KR101169510B1 - 냉간 압연 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그들의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

자동차용 외판 패널에 요구되는 표면 외관이 뛰어나고, 압연 방향에 대해서 45° 방향의 r값이 매우 높은, 뛰어난 프레스 성형성을 구비한 인장 강도 340㎫ 이상의 고강도 냉간 압연 강판 및 고강도 도금 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 질량%로, C:0.0005~0.025%, Si:0.2% 이하, Mn:0.3~2.5%, P:0.15% 이하, S:0.02% 이하, N:0.006% 이하, sol. Al:0.005%미만, Ti:0.005~0.05% 및 Nb：0.020~0.200을 함유함과 더불어 Nb와 Ti의 함유량의 질량비(Nb/Ti)가 2 이상이며, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 가지며, 압연 방향에 대해서 45° 방향의 r값(r₄₅)이 1.80 이상 및/또는 평균 r값(r_m)이 1.60 이상, 또한 인장 강도가 340㎫ 이상이다.

Description

냉간 압연 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그들의 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET, GALVANNEALED STEEL SHEET AND PROCESSES FOR PRODUCTION OF BOTH}

본 발명은, 사이드 패널 등의 자동차 외판 패널에 적절한 냉간 압연 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더 상술하면, 본 발명은, 압연 방향에 대해서 45° 방향에 있어서의 r값이 1.80 이상 및/또는 평균 r값이 1.60 이상인 프레스 성형성이 뛰어난, 인장 강도 340㎫ 이상의 냉간 압연 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

또, 본 발명은, 극저(極低) Al 농도이며 또한 TiO_x계 개재물을 포함하고, Al₂O₃계 개재물 비율이 한정된 딥드로잉성이 뛰어난 냉간 압연 강판, 및 그 용강 정련 방법을 규정한 제조 방법에도 관한 것이다.

자동차의 충돌 안전성, 경량화의 요구를 받아, 차체 골격 부재뿐만 아니라, 사이드 패널, 후드, 도어, 펜더 등의 자동차 외판 패널에 적용되는 박강판에 있어서도 고강도화가 진행되고 있다. 이들 강판에서는, 표면 외관 품질뿐만 아니라, 뛰어난 프레스 성형성, 특히, 드로잉 성형성이 요구되고 있다. 드로잉 성형성은, 종래부터, JIS Z 2254에 기재된 소성 왜곡비인 랭크 포드값(r값)과 매우 양호한 상관이 있고, 이 r값이 높을 수록 드로잉 성형성이 양호하다는 것을 알고 있다. 이 때문에, 이 값을 드로잉 성형성의 지표로서 채용하고, 또한, 재료 설계의 지표로서 사용하는 것이 널리 행해져 왔다.

또, 본 발명자들의 검토에 의하면, 사이드 패널, 후드, 도어, 펜더 등의 자동차 외판 패널 등의 용도에 제공하는 블랭크재는, 자동차 부품 중에서도 최대 클래스의 사이즈이며, 광폭 코일인 채, 거의 직사각형으로 블랭크 컷한 것을 프레스에 제공하기 위해, 예를 들면, 사이드 패널에서는, 개구부의 네 모서리의 코너의 성형이 어려운 부분이 압연 방향에 대해 45° 방향으로 위치하게 되고, 소재인 강판의 압연 방향에 대해 45° 방향의 r값(이하 「r₄₅」라고도 기재한다. )이 낮으면 주름이나 균열이 발생하기 쉬워져 버린다. 따라서, 이 r₄₅를 높이는 것이 중요하다.

r값이 높은 강판을 얻는 방법으로서, C함유량이 30ppm 정도 이하인 극저 탄소강을 베이스로 하여, Ti나 Nb 등의 탄질화물 생성 원소를 첨가하는 것이 유효하다. 이러한 강판은 일반적으로 IF강으로서 연강을 주체로 넓게 이용되어 왔다. 또한, 높은 r값을 구비함과 더불어 높은 강도를 구비하는 강판으로서, IF강을 베이스로 하여 Mn, P 등의 고용 강화 원소를 첨가한 강판이 개발되어 있다. 그러나, 고용 강화 원소는 일반적으로 고가이며, 강판의 코스트 업을 초래한다. 이 때문에, 특허 문헌 1에는, 고용강화 원소를 삭감하는 목적으로 NbC나 TiC로 석출 강화 하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허 문헌 2에서는, C：0.0040~0.01%를 함유하는 강판에 Nb를 적정하게 첨가함으로써, NbC의 미세 석출물을 생성시켜 조직의 세립화를 도모하고, 표면 성상, 기계 특성을 향상시키는 강판이 개시되어 있다.

그러나, Nb, Ti 첨가에 의해, Nbc, TiC 또는 그것들이 복합된 (Nb, Ti)(C, N)의 미세한 석출물이 조밀하게 생성된다. 이 때문에, 열간 압연의 조건에 따라서는, 재결정시의 결정립계의 이동을 방해하는 피닝 효과에 의해 입자 성장성이 나빠지는 경우가 있고, r값의 저하가 우려된다.

또, Ti를 주로 첨가한 고장력 냉간 압연 강판에서는, r₄₅를 상승시키는 것이 곤란하고, 자동차 외판 패널 용도에서는 프레스 균열이나 주름이 발생하는 경우가 많고, 프레스 불량의 증가를 초래한다. 또한, 특허 문헌 2와 같이, Nb를 주로 첨가한 고장력 냉간 압연 강판에서는, NbC가 TiC보다 미세하게 석출되기 때문에, 고온 소둔이 필수가 된다. 이것을 피하기 위해서는 석출물을 조대로 할 필요가 있고, 일반적으로는 열간 압연시에 고온 권취로 하는 대책이 이루어져 있지만 충분하지 않다.

즉, r₄₅를 향상시키기 위해서는, 석출물의 존재 형태 및 Nb와 Ti의 함유량비의 최적화가 과제가 된다.

여기서, 특허 문헌 3에는, 강도가 낮은 연강을 베이스로 한 냉간 압연 강판에서 r값의 면내 이방성을 개선시키기 위해서, Al 함유량을 저감하고, Mg 및 Ti를 첨가하고, 강 중에 함유하는 0.1㎛ 이하의 Mg와 Ti의 매우 미세한 산화물을 조밀하 게 분산시키도록 사이즈, 면밀도를 제어한 강판이 개시되어 있다. 그러나, 이것은, Mg의 작용에 의해 산화물을 미세화한 기술이며, r값에 크게 영향을 주는 Nb나 Ti 등의 탄질화물 형성 원소의 석출을 제어한 것은 아니다. 또, 반응성이 매우 높은 Mg를 용제시의 용강 중에 첨가하여 그 산화물을 균일하게 분산시키는 것은 매우 곤란하고 조업면에서 과제가 있다.

또, 특허 문헌 4에는, Al 함유량을 저감하고, Ti를 함유시킨 극저 탄소강의 박강판, 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 이 제조 방법은, 미세하고 또한, 부분적으로 딱딱한 정출상이 없고, 개재물 전체가 변형?파쇄하기 쉬운 조성에 개재물을 컨트롤하고 있다. 그 결과, 개재물 결함이 감소하고, 또한 강중의 sol. Al 함유량이 저감되므로, 재결정 온도가 낮고, 높은 프레스 성형성을 가지는 강판을 얻을 수 있다고 되어 있다. 그러나, 개재물성 결함에 기인하는 표면 성상 또는 성형성에의 영향에 대해서는 언급되어 있지만, 특히 드로잉 성형성의 가장 중요한 지표인 r값의 개선에 관한 기술은 없다.

특허 문헌 1：일본국 공개특허공보평10-46289호 공보

특허 문헌 2：일본국 공개특허공보2000-303145호 공보

특허 문헌 3：일본국 공개특허공보평11-323476호 공보

특허 문헌 4：일본국 공개특허공보평10-226843호 공보

(발명이 해결하고자 하는 과제)

이상은 프레스 성형성에 관한 과제이지만, Ti 첨가강에서는, 합금화 용융 아연 도금을 한 경우, 줄무늬 형상의 도금 표면 외관을 나타내는 결함을 일으키는 일이 있다. 이것은 다음과 같은 메커니즘에서 발생한다고 생각된다.

주조된 슬래브 내에는 Ti계 석출물(TiC, Ti₄C₂S₂)이 미세하게 분산 석출되어 있고, 열간 압연의 전단층으로서 슬래브를 재가열하면, Ti계 석출물이 미세한 것부터 고용하고, 또 완전히 고용할 수 없는 온도에서는 서로의 거리가 가까운 경우에는 확산에 의해 조대화한다. 여기서 가열 불균일이 존재하면, 장소에 따라서는 고용하지 않는 것이나, 조대화하지 않는 것도 존재한다.

이러한 석출물 사이즈에 분포 불균일을 가진 상태로 열간 압연, 냉간 압연 및 소둔을 실시하면, 결정립계의 이동을 방해하는 피닝 효과에 의해 재결정 거동이 장소에 따라 다르다. 이 때문에, 결정립 사이즈가 장소에 따라 달라 진다. 용융 아연 도금의 합금화 속도는 결정립계의 밀도에 따라 차이를 만들기 때문에, 상기의 결정립 사이즈의 편차에 대응하여 합금화 거동에도 차가 생기고, 합금화 용융 아연 도금의 표면에 요철차가 발생한다. 열간 압연, 냉간 압연 공정에 있어서, 이 석출물 사이즈에 분포 불균일을 가진 상태가 압연 방향으로 연신되기 때문에, 상기 요철차는 도금 외관으로서 압연 방향으로 줄무늬 형상으로 요철을 가지도록 관찰되게 되고, 표면 외관이 열화한다. 이것은 제품의 도장 공정을 거친 상태에서도 관찰되는 경우가 있고, 유저의 눈에 띄기 쉬운 자동차 외판 패널 용도에 있어서는 큰 과제였다. 이것을 억제하기 위해서는 열간 압연 공정에서의 석출물의 사이즈의 불균일을 없애는 것이 중요하고, 가능한 한 석출물의 고용 편차 등의 영향이 작아지도록, 미세한 석출물을 적게 하고, 조대화해 둘 필요가 있다.

