KR101377765B1 - 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

고강도 냉연강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

합금성분 조절 및 공정조건의 제어를 통하여 성형성이 우수한 고항복비 냉연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 냉연강판은 중량%로, C : 0.001 ~ 0.005%, Si : 0.2 ~ 0.3%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.02 ~ 0.05%, S : 0.002 ~ 0.010%, Al : 0.01 ~ 0.10%, Ti : 0.005 ~ 0.040%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, B : 0.0003 ~ 0.0015%, N : 0.004% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 440 ~ 550MPa, 항복강도(YS) : 300 ~ 450MPa 및 항복비(YR) : 0.78 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 냉연강판 및 그 제조 방법{HIGH STRENGTH COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 고강도를 가지면서도 고성형성 및 고항복비 특성을 만족함으로써, 성형성과 충돌안정성이 우수한 자동차용 강판으로 활용하기에 적합한 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차의 구조부재나 보강재는 자동차 차체의 구조를 이루며, 충격시 자동차 실내의 운전자 및 동승자의 안전을 위해 충돌안정성이 우수할 것을 요구한다. 즉, 부품의 형상이 복잡하고 높은 항복강도를 확보하는 것을 통해 충돌안정성을 높일 수 있다.
그러나, 종래의 극저탄소 고강도강은 저항복비와 높은 연신율을 갖고 있어 성형에는 유리하나 저항복비로 인하여 성형 후 제품으로 사용시 높은 강성을 요구하는 구조부재 및 보강재로써의 충돌안정성에는 불리한 단점이 있다. 한편, C-Mn계 저탄소강의 경우에는 항복비는 높으나 연신율이나 소성이방성계수(r-value)가 낮아 성형에 불리한 단점이 있다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0430982호(2004.05.12 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 디프 드로잉성이 우수한 냉연강판의 제조 방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 합금성분 조절 및 공정조건의 제어를 통하여 성형성이 우수한 고항복비 냉연강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 440 ~ 550MPa, 항복강도(YS) : 300 ~ 450MPa, 항복비(YR) : 0.78 이상, 연신율(El) : 38% 이상 및 소성이방성계수(r-value) : 1.5 이상을 갖는 냉연강판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.001 ~ 0.005%, Si : 0.2 ~ 0.3%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.02 ~ 0.05%, S : 0.002 ~ 0.010%, Al : 0.01 ~ 0.10%, Ti : 0.005 ~ 0.040%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, B : 0.0003 ~ 0.0015%, N : 0.004% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : Ar3 ~ Ar3 + 100℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계; (d) 상기 권취된 판재를 산세 처리한 후, 50 ~ 80%의 압하율로 냉간압연하는 단계; 및 (e) 상기 냉간압연된 판재를 700 ~ 750℃에서 소둔 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판은 중량%로, C : 0.001 ~ 0.005%, Si : 0.2 ~ 0.3%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.02 ~ 0.05%, S : 0.002 ~ 0.010%, Al : 0.01 ~ 0.10%, Ti : 0.005 ~ 0.040%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, B : 0.0003 ~ 0.0015%, N : 0.004% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 440 ~ 550MPa, 항복강도(YS) : 300 ~ 450MPa 및 항복비(YR) : 0.78 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 합금성분 조절 및 공정조건 제어를 통하여, 높은 연신율(EL) 및 소성이방성계수(r-value)를 확보할 수 있으므로, 우수한 딥 드로잉성(deep drawing)과 고항복비를 가져 성형성과 충돌안정성이 우수한 고강도 냉연강판을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 인장강도(TS) : 440 ~ 550MPa, 항복강도(YS) : 300 ~ 450MPa, 항복비(YR) : 0.78 이상, 연성-취성천이온도(DBTT) : -40℃ 이하, 연신율(El) : 38% 이상 및 소성이방성계수(r-value) : 1.5 이상을 만족할 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 냉연강판은 딥 드로잉성과 고강도 확보가 가능하면서도, 성형성 및 충돌안정성이 우수하여 자동차용 구조부재나 보강재 등으로 활용하기에 적합하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 냉연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시편을 이용하여 DBTT 실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 비교예 3에 따라 제조된 시편을 이용하여 DBTT 실험 결과를 나타낸 사진이다.
