KR100470643B1

KR100470643B1 - 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판 및그 제조방법

Info

Publication number: KR100470643B1
Application number: KR10-2000-0073232A
Authority: KR
Inventors: 진광근; 홍영광
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2005-03-07
Also published as: KR20020044242A

Abstract

본 발명은 자동차 내,외판재 및 구조부재(member종류) 용 강판, 또는 고강도 용융아연 도금강판의 원판으로 사용되는 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 강 성분을 적절히 조정함으로써, 인장강도 35~40kgf/㎟의 고강도를 제공함과 아울러 우수한 드로잉성 및 내2차 가공취성도 제공할 수 있는 냉연강판의 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

중량%로, C:0.001~0.004%, Mn:0.3~1.0%, P:0.03~0.07%, S:0.01%이하, N:0.003%이하, 산가용Al:0.2~0.3%, Ti:0.015~0.04%, Nb:0.003~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강을 재가열한 후 Ar₃ 이상 Ar₃+50℃ 이하의 온도범위에서 열간압연을 마무리하고, 620~680℃의 온도범위에서 권취한 다음 상온까지 냉각하고 산세한 후, 냉간압연하고 830~880℃에서 3분 이내로 소둔하는 것을 포함하여 이루어지는 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 상기와 같이 조성되고, 랭크포드값(r값)이 2.0~2.4, 연신율이 38~43%, 그리고 DBTT가 -50℃이하인 것을 특징으로 하는 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판에 관한 것이다.

Description

드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법{A HIGH STRENGTH COLD ROLLED STEEL SHEET WITH EXCELLENT DRAWABILITY AND SECONDARY WORKING BRITTLENESS RESISTANCE, AND A METHOD FOR MANUFACTURING IT}

본 발명은 자동차 내,외판재 및 구조부재용 강판, 또는 고강도 용융아연 도금강판의 원판으로 사용되는 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강 성분 중 Mn 및 P을 첨가하여 인장강도와 드로잉성을 확보하고 Al,Mo,B 등을 첨가하여 P에 의한 2차 가공취성을 억제할 수 있는 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

자동차 내,외판재 및 구조부재(member종류) 용으로 사용되는 고강도 냉연강판은, 드로잉성 뿐 아니라 내2차 가공취성도 우수해야 한다.

이와 같은 냉연강판을 제조하는 방법으로서, 일본 특개소57-35662호, 일본 특개평5-339642호, 및 일본 특개평7-316735호에서는 Ti 또는 Nb 등과 같은 탄화물 형성원소를 1종 또는 2종 첨가한 극저탄소강(IF강)에, 고용강화 원소인 Mn, P 등을 첨가하고 B을 첨가하여 내2차 가공취성을 개선하고 있다. 상기한 기술들은, Ti 또는 Nb 등과 같은 탄화물 형성원소가 첨가되어 드로잉성이 매우 우수한 극저탄소강에 있어서, 강도를 증가시키기 위해 P을 첨가하고 있다. 그러나, P은 편석이 용이한 원소이기 때문에, 내2차 가공취성에 매우 취약해지는 문제가 있어서, P을 첨가한 IF강에 B을 첨가했다. 그러나, B을 첨가하면 드로잉성이 감소하고 합금첨가시 첨가량의 제어가 어려울 뿐 아니라, 과잉 첨가되면 소둔과정에서 재결정온도가 급격하게 상승하여 드로잉성 및 연신율이 현저하게 저하하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 일본 특개평6-172871호, 특개평10-265898호에서는, P에 의한 취성을 감소시키기 위하여 강중 P의 함량을 낮추고, P의 저감에 따른 강도저하를 보상하기 위해서, C의 함량을 0.005~0.015%수준으로 높인 강에 Ti을 첨가하여 TiC의 양을 증가시키고 있다. 그러나, 이와 같이 조성된 강에서 드로잉성을 얻기 위해서는 강중 C를 TiC으로 전량 석출시켜야 하는데, C함량이 높기 때문에 소요되는 Ti양이 증가하고, 그에 따라 슬라브생산시 연주조업에서 노즐 막힘현상이 발생함과 아울러, 제조비용이 증가하는 단점이 있었다.

