KR100259404B1 - 성형성이 우수한 박강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

[목적] 전 신장 및 r치가 동시에 높고 드프 드로잉성이 우수한 박강판을 얻는 것.
[구성]
C : 0.001중량% 이하, Si : 0.1중량% 이하,
Mn : 0.3중량% 이하, P : 0.05중량% 이하,
S : 0.003중량% 이하, Al : 0.1중량% 이하,
N : 0.002중량% 이하, Ti : 0.005 ∼ 0.02중량%,
Nb : 0.001 ∼ 0.01중량%를 함유하고, 또, C, S 및 N은 C+S+N≤0.004중량% 그리고, Ti 와 C는 하기식;
4×(C중량%)≤(Ti중량%)-48/14(N중량%)-48/32(S중량%)≤12×(C중량%)을 만족하도록 함유하고, 또한, 필요에 따라서 B 를 0.0001∼0.0010 중량% 첨가한 강 슬라브를, 900℃∼1300℃의 온도범위로 균열유지하고, Ac3변태점이상으로 열간 마무리 압연을 행하여 650℃ 이하의 온도로 권취, 산세척후, 압하율 65∼90%의 냉간압연을 행하고 나서 700∼950℃ 로 재결정 어닐링을 실시함으로써 제조한다.

Description

성형성이 우수한 박강판 및 그 제조방법
제1도는 r 값 및 El 값에 미치는 (C중량%+N중량%+S중량%) 및, Ti*/C의 영향을 나타내는 도면.
제2도는 r 값 및 El 값에 미치는 T(K)×[(C중량%+(S중량%)]의 영향을 나타내는 도면.
본 발명은, 자동차용 강판, 도금강판으로서 사용하기에 아주 적합한, 우수한 딥 드로잉 (deep drawing) 성을 갖는 박강판 (薄鋼板) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경문제 등이 고조되면서, 자동차의 배기가스 규제가 논의되고 있으며, 특히 그 배기가스량을 억제함에 있어서 유효한 연비향상을 위하여, 자동차의 경량화가 주목되고 있다.
그 자동차 차체의 경량화에는, 차체 외판용 강판의 두께를 얇게하는 것이 유효하다. 이러한 요청에 따를 수 있는 것으로서는, 인장강도가 400∼550MPa이면서 우수한 프레스 성형성을 갖는 고장력 (高張力) 강판이 유효하다. 그러나, 이와 같은 고장력 강판에 대해서는, 첨가된 강화요소에 의해 프레스 성형성이 저하하거나, 도금성의 열화를 초래하고, 또, 판두께의 감소에 수반하여 연성이 저하하는 각종의 문제점도 분출하여, 실용화에는 아직 해결해야 할 많은 문제가 남아 있었다.
그 밖에, 경량화를 도모하는 방법으로서, 지금까지는 많은 구성부분으로 이루어져 있었던 부품을 일체로 성형하는 방법에 대해서도 검토되었다. 그러나, 지금까지, 종래의 박강판에서는 프레스 성형성이 불충분하고 이와같은 요청에 충분히 응할 수 있는 것은 적은 것이 실정이다.
이러한 가운데, 상술한 요청에 부응하기 위하여, 프레스 성형성이 지금까지의 것 이상으로 우수한 딥 드로잉용 냉연강판을 제조하려고 하는 시도가 있다. 예를 들면, 일본국 특개평 4-116124호 공보에 개시되어 있는 바와같은 것이 그 하나이다. 그 종래기술은, C, N, S, P 를 매우 저감하고, 또 0.5×Si+P〈0.012%로 함으로써, 전체 (全) 연신율이 54% 이상, r 값이 2.4 이상을 나타내는 냉연강판의 제조가 가능한 것으로 하고 있다. 그러나, 이 방법은, 높은 r 값이라 하여도 실시예로부터 명확한 바와 같이, 겨우 2.7이 최고이다. 냉연강판은 통상, 용융아연도금 등의 도금을 실시하여 사용되는 것이 많으며, 그 때문에 r 값은, 이와 같은 도금에 의한 냉연강판에 비하여 0.2∼0.3 정도 저하하는 것이 보통이다. 따라서, 냉연강판의 r 값은 훨씬 높은 r 값의 것이 아니면 안된다.
