KR100286680B1 - 저온 열연에 의한 연질 주석도금원판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연질주석도금원판의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적은 저온 열연에 의해서 가공성이 우수한 특성을 갖는 연질의 표면처리용 주석도금원판의 제조방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연질주석도금원판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.004%이하, Mn:0.1-0.3%, P:0.02%이하, S:0.02%이하, 가용성.Al:0.02-0.08%, N:0.004%이하, B:0.001-0.003%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된 극저탄소 알루미늄킬드강을 1250℃이상에서 균질화처리하고 페라이트 단상영역인 750-880℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 다음, 600-700℃의 온도 범위에서 권취한 후, 통상의 압하율인 85-95%로 냉간압연하고, 680-700℃의 온도범위에서 연속소둔하는 저온열연에 의한 연질주석도금원판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

저온 열연에 의한 연질 주석도금원판의 제조방법

본 발명은 식관용 등에 사용되는 연질주석도금원판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온 열연에 의해서 가공성이 우수한 특성을 갖는 연질 주석도금원판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 주석도금강판의 재질은 로크웰 표면경도(Hr30T)에 의한 조질도(Temper Grade)로 평가되며, 조질도 T1(Hr30T 49±3), T2(Hr30T 53±3) 및 조질도 T3(Hr30T 57±3)까지의 연질주석 도금강판과 조질도 T4(Hr30T 61±3), T5(Hr30T 65±3) 및 조질도 T6(Hr30T 70±3)의 경질 주석도금강판으로 구분할 수 있다. 또한 주석을 도금하지 않은 상태의 주석도금원판도 이에 준하여 구분되어 지고 있다.

이와같은 주석도금원판은 표면이 미려하고, 주석을 도금하면 내용물에 대한 내식성이 우수하여 각종 음료 및 식품을 저장하는 용기로 사용되고 있다. 특히, 가공도가 크게 요구되는 용기용 소재로 사용되고 있는 연질주석도금원판의 경우 종래에는 주로 상소둔 방식에 의해 제조되어 왔으나, 이 경우 소둔에 따른 시간이 장시간 소요되는 등 생산성이 떨어지고 강판의 재질이 불균일한 문제점이 있어 최근에는 생산비가 낮고 재질이 균일하며 평탄도와 표면 특성이 우수한 연속소둔 방식에 의해서도 제조되고 있다.

종래의 조질도 T2 이하의 연질 주석도금원판을 연속소둔에 의해 생산하는 방법으로는 극저탄소 알루미늄 킬드(Al-killed)강에 강한 탄화물 형성원소인 니오븀(Nb)을 소량 첨가한 강을 소둔하여 제조하는 방법이 있다. 그러나, 상기 니오븀이 첨가되면 소둔시 페라이트의 재결정을 강하게 억제하여 재결정온도를 상승시키므로 소둔온도를 800℃이상으로 급격히 상승시켜서 고온소둔을 해야 된다. 이때 주석도금원판의 두께가 0.30mm 내외에 불과하기 때문에 결함의 발생이 빈번하고 생산성 악화등의 문제를 발생시킨다. 그래서, 소둔온도를 가능한 낮추기 위해 니오븀 첨가량을 0.01~0.02%로 제한하고 있으나 그래도 재결정 온도를 730℃이상의 고온에서 실시해야하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 극저탄소 알루미늄 킬드강을 기본 성분으로 하여 보론(B)의 첨가량을 적절하게 조절하고 페라이트 영역에서 마무리 열간압연함으로서 저온의 소둔온도에서 연속소둔이 가능하고 특히, 조질도 T1의 가공성이 우수한 연질주석도금 원판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

