KR100256333B1 - 법랑특성 및 면내이방성이 우수한 냉간압연강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 법랑제품용으로 사용되는 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것으로, 강의 합금성분, 마무리 열간압연온도 및 냉간압연 압하율을 적절히 제어하므로서, 법랑특성 및, 면내이방성이 우수한 냉간압연강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 법랑제품용 냉간압연강판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C: 0.01%이하, S: 0.04-0.08%, Mn: 0.1-0.4%, Ti: 0.04-0.1%, N: 0.005% 이하, 및 Nb: 0.01-0.04%를 포함하여 조성되고 (Ti+Nb)/(C+N+0.5S) 원자비가 1-3의 범위인 알루미늄 킬드강을 열간압연하여 Ar₃변태점 이상의 온도에서 마무리 하고 권취한 후, 50-85%의 압하율범위로 냉간압연 한 다음, 연속소둔하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 법랑특성 및 면내이방성이 우수한 냉간압연 강판의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

법랑특성 및 면내 이방성이 우수한 냉간압연 강판의 제조방법

본 발명은 법랑제품용으로 사용되는 냉간압연강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 법랑제품의 치명적인 결함인 피쉬스케일(Fishscale)결함 발생이 없으며, 법랑밀착성이 우수하며, 소지강판의 가공성이 우수하고, 특히 면내이방성, 즉 방향별(압연방향, 압연직각방향 및 압연 45도 방향등) 성형성의 차이가 적어 가공후에 절단되는 귀(ear)의 양이 적어 소재의 절감과 공정단축(귀의 절단공정)이 가능한 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

종래 법랑제품용 냉간압연강판에서는 법랑제품용강에 치명적인 결함인 피쉬스케일을 제거하기 위하여 주로 탄소함량이 높은 강을 탈탄소둔하여 강중에 수소를 흡장할 수 있는 공간을 제공하여 피쉬스케일 결함의 발생을 방지하는 방법, 또는 강중에 티타늄, 보론, 산소 등을 첨가하여 티타늄황화물, 티타늄질화물 티타늄탄화물, 보론질화물 또는 망간산화물 등의 석출물을 석출하여 피쉬스케일(Fishscale)결함을 방지하는 방법을 사용하였다.

이러한 종래방법에 의해 제조된 강들은 각 장단점이 있어 복잡한 형상의 제품에 필요한 성형성과 법랑층과 강판의 우수한 밀착성을 동시에 만족하는 강은 없었다.

예를 들어, 티타늄 첨가강의 경우 성형성이 우수하여 복잡한 형상의 제품의 제조는 용이하나 법랑밀착성이 타 강종에 비해 열등하며, 면내 이방성(△r)이 높아 가공후 절단해야 하는 귀(ear)의 양이 많아 소재의 소모량이 많고 필히 절단작업을 해야 하는 단점이 있다. 보론첨가강의 경우는 법랑밀착성은 우수하나 성형성 및 내피쉬스케일성이 열등한 단점이 있다. 고산소강의 경우는 역시 밀착성은 우수하나 가공성과 내피쉬스케일성이 열등하며 강중 산소를 많이 첨가하므로 여러가지 표면결함이 발생하는 단점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기한 종래의 법랑제품용 강판들의 문제점을 해결하여 성형성 및 법랑밀착성을 동시에 만족할 수 있는 강을 제조하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 강의 합금성분, 마무리 열간압연온도 및 냉간압연 압하율을 적절히 제어하므로서, 법랑특성 및 면내이방성이 우수한 냉간압연강판을 제조하고자 하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 법랑제품용 냉간압연강판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C: 0.01%이하, S: 0.04-0.08%, Mn: 0.1-0.4%, Ti: 0.04-0.1%, N: 0.005% 이하, 및 Nb: 0.01-0.04%를 포함하여 조성되고 (Ti+Nb)/(C+N+0.5S) 원자비가 1-3의 범위인 알루미늄 킬드강을 열간압연하여 Ar₃변태점 이상의 온도에서 마무리 하고 권취한 후, 50-85%의 압하율범위로 냉간압연 한 다음, 연속소둔하는 것을 포함하여 이루어지는 법랑특성 및 면내이방성이 우수한 냉간압연 강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 우선 강을 상기와 같은 합금성분을 포함하도록 조성함이 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.

탄소를 0.01% 이상 첨가할 경우 강중 고용탄소의 양이 많아 소둔시 집합조직의 발달을 방해하여 성형성이 낮아지며, 고용 탄소를 고착하기 위해 탄화물 형성 원소를 첨가할 경우 미세한 석출물의 양이 많아져 결정립이 미세하여 성형성이 크게 낮아지기 때문에 탄소의 상한값을 0.01%로 제한하였다.

황은 내피쉬스케일성을 향상하기 위해 첨가되는 원소로 중량비로 0.04% 미만일 경우 석출되는 티타늄황화물의 양이 적어 피쉬스케일 결함이 발생하므로 하한값을 0.04%로 하였으며, 첨가량이 0.08% 이상에서는 내피쉬스케일성이 더이상 향상되지 않을 뿐만 아니라 많은 석출물의 생성으로 성형성이 낮아지므로 상한값을 0.08%로 하였다.

