KR100733017B1

KR100733017B1 - 고강도 냉연강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100733017B1
Application number: KR1020057020337A
Authority: KR
Inventors: 요시히코 오노; 야스노부 나가타키; 야스시 타나카; 코조 하라다; 히사노리 안도
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2007-06-27
Also published as: WO2005054534A1; KR20060007400A; CN1780928A; CA2517499A1; CA2517499C; EP1616971A4; US7608156B2; TW200532031A; CN100453675C; JP4507851B2; US20060169365A1; TWI291494B; EP1616971A1; JP2005187939A; EP1616971B1

Abstract

본 발명은, 평균입경 10㎛ 이하의 페라이트 입자로 된 조직을 가지고, 페라이트 입자에서는, 직경 50nm 이상의 Nb(C, N)의 단위면적당 평균개수(평균면적밀도)가 7.0 × 10^-2 개/㎛² 이하 존재하고, 또한 페라이트 입자의 입계에 따라, 폭이 0.2 - 2.4㎛이며, NbC의 평균면적밀도가 페라이트 입자의 중앙부에서 석출한 NbC의 평균면적밀도의 60% 이하인 영역이 형성되어 있는 고강도 냉연강판, 예를 들면, 질량%로, C : 0.004 - 0.02%, Si : 1.5% 이하, Mn, : 3% 이하, P : 0.15% 이하, S : 0.02% 이하, sol.Al : 0.1 - 1.5%, N : 0.001 - 0.007%, Nb : 0.03 - 0.2%, 나머지가 Fe 및 불가피적 불순물로 되어 있는 조성의 고강도 냉연강판에 관한 것이다. 본 발명의 고강도 냉연강판은, 340MPa 이상의 인장강도를 가지고, 내면왜성과 장출성에 우수하므로, 자동차 패널 부품에 가장 적합하다.

페라이트, 자동차, 패널, 입경, 냉연강판

Description

고강도 냉연강판 및 그 제조방법 {HIGH STRENGTH COLD ROLLED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 자동차, 가전제품 등에 사용되는 고강도 냉연강판, 특히 340MPa 이상의 인장강도(TS)를 가지는 프레스(press) 성형성에 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래로부터, 사이드 패널(side panel)이나 도어 인너 패널(door inner panel)와 같은 복잡한 형상을 가지고 있어서, 성형이 어려운 자동차 패널 부품에서는, 심교성(深絞性, deep drawablilty)과 장출성(張出性, stretchability)에 우수한, 270MPa 정도의 TS를 가진 인터스티셜 프리(interstitial free; IF)의 냉연강판(270E, F)이 널리 사용되고 있다.

최근, 자동차 차체의 경량화나 고강도화에 대한 요구가 한 층 높아짐으로써, 이들 난(亂)성형부품에서도 340MPa 이상, 특히 390MPa 이상의 TS를 가진 고강도 냉연강판의 적용이 진행되고 있다. 또한, 종래로부터 고강도 냉연강판이 적용되고 있던 인너 부품 등에 있어서도 마찬가지로 한층 고강도화가 도모되고, 보강부품의 삭감이나 박육화(薄肉化)에 의해 차체를 경량화하도록 하는 움직임이 있다.

그렇지만, 이와 같은 난성형부품의 고강도화나 박육화를 도모하면, 항복강도 (YS)의 증가, 가공경화지수(n) 값의 저하 및 박육화에 기인한 면왜(面歪, surface strain)의 발생빈도가 매우 증가한다. 이 면왜은, 프레스 성형면의 물결이나 주름과 같은 결함이 있어, 프레스 성형품의 치수불량이나 외관불량의 원인이 된다. 따라서, 자동차 패널부품과 같은 난성형부품에 고강도 냉연강판을 적용하는 경우는, 강판으로는, 내(耐)면왜성과 장출성에 우수한 것이 필요하고, 더 구체적으로는, YS ≤ 270MPa, n₁ _-10 ≥ 0.20인 것이 바람직하다. 여기서, n₁ _-10은 인장시험으로 얻어지는 응력-왜곡(歪曲)선의 변형량 1%와 10%의 2점으로부터 구한 가공경화지수이다.

