KR100241305B1 - 내 염산부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조 방법 - Google Patents

내 염산부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인장강도가 높으면서도 가공성이 우수할뿐 아니라 강판의 상세시 과산세에 의한 흑화 현상이 발생하지 않는 냉연강판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 강의 성분중 인 및 동의 첨가량을 적절하게 조절하여 강판의 염산에 의한 내부식성을 향상시켜 산세시 과산세에 의한 흑화 현상을 방지하여 도금제중의 표면 품질 열화를 방지할 수 있는 내염산 부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 내염산 부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조방법은 중량비로 C : 0.005%이하, N : 0.005%이하, S : 0.02%이하, Mn : 0.2%-0.6%, Ti : 0.03%-0.08%, P : 0.04%-0.10%, Cu : 0.02%-0.10% 첨가하되, 이때 Cu/(2.06P)비를 0.2이상으로, (Ti-(48/32)S-(48/14)N)/(12/48)C 비를 1이상으로 조절하고, 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 알루미늄킬드강을 통상의 방법으로 열간압연 하되, 열간마무리 압연 온도를 Ar3변태점이상으로 하여 통상의 온도범위에서 권취한후, 60% 이상의 압하율로 냉간압연하여 재결정 온도 이상에서 연속 소둔하는 것을 특징으로 한다.

Description

내 염산부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조 방법
제1도는 본 발명강 및 비교강의 Cu/P 원자비와 산세특성과의 상관관계도이다.
본 발명은 인장강도가 높으면서도 가공성이 우수할뿐만아니라 강판의 산세시 과산세에 의한 흑화 현상이 발생하지 않는 냉연강판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 강의 성분중 인 및 동의 첨가량을 적절하게 조절하여 강판의 염산에 의한 내부식성을 향상시켜 산세시 과산세에 의한 흑화 현상을 방지하여 도금 제품의 표면 품질 열화를 방지할 수 있도록 한 내염산 부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 고가공용 고강도 냉연강판으로 인(P)-티타늄(Ti) 첨가 극저탄소강을 들수 있는데, 이 강판은 고용강화 원소인 다량의 인을 첨가하여 인장강도를 향상시켰기 때문에 인의 입계편석 및 강중 인의 증가로 인한 열연강판의 산세공정 및 도금강판의 전처리 공정인 산세공정에서 흑화현상이 발생한다. 열연강판의 흑화현상은 강판의 과산세에 의한 표면조도가 증가하여 빛의 난반사에 의한 것인데, 강판의 조도변화는 냉간압연시 압연 롤과 강판사이의 마찰력 변화에 의해서 판파단을 일으키기도 한다.
그리고 도금재의 소지강판으로 사용되는 냉연강판의 경우에도 도금전처리 단계에서 산세처리가 행하여 지는데 이때 냉연강판 표면에 과산세에 의한 흑화현상이 발생하여 도금제품의 표면품질을 떨어 뜨리는 것으로 알려져 왔다. 인첨가 고강도 강판의 열연판 산세시 발생하는 흑화현상을 방지하기 위하여 종래에는 산 용액에 억제제를 첨가하여 흑화현상을 방지하여 왔으나, 이 방법은 억제제의 첨가량이 상당히 증가되기 때문에 제조원가가 증가되고, 그리고 억제제의 과다한 첨가는 산회수를 어렵게 하기 때문에 이 또한 제조원가의 상승 및 환경오염 문제를 야기시킨다.
