KR100402001B1

KR100402001B1 - 직접 법랑용 냉연강판의 제조방법

Info

Publication number: KR100402001B1
Application number: KR10-1999-0033038A
Authority: KR
Inventors: 윤정봉; 손원호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2003-10-17
Also published as: KR20010017493A

Abstract

본 발명은 직접 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 강성분을 제어하고 압하율을 적절히 제어함으로써, 법랑제품으로 적용시 법랑품질이 향상되고 법랑처리원가가 크게 절감될 뿐 아니라, 연속주조방법을 적용하면서도 직접 법랑처리가 가능한 냉연강판을 얻을 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C:0.005%이하, Mn:0.05~0.3%, S:0.005~0.02%, P:0.02%이하, Al:0.01~0.1%, B:0.002~0.01%, N:0.004~0.015%를 함유하고, 0.0005%＜ N-1.3B＜ 0.01%인 조건을 만족하고, 잔부Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄킬드강을 열간압연시 열간마무리 압연온도를 Ar₃변태점이상으로 하고, 통상의 온도에서 권취한 다음, 압하율을 50~85%로 하여 냉연압연한 후 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 직접 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

직접 법랑용 냉연강판의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING THE COLD ROLLED SHEET STEEL FOR THE DIRECT-ON ENAMEL COATING}

본 발명은 가스레인지, 전자레인지 및 가전제품의 부품 등에 적용되는 법랑처리제품의 소지강판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 법랑 밀착성이 우수하고 법랑제품의 치명적인 결함인 피쉬스케일 (Fishscale)결함을 전혀 발생하지 않는 직접 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

통상 법랑용 강판제조시 법랑처리중 고용된 수소는 법랑처리후 냉각시 강판과 법랑층 계면에 집적되어 고압을 형성하는데, 법랑층이 수소의 고압을 견디지 못하면 파괴되고 수소는 밖으로 방출되게 된다. 이 때, 법랑층이 파괴된 모양이 생선비늘과 비슷하여 피쉬스케일이라 하는데, 이 결함은 외관상 보기가 흉할 뿐 아니라, 대기와 직접 접촉되어 부식이 진행되므로 법랑제품에서는 가장 치명적인 결함중 하나이다.

종래강은, 법랑제품에서 가장 치명적인 결함으로 알려진 피쉬스케일 (Fishscale)결함을 방지하기 위해서, 강중에 석출물 또는 산화물 생성원소를 첨가하여 내피쉬스케일성을 확보하였다. 연속주조방식으로 생산되는 종래강은 주로 2회 법랑-2회 소성처리를 하였기 때문에 법랑층의 두께가 두꺼워 작은 충격에도 쉽게 깨지고, 소성처리 회수가 많아 법랑처리원가가 높은 단점이 있었다. 종래강 중 탈탄소둔강의 경우는, 직접 법랑처리가 가능하나 조괴법으로 생산하고 탈탄소둔처리를 해야 하므로 생산원가가 높은 단점이 있었다.

이에, 본 발명은 강성분을 제어하고 압하율을 적절히 제어함으로써, 법랑제품으로 적용시 법랑품질이 향상되고 법랑처리원가가 크게 절감될 뿐 아니라, 연속주조방법을 적용하면서도 직접 법랑처리가 가능한 냉연강판을 얻을 수 있는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C:0.005%이하, Mn:0.05~0.3%, S:0.005~0.02%, P:0.02%이하, Al:0.01~0.1%, B:0.002~0.01%, N:0.004~0.015%를 함유하고, 0.0005%＜ N-1.3B＜ 0.01%인 조건을 만족하고, 잔부Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄킬드강을 열간압연시 열간마무리 압연온도를 Ar₃변태점이상으로 하고, 통상의 온도에서 권취한 다음, 압하율을 50~85%로 하여 냉연압연한 후 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 직접 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

상기 탄소는 0.005% 이하로 첨가시키는데, 그 함량이 0.005%를 초과하는 경우, 강 중 고용탄소의 양이 많아 소둔시 집합조직의 발달을 방해하거나 결정립이 미세하여 성형성이 크게 낮아지므로, 탄소의 상한값을 0.005%로 제한하는 것이다.