항복비(YR(=YS/TS))를 줄이는 수단으로서는, C와 N을 최대한 줄여서 Ti나 Nb를 첨가한 강을 이용하고, 열간압연 후 680℃ 이상의 온도에서 권취(卷取)하여 Ti나 Nb를 포함한 석출물의 수를 줄여서, 냉간압연 후의 소둔(燒鈍) 시에 입성장(粒成長)을 촉진시키는 방법이 알려져 있다. 또한, 특개평6-108155호 공보나 특허3291639호 공보에서는, Ti 첨가강의 C와 S양을 억제하여 Ti(C, S)을 석출시켜, 미세한 TiC의 석출을 억제하여 입성장을 촉진시키는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이들 방법은, TS가 270MPa 정도인 연질 냉연강판에서는 유효하지만, 입성장을 촉진시키면 YS의 저하와 동시에 TS도 저하하므로, TS가 340MPa 이상의 고강도 냉연강판에 있어서는 반드시 유효하다고 말할 수 없다. 즉, TS가 저하한 만큼 Si, Mn, P로 된 합금원소를 첨가하여 강도를 보완할 필요가 있기 때문에, 제조 코스트(cost)가 증가하거나, 표면결함이 생기거나, 270MPa 이하의 YS를 얻을 수 없게 된다는 문제가 생긴다. 예를 들면, 결정 입경(粒徑)을 10㎛ 정도에서 20㎛ 정도로 조대화(粗大化)한 경우, Si, Mn, P의 첨가로 TS의 저하를 보완하여도, 동일한 TS를 가지는 종래의 고강도 냉연강판에 비해 기껏해야 10MPa 정도 낮은 YS밖에 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 내기황성(耐肌荒性)이나 내이차가공취성(耐二次加工脆性)이 나빠진다.

한편, 특개2001-131681호 공보, 특개2002-12943호 공보, 특개2002-12946호 공보에서는, 결정입의 조대화를 도모하지 않고 YS를 줄여, 높은 n값을 얻기 위한 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, C양을 종래의 극저탄소강판보다 많은 0.004 - 0.02% 정도로 하고, 세립강화(細粒强化)와 석출강화(析出强化)를 적극적으로 활용하여 종래의 극저탄소의 IF강판보다 YS가 약 20MPa 감소된다.

그렇지만, 이러한 기술에 의해 390MPa 또는 440MPa 정도의 TS를 가진 고강도 냉연강판을 제조한 경우, YS가 270MPa을 넘어, 면왜의 발생을 완전하게 억제하는 것이 어렵다.

본 발명은, YS ≤ 270MPa, n₁ _-10 ≥ 0.20을 얻어, 내면왜성과 장출성에 우수한 340MPa 이상의 TS를 가지는 고강도 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 목적은, 평균입경 10㎛ 이하의 페라이트 입자로 이루어지고, 페라이트 입자에는 직경 50㎛ 이상의 Nb(C, N)의 단위면적당 평균개수(이후, 평균면적밀도라고 부름)가 7.0 × 10^-2 개/㎛² 이하로 존재하며, 또한 페라이트 입자의 입계(粒界)에 따라 폭이 0.2 - 2.4㎛ 이고, NbC의 평균면적밀도가 페라이트 입자의 중앙부에 석출한 NbC의 평균면적밀도의 60% 이하인 영역(이후, PFZ라고 부름)이 형성되어 있는 고강도 냉연강판에 의해 달성된다.

이 고강도 냉연강판은, 예를 들면, 질량%로, C : 0.004 - 0.02%, Si : 1.5% 이하, Mn, : 3% 이하, P : 0.15% 이하, S : 0.02% 이하, sol.Al : 0.1 - 1.5%, N : 0.001 - 0.007%, Nb : 0.03 - 0.2%, 나머지가 Fe 및 불가피적 불순물로 되어 있는 조성의 고강도 냉연강판에 의해 실현될 수 있다.

또한, 이 고강도 냉연강판은, 상기한 조성을 가진 강 슬래브를 아래의 식 (3) 및 (4)를 만족하는 가열온도(SRT)로 가열 후 열간압연하여 열연강판으로 하는 공정과, 이 열연강판을 산세(酸洗), 냉연 후, 재결정 온도 이상의 페라이트 단상으로 되는 온도영역에서 소둔하는 공정을 가지는 제조방법에 의해 제조할 수 있다.

SRT ≤ 1350℃ … (3)

1050℃ ≤ SRT ≤ {770 + ([sol.Al] - 0.085)^0.24 × 820}℃ … (4)

여기서, [sol.Al]은, sol.Al의 함유량(질량%)을 나타낸다.

발명을 실시하기 위한 형태

1. Nb를 포함한 석출물의 제어

본 발명자들은, 고강도 냉연강판의 YS를 줄이는 방법에 관하여 검토를 행한 바, 평균입경 10㎛ 이하의 페라이트 입자로 이루어진 조직으로 하고, 페라이트 입자로는 직경 50nm 이상의 Nb(C, N)의 평균면적밀도를 7.0 × 10^-2 개/㎛² 이하로 존재시키며, 또한 페라이트 입자의 입계에 따라, 폭이 0.2 - 2.4㎛ 이고, NbC의 평균면적밀도가 페라이트 입자의 중앙부에서 석출한 NbC의 평균면적밀도의 60% 이하, 바람직하게는 20% 이하인 영역, 즉 PFZ를 형성시키면, 270MPa 이하의 YS, 0.20 이상의 n₁ _-10, 340MPa 이상의 TS를 가진 고강도 냉연강판을 얻을 수 있는 것을 발견했다.

