KR100694711B1 - 내식성이 우수한 자동차 머플러용 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

내식성이 우수한 자동차 머플러용 강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 중량%로 C:0.01%이하, Si:0.1~0.3%, Mn:0.3~0.5%, P:0.015%이하, S:0.015%이하, Al:0.02-0.05%, N:0.004%이하, Cu:0.2~0.6%, Co:0.01~0.04% Ni:0.2~0.4% 및 Nb:0.005-0.05%를 포함하며, T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이상이고, Nb/C비=(Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비:0.5~2.0이며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 자동차 머플러용 강판을 제공한다.
또한 본 발명은 중량%로 C:0.01%이하, Si:0.1~0.3%, Mn:0.3~0.5%, P:0.015%이하, S:0.015%이하, Al:0.02-0.05%, N:0.004%이하, Cu:0.2~0.6%, Co:0.01~0.04% Ni:0.2~0.4% 및 Nb:0.005-0.05%를 포함하며, T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이상이고, Nb/C비=(Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비:0.5~2.0이며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강 슬라브를 제조하는 단계와 상기 슬라브를 재가열하고 마무리압연시 압연온도를 Ar3변태온도 이상의 조건에서 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계와 상기 열연강판을 50~90%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계 및 상기 냉연강판을 500~900 ℃ 의 온도범위에서 10초 이상으로 연속소둔하는 단계를 포함하는 자동차 머플러용 강판의 제조방법을 제공한다.
머플러, 응축수, 냉연강판, 내식성

Description

내식성이 우수한 자동차 머플러용 강판 및 그 제조방법{STEEL SHEET HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE IN MUFFLER OF AUTOMOBILE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME.}
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축수 용액에 대한 내식성 실험을 위해 사용한 실험장치를 나타낸 개략도이다.
본 발명은 고온과 부식환경에 사용되는 강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 머플러에 사용되는 응축수에 대한 내식성과 내충격성 그리고 수명 보증기간이 우수한 고내식 자동차 머플러용 강판과 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차나 가전제품에는 강판으로 제작되는 부품들이 많이 적용되고 있다. 이러한 자동차 및 가전제품에 사용되는 부품 중에는 고온의 부식환경에서 사용되는 경우가 적지 않다.
고온의 부식환경에서 사용되는 부품 중에서 예를 들어 설명하면, 자동차의 배기계통을 형성하는 머플러(muffler)가 있다.
자동차용 머플러는 엔진에서 발생한 고온 고압의 연소가스를 냉각시켜 외부 로 배출시키며 배기 소음을 줄여주는 역할을 한다. 이러한 머플러는 일반적으로 머플러 본체와 머플러 본체에 연결되는 배기 파이프 그리고 이들을 상호 연결시켜 주기 위한 플랜지로 구성된다. 그리고 머플러 본체는 자동차의 종류에 따라 다소 다르지만 일반적으로 그 내부에 소음을 줄여주기 위해 다수의 칸막이와 작은 파이프들이 설치된다.
이러한 자동차용 머플러는 상온상태에서 사용되는 것이 아니라 자동차 운행 상태에 따라 온도가 고온으로 상승하고 냉각되는 환경에서 사용된다. 또한 자동차용 머플러는 그 내부로 엔진에서 연소된 연소가스가 통과하게 되며, 머플러를 통과하는 연소가스는 머플러 내의 수분과 반응하여 응축수를 생성하게 된다. 이와 같이 생성된 응축수에는 SO3 2-, NH4 +, SO4 2-, Cl-, NO2 -, NO3 - 등과 같은 고부식 배기가스 이온이 함유되어 있다.
자동차를 장기간 운행하게 되면 머플러는 내부에서 발생한 응축수에 의하여 내부 부식이 발생하며, 도로에 살포되는 염화칼슘과 같은 제설제로 인하여 외부 부식이 발생하게 된다.
이러한 이유로 자동차용 머플러는 내식성과 내열성 그리고 내충격성이 우수한 재질로 제작되어야 한다.
지금까지 알려진 자동차용 머플러에 사용되는 강판으로는 알루미늄이 도금된 강판과 스테인레스 강판이 있다.
