KR100762151B1

KR100762151B1 - 딥드로잉성 및 내이차가공취성이 우수한 페라이트계스테인리스강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100762151B1
Application number: KR1020020065729A
Authority: KR
Inventors: 야자와요시히로; 후루끼미오사무; 가또야스시; 오자끼요시히로
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2007-10-01
Also published as: EP1308532A3; DE60228186D1; US20030094217A1; EP1308532B1; EP1308532A2; KR20030035972A; US20040055674A1; US6911098B2; US7056398B2

Abstract

본 발명은 딥드로잉성과 내이차가공취성을 구비하고, 또한 추가로 도장성이나 내식성도 우수한 페라이트계 스테인리스강판과 그 제조방법을 제안하는 것이다. 그 구체적인 발명의 수단은 C: 0.01질량% 이하, Si: 1.0질량% 이하, Mn: 1.5질량% 이하, Cr: 11 ∼ 23질량%, P: 0.06질량% 이하, S: 0.03질량% 이하, Al: 1.0질량% 이하, N: 0.04질량% 이하, B: 0.0005 ∼ 0.01질량%, V: 0.3질량% 이하, Nb: 0.8질량% 이하 및/또는 Ti: 1.0질량% 이하, 18 ≤Nb / (C ＋ N) ＋ 2(Ti / (C ＋ N)) ≤60 및, 잔부가 Fe 와 불가피한 불순물로 이루어지는 페라이트계 스테인리스강판의 마무리 소둔하고, 산 세정 후, 또는 추가로 스킨 패스 압연 후의 최종 냉연판의 평균결정입경을 40㎛ 이하, 표면평균조도 Ra 를 0.3㎛ 이하로 하는 것이다.

Description

딥드로잉성 및 내이차가공취성이 우수한 페라이트계 스테인리스강판 및 그 제조방법 {FERRITIC STAINLESS STEEL SHEET HAVING EXCELLENT DEEP-DRAWABILITY AND BRITTLE RESISTANCE TO SECONDARY PROCESSING AND METHOD FOR MAKING THE SAME}

도 1 은 B 첨가량 및 평균결정입경이 취성천이온도에 미치는 영향을 나타낸 도면이다.

본 발명은 자동차용의 강도 부재나 외판재 등에 적합한 내이차가공취성과 딥드로잉성이 우수하고, 또한 추가로 도장성이나 내식성도 우수한 페라이트계 스테인리스 냉연 강판과 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차에 사용되는 외판이나 강도 부재로서 프레스 성형되는 강판에는 통상 440MPa급의 고장력 강판이 사용된다. 이들 강판에서는 내식성을 개선하기 위해서 도금 등의 표면 처리가 이루어지거나, 경우에 따라서는 가공 후에 도장 처리가 이루어졌다. 그러나, 실제 사용시에 도금한 강판에서는 가공 후에 도금 등이 쉽게 박리되어 이 부분에서 녹이 발생되는 문제가 있었다. 또, 가공 후의 도장처리에서는, 복잡한 형상에서는 미세부에 걸친 완전한 도장은 어렵고, 그 도장되지 않은 미세부로부터 녹이 발생하는 것이 발견되는 문제가 있었다. 이들 도금이나 도장 등이 불완전하기 때문에 발생되는 녹 등의 발생을 방지하는 것을 해결하기 위해서는, 내식성이 우수한 스테인리스강판을 이용하는 것이 바람직하다. 여기에서, SUS304 강으로 대표되는 오스테나이트계 스테인리스강을 적용한 경우, 오스테나이트계 스테인리스강은 고가의 니켈을 다량으로 함유하기 때문에 소재 비용이 비싸고, 종래에 사용되어 온 보통 강의 도장재보다 비교적 비싸서 비경제적이다. 이에 비해 페라이트계 스테인리스강은 경제적으로 저렴하지만, 프레스 성형 등의 가공성이 나빠서 이 특성을 개선하는 것이 별도로 필요했다.

종래 페라이트계 스테인리스강판의 가공성 (딥드로잉성, 구체적으로 r값 등) 을 더 높이기 위해서는, 냉연판 소둔 온도를 고온화시키고 r값 향상에 유효한 {111} 재결정 집합조직의 발달을 촉진시켜 신장도와 r값을 향상시키는 수법이 채택되었다. 또, 강중의 탄소나 질소를 100ppm 이하까지 저감한 후, 잔류된 탄소나 질소를 Ti나 Nb 등과 같은 탄질화물 형성원소에 의해 석출물로 고정시키고, 추가로 B 를 첨가함으로써 신장도-r값 균형이 우수한 특성을 갖는 페라이트계 스테인리스강판의 기술이 일본 공개특허공보 평9-241738호에 개시되어 있다.

그러나, 자동차의 외판이나 강도 부재와 같은 보다 복잡한 형상의 성형가공에 대응하기 위해서는, 딥드로잉성을 더 높이는 것이 필요하다. 종래 강의 페라이트계 스테인리스강의 r값은 기껏해야 1.8 정도였으나, 2.0 이상으로 평균 r값 을 높이는 것이 필요하다.

또, 상기 기술한 바와 같이, 고용 C, N 의 저감 및 B 첨가 등에 의해 딥드로잉성 등의 가공성은 개선되지만, 예컨대 연료 탱크 등으로 스테인리스강을 가공한 경우, 딥드로잉 가공에 의해 많이 변형된 스테인리스 성형체에 돌이 튀거나 충돌에 의해 외력이 가해지면 발생하는 취성 파괴가 문제시되었다. 이를 이차가공취성이라고 한다. 내이차가공취성이란 이러한 딥드로잉 가공품에 가해진 외력에 대한 취성 저항을 나타내며, 특히 북미나 알래스카 등의 한랭지에서 문제시되는 재질 특성이다.

상기 기술한 바와 같이, 종래 페라이트계 스테인리스강판의 딥드로잉성 (구체적으로는 r값 등) 을 더 높이기 위해서, 냉연판 소둔 온도를 고온화시키고 r값 향상에 유효한 {111} 재결정 집합조직의 발달을 촉진시켜 신장도와 r값을 향상시키는 수법이 채택되었으나, 고온 소둔은 냉연 소둔판의 결정입자의 조대화를 초래하기 때문에, 가공 후 표면을 거칠게 하여 내이차가공취성의 저하를 초래한다. 또, 상기 기술한 바와 같이, B 를 첨가하는 기술이 일본 공개특허공보 평9-241738호 등에 개시되어 있지만 내이차가공취성에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않고, 일본 공개특허공보 평9-241738호의 기술로는 예컨대 r값이 2.0 이상인 딥드로잉성과 한랭지, 예컨대 -60℃ 환경에서 내이차가공취성을 양립시킬 수는 없다.

따라서, 페라이트계 스테인리스강판에서 우수한 딥드로잉성과 내이차가공취성을 겸비한 강판은 얻을 수 없다. 이렇게 페라이트계 스테인리스강판을 자동차의 외판이나 강도 부재 등에 사용하기 위해서 해결해야 할 과제는 딥드로잉 성형 성과 내이차가공취성을 동시에 개선할 수 있는 것이다.

본 발명의 딥드로잉 성형성과 내이차가공취성의 구체적 목표는 r값이 2.0 이상, 내이차가공취성은 -60℃ 이하의 저온환경에서 자동차 등의 사용 환경을 모의한 소정의 낙중시험에서도 세로 균열이 발생하지 않는 이차가공취성 저항을 갖는 것이다.