본 발명은, 상술한 바와 같이, 뛰어난 프레스 성형성을 가지는 고강도 냉간 압연 강판이나 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻지 못하고 있는 현상을 감안하여 이루어진 것이다. 특히, 사이드 패널, 후드, 도어, 펜더 등의 자동차용 외판 패널에 요구되는, 표면 외관이 뛰어나고, 압연 방향에 대해서 45° 방향의 r값(r₄₅)이 매우 높은, 뛰어난 프레스 성형성을 구비한 인장 강도 340㎫ 이상의 고강도 냉간 압연 강판 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 철강 양산 제조법에 의해 안정적으로 제조 가능한 극저 탄소로 극저 Al 농도이며 또한 높은 드로잉성을 가지는 냉간 압연 강판, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는, 극저 탄소로 극저 Al 농도이며 또한 높은 딥드로잉성을 가지는 성질을 가지는 강으로서, 대규모 제철법으로 생성이 불가피한 비금속 개재물 중, 악영향을 미치는 Al₂O₃를 주성분으로 하는 개재물량을 제한하고, 또한 유용한 TiO_x를 주성분으로 하는 개재물량 비율을 확보한 냉간 압연 강판, 및, 대규모 제철법에서 이용되는 설비를 이용했을 때에 상기의 강판을 안정적으로 제조할 수 있는 제조 방법, 특히 정련 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자들은, Nb와 Ti를 첨가한 경우에도 탄질화물을 조대화하는 것을 가능하게 하는 방법을 확립하기 위해, 석출물의 석출 형태, 특히 산화물과 탄질화물의 관계를 상세하게 조사하고, 또한 이 석출 형태에 미치는 화학 조성의 영향을 조사했다.

이하, 본 발명의 기초가 되는 시험 결과를 설명한다. 실험실 레벨로 440㎫급의 인장 강도를 가지는 성분계로, Al 탈산과 Ti 탈산으로 강을 용제하고(화학 조성은 sol. Al량만 변화시켰다.), 실험실 레벨의 장치를 이용하여 열간 압연, 냉간 압연 및 소둔을 행하고, 기계 특성 및 산화물 및 탄질화물의 존재 형태를 평가했다. 본 명세서에 있어서의 강(강판, 용강 어느 것에 대해서도)의 화학 조성에 있어서의 「%」는, 특별히 이유가 없는 한 질량%를 의미한다.

그 결과, 도 1에 나타내는 바와 같이, Al을 저감하고 Ti탈산을 실시한 강에 있어서, 종래의 알루미늄 킬드강에 비해, 더 높은 성형성, 특히 고r값을 얻을 수 있다는 새로운 지견을 얻을 수 있었다.

이 지견을 상세하게 조사한 결과, 다음과 같은 것도 밝혀졌다.

우선, Al을 첨가하여 탈산하는 알루미늄 킬드강이 종래부터 일반적이지만, 첨가된 Al에 유래하여 생성하는 클러스터 형상의 Al₂O₃계 개재물은(Nb, Ti)(C, N)의 석출 상태에 영향을 주지 않는다. 이에 대해서, 저Al 농도의 상태로 Ti 탈산을 행하면, Al₂O₃계 개재물의 생성이 억제되어 TiO_x계 개재물이 우선적으로 생성된다. 또한, 이 TiO_x계 개재물을 생성핵으로 하여 (Nb, Ti)(C, N)가 복합 석출된다. 그 결과, 미세한 석출물의 형태를 가지는 (Nb, Ti)(C, N)의 생성이 억제되고, 종래의 알루미늄 킬드강에 비해 유효하게 r값이 향상하고, 특히 r₄₅가 향상한다.

더 상세하게 조사를 행한 결과, 제품에서의 판두께 단면에 있어서 장경이 1㎛ 이상인 TiO_x의 평균 수 밀도가 30개/㎟ 이상인 경우에, 보다 높은 r값을 얻을 수 있는 것도 판명했다.

여기서, 「TiO_x」란, TiO₂, Ti₂O₃ 및 Ti₃O₅ 등의 티탄산화물의 총칭이다. 또한, 이것들을 핵으로 하여 복합 석출한 Ti, Nb의 탄질화물 및 Mn 산화물은 제외한다. 그 생성량을 계측함에 있어서는, 간이적으로는, 에너지 분산형 X선 마이크로 애널라이저(EDS) 등으로 Ti 농도를 구하고, TiO₂로 환산하여 80질량% 이상인 것을 대상으로 한다. TiO₂로 환산한 TiO_x 농도가 80질량% 미만에서는, 고온에서 연질, 바꿔 말하면 결정상을 포함하지 않는 비정질인 상이 생성되고, 탄질화물의 생성 사이트로서 유효하게 기능하기 않기 때문이다. 탄질화물은, TiO_x의 표면, 즉 모상과 개재물의 사이에 이질핵이 생성되어 존재하는 형태가 된다. TiO_x에는, 통상, 불가피적 불순물로서, Mn, Al, Ca, Si 등이 함유된다.

상기의 적합한 개재물 분포 상태는, sol, Ti(산가용성의 Ti량)：0.004% 이상으로 함으로써 확실히 실현할 수 있고, 그 결과 r값이 향상한다. 도 1에 있어서의 □표는, 장경이 1㎛ 이상인 TiO_x의 평균 수 밀도가 30개/㎟ 이상으로 sol. Ti：0.004% 이상인 경우의 결과이며, sol. Ti：0.004% 미만인 결과 (●표)보다 고r값으로 되어 있다.

더불어, Nb와 Ti의 함유량비를 상세하게 조사한 결과, Nb/Ti≥2로 함으로써 r₄₅를 더 향상할 수 있고, 평균 r값이 높아지는 것이 판명되었다. 이 이유는 분명하지 않지만, TiO_x에 복합 석출시키는 탄질화물로서는 Ti(C, N)보다 Nb(C, N)가 r₄₅의 향상에 유효하게 기여한다고 추정된다. 또한, Nb(C, N)에 의한 열간 압연 강판의 세립화의 효과에 의해도 r₄₅가 향상한다고도 추정된다.

또한, 상술한 바와 같이, 미소한 석출물 생성을 억제하고, 석출물을 조대화시킨 것에 의해, 슬래브 재가열시 등에 발생하는 석출물의 사이즈 불균일을 작게 하는 것, 이 때문에 재결정화 거동 나아가서는 용융 아연 도금 후의 합금화 거동이 균일화하는 것, 및 줄무늬 형상 결함이 저감되어 결과적으로 표면 외관이 개선되는 것이 가능한 것도 판명되었다.

이상의 실험실 레벨에서의 실험 결과에 기초하여, 대규모 제철법에서 이용되는 설비를 이용한 경우에 대해서 더 검토했다.

상술과 같은 극저 탄소이며 Al 농도를 극저 수준으로 유지하고, 또한 Ti 등의 산소와 친화력을 가지는 합금을 일정량 포함하는 강은, 진공 용해로와 같은 실험로 혹은 소규모 생산로를 이용하면, 안정적으로 얻는 것이 가능하다. 그러나, 본 발명자의 검토의 결과, 상술한 바와 같은 대규모 제철소의 제강 설비를 이용하면, 이러한 강을 안정적으로 얻는 것은 용이하게는 달성되기 어려운 것이 밝혀졌다.

대규모 제철소에 있어서의 극저 탄소강의 제조 방법은, 통상의 제강법과 비교하여, 특히 용강 정련 방법에 특징이 있다.

그 정련 방법을 설명하면, 우선, 전로 등 제강로에서 탄소를 제외하는 조(粗)탈탄을 행하고, 탄소 농도가 0.04 질량% 내지 0.07 질량%인 저탄소 용강으로서, 미탈산인 채 레이들에 출강(出鋼)한다.

다음에, 출강된 용강에 대해서, 진공 탈가스 장치를 이용하는 정련 공정에서 진공 탈탄 처리가 더 행해지고, 탄소 농도를 0.025질량% 이하 함유하는 극저 탄소 용강이 얻어진다. 진공 탈가스 장치는, 2개의 침지관을 가지며, 용강을 환류시키는 RH식 진공 탈가스 장치(이하 「RH 장치」라고도 한다.)에서 행해지는 일이 많다. 이 때의 탈탄 반응에는 용강에 탄소와 반응하는 산소를 함유하고 있는 것이 필요하고, 이 때의 산소 농도를 나타내면 0.03질량% 내지 0.08질량% 정도이다.

이어서, 강으로서 필요한 합금 성분을 조정함과 더불어, 그 전후에서 이 합금 성분 조정이 용이하고 또한 잔존하는 산소를 제거하기 위해서, 일반적으로는, Al 첨가에 의한 Al 탈산이 행해진다. 이러한 공정을 거쳐, 극저탄소 Al 탈산강이 제조된다.

한편, 극저 탄소 농도역까지의 탈탄 정련, 본 발명의 특징인 극저 Al역으로의 농도 제어, 및 합금 성분의 조정은 진공 탈가스 장치에서 행해진다. 이 진공 탈탄을 행하는 강교반형의 정련 장치를 이용하면, 통상 직경이 수㎛ 내지 수백㎛의 비금속 개재물이 현탁하게 되고, 이 비금속 개재물이 종류에 따라서는 상술의 극저 탄소강으로 이루어지는 강판의 딥드로잉성에 악영향을 미치는 것이 고려되었다. 그래서, 이 강판이 본래 가지는 높은 드로잉성을 발휘할 수 있는 비금속 개재물의 요건에 대해 예의 연구하고, 그 조건을 발견하기에 이르렀다. 또한, 그 조건을 실현하는 철강 양산 제조 방법을 전제로 한 제강 조건도 확립하기에 이르고, 본 발명을 완성했다.

이 점에 대해 더 설명한다. 상기의 진공 탈탄 처리에 필요로 하는 처리 시간에 있어서 발생하는 용강의 온도 저하를 보상하기 위해서, 용강의 가열 처리가 진공 탈탄 처리 전후에 자주 행해진다. 이 가열 처리의 구체적 수단으로서, 용강을 Al 등의 금속과 산소 가스의 산화 반응에 의한 가열, 및 흑연 전극으로부터 전호(電弧)를 발생시켜 용강에 통전하여 줄 열(Joule heat)에 의해 열을 공급하는 전기 가열을 들 수 있다.

전자의 산화 반응에 의한 가열은, Al의 연소에 의해 생기는 Al₂O₃계 개재물의 다량의 현탁을 일으키고, 또 산소 가스의 공급에서 탈탄 처리 후의 용융 중 산소 농도의 변동 요인을 증가하게 된다. 또 Si의 연소를 이용한 경우도 마찬가지로 SiO₂계 개재물과 같은 다량의 현탁을 일으킨다.

후자의 전기 가열은 전자와 같은 Al₂O₃계 개재물 등의 다량의 현탁은 생기기 어렵지만, 전호 가열시에 레이들 슬래그 등의 말려듦에 의해 생성되는 슬래그계 개재물이 생기는 등의 문제가 있다. 또한 전력 소비나 전극 소모 등에 기인하는 런닝코스트의 증가나 전정련 시간의 장시간화 등의 문제도 생긴다.

또한 본 발명에 관련되는 강종(鋼種)의 제조에는 탈탄 처리 후의 산소 농도가 높은 용강에 대해서, Si, Mn, Nb 등의 합금 원소의 조정 및 Ti 첨가를 행할 필요가 있다. Si 및 Mn은 산소를 제외하는 원소, 즉 탈산 원소이다. 그러나, Al과 비교하면 산소와의 친화력이 작으므로, 도달하는 산소 농도에 한계가 있고, 또 탈산 속도가 느리고 처리 시간을 필요로 한다. 그 결과적으로, 탈산 상태의 불균형이 생기고, Nb 등의 성분 조정, 고가의 합금 원소인 Ti의 수율 저하도 생기고, Ti 제어성에도 악영향을 미친다.