도 4는 비교예 4에 따라 제조된 시편을 이용하여 DBTT 실험 결과를 나타낸 사진이다.
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 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
냉연강판
본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여, 인장강도(TS) : 440 ~ 550MPa, 항복강도(YS) : 300 ~ 450MPa, 항복비(YR) : 0.78 이상, -40℃에서의 연성파면율 : 85% 이상, 연신율(El) : 38% 이상 및 소성이방성계수(r-value) : 1.5 이상을 만족하는 것을 목표로 한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판은 중량%로, C : 0.001 ~ 0.005%, Si : 0.2 ~ 0.3%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.02 ~ 0.05%, S : 0.002 ~ 0.010%, Al : 0.01 ~ 0.10%, Ti : 0.005 ~ 0.040%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, B : 0.0003 ~ 0.0015%, N : 0.004% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 고강도 냉연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 강 중의 침입형 고용강화 원소로써, 이상 조직강에서는 고용강화 뿐만 아니라 오스테나이트에 농화되어 냉연 열처리시 마르텐사이트 형성 및 강도 증가에 기여한다.
상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.001 ~ 0.005 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.001 중량% 미만일 경우에는 NbC 석출물의 양이 줄어들어 결정립의 크기가 조대해져, 성형시 오렌지필과 같은 표면 불량을 유발하는 문제가 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.005 중량%를 초과할 경우에는 고용탄소가 내시효성을 크게 악화시키므로 상기 고용탄소를 제거하기 위해 고가의 니오븀(Nb)을 다량 첨가해야 하는 데 따른 제조 비용의 상승 문제가 있다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 탄화물 형성을 억제하여 고용탄소 증가로 소부경화성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.2 ~ 0.3 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 강판 전체 중량의 0.2 중량% 미만일 경우에는 상기의 탈산 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 강판 전체 중량의 0.3 중량%를 초과할 경우에는 항복점 연신 현상이 발생하고, 강도가 증가하나 연성이 저하되는 문제가 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 강판에 고용된 황(S)과의 반응으로 MnS 석출물을 형성시켜 고용 황에 의한 적열취성(hot shortness)을 방지하는 고용강화 원소로서, 오스테나이트를 안정화하여 2상역 소둔 온도를 저하시키며 낮은 임계냉각속도에서도 마르텐사이트가 생성되기 쉽게 한다.
상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.5 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 강판 전체 중량의 0.5 중량% 미만일 경우에는 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 강판 전체 중량의 1.0 중량%를 초과할 경우에는 강판의 강도가 지나치게 높아지는 데 따른 연신율의 저하로 성형성을 확보하기 어려운 문제가 있다.
인(P)
인(P)은 고용강화에 의하여 강판의 강도를 높이며, 탄화물의 형성을 억제하는 데 효과적인 원소이다.
상기 인(P)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.05 중량%의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다. 상기 인(P)의 함량이 강판 전체 중량의 0.02 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 인(P)의 함량이 강판 전체 중량의 0.05 중량%를 초과할 경우에는 가공취성이 발생하는 문제를 야기할 수 있다.
황(S)
황(S)은 망간(Mn)과 반응하여 미세한 MnS의 석출물을 형성하여 가공성을 향상시킨다.
