KR100469300B1 - 우수한 성형성과 항복강도를 갖는 냉연강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차, 가전 및 가구 등의 소재로 사용되는 냉연강판에 관한 것으로 품질을 향상하고 생산원가를 크게 절감하기 위하여 연속소둔 공정에서 저온 소둔해도 높은 성형성과 높은 항복 강도를 확보할 수 있는 소재를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 우수한 성형성과 높은 항복강도를 갖는 냉연강판은 중량%로 C:0.003%이하, Mn:0.1%이하, S:0.02%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, N:0.01%이하, Cu:0.03-0.1%, 나머지 Fe로 이루어지고, Cu/S 원자비가 2-20 되게 조절된 것을 특징으로 한다.

Description

우수한 성형성과 항복강도를 갖는 냉연강판{The Cold Rolled Steel with Excellent Ductility}

본 발명은 연질 냉연강판에 관한 것으로 특히, 동일 인장강도급의 강에서 연성이 우수하며 항복강도가 높고 시효에 의한 결함발생이 없는 특징이 있어 가전 제품의 내,외판 또는 자동차의 외판 등으로 사용되는 우수한 성형성과 항복강도를 갖는 냉연강판에 관한 것이다.

종래의 연소소둔방식으로 제조하는 냉연강판은 시효성 확보와 성형성 향상을 목적으로 강중 고용 원소를 제거하기 위한 티타늄, 니오븀 및 바나듐등 탄,질화물 형성원소를 첨가하므로서 성형성은 향상되나 항복강도가 크게 낮을 뿐만 아니라 재결정 온도가 높아 고온에서 소둔해야하므로 생산성이 낮고 생산 원가가 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 종래 연질 냉연강판의 문제점인 항복강도를 상승하므로서 성형된 제품의 외부 응력으로부터 변형을 최소화 할 수 있으며 재결정 온도가 낮아 저온에서 소둔하여도 연성이 우수한 특성을 갖는 강판을 제조하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 중량%로 C:0.003%이하, Mn:0.1%이하, S:0.02%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, N:0.01%이하, Cu:0.03-0.1%, 나머지 Fe로 이루어지고, Cu/S 원자비가 2-20 인 것을 특징으로 하는 우수한 성형성과 항복강도를 갖는 냉연강판을 제공한다.

이하에 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

C를 0.003% 이상 첨가할 경우 강중 고용탄소의 양이 많아 시효현상이 발생하며 소둔시 집합조직의 발달을 크게 방해하거나 결정립이 미세하여 성형성 및 연신율이 크게 낮아지기 때문에 상한값을 0.003%로 제한하였다.

Mn은 통상 강중 고용 S를 MnS로 석출하여 고용 S에 의한 적열취성을 방지하기 위해 첨가하는데 본 발명강에서는 조대한 MnS의 생성을 억제하여 연성을 향상하기 위해 상한값을 0.1%로 제한하였다.

S와 P는 일반적으로 강의 물성을 저해하는 원소로 알려져 있으므로 상한값을 각각 0.02%로 제한하였다.

Al은 탈산제로 첨가되지만 본 발명강에서는 강중에 잔존하는 고용 N을 석출하여 성형성을 향상하기 위해 첨가한다. 본 발명강에서 제시한 성분에서 고용상태로 잔존하는 N의 양 0.0005%를 석출하는데는 약 0.001%의 Al이 필요하지만 고용 N을 완전히 석출하기 위해 충분한 양의 Al을 첨가할 필요가 있으므로 하한값을 0.01%로 하였다. Al을 과량 첨가할 경우 성형성을 저하할 뿐만아니라 Al 산화물에의한 표면결함 발생 확률이 높기 때문에 상한값을 0.1%로 제한하였다.

Cu는 미세한 CuS 석출물을 석출하여 열연 결정립을 미세화하므로서 성형성을 향상하고 평면이방성(Δr 값)을 저하하며 조대한 MnS 석출물의 생성을 방해하여 연성 향상을 목적으로 첨가한다. Cu의 첨가량 0.03%이하에서는 CuS 석출물의 양이 매우 적어 열연결정립을 효과적으로 미세화하지 못하므로 하한값을 0.03%로 제한하였으며, 0.2%이상에서는 고용 상태로 잔존하는 Cu의 양이 많아 표면결함 발생의 우려가 있으므로 상한값을 0.2%로 제한하였다.

Cu/S 원자비를 제한한 것은 CuS 석출물을 미세하게 석출하게 하여 열연 결정립을 미세화하여 항복강도를 상승하고 평면이방성(Δr 값)을 낮게하기 위한 것으로 Cu/S 원자비가 2 이하일 경우 CuS 석출물의 양이 적어 열연 결정립의 성장을 효과적으로 방해하지 못하여 결정립이 조대하게되므로 하한값을 2로 하였으며, 20이상이 되면 CuS 석출물의 크기가 너무 커서 열연 결정립 성장을 효과적으로 억제하지 못하므로 상한값을 20으로 하였다.

N은 0.01%이상 첨가될 경우 성형성이 저하하며 시효현상도 발생하므로 상한값을 0.01%로 하였다.