또, 페라이트계 스테인리스강을 이들 부재에 적용한 경우, 내식성이 우수하다고는 할 수 있지만 해설 (解雪) 이나 해안지방에서의 염해로 인해 내이차가공취성이나 내식성이 열화되는 경우도 있었다. 이와 같은 경우에는 그러한 곳에 사용될 때에 도장 등을 가볍게 실시하여 내식성을 보완하면 이들 페라이트계 스테인리스강의 적용 범위가 넓어진다. 그래서, 이와 같은 목적에 따른 도장용 강재를 개발하는 것도 과제였다.

본 발명의 목적은 우수한 딥드로잉성과 내이차가공취성을 구비하고, 또 내식성도 우수한 페라이트계 스테인리스강판과 그 제조방법을 제안하는 것이다.

본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해서, 극저탄소질소를 기본으로 한 페라이트계 스테인리스강판의 특질에 대해서 예의 연구하였다. 그 결과, B, Nb 및 Ti, V 첨가량의 적정화에, 추가로 마무리 소둔하고, 산 세정 후, 또는 스킨 패스 압연 후의 강판의 평균결정입경을 40㎛ 이하, 아울러 표면평균조도 Ra 를 0.30㎛ 이하로 하면, 딥드로잉성과 내이차가공취성을 양립시키는 동시에 도장 후의 내식성도 우수한 페라이트계 스테인리스강판이 얻어짐을 발견하였다.

즉, 본 발명은 C: 0.01질량% 이하, Si: 1.0질량% 이하, Mn: 1.5질량% 이하, Cr: 11 ∼ 23질량%, P: 0.06질량% 이하, S: 0.03질량% 이하, Al: 1.0질량% 이하, N: 0.04질량% 이하, B: 0.0005 ∼ 0.01질량%, V: 0.3질량% 이하, Nb: 0.8질량% 이하 및/또는 Ti: 1.0질량% 이하, 18 ≤Nb / (C ＋ N) ＋ 2(Ti / (C ＋ N)) ≤60 을 함유하고, 잔부가 Fe 와 불가피한 불순물로 이루어지고, 평균결정입경이 40㎛ 이하, 표면평균조도 Ra 가 0.3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판이다.

본 발명은 상기 성분 조성에 추가로 하기 군에서 선택된 1종류 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

① Cu: 0.1 ∼ 1.0질량%, Co: 0.05 ∼ 0.2질량%, Ni: 0.1 ∼ 2.0질량% 중 1종류 또는 2종류 이상을 0.05 ＜ (0.55 × Cu ＋ 0.85 × Co ＋ Ni) ＜ 0.30

② Ca: 0.0007 ∼ 0.0030질량%

또, 본 발명의 강판은 그 표면에 막두께 2.0㎛ 이상의 수지 피막을 갖는 도장을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수지 도장 피막이 우레탄수지 또는 에폭시수지인 것이 바람직하다.

또, 본 발명은 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법에서, 용강의 조성이

C: 0.01질량% 이하, Si: 1.0질량% 이하,

Mn: 1.5질량% 이하, Cr: 11 ∼ 23질량%,

P: 0.06질량% 이하, S: 0.03질량% 이하,

Al: 1.0질량% 이하, N: 0.04질량% 이하,

B: 0.0005 ∼ 0.01질량%, V: 0.3질량% 이하,

Nb: 0.8질량% 이하 및/또는 Ti: 1.0질량% 이하,

18 ≤Nb / (C ＋ N) ＋ 2(Ti / (C ＋ N)) ≤60 및,

잔부가 Fe 와 불가피한 불순물로 이루어진 강슬래브를, 열간 압연하고, 열연판 소둔한 후, 1회 또는 중간 소둔을 사이에 두고 2회 이상의 냉간 압연을 실시하고 마무리 소둔하고, 산 세정 후의 강판의 평균결정입경이 40㎛ 이하, 표면평균조도 Ra 가 0.3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법이다.

또, 본 발명의 제조방법은 상기 성분 조성에 추가로 하기 군에서 선택된 1종류 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

① Cu: 0.1 ∼ 1.0질량%, Co: 0.05 ∼ 0.2질량%, Ni: 0.1 ∼ 2.0질량% 중 1종류 또는 2종류 이상을 0.05 ＜ (0.55 ×Cu ＋ 0.85 ×Co ＋ Ni) ＜ 0.30

② Ca: 0.0007 ∼ 0.0030질량%

또, 본 발명의 제조방법은 상기 제조방법에 추가로 마무리 소둔하고, 산 세정 후에 스킨 패스 압연 (skin-pass rolling) 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제조방법은 상기 제조방법에 추가로 상기 강판 표면에 막두께가 2.0㎛ 이상인 수지 피막을 도장하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 수지 피막이 우레탄수지 또는 에폭시수지인 것이 바람직하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

먼저, 본 발명에서 성분 조성을 상기 범위로 한정한 이유에 대해서 설명한 다.

C: 0.01질량% 이하

C 는 강중에 고용상태로 존재하면, 신장도, r값을 열화시키기 때문에 제강공정에서 가능한 한 제거하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 고용 C 는 후술하는 Ti 및 Nb 에 의해 탄화물로 고정시키지만, C 함유량이 0.01질량% 를 초과하면, Ti, Nb 로는 충분히 고정시킬 수 없어 고용 C 가 잔존되어 r값, 신장도가 열화된다. 그래서, C 함유량은 0.01질량% 이하로 한다. r값, 신장도를 더 양호한 것으로 하기 위해서는, C 함유량을 0.0020질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.0010질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Si: 1.0질량% 이하

Si 는 내산화성, 내식성 향상에 유효한 원소로, 특히 대기 환경에서의 내식성을 향상시킨다. 그 효과를 발휘시키기 위해서는 0.02질량% 이상의 첨가가 바람직하다. 그러나, 1.0질량% 를 초과하여 함유하면, 강의 인성을 열화시키고 용접부의 내이차가공취성을 열화시키므로 1.0질량% 이하로 한정한다. 바람직하게는 0.1 ∼ 0.6질량% 범위로 한다.

Mn: 1.5질량% 이하

Mn 은 MnS 를 형성하여 열간 가공성에 유해한 S 를 무해화시킨다. Mn 함유량이 0.05질량% 미만인 경우에는 S 를 무해화시키는 효과가 충분치 못하고, 1.5질량%를 초과하면 상기 효과가 포화되고, 또 Mn 의 고용 강화에 의한 신장도의 열화가 커지기 때문에 1.5질량% 이하로 한다. 바람직하게는 0.25질량% 이하로 한 다.

Cr: 11 ∼ 23질량%

Cr 은 내산화성 및 내식성의 향상에 유효한 원소로, 충분한 효과를 얻기 위해서는 11질량% 이상 함유하는 것이 필요하다. 또, 용접부의 내식성 관점에서는 14질량% 이상의 함유가 바람직하다. 한편, Cr 은 강의 가공성을 저하시키는 원소로, 특히 23질량% 를 초과하여 함유하면 그 영향이 현저해진다. 그래서, Cr 함유량은 11 ∼ 23질량% 범위로 제한한다. 더욱 바람직하게는 14 ∼ 20질량% 로 하는 것이 바람직하다.

P: 0.06질량% 이하

P 는 입계에 편석되기 쉬운 원소이다. 이 때문에 B 를 함유한 경우 B 의 입계 강화작용을 저감시키고 용접부의 내이차가공취성을 열화시킨다. 또, 가공성이나 인성, 고온피로특성도 열화시키는 경향이 있어, 가능한 한 낮은 것이 바람직하고, 0.06질량% 이하, 바람직하게는 0.03질량% 이하로 제한한다. 그러나, 너무 낮게 하면 제조 비용의 상승을 초래한다.