또, 일본국 특개평 6-172868호 공보에는, 더욱 높은 r 값을 얻는 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은, 재결정어닐링에서 이슬점, 분위기의 제어가 필요할 것, 박스 어닐링 ( )을 위한 효율이 나쁜 것등의 문제점이 있었다.
그래서 본발명은, 강의 성분조성, 제조의 프로세스를 연구함으로써, 전체 연신율 및 r 값이 모두 높은 딥 드로잉성이 우수한 박강판을 얻는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 이와 같은 박강판을 유리하게 제조하는 방법에 대하여 제안하는 것에 있다.
상기의 목적을 실현하기 위하여 예의연구를 거듭한 결과, 본 발명의 발명자들은, 강의 성분조성을 하기와 같이 설정함으로써, 종래 보다도 훨씬 우수한 딥 드로잉성을 갖는 박강판의 제조가 가능해지는 것을 알아내었다.
즉, 본 발명은,
① C : 0.001중량% 이하, Si : 0.1중량% 이하,
Mn : 0.3중량% 이하, P : 0.05중량% 이하,
S : 0.003중량%% 이하, Al : 0.1중량% 이하,
N : 0.002중량% 이하, Ti : 0.005∼0.02중량%,
Nb : 0.001∼0.01중량%를 함유하고, 또,
C, S 및 N은 C+S+N≤0.004중량%의 관계를 만족하여 함유하고, 그리고, Ti 는, C, S 및 N 과의 관계에 있어서, 하기식 ;
4×(C중량%)≤(Ti중량%)-48/14(N중량%)-48/32(S중량%)≤12×(C중량%)를 만족하도록 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 프레스 성형성이 우수한 박강판을 제공하는 것이다.
② 또, 본 발명은, 상기의 성분외에 추가로, 합금원소로서 B : 0.0001∼0.0010중량%를 함유하는 박강판이라도 좋다.
③ 상기 박강판은, ① 또는 ② 에 기재한 성분조성으로 이루어지는 강 슬라브를, 900℃∼1300℃의 온도범위이면서 하기식;
T(K)×(C중량%+S중량%)≤ 4.0의 조건을 만족하는 온도 T(K)에 균열유지하고, 그후, 열간마무리압연온도 : Ac3변화점 이상의 열간압연을 행하고, 650℃이하의 온도에서 권춰, 산세척후에 압하율 : 65%∼90% 의 냉간압연을 행하고, 그후, 700∼950℃의 온도범위에서 재결정 어닐링을 실시함으로써 제조한다.
먼저, 본 발명에 관한 박강판을 개발하는데 이른 배경에 대해서, 도시하는 실험결과를 근거로, 특히 수치 한정의 근거가 되는 연구결과에 대하여 설명한다.
실험에 있어서 샘플 (박강판) 은, Si : 0.01중량%, Mn : 0.1중량%, P : 0.01중량%, Al : 0.04중량%, Nb : 0.005중량%, C+S+N=0.0015∼0.009중량%, Ti : 0.005∼0.04중량%로 이루어지는 성분조성의 시이트 바아(sheet bar)를, 900℃∼1300℃에서 T×(C중량%+S중량%)≤4.0 (T : 가열온도 (K))를 만족하는 온도로 가열-균열후, 열간압연한 후, 550℃-1시간의 조건에서 권취하였다. 이어서 산세척하고 나서 압하율 85%의 냉간압연을 행한 후, 연속어닐링온도 880℃에서 20초 균열유지함으로써 제조하였다.
이 실험은 먼저, 딥 드로잉성에 미치는 C, S, N 의 상승효과에 대하여 조사하였다.
도1에, (C+S+N)중량%와 r값 및 El 값의 관계를 도시하였다. 여기에서, r 값은, JIS 5 호 인장시험편을 사용하고, 미리 15% 의 변형을 부여한 후, 3 점법에 의해 측정하여 L 방향 (압연방향, rL), D 방향 (압연방향에 대하여 45°의 방향 rD), C 방향 (압연방향에 대하여 90°의 방향, rc) 의 평균값으로하여
r=(rL+2×rD+rc)/4 로부터 구한 것이다.
