KR101290505B1 - 냉연강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

합금 성분의 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 인장강도(TS) : 340MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 3.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.0 Kgf/mm2 이하를 갖는 냉연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 냉연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si): 0.10 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.10 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 FDT : 890 ~ 930℃에서 마무리 열간 압연하는 단계; (c) 상기 열간 압연된 판재를 냉각하여 CT : 580 ~ 750℃에서 권취하는 단계; (d) 상기 권취된 판재를 산세 처리하는 단계; (e) 상기 산세 처리된 판재를 냉간 압연하는 단계; (f) 상기 냉간 압연된 판재를 소둔 열처리하는 단계; (g) 상기 소둔 열처리된 판재를 서로 상이한 속도로 구동되는 상부 롤 및 하부 롤을 이용하여 조질 압연하는 단계; 및 (h) 상기 조질 압연된 판재를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉연강판 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE COLD-ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 재질과 표면의 열화 없이 높은 소부경화능을 확보할 수 있는 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차용 외판재는 다양한 형상에 대한 고객의 지속적인 요구로 성형 전 낮은 항복강도로 우수한 성형성 및 형상 동결성을 필요로 하며, 최종 제품인 자동차에선 외부에서 가해진 힘에 소성변형이 발생하지 않도록 높은 항복강도를 필요로 한다.
이러한 특성을 만족하기 위해 적용되는 소부경화강은 프레스 중에 생성된 전위에 도장 소부 시 활성화된 고용탄소 및 질소가 고착되어 항복강도가 증가하는 특성을 가짐으로써, 강도가 증가하면 성형성 및 연신율이 악화되는 기타 고강도강에 비해 성형을 쉽게 하고자 하는 자동차사와 자동차의 외관을 오래 유지하고자 하는 고객이 동시에 만족하는 외판으로서의 적용성이 우수한 강판이다.
본 발명의 목적은 조질 압연 과정시, 강판 내 가동전위 밀도를 향상시켜 내시효성과 항복점 연신을 개선하여 재질과 표면의 열화 없이 높은 소부경화능을 가질 수 있는 냉연강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 340MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 3.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.0 Kgf/mm2 이하를 갖는 냉연 강판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si): 0.10 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.10 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 890 ~ 930℃에서 마무리 열간 압연하는 단계; (c) 상기 열간 압연된 판재를 냉각하여 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 750℃에서 권취하는 단계; (d) 상기 권취된 판재를 산세 처리하는 단계; (e) 상기 산세 처리된 판재를 냉간 압연하는 단계; (f) 상기 냉간 압연된 판재를 소둔 열처리하는 단계; (g) 상기 소둔 열처리된 판재를 서로 상이한 속도로 구동되는 상부 롤 및 하부 롤을 이용하여 조질 압연하는 단계; 및 (h) 상기 조질 압연된 판재를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 슬라브 판재에는 황(S) : 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0.005 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판은 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si): 0.10 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.10 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도 : 340MPa 이상, 항복강도 : 196 MPa 이상 및 연신율 : 38% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강판에는 황(S) : 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0.005 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 냉연강판 및 그 제조 방법은 조질 압연 과정시, 상하 롤의 속도비를 상이하게 설정함으로써 재질의 열화 없이 안정적으로 내시효성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 방법으로 제조되는 냉연강판은 재질의 열화 없이 항복점 연신율을 개선할 수 있고, 높은 고용 탄소량을 유지하는 것이 가능하므로 소부경화량을 향상시킬 수 있다.
이를 통해, 상기 방법으로 제조되는 냉연강판은 인장강도(TS) : 340MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 3.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.0 Kgf/mm2 이하를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
냉연강판
본 발명에 따른 냉연강판은 인장강도(TS) : 340MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 3.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.0 Kgf/mm2 이하를 갖는 것을 목표로 한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 냉연강판은 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si): 0.10 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.10 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 강판에는 황(S) : 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0.005 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 냉연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 소부경화를 발생시키는 원소로서, 자연시효를 제어하기 위하여 그 함량의 제어가 필수적이다. 이때, 탄소의 첨가량에 따라 성형성이 저하 되거나 자연시효가 가속화되기도 하므로, 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 등의 강한 탄질화물 형성원소를 첨가하여 고용원소를 제어하는 것이 적절하다. 탄소함량이 증가하게 되면 성형성 지수(r-value)가 감소하고 항복강도가 증가하여, 소부경화강의 고유 특성이 열화 된다. 따라서, 상기 탄소는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.0005 ~ 0.0050 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 탄화물 형성을 억제하여 고용탄소 증가로 소부경화성을 향상시키는 역할을 한다.
