KR100886046B1

KR100886046B1 - 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판 및극저탄소 주편의 제조 방법

Info

Publication number: KR100886046B1
Application number: KR1020077018817A
Authority: KR
Inventors: 가쯔히로 사사이; 와따루 오오하시
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2009-02-26
Also published as: BRPI0607866A2; KR20070094859A; JP4873921B2; EP1852514A1; US20120261085A1; JP2006257542A; EP1852514A4; WO2006088223A1; TWI340173B; BRPI0607866B1; TW200632112A; EP1852514B1

Abstract

용강의 탄소 농도를 0.005 질량% 이하까지 탈탄한 후, 상기 용강에 Cu, Nb 및 B를 첨가하고, 또한 용강 중의 용존 산소 농도를 0.01 질량% 이상, 0.06 질량% 이하로 조정한 용강을 주조하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법 및, C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, 또한 Cu, Nb 및 B를 함유하는 강이며, 그 강 중에는 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 1000 개/㎠ 이상, 1000000 개/㎠ 이하 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 극저탄소 강판이다.

강판, 알루미나, 티타니아, 극저탄소강 주편, 전자기 교반 장치

Description

표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판 및 극저탄소 주편의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING EXTREMELY LOW CARBON STEEL SHEET AND EXTREMELY LOW CARBON CAST PIECE HAVING EXCELLENT SURFACE CHARACTERISTICS, WORKABILITY AND FORMABILITY}

본 발명은, 표면 성상성, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판 및 극저탄소 주편의 제조 방법에 관한 것이다.

전로나 진공 처리 용기에서 정련된 용강 중에는 다량의 용존 산소가 포함되어 있고, 이 과잉 산소는 산소와의 친화력이 강한 강탈산 원소인 Al에 의해 탈산되는 것이 일반적이다. 그러나, Al은 탈산에 의해 알루미나계 개재물을 생성하고, 이것이 응집 합체하여 조대한 알루미나 클러스터가 된다.

이 알루미나 클러스터는 강판 제조시에 표면 흠집 발생의 원인이 되어, 박강판의 품질을 크게 열화시킨다. 특히, 탄소 농도가 낮고, 정련 후의 용존 산소 농도가 높은 박강판용 소재인 극저탄소 용강에서는, 알루미나 클러스터의 양이 매우 많고, 표면 흠집의 발생률이 매우 높기 때문에, 알루미나계 개재물의 저감 대책은 큰 과제로 되어 있다.

이에 대해, 종래에는 일본 특허 공개 평5-104219호 공보에 개시되어 있는 개 재물 흡착용 플럭스를 용강 표면에 첨가하여 알루미나계 개재물을 제거하는 방법, 혹은 일본 특허 공개 소63-149057호 공보에 개시된 주입류를 이용하여 CaO 플럭스를 용강 중에 첨가하고, 이에 의해 알루미나계 개재물을 흡착 제거하는 방법이 제안, 실시되어 왔다.

한편, 알루미나계 개재물을 제거하는 것이 아닌, 생성시키지 않는 방법으로서, 일본 특허 공개 평5-302112호 공보와 같이, 용강을 Mg로 탈산하고, Al로는 거의 탈산하지 않는 박강판용 용강의 용제 방법도 개시되어 있다.

그러나, 일본 특허 공개 평5-104219호 공보나 일본 특허 공개 소63-149057호 공보에 기재되어 있는 알루미나계 개재물을 제거하는 방법에서는, 극저탄소 용강 중에 다량으로 생성된 알루미나계 개재물을 표면 흠집이 발생하지 않는 정도까지 저감시키는 것은 매우 어렵다.

또한, 일본 특허 공개 평5-302112호 공보에 기재되어 있는 알루미나계 개재물을 전혀 생성하지 않는 Mg 탈산에서는, Mg의 증기압이 높고, 용강에의 수율이 매우 낮기 때문에, 극저탄소강과 같이 용존 산소 농도가 높은 용강을 Mg만으로 탈산하기 위해서는 다량의 Mg를 필요로 하여, 제조 비용을 생각하면 실용적인 프로세스라고는 할 수 없다.

이들 문제에 비추어, 본 발명은 용강 중에서 거의 개재물을 생성시키지 않고, 응고시에 산화물을 미세 분산시킴으로써, 확실하게 표면 흠집을 방지할 뿐 아니라, 가공성과 성형성도 우수한 극저탄소 강판과 그 제조 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 요지로 한다.

(1) 용강의 탄소 농도를 0.005 질량% 이하까지 탈탄한 후, 상기 용강에 Cu, Nb 및 B를 첨가하고, 또한 용강 중의 용존 산소 농도를 0.01 질량% 이상, 0.06 질량% 이하로 조정한 용강을 주조하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법.