상기 황(S)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.002 ~ 0.010 중량%의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다. 황(S)의 함량이 강판 전체 중량의 0.002 중량% 미만일 경우에는 MnS의 석출량이 적을 뿐만 아니라 석출되는 석출물의 숫자가 매우 적을 수 있다. 반대로, 황(S)의 함량이 강판 전체 중량의 0.010 중량%를 초과할 경우에는 고용된 황(S)의 함량이 너무 많아 연성 및 성형성이 크게 낮아질 수 있으며, 적열취성의 우려가 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 질소(N)와 반응하여 미세한 AlN 석출물을 형성하여 결정립 미세화와 더불어 석출 강화에 의하여 강도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 강판 전체 중량의 0.01 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상대적으로 AlN 석출물의 양이 줄어들어 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 강판 전체 중량의 0.10 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 연주에 어려움이 있어 생산성을 떨어뜨리며, 항복강도(YS)를 지나치게 상승시키는 문제가 있다.
티타늄(Ti)
본 발명에서 티타늄(Ti)은 TiC, TiN 석출물 형성원소로서, 재가열시 TiC, TiN 등의 고용탄소 및 고용질소를 석출시킨다. 또한, 티타늄은 고용탄소 및 고용질소를 석출시켜 비시효성과 가공성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.005 ~ 0.040 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 강판 전체 중량의 0.005 중량% 미만일 경우에는 상기의 티타늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 강판 전체 중량의 0.040 중량%를 초과할 경우에는 TiC, TiN 석출물 등이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하되고, 제조되는 강판의 표면 결함을 유발시킬 수 있다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 강력한 탄질화물 형성원소로써, 열간압연 시 강 중에 존재하는 탄소(C), 질소(N) 등과 반응하여 미세한 NbC, NbN 석출물 등을 형성하여 결정립 성장을 억제한다. 또한, 니오븀(Nb)은 결정립 미세화 효과를 통해 강도향상 및 2차 가공취성을 억제하는 효과를 갖는다.
상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 강판 전체 중량의 0.02 중량% 미만일 경우에는 일정량의 고용 탄소량이 과다하여 항복점 연신 및 시효현상이 가속화된다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 강판 전체 중량의 0.06 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.
보론(B)
보론(B)은 강력한 소입성 원소로서, 인(P)의 편석을 막아 강도를 향상시키는 역할을 한다. 만일, 인(P)의 편석이 발생할 경우에는 2차가공취성이 발생할 수 있으므로, 보론(B)을 첨가하여 인(P)의 편석을 막아 가공취성에 대한 저항성을 증가시킨다.
상기 보론(B)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.0003 ~ 0.0015 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 보론(B)의 함량이 강판 전체 중량의 0.0003 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 보론(B)의 함량이 강판 전체 중량의 0.0015 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 보론 산화물의 형성으로 강판의 표면 품질을 저해하는 문제를 유발할 수 있다.
질소(N)
본 발명에서 질소(N)는 불가피한 불순물로서, AlN, TiN 등의 개재물을 형성시켜 강판의 내부 품질을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명에서 질소(N)는 극소량으로 제어하는 것이 바람직하나, 이 경우 제조 비용이 증가하고 관리의 어려움이 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 강판 전체 중량의 0.004 중량% 이하로 제한하였다.
냉연강판 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법을 나타낸 공정 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(S160) 및 냉각 단계(S170)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서는 실시하는 것이 더 바람직하다.
본 발명에 따른 냉연강판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 중량%로, C : 0.001 ~ 0.005%, Si : 0.2 ~ 0.3%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.02 ~ 0.05%, S : 0.002 ~ 0.010%, Al : 0.01 ~ 0.10%, Ti : 0.005 ~ 0.040%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, B : 0.0003 ~ 0.0015%, N : 0.004% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어질 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.
본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우에는 연속주조중에 생성된 조대한 석출물들이 완전히 용해되지 않은 상태로 남아 있어 열간압연후에도 조대한 석출물이 많이 생성되는 문제를 유발할 수 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.
열간 압연
열간압연 단계(S120)에서는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : Ar3 ~ Ar3 + 100℃로 열간 압연하다. 본 단계에서, Ar3의 구체적인 온도는 900 ~ 950℃를 제시할 수 있다.
