KR100892261B1

KR100892261B1 - 심가공용 냉연강판의 비에이에프 최적 열처리 방법

Info

Publication number: KR100892261B1
Application number: KR1020070048183A
Authority: KR
Inventors: 박근웅; 문만빈; 나상묵; 남궁성
Original assignee: 현대하이스코 주식회사
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2009-04-09
Also published as: KR20080101972A

Abstract

본 발명은 성형 가공성이 높게 요구되는 자동차 내부 판넬류 등과 같은 심사공 용도에 적합한 심가공용 냉연강판 제품에 대한 발명으로 보다 구체적으로는 상기 용도의 냉연 강판의 냉간 가공성을 향상시키기 위한 목적으로 진행되는 상자소둔(Batch Annealing Furnace, 이하 BAF) 열처리의 최적열처리 사이클 방안을 제공하고저 한 발명이다. 본 발명은 BAF 소둔 공정에 있어서 가열시간과 온도, 유지시간과 온도 및 냉각시간과 온도를 고성형성의 심가공 용도의 요구 조건으로 각각 설정한 후 용도에 충족할 수 있는 기계적 특성치를 얻을 수 있는 최적 BAF 소둔 열처리 사이클 방안을 얻기 위하여 일반 범용으로 사용되고 있는 극저탄소(70ppm 미만 탄소함량) 및 저탄소(70~250ppm 의 탄소함량)의 강판을 소재로 이용하여 가열유지 온도와 시간을 심가공(YP:16.5kg/mm² 이하, TS: 28∼33kg/mm² ,El.:46% 이상)이 가능하도록 열처리 조건을 설정하여 BAF 소둔 열처리를 행한 후 가공성평가를 거쳐 최종 자동차 내부 판넬류 용도의 심가공용 자동차 냉연강판의 생산이 가능한 BAF 소둔열처리 사이클을 제공한다.

상자소둔(Batch Annealing Furnace, 이하 BAF), 유지온도(soaking temperature), 유지시간(soaking Time), 심가공(Deep Drawing Quality, DDQ), 팬케익(pan-cake)조직, 등축정 조직.

Description

심가공용 냉연강판의 비에이에프 최적 열처리 방법{Proper heat treatment cycle in the BAF for producing cold rolled steel sheet to be deep drawn}

제 1 도 : 본 발명의 BAF 소둔사이클을 일실시예로 도시한 것이다.

제 2 도 : 본 발명으로 열처리 된 강판소재의 현미경에 의한 미세조직으로 나타낸 것이다.

여기에서 A, B는 각각의 소재 A와 B의 조건별 미세조직을 나타낸 것이다.

본 발명은 성형 가공성이 높게 요구되는 자동차 내부 판넬류 등의 용도에 적합한 심가공용 냉연강판의 비에이에프(BAF) 최적 열처리 방법에 관한 발명이다. 보다 구체적으로는 상기 용도의 냉연 강판의 냉간 가공성을 향상시키기 위한 목적으로 진행되는 상자소둔(Batch Annealing Furnace, 이하 BAF) 열처리의 최적 열처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 소둔공정은 크게 가열(heating)과 유지(soaking) 및 냉각(cooling)의 3공정으로 처리되는데 본 발명은 BAF 소둔 공정에 있어, 가열시간과 가열온도, 가열유지시간과 가열유지온도 및 냉각시간과 냉각온도를 고성형성의 심가공 용도의 요구 조건으로 각각 설정한 후 용도에 충족할 수 있는 기계적 특성치를 얻을 수 있도록 한 최적 BAF 소둔 열처리 사이클에 관한 것이다.

가공온도에 따라 강판은 열연강판과 냉연강판으로 나누어진다. 열연강판은 대체로 두께가 두꺼운 후판의 특성을 나타내고 냉연강판은 열연강판을 2차 가공한 강판으로 박판의 특성을 나타낸다. 이러한 열연강판은 고온의 슬라브를 열간압연(hot rolled) 공정을 거친 후 생산되고 열연강판은 다시 상온에서 냉간압연(cold rolled) 공정을 행하게 되며 다음으로 각종 가공공정과 열처리공정을 모두 거친 후 소정의 제품으로 사용하게 된다. 일반 냉연 강판(cold steel sheet)의 소둔열처리 제조공정은 일반적으로 연속소둔 열처리(Continuous Annealing Line, 이하 CAL)와 상자소둔 (Batch Annealing Furnace, 이하 BAF)으로 크게 나눌 수 있다. CAL 소둔 열처리는 처리시간이 짧아 자동차 강판 판재류 등의 대량생산에 적합하나 설비 투자비가 많이 소요되는 단점과 사용 소재의 한정적인 사용범위 및 열처리 기술의 고집적화가 필요한 특성이 있고, BAF 소둔 열처리의 특성은 적은 투자비의 장점과 사용 소재의 범위가 넓어서 용도확대가 용이하며 특히 최근에는 자동차용 냉연강판의 가공성향상의 잇점이 대두되고 있어서 확대 적용되고 있는 추세이다.

