KR101299884B1

KR101299884B1 - 내시효성이 우수한 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판

Info

Publication number: KR101299884B1
Application number: KR1020100112248A
Authority: KR
Inventors: 김재익; 최석환
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2013-08-23
Also published as: KR20120050811A

Abstract

본 발명은 강 성분, 제조 프로세스 및 숏 블라스팅 조건 등을 최적화함으로써 플루팅과 같은 가공결함을 억제하는 내시효성뿐만 아니라, 가공성 및 도장성까지 확보할 수 있는 저탄소 베이스의 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열연강판 제조방법은, 중량%로, 탄소(C) 0.001 ~ 0.006%, 망간(Mn) 0.05 ~ 0.5%, 인(P) 0.003% 이하(0% 제외), 황(S) 0.020% 이하(0% 제외), 알루미늄(Al) 0.03 ~ 0.10%, 질소(N) 0.001 ~ 0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강으로 제조된 열연강판의 표면에 숏 볼의 직경 0.10 ~ 0.40mm, 블라스팅의 분사속도 40 ~ 60m/sec로 숏 블라스팅을 행하는 것으로 구성된다.

Description

내시효성이 우수한 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판{METHOD FOR MANUFACTURING HOT-ROLLED STEEL HAVING EXCELLENT ANTI-AGING AND THE HOT-ROLLED STEEL BY THE SAME METHOD}

본 발명은 내시효성이 우수한 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강 성분 및 제조 프로세스 등을 최적화하여 내시효성 및 가공성이 우수한 극저탄 베이스의 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

가전 및 자동차용 강판으로 사용되기 위해서는 우수한 내시효성(내플루팅성), 가공성, 도장성 등이 요구된다.

플루팅(Fluting)이란 가공 시에 가공부가 꺽이는 현상을 말하는 것으로서, 플루팅이 발생하면 성형부의 형상 유지가 곤란하기 때문에 실제 공정에서 엄격히 제한되어야 한다.

그러나, 일반적으로 플루팅 현상의 원인이 되는 고용원소에 의한 시효 현상은 실질적으로 억제가 곤란하여 제강 단계에서 고청정화를 달성함과 아울러 이들 고용원소들을 고착시킬 수 있는 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 등과 같은 탄질화물 형성원소를 첨가하여 석출시키고 있다. 이들 탄질화물 형성 원소의 첨가는 플루팅과 같은 가공 결함의 억제에는 도움이 되지만, 고청정화를 위한 제강 시간 증가에 따른 생산성 저하 및 고가의 합금원소 첨가에 의한 제조원가 상승의 요인이 되고 있다.

또한, 근본적으로 중저탄소강에서는 플루팅과 같은 꺽임 현상을 억제하는 것이 곤란한 것으로 알려져 있다. 따라서, 가전 및 자동차 등과 같이 엄격한 형상 동결성 및 가공성이 요구되는 경우 가공 시 꺽임 현상을 억제할 수 있는 방안의 수립이 요구되고 있다.

한편, 최종 제품이 형상 동결성을 향상시키고, 제조 프로세스의 개선하여 생산성을 높이기 위해서는 상술한 내시효성에 의한 플루팅 방지뿐만 아니라, 신장 플랜지성, 밴딩성, 드로잉성과 같은 다양한 가공 특성이 함께 요구된다. 또한, 이들 구조물들은 외부 환경에 노출되어 있으므로 내후성 향상을 위해 강판 표면에 페인트 등의 유기물을 도장하는 작업이 이루어지므로 이와 같은 특성 확보를 위하여 소재 측면에서 도장성 확보가 가능한 도금용 강판의 개발이 요구되고 있다.

예를 들어, 일본 공개특허 제1989-282420호(발명의 명칭: 가공용 열연강판의 제조방법 및 열연강판의 가공열처리법)에는 자동차 또는 산업기기용 고강도 부재에 적합한 강판을 제조하기 위한 방법으로서, 극저탄소강 베이스에 티타늄(Ti), 니오븀(Nb)과 일부 희토류 원소 등을 첨가함으로써 가공성 및 시효성이 우수한 열연강판을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법은 앞서 설명한 바와 같이 탄질화물 형성 원소의 첨가에 의해 플루팅과 같은 가공 결함의 억제에는 도움이 되지만, 고청정화를 위한 제강 시간 증가에 따른 생산성 저하 및 고가의 합금원소 첨가에 의한 제조원가 상승의 문제점이 있었다.