(2) 용강의 탄소 농도를 0.005 질량% 이하까지 탈탄한 후, 상기 용강에 Cu, Nb 및 B를 첨가하여, 용강 중에 Cu를 0.01 내지 3.0 질량%, Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유시키고, 또한 용강 중의 용존 산소 농도를 0.01 질량% 이상, 0.06 질량% 이하로 조정한 용강을 주조하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법.

(3) 용강의 탄소 농도를 0.005 질량% 이하까지 탈탄한 후, 상기 용강에 Cu, Ni, Nb 및 B를 첨가하여, 용강 중에 Cu를 0.01 내지 3.0 질량%, Ni를 0.5 × Cu 농도 이하, Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

(4) 상기 용강의 탈탄시에, 진공 탈가스 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 극저탄소강 주편의 제조 방법.

(5) 상기 용강을 주조할 때, 전자기 교반을 행하면서 주조하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 극저탄소강 주편의 제조 방법.

(6) 상기 용강을 주조할 때, 전자기 교반을 행하여 메니스커스 위치에 있어서의 용강을 40 ㎝/s 이상, 100 ㎝/s 이하의 평균 유속으로 선회시키면서 주조하는 것을 특징으로 하는 상기 (5)에 기재된 극저탄소강 주편의 제조 방법.

(7) C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, 또한 Cu, Nb 및 B를 함유하는 강이며, 그 강 중에는 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 1000 개/㎠ 이상, 1000000 개/㎠ 이하 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.

(8) C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, Cu : 0.01 내지 3.0 질량%, 또한 Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유하는 강이며, 그 강 중에는 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 1000 개/㎠ 이상, 1000000 개/㎠ 이하 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.

(9) C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, Cu : 0.01 내지 3.0 질량%, Ni : 0.5 × Cu 질량% 이하, 또한 Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

(10) C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, 또한 Cu, Nb 및 B를 함유하는 강이며, 그 강 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40 % 이상이 적어도 Si, Mn, Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.

(11) C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, Cu : 0.01 내지 3.0 질량%, 또한 Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유하는 강이며, 그 강 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40 % 이상이 적어도 Si, Mn, Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.

(12) C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, Cu : 0.01 내지 3.0 질량%, Ni : 0.5 × Cu 질량% 이하, 또한 Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유하는 강이며, 그 강 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40% 이상이 적어도 Si, Mn, Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.

(13) 상기 강 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40 % 이상이 적어도 Si 산화물, Mn 산화물, Fe 산화물의 함유율로, 20 질량% 이상인 것을 특징으로 하는 (10) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.

본 발명에 따르면, 용강 중에 거의 개재물을 생성시키지 않고, 응고시에 산화물을 미세하게 석출시킬 수 있으므로, 확실히 표면 흠집을 방지할 수 있고, 또한 강판 중의 C와 N을 고정할 수 있는 동시에, 열연 강판의 집합 조직도 제어할 수 있으므로, 가공성, 성형성도 우수한 박강판을 제조하는 것이 가능해진다.

이하에 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 제조법에서는, 전로나 전기로 등의 제강로에서 정련하여, 혹은 진공 탈가스 처리 등을 더 행하여 탄소 농도를 0.005 질량% 이하로 한 용강에, Cu, Nb 및 B를 첨가하고, 또한 용존 산소 농도를 0.01 내지 0.06 질량%가 되도록 조정한다.

이 용제법의 기본 사상은, 주조시에 산소와 반응하여 CO 가스를 발생시키지 않을 정도까지 탄소 농도를 저감시키고, 또한 Al을 거의 첨가하지 않고 용존 산소 를 다량으로 남김으로써, 용강 중에 거의 개재물을 생성시키지 않고, 또한 탈산력이 매우 약한 Cu, Nb 및 B를 첨가하여, C, N의 고정과 집합 조직 제어를 행함으로써 박판용 강판으로서의 재질도 확보하는 데 있다.

전로나 진공 처리 용기에서 탈탄 처리된 용강 중에는, 다량의 용존 산소가 포함되어 있고, 이 용존 산소는 통상 Al의 첨가에 의해 거의 탈산되므로([식1]의 반응), 다량의 알루미나계 개재물을 생성한다.

2Al + 3O = Al₂O₃ [식1]

이 알루미나계 개재물은 탈산 직후부터 서로 응집 합체하여 조대한 알루미나계 개재물이 되고, 강판 제조시에 표면 결함 발생의 원인이 된다. 그러나, 탈탄 처리 후의 용강 중에 Al을 전혀 첨가하지 않거나, 혹은 첨가하는 경우에도 소량을 첨가하여 거의 탈산되지 않으면, 다량의 용존 산소가 용강 중에 포함되어 있지만, 개재물은 거의 생성되지 않아, 매우 청정성이 높은 용강을 얻을 수 있다.