S: 0.03질량% 이하

S 는 불순물 원소로, 강판의 성형성을 열화시키고, 또 내식성을 열화시키므로, 제강공정에서 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 그러나, P 와 동일하게 과도한 저감은 제강 비용의 상승을 초래하기 때문에 특성과의 균형도 고려하여 0.03질량% 이하, 바람직하게는 Mn 이나 Ti 로 고정시킬 수 있는 0.01질량% 이하로 한다.

Al: 1.0질량% 이하

Al 은 제강에서의 탈산제로서 0.001질량% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, Al 함유량이 1.0질량% 를 초과하면 고용 강화에 의한 신장도의 저하를 일으킨다. 또한, 과도한 첨가는 개재물을 생성시켜 표면 외관 및 내식성을 열화시킨다. 그래서, Al 함유량은 1.0질량% 이하로 한다. 바람직하게는 0.001 ∼ 0.6질량% 범위로 한정한다. 더욱 바람직하게는 0.01 ∼ 0.2질량% 로 하는 것이 바람직하다.

N: 0.04질량% 이하

N 은 불순물 원소로, Ti 의 첨가에 의해 질화물로 되어 무해화된다. 그러나, N 함유량이 0.04질량% 를 초과하면 Ti 의 첨가량이 다량으로 되고, 또 TiN 에 의한 석출 강화에 의해 강판의 연성이 열화된다. 또, N 은 입계를 강화시켜 인성을 향상시키지만, 과도하게 함유하면 질화물이 되어 입계에 석출되고 내식성을 열화시킨다. 이상과 같은 점에서 N 함유량은 0.04질량% 이하로 한정한다. 성형성을 더욱 향상시키기 위해서는 0.002질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

B: 0.0005 ∼ 0.01질량%

B 는 입계에 편석되어 입계 강도를 강화시키고 내이차가공취성을 개선하는 효과를 갖는다. 또, 강의 인성 열화를 초래하는 TiN 의 석출을 BN 의 형성으로 억제하는 효과도 있다. 이들 효과를 얻기 위해서는, 0.0005질량% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, 과도한 첨가는 열간 가공성을 손상시키기 때문에 0.01질량% 이하로 제한한다.

V: 0.3질량% 이하

V 는 본 발명에서 중요한 원소이다. V 는 원래 C, N 안정화 원소의 일종이지만, 본 발명에서는 Ti 의 일부를 V 로 대체하고, 또 B 와 복합 첨가함으로써 인성 개선을 초래한다. 그 효과를 얻기 위해서는 0.004질량% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, 다량으로 첨가하면 경질화를 초래하여 가공성을 열화시키기 때문에 그 상한값을 0.3질량% 로 한다.

Nb: 0.8질량% 이하, Ti: 1.0질량% 이하, 그리고

18 ≤Nb / (C ＋ N) ＋ 2(Ti / (C ＋ N)) ≤60

Nb, Ti 는 고용 C, N 등을 탄질화물로서 고정시킴으로써 내식성이나 딥드로잉성 (r값) 을 향상시키기는 효과를 갖고 있고, 단독 또는 복합하여 첨가하는 것이 필요하다. 즉, Ti 는 불순물 원소인 C, N, S, P 사이에서 석출물을 생성함으로써, 이들 불순물 원소를 무해화시키기 위해서 첨가된다. Nb 는 강중 불순물인 C 와 결합하여 NbC 를 형성한다. 이 NbC 는 열연판의 입경을 미세화시켜 r값의 향상에 기여하는 동시에, 마무리 소둔에서 결정입자 성장을 억제하여 미세 조직으로 함으로써 내이차가공취성을 향상시킨다. NbC 를 적절하게 생성시키기 위해서는 고용 C 농도와의 균형이 중요하고, 후술하는 Ti 와의 가장 적합한 조합에 의해 효과가 더 발휘된다.

상기 효과는 각각 0.01질량% 미만인 경우에는 얻을 수 없기 때문에 0.01질량% 이상을 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, Nb 함유량이 0.8질량% 를 초과하면 인성의 열화를 초래한다. 또, Ti 함유량이 1.0질량% 를 초과하면 인성의 열화를 초래하는 동시에, TiN 에서 기인하여 발생하는 냉연판의 찰상이 현저해지기 때문에, Nb 는 0.8질량% 이하, Ti 는 1.0질량% 이하로 한정한다.

또, 강중의 C, N 을 탄질화물로서 고정시켜 한층 더 우수한 가공성을 확보하기 위해서는, 18 ≤Nb / (C ＋ N) ＋ 2(Ti / (C ＋ N)) ≤60 의 관계를 충족시키도록 합금 설계하는 것이 필요하다. 여기에서, C, N, Nb, Ti 의 각 함유량 (질량%) 을 상기와 같이 한정하는 이유는, 18 미만이 되면 강중의 C, N 을 탄질화물로서 충분히 고정시킬 수 없기 때문에, 가공성, 내식성이 현저히 저하되고, 한편 60 을 초과하면 탄질화물의 석출물이 증가하여 가공성이 저하되기 때문이다. 또한, C, N 을 충분히 고정시키기 위해서는, Ti 와 V 를 상기 범위로 하고, 게다가 (Ti ＋ V)/(C ＋ N) = 5 ∼ 50 의 관계를 충족시키도록 배려하는 것이 바람직하다.

본 발명의 강판은 상기 각 성분 이외에 필요에 따라 다음과 같은 성분을 함유할 수 있다.

Cu: 0.1 ∼ 1.0질량%, Co: 0.05 ∼ 0.2질량%, Ni: 0.1 ∼ 2.0질량% 중 1종류 또는 2종류 이상을 0.05 ＜ (0.55 × Cu ＋ 0.85 × Co ＋ Ni) ＜ 0.30

Cu, Co 및 Ni 는 모두 스테인리스강의 내식성이나 저온 인성, 내이차가공취성 향상에 유효한 원소이다. 그래서, Cu: 0.1 ∼ 1.0질량%, Co: 0.05 ∼ 0.2질량%, Ni: 0.1 ∼ 2.0질량% 중 1종류 또는 2종류 이상을 0.05 ＜ (0.55 × Cu ＋ 0.85 × Co ＋ Ni) ＜ 0.30 범위로 함유시키는 것이 바람직하다. 각각 상기 함유량 미만인 경우에는 개선 효과가 적고, 한편 상기 함유량을 초과하여 첨가하면 강이 경질화되고, 또 오스테나이트상의 생성에 의해 응력 부식 균열이 발생될 우려 가 있다.

Ca: 0.0007 ∼ 0.0030질량%

Ca 는 미량의 첨가로 Ti 첨가 강의 연속 주조시에 발생하기 쉬운 Ti 계 개재물에 의한 이머젼 노즐의 폐색을 유효하게 방지하는 효과를 갖는다. 그러나, 0.0007 질량%를 초과하지 않으면 그 효과는 적고, 또 0.0030질량%를 초과하면 내식성을 현저히 저하시킨다. 바람직하게는 0.0010 ∼ 0.0015질량%이다.

이상 각 성분 이외에는 Fe 및 불가피한 불순물이다. 단, Zr: 0.5질량% 이하, Ta: 0.3질량% 이하, W: 0.3질량% 이하, Sn: 0.3질량% 이하, Mg: 0.005질량% 이하를 필요에 따라 함유하고 있어도 본 발명의 각 특성에 각별한 영향을 미치지 않는다.