알루미늄이 도금된 강판은 알루미늄 자체가 강판에 비하여 고가이므로 머플 러 소재로는 적합하지 않다. 또한 알루미늄이 도금된 강판은 장시간 사용하게 되면 알루미늄 도금층이 부식되게 되고 이로 인하여 부식된 부분의 강판이 매우 빠르게 부식된다는 문제점이 있다. 이러한 부식 문제를 해결하기 위하여 알루미늄 도금층의 두께를 증가시키는 방법이 있지만, 이러한 방법 역시 알루미늄 도금층의 두께가 두꺼울수록 원가가 상승된다는 문제점이 있다. 또한 기술적으로도 도금층 두께를 증가시키는 데에는 한계가 있다. 따라서 알루미늄이 도금된 강판은 자동차용 머플러 소재로 사용되기에는 내식성 과 제조 원가 측면에서 많은 문제점이 있다.
또 다른 자동차 머플러용 소재인 스테인레스강판의 경우 내식성은 비교적 우수한 것으로 알려져 있으나 소재의 가격 자체가 고가라는 문제점이 있다. 또한 머플러는 고온과 상온으로의 온도 변화가 심한 환경에서 사용되므로, 이와 같이 온도 변화가 심한 환경에서는 스테인레스 강판 자체의 고온 내식성이 문제가 되고 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 강판에 도금되는 도금층의 특성을 우수하게 하거나 스테인레스 강판의 성분 자체를 변경하거나 스테인레스강에 알루미늄을 도금하는 강판이 제안되어 있다.
이러한 선행기술로는 일본 공개특허공보 제1999-269605호가 있다. 이 발명은 알루미늄 도금층에 관한 것으로 강판 자체의 조성으로 C:0.004 wt％이하，P:0.04~ 0.08wt％，S:0.01wt％이하，Ti:0.02~ 0.10wt％，N:0.003 wt％이하를 함유한 강판을 사용하였으며, 이러한 강판의 편면 또는 양면에 ，Al:30~ 70wt％，Si:0.5 ~ 2.5 wt％를 함유하고，잔부가 Zn 인 Zn-Al계 합금을 도금한 강판을 개시하고 있다.
그러나 이 발명은 내식성이 충분하지 않는 다는 문제점이 여전히 있다.
또 다른 선행기술로는 일본 공개특허공보 제1990-270521호가 있다. 이 발명은 스테인레스강에 알루미늄을 도금하여 내식성을 강화한 것이다. 그리고 또 다른 선행기술로는 일본 공개특허공보 제 1976-136792호 가 있다. 이 발명은 강판의 성분을 조정하여 용접성등을 개선한 것이다.
그러나 위의 두 발명은 여전히 Ni 및 Cr등의 고가의 합금철이 다량 첨가하여 제조원가가 높다는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제조원가가 저렴하면서, 매우 우수한 응축수 내식성과 고강도를 발휘하는 내식성이 우수한 자동차 머플러용 강판을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조원가가 저렴하면서, 매우 우수한 응축수 내식성과 고강도를 발휘하는 내식성이 우수한 자동차 머플러용 강판의 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중량%로 C:0.01%이하, Si:0.1~0.3%, Mn:0.3~0.5%, P:0.015%이하, S:0.015%이하, Al:0.02-0.05%, N:0.004%이하, Cu:0.2~0.6%, Co:0.01~0.04%, Ni:0.2~0.4% 및 Nb:0.005-0.05%를 포함하며, T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이상이고, Nb/C비=(Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비:0.5~2.0이며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 자동차 머플러용 강판을 제공한다.