여기서, 상기한 직경 50nm 이상의 Nb(C, N)는, 열간압연단계에서 직경 50nm 전후의 크기로 석출하고 있고, 냉간압연 후의 소둔에 있어서도 크게 성장하지 않으며, 페라이트 입자 내에 균일하게 석출한 석출물이다.

또한, 페라이트 입자의 중앙부에 석출한 NbC는, 소둔 시에 석출한 직경 10nm 전후의 미세한 석출물이고, PFZ에 석출한 NbC는, 열간압연 시에 균일하게 석출한 직경 2nm 전후의 극히 미세한 석출물이 소둔 시에 오스트왈드(ostwald) 성장하여, 직경 50nm 전후로 성장한 석출물이다.

또한, NbC와 Nb(C, N)의 평균면적밀도의 측정은, 가속전압 300kV의 투과전자 현미경을 사용하여 5,610배의 배율로 관찰하여, 이하와 같이 행했다.

페라이트 입자 내에 거의 균일하게 석출한 직경 50nm 이상의 Nb(C, N)에 관해서는, 페라이트 입자 내의 임의의 50개소를 선택하여, 각각의 개소에 있어서 직경 2㎛의 정원(正円) 내에서의 Nb(C, N)의 개수를 측정하여 단위면적당 개수(면적밀도)를 구해, 평균을 낸다.

페라이트 입자의 중앙부에 석출한 NbC에 대해서도, 상기와 같은 방법으로 구한다.

PFZ에 석출한 NbC에 대해서는, 오스트왈드 성장한 임의의 50개를 선택하여, 각각의 NbC에 대해서 NbC와 그것에 근접하는 입계에 내접하는 원을 설정하고, 이 정원 내의 NbC의 개수를 측정하여 면적밀도를 구해 평균을 낸다.

또한, PFZ의 폭은, 상기 50개의 정원의 직경을 평균하여 구한다.

본 발명의 고강도 냉연강판에서는, 직경 10nm 전후의 미세한 NbC가 고밀도로 석출하고 있는 경질의 페라이트 입자 중앙부의 영역과 50nm 전후의 조대한 NbC가 저밀도로 석출하고 있는 연질의 페라이트 입계에 따라 PFZ가 형성되고, 이 연질의 PFZ가 변형초기에 저응력으로 변형을 개시하기 때문에, 저YS와 고n값이 얻어질 수 있다고 생각된다. 또한, 페라이트 입자 중앙부의 영역은 경질한 것으로써, 고TS가 유지된다.

또한, 상술한 바와 같이, 열간압연시에 균일하게 석출한 직경 2nm 전후의 매우 미세한 NbC는, 냉간압연 후, 연속소둔라인(CAL)이나 연속아연도금라인(CGL)에서 행해지는 소둔 시에 재결정 페라이트 입자의 경계상에서 오스트왈드 성장하여 직경 50nm 전후로 조대화하기 때문에, 입계이동이 촉진되어, PFZ가 형성된다고 생각된다.

결정입자를 현저하게 조대화시키지 않기 위해서는, 재결정 직후의 페라이트 입자를 가능한 한 미세하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 이것에 의해 PFZ를 더욱 효과적으로 형성할 수 있다.

2. 조성

본 발명의 고강도 냉연강판으로서, 예를 들면, 질량%로, C : 0.004 - 0.02%, Si : 1.5% 이하, Mn : 3% 이하, P : 0.15% 이하, S : 0.02% 이하, sol.Al : 0.1 - 1.5%, N : 0.001 - 0.007%, Nb : 0.03 - 0.2%, 나머지가 Fe 및 불가피적 불순물로 된 조성의 냉연강판을 들 수 있다. 특히, NbC나 Nb(C, N)의 제어로는, C, Nb, sol.Al이 중요한 역할을 하기 때문에, C, Nb, sol.Al의 순으로 한정이유를 설명한다.

C : C는, Nb와 결합하기 때문에 NbC나 Nb(C, N)의 제어에 중요한 역할을 맡는다. 상기한 바와 같이 NbC나 Nb(C, N)를 제어하는 데는, C양을 0.004 - 0.02%, 더욱 바람직하게는 0.004 - 0.01%로 할 필요가 있다.