다음으로, 마무리 소둔하고, 산 세정 후, 또는 추가로 스킨 패스 압연 후의 페라이트계 스테인리스강판의 특성에 대해서 설명한다.

a. 평균결정입경: 40㎛ 이하

발명자의 연구에 따르면, 냉연 강판의 평균결정입경의 크기와 표면평균조도는 내이차가공취성이나 가공 후의 표면 거침에 큰 영향을 미치므로, 그 평균결정입경은 작을수록, 표면평균조도는 작을수록 바람직함을 알 수 있다. 즉, 냉연 마무리 소둔하고, 산 세정 후, 또는 추가로 스킨 패스 압연 후의 냉연판의 평균결정입경이 커지면 딥드로잉 가공 후의 제품 표면의 요철이 현저해져 내이차가공취성이 저하된다. 또, 가공 후의 제품 표면에 발생한 오렌지 필이라는 표면 거침이 외관의 악화를 초래한다. 이 경향은 평균결정입경이 40㎛ 를 초과하면 현저해진 다. 따라서, 평균결정입경은 40㎛ 이하로 한다. 바람직하게는 평균결정입경을 35㎛ 이하로 한다. 또한, 평균결정입경은 작을수록 내이차가공성 등의 특성은 향상되지만, 미립자를 얻기 위해서는 제조상의 부하 (특히, 열연공정에서의 부하) 가 커지므로 평균결정입경의 하한값을 5㎛ 로 한다.

b. 표면평균조도 Ra: 0.3㎛ 이하

표면평균조도 Ra 의 규정은 본원에서 가장 중요한 특성이다. 냉연 마무리 소둔하고, 산 세정 후, 또는 추가로 스킨 패스 압연 후의 냉연판의 표면평균조도 Ra 는 냉연판의 평균결정입경과 마찬가지로 성형 가공품의 내이차가공취성에 영향을 미친다. 평균결정입경을 40㎛ 이하로 조정해도 표면평균조도 Ra 가 0.3㎛ 를 초과하면 내이차가공취성은 저하되기 때문에, 표면평균조도 Ra 의 상한을 0.3㎛ 로 한다. 또, 이 표면평균조도 Ra 는 도장 피막의 밀착성에도 영향을 미치며, 표면평균조도 Ra 가 0.05㎛ 이상일 때 밀착성의 개선이 확인된다. 또, 표면평균조도 Ra 는 강판의 딥드로잉성에도 큰 영향을 미친다. 표면평균조도 Ra 가 0.05㎛ 미만이 되면 금형과 강판의 접촉 저항 (마찰 저항) 이 증가되어 딥드로잉성이 저하된다. 그 이유는 강판 표면이 너무 매끄러워지면 윤활유가 유지되기 어려워지는 동시에, 금형과의 접촉면적이 증대되기 때문에, 마찰 저항이 증대되어 딥드로잉성을 저해하기 때문으로 추정된다. 이들 특성을 균형있게 달성하기 위해서는 표면평균조도 Ra 는 0.05 ∼ 0.3㎛ 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, 이 표면평균조도 Ra 는 최종 냉간 압연시 또는 마무리 소둔하고, 산 세정 후, 추가로 필요에 따라 실시되는 스킨 패스 압연시에 롤 조도 및 압하율을 규 제하거나 하여 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 마무리 소둔 후에 실시하는 산 세정 조건, 구체적으로는 산 농도나 온도, 산 세정 시간의 조정으로 표면조도를 조정할 수도 있다.

c. 수지 도장 피막두께: 2㎛ 이상

본 발명의 강판은 수지 도장 후의 내식성이 우수하다는 특성을 갖는다. 본 발명의 강판은 최저 2㎛ 의 수지 도장 피막두께로도 안정된 내식성이 얻어진다. 이것을 밑돌면 녹발생 및 부식에 의한 두께 감소가 현저해진다. 수지 도장에는 스프레이 도장, 브러시 도장, 분체 도장, 양이온 전착 도장 등 공지된 도장법을 사용할 수 있다. 또, 본 발명의 강판은 보통 강에 비해 강판 자체의 내식성이 우수하기 때문에 수지 도장 피막과 충분한 밀착성을 확보할 수 있으면 보다 얇은 도장 피막두께로 충분한 내식성이 얻어진다. 또, 피막두께의 상한값은 50㎛ 이하로 한다. 피막두께가 50㎛ 이상이 되면 녹방지성이 포화되는 동시에 도막의 건조시간 등의 작업성이 악화된다. 그래서, 피막두께는 50㎛ 이하가 바람직하다.

본 발명에 관련된 강판은 제강, 열간 압연 (슬래브 가열, 조압연, 마무리 압연), 열연판 소둔, 산 세정, 냉간 압연 및 마무리 소둔 후 산 세정하고, 필요에 따라 실시되는 스킨 패스 압연의 각 공정을 거쳐 냉연 강판으로 된다. 다음에 각 공정의 제조조건에 대해서 설명한다.

① 슬래브 가열

슬래브 가열 온도는 너무 낮으면 소정 조건에서 열간 조압연이 어려워지고, 한편 가열 온도가 너무 높으면 열연판의 판두께 방향에서 집합조직이 불균일해지는 동시에, Ti₄C₂S₂ 석출물이 용해되고 최종 냉연 전의 강판 중의 고용 C 가 증대되어 r값의 열화를 초래한다. 그래서, 슬래브 가열 온도는 1000 ∼ 1200℃ 범위로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직한 온도 범위는 1050 ∼ 1200℃ 이다.

② 열간 조압연

열간 조압연 (이하,「조압연」이라고 함) 은 850 ∼ 1100℃ 에서 실시하고, 그리고 적어도 1 패스를 압하율 35% 이상에서 실시한다. 조압연의 압연 온도가 850℃ 미만인 경우에는 재결정이 잘 진행되지 않아 슬래브의 기둥형상 조직에서 기인한 조대한 (100) 콜로니의 잔존에 의해 마무리 소둔 후의 가공성이 떨어지고, 또 압연 롤에 대한 부하가 커져 롤 수명이 짧아진다. 한편, 1100℃ 를 초과하면 페라이트 결정입자가 조대화되고, {111} 핵 발생 사이트가 되는 입계 면적이 감소되어, 마무리 소둔 후의 강판의 r값 저하를 초래하게 된다. 따라서, 조압연의 압연 온도는 850 ∼ 1100℃ 로 한다. 더 바람직한 온도 범위는 900 ∼ 1050℃ 이다.

또, 그 적어도 1 패스를 압하율 35% 이상에서 실시하는 이유는 조압연의 압하율이 35% 미만인 경우에는 판두께 방향의 중심부에 밴드형상의 미재결정 조직이 대량으로 잔존하여 딥드로잉성을 열화시킨다. 한편, 조압연의 각 패스에서 압하율이 60% 를 초과하면 압연시에 롤과 강판의 베이킹을 일으키고, 또 강판의 압연 롤에 대한 침식 불량을 발생시킬 위험이 있다. 그래서, 적어도 1 패스의 압하율을 35∼60% 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, 강의 고온 강도가 낮은 재료, 예컨대 JISG0567 에 준거하여 측정한 1000℃ 에서의 고온 강도 (TS) 가 20MPa 이하인 강에서는 조압연시에 강판 표면에 강한 전단 변형이 발생하여 판두께 중심부에 미재결정 조직이 잔존하고, 또 롤과 강판의 베이킹을 발생시키는 경우도 있다. 이와 같은 경우에는 필요에 따라 마찰계수 0.3 이하가 되도록 윤활시켜도 된다.

