KR100530075B1 - 성형성이 우수한 고장력강판과 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 내외판재에 사용되는 인장강도 50kg/㎟ 이상의 고장력강판에 관한 것으로, 그 목적은 합금첨가량을 낯추어 제강 조업성의 저하를 막으면서 탄, 질, 황화물로 고정시킬수 있는 [Ti]와 가공성을 향상시키는 조직을 발달시키는 [Nb]를 일정 식에 의거 복합첨가하여 인장강도가 50Kg/㎟이상을 확보하면서 가공성을 개선할 수 있는 고장력강판과 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 C : 0.01%이하 , Mn : 1.0~3.0%, P : 0.04~0.10% , Si : 0.3~0.8%, S : 0.015% 이하, Sol-Al : 0.06% 이하, N : 0.005% 이하, Cu 0.5~1.0%, Ti : 0.01 - 0.04%, Nb는 다음의 조건, 6.63[C] ≤Nb ≤ 6.63[C] + 0.02%를 만족하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 성형성이 우수한 고장력강판과,

상기와 같이 조성되는 알루미늄 킬드강을 1200∼1250℃의 온도범위에서 균질화처리후, 마무리압연온도 Ar₃이상의 조건으로 열간압연하고, 550 -700℃에서 권취한 다음, 냉간압연하고, 800℃ 이상에서 연속소둔한 후 조질압연하는 것을 포함하여 이루어지는 성형성이 우수한 고장력강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술요지로 한다.

Description

성형성이 우수한 고장력강판과 그 제조방법{High strength steel sheet having superior formability and method for manufacturing there of}

본 발명은 자동차 내외판재에 사용되는 인장강도 50kg/㎟ 이상의 고장력강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금첨가량을 낮추어 제강 조업성의 저하를 막으면서 탄, 질, 황화물로 고정시킬수 있는 [Ti]와 가공성을 향상시키는 조직을 발달시키는 [Nb]를 일정 식에 의거 복합첨가하여 인장강도가 50Kg/㎟이상을 확보하면서 가공성을 개선할 수 있는 고장력강판과 그 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 인장강도 35kg/㎟ 이상의 고장력강판으로 자동차를 생산할 경우 강판의 두께를 낮출수 있는 효과가 있어 에너지 절감을 할 수가 있고 자동차의 안전성 측면에서도 유리한 점이 있으나, 성형성이 낮아 적용되는 부위가 한정되어 있다.

따라서, Si-Mn-P 복합첨가 강으로 성형성이 우수한 고강도 냉연강판이 일본 공개특허공보 소55-24952와 소59-159936호, 대한민국 공개특허공보1998-54117호에도 제안되어 있으나, 합금첨가량이 높을 뿐 아니라 가공성(r_m값)이 그다지 좋은 편이 아니다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 합금첨가량을 낮추어 제강 조업성의 저하를 막으면서 r_m이 1.6이상으로 가공성이 우수하면서도 인장강도가 50Kg/㎟이상을 확보할 수 있는 고장력강판과 그 제조방법을 제공하는데, 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고장력강판은, 중량%로 C : 0.01%이하 , Mn : 1.0~3.0%, P : 0.04~0.10% , Si : 0.3~0.8%, S : 0.015% 이하, Sol-Al : 0.06% 이하, N : 0.005% 이하, Cu 0.5~1.0%, Ti : 0.01 - 0.04%, Nb는 다음의 조건, 6.63[C] ≤Nb ≤ 6.63[C] + 0.02%를 만족하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성된다.

또한, 본 발명의 고장력강판 제조방법은, 중량%로 C : 0.01%이하 , Mn : 1.0~3.0%, P : 0.04~0.10% , Si : 0.3~0.8%, S : 0.015% 이하, Sol-Al : 0.06% 이하, N : 0.005% 이하, Cu 0.5~1.0%, Ti : 0.01 - 0.04%, Nb는 다음의 조건, 6.63[C] ≤Nb ≤ 6.63[C] + 0.02%를 만족하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 알루미늄 킬드강을 1200∼1250℃의 온도범위에서 균질화처리후, 마무리압연온도 Ar₃이상의 조건으로 열간압연하고, 550 -700℃에서 권취한 다음, 냉간압연하고, 800℃ 이상에서 연속소둔한 후 조질압연하는 것을 포함하여 구성된다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 합금청가량을 줄이면서도 인장강도가 50Kg/㎟이상을 확보하고 가공성을 개선하기 위하여, 탄, 질, 황화물로 고정시킬수 있는 [Ti]와 가공성에 좋은 집합조직을 발달시키는 [Nb]를 일정 식에 의거 복합첨가하는데, 특징이 있다. 이러한 본 발명의 강성분의 조성범위를 설명한다.