다만, 본 발명에서 실리콘의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 항복점 연신 현상이 발생하고, 강도가 증가하나 연성이 열화되는 문제가 있다. 따라서, 상기 실리콘은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.10 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 고용강화 효과를 얻기 위해 첨가되는 원소로써, 강 중의 황과 결합하여 MnS를 석출 시켜 FeS의 생성에 의한 열간취성을 방지하며, 연성의 손상 없이 입자를 미세화 시키는 역할을 한다.
상기 망간은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 망간의 함량이 0.1 중량% 미만으로 첨가될 경우 강중 고용 황(S)에 의하여 열간압연 중 취성이 발생하게 된다. 반대로, 망간의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 Mn-C 쌍극자(Dipole) 형성에 의하여, 성형성 및 소부경화성이 열화되며, MnS 석출물의 조대화가 발생한다. 또한, 시멘타이트(Cementite) 형성을 가속화시켜 고용탄소량을 줄임으로써, 소부경화성을 열화시킬 뿐만 아니라, 용융도금 강판 제조시에는 소둔 공정에서 MnO와 같은 산화물이 표면에 다량 생성되어 도금 밀착성을 열화시키고, 줄무늬의 도금결함들이 다량 발생하여 외판재로써 표면품질을 저하시키는 문제가 있다.
인(P)
인(P)은 고용강화효과가 큰 치환형 합금원소로서, 면내 이방성을 개선하고 강도를 향상시키는 역할을 하며, 탄소와의 자리 경쟁으로 인이 첨가 될수록 탄소(C)에 의한 소부경화성이 증가하게 된다. 또한, 인의 첨가에 의해 결정립 사이즈가 감소하므로 결정립 사이즈 감소에 따른 소부경화성, 내시효성의 향상을 기대 할 수 있다.
상기 인은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 인의 함량이 0.01 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 인의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 2차 가공 취성의 발생 및 P편석에 의한 표면결함이 발생하는 문제가 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 강 중의 탈산제로 사용되며, 열간압연시 질소(N)와 질화물 AlN을 석출하여 결정립을 억제하는 역할을 한다.
상기 알루미늄은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 알루미늄의 함량이 0.01 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 탈산 효과를 제대로 발휘하기 어려울 뿐만 아니라, 강 중의 고용질소가 잔류할 시 항복강도 및 소부경화성을 급속히 증가시켜 재질의 관리하기 어려워지는 문제가 있다. 반대로, 알루미늄의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 제강 및 연주 조업시 개재물이 과다 형성되며, 도금표면에 불량이 발생하는 문제를 야기할 수 있다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 강력한 탄질화물 형성원소로써, 열간압연 시 강 중에 존재하는 탄소 및 질소와 미세한 석출물을 형성하여 결정립 성장을 억제한다. 또한, 니오븀은 결정립 미세화 효과를 통해 강도향상 및 2차 가공취성을 억제하는 효과를 갖는다.
상기 니오븀은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.005 ~ 0.015 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 니오븀의 함량이 0.005 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 일정량의 고용 탄소량이 과다하여 항복점 연신 및 시효현상이 가속화된다. 반대로, 니오븀의 함량이 0.015 중량%를 초과할 경우에는 고용탄소량이 감소하여 소부경화성을 확보하기 어려워질 뿐만 아니라, 결정립 미세화로 인한 항복강도 증가현상이 가속화되어 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 인성을 저하시키는 문제가 있다.
티타늄(Ti)
티타늄(Ti)은 니오븀과 같이 강력한 탄질화물 원소이다.
다만, 티타늄의 함량이 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 중량%를 초과할 경우에는 강중의 탄소(C), 황(S), 질소(N) 등과 결합하여 석출물 생성을 복잡하게 하여, 고용탄소의 제어가 어려우므로 상기 티타늄의 함량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.10 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S)
황(S)은 인성 용접성을 저해하고, MnS 비금속 개재물을 증가시켜 망간의 소입성 효과를 저해하고 가공 크랙을 발생하며, 특히 0.03 중량%를 초과하여 과다 첨가시 조대한 개재물을 증가시켜 강의 피로특성을 열화시킨다.
