KR100240986B1 - 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확관용기, 자동차의 내외판 등에 사용되는 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적은 최종 제품으로 가공후 내충격성, 즉 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.005% 이하, Mn:0.2-0.4%, P:0.06-0.1% 이하, S:0.015% 이하, Sol-Al: 0.06% 이하, N: 0.004% 이하, Ti:0.03-0.06%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 함유하고, 고용 B이 0.0005-0.0015% 의 범위에서 함유될 수 있도록 Ti-1.5S ≥ 3.43N 일 경우 B의 함량을 0.0005-0.0015%의 범위로, Ti-1.5S＜3.43N 일 경우 B의 함량을의 범위 내에서 조성토록 한 AL 킬드강을 1200-1250℃ 의 온도범위에서 균질화 처리후, Ar₃변태점 이상에서 마무리 압연하고 500-650℃ 범위의 온도에서 권취한 다음, 70% 이상의 압하율로 최종두께까지 냉간압연하고, 계속하여 800℃ 이상에서 연속소둔하고, 통상의 조질압연을 행하는 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법

제1도는 발명강과 비교강에 대한 연성-취성 파괴 거동을 나타내는 그래프.

본 발명은 확관용기, 자동차의 내외판 등에 사용되는 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최종 제품으로 가공후 내충격성, 즉 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것이다.

[P]는 첨가한 심가공용 고장력 냉간압연강판은 주로 확관용기, 자동차 내, 외판용으로 쓰이는 소재로서, 고용원소를 완전히 고착시켜 성형성을 향상시키기 위해 극저탄소(≤ 50PPM)를 기본으로 탄, 질화물 향상원소인 [Ti]을 첨가하고 강도상승을 목적으로 [P]를 적당량 첨가한 강판이다. 그러나, 이 강판의 제조 또는 가공중 강판의 깨지는 현상(Crack)이 일어나는데, 특히 수요가의 프레스 가공후 2차 가공을 할 때 취성파괴가 자주 발생하고 있다.

이 취성파괴의 원인은 입계에 [P]가 편석되어 입계가 취약해짐으로서 발생하는 것으로 알려져 있으며, 특히, [P]의 입계편석을 막을 수 있는 고용원소(C,N,S)가 없는 극저탄소강에서 집중 발생하는 것으로 알려져 있다. 그러나, [P]는 저탄소강 또는 극저탄소강에 0.1wt.% 이하로 첨가될 경우 가공성의 저항없이 강도를 효과적으로 상승시킬 수 있는 대표적인 치환형 강화원소로 고장력 냉연강판 제조에 널리 이용되고 있다.

한편, 이러한 2차 가공취성을 방지하기 위한 공지된 종래의 기술로서, 연속소둔을 이용하는 극저탄소 Al-킬드(Al-killed)강에 입계강화원소 [B]를 첨가한 심가공용도의 냉연 고장력강 제조법이 알려져 있으나 [B]의 첨가량과 질소[N] 와의 석출물 형성관계, 질소[N]와 [Ti]과 석출물 형성관계를 고려치 않고 있기 때문에 첨가성분에 따라 필요한 [B]의 량이 명확히 제시되지 않아 [B]를 기준치내로 첨가하고도 [B]의 효과가 없거나, 과잉첨가로 인한 재질열화가 문제가 되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명은 시효로 인한 가공불량을 개선을 위하여 초기 Al 킬드강 소재의 고용원소[C],[N],[S]를 탄, 질, 황화물로 고정시킬 수 있는 Ti를 첨가하는 한편 2차 가공취성을 유발하는 [P]의 입계편석을 방지하기 위하여 적정고용[B]이 확보되도록 [B]을 [Ti],[N],[S]와의 상호 관계에 따라 적절히 제어하므로써 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.005% 이하, Mn:0.2-0.4%, P:0.06-0.1% 이하, S:0.015% 이하, Sol-Al: 0.06% 이하, N: 0.004% 이하, Ti:0.03-0.06%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 함유하고, 고용 B이 0.0005-0.0015% 의 범위에서 함유될 수 있도록 Ti-1.5S≥3.43N 일 경우 B의 함량을 0.0005-0.0015%의 범위로, Ti-1.5S＜3.43N 일 경우 B의 함량을

의 범위 내에서 조성토록 한 AL 킬드강을 1200-1250℃ 의 온도범위에서 균질화 처리후, Ar₃변태점 이상에서 마무리 압연하고 500-650℃ 범위의 온도에서 권취한 다음, 70% 이상의 압하율로 최종두께까지 냉간압연하고, 계속하여 800℃ 이상에서 연속소둔하고, 통상의 조질압연을 행하는 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대한 상세히 설명한다.

