KR100415721B1 - 연속소둔 연질냉연강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미니밀공정을 이용하여 연속소둔 연질냉연제품을 제조하는데 있어서, 미니밀 공정에 적합한 성분계 및 제조조건을 제시함으로써, 미니밀 강종확대를 꾀하고, 아울러 상기의 문제점들을 해결하고자 함에 그 목적이 있다.

본 발명은 중량%로, C:0.06%이하, Mn:0.2∼0.4%, S:0.010%이하, Sol,Al:0.030∼0.070%, 및 N:0.010%이하, Sol. Al/N의 값이 3.8이상, Cr:0.4%이하, Cr을 제외한 트램프 원소(Cu, Ni, Mo, Sn, Sb)의 총함량이 0.15%이하, 상기 트램프원소중 Sn:0.05%이하, Sb:.05%이하, 그리고 Cr/C의 값이 4.35이상으로 조성된 연속소둔 연질냉연강판 및 상기의 조성으로 이루어진 용강을 두께 90mm이하의 박슬라브로 연속주조하는 단계와; 상기 박슬라브를 오스테나이트 단상역에서 마무리열간압연을 하는 단계와; 통상의 방법으로 냉간압연 및 연속소둔을 실시하는 단계와; 로 이루어진 미니밀 공정을 이용한 연속소둔 연질냉연강판의 제조방법을 제공한다.

Description

연속소둔 연질냉연강판 및 그 제조방법{continuous annealing cold rolled steel and method of manufacturing the same}

본 발명은 미니밀공정을 이용하여 연속소둔 연질냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이며, 특히 건자재용, 파이프용 및 가전용품 등에 다양하게 사용되고 있는 연질냉연강판의 제조방법으로서, 보다 상세히는 "전기로-박슬라브연주-압연"으로 구성되는 소위 미니밀공정에서 제조한 열연강판을 이용하여 연속소둔 연질냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 미니밀공정에서는 스크랩을 주요 철원으로써 이용하기 때문에 전기로 용해 단계에서 제거가 거의 불가능한 스크랩 중의 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 안티몬(Sb), 아연(Zn) 등의 소위 트램프원소(Tramp Element)가 강중에 잔류하게 되며, 또한 전기로 특성상 기존의 고로밀 대비 강중 질소함량도 높아지게 된다. 상기 원소들은 제품의 강도를 높이고, 시효경화를 발생시키며, 또한 가공성을 떨어뜨리는 역할을 하기 때문에 기존 고로제품과 동등수준의 미니밀 제품을 원활히 생산하기 위해서는 이를 고려한 합금설계가 요구되는 것이다. 물론 잘 알려진 바와 같이 강도저하, 시효성 개선 및 가공성향상을 위하여 기존의 고로제품 보다 강중 탄소함량을 낮게 하거나 질소함량을 낮게 제어하여 제조할 수 있지만, 이 경우 별도의 정련설비가 필요할 뿐 만 아니라 생산성 저하 및 제조비용의 상승이 발생하게 되는 문제점이 있다.

요컨데, 기존의 제철공정에서의 합금설계 개념을 그대로 미니밀공정에 적용하여 제품을 제조하는 경우 제품의 품질에 많은 문제가 발생되며, 이 문제를 해결하기 위하여 단순히 트램프원소의 혼입량을 낮게 관리하거나 강중 탄소 및 질소함량 등을 낮추는 방법은 별도의 설비투자 뿐 만 아니라, 생산성 저하 및 제조비용의 상승을 초래하게 되는 것이다.

따라서 현재까지 연속소둔 연질냉연강판은 미니밀을 이용하여 생산되지 못하고 있다. 이러한 생산강종의 제약은 미니밀 공정기술을 저해할 뿐 만 아니라, 미니밀 수익성 향상에도 걸림돌이 되고 있는 문제점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 미니밀공정을 이용하여 연속소둔 연질냉연제품을 제조하는데 있어서, 미니밀 공정에 적합한 성분계 및 제조조건을 제시함으로써, 미니밀의 생산 강종을 확대할 수 있는 연속소둔 연질냉연강판을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로, C:0.06%이하, Mn:0.2∼0.4%, S:0.010%이하, Sol.Al:0.030∼0.070%, 및 N:0.010%이하, Sol.Al/N의 값이 3.8이상, Cr:0.4%이하, Cr을 제외한 트램프 원소(Cu, Ni, Mo, Sn, Sb)의 총함량이 0.15%이하, 상기 트램프원소 중 Sn:0.05%이하, Sb:.05%이하, 그리고 Cr/C의 값이 4.35이상으로 조성된 연속소둔 연질냉연강판을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 조성으로 이루어진 용강을 두께 90mm이하의 박슬라브로 연속주조하는 단계와; 상기 박슬라브를 오스테나이트 단상역에서 마무리열간압연을 하는 단계와; 통상의 방법으로 냉간압연 및 연속소둔을 실시하는 단계;로 이루어진 미니밀 공정을 이용한 연속소둔 연질냉연강판 및 그 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은, 중량 비율(%)로, C:0.06%이하, Mn:0.2∼0.4%, S:0.010%이하, Sol,Al:0.030∼0.070%, 및 N:0.010%이하, Sol,Al/N의 값이 3.8이상, Cr을 제외한 트램프원소(Cu, Ni, Mo, Sn, Sb)의 총함량이 0.15%이하, 상기 트램프원소중 Sn:0.05%이하, Sb:0.05%이하, 그리고 Cr/C의 값이 4.35이상으로 조성된 용강을 두께 90mm이하의 박슬라브로 연속주조하고, 상기 박슬라브를 오스테나이트 단상역에서 마무리열간압연을 하여 제조한 미니밀 열연강판을 소재로 이용하여, 통상의 방법으로 냉간압연 및 연속소둔을 실시하여 제조하는 미니밀 공정을 이용한 연속소둔 연질냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 강조성 및 제조조건에 대하여 수치로 한정한 이유를 상세히 설명한다.