상기 마무리 압연 온도(FDT)가 Ar3 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 문제로 가공성이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 마무리 압연 온도(FDT)가 Ar3 + 100℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다.
냉각/권취
냉각/권취 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 600℃까지 냉각하여 권취한다.
본 단계에서, 권취 온도가 500℃ 미만일 경우에는 마무리 압연온도와 권취 온도의 급격한 차이로 인해 강판의 표면 품질이 저하되는 문제가 있다. 반대로, 권취 온도가 600℃를 초과할 경우에는 석출물이 너무 조대하게 성장하여 결정립 미세화 효과가 떨어지므로 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.
한편, 냉각/권취 단계(S130)에서 냉각 속도는 20 ~ 40℃/sec로 실시하는 것이 바람직하다. 본 단계에서, 냉각 속도가 20℃/s 미만일 경우에는 석출물의 평균입자 크기가 대략 0.2㎛를 초과하는 문제로 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 40℃/s를 초과할 경우에는 조직이 경해져서 충격인성이 저하되는 문제가 있다.
산세
산세 단계(S140)에서는 권취된 판재, 즉 상기의 열연과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위하여 산세(acid pickling)한다.
냉간 압연
냉간압연 단계(S150)에서는 산세 처리된 판재를 냉간 압연한다.
상기 냉간압연 단계(S150)에서, 냉간 압하율은 50 ~ 80%로 실시하는 것이 바람직하다. 상기 냉간 압하율이 50% 미만일 경우에는 소둔재결정 핵생성양이 적기 때문에 후술할 소둔 열처리시 결정립이 과도하게 성장하여 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다. 반대로, 냉간 압하율이 80%를 초과할 경우에는 핵생성 양이 지나치게 많아져 소둔 결정립이 오히려 너무 미세하여 연성이 감소하며, 성형성이 저하되는 문제가 있다.
소둔 열처리
소둔 열처리 단계(S160)에서는 냉간압연된 판재를 700 ~ 750℃에서 20 ~ 35시간 동안 소둔 열처리한다.
이때, 소둔 열처리는 최종 제품의 재질을 결정하는 중요한 공정 변수 중 하나이다. 이러한 소둔 열처리는 700 ~ 750℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직한데, 이는 최종적으로 형성되는 조직이 매우 미세하고 NbC 석출물과 AlN 석출물의 평균입자 크기가 0.1㎛ 이하가 되도록 유도하기 위함이다.
본 단계에서, 소둔 열처리 온도가 700℃ 미만일 경우에는 재결정이 충분히 완료되지 못하여 목표로 하는 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 소둔 열처리 온도가 750℃를 초과할 경우에는 재결정립의 조대화로 강도가 저하되는 문제가 있다.
또한, 소둔 열처리 시간이 20시간 미만일 경우에는 재결정이 충분히 완료되지 못하여 목표로 하는 연성을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 소둔 열처리 시간이 35시간을 초과할 경우에는 결정립의 조대화와 인(P)의 편석으로 인한 품질 저하 문제를 야기할 수 있다.