이 도면으로부터 알수 있는 바와 같이, r 값, El 값은 C+S+N(중량%)에 강하게 의존하고, C+S+N(중량%)≤0.004중량%일때 현저하게 향상하고 있다. 또한, 4≤ Ti*/C≤12의 경우에 r 값, El 값의 향상이 현저하다. 이 이유는 상세히 규명되어 있지 않지만, C, S, N 량의 저감에 의해 열연강판중의 석출물 분포가 변화하고, r 값에 유리한 재결정 집합조직이 발달하고, 연신율이 향상된 것으로 생각된다.
다음에, 본 발명의 발명자들은, 박강판의 딥 드로잉성을 개선하기 위하여, 특히 이 딥 드로잉성에 미치는 Ti 와 C, S 및 N 과의 관계에 대하여 검토하였다.
이 실험에서 이용한 샘플 (박강판)은, Si : 0.01중량%, Mn : 0.1중량%, P : 0.01중량%, Al : 0.04중량%, Nb : 0.005중량%, B : 0.0003중량%, Ti : 0.005∼0.04중량%, C+S+N=0.004중량%로 이루어지는 성분의 시이트 바아를, 900℃∼1300℃에서 가열-균열후, 열간압연한 후, 550℃-1시간의 조건에서 권취하였다. 이어서 산세척하고, 냉간압하율 85%의 냉간압연을 행한 후, 연속어닐링온도 880℃에서 20초 균열유지함으로써 제조하였다.
도2는, 이 실험에서, T (K)x(C+S+N) (중량%)와 r 값, El 값의 관계를 조사한 결과이다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, r 값 및 El 값은 T(K)×(C+S)(중량%)에 크게 영향을 받고, T (K)x(C+S) (중량%)≤4.0 일때, 가장 높은 r 값, El 값을 나타내는 것을 알 수 있다.
그래서 발명가들은, 이 도2 에 나타내는 실험결과를 근거로 더욱 여러가지를 검토한 결과, 이하에 설명하는 바와 같은 성분조성으로 하는 것이 유효한 것을 알아내었다. 이하에 각 성분조성의 한정 이유에 대하여 설명한다.
C : 0.001중량% 이하, S : 0.003중량% 이하, N : 0.002중량% 이하
C, S, N은, 본 발명에 있어서 중요한 성분이며, 이들의 상승(相乘)작용에 의해서 열연판의 석출 거동에 영향을 주고, 재료특성, 특히 전체 연신율이나 r 값에 큰 영향을 주므로, 이 합계량을 제한하지 않으면 안된다.
그리고, 개개의 성분에 대하여는, C의 경우, 연성, 딥 드로잉성, 내 시효성 및 재결정 온도의 저하 때문에 0.001중량%를 상한으로하여 함유시키고, S도 C와 동일하게 다량으로 첨가하면 딥 드로잉성 등에 악영향을 미치므로 0.003중량%를 상한으로 하여 함유시키고, 그리고 N 도, C, S 와 동일한 이유 때문에 0.002중량%를 상한으로하여 함유시킨다.
또, 이들의 합계량에 대하여는, 상술한 실험 결과로부터 알수 있는 바와 같이, 가공성 (r값, El 값)을 고려하여, (C+S+N)≤ 0.004중량%로 한정했다.
Si : 0.1중량% 이하
Si 는, 강을 강화하는 작용이 있으며, 강도에 따라서 필요량 첨가되지만, 그 첨가량이 0.1중량%을 넘으면 가공성이 열화하므로 0.1중량% 이하로 한정하였다. 바람직하게는, 0.05중량%가 바람직하다.
Mn : 0.3중량% 이하
Mn은, 강의 제조상, 탈산원소로서 필요한 성분이지만, 과잉하게 첨가하면 강을 취화시키거나, 강도가 필요이상으로 높아진다. 그래서 0.3중량% 이하로 한정하였다.
P : 0.05중량% 이하
P는, 강을 강화하는 작용이 있으며, 요구 강도 정도에 따라서 양이 조정되지만, 그 양이 0.05중량%를 초과하면 가공성이 열화하므로 0.05중량%이하로 한정하였다.