그리고 억제제를 첨가하여도 용접불량등으로 인하여 산세라인이 중단되는 경우 강판이 장시간 산용액에 침적이 되면 과산세에 의한 흑화현상을 피할 수 없다. 그리고 억제제의 첨가가 과다할 경우 연속작업되는 다른 강종의 경우 미산세가 일어나서 최종제품인 냉연강판에서 표면결함을 일으킬 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 티타늄 첨가 극 저탄소 알루미늄킬드강을 기본성분으로 인 및 동의 첨가량을 적절하게 조절하여 강판의 염산에 의한 부식량을 내식원소인 동의 첨가로 감소시켜서 과다한 인첨가에 의한 강판의 산세시 발생하는 흑화현상을 방지하므로서 열연강판의 냉간압연시 발생되는 열연강판의 조도변화에 의한 판파단을 방지하여 생산성을 향상시키고, 도금제품의 소지강판으로 사용되는 냉연강판의 전처리 공정시 발생되는 흑화현상을 방지하여 도금제품의 표면품질을 향상시킬 수 있도록 한 내염산 부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 티타늄-인 첨가 극저탄소강에 내식 원소를 첨가하여 열연강판 및 냉연강판의 내염산 부식성이 우수하고, 냉연판의 인장강도가 높고 가공성이 우수한 강판의 제조법에 관한 것으로, 그 제조방법은 화학성분에 있어서 중량비로 C : 0.005%이하, N : 0.005%이하, S : 0.02%이하, Mn : 0.2%-0.6%, Ti : 0.03%-0.08%, P : 0.04%-0.10%, Cu : 0.02%-0.10% 첨가하되, 이때 Cu/(2.06P)비를 0.2이상으로, (Ti-(48/32)S-(48/14)N)/(12/48)C 비를 1이상으로 조절하고 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 알루미늄킬드강을 통상의 방법으로 열간압연 하되 열간마무리 압연 온도를 Ar3변태점이상으로 하여 통상의 온도범위에서 권취한후 60% 이상의 압하율로 냉간압연하여 재결정 온도 이상에서 연속 소둔하여 항복강도 21kgf/mm2이하, 인장강도 37gf/mm2이상, r값 1.8이상이고, 염산용액에 장시간 노출되어도 과산세에 의한 흑화현상이 발생되지 않는 내염산 부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조법에 관한 것이다.
이하에 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
일반적으로 생산되는 인첨가 극저탄소 고장력 냉연강판은 연속주조-열간압연-산세-냉강압연-소둔의 공정을 거쳐 제품으로 생산된다. 그러나 인첨가 극저탄소강은 강도증가를 목적으로 고용강화원소인 다량의 인을 첨가하였기 때문에 인의 입계편석 및 강중 고용원소인 인의 증가로 인하여 열연강판 및 냉연강판의 산세히 과산세가 일어나고, 특히 입계의 과산세에 의한 조도변화는 열연강판의 냉간압연시 강판과 압연롤사이의 마찰력의 변화를 야기하여 냉연강판의 판파단을 일으켜 생산성을 감소시킨다.
그리고 소둔후 생산된 냉연제품의 도금제품의 소지강판으로 사용될 경우 전처리 공정에서 과산세에 의한 흑화현상이 발생하여 도금제품의 표면품질을 크게 떨어뜨린다. 따라서 본 발명은 종래의 인첨가 극저탄소가에 내식원소인 동(Cu)을 적당량 첨가하여 열연판 및 냉연판의 내염산 부식성을 증가시켜 산세공정시 일어나는 과산세에 의한 흑화현상을 방지하여 열연판의 압연공정시 발생하는 판파단을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 도금제품 소지강판의 전처리 공정시 발생하는 흑화현상을 방지하여 도금제품의 표면품질을 높일 수 있고, 가공성이 높은 고강도 냉연강판을 제조하는 것에 그 특징이 있다.
이하에 상기 성분 조성을 한정하는 이유에 대하여 설명한다.
탄소 및 질소를 0.005%이상 첨가할 경우 강중 고용탄소 및 질소의 양이 많아 소둔시 집합조직의 발달을 방해하여 성형성을 열화시키고, 강중에 고용탄소가 존재하여 변형시효가 발생되므로 탄소 및 질소의 상한 첨가량을 0.005%로 제한하였다. 일반적으로 황은 강의 제조시 불가피하게 포함되는 원소이므로 그 첨가범위를 0.02%이하로 하였다.
망간은 통상 망간황화물을 석출하여 강중 고용 황에 의한 열간취화를 방지할 목적으로 첨가하거나, 망간의 고용강화에 의한 인장강도 향상을 목적으로 첨가한다. 첨가량이 0.2%이하인 경우 고용 망간양이 부족하여 강도가 낮을 뿐만 아니라, 강중 고용황에 의한 열간취화가 일어날 가능성이 있기 때문에 하한 첨가량을 0.2%로 하였다.
망간을 0.6% 이상 첨가할 경우, 성형성이 크게 저하되므로 상한 첨가량을 0.6%로 하였다.