또한 본 발명은 중량%로 C:0.01%이하, Si:0.1~0.3%, Mn:0.3~0.5%, P:0.015%이하, S:0.015%이하, Al:0.02-0.05%, N:0.004%이하, Cu:0.2~0.6%, Co:0.01~0.04%, Ni:0.2~0.4% 및 Nb:0.005-0.05%를 포함하며, T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이상이고, Nb/C비=(Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비:0.5~2.0이며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강 슬라브를 제조하는 단계와 상기 슬라브를 재가열하고 마무리압연시 압연온도를 Ar3변태온도 이상의 조건에서 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계와 상기 열연강판을 50~90%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계 및 상기 냉연강판을 500~900 ℃ 의 온도범위에서 10초 이상으로 연속소둔하는 단계를 포함하는 자동차 머플러용 강판의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명에 따른 자동차 머플러용 강판의 제조방법은 열연강판 제조 단계에서 열간압연된 강판을 600 ℃ 이상의 권취온도에서 권취하는 단계를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 자동차 머플러용 강판의 제조방법은 연속소둔 단계에서 상기 연속소둔을 10초 내지 30분 동안 행하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 머플러용 강판은, 중량%(이하 본 발명에서 %는 특별한 언급이 없는 한 중량 %를 의미한다.)로 C:0.01%이하, Si:0.1~0.3%, Mn:0.3~0.5%, P:0.015%이하, S:0.015%이하, Al:0.02-0.05%, N:0.004%이하, Cu:0.2~0.6%, Co:0.01~0.04% Ni:0.2~0.4% 및 Nb:0.005-0.05%를 포함하며, T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이상이고, Nb/C비=(Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비:0.5~2.0이며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 머플러용 강판의 화학조성을 한정한 이유를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 탄소(C)의 함량은 0.01%이하가 바람직하다. 이와 같이 탄소(C)의 함량을 한정한 이유는 탄소가 0.01%이상의 경우에는 탄소함량이 높아 연성이 저하되며, 이로 인하여 머플러를 가공하기 위한 가공성이 크게 저하한다. 따라서, 탄소(C)의 함량은 0.01%이하로 하는 것이 바람직하다.
실리콘(Si)의 함량은 0.1-0.3%가 바람직하다. 이와 같이 실리콘의 함유량을 한정한 이유는 실리콘은 수분과 반응하여 SiO2산화물을 생성하여 응축수 부식을 지연하는 역할을 하는데 Si의 함량 0.1%이하의 경우 SiO2산화물 생성량이 적어 내식효과가 적으므로 하한값을 0.1%로 하였으며 Si함량 0.3%를 초과할 경우 연성이 낮아져 성형성을 저해하므로 상한값을 0.3%로 하는 것이 바람직하다.
망간(Mn)의 함량은 0.3~0.5%가 바람직하다. 망간은 강중에 고용되어 있는 황을 MnS로 석출하여 고용 황에 의한 적열취성(Hot shortness)을 방지하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 망간이 응축수와 반응하여 MnO를 생성하여 응축수 내식성을 향상하는 역할을 한다. Mn 함량 0.3%이하의 경우 MnO산화물 생성량이 적어 내식효과가 적으므로 하한값을 0.3%로 하고, Mn함량 0.5% 를 초과할 경우 연성이 낮아져 성형성을 저해하므로 상한값을 0.5%로 하는 것이 바람직하다.
인(P)의 함량은 0.015%이하가 바람직하다. 인은 그 함량이 0.015%를 초과할 경우 결정립계에 편석되어 결정립을 쉽게 부식하여 내식성을 크게 저하할 뿐만 아니라 연성이 저하하여 가공성도 저하하므로 그 상한값은 0.015%가 바람직하다.
황(S)의 함량은 0.015%이하가 바람직하다. 황(S)은 응축수 내식성에는 크게 영향을 미치지 않으나 높을 경우 적열취성을 발생할 우려가 있으며 또한 가공성이 저하하므로 그 상한값을 0.015%로 하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al)의 함량은 0.02-0.05%가 바람직하다. 알루미늄은 탈산제로 첨가하는 원소로서 강중 질소를 석출함으로써 고용질소에 의한 성형성이 저하되는 것을 방지한다. 본 발명의 일 실시예에서는 알루미늄이 0.02%미만일 경우 고용질소에 의하여 성형성이 저하될 수 있으므로 그 하한값을 0.02%로 하고, 0.05%를 초과할 경우에는 연성이 급격히 저하되므로 그 상한값을 0.05%로 하는 것이 바람직하다.
질소(N)의 함량은 0.004%이하가 바람직하다. 질소는 불가피하게 함유되는 원소로서 0.004%를 초과할 경우 성형성이 저하되므로 그 상한값을 0.004%로 하는 것이 바람직하다.
구리(Cu)의 함량은 0.2~0.6%가 바람직하다. 구리는 강중에 첨가되어 응축수중 많은 부분을 차지하는 황산이온과 반응하여 CuS를 생성하는 역할을 한다. 이러한 구리는 강중에서 SO4 2-이온 및 SO3 2-이온을 효과적으로 소모하여 내식성을 크게 향 상하는 역할을 한다. Cu의 함량이 0.2%미만일 경우 소모되는 SO4 2-이온 및 SO3 2-이온의 양이 적어 내식성 향상효과가 적으므로 그 하한값을 0.2%로 하고, 0.6% 이상을 첨가할 경우 첨가되는 Cu의 증가량에 비해 그 효과가 적을 뿐만 아니라 성형성 또한 저하시키므로 그 상한값을 0.6%로 하는 것이 바람직하다.