망간은 황에 의한 적열취성을 방지하기 위해 첨가하는 원소로 첨가량이 0.1% 미만에서는 적열취성이 우려가 있으므로 하한값을 0.1%로 하였으며, 0.4% 이상 첨가할 경우 첨가량의 증가효과가 거의 없으며, 성형성이 낮아지므로 상한값을 0.4%로 하였다.

질소는 고용상태로 강중에 잔존할 경우 성형성에 유리한 집합조직의 발달을 방해하므로 고용 질소는 낮을수록 성형성이 향상되는데, 첨가량 0.005% 이상에서는 티타늄질화물이 많이 생성되어 성형성이 낮아지므로 상한값을 0.005%로 제한하였다.

티타늄은 소지강판의 성형성 향상과 내피쉬스케일성을 향상하기 위해 첨가하는 원소로, 첨가량 0.04% 미만일 경우 내피쉬스케일성을 향상하는 타타늄황화물의 양이 적기 때문에 피쉬스케일 결함의 발생 우려가 있으므로 하한 값을 0.04%로 하였으며, 첨가량이 0.1% 이상에서는 내피쉬스케일성이 더이상 향상되지 않을 뿐만 아니라 많은 석출물의 생성으로 재결정립 크기가 작아져 성형성이 낮아지므로 상한값을 0.1%로 하였다.

니오븀은 강중 고용 탄소와 반응하여 고용 탄소를 석출하므로써 소둔중 집합조직의 발달을 용이하게하며, 면내이방성을 향상하여 가공시 귀(ear)의 발생을 최소화하여 소재를 절감하며, 궁극적으로는 귀(ear)의 발생을 없게하여 귀의 절단작업공정을 생략하기 위해 첨가한다. 니오븀의 첨가량이 증가함에 따라 귀(ear)의 발생량이 크게 감소하는데 0.01%미만에서는 귀(ear)의 발생량이 많아 절단작업을 해야할 정도로 하한값을 0.01%로 하였으며, 첨가량이 0.04% 이상이 될 경우 재결정립의 크기가 너무 작아져 성형성이 낮아지므로 상한값을 0.04%로 하였다.

그리고, (Ti+Nb)/(C+N+0.4S)원자비를 1이상으로 제한한 것은 강중 고용탄소 및 고용질소를 완전히 석출하여 소둔시 성형성에 유리한 집합조직을 발달로 일정이상의 성형성을 확보하기 위한 것인데 (Ti+Nb)/(C+N+0.4S)원자비가 1미만에서는 성형성이 낮아지는데 이는 강중에 고용 질소 또는 탄소가 잔존하여 집합조직이 발달되지 않았기 때문이며 1이상에서는 강종 고용 탄소 또는 질소가 석출물의 형태로 석출하여 고용 원소가 거의 없어 성형성이 향상되므로 하한값을 1로 하였다. 그러나 (Ti+Nb)/(C+N+0.4S)원자비가 3이상에서는 Ti 또는 Nb 석출량이 과도하여 재결정소둔시 결정립의 크기가 작아 성형성이 낮아지므로 상한값을 3으로 제한하였다.

본 발명에서는 상기와 같은 합금성분들을 포함하도록 강을 조성한 후에는 이를 열간 압연하여 Ar₃변태점 이상의 온도에서 마무리하고 권취한 후, 50-85%의 압하율 범위로 냉간압연한 다음, 연속소둔하여 법랑제품용 냉연강판을 제조함이 바람직한데 그 이유는 다음과 같다.

열간압연조건에서 마무리압연온도를 Ar₃변태이상의 온도로 제한한 것은 Ar₃변태온도 미만의 온도에서 열간압연할 경우 압연립의 생성으로 {111}집합조직의 발달을 저해하여 가공성을 저하하기 때문이다.

냉간압하율을 50% 이상으로 제한한 것은 열간압연시 생성하여 성장한 석출물이 냉간압연과정에서 파괴 또는 연신되는 과정에서 미세한 틈이 생성되는데 연속소둔후에 대부분 그대로 잔존하는 이들은 중요한 수소흡장원으로 작용한다. 냉간압하율 50% 미만일 경우 이러한 미세한 틈의 생성이 적어 수소흡장농이 저하하여 피쉬스케일 발생확률이 높으므로 냉간압하율의 하한값을 50%로 하였다. 그리고 냉간압하율이 85%를 초과할 경우에는 압하율이 너무 높아 미세한 틈이 오히려 압착되어 피쉬스케일이 발생하므로 상한값을 85%로 하였다.

이상과 같은 방법을 사용하여 냉간압연강판을 제조하면 법랑용으로 사용시 우수한 법랑특성 및 면내 이방성을 나타내게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 합금조성을 만족하도록 조성강의 강괴를 1250℃의 가열로에서 1시간 유지후 열간압연을 실시하고, 하기 표 1과 같은 마무리 압연온도로 마무리 한 후, 650℃의 온도로 권취하고 하기 표 1과 같은 압하율로 냉간압연한 다음, 830℃의 온도에서 연속소둔을 실시하였다.