본 발명의 연속소둔 연질냉연강판의 제조방법에서 상기 냉연강판 소재강의 성분을 제한하였다.

먼저, 탄소(C) 함유량은 0.06%이하로 한정하였다. 미니밀공정을 이용하여 냉연용 소재를 제조하는 경우, 강중 탄소함량이 높으면, 고로밀 대비 높은 트램프 원소 및 질소수준의 영향으로 가공성이 수요가의 요구치 이하로 떨어질 위험이 크기 때문에 통상 0.04%이하로 제한하는 것이 일반적이지만, 본 발명에서는 이러한 문제점은 Cr을 첨가함으로써, 크게 완화시킬 수 있기 때문에 본 발명에 있어서의 탄소함유량은 제품의 재질을 안정적으로 확보하기에 용이하고, 또한 제강공정에서 용강을 경제적으로 제조할 수 있도록 그 상한치를 0.06%로 한정하였다.

망간(Mn)은 강중의 황(S)에 의해 발생되는 결함인 에지크랙(Edge crack)의 발생을 방지하는 역할을 하는 원소로서, 망간:황의 비(Mn/S비)를 크게 관리하는 것이 필요하나, 망간량이 너무 높으면 가공성이 저하될 뿐 만 아니라, 합금첨가 비용이 상승하는 비경제적인 결과를 초래하게 되므로 그양을 0.2∼0.4%로 제한하였다.

강중 황(S)은 에지크랙 결함을 발생시키는 경향을 지닌 원소로써, Mn/S비가 30이하인 경우는 에지크랙 문제를 발생시킬 소지가 큰 원소로써, 기존밀에서는 통상 0.02%이하로 규정되어 있으나, 미니밀 공정에서는 에지크랙 발생에 민감하므로 더욱 엄격히 관리해야 하며, 또한 Mn투입량 절감 측면에서도 S가 적을수록 유리하므로 그 양을 0.010%이하로 제한하였다.

알루미늄(Sol. Al)은 강중 질소와 함께 AlN석출물을 형성하는 원소로서, Al의 함량이 0.030%이하인 경우는 AlN의 석출이 현저히 줄어들어 시효경화가 발생할 위험이 크고, 또한 너무 많으면 개재물량이 증가할 뿐만 아니라, 제조비용 측면에서도 비경제적이기 때문에 그 양을 0.030∼0.070%로 제한하였다.

강중 질소는 기존밀의 경우 소강성분중의 함량이 통상 0.005%이하이기 때문에 그다지 문제가 되지 않는 원소이지만, 그 양이 너무 많아지면 가공성 및 시효성을 악화시킬 뿐 만 아니라, 또한 취성을 증가시키기 때문에 그 양을 0.010%이하로 제한하였다.

한편, 연속소둔 연질냉연강판은 상소둔 냉연강판과는 달리 시효성의 보증이 가장 중요한 재질항목 중의 하나이며, 시효성의 원활한 확보를 위해서는 시효경화를 발생시키는 대표적인 원소인 강중 질소물 AlN으로서 석출고정시키는 것이 매우긴요하다. 따라서 강중 알루미늄과 질소함량 비율의 제어는 본 발명에서의 하나의 중요한 제어인자가 된다. 즉, 본 발명에서 고로재와 동등수준의 시효성을 확보하기 위해서는, Al과 N 두원자간의 원자당량 비율인 0.52와 Al을 N으로 나눈 값의 곱(0.52*Al/N)이 2.0이상이 되도록 제어해야 하는 것이며, 만일 상기식으로 구한 값이 2.0이하인 경우는 AlN의 석출이 지연되거나, 석출자체가 잘 일어나지 않을 수도 있기 때문에 시효성이 크게 나빠질 위험성이 있는 것이다.

스크랩으로부터 유입되는 강중의 트램프원소는 Cu, Ni, Cr, Mo, Sn, Sb, Zn등이 주요원소로써, Cr을 제외하 양의 총합계가 0.15%이상인 경우는 연속소둔 연질냉연강판의 연신율이 급격히 저하되기 때문에 그 전체 함량을 0.15%이하로 한정하였으며, 특히 Sn, Sb등의 경우는 주편의 표면결함을 발생시키는 경향이 강한 원소이기 때문에 그 양을 각각 Sn:0.05%이하, Sb:0.05%이하로 제한하였다.