·C:0.01%이하

상기 탄소함량은 0.01%을 초과하면 항복강도가 상승되어 포밍(FORMING)불량을

유발하고, 또한 고용탄소의 증가로 최종 소둔후 항복점 연신을 유발시켜

스트레쳐-스트레인(Stretcher-Strain)을 발생하므로 탄소함량을 0.01% 이하로 제한하는것이 바람직하다.

·Mn:1.0~3.0%

상기 Mn의 경우 에지크랙을 일으키는 FeS의 형성을 방지하기 위해서 S함량에 대해 약 10배이상이 함유되어야 하는데 본 발명강의 성분상 S가 통상의 극저탄소강에서의 함유량이 0.015%이하이므로 상기의 에지크랙과 관련하여 충분한 량을 첨가한다. 또한 고용강화를 시키기 위해서는 다량 함유하는 것이 강도증가 측면에서 유리한다. Mn의 함량이 1.0%미만에서는 강도측면에서 만족스럽지 못하고, 3.0%이상 초과시 가공성이 열화한다.

·P:0.04~0.10%

상기 P는 소량 첨가에 의해서도 고용강화 및 FeTiP석출에 의한 석출강화 효과가 탁월한 원소이므로 다량첨가 하는 것이 바람직하나 0.1%이상 첨가될 경우 입계취화가 염려되므로 0.04~0.10%로 제한하는 것이 바람직하다.

·Si:0.3~0.8%

상기 Si의 경우 가공성의 큰 저하없이 강도를 증가시키는 원소로 원소로 알려져 있다. 0.3% 미만시 목표강도 확보에 미흡하고, 0.8% 초과하여 첨가될 때 생산공정에서 용접성 및 도금성 등에 악영향을 미친다.

·S:0.015%이하

상기 S는 열간취성을 일으키는 취약한 원소로써 성분범위를 낮게 관리할수록 좋으며, 또한, Mn계 황화물로 석출하기 때문에 Mn을 낮추기 위해서는 그 상한을 0.015%로 제한하는것이 바람직하다.

· Al:0.06%이하

상기 Al은 강의 탈산을 위해 첨가하는 성분으로서, 그 첨가량이 0.06% 초과인 경우에는 재질경화의 원인이 되므로 , 상기 Al의 함량은 0.06% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

·N:0.005%이하

상기 N은 침입형 원소로서 {111} 집합조직을 억제하여 가공성을 해치고 입자성장을 방해하여 연신율을 저하시키므로 낮게 관리할 수록 가공성에 좋으며, 시효성원소로서 시효현상을 최소화하기 위해 그 상한을 0.005%로 제한하는 것이 바람직하다

· Cu:0.5~1.0%

상기 Cu는 통상 석출강화를 위해서 첨가하나 단시간의 열처리에 의해서는 석출강화의 효과를 얻기가 어렵기 때문에 가공성의 저해없이 강도증가를 시키기 위해서 첨가하는데, 0.5%미만의 경우 목표강도 확보가 어렵고, 1.0% 초과의 경우 제강조업성 및 제강 원단위 측면에서 불리하므로 0.5~1.0%로 제한하는 것이 바람직하다.

·Ti:0.01~0.04%

상기 Ti는 고용원소(질소,황)를 TiN, TiS로 석출시킴으로서 항복강도를 낮추고 항복점 연신을 제거시켜 스트레쳐 스트레인의 발생을 억제하는 역활을 한다. 통상적으로 소둔후의 항복강도와 성형시 발생하는 스트레쳐 스트레인은 강중에 존재하는 고용원소량에 비례하여 증가하게 된다. 본 발명에서는 Ti첨가에 의해 질소와 황을 고정하는 효과로 항복강도를 낮추고 스트레쳐 스트레인을 제거할 수 있는 기능을 가진다. 그러나, Ti량이 0.01% 미만이 되면 고용원소를 효과적으로 석출시킬 수 없고 , 0.04% 를 초과하게 되면 그 효과측면에서 무의미하므로 Ti량을 0.01∼0.04%로 제한하는 것이 바람직하다.