상술한 냉연강판의 열처리 공정 중 BAF 소둔 공정의 일반적인 특성은 다음과 같다.

BAF 소둔로는 종형(bell type) 소둔로라고 한다. 이러한 BAF에서 진행시키는 소둔 공정을 간단하게 나타내면 ① 강판 적재 ② 분위기 균질화(pursing) ③ 가열(heating) ④ 유지(soaking) ⑤ 냉각(cooling) ⑥ 취출의 과정이고 이러한 과정에서 진행되는 재질측면에서의 특성은 1단계인 회복(recovery), 2단계인 재결정(recrystallization), 3단계인 결정립성장(grain growth)으로 구성된다. 본 발명에서는 BAF소둔 공정 중 가열온도와 시간, 가열유지온도와 유지시간의 최적조건에 대한 소둔사이클 방안에 대하여 중점적으로 나타내고자 한다.

상기에서 나타낸 BAF소둔 공정의 각각의 과정에 대하여 상세히 설명하면, 먼저 강판을 로내부의 처리용량과 강종별 및 두께별 그리고 소둔사이클에 적합하게 적재하고 로외곽부를 차폐(shielding)한 후 대부분 상온의 분위기가스를 로(furnace) 처리공간(inner-cover)에 투입시켜 환원성 분위기를 형성시키면서 퍼징(pursing)을 행한다. 여기서 분위기가스는 보통 질소가스(N₂) 또는 수소가스(H₂)를 많이 적용하고 있다. 퍼징은 처리공간 내의 산화성 분위기를 제거하여 구상화소둔 처리 후의 강판의 산화물 형성방지와 탈탄방지효과를 위해 행해지는 전처리 공정으로서 퍼징을 거친 소둔 후의 강판표면은 미려하고 깨끗한 특성을 얻을 수 있다.

다음으로는 가열장치를 가동시켜 적정 가열속도로 목표로 하는 유지온도까지 가열한 다음 용도에 적합한 가열 유지온도와 거열유지 시간을 각각 설정하여 균열시킨다. 이후 가열장치를 탈취하고 냉각팬과 냉각수가 부착된 냉각장치를 장착 후 가동시켜 탈취 온도까지 냉각시키며 마지막으로 소재를 탈이동시킨다.

자동차용 강판과 같은 심가공용 용도(DDQ)에 맞는 냉연 강판의 BAF 소둔 후 최적의 품질특성치 또는 심가공특성보증치(YP: 16.5kg/mm² 이하, TS: 28∼33kg/mm² ,El.:46% 이상)를 만족하기 위해서는 소둔사이클의 최적화 조건 설정과 사용 소재의 적합한 선정 또한 중요한 인자로 나타난다.

BAF 소둔시 예컨데 자동차 강판과 같은 심가공용 강판 소재인 냉연(CR)강판 의 성형성과 용접성에 예민한 탄소함량 등의 화학성분조성, 특히 탄소함량의 경우, 탄소함량이 비교적 높은 저탄소강(100ppm 이상, 1000ppm이하)의 열연소재의 권취온도의 조건 중 저온권취 하면 AlN의 석출이 BAF 소둔중에 발생하여 성형성에 유리한 집합조직 특성을 얻을 수 있지만 고온권취를 행한 소재는 AlN이 이미 열연소재에 석출 되어 버리고 BAF 소둔중에는 이루어지지 않아 성형성에 유리한 집합조직 형성이 안되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 위 설명에서 나타난 문제점에 착안하여 고성형성이 요구되는 자동차 내부 판넬류 등의 용도에 적합한 심가공용 냉연강판 제품을 제조하는데에 초점을 두었다.