이들 문제를 한꺼번에 해결하기 위해서는, 우선 본 발명에 관련되는 강종의 요건에 포함되는 TiO_x계 개재물 분산 및 함유 Ti 농도의 실현에 더하여, 대량 제조시에 불가피적으로 혼재한다고 생각되는 Al₂O₃계 개재물 및 슬래그계 개재물의 존재 형태 및 허용 한계를 분명히 하여, 본래의 성능을 발휘하기에 충분한 조건을 찾아내는 것이 필요하다고 생각했다.

여기서, 「TiO_x」란 강 중의 Ti 산화물의 총칭이다. Ti는 가수(價數)로서 4가, 혹은 3가를 취득하기 위해, TiO₂, Ti₃O₅, Ti₂O3 등의 존재 형태가 고려되고, 또 비화학양론 조성도 있으므로 TiO_x로 표기했다.

다음에는, 대규모 제철소에서의 대량 제조에 있어서 이러한 조건을 실현할 수 있는 생각과 이론적 방법론을 검토했다. 그 결과, 비록 금속 Al을 첨가한 후에 산소 가스 공급을 하는 용강 승열 방법을 채용하더라도, Al₂O₃계 개재물의 현탁을 필요 정도로 억제하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 이러한 지견에 기초하여, 진공 탈탄 처리 후에 산소를 다량으로 포함하는 용강에 금속 Al을 첨가하여, 산소 농도의 예비적인 저감을 신속하게 행했다. 그러면, 그 후의 Si, Mn의 조정 및 Nb 등의 합금 성분의 조정이 용이해졌다. 이와 같이 극저 Al 농도를 실현함과 더불어, Ti 첨가에 의해 Ti 농도 제어 및 TiO_x 개재물의 분산을 양립하는 방법을 확립하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이상의 지견에 기초하여 완성된 본 발명은 다음과 같다.

본 발명은, 질량%로, C：0.0005~0.025%, Si：0.2% 이하, Mn：0.3~2.5%, P：0.15% 이하, S:0.02% 이하, N：0.006% 이하, sol. Al：0.005% 미만, Ti：0.005~0.05% 및 Nb：0.020~0.200을 함유함과 더불어 Nb와 Ti의 함유량의 질량비(Nb/Ti)가 2 이상이며, 잔부가 Fe 및 불순물로 본질적으로 이루어지는 화학 조성을 가지며, 압연 방향에 대해서 45° 방향의 r값(r₄₅)이 1.80 이상 및/또는 평균 r값(r₄₅)이 1.60 이상, 또한 인장 강도가 340㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 냉간 압연 강판이다.

이 발명에 관련되는 냉간 압연 강판은, 판 두께 단면에 있어서의 TiO_x의 평균 수 밀도가 30개/㎟ 이상이며, sol. Ti：0.004% 이상인 것이 바람직하다.

다른 관점에서는, 본 발명은, 화학 조성을 가지며, 개재물이 하기식 (1) 내지 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 강판이다.

N_Ti≥30개/㎟ (1)

N_Ti/(N_Ti+N_Al)≥0.80 (2)

N_Ti/N_Total≥0.65 (3)

여기서,

N_Ti：압연 방향에 평행한 종단면에 있어서의 장경 1㎛ 이상의 개재물 중, Ti 산화물을 50% 이상 함유하는 것의 평균 수 밀도,

N_Al:압연 방향에 평행한 종단면에 있어서의 장경 1㎛ 이상의 개재물 중, Al 산화물을 50% 이상 함유하는 것의 평균 수 밀도,

N_Toal：압연 방향에 평행한 종단면에 있어서의 장경 1㎛ 이상의 전산화물계 개재물의 평균 수 밀도가다.

상기의 본 발명에 관련되는 냉간 압연 강판의 화학 조성은, 상기의 화학 조성이에 있어서의 Fe의 일부에 대신하여, 질량%로, B：0.0020% 이하, 및/또는 Cr:1% 이하, Mo:1% 이하, V:1% 이하, W:1% 이하, Cu:1% 이하 및 Ni:1% 이하의 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.

또, 본 발명은, 상기의 본 발명에 관련되는 화학 조성이, 질량%로, Si：0.1% 이하 및 P：0.10% 이하인 상기의 냉간 압연 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금층을 구비하는 합금화 용융 아연 도금 강판이다.

다른 관점에서는, 본 발명은, 하기 공정 (A) 내지 (D)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 강판의 제조 방법이다.

(A)상기의 본 발명에 관련되는 화학 조성을 가지는 강괴(鋼塊) 또는 강편(鋼片)을 1100~1270℃로서 열간 압연을 실시하고, Ar₃~1000℃에서 열간 압연을 완료하여 열간 압연 강판으로 하는 공정;

(B)이 열간 압연 강판을 400~700℃에서 강대(鋼帶)로서 권취하는 공정；

(C)이 강대를 언코일한 열간 압연 강판에 대해서 산세정을 행한 후에 압하율 50% 이상으로 냉간 압연을 실시하여 냉간 압연 강판으로 하는 공정；및

(D)이 냉간 압연 강판을 재결정 소둔하는 공정.

상기 제조 방법은, 상기 강괴 또는 강편을 전로 정련 및 진공 정련을 거쳐 제조하는 공정을 구비하고,

상기 진공 정련이, 하기 공정 (E) 내지 (G)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 강판의 제조 방법이어도 된다.

(E)용강을 환류시키는 진공 탈가스 장치를 이용하여, 탈탄 정련을 행하여 용강의 탄소 농도를 0.025질량% 이하까지 감소시키는 공정；

(F)그 탄소 농도가 0.025질량% 이하인 용강에 Al 첨가를 행하여, 이 용강의 용존 산소 농도를 0.003질량% 이상 0.018질량% 이하로 제어하는 공정；및

(G)그 용존 산소 농도가 0.003질량% 이상 0.018질량% 이하로 제어된 용강에 Ti를 첨가하여, so1. Ti를 0.004질량% 이상 0.04질량% 이하로 하는 공정.

또, 공정 (E)와 상기 공정 (F)의 사이에, 상기 탄소 농도가 0.025질량% 이하인 용강에 Al 첨가와 산소 가스 첨가를 행하고, 그 반응열에 의해 당해 용강 온도를 상승시키는 조작을 행하는 공정을 구비해도 된다.

상기의 본 발명에 관련되는 화학 조성으로서, 또한 질량%로, Si：0.1% 이하 및 P：0.10% 이하인 화학 조성을 가지며, 상기의 본 발명에 관련되는 공정을 구비하는 제조 방법에 의해 얻어진 냉간 압연 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금을 실시하는 합금화 용융 아연 도금 강판을 제조해도 된다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 사이드 패널, 도어, 펜더 등의 자동차 외판 패널 용도에 적합한, r값, 특히 r₄₅가 높은 프레스 성형성이 뛰어난 고강도 냉간 압연 강판 및 고강도 합금화 용융 아연 도금 강판을 제조할 수 있고, 산업상, 매우 유익하다.

이 고강도 냉간 압연 강판은, 가공용 냉간 압연 강판으로서 뿐만 아니라, 가공용 표면 처리 강판의 원판으로서도 적용할 수 있다. 그 표면 처리로서는, 용융 아연 도금이나 용융 Al계 도금 등의 용융 금속 도금이나, 전기 도금, 주석 도금 등이 있다.

또, 본 발명에 관련되는 강판은, 딥드로잉성을 실현하기 위해서 필요한 TiO_x 개재물과, 대규모 제철소의 제강 설비로 제조하는 경우에 불가피적으로 함유되는 Al₂O₃계 개재물과의 존재 비율이 적절하다. 이 때문에, 뛰어난 딥드로잉성과 고강도를 가지면서, 높은 생산성을 안정되게 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 관련되는 제조 방법을 채용하면, 생산 효율 향상의 관점으로부터 대규모 제철소에서 사용되는 경우가 많은 강교반형의 정련 장치를 이용해도, 상기의 뛰어난 딥드로잉성과 고강도를 가지는 냉간 압연 강판을 안정적으로 제조하는 것이 가능하다.

도 1은, sol. Al량 및 sol. Ti량이 평균 r값 및 r₄₅에 주는 영향을 평가한 결과를 나타내는 그래프이다.

도 2는 개재물 개수 비율 α와 r₄₅값의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3은 개재물 개수 비율 β와 r₄₅값의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4는 용강 중 용존 산소와 개재물 중 Al₂O₃ 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 Ti 첨가 전의 개재물 중 Al₂O₃ 농도와 Ti 첨가 후의 개재물 중 TiO_x 농도의 관계를 나타내는 그래프이다.

1. 냉간 압연 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판

(1)강 조성

본 발명에 관련되는 강은, 다음의 (a) 내지 (i)에 기재되는 원소를 함유하고, (j)에 기재되는 관계를 가지며, 잔부로서 Fe 및 불순물로 본질적으로 이루어지는 화학 조성을 더 가진다.

(a)C：0.0005~0.025%

C는, Nb, Ti 등의 탄화물 형성 원소와 결합하고, TiC, NbC 또는 그 복합 석 출물인 (Nb, Ti)(C, N) 등의 미세 탄질화물을 형성한다. C함유량을 적정화하는 것은, 탄질화물을 적당한 체적율로 석출시키면서 성형성을 높이기 위해서 필수이다. 탄질화물을 생성함으로써 큰 석출 강화의 효과가 얻어지고, Mn, P, Si 등의 고용 원소의 다량 첨가를 필요로 하지 않고 고강도화할 수 있다. 또한, 재결정 소둔시의 고용 C, N을 저감할 수 있기 때문에, 제품의 r 값을 향상시키는 효과가 있다.

C 함유량이 0.0005% 미만에서는 용강을 탈탄하는 코스트가 매우 커지는데다가, 내 2차 가공 취성이 열화되는 경우가 있다. 또한, 충분한 인장 강도를 얻을 수 없는 경우가 있다. 한편, C 함유량이 0.025%를 넘으면 내력이 상승하고 신장이 저하되어, 성형성, 특히 r 값이 저하한다. 따라서, C 함유량을 0.0005~0.025%로 한다. 한층 더한 성형성, 특히 r 값 확보의 관점에서는, C 함유량을 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(b)Si：0.2% 이하

Si는, 불순물로서 함유되는 원소이지만, 염가의 고용 강화 원소이므로, 강도 향상을 목적으로 함유시킬 수 있다. 그러나, Si는 탈산 작용을 가지며, sol. Al 함유량이 낮은 경우에는 그 영향이 커진다. Si 함유량이 0.2%를 넘으면, 이 탈산 작용에 의해 TiO_x의 생성이 저해된다. 따라서, Si 함유량을 0.2% 이하로 한다. 0.15% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.10% 이하이면 Si 탈산에 의한 TiO_x의 생성의 저해가 실질적으로 생기지 않기 때문에 특히 바람직하다. 또, Si에 의한 고용 강화를 필요로 하지 않는 경우에는 0.03% 이하로 하는 것이 더 바람직하다. 또한, 냉간 압연 강판의 표면에 용융 금속 도금을 실시한 경우에는, Si 함유량이 0.1%를 넘으면 도금 품질에 악영향을 미칠 가능성이 높아진다. 이 때문에, 냉간 압연 강판의 표면에 용융 금속 도금을 실시하는 경우에는, Si 함유량을 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다. 0.05% 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.