·Nb: 고용Nb이 0.02%이하 만족하도록 첨가

상기 Nb는 강중의 고용C과 결합하여 미세한 NbC석출물을 형성하는 원소로서 극소탄소강에 미세한 NbC석출물 분포로 인하여 입자크기를 미세화시킴으로서 입자사이즈강화 및 석출강화, 분산강화를 동시에 이룰수 있는 강화원소이며, 또한 소둔시 {111} 집합조직을 발달시키는 원소이다. 따라서, Nb을 일정량 고용시키는데, 고용Nb이 0.02%를 초과할 시 강도가 초과하여 목표재질을 얻을수 없기에 고용 Nb가 0.02%이하로 한다.

따라서, 고용Nb이 0.02%이하가 되면서 고용C와 반응하여 NbC를 석출하기 위해서는 Nb은 아래 관계식1을 만족하도록 첨가하는 것이 좋다.

[관계식 1]

6.63[C] < Nb ≤ 6.63[C] + 0.02%

Nb이 6.63[C] % 미만으로 첨가시 안정적인 NbC량 확보가 안되어서 강도부족, 가공성 부족, 스트레쳐-스트레인이 발생할 수 있으며, 6.63[C] + 0.02%를 초과할시에는 강도초과와 연신율 저하를 초래할 수 있다.

상기와 같은 조성되는 슬라브는 제강공정을 통해 용강을 얻은 다음에 조괴 또는 연속주조공정을 통해 만든다. 이 슬라브를 열간압연공정, 권취공정, 냉간압연공정, 소둔공정을 통해 목표로 하는 기계적성질을 갖는 고장력강판을 제조하는데, 각 공정별 제조조건을 구체적으로 설명한다.

·열간압연공정

슬라브를 열간압연전 오스테나이트조직이 충분히 균질화될 수 있는 1200∼1250℃에서 가열한 후 Ar3온도 직상에서 마무리 열간압연을 실시한다. 열간 마무리압연온도를 Ar3 변태점미만에서 작업을 하면 페라이트+퍼얼라이트 2상조직에서 압연되므로 이상 조대립이 발생되고 그에따라 제품 가공시 불량발생의 요인이 된다. 따라서 상기 열간 마무리압연온도는 Ar₃ 변태점 이상에서 행하는 것이 바람직하다.

· 권취공정

상기 열간압연한 열연판을 권취하는데, 권취온도는 550∼700℃로 제한하는 것이 바람직하다. 권취온도가 700℃ 보다 높으면 고온 작업으로 인한 스케일 다량 발생으로 표면품질의 문제가 야기될 수 있고 조직의 {111} 방향의 분율이 낮아져 가공성의 열화요인이 되며, 550℃ 보다 낮은 저온으로 작업시 조직의 {111} 방향 분율이 높아져 가공성이 향상되나, 코일 내외부의 온도편차가 크게 발생하여 코일내 재질의 편차가 발생할 우려가 있다.

·냉간압연공정

권취한 열연판을 냉간압연하는데, 이때 냉간압연은 원하는 최종두께로 냉연판을 얻을 수 있도록 적절히 압연조건을 설정하면 된다. 따라서, 냉간압연조건은 특별히 한정하지 않으므로 통상의 조건이면 가능하다.

·소둔공정

그 다음으로 냉간압연판을 소둔하는데, 이때의 소둔은 연속소둔이 좋다. 연속소둔온도는 재결정완료온도 이하로 작업시 혼립조직이 발생하여 재질편차 및 가공시 가공크랙의 발생 우려가 있으므로 재결정완료온도 이상에서 행하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 단시간 연속소둔인점을 고려하여 800℃이상에서 연속소둔하는 것이 좋다.

상기와 같이 소둔하여 얻은 냉연강판은 통상의 조건으로 조질압연한다.