상기 기술한 압연 온도와 압하율의 조건을 충족시키는 조압연을 적어도 1 패스 실시함으로써 딥드로잉성이 향상된다. 이 1 패스는 조압연의 어느 패스에서 실시해도 되지만, 압연기의 능력면에서 최종 패스에서 실시하는 것이 가장 바람직하다.

③ 열간 마무리 압연

조압연에 이어지는 열간 마무리 압연 (이하,「마무리 압연」이라고 함) 은 압연 온도 650 ∼ 900℃ 에서, 그리고 적어도 1 패스를 압하율 20 ∼ 40% 로 실시하는 것이 바람직하다. 압연 온도가 650℃ 미만인 경우에는, 변형 저항이 커져 20% 이상의 압하율을 확보하는 것이 어려지워지는 동시에 롤 부하가 커진다. 한편, 마무리 압연 온도가 900℃ 를 초과하면, 압연 변형의 축적이 작아져 다음 공정 이후에서의 딥드로잉 향상 효과가 작아진다. 그래서, 마무리 압연 온도는 650 ∼ 900℃, 더 바람직하게는 700 ∼ 800℃ 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.

또, 마무리 압연시에 650 ∼ 900℃ 에서의 압하율이 20% 미만인 경우에는, r값의 저하나 리징의 원인이 되는 (100)//ND (ND: 강판 표면에 대하여 수직방향), (110)//ND 콜로니 (요코타 외, 가와사키 제철 기보, 30(1998)2, p115) 가 크게 잔 존한다. 한편, 40% 를 초과하면 침식 불량이나 강판의 형상 불량을 일으켜 강의 표면 성상의 열화를 초래한다. 즉, 마무리 압연에서는 압하율 20 ∼ 40% 압연을 적어도 1 패스 이상 실시하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 범위는 25 ∼ 35% 이다.

상기 기술한 압연 온도와 압하율의 조건을 충족시키는 마무리 압연을 적어도 1 패스 실시함으로써 딥드로잉성은 개선된다. 이 1 패스는 어느 패스에서 실시해도 되지만, 압연기의 능력면에서 최종 패스에서 실시하는 것이 가장 바람직하다.

④ 열연판 소둔

열연판 소둔은 이 온도가 800℃ 보다 낮은 경우에는, 재결정이 불충분해지고, 냉연 강판의 r값이 저하되는 동시에 잔존하는 밴드형상 조직에서 기인하여 마무리 소둔판에서의 리징 발생이 현저해진다. 한편, 1100℃ 를 초과하면, 조직이 조대화되어 성형 후의 표면 거침이나 성형 한계의 저하, 내식성의 저하를 일으킨다. 또한, 고용 C 를 고정시킨 탄화물의 재용해에 의해 강중의 고용 C 가 증대되어 바람직한 {111} 재결정 집합조직의 형성을 저해한다. 따라서, 열연판 소둔은 800 ∼ 1100℃, 보다 바람직하게는 800 ∼ 1050℃ 의 온도 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.

또, 냉연공정에서 1회 냉연법을 채택하는 경우에는, 열연판 소둔이 최종 냉연 전의 소둔이 된다. 그래서, 이 경우의 소둔 온도는 고용 C 를 더 저감시키고 결정입경을 미세화시키기 위해서 상기 온도 범위 중에서도 저온측에서 소둔하는 것이 바람직하다.

⑤ 냉간 압연

냉간 압연은 1회 냉연법 또는 중간 소둔을 사이에 둔 2회 이상의 냉연법으로 한다. 전체 압하율은 1회 냉연법, 2회 이상의 냉연법의 경우 모두 75% 이상으로 한다. 단, 2회 이상의 냉연법의 경우에는, 이 전체 압하율을 2회 이상으로 나눠 압연하고, (1회째 냉연의 압하율)/(최종 냉연의 압하율) 로 표시되는 압하비를 0.7 ∼ 1.3 으로 하여 실시하는 것이 바람직하다. 전체 압하율의 증대는 마무리 소둔판의 {111} 재결정 집합조직의 집적도 향상에 기여하기 때문에 r값 향상에 유효하다. r값이 2.0 이상, 나아가 2.2 이상의 높은 r값을 얻기 위해서는, 전체 압하율은 75% 이상이 필요하고, 바람직하게는 80 ∼ 90% 미만으로 하는 것이 바람직하다. 또, 고r값화를 위해서는 최종 냉연 직전에 페라이트 결정입경은 40㎛ 이하로 하는 것도 중요하다.

또한, 본 발명의 냉간 압연은 피압연재 표면의 전단 변형을 저감시키고 (222)/(200) 을 높여 r값 향상에 유효하게 기여하기 때문에, 롤 직경과 압연방향의 영향을 고려하는 것이 바람직하다. 즉, 롤 직경 100 ∼ 200㎜φ의 리버스 압연에 비해 400㎜φ이상의 롤 직경을 갖는 1 방향 압연의 탠덤 압연을 이용하는 것이 표면의 전단 변형을 저감시키고 (111) 재결정 집합조직의 집적도를 증가시켜 r값을 높이는 데에 효과적이다.

또, 보다 높은 r값을 안정적으로 얻기 위해서 선압 (압연하중/판폭) 을 증대시켜 판두께 방향으로 균일하게 변형을 주면 된다. 이 선압은 3.5MN/m 이상이 바람직하다. 이 때문에 열연 온도의 저하, 고합금화, 열연 속도의 증가를 임의 로 조합시키는 것도 유효하다.

또, 마무리 소둔, 산 세정 후의 표면평균조도 Ra 를 0.3㎛ 이하로 하기 위해서는, 냉간 압연기의 롤의 표면평균조도 Ra (JIS B 0601) 를 0.01 ∼ 10㎛ 로 하고, 압하율을 0.5 ∼ 60% 로 하는 것이 바람직하다.

⑥ 중간 소둔

중간 소둔은 소둔 온도가 740℃ 에 미치지 않는 경우, 재결정이 불충분해져 r값이 저하되는 동시에, 밴드형상 조직에서 기인하여 리징이 현저해진다. 한편, 940℃ 를 초과하면 조직이 조대화되는 동시에 탄화물이 재고용되고 강중의 고용 C가 증대되어 딥드로잉성에 바람직한 {111} 재결정 집합조직의 형성을 저해시킨다.

또, 2회 냉연법의 경우 중간 소둔은 마무리 소둔판을 40㎛ 이하의 미세 결정입자이고 고r값으로 하기 위해서, 또 최종 압연 전의 고용 탄소 저감을 위해서 중요하다. 그래서, 중간 소둔 온도는 최종 냉연 전의 평균결정입경 40㎛ 이하를 충족시키고, 또 미재결정 조직이 잔존하지 않는 온도 범위에서 저온일수록 바람직하다. 이런 점들에서 중간 소둔 온도는 740 ∼ 940℃ 로 한다. 또, 중간 소둔 온도는 열연판 소둔 온도보다 50℃ 이상 낮은 온도로 하는 것이 바람직하다. 열연판의 판두께를 두껍게 하여 3회 이상의 냉간 압연을 실시하는 경우도 평균결정입경 40㎛ 이하를 충족시키고, 또 미재결정 조직이 잔존하지 않는 온도 범위에서 저온일수록 바람직하다. 이런 점들에서 소둔 온도는 740 ∼ 940℃ 로 한다.