일반적으로 소둔공정은 크게 가열(Heating)공정, 가열유지 또는 균열(soaking)공정 및 냉각(cooling)공정의 3공정으로 처리되는데, 본 발명은 BAF 특히 탄소함량별로 심가공성 특성을 보증하기 위하여 상술한 열연소재의 권취 온도 제어와 탄소함량제어 소둔 공정 중 주로 두번째 공정인 가열유지공정에서의 가열사이클 시간과 이 때의 온도를 상기 용도의 요구 조건으로 설정한 후 심가공 용도에 맞는 최적 BAF 소둔 열처리 사이클 방안을 제공하기 위한 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 고성형이 요구되는 심가공 용도(DDQ)의 냉연강판 제품에 대하여 기계적특성치와 성형가공성을 향상시키기 위한 목적으로 일반 범용으로 사용되는 탄소함량 70ppm 미만의 극저탄소강 및 탄소함량 70~250ppm의 저탄소강을 각각의 소재로 하여 가열유지온도와 가열유지시간을 가변시켜 심가공 보증조건(YP:16.5kg/mm² 이하, TS: 28∼33kg/mm² ,El.:46% 이상)을 만족할 수 있도록 BAF 소둔 열처리를 행하고, 상기 탄소함량 250ppm 이하의 저 탄소강을 사용할 경우에는 열연권취온도를 550~620℃의 온도에서 권취하므로써 상기 소둔열처리 후의 상기 소재가 팬케익(Pan-cake) 조직을 갖는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명자들은 상기 BAF 소둔 열처리 사이클 방안을 찾아내기 위하여 만족하고 용도에 적합한 소둔 사이클의 적용을 위해 BAF 시뮬레이터(simulator) 장치를 사용하여 실제 현장의 BAF와 동일한 분위기와 가열조건, 유지조건, 냉각조건을 설정하고 조건별로 실험을 행하였다. 또한 강판소재로는 심가공 기계적 특성치가 가능하고 성형 가공성 및 용접성을 확보하기 위해 우선, 면밀히 검토결과 탄소함량 범위를 통상 70ppm 미만으로 하는 극저탄소강을 선정하고 열간압연시 권취온도도 상기 이유로 고온권취 온도범위인 620~660℃에서 실시한 소재 를 사용하였다.

다음, 범용소재를 이용하기 위하여 심가공 기계적특성치가 가능하고 성형 가공성을 확보하기 위해 통상 탄소함량 범위가 70~250ppm 인 저탄소강을 선정하고 열간압연시 권취온도는 저온권취 온도범위인 560~600℃에서 실시한 소재를 사용하였다. 또한, 소둔사이클 조건으로는 가열유지온도 범위를 690~750℃로 설정하고 가열유지시간을 10시간 ~ 20시간(hr.)으로 설정하였다.

본 발명의 특징중의 하나는, 극저탄소강보다 원가가 저렴하고 보다 손쉽게 얻을 수 있는 저탄소강을 선정한 것인데, 이에 따라 가열유지온도를 690~750℃로 높인 것은 역시 전술한 심가공 기계적 특성치를 얻고 성형 가공성을 확보하기 위한 것으로, 이는 690℃ 미만에서는 이러한 가공성, 기계적 특성치가 얻어지지 않기 때문이며, 750℃를 초과할 경우에는 소정 항복강도와 예컨데 1.5이상의 소성이방성계수(塑性異方性係數)를 얻을 수 없기 때문이다.

소둔시간을 최소한 10시간 이상으로 지정한 이유는 심가공용 재질을 만족하기 위한 최소 유지시간이며 통상 제품 생산시 처리량에 따라 시간의 차이는 있지만 10시간 이상의 충분한 균열이 필요하다. 또한, 최대 20시간을 설정하는 이유는 자동차강판의 경우 충분한 소둔이 필요하기 때문이나 20시간을 초과하면, 저탄소강이라도 조직에 폐라이트 등의 조직이 발달되고 결정립조대화로 조직이 연화되기 때문이다.

즉, 가열유지시간도 10hr.미만이면 충분하고도 균일한 조직과 기계적 성질(특히 인장강도 및 경도)를 얻을 수 없기 때문이고 20hr을 초과하면 조직 연화로 적 정 TS,YP 등을 얻을 수 없기 때문이다.