또 다른 예로서, 대한한국 공개특허 제1996-23130호(발명의 명칭: 내시효성이 우수한 고가공용 열연강판의 제조방법)에는 극저탄소 알루미늄 킬드강에 탄질화물 형성원소인 지르코늄 등을 미량 첨가하고, Ar₃ 변태점 직상의 온도 범위에서 열간압연하여 페라이트 결정립을 조대화시킴으로써 내시효성을 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에 따르면 시효성을 높이기 위하여 지르코늄과 같은 특수원소의 첨가가 필요하므로 제강 작업성의 악화 및 원가 상승의 요인이 될 뿐만 아니라 소재 강도를 낮게 제조함에 따라 형상 동결성이 악화되는 문제점이 있었다.

또 다른 예로서, 대한민국 공개특허 제2001-60648호(발명의 명칭:내시효성 및 균일 연신특성이 우수한 열연강판의 제조방법)에는 중량%로 탄소(C): 0.02 ~ 0.05%, 망간(Mn): 0.10 ~ 0.30%, 보론(B): 10 ~ 30ppm, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.015%이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.04%, 질소(N): 40ppm 이하, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 재가열한 후 Ar₃ 변태점 이상의 마무리 압연온도로 열간압연하여 1.4 ~ 2.3mm의 두께로 하고, 600 ~ 700℃의 온도에서 권취함으로써 내시효성 및 균일 연신특성이 향상시킬 수 있는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법과 같이 극미량의 보론을 첨가하고 권취온도를 제어하는 것만으로는 강 중에 함유된 탄소, 질소 등의 고용원소에 의한 시효현상을 완벽히 방지할 수 없기 때문에 높은 내시효성을 기대하기 어려운 문제점이 있었다.

또 다른 예로서, 일본 공개특허 제2008-190008호(발명의 명칭: 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법)에는 중량%로, 탄소(C): 0.04 ~ 0.25%, 규소(Si): 0.001 ~ 0.5%, 망간(Mn): 0.05 ~ 1.5%, 인(P): 0.09% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 ~ 0.08%, 질소(N):0.0005 ~ 0.015%을 함유하고 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 성분의 슬래브를 열간 압연하고, 평균 냉각속도 60℃/s 이상으로 400℃ 미만까지 냉각하여 권취한 후에 t/R≥0.0055(t은 판 두께, R은 롤 직경)을 만족하는 소경 롤을 이용하여 신장률 0.1 ~ 1.0%의 스킨 패스 압연을 행하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은 권취온도를 400℃ 미만까지 낮추기 때문에 폭 방향 온도의 불균일에 의해 저온 석출물이 생성 거동에 차이를 나타내어 재질 편차를 유발함으로써 형상 불량, 권취 불량 및 후공정 작업성을 저하시키는 문제점이 있었다. 더욱이, 표면 가동전위 유발을 위해 판의 두께에 따라 롤 직경을 일일이 제어해야 하므로 상용 조업라인과 같이 다양한 Size의 소재를 생산하는 경우에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 강 성분, 열연 프로세스 및 숏 블라스팅 조건을 최적화함으로써, 내시효성뿐만 아니라 가공성 및 도장성까지 향상시킬 수 있는 극저탄 베이스의 열연강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 열연강판을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C) 0.001 ~ 0.006%, 망간(Mn) 0.05 ~ 0.5%, 인(P) 0.003% 이하(0% 제외), 황(S) 0.020% 이하(0% 제외), 알루미늄(Al) 0.03 ~ 0.10%, 질소(N) 0.001 ~ 0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강으로 제조된 열연강판의 표면에 숏 볼의 직경 0.10 ~ 0.40mm, 블라스팅의 분사속도 40 ~ 60m/sec로 숏 블라스팅을 하는 것으로 구성된다.