⑦ 마무리 소둔

마무리 소둔은 고온일수록 {111} 재결정 집합조직이 선택적으로 발달되어 고r값을 얻을 수 있다. 그러나, 마무리 소둔 온도가 800℃ 미만인 경우에는, r값 향상에 유효한 결정방위를 얻을 수 없고, 평균 r값 2.0 이상을 달성할 수 없을 뿐아니라, 강판 판두께의 중앙에 밴드형상의 미재결정조직이 잔존하여 딥드로잉성, 내리징성을 저해시킨다. 또, r값의 증대를 도모하기 위해서는, 고온 소둔이 유효하지만 소둔 온도가 너무 높으면 냉연 소둔판의 결정입경이 40㎛ 이상으로 조대화되어 내이차가공취성이 열화된다. 또, 가공 후에 표면이 거칠어 성형 한계의 저하와 내식성의 열화를 초래한다. 그래서, 마무리 소둔 온도는 평균결정입경 40㎛ 이하를 확보할 수 있는 범위에서 고온일수록 바람직하다. 본 발명의 강판에서는 800 ∼ 1000℃, 바람직하게는 r값과 내이차가공취성의 균형 면에서 850 ∼ 980℃ 의 온도 범위에서 마무리 소둔하는 것이 바람직하다.

⑧ 산 세정

냉연판의 마무리 소둔 후에 실시하는 산 세정은 강판 표면의 스케일 및 탈크롬층 제거를 목적으로 한다. 산 세정 방법은 중성염 전해 산 세정, 질산-플루오르산의 혼합산 산 세정, 질산 전해를 조합한 공정에서 행해진다. 이 경우 산 농도, 침지시간, 산 온도에 따라 산 세정성, 즉 탈스케일성 및 주로 냉연공정에서 부여된 표면의 요철이 변화하기 때문에 스킨 패스 압연을 실시하지 않고 제품판으로 하는 2D재 (냉간 압연 후 열 처리, 산 세정한 상태의 제품판) 의 경우, 특히 냉연 롤의 조도 관리 및 산 세정 조건의 적정화가 필요해진다. 산 세정 부족으로 표면에 스케일이 잔존하여 과산 세정이 되면, 입계가 주로 침식되어 표면이 거칠어 지는 등과 같은 문제가 발생한다. 또, 산 세정에 의한 표면 거침 제어는 주로 산 세정 시간 (라인 스피드) 제어에 의해 이루어진다. 또, 중성염 전해 산 세정 조건은 산: Na₂SO₄, 산 농도: 30 ∼ 100g/ℓ, 산 온도: 60 ∼ 90℃, 산 세정 시간: 5 ∼ 60s 가 바람직하고, 질산-플루오르산의 혼합산 산 세정 조건은 산: HF+HNO₃, 산 농도: 5 ∼ 20g/ℓ, 산 온도: 50 ∼ 70℃, 산 세정 시간: 5 ∼ 60s 가 바람직하며, 질산 전해 조건은 산: HNO₃, 산 농도: 50 ∼ 200g/ℓ, 산 온도: 50 ∼ 70℃, 산 세정 시간: 5 ∼ 60s 가 바람직하다.

⑨ 스킨 패스 압연 (skin-pass rolling)

스킨 패스 압연은 주로 냉연 소둔판의 형상 교정 및 표면 거침 제어를 위해서 실시한다. 스킨 패스 압연 롤의 표면평균조도 Ra (JISB0601) 를 0.05㎛ ∼ 1㎛, 압하율은 0.05% ∼ 10% 정도의 범위에서 이들을 적절하게 조합하여 표면평균조도를 조정한다. 이차가공취성 향상에는 표면평균조도 Ra 를 0.3㎛ 이하로 하는 것이 중요하지만, 표면평균조도 Ra 를 0.05㎛ 이하로 한 경우, 금형과 강판 표면의 접촉 저항이 상승되어 딥드로잉성이 저하된다. 또한, 표면에 적당한 요철이 있는 것이 도료와 강판 표면의 접지 면적이 늘어나 도료의 밀착성이 향상된다.

⑩ 도장

스테인리스강을 실제 환경에서 사용하는 경우, 특히 간극부, 용접부, 이종 금속접합부에서의 내식성이 문제가 된다. 현 상황에서는 이들 내식성이 부족한 부위를 기준으로 소재 선정을 하기 때문에, 기타 부위의 내식성에 대해서는 과잉 품질이 되는 경향이 있다. 간극부, 용접부, 이종 금속접합부에 필요에 따라 부분 또는 전체에 도료를 도포함으로써 합금원소 함유량이 낮은 스테인리스강으로 대체할 수 있게 된다.

본 발명에 적합한 수지도장 피막용 도료는 상온경화형, 가열경화형이 있고, 수지, 안료 및 용제로 이루어지며, 도포하여 상온 방치 또는 필요에 따라 가열 (베이킹) 하여 건조시키면 수지와 안료로 이루어진 경화된 도장 피막이 형성된다. 또, 수지는 주로 우레탄수지, 에폭시수지, 불소수지, 아크릴수지 또는 실리콘수지에서 선택된다. 또한, 안료는 수지의 분산 또는 도막의 건조, 경화, 모든 물성의 개량 등을 위해서 첨가되고, 건조제, 경화제, 가소제, 유화제, 아연, 알루미늄, 스테인리스강 기타에서 선택된 주로 녹방지를 목적으로 한 금속분말 및 착색 안료로 이루어진다. 용제는 주로 신나 등과 같은 유기용제 함유물 등의 희석제이다.

또, 수지 도장방법은 스프레이 도장, 분체 도장, 양이온 전착 도장 등 공지된 도장방법을 사용할 수 있다. 특히, 전착 도장의 경우에는 강판을 알칼리 탈지 후, 화학 처리한 후 양이온 전착 도장을 실시하면 양호한 도막을 얻을 수 있다.

또, 수지 도장 피막에 실리콘수지나 아크릴수지 등을 사용하면, 내식성 향상 효과에, 추가로 강판 표면의 마찰계수 저감에 의한 가공성 향상 효과도 기대할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 강판을 용접하는 경우에는 TIG, MIG 를 비롯한 아크 용접, 시임 용접 등과 같은 저항 용접, 레이저 용접 등 통상적인 용접방법은 모두 적용할 수 있다.

실시예

(실시예 1)

표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 강 A1 ∼ A26 의 강을 연속 주조로 강슬래브로 한 후 1150℃ 로 재가열하고, 조압연을 950 ∼ 1100℃ 에서 실시하고, 그리고 적어도 1 패스를 압하율 40 ∼ 60% 로 실시한다. 마무리 압연은 압연 온도 750 ∼ 900℃ 의 온도 범위, 7단계 롤로 실시하고, 그 중에서 적어도 1 패스를 압하율 20 ∼ 40% 로 실시한다. 열간 압연 후 평균냉각속도: 30℃/s 로 냉각시켜 권취하여 판두께 5.0㎜ 의 열연 강판으로 한다. 그 다음에 열연 강판을 890 ∼ 950℃ 에서 열연판 소둔한 후, 산 세정하고, 0.8㎜ 두께까지 1회로 냉간 압연을 실시한다 (총 압하율: 84%). 또, 냉간 압연의 롤 조도는 0.05 ∼ 1.0㎛, 400㎜φ이상의 롤 직경을 갖는 1 방향 압연의 탠덤 압연을 이용하고, 선압은 3.5MN/m 이상의 압연으로 실시하고, 그 다음에 880 ∼ 960℃ ×30초의 마무리 소둔을 실시하고, 그 다음에 중성염 전해 후 (산: Na₂SO₄, 산 농도: 30 ∼ 100g/ℓ, 산 온도: 60 ∼ 90℃, 산 세정 시간: 5 ∼ 60s), 혼합산 산 세정 (산: HF+HNO₃, 산 농도: 5 ∼ 20g/ℓ, 산 온도: 50 ∼ 70℃, 산 세정 시간: 5 ∼ 60s), 질산 침지 (산: HNO₃, 산 농도: 50 ∼ 200g/ℓ, 산 온도: 50 ∼ 70℃, 산 세정 시간: 5 ∼ 60s) 의 순서대로 산 세정 처리한 후, 추가로 롤 조도 0.04 ∼ 0.15㎛ 의 스킨 패스 압연 롤을 사용하여 압하율 0.5% 로 스킨 패스 압연을 실시한다. 이들 강판의 정상부의 폭방 향 중앙부 근방에서 시험편을 각 3개 채취하여, 인장시험, 평균 r값, 취성천이온도, 평균결정입경 및 표면평균조도의 측정에 사용한다. 또한, 강 A4, A16, A26 의 일부에 대해서는 닛폰 페이트사 제조의 서프다인 SD2500MZL 용액으로 화학 처리한 후 같은 회사의 도장액 파워톱 V-20 (에폭시계 수지 도료, 닛폰 페이트사 제조) 을 사용하여 각종 막두께의 양이온 전착 도장을 실시하고, 도장 피막의 밀착성 시험이나 도장 후의 내식성 시험을 실시한다.