통상, 이와 같은 용존 산소가 많이 포함되어 있는 용강을 주조하면, 응고시에 CO 가스가 발생하고, 심한 돌비(突沸) 현상이 발생하는 동시에, 주편 내에 다량의 기포가 포착되므로, 주조성이 악화될 뿐만 아니라, 주편 품질도 크게 저하된다.

그래서, 본 발명에서는 Al을 전혀 첨가하지 않거나, 혹은 거의 첨가하지 않아 용존 산소를 남게 하는 대신에, C 농도를 최대한 저하시킴으로써, 응고시의 CO 가스 발생을 억제하는 데 착안하였다. 그 결과, 실험적 검토로부터, C 농도를 0.005 질량% 이하로 하면, 응고시의 CO 가스 발생 속도는 매우 저하되는 것이 판명 되었다.

박판용 강판에 있어서는 가공성을 높이기 위해, C 농도를 최대한 저하시키는 동시에, 강 중에 고용된 C와 N을 타원소의 첨가에 의해 고정하는 것이 중요하다. 통상, Al이나 Ti 등이 강 중의 C와 N을 고정하는 원소로서 사용되지만, 이들 원소를 C나 N을 고정하는 데 충분한 양을 첨가하면 용강을 강하게 탈산해 버린다.

본 발명에서는, N이나 C를 충분히 고정할 수 있을 정도의 양을 첨가해도, 거의 용강을 탈산하지 않는 탈산력이 매우 약한 원소로서 Nb와 B를 첨가하는 것을 발견하였다.

Nb는 주로 C를, B는 주로 N을 석출물로서 고정함으로써 강판의 가공성을 향상시키는 작용을 한다.

그러나, Nb와 B의 복합 첨가만으로는, 얻어지는 강판의 전체 연신율은 대폭으로 개선되지만, 랭크포드치(r치라 기재함)는, 통상, Al 탈산의 Ti 첨가 극저탄소강에 비해 약간 낮은 값이 된다.

그래서, 본 발명자는, 강판에 있어서, r치 향상에 적합한 판 면 방위 {111}의 집합 조직을 발달시키기 쉬운 첨가 원소에 대해 상세하게 검토한 결과, 산소 농도가 높은 본 발명의 강판에서는 Cu 첨가가 가장 유효한 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명에서는, 강판의 가공성, 즉 전체 연신율과 r치의 양방을 높이기 위해, Nb, B 및 Cu의 3원소를 용강 중에 첨가할 필요가 있다.

상기한 바와 같이, C 농도를 0.005 질량% 이하까지 탈탄해도, 용강 중의 용존 산소 농도가 지나치게 높으면, 응고시의 CO 가스 발생을 억제할 수는 없다. 실 험적인 검토에서는, 용존 산소 농도가 0.06 질량%를 초과하면, C 농도를 0.005 질량% 이하로 낮추어도, 주편 내에 CO 기포가 포착되어 버리기 때문에, 압연 후에 기포계의 결함이 발생한다.

한편, CO 가스 발생을 억제하기 위해 과잉의 용존 산소 농도를 Al이나 Ti 등으로 탈산하는 것은 가능하지만, 실험적인 검토에서, 용존 산소 농도로 0.01 질량%보다 낮아질 때까지 탈산하면, 알루미나 또는 티타니아 등의 개재물이 지나치게 많아져 부상(浮上) 제거되지 않고 용강 중에 잔류해 버린다.

따라서, 용강 중의 용존 산소 농도는 0.01 질량% 이상, 0.06 질량% 이하로 할 필요가 있다.

단, Nb, B 및 Cu를 첨가하였을 때에, 용존 산소 농도가 본원 발명의 범위이면, Al이나 Ti 등을 전혀 첨가하지 않아도 좋다. 또한, 용강 중의 용존 산소 농도는 고체 전해질을 이용한 산소 센서에 의해, C 농도에 대해서는 용강 샘플링법에 의해 분석할 수 있다.

다음에, 용강에 첨가된 Nb와 B의 바람직한 용강 중의 농도에 대해 설명한다. 전술한 바와 같이, Nb는 주로 C를, B는 주로 N을 석출물로서 고정함으로써 강판의 가공성을 향상시킨다.

그러나, 필요 이상으로 첨가하면 고용 Nb와 고용 B로서 강 중에 존재하여 재결정 온도를 상승시키므로, 이에 대응한 어닐링 온도로 처리하지 않으면, 열간 가공 조직이 존재하기 쉬워져 연성(延性)을 저하시키기 쉽다.