또한, 상기 강의 성분은 9 ≤ [(Al(%)/27) / (N(%)/14)] ≤ 16을 만족하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열연강판은 상기 열연강판은 상기 조성으로 이루어진 강을 910 ~ 980℃에서 마무리 압연하고, 상기 마무리 압연한 강을 초당 60 ~ 120℃의 냉각속도로 냉각하며, 상기 냉각 후에 560 ~ 700℃의 온도에서 권취하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 숏 블라스팅에 의해서 표면조도지수비(Rmax/Ra)를 20 ~ 30으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따라 제조된 내시효성이 우수한 열연강판은, 중량%로, 탄소(C) 0.001 ~ 0.006%, 망간(Mn) 0.05 ~ 0.5%, 인(P) 0.003% 이하(0% 제외), 황(S) 0.020% 이하(0% 제외), 알루미늄(Al) 0.03 ~ 0.10%, 질소(N) 0.001 ~ 0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강으로 제조되고, 숏 블라스팅 처리에 의해서 표면조도지수비(Rmax/Ra)가 20 ~ 30으로 구성된다.

또한, 상기 강의 성분은 9 ≤ [(Al(%)/27) / (N(%)/14)] ≤ 16을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 숏 블라스팅 처리에 의해 생성된 변형 페라이트 조직이 상기 열연강판의 두께 방향으로 3 ~ 10%를 차지한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 열연강판 제조방법에 따르면, 적절한 성분 제어 및 제조 프로세스의 최적화를 통해 내시효성을 확보함과 동시에 가공성 및 도장성을 향상시켜 가전, 자동차 등에 사용되는 고부가가치 강판을 제조할 수 있도록 해준다. 또한, 탈 스케일성도 우수하여 산세 작업의 효율성을 높일 수 있고 환경 오염 방지 및 공정 단축 효과도 동시에 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열연강판 조직사진.
도 2는 본 발명에 따른 열연강판의 표면조도지수비에 따른 특성 평가 그래프.

이하에서 본 발명의 기술구성을 보다 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 열연강판은 내시효성, 가공성 및 도장성을 동시에 만족시켜 가전, 자동차용으로 사용될 수 있는 고부가가치 열연강판에 대해 연구 및 실험을 거듭하여 본 발명을 완성시킨 것으로서, 본 발명에 따른 강 성분은 다음과 같이 제어하는 것이 바람직하다.

탄소(C)는 강판의 강도 향상을 위해 첨가되는 원소로서 함량이 증가할수록 인장 및 항복강도는 증가되지만, 과잉 첨가되면 소재의 가공성이 저하되며 또한 급격한 재질 편차의 요인으로 작용하므로 그 상한을 0.006%로 제한한다. 한편, 탄소 함량이 0.001% 미만이면 가공성 측면에서는 유리하지만 조직의 이상 성장에 의해 재질을 연화시키는 요인으로 작용하여 안정적인 재질 확보가 곤란한 문제가 있다. 따라서, 탄소의 함량은 0.001 ~ 0.006%으로 관리하는 것이 좋다.

망간(Mn)은 고용 강화 원소로써 널리 사용되는 원소로서 강의 강도를 높이고 열간 가공성을 향상시키는 중요한 원소이지만, MnS 형성에 의한 소재의 연성 및 가공성을 저해하는 원소이다. 망간 함량이 적으면 가공성은 개선되지만 강도 확보가 곤란하므로 목표 강도를 확보하기 위해서는 0.05% 이상 첨가하여야 한다. 이에 반해 망간이 과다 첨가되면 합금원소 다량 첨가에 의한 경제성 저하 및 중심 편석의 발생 요인이 되므로 상한은 0.5%로 제한한다.

인(P)은 강의 강도 향상 및 내식성을 향상시키는 역할을 하는 원소로서 이들 특성을 확보하기 위해서는 다량 첨가되는 것이 바람직하지만, 주조시 중심 편석을 일으키는 원소이므로 다량 첨가할 경우 가공성을 저하시키는 요인이 되므로 그 함량은 0.020% 이하(0% 제외)로 제한하며, 바람직하게는 0.003 ~ 0.020%로 관리하는 것이 좋다.

황(S)은 강중 Mn과 결합해 부식 개시점 역할을 하는 비금속 개재물을 형성할 뿐만 아니라 적열 취성의 요인으로 작용하므로 가능한 한 그 함량을 감소시키는 것이 바람직하다. 따라서, 황의 함량은 0.02% 이하(0% 제외)로 제한하며, 바람직하게는 0.01% 이하로 관리하는 것이 좋다.

