KR100325111B1 - 가공성이향상된고강도냉연강판의제조방법 - Google Patents

Abstract

고용강화 원소를 첨가하여 45㎏/㎟ 이상의 인장강도를 가지면서 연신율이 31% 이상인 가공성이 향상된 고강도 냉연강판의 제조방법이 개시된다.

본 발명의 가공성이 향상된 고강도 냉연강판의 제조방법은, 중량%로, C:0.005% 이하, Mn:1.15∼1.25%, S:0.015% 이하, Sol.Al:0.06% 이하, N:0.004% 이하, P:0.08∼0.10%, Si:0.2∼0.3%, Ti:0.04∼0.06%, 잔여량의 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 조성의 극저탄소 Al 킬드강 슬라브를 1200℃ 이상의 온도에서 균질화처리하여 900∼930℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하고, 500∼650℃의 온도에서 권취한 다음, 60∼80%의 압하율로 냉간압연하고, 800∼850℃의 온도에서 연속소둔을 실시하는 것을 기술요지로 한다.

Description

가공성이 향상된 고강도 냉연강판의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING HIGH COLD-ROLLED STEEL SHEET HAVING WORKABILITY}

본 발명은 자동차 차체 내판재로 사용되는 고강도 냉연강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고용강화 원소를 첨가하여 45㎏/㎟ 이상의 인장강도를 가지면서 연신율이 31% 이상인 가공성이 향상된 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

종래, 자동차 차체의 경량화 및 승객 안정성(Safety) 확보를 위해 높은 인장강도를 가진 고강도 강판 채용에 적극적이며,자동차용 고강도 강판은 자동차 안전 규제법, 연비 규제법, 배기가스 규제법 등 자동차 산업을 둘러싼 각종 법률 규제 등과 밀접한 관계를 가지면서 개발되어 왔으며, 1970 년대 석유 파동으로 연비 규제가 강화되어 자동차의 경량화가 자동차업계의 주요 관심사로 부각되면서 연구 개발이 한층 가속화되어 많은 종류의 고강도 강판이 개발되어 왔다.

그리고 가공성이 요구되는 자동차 내외판재용 고장력강은 P 첨가 Al킬드(Killed)강과 심가공용 고장력강이 있는데, 심가공용 고장력강은 고용원소를 완전히 고착시켜 성형성을 향상시키기 위해 50 ppm 이하의 극저탄소를 베이스로 하여 탄,질화물 형성 원소인 Ti 을 첨가하고 강도를 상승시키기 위해 P, Mn 을 첨가한 강이다.

그러나 이 강판의 제조방법으로는 강도 강화 원소인 P, Mn 의 특성상 인장강도 45 ㎏ 을 가지면서 높은 연신율을 확보하는 것은 불가능하다.

또한, 강의 특성상 강도가 증가하면 가공성이 낮아져 성형이 많이 요구되는 자동차 내판재 부품에 사용할 경우 균열 또는 주름이 발생하여 종래 복잡한 부품에는 인장강도 45㎏/㎟ 급 고강도 냉연강판을 사용하지 못하였다. 따라서, 새로운 성분계를 통한 강종 개발이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 고용강화 원소를 첨가하여 높은 가공성을 확보함과 동시에 강도가 향상된 인장강도 45㎏/㎟ 급 고강도 냉연강판을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 (a)는 본 발명 방법에 따라 제조된 냉연강판의 조직 사진이며,

도 1 (b)는 비교용으로 제조된 냉연강판의 조직 사진이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가공성이 향상된 고강도 냉연강판의 제조방법은, 중량%로, C:0.005% 이하, Mn:1.15∼1.25%, S:0.015% 이하, Sol.Al:0.06% 이하, N:0.004% 이하, P:0.08∼0.10%, Si:0.2∼0.3%, Ti:0.04∼0.06%, 잔여량의 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 조성의극저탄소 Al 킬드강 슬라브를 1200℃ 이상의 온도에서 균질화처리하여 900∼930℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하고, 500∼650℃의 온도에서 권취한 다음, 60∼80%의 압하율로 냉간압연하고, 800∼850℃의 온도에서 연속소둔을 실시하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

본 발명에 의해 제조된 냉연강판은 인장강도가 45∼50 ㎏/㎟ 이며,연신율이 31% 이상, 랭크포드치가 1.5 이상이다.