코발트(Co)의 함량은 0.01~0.04%가 바람직하다. 코발트(Co)는 응축수 내식성을 직접적으로 향상하는 역할을 하는 것은 아니지만, 강 중에 첨가될 경우 CuS를 생성하는데 촉매 역할을 한다. 따라서 적은 양만을 첨가하여도 응축수중 SO4 2-이온 및 SO3 2-이온을 효과적으로 제거하여 응축수에 대한 내식성을 크게 향상한다. Co의 첨가량이 0.01%미만일 경우에는 내식성 향상 효과가 적으므로 그 하한값을 0.01%로 하고, 첨가량이 0.04% 이상일 경우에는 첨가량 증가에 따른 내식성 향상효과가 낮아지므로 그 상한값을 0.04%로 하는 것이 바람직하다.
니켈(Ni)의 함량은 0.2~0.4%가 바람직하다. 니켈(Ni)은 내식성 강화원소로서 그 첨가량이 0.2% 이하일 경우 내식성 향상 효과가 적으므로 그 하한값을 0.2%로 하고, 첨가량이 0.4% 이상일 경우 내식성 향상효과가 높지 않고 비용이 증가하므로 그 상한값을 0.4%로 하는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb)의 함량은 0.005-0.05%이 바람직하다. 니오븀(Nb)은 강중에 존재하는 탄소를 석출하여 소둔중 오무림가공성(Drawability)을 향상하는 {111}집합조직의 발달을 조장하여 오무림가공성을 크게 향상한다. Nb의 함량이 0.005%미만일 경우 집합조직발달이 적어 오무림가공성 향상 효과가 거의 없으며, 첨가량이 0.05%이상일 경우에는 결정립의 크기가 작아져 오무림가공성이 오히려 낮아지므로 그 상한값을 0.05%로 하는 것이 바람직하다.
또한 (Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비는 0.5~2.0가 바람직하다. Nb는 강중에 잔존하는 탄소와 결합하여 NbC석출물을 석출하여 소둔중 {111}집합조직의 발달을 방해하는 고용상태로 남아있는 탄소의 함량을 줄여 오무림가공성을 향상하는데, Nb/C비가 0.5이하에서는 고용상태로 남아있는 탄소의 양이 많아 오무림가공성 향상효과가 매우 적으므로 하한값을 0.5로 하였고, Nb/C비가 2.0이상에서는 고용상태로 남아있는 Nb의 양이 많아 오히려 오무림가공성은 저하하므로 상한값을 2.0으로 하는 것이 바람직하다.
T값은 연신가공성과 상관성이 있는 값인데, 가공방법 또는 가공제품에 따라오무림(Drawing)가공성과 연신(Stretching)가공성중 하나 또는 두종류의 가공성이 모두 중요하므로 연신가공성을 나타내는 T값은 중요한 가공성지수라 할수 있다. T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이하가 되면 연신가공성이 크게 저하하여 일부 머플러소재로 사용하기가 곤란하므로 T값을 35이상으로 하는 것이 바람직하다.
자동차용 머플러가 부식되는 주요 원인은 머플러 내부의 응축수에 포함된 황산이온이 강판의 Fe 이온과 반응을 하여 발생하는 구멍부식이다. 더욱이 응축수에 포함된 황산이온은 강판의 철이온과 반응하여 FeSO4를 생성시키고 이러한 FeSO4는 응축수에 의하여 재해리하여 황산이온을 재생성함으로써 지속적으로 부식을 일으키게 되는 것이다.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는 첨가된 구리가 황산이온과 반응하여 Cu2S를 생성하게 되며 이러한 Cu2S는 강판의 표면에 생성된 FeSO4에 의하여 황산이온이 재생성되는 것을 억제하게 됨으로써 강판이 응축수에 의하여 부식이 되는 것을 방지하게 된다.
그리고 본 발명의 일 실시예에서 첨가된 코발트는 Cu2S가 잘 생성되도록 하는 촉매 역할을 한다.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는 첨가된 구리와 코발트가 상호 작용을 하여 응축수에 의한 부식을 급격히 저하시키게 되는 것이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 머플러용 강판을 제조하는 방법을 설명한다.