따라서, 황의 함량은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.03% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
질소(N)
질소(N)는 탄소와 함께 소부경화성 및 시효현상을 일으키는 합금원소로써, 탄소에 비하여 소부경화 향상 능력이 크나 연신율 및 성형성의 열화 및 시효현상 역시 급속히 증가하고, 항복점 연신 발생구간이 급속히 증가하여 소부경화 용도로 적용이 어려운 합금원소이다.
다만, 질소의 함량이 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.005 중량%를 초과할 경우에는 질화물의 크기기 급속히 증가하고, 성형성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소의 함량을 강판 전체 중량의 0.005 중량% 이하로 제한하였다.
냉연강판 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 냉연강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각/권취 단계(S130), 산세 단계(S140), 냉간압연 단계(S150), 소둔 열처리 단계(S150) 및 냉각 단계(S160)를 포함한다. 여기서, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행해야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 생략하는 것도 무방하다.
본 발명에 따른 냉연강판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si): 0.10 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.10 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
이때, 상기 슬라브 판재에는 황(S) : 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0.005 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
슬라브 재가열
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열한다.
여기서, 상기 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 연속주조공정을 통해 확보한 슬라브 판재를 재가열하는 것을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용한다.
만일, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 뿐만 아니라 소부경화능 및 내시효성도 감소할 뿐만 아니라, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.
열간압연
열간압연 단계(S120)에서는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : Ar3 ~ Ar3 ㅁ 20℃, 대략 890 ~ 930℃로 마무리 압연한다.
만일, 마무리 압연 온도(FDT)가 Ar3 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 문제가 있을 뿐만 아니라 급격한 상변화에 의해 열간압연중 통판성의 문제가 발생한다. 반대로, 마무리 압연 온도(FDT)가 Ar3 + 20℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화 되어 소부경화능 및 내시효성이 감소한다.
냉각/권취 단계
냉각/권취 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 750℃까지 냉각하여 권취한다. 이때, 냉각/권취 단계(S130)에서는 망간(Mn) 및 실리콘(Si)의 표면농화 및 탄화물의 조대화를 방지하기 위하여 마무리 열간 압연된 판재를 전단 급냉 방식으로 냉각한다.
만일, 권취 온도가 580℃ 미만으로 실시될 경우에는 강도 확보에는 유리하나, 연성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 권취 온도가 750℃를 초과하여 실시될 경우에는 충분한 강도 확보에 어려움이 따른다.
산세 단계
산세 단계(S140)에서는 권취된 판재, 즉 상기의 열연과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위하여 산세(acid pickling)한다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 산세 단계(S140) 후, 강판 표면의 산화를 방지하기 위해 오일을 도포하는 단계(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
냉간 압연
냉간 압연 단계(S150)에서는 산세 처리된 판재를 냉간 압하율 : 60 ~ 80%로 냉간 압연한다.
만일, 냉간 압하율이 60% 미만으로 실시될 경우에는 열연 조직의 변형효과가 작다. 반대로, 냉간 압하율이 80%를 초과하는 경우에는 냉간 압연에 소요되는 비용이 상승할 뿐만 아니라, 드로잉성을 저해하고 강판의 가장자리에 균열의 발생으로 강판이 파단되는 문제를 야기할 수 있다.
소둔 열처리
소둔 열처리 단계(S160)에서는 냉간 압연된 판재를 페라이트역에서 소둔 열처리한다.
이때, 소둔 열처리 온도는 800 ~ 880℃로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 소둔 열처리 온도가 800℃ 미만으로 실시될 경우에는 연성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 소둔 열처리 온도가 880℃를 초과하여 실시될 경우에는 결정립 사이즈 증가로 인한 강도 확보에 어려움이 따르며, 내시효성이 저하되는 문제가 있다.
조질 압연
조질 압연 단계(S170)에서는 열처리된 판재를 서로 상이한 속도로 구동하는 상부 롤 및 하부 롤을 이용하여 조질 압연한다.
이러한 조질 압연을 실시하는 이유는 냉간 압연된 판재의 경우 너무 연질이거나 가공 중에 줄무늬가 생기는 등의 문제가 있으므로, 이를 제거하고 경도를 향상시키기 위함이다.
이때, 조질 압연 단계(S170)에서, 조질 압하율은 적정 소부경화성과 더불어 상온 내시효성을 확보할 목적으로 0.8 ~ 1.2%로 실시하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 조질 압하율은 판재에 가동전위를 형성시켜 상온 내시효성을 개선시키기 위해 1.2%를 초과하는 과도한 조질압연을 수행하였으나, 본 발명에서는 상하롤 속도비를 변경하여 판재에 작용하는 변형상태와 전위 형성거동을 변화하여 상대적으로 최소한의 압하율로도 원하는 바를 이룰 수 있다. 따라서, 상기 조질 압하율은 냉연강판의 형상을 교정할 수 있는 정도인 0.8% 이상의 조질 압연을 행하는 것만으로 원하는 효과를 기대할 수 있다.