따라서, 용강에의 Nb와 B의 바람직한 첨가 범위는, 각 원소의 화학당량을 이 용하여 기술되는 다음 식의 중변을 지표로 하여 이용하면 적절하게 나타낼 수 있다. 여기서, [식2]의 중변은, C와 결합하여 탄화물로 되지 않은 프리(free) Nb양을, [식3]의 중변은, N과 결합하여 질화물로 되지 않은 프리 B양을 의미하고 있다.

즉, Nb의 경우에는, [식2]의 중변의 값이 -0.02 미만, 및 0.1을 초과하면, 또한 B의 경우에는, [식3]의 중변의 값이 -0.0023 미만, 및 0.0045를 초과하면, 연성이 저하되기 쉬워진다.

이상의 이유로부터,

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1 [식2]

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045 [식3]

의 관계를 충족시키는 것이 바람직하다.

또한, 이 범위의 Nb와 B의 첨가량이면, Nb와 B에 평형한 산소 농도는 0.01 질량% 이상이고, Nb와 B를 첨가해도 용존 산소를 0.01 질량% 이상 확보할 수 있다.

또한, 용강에 첨가된 Cu의 바람직한 용강 중의 농도에 대해 설명한다. Cu 는, 강판에 있어서 높은 r치를 얻기 쉬운 {111} 방위의 집합 조직을 발달시키는 효과를 갖고 있고, 최저라도 0.01 질량% 이상 첨가하지 않으면 그 효과가 나타나기 어렵기 때문에, 첨가량은 0.01 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, Cu 첨가량이 3.0 질량%를 초과하면, Cu 취화에 기인하여 열연 후의 강판 표면 성상이 악화되기 쉬우므로, 상한치를 3.0 질량%로 하는 것이 바람직하다.

Ni는 Cu에 의한 열연 표면 성상의 악화를 완화시키는 효과가 있어, 질량 베이스로 Cu의 절반 초과를 목표로 첨가하는 것이 일반적이다. 본 발명의 산소 농도 가 높은 강판에서는, 용강 중의 용존 산소 농도가 0.01 질량% 이상인 경우, 열연판 스케일ㆍ지철 계면이 평활화되어, 스케일 박리성이 향상됨으로써, Cu 취화가 억제되는 것을 발견하고 있다.

이로 인해, 본 발명에서는, Ni를 첨가하지 않은 상태에서도, 열연판의 표면 성상은 양호해져 본 발명의 특징을 최대한으로 끌어낼 수 있지만, 필요한 경우에는 Cu의 절반 이하의 양으로 Ni를 첨가해도 좋다. 원래, 열연판의 표면 성상이 좋은 본 강판에 있어서, 종래의 Cu 첨가 강과 같은 정도로 Ni를 첨가해도 비용 상승을 초래할 뿐이며, Ni의 상한치는 Cu 농도의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하다.

용강 중의 그 밖의 성분의 작용에 대해 언급한다.

용강 중의 Si 농도는 0.005 질량% 이상, 0.03 질량% 이하인 것이 바람직하다. Si 농도는 0.005 질량% 미만에서는 강판의 강도가 부족하기 쉽고, 또한 Si 농도가 0.03 질량% 초과에서는 강판의 가공성이 저하되기 때문이다.

또한, Si 농도가 0.03 질량% 이하이면 평형 산소 농도도 0.02 질량% 초과가 되어, Si 농도를 조정하는 것만으로도 용존 산소 농도를 0.02 질량% 초과 0.06 질량% 이하로 확보하는 것은 가능하고, 또한 탈산력이 있는 원소를 첨가함으로써 용강 중의 용존 산소 농도를 0.01 질량% 이상 0.06 질량% 이하로 확보할 수 있다.

용강 중의 Mn 농도가 0.08 질량% 미만인 경우, 슬라브의 열간 압연시에 스캡(scab)이 발생하기 쉬워지고, 또한 Mn 농도는 0.3 질량%를 초과하면 강판의 가공성이 저하된다. 이로 인해, 용강 중의 Mn 농도는 0.08 질량% 이상, 0.3 질량% 이하인 것이 바람직하다.

또한, Mn은 Si에 비해서도 매우 탈산력이 약하기 때문에, Mn 농도를 0.3 질량%로 해도 평형 산소 농도는 0.1 질량% 초과이므로, 또한 탈산력이 있는 원소를 첨가함으로써 용강 중의 용존 산소 농도를 0.01 질량% 이상 0.06 질량% 이하로 확보할 수 있다.

또한, Mn은 매우 탈산력이 약하기 때문에, Mn 농도가 0.3 질량% 이하이면 평형 상태에서는 거의 Mn 산화물을 생성하지 않지만, 전로 취련 후, 혹은 진공 탈가스 처리 후의 고산소 용강 중에 Mn을 첨가하는 경우, Mn은 큰 덩어리 형상의 페로망간이나 망간 광석으로 첨가하므로, 용강 중에 국소적으로 Mn 농도가 높은 영역이 발생하는 경우가 있고, 그 영역에서 소량이지만, Mn 산화물을 생성하게 된다.