먼저, 통상적인 제강공정에 의하여 중량%로 C:0.01%이하, Si:0.1~0.3%, Mn:0.3~0.5%, P:0.015%이하, S:0.015%이하, Al:0.02-0.05%, N:0.004%이하, Cu:0.2~0.6%, Co:0.01~0.04% Ni:0.2~0.4% 및 Nb:0.005-0.05%를 포함하며, T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이상이고, Nb/C비=(Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비:0.5~2.0이며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강 슬라브를 제조한다.
제조된 상기 슬라브를 통상의 조건으로 재가열하고 열간압연을 실시한다. 이 때 열간압연의 마무리 압연시 압연온도를 Ar3변태온도 이상의 조건에서 행하는 것이 바람직하다.
열간압연의 마무리 압연온도가 Ar3변태온도 미만의 경우에는 압연립의 생성으로 가공성이 저하할 뿐만아니라 연성이 크게 저하기 때문이다.
그리고 마무리압연 이후에 열간압연된 코일의 권취온도는 600 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 열간압연된 코일의 권취온도를 600℃ 미만으로 할 경우 강중에 AlN이 미석출되어 고용 질소가 강중에 잔존하게되어 강판의 성형성을 저하할 우려가 있기 때문이다.
이상과 같이 제조된 열연강판을 통상의 냉간압연기로 냉간압연한다.
이 때 냉간압연은 50~90%의 압하율로 행하는 것이 바람직하다. 냉간압하율이 50%미만의 경우에는 소둔시 재결정에 의한 핵생성양이 적기 때문에 결정립이 너무 크게 성장하여 강판의 강도 및 성형성이 저하되기 때문이다.
또한 냉간압하율이 90%를 초과할 경우에는 성형성은 향상되지만 핵생성 양이 너무 많아 소둔에 의한 재결정립이 너무 미세하게 되어 강판의 연성을 저하시킬 우려가 있기 때문이다.
이상과 같이 냉간압연된 강판은 연속소둔로에서 연속소둔한다. 이 때 연속소둔시의 연속소둔온도는 최종 강판의 재질을 결정하는 중요한 역할을 한다.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는 연속소둔을 500~900℃의 온도범위에서 행하는 것이 바람직하다. 연속소둔의 온도가 500℃ 미만의 경우에는 재결정이 완료되지 않아 목표로 하는 연성값을 확보할 수 없게 된다. 그리고 연속소둔의 온도가 900 ℃를 초과할 경우에는 재결정립이 조대화하게 되어 강판의 강도가 저하되게 된다.
그리고 연속소둔시의 소둔시간은 강판의 두께에 따라 차이가 있지만 소둔에 의한 재결정이 완료될 수 있는 시간 예를 들면 약 10초이상 유지하고, 바람직하게는 연속소둔시간을 10초~30분의 범위로 한다.
이하에서, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
먼저 하기 표1에 나타나 있는 화학 조성을 갖도록 슬라브를 제조하였다.
구분 화학성분(중량%) Nb/C
C Si Mn P S Al N Cu Co Ti Ni Nb
실시예1 0.0022 0.19 0.48 0.01 0.011 0.034 0.0028 0.26 0.034 0 0.26 0.026 1.525
실시예2 0.0035 0.25 0.35 0.012 0.009 0.033 0.0022 0.42 0.028 0 0.34 0.019 0.7
실시예3 0.0012 0.27 0.37 0.009 0.01 0.025 0.0025 0.35 0.038 0 0.35 0.006 0.645
비교예1 0.022 0.13 0.33 0.011 0.009 0.036 0.0016 0.53 0.018 0 0.26 0 0
비교예 2 0.0015 0.21 0.18 0.009 0.011 0.039 0.0029 0 0.023 0 0.38 0.015 1.29
비교예3 0.0035 0.07 0.18 0.011 0.008 0.025 0.0032 0.27 0 0 0 0.066 2.433
종래강 0.0018 0.03 0.25 0.013 0.008 0.033 0.0028 0 0 0.04 0 0 0
제조된 슬라브는 재가열로에서 1200 ℃로 재가열한 다음 하여 열간압연기에서 열간압연을 행하고 900 ℃ 에서 마무리열간압연 실시한 다음 권취기에서 650 ℃ 로 권취하여 열연강판을 제조하였다.