상기 탄소함량은 0.005% 이상이 되면 항복강도가 상승되어 성형(forming)불량을 유발하고, 또한 고용탄소의 증가로 최종 소둔후 항복점 연신을 유발시켜 스트레쳐 스트레인(Stretcher-Strain)을 발생하므로 탄소함량은 낮게 관리할수록, 바람직하게는 0.005% 이하로 제한하는 것이 좋다.

상기 Mn 의 함량이 0.4% 이상인 경우에는 Mn 의 고용강화에 의해 재질이 경화되거나 성형성이 악화되고, Mn 의 함량이 0.20% 이하인 경우는 열간취성을 유발하는 원소인 S 를 충분히 고정하지 못하기 때문에 상기 Mn 의 함량은 0.20-0.40% 로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 P는 고용경화 효과가 가장 큰 치환용 합금원소로서 0.10% 이상 첨가시 재질경화 및 성형성이 나빠지며, 0.06% 미만 첨가시 고장력강으로서의 강도부족을 초래하므로 상기 P의 함량은 0.06-0.01% 로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 S 는 열간취성을 일으키는 취약한 원소로서 성분범위를 낮게 관리할 수록 좋으며, 또한 Mn계 황화물로 석출하기 때문에 Mn 을 낮추기 위해서도 그 상한을 0.015%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Al 은 탈산을 위해 첨가하는 성분으로서, 그 첨가량이 0.06% 이상인 경우에는 재질경화의 원인이 되므로, 상기 Al 의 함량은 0.06% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 N은 침입형 원소로서 ｛111｝집합조직을 억제하여 가공성을 해치고 입자성장을 방해하여 연신율을 저하시키므로 낮게 관리할수록 가공성이 좋으며, 시효성 원소로서 시효현상을 최소화하기 위해 그 상한을 0.004% 로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 Ti 는 고용원소(탄소, 질소, 황)를 TiC, TiN, TiS 로 석출시킴으로서 항복강도를 낮추고 항복점 연신을 제거시켜 스트레쳐 스트레인이 발생을 억제하는 역활을 한다. 통상적으로 소둔후의 항복강도와 성형시 발생하는 스트레쳐 스트레인은 강중에 존재하는 고용원소량에 비례하여 증가하게 된다. 본 발명에서의 Ti첨가는 Nb 첨가에 비해 고용원소를 완벽히 석출시켜 항복강도를 낮추고 스트레쳐 스트레인을 제거할 수 있는 기능을 가진다. 그러나, Ti 량이 0.03% 이하가 되면 고용원소를 효과적으로 석출시킬 수 없고, 0.06% 이상이 되면 다량의 석출물 발생으로 오히려 강도상승을 초래할 염려가 있으므로 Ti 함유량은 0.03-0.06% 로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 B 은 통상 입계강화원소로서 2차 가공취성을 막는 중요한 원소인데 고용상태의 B 을 0.0005-0.0015% 첨가함으로서 그 효과를 볼 수 있다. 고용상태의 B 가 0.0005% 이하로 첨가시 입계강화의 효과가 미약하고, 0.0015% 이상 첨가시 연신율, 랭크포드(LankFord)(r)치 등 가공성이 열악하게 되므로 고용상태 B 의 량을 0.0005-0.0015% 로 제한하는 것이 바람직하다. 그러나, B가 석출물(BN)로 존재시 입계강화 효과는 무시된다. 즉 B 가 입계에 편석되어 강화효과를 얻기 위해서는 고용상태로 존재하여 입자내부에서 입계까지 확산을 통하여 이동하게 되는데, 이동전에 BN 으로 석출시 입계까지의 확산은 불가능하여 입계강화효과는 없게 된다. 따라서, B의 함량은 N 을 고정시킬 수 있는 Ti량에 의해 결정될 수 있는데, 이때 Ti 는 고온에서 S 와 먼저 반응을 일으키므로, B 의 첨가량은 Ti, N, S 와의 상관관계를 갖는다. 즉, Ti 와 N, S 사이의 관계는 Ti가 N, S 를 고정할 수 있는 최소한의 필요량이 있다고 가정시 Ti-3.43N-1.5S＝0 이고 따라서, N=(Ti-1.5S)/3.43 이 된다. 따라서, B 와 N 은 0.77 의 비율로 결합하고 고용 B 이 0.0005-0.0015%로 존재하려면 B 의 함량 조건은 다음과 같다.