알루미늄(Al)은 일반적으로 용강 탈산을 위해 첨가되는 원소이지만, 강중 고용 원소와 결합하여 시효 특성을 개선하는 측면이 있으므로 그 하한을 0.03%로 제한하며, 과잉 첨가되면 강중 개재물량을 증가시켜 표면 결함을 유발할 뿐만 아니라 가공성을 저하하는 문제점이 있으므로 그 상한은 0.15%로 제한하여 관리 범위를 0.03 ~ 0.15%로 한정한다.

질소(N)의 경우 강 중 고용 상태로 존재하면서 재질 강화에 유용한 원소이지만, 시효 현상을 일으키는 주된 원소이므로 가공성 확보를 위해서는 일정량 이하로 관리하는 것이 필요하여 그 상한선을 0.004%로 제한한다. 또한 0.001% 미만에서는 충분한 강성을 얻을 수 없고 석출물 형성을 위한 사이트가 감소하게 되므로 하한은 0.001%로 제한하여, 그 관리 범위를 0.002 ~ 0.004%로 한정한다.

석출물 및 고용상의 분율을 적절히 관리해 더욱 우수한 가공 특성을 확보하기 위해서는 9 ≤ [(Al(%)/27) / (N(%)/14)] ≤ 16로 합금원소 간의 함량비를 유지하는 것이 바람직하다. [(Al(%)/27) / (N(%)/14)]가 9 보다 작은 경우에는 고용원소의 발현에 의해 높은 내시효성 및 가공성의 확보가 곤란하였으며, 반면에 [(Al(%)/27) / (N(%)/14)]가 16 보다 큰 경우에는 가공성의 확보는 가능하지만 첨가원소의 과다에 의한 일부 표면 결함 및 생산성 저하의 요인으로 작용하였다. 이러한 점에서 합금원소 간의 함량비는 9 ≤ [(Al(%)/27) / (N(%)/14)] ≤ 16으로 관리하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 상기와 같이 성분 제어된 강을 이용하여 본 발명에 따른 열연강판을 제조하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 중량%로, 탄소(C) 0.001 ~ 0.006%, 망간(Mn) 0.05 ~ 0.5%, 인(P) 0.003% 이하(0% 제외), 황(S) 0.020% 이하(0% 제외), 알루미늄(Al) 0.03 ~ 0.10%, 질소(N) 0.001 ~ 0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강으로 통상적인 열연 프로세스를 따라 열연강판을 제조하고, 그 열연강판의 표면에 숏 볼의 직경 0.10 ~ 0.40mm, 블라스팅의 분사속도 40 ~ 60m/sec로 숏 블라스팅을 실시한다.

이러한 숏 블라스팅 공정은 내시효성 확보를 위한 본 발명의 가장 특징적인 기술 구성 중 하나로서, 열연강판의 표면에 적절한 압축응력을 도입하여 전위 밀도, 그 중에서 가동전위 밀도가 크게 증가된 변형 페라이트립(Ferrite grain)을 새로이 생성함으로써, 시효 현상의 주요 원인이 되는 고용원소에 의한 전위의 고착 현상을 감소시켜 내시효성을 향상시켜 준다.

이러한 효과를 달성하기 위해서는 숏 블라스팅에 사용되는 숏 볼의 직경을 0.10 ~ 0.40mm로 제어하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 숏 볼의 직경이 0.10mm 미만이 되면 표면층의 기계적 박리 효과가 작아 적절한 전위밀도 증가 효과를 얻기 곤란하고, 숏 볼의 직경이 0.40mm를 초과하면 표면의 최대 거칠기가 급격히 상승하여 가공시에 균열 발생의 요인으로 작용하기 때문이다.

한편, 숏 블라스팅의 분사속도는 40 ~ 60m/sec로 제어하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 분사속도가 40m/sec 미만이 되면 표면층에 작용하는 숏 볼의 충격 압력이 낮아 원하는 내시효성의 확보가 곤란하고, 60m/sec를 초과하면 표면 경화층의 깊이가 소재의 두께 방향으로 10%가 넘어서 불균일한 가공을 유발하는 원인이 되기 때문이다.