Nb : 상기한 바와 같이 NbC나 Nb(C, N)를 제어하는 데는, Nb양을 0.03% 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 그 양이 0.2%를 넘으면 압연부하가 증대하여 생산성이 저하하거나, 코스트가 증가하기에, Nb양은 0.2% 이하로 할 필요가 있다.

또한, r값을 높이는 데는, ([Nb]/[C]) × (12/93) ≥ 1로 하는 것이 바람직하고, ([Nb]/[C]) × (12/93)을 1.5 - 3.0으로 하는 것이 바람직하다.

sol.Al양: 상기한 바와 같이 C양을 0.004 - 0.02%, Nb양을 0.03 - 0.2%로 하여도, 반드시 YS ≤ 270MPa을 얻지 못하는 경우가 있다. 이 원인은, 열간압연 시에서 형성된 조대한 Nb(C, N)에 의한 것으로 생각된다. 즉, 상술한 바와 같이, 직경 50nm 전후의 조대한 Nb(C, N)는 열간압연 시에서 형성되지만, 사이즈가 크고, 또한 페라이트 입자에서의 고용한계도 NbC와 비교하면 작기 때문에, 그 후의 소둔 시에는 오스트왈드 성장하기 어려워, PFZ의 형성을 저해하여 YS의 저하를 방해한다고 생각된다.

그래서, 본 발명자들은, 직경 50nm 이상의 조대한 Nb(C, N)의 생성을 억제하고, PFZ의 형성에 유효환 NbC의 생성을 촉진시키기 위한 방법을 검토하여 본 바, sol.Al양을 0.1% 이상 첨가하는 것이 유효하다는 것을 발견하였다.

종래로부터, 강 중의 N은 Al과 결합하여 AlN으로 존재하고 있다고 생각되었지만, C양이 0.004% 이상, Nb양이 0.03% 이상의 강에서는, Nb(C, N)의 석출반응이 현저하게 촉진되어, AlN이 석출하기 전의 마무리압연 시에 Nb(C, N)의 석출이 진행한다. 그래서, Al을 0.1% 이상 함유시키는 것으로, Nb(C, N)가 석출하기 전에 AlN을 석출시키면, PFZ의 형성에 유효한 NbC의 석출을 촉진할 수 있게 된다.

도 1에, YS, r값, n값과 sol.Al양의 관계를 나타낸다.

도 1의 결과는, C : 0.0060%, Si : 0 - 0.45%, Mn : 1.5 - 2%, P : 0.02%, S : 0.002%, N : 0.003%, B : 0.0005%, Nb : 0.11%, sol.Al : 0.01 - 1.7%의 강을 용제하여 슬래브로 만든 후, 이 슬래브를 1150℃와 1250℃로 가열 후, γ영역에서 판 두께 3mm로 열간압연하여 560℃로 권취하고, 또한 판두께 0.8mm로 냉간압연하여 820℃로 80sec의 소둔을 행하여 냉연강판을 제조하여, YS, r값, n값을 측정하여 구한 것이다. 또한, 미리 구한 Si, Mn, sol.Al의 1% 당 TS상승량이, 각각 86MPa, 33MPa, 32.5MPa인 것으로부터, Si, Mn, Al양을 조정하여 TS가 대략 440MPa로 일정하게 되도록 했다. 구체적으로는,

[Si] + [Mn] / 2.6 + [sol.Al]/2.6 을 1.25%로 조절했다. 여기서, [M]은 원소 M의 함유량(질량%)를 나타낸다.

또한, 비교로서, C : 0.0020%, Si : 0.75%, Mn : 2%, P :0.02%, S : 0.002%, N : 0.003%, B : 0.0005%, Nb : 0.015%, Ti : 0.03%의 강을 용제하여, 같은 조건으로 제조한 종래의 극저탄소 냉연강판의 YS, r값, n값도 함께 조사되었다.

C양이 0.004% 이상, Nb가 0.03% 이상의 냉연강판에서는, 종래의 극저탄소 냉연강판에 비해, 낮은 YS, 높은 n값과 r값이 얻어지는 것을 알았다. 특히, sol.Al양을 0.1 - 1.5%로 하면, YS는 270MPa 이하, n₁ _-10은 0.20 이상으로 된다. 또한, sol.Al양을 0.2 - 0.6%로 하면, 슬래브 가열온도가 1250℃, 1150℃ 어느 경우에서도 YS가 260MPa로 한층 낮아진다. 또한, 페라이트 입자는 sol.Al양이 0.1% 이하의 경우와 마찬가지로, 충분히 미세했다.