Al : 0.1중량% 이하
Al은, 용강 탈산을 위하여 사용하지만, 탄질화물 형성원소의 수율향상을 위하여도 필요에 따라서 첨가된다. 그러나, 0.1중량%를 초과하면 첨가하여도 탈산효과가 포화되므로, 0.1중량% 이하로 한정하였다.
Ti : 0.005∼0.02중량%
Ti는, C, N, S 와의 관계에서 본 발명에서 중요한 역할을 담당하는 성분이며, C, N, S 를 각각 TiC, TiN, TiS로서 석출고정하기 위하여 첨가된다. 그 양이 0.005중량% 이하에서는 첨가효과가 없으며, 한편, 0.02중량% 이상의 첨가는 가공성을 오히려 악화시키므로, 양호한 가공성을 얻기 위하여는, 그 함유량은 0.02중량% 이하로 한정할 필요가 있다.
또, 이 Ti에 대하여는 추가로 C와의 관계에서, (Ti*중량%)/=(C중량%)=4∼12 의 관계를 만족하도록 함유하고 있을 필요가 있다.
단, 상기 Ti는,
(Ti*중량%) = (Ti중량%) -48/14(N중량%)-48/32 (S중량%)
이 Ti*/C와의 비가 4이상으로 되면, 박강판은 높은 r 값이 얻어진다. 그러나, 이 값이 12를 초과하면 Ti 의 비율이 너무커서 오히려 r 값을 저하시키고, 강판의 표면성상 (表面性狀), 비용의 점에서도 불리해진다.
따라서, Ti 의 첨가량은, C 및 N, S의 관계를 고려하면 추가로, 다음식;
4×(C% )≤(Ti중량%)-48/14(N중량%)-48/32(S중량%)≤12×C와 같이 제어할 필요가 있다.
Nb : 0.001∼0.01중량%
Nb는, Ti 과 복합첨가하였을 때에 가공성을 향상시키는 효과를 갖지만, 0.001중량% 미만에서는 그 첨가의 효과가 없으며, 한편, 과잉 첨가는 오히려 가공성을 악화 시키므로, 양호한 가공성을 얻기위하여 그 함유량을 0.001∼0.01중량%로 한정하였다.
B : 0.0001중량%∼0.0010중량%
B는, 내 이차 가공취성 (耐 二次 加工脆性) 및 면내 이방성의 향상을 위하여 첨가하지만, 0.0001중량% 미만에서는 그 첨가효과가 없으며, 한편, 0.0010중량%를 초과하면 가공성이 열화하므로, 0.0001중량%∼0.0010중량%로 한정하였다.
다음에, 본 발명의 제조방법에 대하여 설명한다.
사용하는 강 슬라브는, 상술한 성분조성과 같은 것이며, 이 강 슬라브는 다음과 같은 열간압연조건으로 행해진다.
슬라브 가열온도는, 900℃∼1300℃의 온도범위이며, 상술한 실험결과로부터 알수 있는 바와 같이, 가열온도 T 가 T (K)×[C중량%+S중량%]≤4.0의 경우에 가공성이 매우 향상된다. 그후, Ac3변태점이상의 온도로 열간압연을 행한다.
또, 이 열간압연시의 마무리온도는, 가공성의 향상의 점으로부터 Ar3변태점 이상으로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 이 열간압연후의 열연 권취는 650℃ 이하의 온도에서 행하는 것이 좋으며, 석출의 촉진 및 조대화 (粗大化) 에 의한 가공성의 개선을 위하여는 500∼600℃ 권취온도가 가장 적당하다.
이와 같이 하여 얻어진 열연판에 대하여, 이어서 이하에 설명하는 바와같은 조건의 냉간압연을 행한다.
본 발명에 있어서의 냉간압연에 있어서는, 냉연의 압하율은 높을수록 r값이 높은 강판을 얻을 수 있으며, 특히 65% 이상의 냉간 압하율로 냉간압연을 행하면, 양호한 특성을 얻을 수 있다. 단, 이 압하율이 90%를 초과하면 가공성이 오히려 악화하므로 90% 이하로 한다. 바람직하게는 70∼85%가 좋다.