본 발명에서는, 용강 중에 개재물을 생성시키지 않는 것이 보다 바람직하므로, 전로 취련 후, 혹은 진공 탈가스 처리 후의 Mn의 첨가 없이 조업 조건으로 Mn 농도를 조정하는 것이 보다 바람직하다.

통상은, 용선 중에 Mn이 포함되어 있고, Mn의 첨가 없이도 조업 조건에 의해 0.15 질량% 정도의 Mn 농도로 하는 것이 가능하다. 따라서, 재질에 더하여 개재물까지 고려하면, Mn 농도의 보다 바람직한 범위는, 전로 취련 후, 혹은 진공 탈가스 처리 후의 Mn 첨가 없이 용제할 수 있는 0.08 내지 0.15 질량%이다.

본 발명에서는, 응집 합체하기 쉬운 알루미나계 개재물을 생성시키지 않도록, 용강 중에 Al을 첨가하지 않거나, 또는 거의 첨가 하지 않는다. 실험적 검토에서는, 강판의 산 가용 Al 농도가 0.005 질량%를 초과하면, 강판 중의 알루미나계 개재물이 증가하기 때문에, 그 상한치는 0.005 질량%로 하였다. 용강 중에 Al을 첨가하지 않는 것이 바람직하므로, 물론 Al 농도의 하한치는 0 질량%를 포함한다.

여기서, 산 가용 Al이라 함은, 산에 용해되는 Al양이며, 통상은 용존 Al 농도(Al₂O₃으로 되어 있지 않은 Al의 농도)에 대응한다.

또한, 내화물 등으로부터 불가피적으로 침입하는 알루미나계 개재물에 대해서는 문제가 되지 않는다. 이는, 소량의 알루미나계 개재물이면, 용강 중의 용존 산소가 높기 때문에, 용강과 알루미나계 개재물의 계면 에너지는 저하되고 있고, 응집 합체가 거의 생기지 않기 때문이다.

또한, 용강 중의 Ti는 C와 N을 TiN이나 TiC로서 고정하므로, 가공성을 향상시킬 때 유효하지만, Ti의 첨가량도 많아지면, 예를 들어 Ti 농도가 0.01 질량% 초과가 되면, 평형 산소 농도가 0.01 질량% 미만이 되기 때문에, 충분한 용존 산소 농도를 확보할 수 없다. 따라서, 가공성을 더욱 높일 필요에서 Ti를 첨가하는 경우에는, 0.01 질량% 이하의 범위에서 첨가해도 좋다.

최근에는, 연속 주조기 내에 주형 내 전자기 교반 장치, 혹은 전자기 코일이 장비되도록 되어 있고, 이들을 이용함으로써, CO 기포를 주편에 포착시키지 않고 주조할 수 있는 것을 지견하였다.

본 발명자는, 응고시에 전자기 교반을 행할 때의 주형 내 메니스커스에 있어서의 용강 유속을 40 내지 100 ㎝/s 정도 확보하면, 용존 산소 농도를 0.06 질량% 정도로 해도 CO 기포를 주편에 거의 포착시키지 않고 주조할 수 있으므로, 보다 바람직한 것을 지견하고 있다.

또한, 전자기 교반에 의한 용강의 선회 유속이 40 ㎝/s 미만에서는, 충분한 CO 기포의 세정 효과를 얻기 어렵고, 선회 유속이 100 ㎝/s 초과에서는, CO 기포는 세정되지만, 용강 표면에 있는 몰드 파우더가 말려 들어가 표면 결함이 발생하기 쉬워진다.

본 발명에서는, 전로에서 취련하여 C 농도를 0.05 질량% 정도까지 탈탄한 용강을 진공 탈가스 장치에 의해 C 농도를 0.005 질량% 정도까지 탈탄하는 동시에, 용강 중의 용존 산소 농도를 탈탄량을 고려하여 탈탄 종료 후에 0.01 내지 0.06 질량%에 근접하도록 제어한다.

진공 탈가스 장치에 있어서의 탈탄 종료 후에, Mn이나 Si는 첨가하지 않거나, 혹은 가능한 한 첨가하지 않고, Cu, Nb, B, Ni 등을 첨가하고, 또한 용강 중의 용존 산소 농도를 목표치로 미세 조정할 필요가 있는 경우에는, 동시에 Al이나 Ti도 소량 첨가하여 성분 조정을 행한다. 이와 같이 하여 용제된 용강을, 연속 주조, 혹은 전자기 교반을 이용하여 연속 주조하여 주편을 제조한다.