이에, 본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 강 성분을 적절히 조정함으로써, 인장강도 35~40kgf/㎟의 고강도를 제공함과 아울러 우수한 드로잉성 및 내2차 가공취성도 제공할 수 있는 냉연강판의 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

또한, 본 발명은, 중량%로, C:0.001~0.004%, Mn:0.3~1.0%, P:0.03~0.07%, S:0.01%이하,N:0.003%이하, 산가용Al:0.2~0.3%, Ti:0.015~0.04%, Nb:0.003~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 랭크포드값(r값)이 2.0~2.4, 연신율이 38~43%, 그리고 DBTT가 -50℃이하인 것을 특징으로 하는 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판에 관한 것이다.

여기서, 상기 강 성분 중에는, 0.02~0.1중량%의 Mo이 추가로 함유될 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명에서는, 강도확보를 위해 P이 첨가된 극저탄소강에 있어서, 드로잉성과 함께 내2차 가공취성을 개선하기 위하여, 강 성분 중 Al과 선택적으로 Mo을 함유시키고, 이후 제조공정에 있어서 냉간압연후 고온소둔시 그 온도를 적절히 제어하였다.

이와 같이 하여 얻어진 냉연강판은, 랭크포드값(r값)이 2.0~2.4, 연신율이 38~43%로 우수한 드로잉성을 나타내고, 내2차 가공취성을 나타내는 DBTT가 -50℃이하로 된다.

이하, 강 성분 및 제조공정에 대하여 설명한다.

C는 냉연강판에서 (111)집합조직의 발달을 억제하여 드로잉성을 감소시키므로 그 함량은 최소한으로 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 그 함량이 지나치게 많으면 탄화물이 증가하여 소둔과정에서 재결정온도가 상승하게 되고, (111)집합조직을 가진 결정립의 성장이 억제되어 드로잉성이 저하되기 때문에 상한은 0.004%로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 C의 함량을 0.001% 미만으로 하면 제조비용이 증가하기 때문에, 하한은 0.001%로 설정하는 것이 바람직하다.

Mn은 고용강화에 의하여 강도를 향상시키는 원소로, 그 함량이 0.3%미만인 경우에는 고용강화효과가 너무 적고, 1.0%이상이면 극저탄소강 제조시 C함량을 제어하기 어렵기 때문에, 0.3~1.0%로 설정하는 것이 바람직하다.

P은 그 함량이 0.03% 미만이면 강도상승효과가 적고 0.07%이상이면 열간압연후 권취과정에서 인화철티타늄[FeTiP]을 형성하여 소둔과정에서 재결정온도를 상승시켜 드로잉성을 저하시키기 때문에, 0.03~0.07%로 제한하는 것이 바람직하다.

S은 그 함량이 0.01%이상이면 열간압연전에 형성되는 황화물이 비교적 미세한 Ti₄C₂S₂에서 조대한 TiS로 변화하기 때문에 열연중 고용탄소가 존재하게 된다. 이러한 고용탄소는, 열연집합조직을 드로잉성에 나쁜 성분으로 변화시키고, 또한 압연후 냉각과정에서 미세한 TiC탄화물을 형성하기 때문에, 소둔과정에서 결정립 성장을 억제하여 드로잉성을 저하시킨다. 따라서, 상기 S의 함량은 0.01% 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

N는 강중 Ti와 결합하여 연성과 드로잉성을 저하시키기 때문에, 0.003%이하로 관리하는 것이 바람직하다.

산가용Al은 고온역에서 P보다 먼저 입계에 편석하여 2차 가공취성을 억제하는 원소로서, 그 함량이 0.2%미만이면 상기한 효과가 작고 0.3%이상이면 2차 가공취성은 개선되지만 연신율이 급격히 저하되고 더욱이 합금비용이 과다하게 증가하기 때문에, 그 함량범위를 0.2~0.3%로 설정하는 것이 바람직하다.