본 발명에 따라 제조되는 고장력강판은 인장강도가 50Kg/㎟이상이며, r_m값(수직이방성의 평균값, r_m =(r0+2r45+r90)/4)이 1.6이상인 냉연강판의 특성을 갖는다. 또한, 본 발명에 따라 제공되는 고장력강판은 제품의 요구특성에 맞추어 통상의 전기곧금 또는 용융도금이 적용될 수도 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 조성을 갖도록 극저탄소 알루미늄 킬드강을 전로에서 용해하여 노외정련처리를 한 후 연속주조하여 강슬라브를 제조하였다. 이때 하기 표1에 나타난 발명강(1-3) 및 비교강(4-6)은 모두 노외정련후 최종강 성분이다. 발명강(1-3)은 고용 Nb가 0.02%이하 함유할 수 있도록 6.63[C] % (α로 표기)이상

, 6.63[C] + 0.02%(β로 표기)이하의 범위 내에서 첨가되었고, 또한 비교강(4)는

Nb가 α 미만으로 첨가된 강이며, 비교강(5)은 Nb가 β범위를 초과해서 첨가된

강이다. 비교강(6)은 Nb가 α 미만으로 첨가된 강으로서 C도 제한범위를 초과하

였고 P성분도 제한범위를 초과하여 첨가된 강이며 Ti는 미첨가된 강이다.

표 1과 같은 조성을 갖는 강슬라브를 1250℃의 온도에서 균질화처리한 다음

Ar3 직상 온도인 910℃ 부근에서 2.3㎜의 두께로 마무리 열간압연을 한 후, 표 2

에 표기한 열연 권취온도에서 권취하고 통상의 방법으로 산세를 행하였다. 산세된

열연강판은 냉간압연후 연속소둔을 적용하여 최종 냉연강판의 두께가 0.70mm인

냉연강판을 얻었다. 표2는 발명강, 비교강의 기계적성질 및 성형성지수인 r_m

을 나타낸다.

상기 표 1,2에 나타난 바와 같이, 비교강(4)의 경우에는 Nb를 고용Nb 확보범위에

미달되게 첨가하였으므로 TS가 50Kg이하로 강도 부족 및 성형성이 불량하다. 비교강(5)의 경우에는 Nb를 고용Nb 확보범위에 초과되게 첨가하였으므로 TS강도가 목표강도를 초과하고 성형성은 불량하다. 비교강(6)의 경우에는 Ti가 미첨가된 강으로서 [P]를 관리범위를 초과하여 첨가하여 강도확보는 되었으나 [Nb]를 고용Nb 확보범위에 미달되게 첨가하였으므로 성형성이 불량하다.

그러나, 발명강(1-3)에 경우 Si의 첨가를 0.3~0.8%, P의 첨가를 0.04~0.10%로 제한하고 Nb, Ti가 첨가된 강으로서 Nb의 경우 고용Nb 확보범위내로 첨가하였으므로 목표강도 확보와 성형성이 양호하였다

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고용강화원소 [P]를 첨가하는 통상의 심가

공용 냉연 고장력강의 강도확보와 가공성을 향상시키기 위하여 [Si]의 첨가를

0.3~0.8%, [P]의 첨가를 0.04~0.10%로 제한하고 [Ti]와 [Nb]를 첨가하는데, 특히 [Nb]는 고용[Nb]를 확보하기 위해 [C]과 상호 관계식에 의거 첨가함으로써 성형성이 우수한 냉간압연 50Kg급 고장력강판을 제공할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 중량%로 C : 0.01%이하 , Mn : 1.0~3.0%, P : 0.04~0.10% , Si : 0.3~0.8%, S : 0.015% 이하, Sol-Al : 0.06% 이하, N : 0.005% 이하, Cu 0.5~1.0%, Ti : 0.01 - 0.04%, Nb는 다음의 조건, 6.63[C] ≤Nb ≤ 6.63[C] + 0.02%를 만족하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 성형성이 우수한 고장력강판.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고장력강판은 인장강도가 50Kg/㎟이상이며, r_m값(수직이방성의 평균값)이 1.6이상임을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고장력강판.
3. 중량%로 C : 0.01%이하 , Mn : 1.0~3.0%, P : 0.04~0.10% , Si : 0.3~0.8%, S : 0.015% 이하, Sol-Al : 0.06% 이하, N : 0.005% 이하, Cu 0.5~1.0%, Ti : 0.01 - 0.04%, Nb는 다음의 조건, 6.63[C] ≤Nb ≤ 6.63[C] + 0.02%를 만족하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 알루미늄 킬드강을 1200∼1250℃의 온도범위에서 균질화처리후, 마무리압연온도 Ar3이상의 조건으로 열간압연하고, 550 -700℃에서 권취한 다음, 냉간압연하고, 800℃ 이상에서 연속소둔한 후 조질압연하는 것을 포함하여 이루어지는 성형성이 우수한 고장력강판의 제조방법.