본 발명에 따른 기계적 특성을 확보하기 위해서는 숏 블라스팅 공정 후 열연강판의 표면조도지수비(Rmax/Ra)가 20 ~ 30이 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 여기서, Rmax는 열연강판의 표면 거칠기 곡선 중에서 최대점 높이를 의미하고, Ra는 중심선 평균표면조도를 의미한다. 표면조도지수비가 증가하면 강판 표면층에서의 고착 전위가 강내 고용된 탄소 및 질소와의 코트렐(Cottrell) 분위기를 벗어남에 따라 가동 전위의 밀도가 증가하게 된다. 표면조도지수비가 20 미만이 되면 적절한 조도 산과 골의 비율이 확보되지 않음에 따라 유기물의 흡착성이 저하될 뿐만 아니라 고용원소를 고착할 수 있는 가동 전위의 밀도 분포가 불충분하여 내시효성 확보가 어렵다. 반면에 표면조도지수비가 30을 초과하면 가동 전위의 밀도는 포화 상태에 달하지만 가공시 선단부 균열이 발생하기 시작하므로, 그 관리 범위를 20 ~ 30으로 하는 것이 바람직하다.

도 1의 (a)는 전위 밀도가 낮은 정상 상태의 페라이트립을 보여주고, 도 1의 (b)는 본 발명에 따른 숏 블라스팅 공정에 의해 전위가 집적되어 밀도가 높은 망상의 전위구조를 가지는 변형 페라이트립을 보여준다. 숏 블라스팅에 의해 생성되는 변형 페라이트 조직은 적절한 내시효성 확보를 위하여 상기 열연강판의 두께 방향으로 3 ~ 10%를 차지하도록 제어하는 것이 바람직하다. 변형 페라이트 조직이 두께 방향으로 3% 미만이면 강 중의 고용원소를 충분히 고착시킬 수 있는 조직적인 특성을 보이지 않음에 따라 목표로 하는 내시효성을 확보할 수 없고, 변형 페라이트 조직이 두께 방향으로 10%를 초과하면 가공 및 후처리 공정에서 재질의 경화 요인으로 작용하여 가공성을 열화시키는 요인으로 작용하게 되므로, 그 관리 범위를 3 ~ 10%로 하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 통상의 열연 프로세스를 통해 제조된 강판의 표면에 일정 조건의 숏 블라스팅 공정을 적용하면, 내시효성이나 가공 특성이 우수한 열연강판을 제조할 수 있다. 나아가, 열연 프로세스를 최적화하면 더욱 우수한 내시효성, 가공성 및 도장성을 가진 열연강판을 제조할 수 있는 바, 이하에서 최적화된 열연 프로세스에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 열연강판은 상기 조성 성분으로 이루어진 강을 910 ~ 980℃에서 마무리 압연하는 것이 바람직하다. 마무리 압연온도가 910℃ 미만에서는 저온 영역에서 열간압연이 마무리됨에 따라 결정립의 혼립화가 급격히 진행되어 압연성 및 가공성의 저하를 초래한다. 이에 반해, 마무리 압연온도가 980℃보다 높으면 두께 전반에 걸쳐 균일한 열간압연이 이루어지지 않아 결정립 미세화가 불충분하게 되어 결정립 조대화에 기인한 충격 인성의 저하가 나타나므로, 상기 마무리 압연온도 범위는 910 ~ 980℃로 관리하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열연강판은 상기 마무리 압연한 강을 런-아웃-테이블(ROT, Run-out-table)에서 초당 60 ~ 120℃의 냉각속도로 냉각하는 것이 바람직하다. ROT에서의 냉각속도가 60℃/초 미만이면 동적 결정립 성장에 의해 상대적으로 조대한 결정립이 형성되어 강도 및 가공성을 저하시키는 원인이 된다. 이에 반해, 냉각속도가 120℃/초 이상에서는 폭 방향 냉각 불균일에 의한 재질 편차 발생의 요인으로 작용하므로, 상기 냉각속도의 범위는 60 ~ 120℃/초로 관리하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 열연강판은 상기 ROT 단계에서 냉각한 후에 560 ~ 700℃의 온도에서 권취하는 것이 바람직하다. 권취온도가 560℃ 미만에서는 냉각 및 유지하는 동안 폭 방향 온도 불균일에 의해 저온 석출물의 생성 거동이 차이를 나타내어 재질 편차를 유발함으로써 가공성에 좋지 않은 영향을 준다. 이에 반해, 권취온도가 700℃를 초과하면 최종 제품의 조직이 조대한 세멘타이트상을 형성함에 따라 가공성 및 내식성이 저하되는 문제점이 발생하므로, 상기 권취온도의 범위는 560 ~ 700℃로 관리하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법에 대한 기술적 효과를 알아보기 위해 다음과 같이 실험을 실시하였다.