상기 각 시험은 다음과 같은 방법으로 실시한다.

(1) 인장특성: 인장강도 (TS) 와 신장도 (El.) 는 JIS 13호 B형 인장시험편을 사용하여 JISZ2241 에 준거하여 측정한다. 또, 평균 r값은 JIS 13호 B형 인장시험편을 압연방향과 평행 (L), 45도 (D) 및 직각 (C) 방향으로부터 채취하고, 15% 의 단일축 인장예비변형을 부여하여 각 방향의 r값 (r_L, r_D, r_C) 을 구하고, 다음 식으로 구한다.

평균 r값 = (r_L＋2r_D＋r_C)/4

(2) 평균결정입경: 얻어진 마무리 소둔판의 압연방향 (L 방향) 단면의 판두께 1/2 위치, 1/4 위치 및 1/6 위치에 대해서 페라이트 결정입자도를 JIS G 0552 (절단법) 에 준거하여 구한다. 그 다음에 결정입경을 알기 쉽게 ㎛ 표시하기 위해서 JIS G 0552 에 준거하여 정리한 n (단면적 1㎟당 결정입자의 수) 을 기초로 결정입자를 원근사로 하고 n ×r² ×π(원주율/3.14) = 1.0㎟ 로서 r (결정입자 반경) 을 구하여 결정입경 (2r) 을 산출한다. 예컨대, 입도 번호가 6.0 인 경우, n 은 512개가 되고, 결정입자의 평균단면적은 0.00195㎟, 결정입자를 원근사하여 결정입경을 산출하면 49.8㎛ 가 된다.

(3) 표면평균조도 Ra: 강판의 표면평균조도 Ra 는 최종 냉간 압연 또는 마무리 소둔 후의 스킨 패스 압연에서 롤 표면평균조도 Ra (0.001 ∼ 1.0㎛) 및 압하율 (0.5 ∼ 3%) 을 여러가지 변화시킴으로써 조정한다. 또, 강판 표면의 평균조도의 측정은 JIS B 0601 에 준거하여 접촉법으로 강판 압연 직각방향의 Ra 를 5점 측정하 여 그 평균값을 구한다.

(4) 취성천이온도: 천이온도는 파괴 거동이 연성 파괴에서 취성 파괴로 이행되는 온도로, 강판의 내이차가공취성을 평가하는 지표의 하나이다. 측정방법은 0.8㎜ 두께의 마무리 소둔판으로부터 펀칭 직경 50㎜φ의 시료를 펀칭하고, 이 시료를 코니컬 컵 시험 (시험조건: 블랭크 직경: 50㎜φ, 펀치 직경: 17.46㎜φ, 다이스 숄더 R: 4.0㎜, 다이스 구멍 직경: 19.95㎜, 다이스 개구 각도 60°, 탈지 후 윤활유 (머신오일 JIS K2238 ISOVC46: Idemitsu Diana Fresia U46 사용) 에서 양면 도포오일로 24.4㎜φ컵으로 드로잉하고 플랜지 오목부에 표지한 후, 컵 높이를 21㎜ 로 가지런히 자르고, 그 다음에 이 시험편을 소정의 시험온도로 유지한 후 오목부 표지를 위로 해서 두고, 4.0㎏ 원주형 추를 80㎝ 높이에서 낙하시켜 세로 균열 발생의 유무를 조사한다. 시험 온도는 +80℃ 에서 -80℃ 까지 여러가지 변화시켜 세로 균열이 발생한 온도를 천이온도로 하고, 시험편을 각 3개 제작하여 천이온도가 3개 모두 -60℃ 이하인 경우를 내이차가공취성이 양호한 것으로 판단한다.

(5) 도장성: 수지 도장 피막면에 대해서 도장성 (주로 도막의 밀착성) 및 도장재의 내식성을 평가한다. 도장성은 도장 후에 40㎜ ×40㎜ 면적에 대해서 5㎜ 간격으로 수지 피막에 커터로 바둑판눈 모양의 흠집을 낸 시험편에 대하여 3.5중량% NaCl (30℃) 용액을 사용한 염분무 시험을 200h 실시하고, 2차 밀착성 및 녹저항성으로 평가한다. 평가는 A (우수/ 박리 없음, 녹 없음), B (양호/ 박리 없음, 미소한 녹 있음), C (양호/ 미세한 박리 있음, 녹 있음), D (열화/ 박리 있음, 녹 있음) 4 단계로 판정한 결과이고, B 랭크 이상이면 실용상 문제 없는 수준이다.

(6) 도장 막두께의 측정: 막두께는 가공품에 대해서는 임의로 5군데에서 샘플을 잘라 압연방향 단면을 수지에 매립하여 X50 ∼ X200 배율로 막두께를 측정한다. 또, 막두께는 1 샘플에 대해서 6군데 관찰하고, 전체 측정 부위의 평균값으로 막두께 (㎛) 를 구한다. 또, 코일로 도포하는 샘플에 대해서는 코일 선단으로부터 3m 인 판 폭 중앙부에서 폭 ×300㎜ 판을 자르고, 임의로 5군데에서 2㎝ ×2㎝ 시험편을 잘라 압연방향 단면의 도막두께를 1 샘플 6군데 측정하고 그 평균으로 구한다.

(7) 내식성시험: 도장 후의 강판에 대하여 염수 분무시험 (3.5중량% NaCl/30℃) 을 200h 실시하고, 바둑판눈 모양 박리시험 및 녹 발생을 육안으로 비교한다. 또, 내구멍뚫음성 평가를 위해서 염건습 복합 사이클 부식시험 (CCT: 35℃, 5중량% NaCl 염수 분무 ×0.5시간 →60℃ 건조 ×1시간 →40℃ 습윤 (상대습도 ≥95%) 분위기 ×1시간으로 이루어진 부식시험 사이클시험) 을 30 사이클 실시한 후, 강판에 발생된 최대 침식 깊이를 평가한다. 합격/불합격의 판단은 10점에 대해서 측정하여 각 점의 최대 침식 깊이의 평균이 3㎛ 미만인 것을 양호 (○표시), 3 ∼ 5㎛ 인 것을 보통 (△ 표시), 5㎛ 초과인 것을 불량 (×표시) 으로 한다.