또한, sol.Al양이 0.1% 미만인 경우, PFZ의 형성을 저해하는 직경 50nm 이상의 조대한 Nb(C, N)가 많이 석출하고 있는 것에 반해, sol.Al양이 0.1 - 1.5%의 범위에서는, 이 조대 Nb(C, N)가 평균면적밀도로 0 ~ 7.0 × 10^-2 개/㎛² 으로 대폭 감소하여, PFZ의 형성이 촉진되고 있는 것을 알았다.

sol.Al양을 0.1% 이상으로 할 때 r값이 크게 향상하는 원인은 반드시 명확하지는 않지만, Al이 냉간 압연 시의 변형대(帶)의 생성거동(生成擧動)이나 미량 잔존하는 고용 C 등에 어떤 영향을 미치고 있다고 생각된다.

Si : Si는, 고용강화에 의해 강도를 상승시키는 원소로서, 필요에 따라 첨가할 수 있다. 그러나, 그 양이 1.5%를 넘으면 연성이나 내이차가공취성의 열화(劣化), YS의 상승을 초래하기 때문에, Si양은 1.5% 이하로 한다. 또한, Si의 첨가는 냉연강판의 화성처리성(化成處理性)의 열화, 용융아연도금강판의 외관불량을 초래하기 때문에, Si양은 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 강도를 높이기 위해서는, Si양을 0.003% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Mn : Mn은, Si와 마찬가지로 고용강화에 의해 강도를 상승시키는 원소로서, 또한, 적열취성(赤熱脆性)을 방지하는 원소이므로, 필요에 따라 첨가할 수 있다. 그러나, 그 양이 3%를 넘으면 연성의 저하, YS의 상승을 초래하기 때문에, Mn양은 3% 이하로 한다. 또한, 아연도금강판에 있어서, 양호한 도금외관을 얻기 위해서는, Mn양은 2% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 강도를 높이려면, Mn양을 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

P : P는, 강의 강화에 유효한 원소이다. 그러나, 그 과잉 첨가는 내이차가공취성이나 연성의 열화, YS의 상승을 초래하기 때문에, P양은 0.15% 이하로 한다. 또한, 아연도금강판에 있어서는, 합금화처리성을 현저하게 떨어뜨리고, 도금의 밀착불량을 초래하기 때문에, P양은 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 강도를 높이려면, P양을 0.01%이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : S는, 유화물(硫化物)로서 강 중에 존재한다. 그 양이 과잉하게 포함되면 연성의 열화를 초래하기 때문에, S양은 0.02% 이하로 한다. 디스케일링(descaling)성의 관점에서는 S양을 0.004% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 또한, 연성의 관점에서는 S양은 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하다.

N : N은, 상기한 0.1 - 1.5%의 sol.Al에 의해 완전하게 AlN으로 석출시킬 필요가 있기 때문에, N양은 0.007% 이하로 한다. 또한, N양은, 가능한 한 적을 수록 바람직하지만, 현 상태의 제강기술로는 0.001% 미만으로 하는 것이 불가능하기 때문에, 0.001% 이상으로 한다.

또한, 나머지는 Fe 및 불가피적 불순물이다.

이상의 원소에 더하여, B : 0.0001 - 0.003%, Cu : 0.5% 이하, Ni : 0.5% 이하, Mo : 0.3% 이하, Cr : 0.5% 이하, Ti : 0.04% 이하, Sb : 0.2% 이하, Sn : 0.2% 이하의 그룹에서 선택된 적어도 한 종류의 원소를 함유시키는 것이 이하의 이유에 의해 바람직하다.

B : 내이차가공취성의 향상을 위해서, B양을 0.0001% 이상으로 하는 것이 효과적이다. 그러나, 그 양이 0.003%를 넘으면 그 효과가 작아지고, 압연부하의 증대를 초래하기 때문에, B양은 0.0001 - 0.003%로 한다.

Cu, Ni, Mo, Cr : 강도의 상승, 내이차가공취성의 향상, r값의 향상을 도모하기 위해서, Cu양을 0.5% 이하, Ni양을 0.5% 이하, Mo양을 0.3% 이하, Cr양을 0.5% 이하의 범위에서 첨가할 수 있다. 그러나, Cu, Cr, Ni은 고가인 원소일 뿐만 아니라, 0.5%를 넘으면 표면품질을 열화시킨다. Mo은 내이차가공취성을 열화시키지 않고 강도를 상승시킬 수 있지만, 0.3%를 넘으면 YS를 증가시킨다. 또한, Cu, Cr, Ni을 첨가하는 경우는, 어느 것의 양도 0.03% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Mo를 첨가하는 경우는, Mo양을 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Cu를 첨가하는 경우는, Ni을 Cu와 같은 양 함유시키는 것이 바람직하다.