상기 망간은 강내에 고용된 황을 망간황화물로 석출하여 고용된 황에 의한 적열취성(hot shortness)을 방지하기 위해 첨가하는데, 망간황화물은 냉간압연중 연신되어 보론질화물을 제외한 다른 산화물 또는 석출물보다 수소흡장능이 우수하므로, 강중에 잔존하는 황을 충분히 석출하기 위하여 최소 첨가량을 0.05%로 하는 것이다. 상기 망간이 고용상태로 존재할 경우, 강도를 증가하는 효과는 있지만 강화효과는 크지 않으면서 성형성을 해치므로, 상한값을 0.3%로 제한하는 것이다.

상기 황은 일반적으로 강의 물성을 저해하는 원소로 알려져 있으나, 본 발명강에서는, 망간황화물을 석출하여 내피쉬스케일성을 향상하기 위해 첨가한다. 상기 황의 함량이 0.005%미만이면 망간황화물 석출량이 너무 적어 효과가 거의 없고, 0.02%를 초과하면 망간황화물의 석출량이 너무 많아 성형성을 저하하므로, 본 발명에서는 상기 황의 함량을 0.005~0.02%로 제한하는 것이다.

상기 인은 냉연강판에서는 성형성을 크게 저하하지 않으면서 강도를 효과적으로 상승시키는 원소로 알려져 있지만, 첨가량이 0.02%를 초과하는 경우에는 강도의 증가와 함께 성형성을 저하시키므로 상한값을 0.02%로 하였다.

상기 알루미늄은 탈산제로 첨가되지만, 본 발명에서는 강중에 잔존하는 고용질소를 석출하여 성형성을 향상하기 위해 첨가한다. 본 발명에서 제시한 성분에서 고용상태로 잔존하는 0.0005% 질소를 석출하는데는 약 0.001%의 알루미늄이 필요하지만, 고용질소를 완전히 석출하기 위해 충분한 양의 알루미늄을 첨가할 필요가 있으므로 하한값을 0.01%로 하는 것이다. 상기 알루미늄을 과량 첨가할 경우, 성형성이 저하할 뿐만아니라 보론질화물의 석출효과를 감소할 수 있으므로 상한값을 0.1%로 제한하는 것이다.

상기 보론은 상기 질소와 결합해 보론질화물을 생성하여 내피쉬스케일성을 향상한다. 보론첨가량이 0.002%를 초과한 경우 피쉬스케일 결함이 발생하지 않기 때문에, 하한값을 0.002%로 제한하였으며, 보론의 첨가량이 많을수록 내피쉬스케일성은 향상하지만 적정 이상의 내피쉬스케일성을 확보할 필요는 없으며, 너무 많은 양의 보론을 첨가할 경우 성형성이 크게 저하하므로 상한값은 0.01%로 제한하는 것이다.

상기 질소는 보론과 결합해 보론질화물로 석출되어 내피쉬스케일성을 향상하기 때문에 첨가된다. 보론첨가량의 최소값인 0.002%를 석출하는데 필요한 질소량은 0.0026%정도이지만, 고용상태로 잔존하는 보론을 완전히 석출하기 위해서는 최소한 0.004%이상의 질소가 필요하므로 하한값을 0.004%로 하는 것이다. 또한, 상기 질소의 첨가량이 증가할수록 석출되는 석출물의 양이 많아져 내피쉬스케일성은 향상하지만, 너무 많을 경우 성형성을 저하하므로 상한값은 0.015%로 제한하는 것이다.

상기 보론 또는 상기 질소의 첨가량을 0.0005%＜ N-1.3B＜ 0.01%로 제어하여 N-1.3B의 하한값을 0.0005%로 한 이유는 강중에 고용 보론이 잔존할 경우 내피쉬스케일성의 향상효율이 낮을 뿐만 아니라 성형성이 급격히 저하하기 때문이고, N-1.3B의 상한 값을 0.01%로 한 이유는 강중에 보론과 결합하고 남은 질소의 양이 너무 많을 경우 알루미늄질화물이 과다 석출하거나 고용상태로 잔존하는 질소의 양이 많아서 성형성이 저하하기 때문이다.

