O₃의 부착량과의 관계를 제1도에, 또 용강중의 Al 량과 Al₂O₃크러스터에 기인한 냉간압연강판에서의 표면결함의 발생량을 제2도에 각각 나타낸다. 또한, Al₂O₃의 부착량 및 표면결함의 발생량은, 노즐에의 Al₂O₃의 부착두께, 코일길이당의 결함개수의 지수로서 표시했다.

제1도 및 제2도로부터, Al 량을 0.005wt%이하로 함으로써, 노즐 폐색, 그리고 냉간압연강판에서의 표면결함이 크게 감소하는 것을 알았다.

상기의 처리에 있어서, Al 첨가량의 저감은 탈산부족을 초래하여 용강중의 용존산소량이 증가하여, 연속주조시에 슬라브 잉곳의 표면에 기공이 발생하는 원인이 된다. 따라서, 본 발명에서는, 기공의 발생을 방지하기 위해, Ti를 첨가하기로 한 것이다.

여기에서, 용강중의 Ti 량과 연속주조 슬라브 잉곳의 표면의 기공의 발생개수의 관계를 상기와 마찬가지로 지수를 이용하여 제3도에 나타낸다. 동 도면에 나타나는 바와 같이, 용강중의 Ti 량을 0.010wt% 이상으로 조정함으로써, 기공의 발생개수는 대폭적으로 감소하고, 냉간압연강판에서의 표면품질의 악화를 회피할 수 있다.

또, Ti 로 탈산함으로써, 개재물의 거대한 크러스터화에 의한 슬라브, 냉간압연강판에서의 표면결함의 방지, 노즐 폐색의 방지에 유효한 한편, Ti 첨가량이 너무 많으면 용강중에 TiN 이 생성되고, 이 TiN 이 노즐에 부착하여, 노즐을 통한 공기산화에 의해 노즐 내면에 Ti 산화물이 생성된다. 이에 의해, 노즐의 폐색이 급격하게 진행되는 문제가 발생한다.

즉, 제4도에, 용강중의 Ti 량과 턴디시의 노즐내벽에의 TiN 및 Ti 산화물의 부착량(지수)의 관계를 나타낸 바와 같이, Ti 량이 0.100wt%를 넘으면 노즐의 폐색이 급격히 진행하는 것을 알았다.

따라서, 용강중의 Ti 량은 0.01~0.10wt%의 범위로 조정할 필요가 있다.

Ti 합금량에 의한 탈산에 앞서, Al, Si 함유합금을 첨가하는 것은, 상술의 개재물 조성을 복합개재물로 하는 것 외에, Ti 탈산전의 용존산소농도를 저하시키는 목적이 있다. 탈탄처리후의 용강은 용존산소량이 수 100ppm으로 많고, Ti 에 의해 탈산을 행하면 Ti 의 수율이 저하하여 보다 많은 Ti 가 필요하게 되어 경제적으로 불리해질 뿐만 아니라, 생성되는 Ti 산화물량 및 탈산후의 산소농도가 높아져 냉간압연강판에서의 표면결함을 악화시킨다.

여기서, 탈산후의 Al 농도, Si 농도에 대해서는, 바람직하게는 Al≥0.001wt%, 또는 Si≥0.01wt%가 바람직하다.

한편, Si 의 과잉첨가는 냉간압연강판에서의 재료특성을 악화시키기 때문에 0.20wt%이하로 제한할 필요가 있다. 즉, 용강중의 Si 량과 냉간압연강판에서의 연신율과의 관계를 제5도에 나타내는데, Si 량을 0.20wt% 이하로 제한함으로써, 냉간압연강판에서의 연신율의 현저한 저하를 회피할 수 있다.

또, 냉간압연강판에 있어서의 프레스 성형성을 향상시키기 위해서는, 용강에서 C 및 N을 고정할 필요가 있다. 본 발명에서 대상으로 하는 성분조성은 저 Al 량의 약탈산강이기 때문에, 산소와의 친화력이 작은 Nb 로 C 및 N을 고정하는 것이 유효하게 된다. 이 Nb 의 첨가량은, 0.030wt%를 넘으면 NbC 등의 석출물이 증가하여 세립화되어 연신율(E1)이나 인발성(r 값)이 열화하여 경제적으로도 불리해지기 때문에, 0.030wt%을 상한으로서 첨가한다.

또, 가공취성의 개선을 목적으로 B를 첨가하는 것이 유효하다. 그러나, 이 B 의 첨가량이 너무 높으면 강의 재결정온도를 상승시켜, 강을 경질화하기 때문에, 0.002wt% 이하를 함유시키는 것이 바람직하다.