Ti은 강중 N,S,C를 완전히 결합시키거나 또는 잉여 Ti이 존재하면 드로잉성을 증가시키는 원소로, 그 함량이 0.015%미만이면 이들 원소와 결합하는데 불충분하고 0.04%이상이면 과다한 FeTiP을 형성하여 드로잉성을 열화시키기 때문에, 0.015~0.04%로 제한하는 것이 바람직하다.

Nb은 열연과정에서 재결정을 지연시키고, 냉각과정에서 NbC을 형성하여 열연판의 결정립을 미세화시킴으로써 압연방향과 45도 방향의 드로잉성을 증대시키는 역할을 하는 원소로서, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.0030% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함량이 많으면 연신율이 저하하기 때문에, 0.0030~0.01%로 첨가하는 것이 바람직하다.

Mo은 본 발명에서 선택적으로 첨가할 수 있는 원소로서, 열연후 냉각과정에서 TiC 또는 NbC와 복합석출하여 열연판의 결정립도를 미세화한다. 본 발명에서는 일부 고용된 Mo이 강도를 상승시키고 P의 입계편석에 의한 2차가공취성을 개선시킬 수 있으므로 첨가하는데, 그 함량이 0.02%미만이면 효과가 적고 0.1%이상이면 가공성이 저하하고 비용도 증가하므로, 0.02~0.1%로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 조성된 강 슬라브를 재가열한 후 열간압연하는데, 상기 열간압연 마무리 압연온도는 Ar₃ 이상 Ar₃+50℃ 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 마무리 압연온도가 Ar₃ 온도보다 낮으면 페라이트변태후 압연변형을 받아서 드로잉성이 저하되고, Ar₃+50℃ 보다 높으면 열간압연직후 결정립 성장속도가 증가하여 조대한 결정립이 얻어져 가공성이 열화되기 때문이다.

그 다음, 상기 열연판을 권취하고 상온까지 냉각한 후 통상의 방법으로 산세하여 냉간압연을 실시한다. 이 때, 상기 열연권취온도는 620~680℃로 설정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그 온도가 620℃미만이면 C의 결합이 충분하지 못해 드로잉성이 저하되고, 680℃이상이면 결정립의 성장으로 압연방향과 45도 방향의 드로잉성이 감소하고 강도도 저하하기 때문이다.

이와 같이 하여 얻어진 냉연판을 소둔하는데, 상기 냉연판 소둔은 드로잉성에 유리한 (111)집합조직을 형성,발달시키는데 직접적인 영향을 미치기 때문에, 적절한 조건하에서 실시되어야 한다. 본 발명에서는 830~880℃의 온도에서 3분 이내로 실시하는 것이 바람직하는 것이 바람직한데, 그 이유는, 상기 냉연판 소둔온도가 830℃ 미만이면, (111)집합조직이 충분히 발달하지 못하고 880℃를 넘으면 오스테나이트가 형성되어 드로잉성을 감소시키기 때문이다. 또한, 상기 소둔을 3분 이내로 실시하면 재결정립의 성장에 의한 (111)집합조직을 충분히 형성시킬 수 있으나, 3분을 초과하면 석출물이 재용해되어 강도가 저하하기 때문에 바람직하지 않다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표 1과 같이 조성되는 강 슬라브를 1200℃에서 1시간 가열하여 920℃에서 4mm두께로 마무리 열간압연한 다음, 그 온도에서 1시간 유지한 후 노냉한 다음, 상기 열연판을 산세하여, 두께 1.2mm로 냉간압연하였다. 이 때, 상기 열연판의 권취온도를 하기 표 2과 같이 변화시켰다. 이와 같은 냉연판을 840℃에서 45초간 소둔한 후 상온까지 냉각하였다.

그 후, 냉연강판의 기계적 성질 및 내2차 가공취성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 여기서, 내2차 가공취성은 드로잉비를 1.92로 하여 측정한 것이며, r은 소성변형비를 나타내는 것으로서 드로잉성을 평가하는 지표가 된다.