제1도는 발명강과 비교강의 미세조직을 나타낸 사진.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연질주석도금원판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.004%이하, Mn:0.1-0.3%, P:0.02%이하, S:0.02%이하, 가용성.Al:0.02-0.08%, N:0.004%이하, B:0.001-0.003%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된 극저탄소 알루미늄킬드강을 1250℃이상에서 균질화처리하고 페라이트 단상영역인 750-880℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 다음, 600-700℃의 온도 범위에서 권취한 후, 통상의 압하율인 85-95%로 냉간압연하고, 680-730℃의 온도범위에서 연속소둔하는 저온열연에 의한 연질주석도금원판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명강의 성분조성 범위에 대한 수치한정이유에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 강중 탄소(C)함유량이 0.004중량%(이하 %라한다) 이상이 되면 고용탄소 양이 증가하여 고용경화에 의한 경도가 증가하고, 또한 페라이트의 결정립을 미세하게 하여 재질을 경화시키므로 0.004%이하 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 망간(Mn)은 강중 황을 MnS로 석출시켜 FeS에 의한 적열취성을 방지하게 되므로 이를 위해 0.1%이상 첨가되어야 하고, 또한 0.3% 이상으로 첨가되면 Mn의 고용 경화에 의해 오히려 재질이 경화되므로 첨가범위를 0.1~0.3%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 인(P)은 고용경화효과가 가장 큰 치환형 합금원소이므로 0.02% 이상으로 첨가하면 강을 경화시키게 되고, 또한 상기 황(S)은 황화물계 개재물을 형성하여 연성을 저해하는 요인으로 작용하므로 0.02%이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 가용성 알루미늄(Al)은 강의 탈산을 위한 목적과 강중의 일부 질소를 AlN으로 석출시켜 질소에 의한 고용경화 효과를 제거하는 목적으로 0.02%이상 첨가되어야하나 0.08%이상으로 과다하게 첨가하면 오히려 재질경화의 요인이 되므로 첨가범위를 0.02-0.08%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 질소(N)는 0.004% 이상 첨가되면 질화물 양의 증가 혹은 고용 질소양의 증가에 의해 재질경화의 요인이 되므로 그 상한을 0.004%로 제어하는게 바람직하다.

상기 보론(B)은 강중 질소를 NB으로 석출시킴으로서 미세한 AlN의 석출을 억제하는 효과에 의해 페라이트의 결정립을 조대하게 하는 역할을 하게 되는데 질소를 BN으로 고정하기 위해 질소와 원자비 1:1 되게 첨가할 필요가 있어 0.003% 이하로 첨가하는 것이 바람직하고, 통상의 제강공정에서 얻어질 수 있는 질소의 양을 감안하여 0.001% 이상 첨가하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

상기와 같이 조성된 극저탄소 알루미늄킬드강 슬라브를 오스테나이트 조직이 충분히 균질화될 수 있는 1250℃ 정도에서 가열하고 페라이트 영역인 750-800℃에서 열간압연을 마무리한다. 페라이트 영역에서 마무리 열간압연을 하게 되면 열연판의 조직을 조대하게 하여 경도를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 연속소둔시 재결정 온도를 낮추어 고온 소둔의 문제점을 피할수 있는 잇점이 있다.

상기 페라이트영역에서 마무리 열간압연하면 조직이 조대하게 되는 이유를 설명하면 다음과 같다.

통상의 방법과 같이 열연 마무리 온도를 Ar₃이상의 오스테나이트 영역에서 실시하는 경우 오스테나이트 영역에서 변형과 재결정의 반복에 의해 오스테나이트의 결정립이 미세화되고, 이 미세화된 오스테나이트 결정립은 Ar₃변태온도를 거치면서 페라이트로 변태되게 되는데, 이때 석출물이 미세하게 석출되어 권취후 최종 열연판의 조직은 미세한 페라이트 결정립으로 이루어지게 된다. 반면에 오스테나이트 영역에서 압연을 시작하여 750-800℃의 페라이트 영역에서 마무리 열간압연을 하는 경우 열연판의 조직은 열간변형된 페라이트로 부터 재결정되고 성장하는 페라이트를 포함하게 된다. 이 페라이트는 페라이트 영역에서 열간압연되는 동안 변형 유기 석출된 조대한 석출물을 함유함으로 상기 통상방법에 비해 조대하게 성장할 수 있고, 또한 저온에서 열간압연이 이루어지기 때문에 에너지 절감효과라는 부가적인 잇점도 있다.

상기 열간압연이 완료된 강판은 600-700℃에서 권취하는 것이 바람직하다. 상기 권취온도가 고온으로 될수록 열연판의 결정립이 조대화되어 유리하지만, 열간압연을 750-800℃의 온도범위에서 마무리한 다음, 권취되기 전까지 강판이 런 아웃 테이블(run-out table)에서 냉각되어 권취온도를 700℃이상으로 유지하기가 어렵기 때문에 700℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 권취온도가 너무 낮으면 열연판의 결정립이 미세하게 되어 재질이 경화되므로 600℃이상의 온도에서 권취하는 것이 바람직하다.