이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따라 제조되는 고강도 냉연강판은,중량%로, C:0.005% 이하, Mn:1.15∼1.25%, S:0.015% 이하, Sol.Al:0.06% 이하, N:0.004% 이하, P:0.08∼0.10%, Si:0.2∼0.3%, Ti:0.04∼0.06%, 잔여량의 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 조성을 가진다.

이하에서는 본 발명에 따라 제조되는 냉연강판의 성분 원소의 수치한정 이유 및 작용에 관해 우선 설명한다.

탄소(C)는 0.005% 보다 많게 함유하면 항복강도가 상승되어 가공성이 불량하고, 또한 고용탄소의 증가로 최종 소둔후 항복점 연신을 유발시켜 스트레쳐 스트레인(Stretcher Strain)을 유발하므로 그 이하로 제한하는 것이 바람직하며, 낮게 관리할 수록 양호하다.

황(S)은 열간취성을 유발하는 취약한 원소로써 성분 범위를 낮게 관리할 수록 양호하며 제강 능력을 감안하여 0.015%로 제한한다.

알루미늄(Al)은 강의 탈산을 위해 첨가하는 성분으로 그 첨가량이 0.06% 보다 많은 경우 재질 경화의 원인이 되므로 Al의 함량은 0.06% 이하로 제한한다.

Ti 는 고용원소인 C, N, S 를 TiC, TiN, TiS 로 석출시킴으로써 항복강도를 낮추고 항복점 연신을 제거시켜 스트레쳐 스트레인의 발생을 억제하는 역할을 수행한다. 통상적으로 소둔후의 수요가에서 성형시 발생하는 스트레쳐 스트레인은 강중에 존재하는 고용원소량에 비례하여 증가하게 된다. 그러나 Ti 첨가량이 0.04% 보다 적으면 고용원소를 효과적으로 석출시킬 수 없고, 0.06% 보다 많으면 다량의 석출물 발생으로 오히려 강도 상승을 초래할 염려가 있으므로 0.04∼0.06% 로 제한한다.

질소(N)는 침입형 원소로 {1 1 1} 집합조직의 발생을 억제시켜 가공성을 해치고 입자성장을 방해하며 연신율을 저하시키므로 낮게 관리할 수록 가공성에 좋으며, 시효성 원소로서 시효 현상을 최소화하기 위해 그 상한을 0.004% 로 제한한다.

인(P)은 고용강화 효과가 가장 큰 치환형 합금 원소이며, 0.10% 보다 많게 첨가시 용접성 악화 및 취성 파괴에 의한 성형성이 나빠지며 0.08% 보다 작은 경우 고장력강으로서의 강도 부족을 초래하므로 1.15∼1.25% 로 제한한다.

망간(Mn)은 함량이 1.25% 보다 많은 경우 Mn 의 고용강화에 의해 재질이 경화되거나 성형성이 나빠지며 연속 주조시 노즐막힘과 같은 조업 이상이 발생하여 작업성이 나빠진다. 또한, 1.1% 보다 작은 경우 강도 부족을 초래하므로 1.15∼1.25%로 제한한다.

규소(Si)는 고용강화 효과가 큰 치환형 원소로서 0.30% 보다 많게 첨가시 도금부착성과 같은 표면 품질의 저하 및 재질 열화가 발생하고, 0.2% 보다 적게 첨가시 강도 부족을 야기시키므로 0.2∼0.3%로 제한한다.

상기와 같은 조성으로 전로에서 용해된 후 연속주조된 슬라브는 열간압연전의 오스테나이트 조직이 충분히 균질화될 수 있는 1200∼1250℃ 정도에서 가열하여 균질화처리후, Ar3 온도 직상인 900∼930℃에서 열간압연을 마무리한다. 이때 열연 마무리 온도가 Ar3 이하로 되면 열연 코일의 페라이트 + 퍼얼라이트 이상 조직에서 압연되므로 이상 조대립이 발생되고 그에 따라 제품 가공시 불량 발생의 원인이 된다. 따라서 상기 열간 마무리 압연 온도는 Ar₃변태점 이상인 910℃ 부근으로 제한한다.