티타늄을 0.03% 이하로 첨가하면 강중의 탄소나 질소를 완전히 고착하지 못하여 성형성이 열화되므로 티타늄의 하한 첨가량을 0.03%로 하였다. 티타늄을 0.08% 이상으로 첨가할 경우, 강의 제조시 제강공정에서 노즐막힘이 발생하고 제조원가가 상승되므로 상한 첨가량을 0.08%로 하였다.
티타늄 함량 0.03-0.08%에서는 성형성이 높을 뿐만 아니라 재질열화도 거의 없다.
(Ti-(458/32)S-(48/14)N)/(12/48)C 비를 1 이상으로 제한한 것은 티타늄으로 고용 탄소 및 고용 질소를 완전히 고착하지 못하면 고용원소에 의해서 재결정 집합조직의 성장이 방해를 받기 때문에 성형성이 열화되고, 냉연강판에서 변형시효가 발생된다.
인은 인장강도를 증가시키기 위해서 사용하는데 인의 첨가량이 0.04%이하인 경우 첨가량이 너무 적으면 충분한 인장강도를 확보할 수 없기 때문에 인의 하한 첨가량을 0.04%로 하였다. 인의 첨가량이 0.10% 이상인 경우 인장강도는 높지만 가공성이 열화되고 취성판단의 가능성이 높기 때문에 상한 첨가량을 0.1%로 제한 하였다.
동은 강판의 산세시 부식속도를 늦추기 위해서 첨가하는데 0.02% 이하로 첨가할 경우 강판의 부식속도를 충분히 늦추지 못하기 때문에 하한첨가량을 0.02%로하였다. 이때 Cu/(2.06P)를 0.2 이상으로 조절하여 인첨가량 대비 동 첨가량을 일정량 이상으로 유지하여야 한다. 동은 내식원소이지만 다량의 인이 존재하면 동의 내식원소로서의 역할이 감소하기 때문이다.
제1도는 Cu/(2.06P)비에 따른 산세특성의 변화를 나타낸 것으로 Cu/(2.06P)비가 0.2 이하로 되면 백색도는 45이하로 떨어지고, 평균조도는 Ra=1.5μm 이상으로, 열연판의 산세감량은 6.0g/dm2, 이상으로, 냉연판의 산세감량은 0.9g/dm2이상으로 증가하기 때문에 산세특성이 아주 열화된다. 따라서 Cu/(2.06P)비를 0.2이상으로 유지해 주어야 과다한 인첨가에 의한 내식성 저하를 막을 수 있기 때문에 인 첨가강의 과산세를 막을수 있다.
동의 첨가량이 높으면 슬라브 재가열시 강표면에 동 필름이 형성되어 표면결함을 유발할 가능성이 높으며, 그리고 오스테나이트 입계에 편석되어 ε-Cu로 석출될 경우 냉연공정에서 균열이 유발되는 문제점이 있다. 따라서 동을 0.10%이상 첨가할 경우 냉연강판의 가공성이 크게 열화될 뿐만아니라 강판의 표면결함을 유발할 수 있기 때문에 상한 첨가량을 0.10%로 하였다.
열간압연조건에서 마무리 압연온도를 Ar3변태점이상의 온도로 제한한 것은 변태온도 미만에서 압연할 경우 압연립의 생성으로 ｛111｝집합조직의 발달을 저해하여 성형성을 열화하기 때문이다. 냉간압하율을 60%이상으로 제한한 것은 냉연강판의 충분한 가공성을 확보하기 위해서이다. 냉간압하율이 60%이하일 경우 재결정 집합조직의 미발달로 성형성이 열화되기 때문이다.
이하에 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[실시예]
표 1는 본 발명강 및 비교강의 화학성분을 나타낸 것으로 용해된 성분강의 강괴를 1250℃ 가열로에 1시간 유지후 열간압연을 실시하였다. 이때 열간압연 마무리 온도는 900℃, 권취온도는 680℃로 하였으며, 냉간압하율을 75%로 하여 냉간압연한 후 소둔온도를 830℃로 하여 연속소둔을 실시하였다. 열간압연이 끝난 시편은 17% 염산 용액에서 5분간 침적한 후 무게감량 및 조도를 측정하였다. 이때 염산용액의 온도는 85℃로 하였다. 소둔이 끝난 시편은 70℃, 10%염산용액에서 5분간 침적한후 냉연강판의 무게감량을 측정하였고, 인장시험을 실시하였다.