(실시예)

표1은 본발명강 및 비교강의 화학성분을 나타낸 것으로 이들 성분강의 강괴를 1250℃ 가열로에 1시간 유지후 열간압연을 실시하였다. 이때 열간마무리 압연온도는 900℃, 권취온도는 700℃로 하였으며, 최종두께를 3.2mm로 하였다. 열간압연된 시편은 산세처리하여 표면의 산화피막을 제거한후 냉간압연을 실시하였다. 이때냉간압하율은 70%로 하였으며, 냉간압연이 완료된 시편은 기계적 특성을 조사하기 위한 인장시편으로 가공한 후 연속소둔을 실시하였다. 인장시편은 ASTM 규격에 의한 표준시편으로 가공하였다. 연속소둔은 소둔온도 750℃로 하여 소둔을 실시하였으며 종래강인 티타늄 첨가강의 경우 750℃ 소둔재의 재질은 재결정이 되지 않아 연성이 매우 낮아 비교할 수 없으므로 통상 소둔온도인 830℃로 수둔하여 비교하였다. 소둔이 완료된 인장시편은 인장시험기(INSTRON 사, Model 6025)를 이용하여 항복강도, 인장강도, 연신율 및 r_m(소성이방성지수) 및 Δr(평면이방성지수)값을 측정하였다. 여기서 r_m=(r₀+2r₄₅+r₉₀)/4 이며 Δr=(r₀+r₉₀-2r₄₅)/2이다. Al(Aging Index, 상온시효지수)값은 상온에서 장기간 방치하였을 경우 표면결함(Stretcher Strain 결함) 발생 여부를 판단할 수 있는 지수로 통상 3kg/mm²이하이면 1년 이상 시효보증을 할 수 있다. Al지수는 소둔된 강판을 0.8% 조질압연을 한후 8% 연신후의 항복강도와 그 후 100℃에서 한시간 동안 인공시효한 후 상승한 항복강도이다.

[표1]

발명강 및 비교강의 화학성분중량%
강번	C	Mn	P	S	Al	N	Cu	Ti	Cu/S 원자비
발명강1	0.0015	0.05	0.01	0.011	0.03	0.0024	0.05	0	2.29
발명강2	0.0018	0.03	0.01	0.009	0.04	0.0017	0.08	0	4.48
발명강3	0.0022	0.06	0.01	0.009	0.03	0.0020	0.1	0	5.6
발명강4	0.0012	0.08	0.01	00008	0.05	0.0018	0.13	0	8.18
비교강1	0.0009	0.2	0.01	0.009	0.04	0.0042	0.02	0	1.12
비교강2	0.0011	0.2	0.01	0.009	0.03	0.0021	0	0	0
비교강3	0.0035	0.2	0.009	0.008	0.04	0.0018	0	0	0
종래강	0.0021	0.2	0.01	0.008	0.04	0.0018	0	0.05	0

표2는 본발명강 및 비교강의 기계적 성질을 조사한 결과를 나타낸 표이다.

[표2]

본 발명강 및 비교강의 기계적 성질
강 번	기계적 성질	비 고
	항복강도		인장강도	연신율	rm값	Δr	Al
발명강1	19.8kg/㎟	30.8kg/㎟	52.2%	1.85	0.54	1.8kg/㎟	730℃소둔
발명강2	20.2kg/㎟	31.2kg/㎟	49.3%	1.81	0.53	1.5kg/㎟	〃
발명강3	21.1kg/㎟	31.9kg/㎟	50.2%	1.88	0.48	2.1kg/㎟	〃
발명강4	21.5kg/㎟	32.2kg/㎟	49.3%	1.91	0.51	1.2kg/㎟	〃
비교강1	15.6kg/㎟	28.3kg/㎟	47.0%	1.73	0.82	0.5kg/㎟	〃
비교강2	16.5kg/㎟	27.9kg/㎟	49.1%	1.53	1.1	1.8kg/㎟	〃
비교강3	21.4kg/㎟	29.8kg/㎟	43.2%	1.35	0.8	4.2kg/㎟	〃
종래강	14.5kg/㎟	28.8kg/㎟	47.0%	2.02	0.51	0kg/㎟	830℃소둔

표2에 따르면 본 발명의 범위에 속하는 시료번호 1-4는 750℃ 소둔에서도 연신율 49% 이상, r_m1.8이상, Δr 0.6이하의 매우 양호한 기계적 성질을 나타내었다. 한편 비교강1의 경우 Cu 첨가량이 본 발명의 범위보다 낮은 0.02%첨가되어 항복강도가 낮고, 연신율이 낮을 뿐만아니라 r_m값도 낮으며 Δr값은 0.82로 매우 높아 성형성이 낮다. 비교강2는 Cu를 첨가하지 않은 강으로 연신율은 높지만 r_m값은 낮고 Δr값이 낮아 성형성이 낮을 뿐만아니라 항복강도가 낮아 성형후에 적은 충격에도 성형물이 쉽게 변형될 수 있다.

비교강3은 탄소함량이 본 발명강의 범위에서 벗어났고 Cu를 첨가하지 않아 항복강도는 높지만 r_m값이 낮고 Δr값은 높으며 연신율이 낮아 성형성이 매우 낮으며 Al값도 3kg/mm²이상으로 상온시효 보증이 곤란하다. 한편 종래강인 티타늄첨가강의 경우 r_m값은 높고 Δr값이 낮아 성형성은 비교적 양호하나 항복강도가 낮아 성형후에 성형물이 적은 충격에도 쉽게 변형되는 결점이 있고 800℃이상의 고온에서 소둔을 해야 성형성을 확보할 수 있으므로 생산 원가가 높다.

본 발명에 의한 냉연강판은 저온에서 소둔하여도 연신율이 높고 항복강도가 높은 기계적 성질을 얻는 것이 가능하여 생산원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중량%로 C:0.003%이하, Mn:0.1%이하, S:0.02%이하, P:0.02%이하, Al:0.01-0.1%, N:0.01%이하, Cu:0.03-0.1%, 나머지 Fe로 이루어지고 Cu/S 원자비가 2-20 인 것을 특징으로 하는 우수한 성형성과 항복강도를 갖는 냉연강판.