먼저, 아래 [표 1]과 같은 조성으로 된 각각의 강(발명강 3종, 비교강 3종)을 마련하고, 1250℃의 가열로에서 2시간 재가열한 후 [표 2]에 개시된 열연 조건에 따라 열간압연을 실시하였다. 그리고, 제조된 각 강종 별 물성 및 기계적 특성을 측정하여 [표 3]에 나타내었다.

강종	화학 성분 (중량%)						원소간 성분비
강종	C	Mn	P	S	Al	N	원소간 성분비
발명강1	0.0016	0.35	0.011	0.006	0.036	0.0015	12.44
발명강2	0.0034	0.09	0.008	0.008	0.061	0.0023	13.75
발명강3	0.0051	0.28	0.009	0.009	0.073	0.0034	11.11
비교강1	0.0005	0.21	0.012	0.010	0.021	0.0018	6.04
비교강2	0.0094	0.27	0.031	0.011	0.115	0.0031	19.22
비교강3	0.0490	1.52	0.010	0.025	0.031	0.0064	2.51

※ 원소간 성분비: [(Al(%)/27) / (N(%)/14)]

구분	사용강종	재가열온도 (℃)	마무리온도 (℃)	냉각속도 (℃/s)	권취온도 (℃)	숏 볼 직경(mm)	블라스팅 속도(m/sec)
발명예1	발명강1	1250	920	70	600	0.25	45
발명예2	발명강2	1250	920	90	660	0.25	45
발명예3		1250	920	110	660	0.32	45
발명예4		1250	920	110	660	0.32	55
발명예5	발명강3	1250	920	90	580	0.19	55
발명예6	발명강3	1250	920	90	580	0.27	55
발명예7	발명강1	1250	750	90	660	0.29	45
발명예8		1250	920	20	660	0.25	45
발명예9		1250	920	90	500	0.25	45
비교예1	발명강2	1250	920	150	500	0.86	90
비교예2	발명강3	1250	920	70	720	0.04	55
비교예3	비교강1	1250	920	70	660	0.31	45
비교예4	비교강2	1250	920	70	660	0.28	45
비교예5	비교강3	1250	910	80	660	0.27	45

구분	표면조도 지수비	항복점연신현상유무	연신율 (%)	변형페라이트분율(%)	도장성	가공성	내시효성
발명예1	22.6	미발생	50.8	5.9	양호	양호	양호
발명예2	26.4	미발생	46.4	7.1	양호	양호	양호
발명예3	25.1	미발생	42.8	6.9	양호	양호	양호
발명예4	28.6	미발생	41.9	8.5	양호	양호	양호
발명예5	24.8	미발생	41.7	4.3	양호	양호	양호
발명예6	27.7	미발생	40.5	5.6	양호	양호	양호
발명예7	20.4	미발생	33.4	4.1	양호	보통	양호
발명예8	17.6	미발생	40.8	6.9	양호	보통	양호
발명예9	15.9	발생	35.4	3.5	양호	보통	양호
비교예1	36.4	미발생	34.6	15.6	불량	불량	양호
비교예2	11.6	발생	38.4	1.6	불량	보통	불량
비교예3	31.6	발생	42.1	2.1	보통	불량	불량
비교예4	17.4	발생	33.2	1.6	불량	불량	불량
비교예5	10.5	발생	20.6	2.4	불량	불량	불량

[표 3]에서 도장성은 도장재의 평가 항목 중 도장 밀착성 및 표면특성 모두 우수한 경우를 양호, 2가지 특성 중에서 하나만 우수한 경우를 보통, 2가지 특성 모두 좋지 않은 경우를 불량으로 표시하였다.