소둔처리를 행한 후에는 소재의 기계적 특성 평가를 위해 인장시험 및 미세조직, 경도시험을 실시하여 상기 요구 용도에 만족하는 결과치에 대한 소둔사이클인지를 확인한다.

전술한 바와 같이 자동차용 강판용 냉연강판의 최적 BAF 열처리 사이클 방안을 얻기 위하여, BAF 소둔 공정에 있어서 가열시간과 온도, 유지시간과 온도 및 냉각시간과 온도를 고성형성의 심가공 용도의 요구 조건으로 각각 설정한 후 용도에 충족할 수 있는 기계적 특성치를 얻을 수 있는 최적 BAF 소둔 열처리 사이클을 찾는데 초점을 두었다.

즉, 본 발명자들은 일반 범용으로 사용되고 있는 극저탄소(70ppm 미만 탄소함량)와 또한 저탄소(탄소함량 70~250ppm)의 강판을 각각 소재로 이용하여 가열유지 온도와 시간을 심가공(YP:16.5kg/mm² 이하, TS: 28∼33kg/mm² ,El.:46% 이상)이 가능하도록 설정하여 BAF 소둔 열처리를 행한 후 가공성평가를 거쳐 최종 자동차 내부 판넬류 용도의 심가공용 자동차 냉연강판의 생산이 가능한 BAF 소둔열처리 사이클을 연구, 개발하도록 한 것이다.

탄소범위를 두 가지 갖는 소재로 사용한 이유는, 먼저 A 소재는 저탄소강 소재로서 MQ재질로서 통상적으로 심가공용 BAF 냉연간판(CR)제품으로 생산하기 위한 열연소재(HR)의 권취온도는 620℃ 이하, 가급적 550~600℃의 온도로 하는 저온권취 조건이어야 하기 때문이다. 그 이유는 저온권취를 하면 열연 중 AlN 화합물이 강중에 고용된 상태로 존재하다가 BAF 열처리 중 석출시키는 메카니즘으로 작용하여 BAF 강판 소재의 바람직한 조직인 팬 케익(Pan-cake)조직으로 형성시킬 수 있기때문이다. 이러한 조직은 자동차용 강판의 가공시 집합조직의 발달에 따른 가공성의 향상을 얻을 수 있어서 반드시 열연권취 온도는 저온에서 실시한 소재를 사용해야 하고, 특히 심가공용으로 적용하기 위해서는 성형성이 우수해야 한다.

일반적으로 심가공용에 주로 사용되는 소재의 탄소함량은 70ppm이하의 극저탄소강인데, 극저탄소강은 범용소재가 아니므로 본발명에서는 탄소함량을 다소 높여서 개발하였다. 그러나 다수의 연구시험결과 고온권취(620℃ 초과 권취)재는 동일한 탄소함량을 가지 소재인데에도 불구하고 BAF 열처리 이후 기계적성질이 관리치를 벗어나는 일이 많아 품질보증 차원에서 제품으로의 적용이 불가하다는 결과를 얻었다. 그리고 B 소재는 극저탄소강 소재로서, 그러나 Si,Mn,Al 등은 본 발명 소재의 범위 이내에는 만족해야 심가공용 용도에 적합하다.

상기 열연권취 온도는 탄소함량 70ppm미만의 극저탄소강 소재의 경우 620~660℃가 적합하고 탄소함량 70~250ppm인 저탄소강 소재인 경우 620℃이하, 특히 그 중에서도 550~600℃의 범위가 전술한 팬케익 조직을 얻는데 효과적인 것임이 연구시험결과 밝혀진 것이다.

즉, 본 발명은 탄소함량이 70ppm미만의 극저탄소강 소재 및 70~250ppm이하의 저탄소강 소재를 각각 이용하여 단위 공정이 짧고 초기 생산설비 비용이 적게 소요되는 상자소둔(BAF) 열처리를 행하기 위하여 모사시험설비(simulator)에서 가열 유지시간과 온도 및 냉각시간과 온도를 고성형성의 심가공 용도의 요구 조건으로 각각 설정한 후 용도에 충족할 수 있는 기계적 특성치를 얻을 수 있는 최적 소둔 열처리 방안을 얻도록 한 것이다.