상기한 바와 같은 강성분의 알루미늄킬드강을 연속주조하여 주편으로 얻을 수 있으며, 얻어진 주편을 이용하여 다음과 같은 방법으로 냉연강판을 얻는다.

본 발명에 있어 열간압연은 통상의 방법으로 행할 수 있으며, 열간압연시 마무리 압연온도를 Ar₃변태점 이상에서 행한다. 이는, 변태온도 미만의 온도에서 열간압연할 경우 압연립의 생성으로 가공성이 저하되기 때문이다.

또한, 본 발명에서는 통상의 온도에서 권취를 행하고, 냉간압연을 행한다.

상기 냉간압연시 압하율을 50~85%로 제어하는데 그 이유는 다음과 같다. 상기 열간압연시 생성되어 성장한 석출물이 냉간압연시 파괴 또는 연신되는 과정에서 미세한 틈이 생기고 연속소둔후 대부분 그대로 잔존하여 중요한 수소흡장원으로 작용하는데, 냉간압하율이 50%미만이면 미세한 틈의 생성면적이 작아져 수소흡장능이 저하하므로 피쉬스케일 발생확율이 높아지기 때문에, 냉간압하율의 하한값은 50%로 하는 것이다. 또한, 냉간압하율이 85%를 초과하게 되면, 미세한 틈이 너무 압착되어 피쉬스케일 발생확률이 높아진다.

또한, 본 발명에서는 연속소둔을 행하는데, 통상의 방법을 적용할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

하기, 표1과 같은 성분을 갖는 강을 연속주조에 의해 주편으로 제조한 다음, 1250℃가열로에 1시간 유지후 열간압연을 실시하였다. 이 때 열간마무리 압연온도는 900℃, 권취온도는 650℃로 하였으며, 최종두께를 3.2mm로 하였다. 열간압연된 시편은 산세처리하여 표면의 산화피막을 제거한 후 하기 표1과 같은 압하율(70%)로 냉간압연을 실시하였다.

시료번호	화학성분(중량%)	N-1.3B	냉간압하율(%)
시료번호	C	N-1.3B	냉간압하율(%)	Mn	P	S	sol.Al	B	N
발명강1	0.0015	0.22	0.013	0.011	0.035	0.0053	0.0077	0.0008	70
발명강2	0.0018	0.25	0.011	0.009	0.038	0.0063	0.0116	0.0034	〃
발명강3	0.0023	0.21	0.011	0.012	0.041	0.0049	0.0083	0.0020	〃
발명강4	0.0024	0.18	0.012	0.009	0.042	0.0044	0.0073	0.0016	〃
비교강5	0.0022	0.19	0.010	0.012	0.039	0.0013	0.0109	0.0092	〃
비교강6	0.0025	0.25	0.011	0.008	0.038	0.0130	0.0120	-0.0049	〃
비교강7	0.0029	0.21	0.010	0.010	0.035	0.0066	0.0023	-0.0063	〃
비교강8	0.0022	0.20	0.012	0.011	0.036	0.0056	0.0054	-0.0019	〃
비교강9	0.024	0.25	0.011	0.009	0.042	0.0060	0.0092	-0.0014	〃

냉간압연이 완료된 시편은 법랑특성을 조사하기 위한 법랑처리시편 및 기계적 특성을 조사하기 위한 인장시편으로 가공한 후 연속소둔을 실시하였다. 법랑처리시편은 70mm×150mm의 크기로 절단하였으며, 인장시편은 ASTM규격(ASTM E-8 standard)에 의한 표준시편으로 가공하였다. 연속소둔은 소둔온도 830℃로 하여 소둔을 실시하였다. 소둔이 완료된 인장시편은 인장시험기(INSTRON사, Model 6025)를 이용하여 항복강도, 인장강도, 연신율 및 r값을 측정하였으며, 그 측정결과를 하기 표2에 나타내었다. 법랑처리용 시편은 완전히 탈지한 후 70℃, 10% 황산용액에서 5분간 침적하는 산처리를 실시하여, 온수로 세척한 후 80℃로 유지한 7% 황산니켈용액에 5분간 침적하는 니켈처리를 하였다. 니켈처리가 끝난 시편은 온수로 세척한 후, 85℃로 유지한 3.6g/ ｜탄산소다 + 1.2g｜/ 붕사수용액에 5분간 침적하는 중화처리하였다. 전처리가 완료된 시편에 상유유약(Cover Coat)을 도포한 후 200℃에서 10분간 건조하여 수분을 완전히 제거하였다. 건조가 끝난 시편은 800℃에서 7분간 유지하여 소성처리를 실시한 후 공냉하는 법랑처리를 하였다. 이 때 소성로의 분위기 조건은 노점온도 30℃로 피쉬스케일결함이 가장 발생하기 쉬운 가혹한 조건으로 하였다. 법랑처리가 끝난 시편은 200℃ 유지로에 20시간동안 유지하여 피쉬스케일 가속처리후 발생한 피쉬스케일 결함수를 육안으로 조사하였으며, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다. 법랑밀착성 평가는 밀착시험기기(ASTM C313-78규격에 의한 시험기기)를 이용하여 밀착지수를 측정하였다.