구분	화학성분(중량%)
구분	C	Mn	P	S	Sol.Al	N	Ti	Nb	Mo
발명강1	0.002	0.3	0.07	0.005	0.25	0.002	0.025	0.005	－
발명강2	0.002	0.5	0.06		0.23		0.027
발명강3	0.002	0.8	0.05		0.22		0.027
발명강4	0.003	0.6	0.06		0.26		0.031		0.05
발명강5	0.003	0.9	0.06		0.23		0.035		0.05
비교강1	0.004	0.7	0.09	0.01	0.04		0.030	0.010	－
비교강2	0.003	0.6	0.09		0.04		0.032	0.010	0.001
비교강3	0.012	1.0	0.04		0.05		0.085	－	－

구분	사용 강종	제조조건	기계적 성질				내2차 가공취성(DBTT,℃)
구분	사용 강종	열연권취온도(℃)	항복강도(kg/㎟)	인장강도(kg/㎟)	연신율(%)	r값	내2차 가공취성(DBTT,℃)
발명재1	발명강1	650	19.7	35.6	42	2.4	-65
발명재2	발명강2		21.0	38.1	41	2.3	-60
발명재3	발명강3		23.2	40.9	40	2.2	-50
비교재1		600	25.5	42.7	36	1.7	-60
비교재2		750	22.8	39.6	38	1.9	-30
발명재4	발명강4	650	20.9	38.9	39	2.2	-70
발명재5	발명강5		22.7	41.5	38	2.1	-60
비교재3	비교강1		23.2	41.0	37	2.0	-30
비교재4	비교강2		24.5	41.8	36	1.9	-40
비교재5	비교강3		23.8	41.5	35	1.7	-80

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 강 성분 및 제조조건을 모두 만족시키는 발명재(1)~(5)는, 기계적 성질이 우수하고, 드로잉성을 나타내는 r값도 2.0 이상이며, 내2차 가공취성을 나타내는 DBTT도 -60℃이하였다.

그러나, 본 발명강을 이용하였으나, 열연판 권취온도가 본 발명 범위를 벗어나는 비교재(1),(2)는 r값이 낮아 드로잉성이 나쁘고, 내2차 가공취성도 좋지 않았다.

한편, P과 Sol.Al이 과잉 첨가된 비교강(1),(2)로 제조된 비교재(3),(4)는, 연신율과 r값이 낮았고, C의 함량이 많은 비교강(3)으로 제조된 비교재(5)는 내2차 가공취성은 매우 우수하였으나, r값이 매우 적고 연신율도 나빴다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 자동차용 인장강도 35~40kg/㎟급 고강도 냉연강판의 제조가 용이하기 때문에, 자동차의 차체경량화 및 안전성를 위한 부품용으로 적용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

중량%로, C:0.001~0.004%, Mn:0.3~1.0%, P:0.03~0.07%, S:0.01%이하, N:0.003%이하, 산가용Al:0.2~0.3%, Ti:0.015~0.04%, Nb:0.003~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강을 재가열한 후 Ar₃ 이상 Ar₃+50℃ 이하의 온도범위에서 열간압연을 마무리하고, 620~680℃의 온도범위에서 권취한 다음 상온까지 냉각하고 산세한 후, 냉간압연하고 830~880℃에서 3분 이내로 소둔하는 것을 포함하여 이루어지는 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 강 성분 중에는 0.02~0.1중량%의 Mo이 추가로 함유되는 것을 특징으로 하는 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판 제조방법
중량%로, C:0.001~0.004%, Mn:0.3~1.0%, P:0.03~0.07%, S:0.01%이하, N:0.003%이하, 산가용Al:0.2~0.3%, Ti:0.015~0.04%, Nb:0.003~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 랭크포드값(r값)이 2.0~2.4, 연신율이 38~43%, 그리고 DBTT가 -50℃이하인 것을 특징으로 하는 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판
제 3항에 있어서, 상기 냉연강판에는 0.02~0.1중량%의 Mo이 추가로 함유되는 것을 특징으로 하는 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판