가공성은 벤딩 가공 시험편에 대하여 균열(Crack) 길이를 측정하여 아래 [표 4]와 같이 5 단계로 구분하고, 1 단계를 양호, 2 ~ 3 단계를 보통, 4 ~ 5 단계를 불량으로 표시하였다.

단계	구체적 판단기준
1 단계	벤딩 가공 부위의 균열이 발생하지 않은 상태
2 단계	벤딩 가공 부위의 균열은 발생하지 않았으나, 가공부위의 표면이 거칠어진 상태
3 단계	점상의 미세균열 개수가 1 ~ 3개 정도 발생된 상태
4 단계	점상의 미세균열 개수가 4개 이상이거나 전체 균열 길이의 합이 10mm 이내인 상태
5 단계	균열이 발생하며, 전체 균열 합산의 길이가 10mm 이상인 상태

내시효성은 강판 가공 후 표면 꺽임이 발생하는 정도에 따라 구분하였으며, 이를 표현하는 꺽임성 지수를 5 단계로 나누어 비교적 꺽임 현상이 미미한 1단계를 양호로, 일부 촉감이 느껴지는 2 ~ 3 단계를 보통으로, 그리고 육안 관찰이 가능한 정도로 꺽임 현상이 발생한 4 ~ 5 단계를 불량으로 판정하였다.

상기한 기준에 따라 위 [표 3]에 개시된 실험 결과를 정리하면 다음과 같다.

발명예 1 내지 6은 본 발명에 따른 강 성분 제어, 열연 프로세스 및 숏 블라스팅 공정 조건을 모두 만족하는 경우이다. 모든 발명예에서 항복점 연신 현상이 발생하지 않았으며, 표면조도지수비(Rmax/Ra)도 20 ~ 30 내외로 관리 범위를 만족하고 소재의 두께 방향으로 전위 밀도가 높은 변형 페라이트립의 분율이 3 ~ 10% 범위로 형성되어 가공 시에 꺽임 현상이 발생하지 않아 우수한 내시효성을 확보할 수 있었다. 더욱이, 밴딩 가공시에도 가공 균열이 발생하지 않아 높은 가공성 및 도장성을 나타내므로 우수한 열연강판 및 도금용 원판의 제조가 가능하였다.

발명예 7 내지 9는 본 발명에 따른 강 성분 제어(발명강 1) 및 숏 블라스팅 공정 조건은 만족하였으나, 열연 프로세스를 만족하지 못한 경우이다. 보다 상세히 설명하면, 발명예 7은 마무리 압연온도를 관리 범위보다 낮은 750℃로 실시하고, 발명예 8은 ROT 공정에서의 냉각속도를 관리 범위보다 낮은 20℃/s로 실시하고, 발명예 9는 권취온도를 관리 범위보다 낮은 500℃로 실시한 경우이다. 이들 발명예 7 내지 9는 일부 항복점 연신 현상은 발생하였으나 여전히 양호한 내시효성을 나타내었으며, 비록 결정립 혼립화, 고용원소 석출, 재질 편차 등으로 인해 가공성이 조금 저하되기는 하였으나 고품질 요건을 만족하며, 여전히 양호한 도장성을 가지므로 가전, 자동차 등의 고부가가치 강판으로 사용 가능하였다.

비교예 1은 본 발명에 따른 강 성분 제어(발명강 2)를 만족하였으나, 열연 프로세스 및 숏 블라스팅 조건을 만족하지 못한 경우이다. 보다 상세하게는 열연 프로세스 조건 중에서는 냉각속도를 관리 범위보다 높은 150℃에서 실시하고 권취온도를 관리 범위보다 낮은 500℃로 실시하였으며, 숏 블라스팅 조건에서는 숏 볼을 관리 범위보다 큰 0.86mm 인 것을 사용하고 숏 블라스팅 속도도 관리 범위보다 큰 90m/sec로 실시한 경우이다. 이 경우 항복점 연신 현상이 발생하지 않아 내시효성 면에서는 양호하나, 표면 거칠기 증가, 내부 경화층 증가 등으로 인해 도장성 및 가공성도 모두 저하되어 고품질이 요구되는 열연강판으로 사용하기에는 부적합하였다.