자동차 내부 판넬류에 사용되는 냉연 강판은 고성형성을 필요로 하는 심가공용(Deep Drawing Quality,이하 DDQ) 재질 특성에 따라 대부분 극저탄소강 및 저탄소강 을 이용하여 연속소둔(CAL) 열처리를 행한 후 소정의 조질압연(skin pass mill)을 거쳐 냉연최종 강판을 생산하게 되는데, 이러한 용도제품은 연속소둔공정을 행하면서 소둔열처리 사이클의 정밀제어에 따른 재질관리가 용이한 생산기술의 최적화가 유리하지만 열처리시간이 짧은 라인특성에 따라 목표로 하는 재질에 맞추려면 최적의 성분계 및 특수 합금원소가 함유된 소재로 사용해야 하는 제한적인 생산 단점도 내포하고 있다. 그리고 초기 생산설비 투자비가 과도하고 단위 공정이 많아 공정에 따르는 높은 고품질관리가 필요한 실정이다.

이하에 일실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 상세히 설명한다.

실시예

전술한 바와 같이 본 발명은 고성형성이 요구되는 자동차 내부 판넬류 등의 용도에 적합한 심가공용 냉연강판 제품에 대한 발명으로, 구체적으로는 상기 용도의 냉연 강판의 기계적 특성치와 성형가공성을 향상시키기 위한 목적으로 진행되는 상자소둔(Batch Annealing Furnace, 이하 BAF) 열처리의 최적열처리 사이클 방안에 관해 도면 및 도표를 이용하여 아래에 설명한다.

표 1은 본 발명 소재의 화학성분계를 나타낸 것이다. 소재 A는 탄소함량을 180~220ppm을 가지며 Si는 20~50ppm, Mn은 1300~1800ppm, P는 100ppm 이하, S는 100ppm 이하, Al은 300~600ppm, N은 40ppm 이하를 각각 갖는다. 소재 B는 탄소함량 을 15~25ppm을 가지며 Si는 10~30ppm, Mn은 1300~1800ppm, P는 100ppm 이하, S는 90ppm 이하, Al은 200~500ppm, N은 40ppm 이하를 각각 갖는다.

표 1. 본 발명 소재의 화학성분계 (ppm)

소재구분	C	Si	Mn	P	S	Al	N
A	200±20	20~50	1300~1800	100이하	100이하	300~600	40이하
B	20±5	10~30	1300~1800	100이하	90이하	200~500	40이하

수많은 시험결과, 저탄소강의 경우 탄소함량이 180ppm 미만이거나 220ppm 을 초과할 경우에는 적정범위가 TS, YP, 경도(HRB)가 얻어지더라도 연신율과 더불어 그 기계적 특성치가 불균일하게 나타났음이 확인되었다.

또한, 극저탄소강의 경우에도 15ppm미만, 25ppm을 초과할 경우에는 적정 TS, YP 및 경도(HRB)가 얻어지지 않음이 확인되었다.

따라서, 본 발명은 소재 A의 경우 C ; 200±20ppm, 소재 B의경우 20±5ppm 의 범위내에서 BAF 소둔 처리하고 제반 테스트를 행하였다.

본 발명은 상기에서 요구되는 조건을 만족하고 용도에 적합한 소둔 사이클의 적용을 위해 BAF 시뮬레이터(simulator) 장치를 사용하여 실제 현장의 BAF와 동일한 분위기 및 가열조건, 유지조건, 냉각조건으로 처리를 행하였다. 소재는 첫번째, 심가공 기계적특성치가 가능하고 성형 가공성 및 용접성을 확보하기 위해 탄소함량 범위를 70ppm 미만인 극저탄소강을 선정하고 열간압연시 권취온도는 고온권취 온도범위인 대략 640℃에서 실시한 소재를 사용하였다. 두번째, 심가공 기계적특성치가 가능하고 성형 가공성을 확보하기 위해 탄소함량 범위를 70~250ppm 인 저탄소강을 선정하고 열간압연시 권취온도는 저온권취 온도범위인 580℃에서 실시한 소재를 사용하였다. 소둔사이클 조건으로는 가열유지온도 범위를 690~750℃로 설정하고 유지시간을 10시간 ~ 20시간으로 설정하였다. 소둔처리를 행한 후 소재의 기계적특성 평가는 인장시험 및 미세조직, 경도시험을 실시하여 상기 요구 용도에 만족하는 결과치에 대한 소둔사이클 조건을 최적화 방안으로 제시하였다. 심가공 보증을 위하고 소둔 유지 시간과 온도 조건을 BAF 소둔의 생산성 향상과 품질보증을 위한 목표 달성을 위하여 상기 제시한 소둔 사이클 조건은 소둔 공정상의 에너지 절감 및 공정단축으로 전체적인 생산성을 향상시키고 안정적인 공정관리를 도모할 수 있었다.