다음에, 본 발명의 강판에 대해 설명한다. 또한, 상기 방법으로 제조한 주편을 열간 압연하여 얻어지는 열연 강판, 또한 냉간 압연하여 얻어지는 냉연 강판 등의, 주편을 가공하여 얻어지는 강판을 본 발명에서는 강판이라 정의한다.

따라서, 본 발명의 강판은 Cu, Nb 및 B를 함유하고 있다. 이 이외의 원소로서는, 예를 들어 강도 확보의 관점으로부터 Si나 Mn 등을 가공성 확보의 관점으로부터 미량 Ti를, 또는 산 가용 Al을 0.005 질량% 이하로 함유해도 좋다.

또한, 용강 중의 C 농도를 매우 낮게 하면, 용존 산소는 주조 중에 Fe 산화 물계 개재물로서 석출된다. 이 Fe 산화물계 개재물은 용강 중에서 생성되는 것은 아니며, 응고시에 석출되므로, 응집 합체하지 않고 주편 내에 미세하게 분산된다.

또한, Fe 산화물계 개재물로는 순수한 Fe 산화물뿐만 아니라, Si 산화물이나 Mn 산화물 등과 복합화한 산화물도 포함한다.

따라서, 본 발명과 같은 극저탄소강의 강판에 있어서는, 적어도 산화물로서 Si, Mn, Fe가 포함되어 있다. 환언하면, Si, Mn, Fe의 각 산화물의 1종 이상이 포함되어 있다. 여기서, Si, Mn, Fe의 각 산화물 이외에는, Mg, Ca, Al의 각 산화물 등의 각종 산화물이 포함되어 있어도 좋다.

또한, 본 발명의 강판 중에 있는 개재물 분산 상태를 평가한 결과, 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 강판 중에 1000 개/㎠ 이상 1000000 개/㎠ 이하 분산되어 있고, 이와 같이 개재물이 미세하게 분산되어 있음으로써, 표면 결함의 방지를 달성할 수 있다.

또한, 상기 미세 산화물의 직경을 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛로 한 것은, 본 발명의 강판에 있어서의 개재물의 크기가 대략 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 범위에 거의 들어가 있기 때문이고, 30 ㎛ 정도의 크기의 개재물이면 표면 결함을 충분히 방지할 수 있다.

또한, 개재물 분산 상태로서, 1000 개/㎠ 이상 1000000 개/㎠ 이하로 한 것은, 본 발명에 있어서의 강판의 개재물이 이 개수 밀도의 범위 내에 있는 경우, 표면 결함이 발생하지 않기 때문이다.

여기서, 개재물의 분산 상태는, 강판의 연마면을 100배와 1000배의 광학 현 미경으로 관찰하여, 단위 면적 내의 개재물 입경 분포를 평가하였다. 이 개재물의 입경, 즉 직경으로는 긴 직경과 짧은 직경을 측정하여, (긴 직경 × 짧은 직경)^0.5로 하였다.

또한, 강판 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40 % 이상이, 적어도 Si, Mn, Fe를 포함하고 있으면, 대부분의 개재물이 응고시에 생성되어 응집 합체하는 시간이 짧기 때문에 미세하게 분산할 수 있고, 표면 결함이 발생하기 어려우므로 바람직하다.

여기서, 적어도 Si, Mn, Fe를 포함한다라 함은, Si, Mn, Fe의 1종 이상이라는 의미이며, 이후도 같은 의미로 사용하고 있다.

또한, 강판 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40 % 이상이, 적어도 Si 산화물, Mn 산화물, Fe 산화물의 함유율로 20 질량% 이상, 더 바람직하게는 50 질량% 이상이면, 산화물은 거의 응고 완료에 가까운 시기에 생성되고, 응집 합체하는 시간이 매우 짧기 때문에, 개재물이 미세 분산되어 표면 결함이 발생하기 어려우므로 보다 바람직하다.

이와 같은 산화물 분산 상태 및 조성을 갖는 강판에서는, 표면 결함은 발생하지 않는다.

이상의 결과로부터, 본 발명에 의해 용강 중에 거의 개재물을 생성시키지 않고, 응고시에 Fe 산화물계 개재물을 석출시켜 미세하게 분산시킬 수 있으므로, 강판 제조시에 개재물은 표면 흠집 발생의 원인이 되지 않고, 또한 강판 중의 Nb, B 및 Cu에 의해 가공성이 크게 개선되므로, 박판용 강판의 품질과 재질을 크게 향상시킬 수 있다.

박판용 강판은, 자동차용 외판 등의 가공이 엄격한 용도로 이용되므로, 가공성을 부가할 필요가 있다. 박판용 강판의 가공성을 높이기 위해서는, C 농도를 최대한 저하시키고, 게다가 강 중에 고용된 C와 N을 다른 원소의 첨가에 의해 고정하는 것이 중요하다.