비교예 2도 본 발명에 따른 강 성분 제어(발명강 3)를 만족하였으나, 열연 프로세스 및 숏 블라스팅 조건을 만족하지 못한 경우이다. 보다 상세하게는 열연 프로세스 조건 중에서 권취온도를 관리 범위보다 높은 720℃로 실시하고, 숏 블라스팅 조건 중에서 숏 볼을 관리 범위보다 작은 0.04mm인 것을 사용한 경우이다. 이 경우 숏 블라스팅에 의한 전위 밀도 증가 효과가 충분히 발현되지 못해 표면조도지수비 및 변형 페라이트립의 분율이 관리 범위를 벗어나고 항복점 연신 현상이 발생하여 내시효성이 저하되었고, 최종 제품의 조직이 조대한 세멘타이트상을 형성함에 따라 가공성 및 도장성이 저하되었다.

비교예 3 내지 5는 본 발명에 따른 열연 프로세스 조건 및 숏 블라스팅 조건을 만족하였으나, 강 성분 조건을 만족하지 못하는 강종(비교강 1 내지 3)을 사용한 경우이다. 대부분의 경우에 항복점 연신 현상의 억제가 어려워 내시효성이 저하되었고, 가공 시에 꺽임 현상의 발생으로 인해 본 발명에 따른 가공 및 도장 특성을 만족할 수 없었다.

마지막으로, 도 2는 발명강 1을 사용하여 표면조도지수비에 따른 내시효성(플루팅 지수로 표현) 및 가공성(가공시 균열 발생 민감도로 표현)의 변화를 측정한 그래프이다. 목표로 하는 내시효성 및 가공성을 만족하기 위해서는 플루팅 지수를 2 이하, 균열 발생 민감도를 0.5 이하로 관리하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 표면조도지수비의 관리 범위를 20 ~ 30으로 조절하면 플루팅 지수 및 균열 발생 민감도가 우수한 거동을 보인다. 이에 반해, 위 관리 범위보다 낮은 영역에서는 플루팅 지수가 2 이상으로 가공시 꺽임 현상이 발생하는 문제점이 있고, 위 관리 범위보다 높은 영역에서는 내시효성은 포화 수치를 나타내는 반하여 가공 균열이 발생하는 문제점을 확인할 수 있었다.

Claims

중량%로, 탄소(C) 0.001 ~ 0.006%, 망간(Mn) 0.05 ~ 0.5%, 인(P) 0.003% 이하(0% 제외), 황(S) 0.020% 이하(0% 제외), 알루미늄(Al) 0.03 ~ 0.10%, 질소(N) 0.001 ~ 0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강으로 제조된 열연강판의 표면에 숏 볼의 직경 0.10 ~ 0.40mm, 블라스팅의 분사속도 40 ~ 60m/sec로 숏 블라스팅을 하는 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 강의 성분은 9 ≤ [(Al(%)/27) / (N(%)/14)] ≤ 16을 만족하도록 하는 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 열연강판은 상기 조성으로 이루어진 강을 910 ~ 980℃에서 마무리 압연하는 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 열연강판은 상기 마무리 압연한 강을 초당 60 ~ 120℃의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 열연강판은 상기 냉각 후에 560 ~ 700℃의 온도에서 권취하는 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 숏 블라스팅에 의해서 표면조도지수비(Rmax/Ra)를 20 ~ 30으로 하는 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판의 제조방법.
중량%로, 탄소(C) 0.001 ~ 0.006%, 망간(Mn) 0.05 ~ 0.5%, 인(P) 0.003% 이하(0% 제외), 황(S) 0.020% 이하(0% 제외), 알루미늄(Al) 0.03 ~ 0.10%, 질소(N) 0.001 ~ 0.004%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강으로 제조되고, 숏 블라스팅 처리에 의해서 표면조도지수비(Rmax/Ra)가 20 ~ 30인 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판.
청구항 7에 있어서,
상기 강의 성분은 9 ≤ [(Al(%)/27) / (N(%)/14)] ≤ 16을 만족하는 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판.
청구항 7에 있어서,
상기 숏 블라스팅 처리에 의해 생성된 변형 페라이트 조직이 상기 열연강판의 두께 방향으로 3 ~ 10%를 차지하는 것을 특징으로 하는 내시효성이 우수한 열연강판.