표 2 에 강 A1 ∼ A26 의 강판에 대해서 인장특성 (인장강도 (TS), 신장도 (El.)), 평균결정입경, 평균 r값, 표면평균조도 Ra 및 취성천이온도를 조사한 결과를 나타낸다. 강중의 고용 C, N 을 저감시키고, Ti, Nb 및 B 를 적당량 첨가한 본 발명의 성분 범위를 충족시키는 강은 모두 평균 r값 2.0 이상의 높은 r값을 가지고, 또 평균결정입경, 표면평균조도를 적정 범위로 제어함으로써, 취성천이온도가 -60℃ 이하에서 내이차가공취성이 우수한 특성을 갖고 있음을 알 수 있다. 반면에, 본 발명의 성분 범위를 벗어나 있는 것은 평균결정입경, 표면평균조도를 본 발명의 범위로 해도 평균 r값, 천이온도 중 어느 하나가 본 발명의 요구를 충족시키지 않음을 알 수 있다.

또, 표 3 에는 본 발명의 성분 범위를 충족시키는 강 A4 의 강판에 대해서 주로 최종 냉연 후의 마무리 소둔 조건을 변화시켜 평균결정입경을 17 ∼ 100㎛ 로 변화시키고, 또 압연 롤 표면평균조도 Ra (0.1 ∼ 1.0㎛) 를 변화시킴으로써 강판의 표면평균조도를 Ra: 0.03 ∼ 1.21㎛ 로 변화시키고, 인장특성, 평균결정입경, 평균 r값, 표면평균조도 Ra 및 취성천이온도를 조사한 결과를 나타낸다. 이 결과에서 평균결정입경이 40㎛ 를 초과하면, 그리고 표면평균조도가 0.3㎛ 를 초과하면, 평균 r값은 양호하지만 취성천이온도가 -60℃ 를 초과하게 되어 내이차가공취성 특성이 열화된다.

또한, 표 4 에는 본 발명 강인 강 A4, A16 및 비교 강인 A26 강판에 대하여 도장의 도장성 시험 (2차 밀착성 및 내녹성) 및 도장 후의 내구멍뚫음성 평가를 실시한 결과를 나타낸다. 이 표에서 표면평균조도 Ra 가 0.3㎛ 를 초과하면, 취성천이온도의 상승 이외에 도장 밀착성의 열화를 초래함을 알 수 있다. 본 발명 강에서 양호한 내식성을 얻기 위해서는, 도장 막두께는 2.0㎛ 이상이 필요하면 바람직한 것도 알 수 있다. 이 막두께는 보통 강의 도장 막두께 (약 10㎛ 이상) 와 비교하여 1/5 이하의 두께로, 본 발명 강은 도장 내식성 면에서도 우수한 특성을 갖는다. 또, 우수한 도장성을 확보하기 위해서는 표면평균조도가 0.05㎛ 이상인 것이 바람직한 것도 알 수 있다.

(실시예 2)

표 1 에 나타낸 B 함유량이 다른 강 A4, A5 및 A10 의 강슬래브를 마무리 소둔 온도를 제외하고 실시예 1 의 강 A4, A5 및 A10 과 동일한 조건에서 열간 압연하고, 열연판 소둔한 후 산 세정하고, 냉간 압연하여 판두께 0.8㎜ 로 한다. 그 다음에 마무리 소둔 온도 (840 ∼ 990℃) 를 여러가지 변화시키고, 평균결정입경을 10 ∼ 100㎛ 범위에서 변화시킨 냉연 소둔판을 제작한다. 그 다음에 실시예 1 의 강 A4, A5 및 A10 과 동일한 조건에서 산 세정 처리와 스킨 패스 압연을 실시한다. 얻어진 강판으로부터 실시예 1 과 동일한 조건에서 취성천이온도를 측정하고 내이차가공취성을 평가한다. 결과를 도 1 에 나타내는데, B 를 적당량 첨가하고 평균결정입경을 40㎛ 이하, 표면평균조도 Ra 를 0.3㎛ 이하로 함으로써 양호한 인성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 복잡한 형상을 갖는 자동차용의 외판이나 강도 부재 등에도 사용할 수 있는 우수한 딥드로잉성을 가지고, 또 가공 후의 내이차가공취성, 또는 추가로 도장 피막의 밀착성이나 도장 후의 내식성이 우수한 특성을 갖는 페라이트계 스테인리스강판을 얻을 수 있다.

Claims

C: 0.01질량% 이하, Si: 1.0질량% 이하,

Mn: 1.5질량% 이하, Cr: 11 ∼ 23질량%,

P: 0.06질량% 이하, S: 0.03질량% 이하,

Al: 1.0질량% 이하, N: 0.04질량% 이하,

B: 0.0005 ∼ 0.01질량%, V: 0.3질량% 이하,

Nb: 0.8질량% 이하, 또는 Ti: 1.0질량% 이하, 또는 Nb: 0.8질량% 이하이고 Ti: 1.0질량% 이하,

18 ≤Nb / (C ＋ N) ＋ 2(Ti / (C ＋ N)) ≤60 및,

잔부가 Fe 와 불가피한 불순물로 이루어지고, 평균결정입경이 40㎛ 이하, 표면평균조도 Ra 가 0.3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판.
제 1 항에 있어서, 추가로, Cu: 0.1 ∼ 1.0질량%, Co: 0.05 ∼ 0.2질량%, Ni: 0.1 ∼ 2.0질량% 중 1종류 또는 2종류 이상을 0.05 ＜ (0.55 × Cu ＋ 0.85 × Co ＋ Ni) ＜ 0.30 범위로 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판.
제 1 항에 있어서, 추가로, Ca 를 0.0007 ∼ 0.0030질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판.
제 2 항에 있어서, 추가로, Ca 를 0.0007 ∼ 0.0030질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강판 표면에 막두께가 2.0㎛ 이상인 수지 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판.
제 5 항에 있어서, 상기 수지 피막이 우레탄수지 또는 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판.
페라이트계 스테인리스강판의 제조방법에서, 용강의 조성이

C: 0.01질량% 이하, Si: 1.0질량% 이하,

Mn: 1.5질량% 이하, Cr: 11 ∼ 23질량%,

P: 0.06질량% 이하, S: 0.03질량% 이하,

Al: 1.0질량% 이하, N: 0.04질량% 이하,

B: 0.0005 ∼ 0.01질량%, V: 0.3질량% 이하,

Nb: 0.8질량% 이하, 또는 Ti: 1.0질량% 이하, 또는 Nb: 0.8질량% 이하이고 Ti: 1.0질량% 이하,

18 ≤Nb / (C ＋ N) ＋ 2(Ti / (C ＋ N)) ≤60 및,

잔부가 Fe 와 불가피한 불순물로 이루어진 강슬래브를, 열간 압연하고, 열연판 소둔한 후, 1회 또는 중간 소둔을 사이에 두고 2회 이상의 냉간 압연을 실시하고 마무리 소둔하고, 산 세정 후의 강판의 평균결정입경이 40㎛ 이하, 표면평균조도 Ra 가 0.3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 추가로, Cu: 0.1 ∼ 1.0질량%, Co: 0.05 ∼ 0.2질량%, Ni: 0.1 ∼ 2.0질량% 중 1종류 또는 2종류 이상을 0.05 ＜ (0.55 ×Cu ＋ 0.85 ×Co ＋ Ni) ＜ 0.30 범위로 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 추가로, Ca 를 0.0007 ∼ 0.0030질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 추가로, Ca 를 0.0007 ∼ 0.0030질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로, 마무리 소둔 후에 스킨 패스 압연 (skin-pass rolling) 하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강판 표면의 수지 피막의 막두께가 2.0㎛ 이상이 되도록 수지 도료를 도장하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법.
제 12 항에 있어서, 상기 수지 피막이 우레탄수지 또는 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강판의 제조방법.