상기와 같은 방법으로 성분을 한정해도 미니밀재는 기존 고로재 대비 질소함량 및 트램프원소함량이 높기 때문에 동일 탄소함량이라면, 미니밀재의 강도 상승및 가공성 하락은 피할 수 없는 문제이다. 따라서 본 발명에서는 탄소와 결합하는 경향이 강한 원소인 크롬(Cr)을 첨가함으로써 이 문제를 해결하였으며, 그 함유량은 크롬과 탄소의 원자당량비인 4.35이상으로 한정함으로써, 실질적으로 강중 탄소함량을 크게 낮추는 효과를 구현하였다.

본 발명의 조성을 갖는 강을 이용하여 두께 90mm이하의 박슬라브로 주조후, 열간압연을 실시 하는 경우, 양호한 미세조직과 재질을 확보하기 위하여 마무리압연온도는 오오스테나이트 단상영역으로 즉, Ar3변태점 이상으로 제한 하였다.

상기와 같은 방법으로 제조한 미니밀 열연강판율 소재로 이용하여, 통산의 방법으로 냉간압연 및 연속소둔을 실시함으로서, 기존 고로재와 동등수준의 재질 특성을 갖는 미니밀공정을 이용한 연속소둔 연질냉연강판의 제조가 가능한 것이다.

(실시예)

이하 본 발명의 실시예에 대하여 표를 이용하여 설명한다.

구분	화학성분(중량%)	비고
	C		Mn	Cr	sol.Al	N	총트램프원소	Al/N비율	Cr/C비율
1	0.047	0.28	0.24	0.039	0.006	0.14	6.5	5.1	본발명강
2	0.038	0.30	0.30	0.041	0.005	0.12	8.2	7.9
3	0.031	0.34	0.20	0.035	0.008	0.11	4.4	6.5
4	0.040	0.24	trace	0.050	0.004	trace			비교강
5	0.052	0.26	trace	0.036	0.003	trace

표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 강성분을 갖는 3개의 성분계(표1의 1,2,3번강종)를 용해하여 미니밀 공정에서 70mm두께의 박슬라브로 연속주조후, 3.0mm의 열연판으로 제조하였으며, 또한 본 발명법과의 비교를 위하여 기존의 제철공정에서 사용하는 공지의 성분계(표1의 4,5번강종)를 이용하여 기존의 열연공정에서 230mm두께의 슬라브를 3.0mm의 열연판으로 제조하였다. 상기 열연판을 통상의 방법으로 산세한 후, 75%의 냉간압하율로 압연하여 제조한 냉간압연판을 연속소둔로에 장입하여 780℃에서 소둔열처리를 실시함으로써, 연속소둔 연질 냉연강판을 제조하였다. 상기 연속소둔 연질냉연강판의 재질측정 결과는 표 2에 나타내었다. 재질측정시 시효지수의 측정은 인장시편을 7.5%예비연신 후, 100℃에서 한시간 열처리하여 측정하는 통상의 방법을 이용하였다.

구분	인장강도(kg/mm2)	연신율(%)	시효지수(kg/mm2)	생산공정	비고
1	35.2	43	2.8	미니밀공정	본발명강
2	34.9	42	2.0
3	35.6	43	3.1
4	34.8	44	2.5	기존공정	비교강
5	35.1	43	2.9

표 1을 보면, 미니밀 공정에서 생산한 본 발명강에는 스크랩으로 유입된 트렘프 원소가 0.11%-0.14%정도가 포함되어 있으나, Al/N비율을 3.8이상으로, 그리고 Cr/C비율을 4.35이상으로 관리함으로써, 표 2의 연신율 및 시효지수 측정치에서 보는 바와 같이, 기존 고로재와 동등수준의 재질특성을 갖는 연속소둔 연질냉연 강판의 제조가 가능한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 미니밀 공정에 의해 연속소둔 연질냉연강판 제조하는데 있어서, 미니밀공정의 특성을 고려한, 미니밀에 적합한 성분계 및 제조조건을 구현함으로써, 미니밀 생산강종의 다양화를 가능하게 만들었으며, 이를 통해미니밀의 수익성 향상은 물론, 제품 수주량의 증대를 꾀할 수 있는 효과를 얻을 수있다.

Claims (4)

1. (정정)중량%로, C:0.06%이하, Mn:0.2∼0.4%, S:0.010%이하, Sol.Al:0.030∼0.070%, 및 N:0.010%이하, Cr:0.4%이하, Cr을 제외한 트램프 원소(Cu, Ni, Mo, Sn, Sb)의 총함량이 0.15%이하, 그리고 Cr/C의 값이 4.35이상으로 조성되고, 상기 Sol. Al과 N 두원자간의 원자당량 비율인 0.52와 Al을 N으로 나눈 값의 곱(0.52*Al/N)이 2.0이상으로 조성되는 것을 특징으로 하는 연속소둔 연질냉연강판.
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