상기와 같이 마무리 압연후, 500∼650℃ 온도에서 권취하는데, 고온 작업시 스케일의 다량 발생으로 표면 품질의 문제가 야기될 수 있고 조직의 {1 1 1} 방향의 분율이 낮아져 가공성의 열화 요인이 되며 저온으로 작업시 조직의 {1 1 1} 방향의 분율이 높아져 가공성이 향상되므로 상기 온도 범위로 제한한다.

이어서, 통상의 방법으로 산세를 실시한 후, 이어서 0.6∼2.0mm 두께 까지 압연하기 위하여 60∼80%의 냉간압하율로 냉간압연을 실시한 다음, 800∼850℃ 온도에서 연속소둔을 실시하는데, 소둔온도는 재결정이 완료되고 충분히 페라이트의 결정립 성장이 일어날 수 있는 온도 범위이다. 소둔온도가 850℃ 보다 높으면 고온 소둔으로 인해 연속소둔시 장력제어가 어렵게 되거나 버너 수명이 감소되는 등 작업성이 악화된다.

이하에서는 실시예와 관련하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

실시예

표 1 에는 본 발명에 따라 제조된 발명강과 비교를 위해 성분 범위를 본 발명 범위외로 하여 시험한 비교강의 성분 조성을 나타내며, 제조 공정 조건을 표 2 에 나타내었다.

표 1

표 2

표 1 및 표 2 에 나타낸 바와 같은 조성 및 공정 조건에 따라 제조된 발명강과 비교강의 기계적 성질 및 가공성을 각각 평가하여 표 3 에 나타내었다.

표 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조성 범위에 속하는 발명강1,2 는 인장강도가 45∼50 ㎏/㎟ 이며 연신율이 31% 이상이고 랭크포드치가 1.5 이상인 고가공성, 고강도강판이 얻어졌다.

그러나, 비교강1,2 는 고용강화 원소 P, Mn 만을 첨가한 결과 목표 인장강도인 45 ㎏/㎟ 이상의 강도 확보가 불가능함을 보여주며, Si 를 같이 첨가한 발명강1,2 및 발명 범위 외로 Si 를 첨가한 비교강3,4,5 의 경우를 비교시 발명강 보다 적은 량의 Si를 첨가한 비교강3 의 경우 인장강도(YS)가 목표치 보다 낮으며,Si 를 발명강 보다 많이 첨가한 비교강4,5 의 경우는 인장강도는 충분히 확보되나 가공성이 저하하여 연신율(EL) 및 랭크포드치가 목표치에 미달하며, 용융도금시 도금 미부착과 같은 불량이 발생하였다.

표 3

또한, 도 1(a)는 발명강의 조직 사진이며, 도 1(b)는 비교강의 조직사진인데, 사진으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명강의 경우 이상 조대립의 발생이 없고, 조직의 {1 1 1} 방향 분율이 높아 가공성이 양호함을 알 수 있다.

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 가공성이 양호함과 동시에 높은 강도가 확보되는 냉연강판을 제조할 수 있어서 인장강도 45 ㎏/㎟ 급 고강도 냉연강판을 자동차의 부품에 사용할 수 있어서 차체 경량화를 달성하고 승객 안정성을 확보하는 등 유용한 효과가 얻어진다.

Claims (1)

1. 중량%로, C:0.005% 이하, Mn:1.15∼1.25%, S:0.015% 이하, Sol.Al:0.06% 이하, N:0.004% 이하, P:0.08∼0.10%, Si:0.2∼0.3%, Ti:0.04∼0.06%, 잔여량의 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 조성의 극저탄소 Al 킬드강 슬라브를 1200℃ 이상의 온도에서 균질화처리하여 900∼930℃의 마무리 압연 온도로 열간압연하고, 500∼650℃의 온도에서 권취한 다음, 60∼80%의 압하율로 냉간압연하고, 800∼850℃의 온도에서 연속소둔을 실시하는 것을 특징으로 하는 가공성이 향상된 고강도 냉연강판의 제조방법.

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