상기 온도에서 권취하고, 이어 산세를 거친 열간압연판은 통상의 압하율이 85-95%로 최종두께까지 냉간압연한 후 통상의 연속소둔 사이클을 적용하여 소둔하는데, 소둔온도는 재결정이 완료되고 충분히 결정립 성장이 일어나는 680-730℃가 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

하기 표1과 같이 조성된 발명강(A-B)와 B이 첨가되지 않고 일부조성의 본 발명범위를 벗어나는 비교강(A-B)를 하기 표2에 나와있는 조건으로 가열한 후, 열간압연, 권취, 산세, 냉간압연 및 연속소둔을 실시하고, 각 시편의 경도를 측정하고 그 결과를 표2에 함께 나타내었다.

상기 표2에 나타나 있듯이, 열간압연된 소재중에서 발명강(A-B)를 오스테나이트 영역인 910℃에서 열간압연을 마무리하고 680℃ 근처에서 권취한 후 700℃에서 연속 소둔한 비교재(1-2)조직사진을 도1의 (a) 및 (b)에 각각 나타내었으며, 또한 발명강 A와 B를 페라이트 영역인 약 755℃에서 열간압연을 마무리하고 680℃ 근처에서 권취한 후 700℃에서 연속소둔한 발명재(1-2)의 조직사진을 도1의 (c) 및 (d)에 각각 나타내었다.

도1에 나타난 바와같이 비교 압연소재의 조직인 (a)와 (b)는 미세한 결정립으로 이루어져 있는 반면에, 본 발명소재의 조직인 (c) 및 (d)는 현저하게 결정립이 조대화 되어 있음을 알 수 있었다.

또한, 상기 표2에 나타나 있듯이, 페라이트 영역에서 열간압연을 마무리한 발명재(1-2)와 비교재(4)의 경우는 오스테나이트 영역에서 열간압연을 마무리한 비교재(1,2,3)의 경우 보다 강종에 관계없이 경도가 감소함을 알 수 있었다. 이는 모두 페라이트 영역에서 마무리 열간압연된 소재가 조대한 결정립을 나타내기 때문이다.

또한 극저탄소 알루미늄 킬드강에 B을 미량 첨가한 발명강(A-B)을 오스테나이트 영역에서 마무리 열간압연을 실시한 비교재(1-2)는 B 이 첨가되지 않은 비교강(A-B)을 오스테나이트 영역에서 마무리 열간압연한 비교재(3)에 비해 경도가 2.3-5.3정도 감소하였다. 이는 B 첨가강에서는 미세한 AlN 대신에 다소 조대한 BN이 석출되어 페라이트 결정립 성장을 약하게 억제한 결과이다. 그러나 경도는 50 이하로 감소되지는 않았다. 발명재(1-2)는 B이 미량 첨가된 발명강(A-B)을 페라이트 영역에서 마무리 열간압연을 실시하여 조대한 BN 석출물과 페라이트영역 압연에 따른 조대한 결정립의 효과를 동시에 이용한 것으로 B이 첨가되지 않은 비교강을 페라이트 영역에서 열간압연하여 제조한 비교재(4)에 비해 4.0-4.5정도 적은 경도가 50 이하였고, 이를 통해 유추해 볼 때 연질의 강판에 있어서 B이 중요한 특성을 나타냄을 알수 있다. 한편 비교재 (5)의 경우 현재 조질도 T1과 T2재의 제조에 사용되는 강으로서 Nb가 재결정 온도를 상승시키기 때문에 소둔온도가 745℃로 매우 높아 작업성의 악화를 초래함을 알 수 있었다.

상술한 바와같이, 본 발명은 열간압연 마무리온도와 소둔온도를 낮춤으로서 에너지 절감효과가 크고 재질의 품질이 우수한 연질주석도금원판의 제조방법을 제공할 수 있고, 상기 강판은 조질도 T1으로 우수한 가공성이 요구되는 각종음료 및 식품을 저장하는 용기 등에 유용하게 적용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 연질주석도금원판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.004%이하, Mn:0.1-0.3%, P:0.02%이하, S:0.02%이하, 가용성.Al:0.02-0.08%, N:0.004%이하, B:0.001-0.003%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된 극저탄소 알루미늄킬드강을 1250℃이상에서 균질화처리하고 페라이트 단상영역인 750-880℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 다음, 600-700℃의 온도 범위에서 권취한 후, 통상의 압하율인 85-95%로 냉간압연하고, 680-730℃의 온도범위에서 연속소둔함을 특징으로 하는 저온열연에 의한 연질주석도금원판의 제조방법.