한편, Si는 조강(粗鋼)의 단계로부터 함유되는 것이며, 함유량을 저하시키기 위해서는 소정의 처리가 필요하다. 이 때문에, Si 함유량을 과잉으로 저하시키는 것은 생산성의 저하를 초래한다. 따라서, Si 함유량을 0.003% 이상으로 한다. Si의 고용 강화에 의해 강판의 고강도화를 도모하는 경우에는, Si 함유량을 0.02% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(c)Mn：0.3~2.5%

Mn은, 고용 강화에 의해 강판을 고강도화하는 작용을 가진다. Mn 함유량이 0.3% 미만에서는, 목적으로 하는 고강도화를 모도할 수 없는 경우가 있다. 한편, Mn 함유량이 2.5% 초과에서는 내력이 상승하고 신장이 열화하고, 가공시에 주름이나 균열이 생기기 쉬워진다. 이 때문에 Mn 함유량을 0.3~2.5%로 한다. 고용 강화에 의해 강판을 더 고강도화하려면, Mn 함유량을 0.4% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.8% 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다. 성형성을 더 양호하게 하기 위해서는, Mn 함유량을 2.0% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(d)P：0.15% 이하

P는, 불순물로서 함유되는 원소이지만, r값의 저하를 억제하면서 고용 강화에 의해 강판을 고강도화할 수 있는 유용한 원소이며, 강도 향상을 목적으로 함유 시킬 수 있다. 그러나, P 함유량이 0.15%를 넘으면 내력이 상승하여 신장이 저하하기 때문에 성형성이 열화한다. 이 때문에, P 함유량을 0.15% 이하로 한다. 또한, 냉간 압연 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는, P 함유량이 0.10%를 넘으면, 합금화 처리성이 저하하여 도금 밀착성이 저하하거나, 도금 표면에 P 편석에 기인하는 줄무늬가 나타나거나 하는 일이 있다. 이 때문에, 냉간 압연 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는 P 함유량을 0.10% 이하로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.06% 이하이다. P 함유량의 하한에 대해서는, 목적으로 하는 고강도화를 도모할 수 없는 경우가 있기 때문에 0.03% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(e)S：0.02% 이하

S는, 불순물로서 강판 중에 존재하지만, 그 함유량이 많으면 스케일 흠집이 생기기 쉬워지고 표면 외관을 현저하게 열화시키는 경우가 있다. 이 때문에, 그 함유량을 0.02% 이하로 한다. 바람직하게는 0.01% 이하이다. 더 바람직하게는, 0.008% 이하이다. S 함유량의 하한값에 대해서는 특별히 한정할 필요는 없지만, 과잉의 탈황은 생산성의 저하나 제조 코스트의 증가를 초래하므로, 0.002% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(f)N：0.006% 이하

N은, 불순물로서 강판 중에 존재하지만, 과잉으로 함유하면 내력이 상승하여 면왜곡이 생기기 쉬워지거나 Fe 중에 고용하여 스트레쳐 스트레인(stretcher strain) 등의 표면 결함을 발생시키는 원인이 되거나 한다. 이 때문에, N 함유량 을 0.006% 이하로 한다. 바람직하게는 0.003% 이하이다.

(g)so1. Al：0.005% 미만

통상, Al은 탈산을 위해 첨가되지만, 본 발명에 있어서는 Ti에 의한 탈산을 주로 행하기 때문에, 그 함유량은 많이 필요로 하지 않는다. 오히려 sol. Al 함유량이 과잉이면, 본 발명에 있어서 중요한 TiO_x 개재물이 저감하고, (Nb, Ti)(C, N)의 석출 상태에 영향을 주지 않는 Al₂O₃계 개재물이 증가해 버린다. 이 때문에, sol. Al 함유량은 0.005% 미만으로 한다. 성형성의 관점에서는, 0.003% 이하로 하면 TiO_x 산화물이 효과적으로 생성되므로, 더 바람직하다. sol. Al 함유량은 낮은 쪽이 r값은 향상하므로 하한은 특별히 규정할 필요는 없다. 불순물로서 불가피적으로 미량이 함유되기 때문에, 경제적 효율의 관점에서 sol. Al 함유량을 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이 sol. Ti를 보다 확실히 0.004% 이상으로 하는 관점에서는, sol. Al 함유량을 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 후술하는 바와 같이, Al 자체는 용강의 제조 공정에서 예비 탈산이나 온도 조정에 사용할 수 있다. 이 때문에, 이 관점에서, 그 함유량을 0.0002% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 0.0005% 이상으로 하면 특히 바람직하다.

(h)Ti：0.005~0.05%

Ti는, 강을 탈산함과 더불어, 고r값을 가지는 강판을 얻기 위해서 필요한 TiO_x 개재물을 적정량 생성시키는 기능을 가지는 중요한 원소이다. 또, 일부는 TiN으로서 석출시킴으로써, N에 의한 스트레쳐 스트레인이나 내력의 상승을 억제하여 가공시의 면 왜곡을 생기기 어렵게 한다. 그 때문에, Ti 함유량을 0.005% 이상으로 한다.

그러나, 0.05%를 초과하여 Ti를 함유시키면, Ti(C, N)의 석출량이 증가하여 신장을 열화시켜 가공시에 면왜곡이나 균열이 생기기 쉬워진다. 또, 냉간 압연 강판의 표면에 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는 도금 표면에 줄무늬를 나타내기 쉬워진다. 이 때문에 Ti 함유량을 0.05% 이하로 한다. 또한, Ti는 비교적 고가의 첨가 원소이기 때문에, 첨가량을 억제하여 제조 코스트를 억제하면서 가공성의 향상과 용융 아연 도금의 표면 불량 억제를 실현하는 관점에서는, Ti 함유량을 0.025% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(i)Nb：0.020~0.200%

Nb는, Ti와 마찬가지로 C와 결합하여 NbC의 석출물을 생성하여 기계적 특성을 향상시킨다. 또, 본 발명이 목적으로 하는 r₄₅의 향상을 실현하기 위해서 필수이다. Nb는 Nb(C, N)으로 되어 TiO_x에 복합 석출하여 r₄₅의 향상에 기여한다. 이 때문에, Nb 함유량을 0.020% 이상으로 한다. 성형성 및 강도의 확보의 관점에서는, 0.040% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.050% 이상이다. Nb 함유량이 0.020% 미만이면, NbC의 석출량이 부족하여 고용 C를 고정하지 못하고, 스트레쳐 스트레인 등의 표면 결함이 발생하기 쉬워지거나, 인장 강도를 안정적으로 확보하는 것이 곤란해지거나 하는 경우가 있다. 한편, Nb 함유량이 0.200% 초과이면, C에 비해 Nb가 과잉으로 되기 때문에, 내력이 상승하고 신장이 저하하여 가공시에 주름이 생기기 쉬워진다. 따라서, Nb 함유량은 0.200% 이하로 한다.

(j)Nb/Ti≥2

본 발명에서는, Ti와 Nb의 복합 첨가가 필수가 되지만, 목적으로 하는 r₄₅를 더 상승시키기 위해서는, Nb와 Ti의 함유량에도 적정한 밸런스가 존재하고, Nb와 Ti의 함유량의 비(Nb/Ti)를 2 이상으로 한다. Nb/Ti가 2 미만에서는 Nb(C, N)가 TiO_x에 복합 석출하기 어려워지거나, 열간 압연 강판의 세립화 효과가 작아지거나 한다. 이 때문에, r₄₅를 높히기는 곤란하다. 한편, 상한은 특별히 한정하지 않지만, Nb/Ti가 과잉으로 높으면, 재결정 온도가 상승하고, 고온에서 소둔할 필요가 생긴다. 이 때문에, 20 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 관련되는 강의 화학 조성은, 다음의 특징을 더 구비하고 있어도 된다.

(k)sol. Ti：0.004% 이상

특히 r₄₅ 및 평균 r값을 더 상승시키는 관점에서, so1. Ti：0.004% 이상으로 한 경우에 TiO_x 개재물의 생성을 촉진할 수 있고, 높은 r값을 얻을 수 있다. 상한은 특별히 한정하지 않지만 0.04% 이하로 하는 것이 바람직하다. 냉간 압연 강판의 표면에 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는 도금 표면에 줄무늬를 나타내는 경우가 있으므로 0.02% 이하로 하는 것이 바람직하다.

(1)B：0.0020% 이하

B는 2차 가공 취화를 방지하는 작용을 가지므로 Fe의 일부에 대신하여 함유시켜도 된다. B 함유량이 0.0020%를 초과하면 r값이 현저하게 저하한다. 이 때문에, B의 함유량을 0.0020% 이하로 한다. 바람직하게는 0.0010% 이하이다. 또한, 2차 가공 취화를 방지하기 위해서 함유시키는 경우에는, B의 함유량을 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.0003% 이상이다.

(m)Cr：1% 이하, Mo：1% 이하, V：1% 이하, W：1% 이하, Cu：1% 이하 및 Ni:1% 이하로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상

이들 원소는 강도 확보를 위해 Fe의 일부에 대신하여 함유시켜도 된다. 각 원소의 함유량이 각각 1%를 넘으면 강도 향상의 효과가 포화하여 경제적으로 비효율로 되기 때문에 각 원소의 함유량을 1% 이하로 한다. 바람직하게는 각 원소 모두 0.5% 이하이다. 또한, 강도 확보를 위해서 함유시키는 경우에는 각각의 원소의 함유량을 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(2)개재물

제품의 판두께 단면에 있어서 장경이 1㎛ 이상인 TiO_x의 평균 수 밀도가 30개/㎟ 이상인 것이 적합하다. 60개/㎟ 이상인 것이 더 적합하다. 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 특별히 구상 또는 각이 없는 덩어리 형상이 적합한 형상이며, 그 사이즈는 관찰 단면에 있어서의 장경이 1㎛ 이상인 개재물이 대상이다. 조성은 TiO₂, Ti₂O₃, 및 Ti₃O₅의 일종 이상을 가지는 Ti 산화물이 주체이며, Ti, Nb의 탄질화물 및 Mn 산화물이 복합해 있는 경우가 있고, 그러한 복합 개재물이 많은 경우에 높은 r값을 가지는 강판을 얻을 수 있다. 평균 수 밀도가 30개/㎟ 미만에서는, Nb, Ti의 탄질화물이 복합 석출하는 사이트로서 불충분한 수밀도이며 강판에서의 고r값화에 주는 영향이 작아진다. 상한은 고r값화의 관점에서는 특별히 설정할 필요는 없지만, 냉간 압연 강판의 표면 성상의 관점에서는 1000개/㎟ 이하로 해두는 것이 바람직하고, 500개/㎟ 이하로 해두는 것이 더 바람직하다.