제조된 열연강판을 일부 절단하여 10%염산용액에서 산세처리하고, 강판의 표면에 형성되어 있는 산화 스케일 제거하였다. 계속해서 산화 스케일이 제거된 강판을 냉간압연기에서 70%의 냉간압하율로 냉간압연한 다음 연속소둔로에 장입하여 연속소둔을 실시하였다.
연속소둔로에 장입된 강판은 10 ℃/초의 속도로 승온하여 830 ℃ 에서 40초 동안 가열하였다.
이상과 같은 방법에 의하여 제조된 강판에 대하여 다음과 같은 방법으로 기계적 특성을 조사하였다.
먼저, 제조된 강판의 기계적 특성을 조사하기 위해 ASTM규격(ASTM E-8 standard)에 따른 표준시편을 가공하였다.
가공된 시편은 인장시험기(INSTRON사, Model 6025)를 이용하여 항복강도, 인장강도, 연신율, 소성이방성 지수(rm값; rm=(r0+2r45+r90)/4)를 측정하였다.
그리고 제조된 강판의 응축수에 대한 내식성을 다음과 같이 평가하였다.
먼저, 자동차의 머플러 내에 발생하는 응축수와 유사한 조성을 갖는 응축수 용액을 아래 표2와 같이 제조하였다.
응축수 용액의 조성 (단위 ppm)
Cl- SO4 2- CO3 2- NO3 - NH4 + HCOOH SO3 - CH3COO- pH
600 2000 2000 200 3000 200 1200 800 3.2
그리고 제조된 강판을 40mm X 40mm 크기로 절단하여 응축수 시험용 시편을 제작하였다.
이와 같이 제작된 시편을 표2와 같은 조성을 갖는 응축수용액에 침적한 다음 80 ℃ 로 가열하고 12시간 동안 유지하였다. 이러한 응축수 시험을 1 사이클로 하여 총 10사이클의 실험을 한 다음 시편의 두께감소율을 측정하여 시편의 응축수에 대한 내식성 평가를 하였다.
응축수에 대한 내식성 평가는 도1에서와 같은 2중탕을 사용하여 실험을 하였다. 도1에서 나타난 바와 같이 중탕용기(10)내에 물을 담은 다음 가열수단(미도시)으로 가열을 하고, 중탕용기(10) 내에 시험용기(30)를 설치하고 시험용기(30)내에는 표2와 같은 응축수 용액(40)을 적정량 주입한다.
이러한 상태에서 가열수단으로 중탕용기를 가열하면서, 하나의 시편(50)은 응축수 용액(40)내에 완전히 침지 시키고, 또 다른 시편(60)은 응축수 용액(40)에 완전히 침지 시키지 않고 시험용기(30)내에서 시편의 일부분은 응축수 용액(40)에 침지시키고 나머지 부분은 응축수 용액(40) 외부에 위치시킨다. 이와 같이 또 다른 시편을 응축수 용액(40)의 외부에 위치시키는 것은 응축수 용액(40)이 가열되면서 발생하는 증기에 의하여 시편(60)의 내식성을 평가하기 위함이다.
이상과 같이 측정한 강판의 기계적 특성과 응축수에 대한 내식성 평가 결과 그리고 각 시편의 가공성을 나타내는 T 값을 아래 표3에 나타내었다.
구분 기계적 성질 10 Cycle 부식감량 (g/m2) T값
항복강도 (MPa) 인장강도 (MPa) 연신율 (%) 소성이방성 지수(rm)
실시예1 239 354 42 2.04 627 39.774
실시예2 229 359 41 1.97 631 37.8
실시예3 231 363 43 1.84 609 39.534
비교예1 266 372 35 1.39 612 25.15
비교예2 208 327 46 2.08 922 48.05
비교예3 241 359 39 1.64 902 49.38
비교예4 187 284 47 1.89 1093 53.146
표 3에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 실시예1 ~ 3은 응축수에 대한 내식성 평가에서 부식에 따른 두께 감소율이 모두 631g/m2이하로 나타나고 있다는 것을 알 수 있다.
이에 반하여 비교예 2와 3의 경우에는 응축수에 대한 내식성 평가에서 부식에 따른 두께 감소율이 900g/m2이상으로 나타나고 있다는 것을 알 수 있다. 특히 티타늄이 첨가된 비교예4의 경우에는 응축수에 대한 내식성 평가에서 부식에 따른 두께 감소율이 1000g/m2으로 매우 높게 나타나고 있다.