도 1은 표 1의 소재를 이용한 강판의 소둔시의 본 발명의 BAF 소둔 사이클을 나타낸 것이다. 도 1의 열처리사이클에서 소재 A, B는 별도로 구별된 것으로 예를 들고 있으나 A, B 구별없이 열처리 사이클을 적용할 수 있다. 여기에서, 탄소함량이 200±20ppm 소재(A)와 20±5ppm 소재(B)에 최적의 심가공용 냉연강판의 소둔 사이클 조건은 710~730℃의 가열 유지온도와 13~23hr의 가열 유지시간을 갖는 조건이며 이러한 가열 및 냉각 조건에 관련되는 작업조건을 종래와 동일하게 적용할 수도 있다. 그리고 가열 및 냉각의 전체 열처리 사이클의 각 단계(Step)별 온도범위는 도1의 그림 및 표 2에 나타낸 바와 있다.

표2. 본 발명의 전체 시험(Test)조건

여기에서, 표 2는 본 발명에 진행된 전체 소둔사이클 조건을 나타낸 것이다. 이 중 가장 적합한 조건을 골라 도 1에 나타내었다. 전체 소둔 사이클은 고온(hot spot, 이하 HS) 및 저온(cold spot, 이하 CS) 구역으로 구분하여 실시하였으며 본 발명에서는 HS #3조건과 CS #6조건이 DDQ급 품질특성치를 만족하는 BAF 소둔 최적조건으로 확인하였다.

표 3은 상기 열처리된 제품의 본 발명 기계적 특성치를 나타낸 것이다.

표3 본 발명 소재의 기계적 특성치

소재 A의 최적 소둔 사이클에 대한 기계적 특성치를 비교하여 나타내어 보면, 심가공용 냉연강판 보증범위(YP:16.5kg/mm² 이하, TS: 28∼33kg/mm² ,El.:46% 이상)를 만족시키는 사이클의 조건은 710~730℃의 범위를 갖는 유지온도와 최소 10시간을 갖는 유지시간이며, 열처리 시간ㆍ온도별 항복강도(YP), 인장강도(TS), 연신율(El.), 가공경화지수(n), 소성이방성계수(r-bar), 경도(HRB)값은 표3에 나타낸 바와 같다.

다음으로 소재 B의 최적 소둔 사이클에 대한 기계적 특성치를 비교하여 나타내어 보면, 심가공용 냉연강판 보증범위(YP:16.5kg/mm² 이하, TS: 28∼33kg/mm² ,El.:46% 이상)를 만족시키는 사이클의 조건은 710~730℃의 범위를 갖는 유지온도와 최소 10시간을 갖는 유지시간이며, 열처리 시간ㆍ온도별 항복강도(YP), 인장강 도(TS), 연신율(El.), 가공경화지수(n), 소성이방성계수(r-bar), 경도(HRB)값은 표에 나타낸 바와 같다.

소성이방성계수는 강판의 성형 가공시 Plate의 직각방향, 평행방향, 45도 방향에 따라 균일한 소성특성과 재질의 용도 기준에 만족할 수 있는 소성가공도를 측정하는 수치로써, 통상적으로 자동차강판은 금형에 의해 형상별로 가공처리 되는데 이러한 가공시 소재가 모든 방향에 대하여 균일한 변형정도를 갖고 충분한 소성 Ability를 갖는다면 가공 후 완만한 형상과 더불어 크랙이나 기타 문제가 발생되지 않는다. 그러나 소성이방성계수가 용도 기준치보다 낮게 나오면 가공시 국부적으로 크랙이나 기타 문제가 발생된다. 본 발명은 심가공용으로 만족하기 위한 소성이방성 계수치를 1.5이상으로 제어하는 것이 특징이다.