마찬가지로, 냉간압연강판의, 특히 큰 인발성을 향상시키기 위해서는 냉간압연강판을 700℃~Ac₃변태점에서 1초 이상 연속적으로 아닐링하는 것이 유효하다. 즉, 700℃ 이상의 온도범위에서 1초 이상의 균열처리로 재결정화를 꾀하는 것이 큰 인발성의 향상에 유효하다. 한편, Ac₃변태점(약 920℃)을 넘으면 큰 인발성이 급격히 악화하기 때문에, Ac₃변태점 이하로 한다.

[실시예]

전로에서 280t 의 용선을 C : 0.02~0.1wt% 정도로 조탈탄하면서 Mn 량을 조정한 용강을 레이들에 출강하고, 이어서 RH 식 진공탈가스 장치에 의해 C : 0.005wt% 이하의 극저탄소 범위까지의 탈탄처리를 실시 하였다.

그 후, 용강중에 Al, Si, 이어서 Ti 의 순서로 첨가하여 단계적인 탈산처리를 행하여 표 1에 나타낸 각종 성분의 용강을 용제하였다. 마찬가지로, 추가로 Nb, (B)를 첨가한 용강도 용제하였다.

그 후, 턴디시내의 용강중량이 60t의 2 스트랜드 슬라브 연속주조기에 의해, 단면치수 220×1650㎜ 폭의 슬라브에, 용강가열도 15~30℃ 및 주조속도 2.5 m/min 으로 주조하였다. 또한, 턴디시 노즐의 내화물의 재질에는 Al₂O₃-흑연질의 것을 사용하였다.

연속주조후, 노즐 내화물내의 개재물의 부착상황을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 병기한다.

그 후, 상기 연속주조 슬라브를 1200℃로 재가열한 후, 900℃에서 열간 마무리압연을 행하고, 600℃에서 코일링을 행하였다. 그 후, 산세하여 80%의 압하율로 냉간압연을 행하였다. 이어서, 그 냉간 압연강판을 700℃~900℃로 40초간 연속적으로 아닐링하고, 계속하여 0.5%의 조질(調質) 압연을 행하였다. 이렇게 하여 얻어진 냉간압연판에 용융아연 도금을 행한 후, 재료시험 및 표면조사에 이용하였다. 이들 시험 및 조사결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표면상태의 조사결과는 상기와 마찬가지로 지수로 표시하였다.

본 발명에 의한 방법은, 턴디시의 노즐 폐색이 없고, 또한 냉간압연강판의 표면결함의 발생이 아주 적고, 재료특성에도 뛰어난 것임을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연속주조시에 턴디시의 노즐로부터의 가스 불어넣기를 행하지 않고서 노즐 폐색의 방지를 달성하고, 이렇게 얻어진 슬라브로부터는 표면결함이 없는 기계적특성에도 뛰어난 냉간압연강판을 제조할 수 있다.

본 발명의 극저탄소 냉간압연강판 제조 방법에 의하면, Al₂O₃의 생성을 억제하여 Al₂O₃크러스터의 발생을 막고, 또한 턴디시의 노즐 폐색 및 냉간압연강판의 표면결함의 발생을 억제하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 극저탄소 냉간압연강판 제조방법에 있어서, C≤0.005wt%, Mn≤1.0wt%를 함유하는 탈탄처리후의 용강중에, Al, Si, 또는 Al 및 Si를 첨가하여 반탈산 용강으로 하고, 이 반탈산 용강중에 금속 Ti, Ti 합금, 또는 금속 Ti 및 Ti 합금을 첨가하여 다시 탈산함으로써 Al≤0.005wt%, Si≤0.20wt%, Ti : 0.01~0.10wt%를 함유하는 용강으로 함과 동시에, 상기 용강중의 개재물의 주성분을 Ti 와 Al 의 복합산화물, Ti 와 Si 의 복합산화물, 또는 Ti, Al 및 Si 의 복합산화물로 한 용강을 용제하고, 이어서 이 용강을 연속주조하고, 그 후, 열간압연 및 냉간압연을 거친후, 얻어진 냉간압연강판을 700℃~Ac₃변태점의 온도범위에서 연속적으로 아닐링하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 냉간압연강판 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, Ti 탈산용강중에 금속 Nb, Nb 합금, 또는 금속 Nb 및 Nb 합금을 첨가하고, 용강중의 Nb 함유량을 Nb≤0.03wt%로 하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 냉간압연강판 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, Ti 탈산용강중에 금속 B, B 합금, 또는 금속 B 및 B 합금을 첨가하고, 용강중의 B 함유량을 B≤0.002wt%로 하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 냉간압연강판 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, Ti 탈산용강중에 금속 Nb, Nb 합금, 또는 금속 Nb 및 Nb 합금과, 금속 B, B 합금, 또는 금속 B 및 B 합금을 첨가하고, 용강중의 Nb 함유량을 Nb≤0.03wt% 및 B 함유량을 B≤0.002wt%로 하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 냉간압연강판 제조 방법.

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