시료번호	법랑특성	기계적 성질
시료번호	피쉬스케일 발생수	법랑두께	밀착지수	항복강도(kgf/㎟)	인장강도(kgf/㎟)	연신율(%)	r값
발명강1	0개	124㎛	100%	15.2	31.3	49.6	1.89
발명강2	0개	132㎛	98%	16.6	32.8	47.8	1.79
발명강3	0개	110㎛	99%	14.4	30.9	49.3	1.93
발명강4	0개	129㎛	99%	14.0	30.9	48.9	1.96
비교강5	40개	119㎛	97%	17.8	32.4	45.3	1.70
비교강6	0개	132㎛	100%	21.5	33.8	42.3	1.32
비교강7	22개	141㎛	83%	18.9	31.3	45.8	1.38
비교강8	0개	121㎛	99%	18.0	30.9	46.0	1.43
비교강9	0개	115㎛	85%	20.6	34.7	42.4	1.21

상기 표2는 본 발명강 및 비교강의 법랑특성 및 기계적 성질을 조사한 결과를 나타낸 표이다. 본 발명의 범위에 속하는 발명강(1~4)는 가혹한 조건에서도 피쉬스케일이 발생하지 않아 내피쉬스케일성을 확보하였으며, 법랑밀착지수가 95%이상으로 높은 밀착성을 나타내었다. 한편, 성형성 지수인 r값이 1.75이상으로 높은 성형성을 나타내므로, 깊은 오므림 가공이 가능하였다. 반면, 비교강(5)는 보론의 함량이 0.0013%로 본 발명 범위보다 낮아 피쉬스케일 결함이 발생하였다. 비교강(6)은 보론의 첨가량이 본 발명 범위보다 높을 뿐만아니라 N-1.3B값이 -0.0049%로 본 발명의 범위에서 크게 벗어나 r값이 크게 낮았다. 비교강(7)은 질소의 함량이 본 발명 범위보다 낮을 뿐만아니라 N-1.3B값도 -0.0063%으로 매우 낮아 피쉬스케일 결함이 발생하였으며 r값도 1.38로 매우 낮았다. 비교강(8)은 피쉬스케일 결함발생은 없었지만 N-1.3B이 -0.0018%로 낮아 r값이 1.43으로 매우 낮았다. 비교강(9)는 피쉬스케일 결함발생은 없었지만 탄소의 함량이 본 발명 범위에서 벗어나 표면결함이 발생하였으며 r값 1.21로 매우 낮았다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 강성분을 제어하고 압하율을 제어함으로써, 법랑제품의 치명적인 결함인 피쉬스케일을 전혀 발생하지 않는 고품질 법랑제품을 얻을 수 있고, 또한 법랑처리원가를 크게 절감할 수 있다.

Claims

중량%로 C:0.005%이하, Mn:0.05~0.3%, S:0.005~0.02%, P:0.02%이하, Al:0.01~0.1%, B:0.002~0.01%, N:0.004~0.015%를 함유하고, 0.0005%＜N-1.3B＜ 0.01%인 조건을 만족하고, 잔부Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄킬드강을 열간압연시 열간마무리 압연온도를 Ar₃변태점이상으로 하고, 통상의 온도에서 권취한 다음, 압하율을 50~85%로 하여 냉연압연한 후 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 직접 법랑용 냉연강판의 제조방법.