이상의 성분계로 함으로써 얻어지는 개재물 중, r값 향상의 관점에서, 연신 형상 개재물이 되고 성형성을 열화시키는 NbO 개재물과 SiO₂ 개재물은, 전개재물수에 대한 개수 비율을 각각 1.0% 미만으로 하는 것이 바람직하다. 또, TiO_x 개재물의 확보를 위해, total. O량을 0.0020질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0030질량% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다.

(2)개재물의 다른 특징

본 발명에 관련되는 강판은, 상기의 화학 조성 상의 특징에 더하여, 강판의 압연 방향에 평행한 종단면(이하 「압연 방향 종단면」이라고 한다.)에서 관찰되는, 장경이 1㎛ 이상인 개재물에 대해서, 다음의 특징을 가지고 있어도 된다.

a)Ti 산화물을 TiO₂ 환산으로 50질량% 이상 함유하는 제1의 개재물의 평균 수 밀도 N_Ti가 30개/㎟ 이상이다(하기식 (1)).

N_Ti≥30개/㎟ (1)

여기서, 「평균 수 밀도」란, 단면 관찰에서 관측되는 소정의 개재물의 1㎟ 당의 개수의 평균값이며, 단위는 개/㎟이다.

b)Al 산화물을 Al₂O₃ 환산으로 50질량% 이상 함유하는 제2의 개재물의 상기 단면에서의 평균 수 밀도 N_Al과 상기 N_Ti가 하기 (2)식을 만족한다.

N_Ti/(N_Ti+N_Al)≥0. 80 (2)

c)전산화물계 개재물의 상기 단면에서의 평균 수 밀도 N_Total과 상기 N_Ti가 하기 (3)식을 만족한다.

N_Ti/N_Total≥0.65 (3)

또한, 이하의 설명에서는, (2)식에 관련되는 개재물 개수 비율 N_Ti/(N_Ti＋N_Al)를 α, (3)식에 관련된는 개재물 개수 비율 N_Ti/N_Total을 β라고도 기재한다.

본 발명에 관련되는 강판은, Ti 탈산에 의해 생기는 TiO_x를 주요 성분으로 하는 개재물이, 고r값을 발현하기 위해 필요하다.

여기서, 「TiO_x」란 상술과 같이 강 중의 Ti 산화물의 총칭이다. 단, 농도를 구하는 경우에는 TiO₂로 환산하여 계산한다.

또, 「TiO_x를 주요 성분으로 하는 개재물」이란, TiO_x를 포함한 개재물에는, TiO_x 외 Ti 및/또는 Nb의 탄화물 및/또는 질화물도 포함하기 때문에, TiO_x를 TiO₂ 환산으로 50질량% 이상 포함하는 것을 말한다.

(3)TiO_x를 주요 성분으로 하는 개재물의 평균 수 밀도

본 발명에 관련되는 강판은, 제1의 개재물(압연 방향 종단면에서 관찰되는 TiO_x를 주요 성분으로 하는 개재물 중, 압연 방향으로 신전한 길이 1㎛ 이상의 것)이, 평균 수 밀도로서 30개/㎟ 이상 존재하는 것이 필요하고, 60개/㎟ 이상인 것이 바람직하다. 평균 수 밀도가 30개/㎟ 미만에서는, Nb, Ti의 탄질화물이 복합 석출하는 사이트로서 불충분한 수밀도이며, 강판에서의 고r값화에 부여하는 영향이 작아진다. 상한은 고r값화의 관점에서는 특별히 설정할 필요는 없지만, 냉간 압연 강판의 표면 성상의 관점에서는 1000개/㎟ 이하로 하는 것이 바람직하다. 500개/㎟ 이하로 하는 것이 더 바람직하다.

(4)강 중 개재물량과 r값의 관계 평가 실험

그런데, 대량 생산 공정에서 본 강을 제조하는 경우에는, TiO_x 이외의 개재물이 여러가지 요인으로 강 중에 함유될 수 있다. 구체적으로는, 대량 생산 공정에서는 용강을 유지하는 내화물이나 분위기와의 차단에 사용하는 내화재, 부원료 중에 Al 및 Al₂O₃가 포함되어 있다. 또, 탈탄을 위해서 0.03~0.08% 정도 포함되는 강중 산소를 부분적으로 제거함에 있어서, 염가로 신속히 작용하므로 Al이 첨가되는 경우가 많다. 또한, 용강의 온도를 제어하는 목적으로, 그 산화열을 이용하기 위해 Al이 첨가되는 경우도 있다. 이와 같이, 대량 생산 공정에서의 제조 과정에서는 용강으로의 Al 혼입은 피하기 어렵고, 결과적으로 Al₂O₃를 주요 성분으로 하는 개재물이 불가피적으로 존재한다. 여기서 「Al₂O₃를 주요 성분으로 하는 개재물」이란, Al₂O₃ 함유량이 50질량% 이상을 포함하는 것으로서, 잔부는 TiO_x, MnO, MgO 등이다.

개재물 조성 및 양의 측정 방법에 대해서는 특별히 한정은 되지 않지만, 이하와 같은 방법을 예시할 수 있다.

본 발명에 있어서의 측정 대상이 되는 개재물은 탈산 반응에 의해 생기는 것으로, 내화물 박리 등에서 함유되는 매크로 개재물과는 다른 것이다. 관찰되는 개재물의 상당수는 원상당의 크기로도 수㎛ 내지 수십 ㎛ 정도에 머무른다. 형상은 덩어리 형상 내지 그 각이 없는 고립 형상으로, 주물편에서의 개재물 분포를 열간 압연 및 냉간 압연에 있어서도 그 형상적 특징은 계승된다. 즉, 상술의 매크로 개재물이나 Al 탈산시에 자주 관찰되는 군락(群落) 형상 개재물과 같이, 열간 압연 및 냉간 압연에서 파쇄되어 압연 길이 방향으로 점렬 형상으로 나열하는 것이나, 열간 압연 온도역에서 소성 변형하여 그 방향으로 신전된 개재물이 되는 일은 거의 없다. 이러한 열간 압연 및 냉간 압연에서의 강의 소성 변형의 영향을 받기 어려운 덩어리 형상 개재물의 평가는, 주조 단계의 용강 채취 시료, 주물편, 열간 압연 강판, 냉간 압연 강판 중 어느 것이어도 본질적인 차가 생기기 어렵다.

시료의 취급의 용이함으로부터는, 열간 압연 강판 및 냉간 압연 강판이 적합하며, 개재물의 관찰의 용이함으로부터는 열간 압연 강판에서의 측정이 좋다.

그 방법을 이하에 나타낸다. 시료의 채취는, 4.0mm 정도로 열간 압연된 강대 의 폭 중앙으로부터 판에 대해서 수직인 압연 방향 단면을 관찰할 수 있도록, 길이 10 내지 20mm 정도로 한다. 관찰 면적, 이른바 피현(被顯) 면적은 임의여도 되지만, 측정 오차를 고려하면 관찰 대상이 되는 개재물이 수십개 내지 백수십개 정도 이상 측정할 수 있는 면적이 적당하고, 그를 위해서는 수㎟ 정도를 필요로 한다. 냉간 압연 강판에서 개재물을 관찰하는 경우라도, 마찬가지로 강대의 폭 중앙으로부터 판에 대해서 수직인 압연 방향 단면을 관찰할 수 있도록 길이 10 내지 20㎜ 정도로 한다. 상기의 수㎟의 피현 면적을 필요로 하는 경우에는, 그것을 복수 위치로부터 채취하면 된다.

이렇게 얻어진 시험편의 압연 방향 종단면을 관찰면으로 하여, 이 면에 노출하는 개재물을 관측한다. 그 때, 주사형 전자현미경(SEM)을 이용하여 형상 평가를 행하여, 압연 방향을 따라 약간 신전한 길이 1㎛ 이상의 개재물을 계측 대상으로 한다. 또, SEM에 부속되는 에너지 분산형 X선 마이크로 애널라이저(EDS)를 이용하여 제1의 개재물과 제2의 개재물을 구별하면서 개수 계측을 행한다. 또한 SEM과 EDS를 이용하여, 전산화물계 개재물 개수에 대해서도 개수 계측을 행한다.

이상의 측정 방법을 이용하여, Al₂O₃를 주요 성분으로 하는 개재물을 포함한 강 중 개재물량과 냉연 강판의 r값의 관계를 명확하게 하기 위해서, 이하의 실험을 행했다. 그 결과, 상기의 제2의 개재물(제1의 개재물과 같은 형상적 특징, 즉, 압연 방향 종단면에서 관찰했을 때에 압연 방향으로 신장한 길이 1㎛ 이상을 가지는 Al₂O₃를 주요 성분으로 하는 Al 산화물) 및 전산화물계 개재물과 제1의 개재물의 사 이에 상기 (2)식, 및 (3)식의 관계를 만족할 때, 뛰어난 r값을 가지는 강판을 얻을 수 있는 것이 분명해졌다. 이하에 자세하게 설명한다.

우선, 분위기 조정이 가능한 30㎏ 유도 가열로에서, C：0.001~0.002%, Si：0.005~0.03%, Mn：0.40~0.48%, P：0.045~0.055%, S：0.004~0.006%, so1. Al：0.0005~0.0014%, Ti：0.010~0.015%, Nb：0.040~0.060%를 함유하는 강을 제작했다. 이 때, (Nb/Ti)비는 3.0~4.5의 범위에 있었다.

이 때, 산소 농도가 높은 상태에서 Al₂O₃계 개재물이 현탁하고, 또한 sol.Al 농도를 저값인 상태가 되는 정도의 Al을 첨가하여, 그 후 원하는 Ti 농도가 되도록 Ti를 첨가하여 바로 주조했다. 이와 같이 하여, 상기 성분을 함유하고, 또한 TiO_x계 개재물 및 Al₂O₃계 개재물을 포함하는 모재를 제작했다.

이 모재는 1250℃에서 가열 후, 920℃ 마무리로 열간 압연에 상당하는 단조를 행하여 4.0㎜ 두께의 열연 강판을 제작하고, 또한 이것을 냉간 압연 및 소둔을 행하고, 0.7㎜ 두께의 냉연 강판으로 했다. 이 냉연 강판으로부터 압연 방향에 대해서 45도의 방향을 이루는 JIS5호 시험편을 채취하여 인장 시험을 행하고, r값을 측정했다. 또한, 상기와 같이, 이 압연 방향에 대해서 45도 방향의 r값을 r₄₅값(도면에서는 「R₄₅」라고 표시하는 경우도 있다.)이라고도 한다.