C 농도에 관해서는, 가공성의 관점으로부터 0.01 질량% 이하, 바람직하게는 0.005 질량% 이하로 하는 것이 좋다. 그러나, 응고시의 CO 기포 발생 방지의 조건은 C 농도 0.005 질량% 이하이므로, 본 발명에서는 가공성의 조건에서 정해지는 C 농도는 충분히 만족되고 있다. 또한, C 농도의 하한치는 특별히 규정하는 것은 아니다.

이하에, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명에 대해 설명한다.

(제1 실시예)

전로에서의 정련과 환류식 진공 탈가스 장치에서의 처리에 의해, C 농도를 0.0019 질량%로 한 용강 300t를 용제하였다.

이 용강에 Al 첨가 없이, Cu, Nb 및 B의 합금을 첨가하고, 0.011 질량% Si, 0.16 질량% Mn, 0.014 질량% Nb, 0.003 질량% B, 0.07 질량% Cu, 0.0016 질량% N, 0.043 질량% 용존 산소, 0.001 질량% 이하 산 가용 Al로 하였다.

이 용강을 연속 주조법으로 두께 250 ㎜, 폭 1800 ㎜의 슬라브로 주조하였다. 주조한 주편은 8500 ㎜ 길이로 절단하여, 1코일 단위로 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 슬라브는, 통상의 방법에 의해 열간 압연, 냉간 압연하고, 최종적으로는 0.7 ㎜ 두께이고 폭 1800 ㎜ 코일의 냉연 강판으로 하였다. 품질에 대해서는, 냉간 압연 후의 검사 라인에서 육안 관찰을 행하여, 1코일당 발생하는 표면 결함의 발생 개수를 평가하였다.

그 결과, 표면 결함은 발생하지 않고, 또한 Cu 취화에 의한 균열 발생도 보이지 않았다. 또한, 냉연 강판 내의 개재물을 조사한 결과, 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 강판 내에 35000 개/㎠ 분산되어 있고, 그 70 %는 Si 산화물, Mn 산화물, Fe 산화물을 합계로 60 질량% 이상 함유하고 있었다.

또한, 얻어진 냉연 강판의 가공성을 평가하여, 전체 연신율 57 %, r치 2.6의 고가공성 강판이었다.

(제2 실시예)

전로에서의 정련과 환류식 진공 탈가스 장치에서의 처리에 의해 C 농도를 0.003 질량%로 한 용강 300 t를 용제하였다.

이 용강에 Al 첨가 없이, Cu, Nb, B, Ni의 합금을 첨가하고, 0.01 질량% Si, 0.15 질량% Mn, 0.035 질량% Nb, 0.005 질량% B, 1.8 질량% Cu, 0.5 질량% Ni, 0.0025 질량% N, 0.004 질량% Ti, 0.015 질량% 용존 산소, 0.001 질량% 산 가용 Al로 하였다.

이 용강을 주형 내 전자기 교반 장치를 갖는 연속 주조기를 이용하여, 메니스커스에 있어서의 용강을 평균 유속 50 ㎝/s로 전자기 교반하면서, 두께 250 ㎜, 폭 1800 ㎜의 슬라브로 주조하였다. 주조한 주편은 8500 ㎜ 길이로 절단하여 1코 일 단위로 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 슬라브는, 통상의 방법에 의해 열간 압연, 냉간 압연하고, 최종적으로는 0.7 ㎜ 두께이고 폭 1800 ㎜ 코일의 냉연 강판으로 하였다. 주편 품질에 대해서는, 냉간 압연 후의 검사 라인에서 육안 관찰을 행하고, 1코일당 발생하는 표면 결함의 발생 개수를 평가하였다.

그 결과, 표면 결함 및 Cu 취화에 의한 균열도 발생하지 않았다. 또한, 냉연 강판 내의 개재물을 조사한 결과, 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 강판 내에 23500 개/㎠ 분산되어 있고, 그 50 %는 Si 산화물, Mn 산화물, Fe 산화물을 합계로 40 질량% 이상 함유하는 구상(球狀) 산화물이었다.

또한, 얻어진 냉연 강판의 가공성을 평가하여, 전체 연신율 56 %, r치 2.7의 고가공성 강판이었다.

(제1 비교예)

전로에서의 정련과 환류식 진공 탈가스 장치에서의 처리에 의해 탄소 농도를 0.0015 질량%로 한 레이들 내 용강에 Ti와 Cu의 합금을 첨가하는 동시에, Al로 탈산하고, 0.01 질량% Si, 0.15 질량% Mn, 0.02 질량% Ti, 0.3 질량% Cu, 0.002 질량% N, 0.04 질량% Al, 0.0002 질량% 용존 산소 농도로 하였다.