Ti-1.5S ≥ 3.43N 일 경우, B의 함량은 0.0005-0.0015% 이어야 하고, TI-1.5s ＜ 3.43N 일 경우, B 의 함량은범위내에서 관리하는 것이 필요하다.

상기와 같이 조성되는 강을 1200-1250℃ 의 온도범위에서 균질화 처리후, Ar₃변태점이상, 즉 910℃ 부근에서 마무리 압연하고 500-650℃ 의 온도에서 권취한 다음 70% 이상의 압하율로 최종 두께까지 냉간압연하고, 계속하여 800℃ 이상에서 연속소둔하고, 통상의 조질압연을 하면 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판이 제조된다.

이하, 본 발명에 따른 조성을 가진, 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기 같은 조성을 갖도록 제조된, 연속주조한 슬라브를 열간압연전의 오스테나이트 조직이 충분히 균질화될 수 있는 1200℃-1250℃ 에서 가열한 후 Ar₃온도 직상에서 마무리 열간압연을 실시한다. 열간 마무리 압연온도를 Ar₃변태점 이하로 작업을 하면 페라이트 + 퍼얼라이트 2상조직에서 압연되므로 이상 조대립이 발생되고 그에 따라 제품 가공시 불량발생의 요인이 된다. 따라서 상기 열간 마무리 압연온도는 Ar₃변태점 이상인 910℃ 부근으로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 열연 권취온도는 고온 작업시 스케일 다량 발생으로 표면품질의 문제가 야기될 수 있고 조직의 ｛111｝방향의 분율이 낮아져 가공성이 열화요인이 되며, 저온으로 작업시 조직의 ｛111｝방향 분율이 높아져 가공성이 향상되나, 코일 내외부의 온도편차가 크게 발생하여 코일내 재질의 편차가 발생할 우려가 있으므로 500-650℃로 제한하는 것이 바람직하다.

이때 냉간압하율은 고인성 확보를 위해 70% 이상으로 제한하는 것이 바람직하다.

그리고 소둔은 재결정 완료온도 이하로 작업시 혼립조직이 발생하여 재질편차 및 가공시 가공 균열 발생이 우려되고 또한 단시간내에 이루어지는 연속소둔인 점을 고려하여 소둔온도는 재결정 완료 온도이상, 즉 800℃ 이상으로 제한하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 조성을 갖도록 극저탄소 Al 킬드강을 전로에서 용해하여 노외정련 처리를 한 후 연속주조하여 강 슬라브를 제조하였다. 이때, 하기표 1에 나타난 발명강(1-3) 및 비교강(4-6)은 모두 노외정련된 후의 최종강 성분이다. 발명강(1)은 Ti - 1.5S -3.43N (이하, ‘γ’라고 함)이 ≥ 인 성분조성으로서 B 의 조성은 5-15ppm 범위내로 첨가되었으며, 발명강(2)(3)은 γ가 ＜ 0 인 성분조성으로서 B 의 조성은(이하, ‘α’라고 함)와(이하, ‘β’라고 함) 범위내로 첨가되었다.

또한, 비교강(4)는 B 이 첨가된 강이며, 비교강(5)은 γ＜ 0 인 동시에 B 이 α,β범위내에 미달되는 강이고, 비교강(6)은 B 이 본 발명의 조건범위를 초과하여 첨가된 강종이다.