개재물 개수의 계측을 위해, 다음과 같이 하여 샘플 조제를 행했다. 두께 0.7㎜ 강판에 대해서, 압연 방향 종단면이 얻어지도록 폭 방향 중심부에서 절단하 고, 또한 압연 방향의 길이가 약 10mm가 되도록 절단하여, 압연 방향 종단면의 면적이 약 7.0㎟가 되는 시험편을 제작했다.

이렇게 얻어진 시험편의 압연 방향 종단면을 관찰면으로 하여, 이 면에 노출하는 개재물을, SEM과 SEM에 부속되는 EDS를 이용하여 제1의 개재물과 제2의 개재물을 구별하면서 개수 계측을 행했다. 또한 SEM과 EDS를 이용하여, 전산화물계 개재물 개수에 대해서도 개수 계측을 행했다.

이렇게 행한 개수 계측의 결과에 기초하여 제1의 개재물, 제2의 개재물, 및 전산화물계 개재물의 평균 수 밀도를 구하고, 또한 이것들에 기초하여 개재물 개수 비율 α및 β를 구했다. 이렇게 얻은 개재물 개수 비율과 별도 준비하여 측정한 JIS5호 시험편의 r₄₅값의 관계를 평가했다. 또한, 상기의 평가에 이용한 강판은, TiO_x의 개재물 개수가 모두 30개/㎟ 이상이었다.

(5)개재물 개수 비율 α

우선, 개재물 개수 비율 α가 r값에 미치는 영향을 도 2에 나타낸다. 도면에 나타내는 바와 같이, r45값은, 개재물 개수 비율 α의 영향을 받고, α가 0.80 이상이며 r₄₅값이 2.0을 초과하는 값으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, TiO_x계 개재물은 Al₂O₃계 개재물보다 r₄₅값 향상 효과가 높고, 그 개재물 개수 비율 α를 80% 이상으로 함으로써, 매우 양호한 딥드로잉성을 얻을 수 있다. 또, 개재물 개수 비율 α가 82% 이상이면, 매우 양호한 딥드로잉성을 안정적으로 얻을 수 있다.

(6)개재물 개수 비율 β

다음에, 개재물 개수 비율 β가 r₄₅값에 미치는 영향을 도 3에 나타낸다. 도면에 나타내는 바와 같이, r₄₅값은, 개재물 개수 비율의 영향을 받고, β가 0.65 이상이며 r₄₅값이 2.0을 넘는 값으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 개재물 개수 비율 β가 0.8 이상이면, 2.0을 넘는 r₄₅값을 안정적으로 가질 수 있다.

2. 제조 방법

본 발명에 관련되는 냉간 압연 강판 및 용융 아연 도금 강판을 제조하기 위한 적합한 제조 방법을 이하에 설명한다.

(1)제강 공정

제강에서의 프로세스면에서의 방법에 대해 설명한다. 본 발명에 관련되는 제조 방법에서는, Al을 저감하여 Ti를 주체로 한 탈산 처리를 행하는 것이 특징이다.

우선, 본 발명의 방법에 있어서는, 연속 주조를 행하기 전의 용강을 탈산하기 전에, 감압 하에서 탈탄 처리하는 것이 바람직하다. 양산 프로세스의 제조법의 바람직한 일례는, 통상의 산소 취입 전로를 이용하여 용강을 취련한 후, 로외 정련 프로세스에서 감압하에서 탈탄 처리하는 것이다. 이러한 처리를 행함으로써, 용강이 감압하에서 효과적으로 탈탄 처리된다.

상기의 탈탄 처리에 이어서, 얻어진 미탈산 용강에 Ti 또는 Ti 합금(이하, 간단히 「Ti」로 기재한다.)을 첨가하고, 용강 중의 용존 산소에 의해 TiO_x를 형성 한다. 또한, 탈산에 의해 소비되는 Ti량을 억제하기 위해, Ti 첨가에 앞서 Mn 혹은 Mn 합금(이하, 간단히 「Mn」으로 기재한다.), Si 혹은 Si 합금(이하, 간단히 「Si」로 기재한다.) 및/또는 소량의 Al 혹은 Al 합금(이하, 간단히 「Al」로 기재한다.)을 첨가하여 용강을 어느 정도 탈산해 두어도 된다. 또, Al 함유량을 억제하는 관점에서는, Al 첨가는 행하지 않고, Mn, Si를 미탈산 용강 중에 첨가하는 것이 바람직하다.

이상의 용제 수법에 의해, Ti의 산화물계 개재물인 TiO_x가, 1㎛ 이상인 평균 수 밀도가 30개/㎟ 이상인 밀도로, 구형상 또는 각이 없는 덩어리 형상으로서 얻어지기 쉽다.

연속 주조에 있어서, 얻어진 슬래브의 표층에 있어서 개재물이 집적하고, 그 결과, 최종 제품인 박판 제품에 있어서 표면 결함이 생기기 쉬어지는 일이 있다. 이 때문에, 연속 주조에 있어서는 주형 내에서 전자 교반 등의 외부 부가적인 유동을 용강에 생기게 하는 것이 바람직하다. 주형 내에서 용강을 유동시킴으로써, 용강의 응고 과정에서 응고 껍질로의 개재물의 포착을 억제할 수 있고, 얻어진 슬래브의 표층에 있어서의 개재물 결함을 억제할 수 있기 때문이다.

(2)열간 압연 공정

a)열간 압연 개시 온도：1100~1270℃

상기 1의 (1)에서 설명한 강 조성을 구비하는 강괴 또는 강편을 1100~1270℃로 한 후에 열간 압연을 실시한다. 여기서, 상기 강괴 또는 강편은, 1100℃ 미만 의 온도에 있는 것을 재가열하여 1100~1270℃로서 열간 압연에 제공해도 되고, 연속 주조 슬래브를 이용하는 경우에는 연속 주조 후 1100℃ 미만으로 저하시키는 일 없이 1100~1270℃로 한 후에 열간 압연에 제공해도 되고, 강편을 이용하는 경우에는 분괴 압연 후의 강편을 1100℃ 미만으로 저하시키는 일 없이 1100~1270℃로 한 후에 열간 압연에 제공해도 된다.

열간 압연에 제공하는 강괴 또는 강편이 1100℃ 미만인 경우에는 변형 저항이 높고 열간 압연이 곤란해지는 경우가 있으며, 1270℃를 초과하는 경우에는 과잉인 스케일이 생성되고 냉간 압연 후까지 잔류하여 표면 성상을 열화시키는 경우가 있다.

이 때문에, 열간 압연에 제공하는 강괴 또는 강편의 온도를 1100~1270℃로 하는 것이 바람직하다.

b)열간 압연 완료 온도：Ar₃점~1000℃

열간 압연 완료 온도를 Ar₃점 미만으로 하면, 표층이 페라이트화하여 열간 압연 조직이 조대화하기 쉬워진다. 이 때문에 강판의 r값이 저하하여 가공시에 균열이 생기거나, 용융 아연 도금 강판에 대해서는 도금 표면에 줄무늬를 나타내거나 하는 경우가 있다. 한편, 열간 압연 완료 온도가 1000℃를 넘으면, 스케일에 의해 표면 성상이 열화하기 쉬어진다. 따라서, 열간 압연 완료 온도를 Ar₃점~1000℃로 한다. 바람직한 온도는, Ar₃점~950℃이다. 또한, 열간 압연 완료 온도를 상기의 온도 범위에서 행하기 때문에, 압연 완료하기 전의 시트 바를, 가열 장치에 의해 가열해도 된다. 이 때에, 강대의 후단이 선단보다 고온이 되도록 가열하고, 강대 전체 길이에 걸치는 온도 변동을 작게 하고, 코일 내의 특성의 균일성을 향상시키는 것이 바람직하다.

c)권취 온도：400~700℃

권취 온도가 400℃ 미만에서는, 권취 후에 있어서의 탄질화물, 특히 NbC의 생성이 불충분해지고, NbC의 효과를 충분히 누릴 수 없는 경우가 있다. 이 경우에는, r값이 저하하여 가공시에 균열이 생기기 쉬워져 버린다. 한편, 권취 온도가 700℃ 초과인 경우에는, 스케일이 과잉으로 생성되어 표면 성상을 열화시키거나 강도 저하를 초래하거나 할 가능성이 특히 높아진다. 바람직한 권취 온도는 400~650℃이다.

(3)산세정 공정, 냉간 압연 공정, 소둔 공정, 도금 공정

열간 압연에 의해 얻어지는 열간 압연 강판은, 산세정에 의해 탈스케일되고, 냉간 압연이 실시된 후에 재결정 소둔이 실시된다. 합금화 용융 아연 도금 강판의 경우에는, 용융 아연 도금이 더 실시되고, 합금화 처리가 실시된다.

산세정은 상법(常法)이어도 상관없지만, 냉간 압연은 압하율을 50% 이상으로 함과 더불어 재결정 소둔을 행하고, 재결정 집합 조직을 발달시켜 드로잉성에 바람직한 r값이 높아지도록 한다. 또한, 재결정 소둔은 재결정 온도 이상 Ac₃점 미만에서 균열한다. 균열 온도가 Ac₃점을 초과하면 변태에 의해 드로잉성에 바람직한 재결정 집합 조직이 파괴되어 r값이 저하한다.

합금화 용융 아연 도금 강판을 제조하는 경우에는, 연속 용융 아연 도금 라인을 이용하여, 소둔 공정, 용융 아연 도금 공정 및 합금화 처리 공정을 연속해서 행하는 것이 생산성의 관점에서 바람직하다. 합금화 용융 아연 도금의 방법은 상법이어도 상관없다.

또한, 본 발명에 있어서의 냉간 압연 강판은, 그 후에 표면 처리를 실시함으로써 얻어지는, 용융 금속 도금 강판, 전기 도금 강판, 주석 도금 강판, 도장 강판 그 외의 표면 처리용 강판의 원판으로서 이용할 수 있다. 용융 금속 도금으로서는, 용융 아연 도금, 용융 Al 도금, 용융 Al 합금 도금 등이 예시된다. 특히, 전기 도금의 경우에는, Ti계 석출물의 분포 불균일이 존재하면, 소둔 후의 모재 집합 조직이 변화하여 도금의 배향성이 일정해 짐으로써 줄무늬 형상으로 요철을 나타내는 것이 관찰된다. 이 때문에, 이것을 억제하기 위해서 본 발명에 있어서의 냉간 압연 강판을 도금 원판으로 하는 것이 적합하다. 이들 표면 처리 방법은 상법에 따라 행하면 된다. 전기 도금 강판을 제조하는 경우에는, 재결정 소둔 후에, 전기 도금 라인을 이용하여 전기 도금을 행하면 된다.

(4)진공 정련 공정

a)대량 제조 프로세스를 전제로 한 검토

다음에, 그러한 강의 제조 방법을, 대량 제조 프로세스를 전제로 하여 검토를 행한 결과를 나타낸다.