또한 비교예 2와 3의 경우 부식에 따른 두께 감소율이 실시예보다 매우 높게 나타나고 있는데 이것은 Cu 또는 Co가 단독으로 첨가되어 Cu 및 Co가 내식성에 대한 상승효과를 발휘하지 못하였기 때문이다. 그러나, 비교예2와 3의 경우 티타늄이 첨가된 비교예4보다는 응축수에 대한 내식성이 우수하다는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예1의 경우 탄소와 Nb외 성분은 본 발명의 조성범위에서 벗어나 지 않아 부식에 따른 두께 감소율은 612g/m2로 우수하지만, 탄소함량이 높고, Nb가 첨가되지 않아 소성이방성지수가 1.39로 매우 낮으며, 연신율도 35%로 낮아 실시예보다 오무림가공성 및 연신가공성이 크게 낮다.
이상의 실험에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 실시예의 경우 비교예들 보다 전체적으로 매우 낮은 부식 두께 감소율을 나타내고 있어서, 본 발명에 따른 강판은 내식성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다.
또한 기계적 특성에 대해서도 실시예의 경우 비교예보다 동등하거나 우수하다는 것을 알 수 있다.
이상과 같은 결과는 본 발명에 따른 실시예의 경우 기계적 특성은 비교예와 동일하거나 우수함을 유지하면서도 내식성은 크게 개선되었다는 것을 알 수 있다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이상과 같이 제조된 머플러용 강판에 한정되는 것이 아니라 이러한 강판에 알루미늄계등과 같은 내식성 합금을 도금하는 것이 가능하다.
따라서 본원 발명은 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 자동차 머플러용 강판은 Cr이나 Ni등과 같은 고가의 합금성분을 첨가하지 않아도 되므로 저렴한 자동차 머플러용 강판을 제공할 수 있는 효과 있다.
또한 본 발명에 따른 자동차 머플러용 강판은 기존 머플러용 강판에 비하여 매우 우수한 응축수에 대한 내식성을 확보할 수 있는 효과 있다.
또한 본 발명에 따른 자동차 머플러용 강판은 이상과 같이 저렴하게 제조할 수 있으면서도 고 내식특성을 유지하고도 아울러 가공성과 고강도를 확보할 수 있는 우수한 효과가 있다.
따라서 본 발명에 따른 자동차 머플러용 강판은 이상과 같은 물리 화학적 특성을 갖고 있으므로 자동차 머플러에 대하여 한층 강화된 장기간의 보증요건을 충 분히 충족할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 중량%로 C:0.01%이하, Si:0.1~0.3%, Mn:0.3~0.5%, P:0.015%이하, S:0.015%이하, Al:0.02-0.05%, N:0.004%이하, Cu:0.2~0.6%, Co:0.01~0.04%, Ni:0.2~0.4% 및 Nb:0.005-0.05%를 포함하며, T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이상이고, Nb/C비=(Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비:0.5~2.0이며, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 자동차 머플러용 강판.
  2. 중량%로 C:0.01%이하, Si:0.1~0.3%, Mn:0.3~0.5%, P:0.015%이하, S:0.015%이하, Al:0.02-0.05%, N:0.004%이하, Cu:0.2~0.6%, Co:0.01~0.04%, Ni:0.2~0.4% 및 Nb:0.005-0.05%를 포함하며, T=60-780*C(%)-15*Si(%)-20*Mn(%)-12*Cu(%)-10*Co(%)-10*Ni(%)로 정의되는 T값이 35이상이고, Nb/C비=(Nb(%)/93)/(C(%)/12)로 정의되는 Nb/C비:0.5~2.0이며,, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강 슬라브를 제조하는 단계;
    상기 슬라브를 재가열하고 마무리압연시 압연온도를 Ar3변태온도 이상의 조건에서 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 50~90%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연강판을 500~900 ℃ 의 온도범위에서 10초 내지 30분 동안 연속소둔하는 단계;
    를 포함하는 자동차 머플러용 강판의 제조방법.
  3. 제 2항에서,
    상기 열연강판 제조 단계에서 열간압연된 강판을 600 ℃ 이상의 권취온도에서 권취하는 자동차 머플러용 강판의 제조방법.
  4. 삭제
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