Ti : r값을 향상시키기 위해서, Ti양을 0.04% 이하의 범위에서 첨가할 수 있다. 그러나, 그 양이 0.04%를 넘으면 조대한 Ti 함유의 석출물이 증가하여 강도의 저하를 초래할 뿐만 아니라, AlN의 일부가 Ti 함유석출물로 치환되어, YS의 저하를 저해한다. 또한, Ti를 첨가하는 경우, Ti양을 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Sb, Sn : 아연도금강판의 도금외관, 도금밀착성, 내피로특성, 드로잉부의 인성 등을 향상시키기 위해, Sb양을 0.2% 이하, Sn양을 0.2% 이하의 범위로, 또한 0.002 ≤ [Sb] + 1/2 × [Sn] ≤ 0.2를 만족시키도록 첨가하는 것이 효과적이다. 여기서, [Sb]와 [Sn]은, 각각 Sb와 Sn의 함유량(질량%)을 나타낸다. Sb, Sn의 첨가에 의해, 슬래브 가열시, 열간압연 후의 권취시, CAL이나 CGL에 의한 소둔시, 및 부가적인 중간 소둔시에 있어서 표층질화(表層窒化)나 산화가 방지되기 때문에, 도금얼룩이 억제됨과 동시에, 도금밀착성이 개선된다. 또한, 도금용액 중에서의 아연산화물의 부착이 방지되기 때문에, 도금 외관도 향상된다. 그러나, 그 양이 0.2%를 넘으면 Sb, Sn 그 자체가 도금 밀착성을 열화시키고, 인성도 저하시킨다.

3. 제조방법

본 발명의 고강도 냉연강판은, 본 발명 범위에 있는 성분조성의 강 슬래브를, 하기한 식 (3) 및 (4)를 만족하는 가열온도(SRT)로 가열 후 열간압연하여 열연강판으로 하는 공정과, 열연강판을 산세, 냉연 후, 재결정온도 이상의 페라이트 단상으로 되는 온도 범위에서 소둔하는 공정을 가진 제조방법에 의해 제조할 수 있다;

SRT ≤ 1350℃ … (3)

1050℃ ≤ SRT ≤ {770 + ([sol.Al] - 0.085)^0.24 × 820}℃ … (4)

여기서, [sol.Al]은, sol.Al의 함유량(질량%)을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, sol.Al양이 0.1 - 0.6%의 경우는, 열간압연에 앞서 슬래브의 가열온도 SRT를 1150℃로 한 때의 경우가, 1250℃로 한 때의 경우에 비해, 더욱 낮은 YS가 얻어진다.

그래서, 도 1의 결과를 얻기 위해 사용된 상기 강을 사용하고, SRT를 변화하여 냉연강판을 제작하여, SRT, sol.Al양과 YS의 관계를 조사했다.

도 2에 도시된 바와 같이, sol.Al : 0.1 - 0.6%, 또한 SRT ≤ {770 + ([sol.Al] - 0.085)^0.24× 820}℃로 하면, 260MPa 이하의 보다 낮은 YS가 얻어지는 것을 알 수 있다. 이것은, SRT를 제어하여 AlN의 용해를 억제함으로써, 열간압연 시에 Nb(C, N)의 석출이 완전하게 억제되기 때문이라고 생각된다. 또한, 이 때 입경이 10㎛ 이하의 미세한 페라이트 입자가 얻어진다.

SRT가 1050℃ 미만에서는, 압연부하가 높게 되어 생산효율이 저하하고, 1350℃를 넘으면 표면산화가 현저하게 되어 표면 품질이 열화하므로, SRT ≤ 1350℃, 또한 1050℃ ≤ SRT ≤ {770 + ([sol.Al] - 0.085)^0.24 × 820}℃ 로 할 필요가 있다.

우수한 표면품질을 부여하기 위해서는, 슬래브 가열 시에 생성하는 일차 스케일뿐만 아니라 열간압연시에 생성하는 이차 스케일에 관해서도 충분히 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 열간압연시에는, 바 히터(bar heater) 등에 의한 가열을 행할 수 있다.

열간압연 후의 권취온도는, PFZ의 형성이나 r값에 영향을 미친다. PFZ를 보다 효과적으로 형성시키려면 미세한 NbC를 석출시킬 필요가 있고, 높은 r값을 얻으려면 고용 C를 충분히 저감할 필요가 있다. 그래서, 권취온도는 480 - 700℃로 하는 것이 바람직하고, 500 - 600℃로 하는 것이 더욱 바람직하다.

냉간압연시의 냉압율은, 높은 쪽이 바람직하지만, 85%를 넘으면 압연부하가 높게 되어 생산성을 저하시키기 때문에, 85% 이하가 바람직하다.