대규모 제철소에 있어서의 극저 탄소강은, 상술과 같이 전로 등 제강로에서 탄소를 제외하는 조탈탄을 행하고, 탄소 농도가 0.04질량% 내지 0.07질량%를 포함 하는 저탄소 용강으로서, 미탈산인 채 레이들 등의 용기에 출강한다. 출강된 용강은, 또한 RH 장치 등의 진공 탈가스 장치에 반송되어 진공 탈탄 처리가 행해지고, 탄소 농도를 0.025질량% 이하 함유하는 극저 탄소 용강이 된다. 이 때의 탈탄 반응에는 용강에 탄소와 반응하는 산소를 함유하고 있는 것이 필요하고, 그 산소 농도는 0.03질량% 내지 0.08질량% 정도 포함되어 있다.

이 때 대량 제조 프로세스에서는, 불가피적에 Al₂O₃계 개재물이 생성된다. 그 제1의 이유는, 강중 Al 및 주위의 Al₂O₃원의 존재이다. 즉, FeSi 등의 합금철 중에 포함되는 금속 Al분, 레이들 슬래그에 함유되는 Al₂O₃분, 그리고 전의 용강 처리로부터 초래된 레이들 내벽에 부착한 Al₂O₃원, 및 전의 용강 처리로부터 초래된 진공 탈가스 장치 내부에 부착한 Al₂O₃원이다. 그 제2의 이유는, 진공 탈탄 처리 사이에 생기는 용강의 온도 저하를 보상하기 위해서, 용강의 가열 처리에 의해 생성되는 Al₂O₃원이다. 즉 이 가열 처리는, Al 등의 금속과 산소 가스의 산화 반응에 의한 용강 가열에 의해, 불가피하게 생기는 다량의 Al₂O₃계 개재물이다. 그 제３ 이유는, 탈탄 처리 후의 용강에 잔존하는 용강 중 산소 농도의 신속한 제거를 위한 Al 첨가이며, 결과적으로 다량의 Al₂O₃계 개재물 현탁이 불가피하다.

즉 대량 제조를 상정한 경우, 용강 중에서의 Al₂O₃계 개재물의 현탁은, 이들 Al₂O₃ 개재물원의 존재로부터 불가피하며, Ti 첨가에 의한 Ti 탈산 전에 이러한 상 태를 회피하기 위한 방법의 착상이 필요하다.

b)개재물 중의 평균 Al₂O₃ 농도의 용존 산소 농도 의존성

그래서, Ti 첨가전, 높은 용존 산소를 함유하는 용강을 Al₂O₃계 산화물 공존하에서, 정련 공정에 상당하는 시간, 1873K 정도의 제강 온도로 유지하고, 유지 후의 용강 시료를 봄베에서 채취해 포함되는 개재물을 SEM 및 EDS로 조사했다. 그 결과, 용강 중의 Mn 농도나 Si 농도에 따라서도 함유량은 변화하지만, (Mn, Fe)AlO₄상 및/또는 MnO-SiO₂-Al₂O₃상이 인정되었다.

이 (Mn, Fe)AlO₄상 및/또는 MnO-SiO₂-Al₂O₃상이 현탁한 상태로 Ti를 첨가한 후, 용강 시료를 채취하고 포함되는 개재물을 조사한 바, Ti 산화물의 개개물이 관측되고, 첨가한 Ti가 TiO_x로 변화되어 있는 것이 확인되었다.

한편, 앞의 (Mn, Fe)AlO₄상 및/또는 MnO-SiO₂-Al₂O₃상이 현탁한 상태에서, Al을 더 첨가하여 일단 Al₂O₃를 현탁시킨 후에, Ti를 첨가하고, 용강 시료를 채취하여 포함되는 개재물을 조사한 바, Al₂O₃를 40질량% 이상 포함하는 Al₂O₃계 개재물에 TiO_x나 MgO가 포함된 개재물이 많아졌다.

이상의 기초적인 평가에 기초하여, 미탈산 용강 또는 Al 탈산 용강, 및 그것을 처리하는 RH 탈가스 장치를 이용하여, 용강 환류 처리에 있어서의 용강 성분, 산소 활량 및 비금속 개재물 조성의 관계를 조사했다. 용강에는, Si가 0.01~0.04%, Mn이 1.10~1.40%, sol. Al이 0.0005~0.005%를 포함하는 강을 이용하고, 산소 활량의 측정에는 고체 전해질에 의한 산소 농담 전지를 원리로 하는 산소 센서를 고용했다. 용강은 철제의 봄베이 시료로 퍼 올려 채취하고, 시료를 경면 연마한 후, 그 단면에 관찰되는 비금속 개재물의 평균 조성을 SEM 및 EDS로 조사했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 용존 산소가 산소 농도 환산으로 0.003% 이상이면, 개재물의 평균 Al₂O₃ 농도는 80질량％ 이하가 되고, Al₂O₃를 포함하는 개재물 중의 조성이 MnO-Al₂O₃계 및 SiO₂-MnO-Al₂O₃계 개재물로 변화한다. 용존 산소가 산소 농도 환산으로 0.0085% 이상이면 개재물 중의 평균 Al₂O₃ 농도는 60질량% 이하가 되고, 또한 확실히 TiO_x계 개재물을 생성할 수 있어 바람직하다. 또한, 상한은, 탈산에 요하는 Ti 첨가량이 증가하여 탈산 후의 청정도도 악화되므로 산소 농도 환산으로 0.018% 이하로 한다.

c)개재물 중의 평균 Al₂O₃ 농도와 Ti 첨가 후의 개재물 중 TiO_x 농도의 관계

다음에, Ti 첨가 전의 개재물 중의 평균 Al₂O₃ 농도와 Ti 첨가 후의 개재물 중 TiO_x 농도의 관계를 도 5에 나타낸다. 도면에 나타내는 바와 같이, Ti 첨가 전의 개재물 중의 평균 Al₂O₃ 농도가 80질량% 이하가 되면, TiO_x계 개재물의 생성 비율이 높아진다. 또한 60질량% 이하가 되면 잔존 Al₂O₃ 농도가 높은 개재물은 인정 되지 않게 되고, 보다 확실히 TiO_x계 개재물을 생성시키는 것이 가능해지기 때문에 바람직하다.

d)개재물 중의 평균 TiO_x 농도와 sol. Ti 농도의 관계

강 중의 산가용성 Ti 농도, 즉 so1, Ti 농도에 대해 설명한다. 통상의 Ti 분석에서 얻어지는 Ti 농도(이하 「전 Ti농도」라고도 한다.)에는 산화물로서 포함되는 Ti도 포함된다. 일반적으로 Al 탈산강이면, Ti가 산화물로서 포함되는 양은 무시할 수 있는 양이므로, 전 Ti 농도와 sol. Ti 농도는 거의 등량이다. 그러나, 본 발명에 관련되는 강은, 기본적으로는 Ti 탈산강이기 때문에, Ti 산화물이 다량 존재하게 되고, 산화물 이외의 용존 Ti 농도와 관련지어지는 sol. Ti 농도의 한정은 중요하다. 즉, 개재물 중의 평균 TiO_x 농도를 확실히 80질량％ 이상으로 하기 위해서는, sol. Ti는 0.004% 이상 필요하다. 보다 바람직하게는 so1. Ti는 0.006% 이상 포함되면 된다.

(실시예 1)

이하에 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서는, 본 발명에 대해 합금화 용융 아연 도금 강판을 예를 들어 설명하지만, 냉간 압연 강판에 대해서는 용융 도금 공정을 생략하면 된다.

1. 시험 방법

본 발명의 효과를 확인하기 위해, 각종의 시험 조건에서 용제한 용강을 이용 하여 연속 주조를 행하고, 박판 제품에서 그 결과를 평가했다.

표 1 및 표 2에 나타내는 화학 성분을 함유하는 공시재 No.1~35의 강판을 시작했다. 또한, 표 1 및 표 2에 나타나는 화학 조성에 대해서, 각 원소의 함유량의 수치는 질량%이며, 잔부는 철 및 불순물이다.

시험 용융 장치 및 연속 주조 시험기를 이용하여, 2.5ton의 주물편을 제조했다. 그 때, 미탈산의 용강을 진공 하에서 탈탄 처리한 것과 동등의 용강 조성으로 한 후에 탈산 처리를 실시했다. 탈산 처리는, Ti 이외의 원소를 첨가량 제어로 조정하고, 그 후 원하는 농도 및 TiO_x계 개재물이 분산하도록, 금속 Ti를 첨가하여 행했다.

상기의 방법으로 용제한 용강을 1 스트랜드 타입의 수직형 시험 연속 주조기에 공급하고, 두께 100㎜, 폭 1000㎜의 주물편에 주조했다.

잘라낸 슬래브를 재가열하고, 시험 열간 압연기에 의해 조압연 후에 판두께 30㎜, 마무리 압연 후에서 판두께 3.2㎜로 하고, 그 후 냉각했다. 각 강판의 열간 압연 개시 온도 및 완료 온도, 및 권취 온도는 표 1 및 2에 나타낸 대로이다.

냉각 후, 0.65㎜까지 더 냉간 압연하고, 시험 용융 도금 장치에서 소둔(온도는 표 1 및 2 참조.)을 실시한 후, 편면당 45g/㎡의 용융 아연 도금을 실시하고, 470~550℃에서 합금화 처리를 행하고, 냉각 후, 0.6%의 신장율의 조질 압연을 실시했다.

얻어진 시험재에 대해서, 기계 특성, 산화물 개수 및 표면 성상을 조사했다.

기계 특성은, 소둔 후의 박강판으로부터 JIS5호 시험편을 채취하고, 압연 방향에 대한 각도가 0°, 45°, 90°인 3방향에 있어서의 YS, TS, EL, YPE, r값을 측정했다. 표 1 및 표 2에는, 90°방향의 YS, TS, EL, YPE, 및 0°, 45°, 90° 방향의 r값 및 평균 r값을 나타낸다.

산화물의 측정은, 판두께 단면에 대해서 2000배의 배율로 SEM 관찰을 행하는 TiO_x 산화물의 수밀도를 측정했다. 측정은 판두께 1/4t위치의 5개소에서 행하고, 얻어진 결과를 평균하여 구했다. 또한, 산화물로서는, TiO_x 산화물 이외의 석출물 또는 산화물, 황화물, 예를 들면, (Nb, Ti)(C, N) 등과 복합 석출되어 있는 경우가 있고, SEM에 부설된 EDS를 이용하여 복합 상태, 특히 Ti 산화물의 농도의 계측도 행했다.

표면 성상은, 도금 표면의 외관을 육안으로 평가하여, 줄무늬 형상, 스케일 흠집, 비도금, 및 도금 박리 등의 도금 불량이 인정되지 않는 경우에 양호(OK)로 판정했다.

2. 시험 결과

강의 성분, 제조 조건 및 기계적 특성을 조사한 결과를 표 1(본 발명예) 및 표 2(비교예)에 나타낸다.

본 발명의 성분 범위의 강판인 No.1~18(표 1)은, 기계 특성, 특히, r₄₅가 1.80 이상 및/또는 평균 r값이 1.60 이상을 만족하고, 또한 표면 외관도 뛰어나고, 자동차 외판 패널용으로 적합했다.