일반적인 소부경화강의 조질압하율이 1.2%를 초과할 경우에는 과도한 조질 압연으로 인해 항복강도가 증가하여 소부경화강이 가지는 고유의 성형 특성이 열화되며, 조질 압연기의 롤 표면의 조도가 강판에 전사되어 표면 조도가 증가하여 후속 처리 공정시 표면 품질이 열화되는 문제가 있다. 또한, 조질 압하율이 1.2%를 초과할 경우에는 마찰 계수의 증가로 성형시 소재 유입이 감소하여 성형성이 열화될 뿐만 아니라, 박물이 많은 외판재의 특성상 설비상의 이유로 설정된 조질 압하율이 실제 적용되지 못하여 항복점 연신율 및 자연시효 개선 효과가 감소하는 문제가 있다.
종래의 경우, 조질 압연시 조질 압연기의 상부 롤과 하부 롤의 속도가 동일하고 텐션(tension)을 이용하여 판재의 표층을 제외한 대부분의 두께에 평면 변형이 작용하도록 하고 있다.
반면, 본 발명에서는 조질 압연시, 조질 압연기의 상부 롤과 하부 롤의 속도를 상이하게 설정함으로써 판재 전체에 전단 변형이 약하게 발생하도록 함으로써 동일 압하율 내에서 판재의 전위 밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명에서는 안정적으로 내시효성 및 항복점 연신율 개선이 가능하므로, 조질 압하율의 증가시 발생할 수 있는 재질 열화 및 표면 품질 저하 등의 문제를 개선할 수 있다. 이를 통해, 높은 소부경화능을 확보할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에서는 조질 압연기의 상부 롤과 하부 롤의 속도비를 1 : 1.05 ~ 1 : 1.2로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 상부 롤과 하부 롤의 속도비가 1 : 1.05 미만으로 실시될 경우에는 상부 롤과 하부 롤 간의 구동 속도 차이가 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 상부 롤과 하부 롤의 속도비가 1 : 1.2를 초과하여 실시될 경우에는 슬립에 의한 표면 마찰 흠 및 표면 형상에 문제가 발생하여 판재의 품질이 저하되는 문제가 있다.
냉각
냉각 단계(S180)에서는 소둔구간을 지난 판재를 가스젯 쿨링(Gas Jet Cooling : GJC) 등의 방식으로 냉각한다. 이때, 냉각은 후속 공정이 합금화 열처리라는 점을 감안할 때, 600 ~ 750℃까지 냉각될 수 있다.
이때, 냉각은 5℃/sec 이상의 속도로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 니오븀 첨가량이 많아 고용탄소가 충분히 존재하지 않을 경우, 냉각 속도가 5℃/sec 미만으로 냉각 될 경우에는 고용탄소와 니오븀간에 재석출이 발생하여 BH성을 확보하기 어려워진다.
도면으로 도시하는 않았지만, 냉각 단계(S180) 이후에는 과시효대(Over Aging Section : OAS)에서 100 ~ 200초간 유지하는 과시효 처리 단계(미도시)와, 상기 과시효 처리된 판재를 아연 욕에 침적하여 용융아연도금을 실시한 다음, 합금화 열처리를 수행하는 용융아연도금/합금화열처리 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 합금화 열처리 온도는 450 ~ 550℃인 것이 바람직하다. 만일, 합금화 열처리 온도가 550℃를 초과할 경우에는 재질 저하가 발생할 수 있다. 반대로, 합금화 열처리 온도가 450℃ 미만으로 너무 낮을 경우에는 적정 합금화도 및 도금층의 안정적 성장을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.
상기의 과정(S110 ~ S180)으로 제조되는 냉연강판은 조질 압연 과정시, 상하 롤의 속도비를 상이하게 설정함으로써 재질의 열화 없이 안정적으로 내시효성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 방법으로 제조되는 냉연강판은 재질의 열화 없이 항복점 연신율을 개선할 수 있고, 높은 고용 탄소량을 유지하는 것이 가능하므로 소부경화량을 향상시킬 수 있다.