[표 1]

상기 표 1과 같은 조성을 갖는 강 슬라브를 1250℃ 의 온도에서 균질화처리한 다음 Ar₃직상온도인 910℃ 부근에서 2.3㎜의 두께로 마무리 열간압연을 한 후, 하기 표 2와 같은 열연 권취온도에서 권취하고 통상의 방법으로 산세를 행하였다. 산세된 열연강판은 냉간압연후 연속소둔을 적용하여 최종 냉연강판의 두께가 0.70㎜ 인 냉연강판을 얻었다. 이와같이 제조된 발명강과 비교강 각각에 대하여 기계적 성질 및 연성-취성 천이온도(Ductile-Brittle Transition Temperature ; 이하, 단지 ‘DBIT’라고 함). 가공성을 평가하고 그 결과를 하기표 2와 제1도에 나타내었다. 이때, DBIT 는 충격시 파괴양상이 연성파괴에서 취성파괴로 천이되는 온도를 측정하는 것으로서 온도가 낮을수록 2차 가공취성이 우수한 것으로 평가된다.

또한, 가공성은 강판의 성형성 평가를 시험하기 위한 유압 프레스 모델 다이(450×500×100㎜)를 이용하여 성형한 실적을 나타낸 것인데, 균열 발생이나 형상동결성등이 불량하면 가공성은 불량한 것으로 평가할 수 있다.

[표 2]

상기 표 1,2에 나타낸 바와같이, 비교강(4)의 경우에는 B 을 미첨가한 Ti 첨가강으로서 충분한 Ti 첨가에 의해 시효는 일어나지 않았지만 P 입계편석으로 인하여 DBIT 가 10℃ 로 2차 가공취성이 불량하였다. 또한, 비교강(5)의 경우에는 B, Ti가 첨가된 강이나, B 의 경우 γ＜ 0 인 조건이면서 α∼β 범위내로 첨가되지 못하고 미달되었으므로 DBIT 가 -25℃ 로 2차 가공취성이 불량하였다. 비교강(6)의 경우에는 B,Ti 가 첨가된 강이나 B 의 경우 γ ＞ 0 인 조건이면서 5-15ppm 범위내로 첨가되지 못하고 초과되었으므로 항복강도(YP)가 높고 연신율(E1)이 감소되어 가공성이 불량하였다.

그러나, 발명강(1)의 경우 B, Ti가 첨가된 강으로서 5-15ppm 범위내로 첨가되어 DBIT 가 -120℃ 로서 2차 가공취성이 우수하였다.

발명강(2)(3)의 경우에도, B,Ti 가 첨가된 강으로서 충분한 Ti의 첨가에 의해 시효 발생이 없어 가공성은 양호하였으며, B 의 경우 γ ＜ 0인 조건으로서 α-β 범위내로 첨가되어 DBIT 가 -120℃ 로서 2차 가공취성이 우수하였다.

제1도는 발명강(1-3), 비교강(4-6)의 DBIT 시험 실적을 나타낸 것인데 비교강 대비 발명강은 DBIT가 -120℃ 로 현격히 낮음으로써 상온에서는 어떠한 충격을 가해도 취성이 발생하지 않는 2차 가공취성이 양호함을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명에 의하면, 시효로 인한 가공불량 개선을 위하여 초기소재의 고용원소 [C], [N], [S]를 탄, 질, 황화물로 고정시킬 수 있는 Ti 를 첨가하고, 2차 가공취성을 유발하는 [P]의 입계편석을 방지하기 위하여 적정 고용 [B]이 확보하도록 [B]을 [Ti],[N],[S] 와의 상호 관계식에 의거 첨가한 Al-killed 강을 통상의 열연 및 냉연조건으로 압연하고 연속소둔 및 통상의 조질압연을 거치면 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판을 제조할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.005% 이하, Mn:0.2-0.4%, P:0.06-0.10% 이하, S:0.015% 이하, Sol-Al: 0.06% 이하, N: 0.004% 이하, Ti:0.03-0.06%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 함유하고, 고용 B이 0.0005-0.0015% 의 범위에서 함유될 수 있도록 Ti-1.5S≥3.43N 일 경우 B의 함량을 0.0005-0.0015% 의 범위로, Ti-1.5S＜3.43N 일 경우 B의 함량을의 범위 내에서 조성토록 한 Al 킬드강을 1200-1250℃ 의 온도범위에서 균질화 처리후, Ar₃변태점 이상에서 마무리 압연하고 500-650℃ 범위의 온도에서 권취한 다음, 70% 이상의 압하율로 최종두께까지 냉간압연하고, 계속하여 800℃ 이상에서 연속소둔하고, 통상의 조질압연을 행함을 특징으로 하는 2차 가공취성이 우수한 심가공용 고장력 냉간압연강판의 제조방법.