이에 대해서, 표 2의 No, 19, 20은, 본 발명예의 No.3와 거의 같은 성분으로 sol. Al양을 변화시킨 결과이지만, sol. Al＞0.005%이기 때문에, r값이 저하되어 있다. 또한, Nb 주체의 석출물이 미세화되어 있기 때문에, 850℃ 이상의 고온 소둔이 필요했다.

No.21~28(표 2)은, 성분을 벗어나므로, 강도 부족, r값 부족(r₄₅, 및/또는 평균 r값), 항복점 신장의 발생에 의해, 기계 특성은 불량이 되었다.

No. 29(표 2)는 기계 특성뿐만 아니라 Ti량이 많고, 줄무늬가 발생했다. No. 30(표 2)은 P량이 많고, P선이나 합금화 불량이 발생했다. No. 31(표 2)은 Si량이 많고, 비도금이 발생했다. No. 32(표 2)는 S량이 많고, 스케일 흠집이 발생했다.

No. 33, 34, 35(표 2)는 성분면에서는 만족하지만 조업면에서 기계 특성 불량이 되고, r값 부족이다. 또한, No. 33은 열간 압연 완료 온도가 낮고, 줄무늬가 발생했다.

(실시예 2)

1. 강판의 준비

용강 290ton을 전로에서 탈탄 정련하고, 그 미탈산 용강을 수용한 레이들을 RH 장치로 이송하고, RH 장치에서 진공 탈탄 처리를 행했다. RH 장치에서 진공 탈탄이 종료한 후, 미탈산 용강의 예비 탈산과 용강의 승온 조작을 겸하여 금속 Al을 첨가했다. Al 첨가 후에 진공조 내의 용강에 산소를 38N㎥/min로 공급하여 적의 산화 반응에 의한 용강으로의 열부여를 실시했다. 그 후 용강에 산소 농도가 함유되는 상태로 이미 함유되어 있는 농도를 감안하여 Ti 이외의 각종 합금을 첨가 조정하고, 마지막으로 Ti를 첨가 조정하고 표 3에 나타내어지는 화학 조성이 되도록 조정했다. 또한, 표 3에 있어서, 각 원소의 함유량의 수치는 질량%이며, 잔부는 철 및 불순물이다.

이들 정련을 실시 후, 용강을 수용한 레이들을 연속 주조기에 반송하고, 폭 960㎜~1200㎜, 두께 250mm의 슬래브 형상의 주물편을 얻었다. 또한 이 슬래브를 상법으로 1250℃에서 가열하고, 이어서 920℃ 마무리로 판두께 3.2mm까지 열간 압연을 행했다. 열간 압연된 강판에 대해서 냉간 압연 및 소둔을 실시하고, 두께 0.7mm의 강판을 얻었다.

2. 평가

이 강판의 선단부 및 후단부를 절단하여 제외하고, 제외 후의 강판을, 폭방향의 중심선을 포함하도록, 압연 방향이자 두께 방향으로 절단했다. 이어서, 이 단면을 관찰할 수 있도록, 압연 방향의 길이가 10mm의 관찰용 시험편을 잘라냈다.

이들 관찰용 시험편에 대해, SEM/EDS를 이용하여 산화물계 개재물의 관찰 및 분석을 행하여, 개재물 개수 비율 α 및 β를 구했다.

이 0.7mm 강판으로부터 압연 방향에 대해서 45도 경사한 방향을 길이 방향으로 하는 JIS5호 시험편을 채취하여 인장 시험을 행하고, 45도 방향의 r값(r₄₅값)을 측정했다.

3. 결과

표 4에 개재물 개수 비율 α 및 β와 r₄₅값을 나타냈다. 개재물 개수 비율 α가 0.80 이상이며, 또한, 개재물 개수 비율 β가 0.65 이상을 만족하는 경우에, r₄₅값은 2.0 이상이 되는 것이 확인되었다.

(실시예 3)

실시예 2와 같은 용강 290ton을 전로에서 탈탄 정련하고, 그 미탈산 용강을 수용한 레이들을 RH 장치로 이송하고, RH 장치에서 진공 탈탄 처리를 행했다. RH 장치에서 진공 탈탄이 종료한 후, 미탈산 용강의 예비 탈산과 용강의 승온 조작을 겸하여 금속 Al을 첨가했다. Al 첨가 후에 진공조 내의 용강에 산소를 38N㎥/min으로 공급하여 적절한 산화 반응에 의한 용강으로의 열부여를 실시했다. 그 후, 용강에 또한 산소 농도가 함유되는 상태로 안정화 지르코니아 고체 전해질에 의한 산소 농담 전지를 원리로 하는 산소 농도 센서에 의해 산소 농도를 측정했다. 용강에 산소 농도가 함유되는 상태로 이미 함유되어 있는 농도를 감안하여 Ti 이외의 각종 합금을 첨가 조정하고, 또한 Ti를 첨가 조정했다. 조정 후의 용강의 조성은 표 5대로이다. 또한, 표 5에 있어서, 각 원소의 함유량의 수치는 질량%이며, 잔부는 철 및 불순물이다.

이들 처리 후 용강 중의 so1. Ti 농도를 조사하기 위해서, 철제 봄베이로 시료를 퍼 올려 채취했다. 또, 이 봄베이 시료의 단면을 경면 연마하여, EDS를 장비한 SEM에서 조성별의 개재물 개수를 조사했다.

그 결과를 표 6에 나타낸다. 실시예 2-1 및 2-2는, 용존 산소 농도를 0.003% 내지 0.018%의 범위로 하고, 그 후의 Ti 첨가에 의해 sol. Ti 농도를 0.004%~0.04%의 범위로 함으로써, TiO_x 산화물량에 관련하는 비율 α,β도 원하는 범위로 제어되어 있는 것을 알 수 있다.

한편, 비교예 2-3 및 2-4는, 용존 산소 농도가 규정의 범위로부터 벗어난 경우이며, 비교예 2-5 및 2-6은, 용존 산소 농도는 규정의 범위에 있지만 그 후의［sol. Ti］농도가 특허 청구의 범위로부터 벗어난 경우이다. 어느 경우도, TiO_x 산화물량에 관련하는 비율 α,β, 혹은 제품 Ti 농도가 특허 청구 범위를 벗어나 있고, 제어성에 떨어지는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

1. 질량%로, C：0.0005~0.025%, Si：0.2% 이하, Mn：0.3~2.5%, P：0.15% 이하, S：0.02% 이하, N：0.006% 이하, sol. Al：0.0001% 이상 0.005% 미만, Ti：0.005~0.05% 및 Nb：0.020~0.200을 함유함과 더불어 Nb와 Ti의 함유량의 질량비(Nb/Ti)가 2 이상이며, 잔부가 Fe 및 불순물로 본질적으로 이루어지는 화학 조성을 가지며, 압연 방향에 대해서 45° 방향의 r값(r₄₅)이 1.80 이상 또는 평균 r값(r_m)이 1.60 이상 중 적어도 어느 하나를 만족하는 것, 또한 인장 강도가 340㎫ 이상이고, 판 두께 단면에 있어서의 TiO_x의 평균 수 밀도가 30개/㎟ 이상이며, sol. Ti：0.004% 이상인 것을 특징으로 하는 냉간 압연 강판.
2. 삭제
3. 청구항 1에 기재된 화학 조성을 가지며, 개재물이 하기식 (1) 내지 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 강판.

   N_Ti≥30개/㎟ (1)

   N_Ti/(N_Ti+N_Al)≥0.80 (2)

   N_Ti/N_Total≥0.65 (3)

   여기서,

   N_Ti：압연 방향에 평행한 종단면에 있어서의 장경 1㎛ 이상의 개재물 중, Ti 산화물을 50% 이상 함유하는 것의 평균 수 밀도,

   N_Al:압연 방향에 평행한 종단면에 있어서의 장경 1㎛ 이상의 개재물 중, Al 산화물을 50% 이상 함유하는 것의 평균 수 밀도,

   N_Total：압연 방향에 평행한 종단면에 있어서의 장경 1㎛ 이상의 전산화물계 개재물의 평균 수 밀도이다.
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 화학 조성이, 질량%로, B：0.0001% 이상 0.0020% 이하를 함유하는, 냉간 압연 강판.
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 화학 조성이, 질량%로, Cr：0.01% 이상 1% 이하, Mo：0.01% 이상 1% 이하, V：0.01% 이상 1% 이하, W：0.01% 이상 1% 이하, Cu：0.01% 이상 1% 이하 및 Ni：0.01% 이상 1% 이하의 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 냉간 압연 강판.
6. 상기 화학 조성이, 질량%로, Si：0.1% 이하 및 P：0.10% 이하인 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 냉간 압연 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금층을 구비하는 합금화 용융 아연 도금 강판.
7. (A)청구항 1에 기재된 화학 조성을 가지는 강괴(鋼塊) 또는 강편(鋼片)을 1100~1270℃로서 열간 압연을 실시하고, Ar₃~1000℃에서 열간 압연을 완료하여 열간 압연 강판으로 하는 공정;

   (B)상기 열간 압연 강판을 400~700℃에서 강대(鋼帶)로서 권취하는 공정；

   (C)상기 강대를 언코일한 열간 압연 강판에 대해서 산세정을 행한 후에 압하율 50% 이상으로 냉간 압연을 행하여 냉간 압연 강판으로 하는 공정；및

   (D)상기 냉간 압연 강판을 재결정 소둔하는 공정을 구비하는 냉간 압연 강판의 제조 방법으로서,

   상기 강괴 또는 강편을 전로 정련 및 진공 정련을 거쳐 제조하고, 상기 진공 정련이, 하기 공정 (E) 내지 (G)를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 강판의 제조 방법：

   (E)용강을 환류시키는 진공 탈가스 장치를 이용하여, 탈탄 정련을 행하여 용강의 탄소 농도를 0.025질량% 이하까지 감소시키는 공정；

   (F)상기 탄소 농도가 0.025질량% 이하인 용강에 Al 첨가를 행하여, 당해 용강의 용존 산소 농도를 0.003질량% 이상 0.018질량% 이하로 제어하는 공정；및

   (G)상기 용존 산소 농도가 0.003질량% 이상 0.018질량% 이하로 제어된 용강에 Ti를 첨가하여, so1. Ti를 0.004질량% 이상 0.04질량% 이하로 하는 공정.
8. 삭제
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 공정 (E)와 상기 공정 (F)의 사이에,

   상기 탄소 농도가 0.025질량% 이하인 용강에 Al첨가와 산소 가스 첨가를 행하고, 그 반응열에 의해 당해 용강 온도를 상승시키는 조작을 행하는 공정을 구비하는, 냉간 압연 강판의 제조 방법.
10. 질량%로, Si：0.1% 이하 및 P：0.10% 이하인 화학 조성을 가지는 청구항 7에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 냉간 압연 강판의 표면에 합금화 용융 아연 도금을 실시하는 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

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