이렇게하여 얻어진 냉연판에 대해서는, 그후, 재결정 어닐링을 행한다.
냉간압연후의 이 재결정 어닐링은, 700∼950℃의 온도범위이면 좋지만, 바람직하게는 800℃이상에서 어닐링하는 것이 좋다. 어닐링 방법으로서는, 연속어닐링법, 박스 어닐링법의 어느쪽이라도 좋다.
그리고, 본 발명은, 어닐링공정에 연속 어닐링라인 또는 연속 용융아연도금라인을 이용하여도 좋으며, 또, 용융아연 도금법으로서는, 합금화 용융아연도금, 비합금화 용용아연도금의 1층 도금 또는 2층 도금이 아주 적합하다.
표1에 나타내는 성분조성의 강 슬라브를, 가열-균열후, 열간조압연을 행한 후 추가로 열간마무리 압연을 행했다. 얻어진 그 열연판을 권취후, 산세척하고나서 압하율 80% 의 냉간압연을 행하여 0.8mm 두께의 냉연판으로한 후, 연속어닐링을 실시하였다. 이와 같이하여 얻어진 박강판의 재료특성을 열연조건, 어닐링조건과 함께 표2에 나타냈다.
여기에서, r 값은, 상술한 바와 같이 JIS 5 호 인장시험편을 사용하고, 미리 15% 의 변형을 준 후, 3 점법에 의해 측정하여 L 방향 (압연방향), D방향 (압연방향에 대하여 45°의 방향), C 방향 (압연방향에 대하여 90°의 방향)의 평균값으로하여 r(rL+2×rD+rc)/4로부터 구한 것이다.
표2에 나타내는 결과로부터 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 적합한 성분조성을 가지며 또 적합한 제조조건에서 제조한 박강판은, 모두 El 값, r값이 높고 우수한 가공성을 갖는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 비교예는, 모두 가공성이 떨어지고 있다.
또, 표3에 나타내는 조건으로 제조한 냉연강판을 사용하여, 연속용융아연도금 및 전기아연도금 라인으로 아연도금을 실시한 것으로 재료특성을 표3에 아울러 나타낸다. 이 표에 나타내는 결과로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 적합한 조건으로 제조한 아연도금 박강판은, 우수한 가공성을 갖는 것을 알 수 있다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래 보다도 우수한 가공성을 갖는 박강판이 얻어짐과 동시에, 이와 같은 박강판을 용이하게 제조할 수 있다.

Claims (4)

  1. C, S 및 N 은 C+S+N≤0.004중량%의 관계를 만족하게 함유하고, 그리고, Ti 는, C, S 및 N 과의 관계에 있어서, 하기식 ; 4×(C중량%)≤(Ti중량%)-48/14(N중량%)-48/32(S중량%)≤12×(C중량%)를 만족하도록 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성형성이 우수한 박강판 (薄鋼板).
  2. 제1항에 있어서, 추가로 합금원소로서 B : 0.0001∼0.0010중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 박강판.
  3. 제1항에 기재된 성분조성으로 이루어지는 강 슬라브를, 900∼1300℃의 온도범위이면서 하기식;의 조건을 만족하는 온도 T(K)로 균열유지하고, 그후, 열간 마무리 압연온도:Ac3변태점이상의 열간압연을 행하고, 650℃ 이하의 온도에서 권취, 산세후에 65%∼90% 의 압하율로 냉간압연을 행하고, 그후, 700∼950℃ 의 온도범위에서 재결정 어닐링을 행하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 박강판의 제조방법.
  4. 청구항 제2항에 기재된 성분조성으로 이루어지는 강 슬라브를, 900∼1300℃의 온도범위이면서 하기식;의 조건을 만족하는 온도 T(K)로 균열유지하고, 그후, 열간 마무리 압연온도:Ac3변태점이상의 열간압연을 행하고, 650℃ 이하의 온도에서 권취, 산세후에 65%∼90% 의 압하율로 냉간압연을 행하고, 그 후, 700∼950℃ 의 온도범위에서 재결정 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 박강판의 제조방법.
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