표 2는 본 발명강과 비교강의 산세특성 및 냉연강판의 기계적 성질을 나타낸 것이다. 본 발명강인 시료번호 1-2강은 인장강도 38kgf/mm2이상, 연신율 40%이상 및 r값 1.8이상으로 인장강도가 높고, 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 산세감량이 열연판의 경우 3.5kgf/mm2이하, 냉연판의 경우 0.53g/mm2이하로 염산에 대한 내부식성이 우수하다. 그리고 열연강판의 경우 산세후에도 평균조도가 1.0-1.3μm 정도로 일반 열연강판의 산세후 조도와 비슷한 수준을 나타내었다.
그러나 비교강인 시료번호 3강의 경우 인장강도 및 r값은 높지만 강판의 부식속도를 늦추는 원소가 존재하지 않아 열연판 및 냉연판의 산세감량이 높아 열연판의 경우는 산세시 열연판의 과산세에 의해서 백색도 38이하로 흑화현상이 발생하였고, 과산세로 인하여 열연판의 평균조도가 Ra=2.4μm로 크게 증가하여 압연공정에서 마찰특성의 변화로 판파단의 우려가 있고, 냉연판의 경우는 도금제품의 소지강판으로 사용될 경우 도금제품의 표면품질의 저하가 우려된다.
시료번호 4강의 경우 동의 첨가범위는 발명의 범위에서 벗어나지 않지만 Cu/(2.06P)비가 0.2이하로 첨가되었기 때문에 과다한 인에 대한 동의 첨가량이 부족하기 때문에 동의 내식 특성이 크게 감소되어 백색도가 44, 평균조도가 Ra=1.85μm, 열연판의 산세감량이 6.0g/dm2으로 과산세현상이 발생되었다. 이 경우 냉간압연시 조도변화로 인하여 판파단의 우려가 있고, 도금제품의 소지강판으로 사용될 경우 도금제품의 품질저하가 우려된다.
시료번호 5강은 내염산 부식성이 다소 우수하지만 망간의 함량이 본 발명강의 범위를 벗어나 연신율 및 r값이 낮아 고가공을 요구하는 제품에는 적합하지 않다. 또한 시료번호 6강의 경우 부식억제원소인 동을 제시한 범위이상의 첨가로 내염산부식성은 크게 개선되었지만, 연신율 및 r값이 낮아 고가공을 요구하는 부품에서는 적합하지 않다.
그리고 동의 과다한 첨가에 의해서 표면결함을 유발할 가능성이 있다. 시료번호 7강은 티타늄함량이 너무 낮아 고용탄소나 고용질소를 완전히 고착하지 못하기 때문에 항복강도가 너무 높을 뿐만아니라 r값이 너무 낮아 고가공용으로 사용이 곤란하다. 시료번호 8강은 인의 함량이 너무 높아 가공성이 떨어지고, 동량의 부족으로 내염산 부식성이 다소 떨어지기 때문에 흑화현상이 발생하였다.
[표 1]
* FT(℃) : 열간마무리 압연온도
CT(℃) : 열연강판 권취온도, AT(℃) : 소둔온도
[표 2]
* 열연강판의 산세감량은 85℃ 17% 염산용액에서 5분간 침적한후 무게감량을 측정한 것이고, 냉연강판의 산세감량은 70℃ 10%염산용액에서 5분간 침적한 후 무게감량을 측정한 것이다.
* 열연강판의 산세감량은 제거된 scale의 양이 포함되었음

Claims (1)

  1. 중량비로 C : 0.005%이하, N : 0.005%이하, S : 0.02%이하, Mn : 0.2%-0.6%, Ti : 0.03%-0.08%, P : 0.04%-0.10%, Cu : 0.02%-0.10% 첨가하되, 이때 Cu/(2.06P)비를 0.2이상으로, (Ti-(48/32)S-(48/14)N)/(12/48)C 비를 1이상으로 조절하고, 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 알루미늄킬드강을 통상의 방법으로 열간압연 하되 열간마무리 압연 온도를 Ar3변태점이상으로 하여 통상의 온도범위에서 권취한후, 60% 이상의 압하율로 냉간압연하여 재결정 온도 이상에서 연속 소둔하는 것을 특징으로 하는 내염산 부식성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조방법.
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