소둔온도는, 높을 수록 입계 근방에서의 NbC의 조대화가 촉진되고, 더욱 낮은 YS, 더욱 높은 n값을 얻을 수 있기 위해, 820℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 소둔온도가 재결정온도 미만인 경우, 충분히 낮은 YS나 높은 n값을 얻을 수 없기 때문에, 소둔온도는 적어도 재결정온도 이상으로 할 필요가 있다. 다만, Ac1 변태점을 넘으면, 오스테아니트가 생성하고, 그 후의 페라이트로의 변태에 의해 현저하게 세립화하여 YR은 높아지므로, 소둔온도는 Ac1 변태점 이하의 페라이트 단상의 온도영역으로 할 필요가 있다.

소둔시간은, 길 수록 입계이동이 현저하게 되어 PFZ의 생성이 촉진되므로, 40sec 이상의 균열시간(均熱時間)이 취해지도록 하는 것이 바람직하다.

소둔 후의 냉연강판에는, 전기도금 또는 용융도금에 의해 아연계 도금강판으로 할 수도 있다. 도금 후도 마찬가지의 성형성이 얻어질 수 있다. 아연계 도금으로서는, 순아연도금, 합금화 아연도금(아연도금 후에 합금화 가열처리시킨 아연도금), 아연니켈합금도금 등을 들 수 있다. 또한, 도금 후에 유기피막처리를 실시하여도 마찬가지로 성형성이 얻어질 수 있다.

도 1은 YS, n값, r값과 sol.Al양의 관계를 나타낸 도이다.

도 2는 슬래브 가열온도, sol.Al양의 관계를 나타낸 도이다.

실시예 1

표 1에 도시한 성분의 강 A- V 를 용제 후, 230mm 두께의 슬래브로 연속주조했다. 이 슬래브를 1090 - 1325℃로 가열 후, 표 2에 도시한 열연조건으로 열간압연하여 판 두께 3.2mm의 열연판으로 했다. 이 열연판을 냉간압연하여 판두께 0.8mm의 냉연판으로 하여, 다음 표 2에 나타낸 소둔조건으로 연속소둔라인(CAL), 용융아연도금라인(CGL), 상(箱)소둔(BAF)에 의해 소둔을 행하고, 신장률 0.5%의 조질(調質)압연을 행하여, 시료 1 -27을 제작했다.

CGL에서는, 소둔 후 460℃로 용융아연도금처리를 행하고, 곧바로 인라인(in-line) 합금화처리로(爐)에서 500℃로 가열하여 도금층의 합금화처리를 행했다. 이 때의 도금 부착량은 편면(片面) 당 45g/m²으로 했다.

제작한 시료로부터 압연방향, 압연방향에 대하여 45°방향, 압연방향에 대해 90°방향으로 JIS5호 시험편을 채취하여, 인장시험을 행하여, YS, n₁ _-10, r값, TS 특성의 평균치를 다음의 식으로부터 구했다.

특성 V의 평균값 = ([V0] + 2[V45] + [V90]) / 4

여기서, [V0]는 강판압연방향의 특성 V의 값, [V45]는 강판압연방향에 대하여 45°방향의 특성 V의 값, [V90]은 강판압연방향에 대하여 90°방향의 특성 V의 값을 나타낸다.

또한, 페라이트 입자의 결정입경을, 압연방향에 평행한 판두께단면에 있어서 JIS 절단법에 의해 압연방향, 판두께방향, 압연방향과 45°방향의 입경을 측정하여, 그 평균값으로 구했다. NbC나 Nb(C, N)의 사이즈나 평균면적밀도에 관해서는, 상술한 방법에 의해 구했다.

결과를 표 2에 나타낸다.

본 발명예인 시료 1- 19에서는, 어느 것도 270MPa 이하의 YS, 0.20 이상의 n_1-10이 얻어진다. 또한, r값은 1.8 이상으로 높다. 특히, sol.Al이 0.1 - 0.6%의 범위에서, 슬래브 가열온도가 적정화(適正化)된 시료 2 - 6, 9- 11, 15 - 17, 19에서는, 260MPa 이하의 YS가 얻어진다. 또한, 본 발명예에서는, 어느 것도 PFZ의 형성을 저해하는 직경 50nm 이상의 조대 Nb(C, N)의 평균면적밀도는 7.0 × 10^-2 개/㎛² 이하이고, 입계부분에는 0.2 - 2.4㎛ 의 폭을 가진 PFZ가 형성되어 있다.