이와같이 소둔이 완료된 시편은 완전히 탈지한 후 70℃, 10% 황산용액에서 5분간 침적하여 산세를 실시하고, 온수로 세척한 후 85℃, 3.6g/1 탄산소다 + 1.2g/1 붕사수 용액에 5분간 침적하여 중화처리하였다.

상기와 같이 전처리를 완료한 시편은 유약을 강판에 도포한후 200℃에서 10분간 건조하였다. 건조가 끝난 시편은 830℃에서 7분간 유지하여 소성처리를 실시한후 공냉하여 법랑처리를 완료하였다. 이때 소성로의 분위기 조건은 노점온도 30℃로 피쉬스케일 결함이 가장 발생하기 쉬운 가혹한 조건이다.

상기와 같이 법랑처리가 완료된 시편의 법랑특성 및 기계적 성질을 측정 및 평가하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

이때 법랑처리가 끝난 시편은 200℃ 유지로에 20시간동안 유지하여 피쉬스케일 가속처리 후 폭 60mm, 길이 200mm에서 발생한 피쉬스케일 결함수를 육안으로 조사하였다. 그리고, 법랑밀착성은 PE1밀착시험기기를 이용하여 PE1밀착지수를 측정하였다. 한편, 소지강판의 성형성지수는및 면내이방성지수(△γ)는 만능인장시험기기를 이용하여 압연방향, 압연직각방향 및 압연 45도 방향의 인장시편을 각각 15% 인장후 γ값을 측정하여로 하였으며, 면내이방성수지(△γ)는로 하였다.

상기 표 2에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 범위에 속하는 발명강(1-5)의 경우 피쉬스케일 결함이 전혀 발생하지 않았으며, PE1법랑밀착지수도 96이상으로 매우 우수한 법랑밀착성을 나타내었다. 또한 기계적 성질은 성형지수 γ값 2.0이상, 연신율 48% 이상으로 욕조등을 포함한 거의 모든 법랑제품을 매우 용이하게 가공할 수 있을 뿐만 아니라 면내이방성지수 △γ값이 0.2이하로 성형가공후에 귀(ear)의 발생량이 매우 적어 일부 가공물에서는 이부분의 절단작업이 필요하지 않음을 알 수 있다.

반면에 본 발명의 범위를 만족하지 못하는 비교강(6-13)의 경우, 비교강(6)은 티타늄 및 니오븀의 첨가량이 발명의 범위보다 높아 면내이방성지수 △γ값이 0.41로 매우 높으며, 연신율 또한 41.5%로 매우 낮다. 또한 법랑밀착지수도 82로 발명강 대비 매우 낮은 수준이다. 비교강(7)은 법랑밀착지수 및 면내이방성지수는 매우 우수하지만 티타늄의 첨가량이 적어 피쉬스케일 결함이 발생하였으며, 성형성지수도 낮은 수준이다. 비교강(8)은 황의 본 발명의 범위보다 많아 법랑특성은 양호하나, 성형지수가 1.72 및 연신율 42.9%로 가공성이 매우 낮다. 비교강(9)는 황의 첨가량이 본 발명의 범위보다 낮아 피쉬스케일 결함이 발생하였다. 비교강(10)은 니오븀이 전혀 첨가하지 않은 강으로 법랑밀착성 및 내피쉬스케일성은 양호하지만 면내이방성지수가 0.43으로 매우 높으며, 성형지수도 1.82로 낮다. 비교강(11)은 성형성지수가 1.34로 성형성이 매우 낮은데 이는 탄소의 첨가량이 본 발명의 범위보다 높기 때문이다. 비교강(12)는 냉간압하율이 본 발명의 범위보다 낮아 냉간압연시 생성되는 미세한 공공의 생성량이 적어 피쉬스케일 결함이 발생하였다. 비교강(13)은 열간 마무리압연온도가 800℃로 Ar₃변태점 이하이므로 성형성지수가 매우 낮음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 법랑제품용 냉간압연강판의 제조시 합금성분, 열간압연 마무리 온도 및, 냉간압하율을 적절히 제어하므로서, 법랑밀착성 및 성형성을 동시에 만족하는 법랑제품용 냉간압연강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 법랑제품용 냉간압연강판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C: 0.01%이하, S: 0.04-0.08%, Mn: 0.1-0.4%, Ti: 0.04-0.1%, N: 0.005% 이하, 및 Nb: 0.01-0.04%를 포함하여 조성되고 (Ti+Nb)/(C+N+0.5S) 원자비가 1-3의 범위인 알루미늄 킬드강을 열간압연하여 Ar₃변태점 이상의 온도에서 마무리 하고 권취한 후, 50-85%의 압하율범위로 냉간압연 한 다음, 연속소둔하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 법랑특성 및 면내이방성이 우수한 냉간압연 강판의 제조방법.