이 용강을 연속 주조법으로 두께 250 ㎜, 폭 1800 ㎜의 슬라브로 주조하였다. 주조한 주편은 8500 ㎜ 길이로 절단하여 1코일 단위로 하였다.

이와 같이 하여 얻어진 슬라브는, 통상의 방법에 의해 열간 압연, 냉간 압연하고, 최종적으로는 0.7 ㎜ 두께이고 폭 1800 ㎜ 코일의 냉연 강판으로 하였다. 주편 품질에 대해서는, 냉간 압연 후의 검사 라인에서 육안으로 관찰을 행하여, 1코일당 발생하는 표면 결함의 발생 개수를 평가하였다.

그 결과, 슬라브 평균으로 5 개/코일의 표면 결함이 발생하는 동시에, Cu 취화에 의한 균열도 발생하였다. 또한, 냉연 강판 내의 개재물 조사한 결과, 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 강판 내에 200 개/㎠밖에 없고, 30 ㎛를 초과하는 대형 개재물도 다수 보였다. 강판 중의 개재물의 95 %는 알루미나계 개재물이었다.

또한, 얻어진 냉연 강판의 가공성을 평가한 결과, 전체 연신율 40 %, r치 1.4로 고가공성 강판은 얻을 수 없었다.

본 발명에 따르면, 표면 성상, 가공성, 성형성이 우수한 극저탄소 박강판을 제공할 수 있으므로, 본 발명은 박강판의 용도를 확대하는 것으로, 산업상의 이용 가능성은 큰 것이다.

Claims

용강의 탄소 농도를 0.005 질량% 이하까지 탈탄한 후, 상기 용강에 Cu, Nb 및 B를 첨가하고, 또한 용강 중의 용존 산소 농도를 0.01 질량% 이상, 0.06 질량% 이하로 조정한 용강을 주조하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법.
용강의 탄소 농도를 0.005 질량% 이하까지 탈탄한 후, 상기 용강에 Cu, Nb 및 B를 첨가하여, 용강 중에 Cu를 0.01 내지 3.0 질량%, Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유시키고, 또한 용강 중의 용존 산소 농도를 0.01 질량% 이상, 0.06 질량% 이하로 조정한 용강을 주조하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법.
용강의 탄소 농도를 0.005 질량% 이하까지 탈탄한 후, 상기 용강에 Cu, Ni, Nb 및 B를 첨가하여, 용강 중에 Cu를 0.01 내지 3.0 질량%, Ni를 0.5 × Cu 농도 이하, Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유시키고, 또한 용강 중의 용존 산소 농도를 0.01 질량% 이상, 0.06 질량% 이하로 조정한 용강을 주조하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용강의 탈탄시에, 진공 탈가스 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용강을 주조할 때, 전자기 교반을 행하면서 주조하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 용강을 주조할 때, 전자기 교반을 행하여 메니스커스 위치에 있어서의 용강을 40 ㎝/s 이상, 100 ㎝/s 이하의 평균 유속으로 선회시키면서 주조하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강 주편의 제조 방법.
C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, 또한 Cu, Nb 및 B를 함유하는 강이며, 그 강 중에는 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 1000 개/㎠ 이상, 1000000 개/㎠ 이하 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.
C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, Cu : 0.01 내지 3.0 질량%, 또한 Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유하는 강이며, 그 강 중에는 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 1000 개/㎠ 이상, 1000000 개/㎠ 이하 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.
C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, Cu : 0.01 내지 3.0 질량%, Ni : 0.5 × Cu 질량% 이하, 또한 Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유하는 강이며, 그 강 중에는 직경 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 미세 산화물이 1000 개/㎠ 이상, 1000000 개/㎠ 이하 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.
C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, 또한 Cu, Nb 및 B를 함유하는 강이며, 그 강 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40 % 이상 100% 이하가 적어도 Si, Mn, Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.
C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, Cu : 0.01 내지 3.0 질량%, 또한 Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유하는 강이며, 그 강 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40 % 이상 100% 이하가 적어도 Si, Mn, Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.
C : 0.005 질량% 이하, 산 가용 Al : 0.005 질량% 이하, Cu : 0.01 내지 3.0 질량%, Ni : 0.5 × Cu 질량% 이하, 또한 Nb와 B를 각각

-0.02 ≤ Nb - (93/12) × C ≤ 0.1

-0.0023 ≤ B - (11/14) × N ≤ 0.0045

가 되도록 함유하는 강이며, 그 강 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40% 이상 100% 이하가 적어도 Si, Mn, Fe를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강 중에 존재하는 산화물의 개수 비율로 40 % 이상 100% 이하가 적어도 Si 산화물, Mn 산화물, Fe 산화물의 함유율로, 20 질량% 이상 100 질량% 이하인 것을 특징으로 하는 표면 성상, 가공성 및 성형성이 우수한 극저탄소 강판.