그리고 가공경화지수는 소재의 가공경화능력 또는 균일변형 능력을 나타내는 지료로 정의되며 이 역시 가공시 소재의 가공에 대한 가공정도를 가늠해 볼 수 있는 것으로, 이 역시 중요한 인자라 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 미세조직을 나타낸 것으로서, 소재 A는 전형적인 BAF 소둔 이후 나타나는 팬케익(pan-cake) 조직특성을 나타내며, 소재 B는 극저탄소강 (탄소범위: 70ppm 미만)이 갖는 전형적인 등축정(equi-axed grain) 조직특성을 나타내고 있다. A소재(200ppm)의 조직특성은 소둔 조건의 변화에 다라 전형적인 팬케익(Pan-cake) 조직으로 형성되어 있으며, 냉각스폿(cold spot) 조건인 #4,5에서 결정립의 크기가 다소 적음을 나타냅니다. 그리고 B 소재(20ppm)의 조직특성은 주로 극저탄소강에서 소둔 후 일반적으로 나타나는 등축정 조직 특성을 소둔 각 조건별로 비슷 하게 나타낸다.

따라서, 본 발명에서는 상기 요구 조건에 적합한 심가공용 BAF 소둔 사이클 최적화 방안을 도출할 수 있었으며, 기본적인 물리적 성질 평가에서도 양호한 결과를 얻을 수 있었다.

본 발명으로 극저탄소(70ppm 미만의 탄소함량) 및 일반 범용으로 사용되고 있는 저탄소(70~250ppm 이하 탄소함량)의 강판을 소재로 이용하여 가열 유지온도와 시간 조건을 심가공(YP:16.5kg/mm² 이하, TS: 28∼33kg/mm² ,El.:46% 이상)이 가능하도록 각각 설정하여 BAF 소둔열처리를 행한 후 가공성평가를 거쳐 최종 자동차 내부 판넬류 용도의 심가공용 자동차 냉연강판의 생산이 가능한 BAF 소둔열처리 사이클을 제공할 수 있게 되었으며, 이에 따라 BAF 냉연제품의 용도확대와 적정 소재 선택에 따른 소둔온도 및 시간을 단축시켜 에너지 절감도 가능한 경제적 잇점이 있다.

본 발명에서와 같이 고성형성이 요구되는 자동차 내부 판넬류 등의 용도에 적합한 심가공용 냉연강판 제품에 대하여 기계적특성치와 성형가공성을 만족시키기 위한 목적으로 진행되는 상자소둔(Batch Annealing Furnace, 이하 BAF) 열처리의 최적열처리 사이클 방안으로 얻어지는 주요 효과는 종래의 연속소둔열처리 공정에서 한정 생산된 제품을 BAF 소둔열처리공정에서 생산이 가능하여 저렴한 설비투자를 통한 경제적 잇점 및 원가경쟁력을 확보하였다. 또한, 자동차 소재의 심가공용 제품으로 공급시킬 수 있는 BAF 소둔사이클의 최적방안을 얻을 수 있어 소재 가공성 향상과 사이클 단축에 따른 생산능력(capability of products)을 증대 시킬 수 있고 유지과정에서 소요되는 원가 에너지를 줄일 수 있다. 다음으로 기존 소둔사이클이 갖는 기술적인 한계를 극복하여 더욱 진보된 소둔 가열사이클을 독자적으로 확보할 수 있는 계기가 되며 이러한 기술적인 우수성을 확보하여 신제품 개발 및 향후 선진국에 까지 제품 수출을 통한 수익성 향상에도 기여할 수 있다.

Claims

고성형이 요구되는 심가공 용도(DDQ)의 냉연강판 제품에 대하여 기계적 특성치와 성형가공성을 향상시키기 위한 목적으로 일반 범용으로 사용되는 탄소함량 70ppm 미만의 극저탄소강을 소재로 하되, 상기 소재의 심가공 보증을 하기 위해 상기 극저탄소강의 탄소 함량20±5ppm, 규소 함량 10∼30ppm, 망간 함량 1300∼1800ppm, 인 함량 100ppm 이하, 유황 함량 90ppm 이하, 알루미늄 함량 200∼500ppm, 질소 함량 40ppm 이하로 제어하고, 소성이방성계수를 1.5 이상으로 제어하며, 가열유지온도를 710∼730℃로 하고 가열유지시간을 10~20 시간으로 하여 심가공 보증조건(YP:16.5kg/mm² 이하, TS: 28∼33kg/mm² ,El.:46% 이상)을 만족할 수 있도록 비에이에프 소둔 열처리를 행한 것을 특징으로 하는 심가공용 냉연강판의 비에이에프 최적 열처리 방법.
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