한편, 비교예의 시료 20 - 27에서는, 직경 50nm 이상의 조대 Nb(C, N)의 평균면적밀도, PFZ의 어느 것을 만족되어 있지 않기 때문에, YS가 놓고, n값이 낮다. 즉, sol.Al양이 적은 시료 20에서는, YS가 270MPa을 넘고, n값이 0.20 미만이며, r값이 1.8 미만이다. sol.Al이 과잉하게 첨가되어 있는 시료 21에서는, YS가 270MPa 을 넘고, n값이 0.20미만이다. 또한, C, Si, Mn, P가 본 발명의 범위 외에 있는 시료 23, 24, 25, 26에서는, YS가 270MPa을 크게 넘는다. Nb가 본 발명의 범위 외에 있는 시료 27은, YS가 270MPa을 크게 넘고, n값은 0.20 미만으로 낮고, r값도 대폭 저하되어 있다.

종래의 극저탄소 고강도냉연강판에 상당하는 시료 22에서는, YS가 270MPa을 크게 넘고, n값이 0.20 미만이다.

또한, 본 발명예인 시료 1 - 19의 페라이트 입경은 어느 것도 10㎛ 미만으로서, 종례예인 시료 22의 페라이트 입경 11.4㎛에 비교하여 미세하다. 이 때문에, 본 발명예의 시료 1 -19는 내기황성이나 내이차가공취성에도 우수하다.

Claims

질량%로, C : 0.004 - 0.02%, Si : 1.5% 이하, Mn, : 3% 이하, P : 0.15% 이하, S : 0.02% 이하, sol.Al : 0.1 - 1.5%, N : 0.001 - 0.007%, Nb : 0.03 - 0.2%를 함유하고, 나머지가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지며,

평균입경 10㎛ 이하의 페라이트 입자로 이루어지고, 상기 페라이트 입자에는 직경 50㎛ 이상의 Nb(C, N)의 단위면적당 평균개수(평균면적밀도라고 부름)가 7.0 × 10^-2 개/㎛² 이하로 존재하며, 또한 상기 페라이트 입자의 입계에 따라 폭이 0.2 - 2.4㎛ 이고, NbC의 평균면적밀도가 상기 페라이트 입자의 중앙부에 석출한 NbC의 평균면적밀도의 60% 이하인 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
삭제
제 1항에 있어서,

sol.Al : 0.2 - 0.6% 인 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
제 1항에 있어서,

아래의 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.

([Nb]/[C]) × (12/93) ≥ 1 … (1)

여기서, [Nb]와 [C]는, 각각 Nb와 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.
제 3항에 있어서,

아래의 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.

([Nb]/[C]) × (12/93) ≥ 1 … (1)

여기서, [Nb]와 [C]는, 각각 Nb와 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.
제 1항에 있어서,

B : 0.0001 - 0.003%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
제 5항에 있어서,

B : 0.0001 - 0.003%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
제 1항에 있어서,

Cu : 0.5% 이하, Ni : 0.5% 이하, Mo : 0.3% 이하, Cr : 0.5% 이하, Ti : 0.04% 이하인 그룹에서 선택된 적어도 한 종류의 원소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
제 7항에 있어서,

Cu : 0.5% 이하, Ni : 0.5% 이하, Mo : 0.3% 이하, Cr : 0.5% 이하, Ti : 0.04% 이하인 그룹에서 선택된 적어도 한 종류의 원소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
제 1항에 있어서,

Sb : 0.2% 이하, Sn : 0.2% 이하인 것 중 적어도 한 종류의 원소를 더 함유하고, 또한 아래의 식(2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.

0.002 ≤ [Sb] + 1/2 × [Sn] ≤ 0.2 … (2)

여기서, [Sb]와 [Sn]은, 각각 Sb와 Sn의 함유량(질량%)을 나타낸다.
제 9항에 있어서,

Sb : 0.2% 이하, Sn : 0.2% 이하인 것 중 적어도 한 종류의 원소를 더 함유하고, 또한 아래의 식(2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.

0.002 ≤ [Sb] + 1/2 × [Sn] ≤ 0.2 … (2)

여기서, [Sb]와 [Sn]은, 각각 Sb와 Sn의 함유량(질량%)을 나타낸다.
제 1 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재한 조성을 가진 강 슬래브를, 아래의 식 (3) 및 (4)를 만족하는 가열온도(SRT)로 가열 후 열간압연하여 열연강판으로 하는 공정과,

상기 열연강판을, 산세, 냉연 후, 재결정 온도 이상의 페라이트 단상으로 되는 온도 영역에서 소둔하는 공정과,

를 포함하는 고강도 냉연강판의 제조방법;

SRT ≤ 1350℃ … (3)

1050℃ ≤ SRT ≤ {770 + ([sol.Al] - 0.085)^0.24 × 820}℃ … (4)

여기서, [sol.Al]은, sol.Al의 함유량(질량%)을 나타낸다.