이를 통해, 상기 방법으로 제조되는 냉연강판은 인장강도(TS) : 340MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 3.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.0 Kgf/mm2 이하를 가질 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
표 1의 조성 및 표 2의 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편을 제조하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure 112011049466847-pat00001

[표 2]
Figure 112011049466847-pat00002

2. 기계적 물성 평가
표 3은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조되는 시편의 기계적 물성에 대한 평과 결과를 나타낸 것이다.
[표 3]
Figure 112011049466847-pat00003
표 1 ~ 표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조되는 시편의 경우, 항복강도(YP) : 225 ~ 232MPa, 인장강도(TS) : 352 ~ 358MPa, 연신율(EL) : 40.9 ~ 42.3%, r-값 : 1.6 ~ 1.7, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.05 ~ 0.12%, 소부경화량(BH) : 5.1 ~ 5.4 Kgf/mm2 및 시효 지수(AI) : 2.4 ~ 2.7 Kgf/mm2로 목표값을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
반면, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분의 함량 및 공정 조건은 유사하나, 상부 롤과 하부 롤의 속도비가 동일한 1 : 1로 실시되는 비교예 1에 따라 제조되는 시편의 경우, 항복강도(YP), 인장강도(TS), 연신율(EL), r-값 및 소부경화량(BH)은 목표값을 만족하였으나, 항복점 연신율(YP-EL) 및 시효 지수(AI)가 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 2와 비교하여 대부분의 합금 성분의 함량 및 공정 조건은 유사하나, 상부 롤과 하부 롤의 속도비가 본 발명에서 제시하는 속도를 벗어나는 1 : 1.2로 실시되는 비교예 2에 따라 제조되는 시편의 경우에는 항복점 연신 및 내시효성의 개선 측면에서는 재질 개선이 확인되나, 상하롤의 속도비가 1.2를 초과하여 실시됨에 따라 슬립에 의한 표면 마찰 흠 및 시편의 형상에 문제가 발생하여 자동차용 외판재로 표면엄격재의 품위가 떨어지는 문제가 있다는 것을 확인하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간 압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계
S140 : 산세 단계
S150 : 냉간 압연 단계
S160 : 소둔 열처리 단계
S170 : 조질 압연 단계
S180 : 냉각 단계

Claims (14)

  1. (a) 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si): 0 중량% 초과 ~ 0.10 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0 중량% 초과 ~ 0.10 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 890 ~ 930℃에서 마무리 열간 압연하는 단계;
    (c) 상기 열간 압연된 판재를 냉각하여 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 750℃에서 권취하는 단계;
    (d) 상기 권취된 판재를 산세 처리하는 단계;
    (e) 상기 산세 처리된 판재를 냉간 압연하는 단계;
    (f) 상기 냉간 압연된 판재를 소둔 열처리하는 단계;
    (g) 상기 소둔 열처리된 판재를 서로 상이한 속도로 구동되는 상부 롤 및 하부 롤을 이용하여 조질 압연하는 단계; 및
    (h) 상기 조질 압연된 판재를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    슬라브 재가열 온도(SRT)는 1150 ~ 1250℃인 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브 판재에는
    황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0 중량% 초과 ~ 0.005 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    냉간 압연은 압하율 60 ~ 80%로 실시하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서,
    상기 소둔 열처리는
    800 ~ 880℃로 실시하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (g) 단계에서,
    조질 압하율 : 0.8 ~ 1.2%로 실시하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (g) 단계에서,
    상기 상부 롤은 상기 하부 롤 보다 빠른 속도로 설정되는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상부 롤과 하부 롤의 속도비는
    1 : 1.05 ~ 1 : 1.2로 실시하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (h) 단계 이후,
    (i) 과시효대(Over Aging Section : OAS)에서 100 ~ 200초간 유지한 후, 용융아연도금 및 합금화 열처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (i) 단계에서,
    합금화 열처리 온도는 450 ~ 550℃로 실시하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  11. 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si): 0 중량% 초과 ~ 0.10 중량% 이하, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0 중량% 초과 ~ 0.10 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
    인장강도 : 340 MPa 이상, 항복강도 : 196 MPa 이상 및 연신율 : 38% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉연강판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 강판에는
    황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.03 중량% 이하 및 질소(N) : 0 중량% 초과 ~ 0.005 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 냉연강판.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 강판은
    항복점 연신율 : 0.2% 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 냉연강판.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 강판은
    소부경화량(BH) : 3.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.0 Kgf/mm2 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 냉연강판.
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