냉각
냉각 단계(S170)에서는 소둔 열처리 과정에 의하여 재결정화된 판재를 550 ~ 650℃까지 냉각한다. 이때, 냉각은 550 ~ 650℃까지는 로냉하고 550℃~상온까지은 간접수냉 또는 간접가스젯 쿨링(Gas Jet Cooling : GJC)을 이용하는 것이 바람직하다. 본 단계에서, 냉각 속도는 대략 1 ~ 100℃/sec가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기의 과정(S110 ~ S170)으로 제조되는 냉연강판은 탄소 함량이 0.001 ~ 0.005 중량%로 첨가되는 극저탄소강에서 Mn 및 P 함량을 낮춤으로써 충분한 재결정과 회복이 일어나도록 유도하여 고 항복비 및 고연신율과 높은 가공경화지수()를 확보할 수 있다. 이를 통해, 우수한 딥 드로잉성과 고항복비 특성을 가져 성형성과 충돌 안정성이 우수한 인장강도(TS) : 440MPa 이상 및 항복강도(YS) : 300MPa 이상을 만족하는 고강도 및 고성형성을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 고강도 냉연강판은 딥 드로잉성과 고강도 확보가 가능하므로, 성형 가공이 많이 요구되는 자동차용 구조부재나 보강재 등으로 활용하기에 적합하다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 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 조성과 표 2의 공정 조건으로 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 4에 따른 시편을 제조하였다. 이후, 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들에 대한 인장시험을 실시하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure 112012051929395-pat00001

[표 2]
Figure 112012051929395-pat00002

2. 기계적 물성 평가
표 3은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 4에 따른 시편에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
[표 3]
Figure 112012051929395-pat00003
표 1 내지 표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들은 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 400 ~ 550MPa, 항복강도(YS) : 300 ~ 450MPa, 항복비(YR) : 0.78 이상, 연신율(El) : 38% 이상, 소성이방성계수(r-value) : 1.5 이상 및 연성-취성 천이온도(DBTT) : -40℃ 이하를 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
반면, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 인장강도(TS) 연성-취성천이온도(DBTT) 및 항복강도(YS)는 목표값을 만족하였으나, 항복비(YR), 연신율(EL) 및 소성이방성계수(r-value)가 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 3 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, 인장강도는 목표값을 만족하였으나, 항복강도(YS), 항복비(YR), 연신율(EL), 소성이방성계수(r-value) 및 연성-취성천이온도(DBTT, ductile brittle transition temperature)가 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4는 실시예 1 및 비교예 3 ~ 4에 따라 제조된 시편들을 이용하여 2차가공취성평가를 위한 DBTT 실험한 결과를 나타낸 사진들이다.
도 2 내지 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 20 시간 동안 소둔 열처리를 실시한 실시예 1에 따라 제조된 시편은 크랙이 발생하지 않았는데 반해, 40 시간 및 60시간 동안 소둔 열처리를 각각 실시한 비교예 3 및 4에 따라 제조된 시편들의 경우 시간의 경과에 따라 크랙 발생이 더욱 심화되는 것을 확인할 수 있다.
위의 실험에서 알 수 있는 바와 같이, 탄소(C)의 함량이 0.001 ~ 0.005 중량%로 첨가되는 극저탄소강에서, Mn, P 함량에 따라 소둔열처리 과정에서 P가 편석되어 가공후에 취성파괴가 쉽게 일어나는 문제가 발생할 수 있다. 또한, Mn과 P함량이 높으면 열연판재의 결정립은 다른 형태를 보이게 되는데, 이는 Mn과 P가 재결정을 지연시켜 열연강판의 강도를 지나치게 증가시킨다. 이러한 경우 열연강판의 강도가 높아 냉간압연성을 저해하는 요인이 된다.
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 : 열간압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계
S140 : 산세 단계
S150 : 냉간압연 단계
S160 : 소둔 열처리 단계
S170 : 냉각 단계

Claims (7)

  1. (a) 중량%로, C : 0.001 ~ 0.005%, Si : 0.2 ~ 0.3%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.02 ~ 0.05%, S : 0.002 ~ 0.010%, Al : 0.01 ~ 0.10%, Ti : 0.005 ~ 0.040%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, B : 0.0003 ~ 0.0015%, N : 0.004% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : Ar3 ~ Ar3 + 100℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계;
    (c) 상기 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 500 ~ 600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;
    (d) 상기 권취된 판재를 산세 처리한 후, 50 ~ 80%의 압하율로 냉간압연하는 단계; 및
    (e) 상기 냉간압연된 판재를 700 ~ 750℃에서 소둔 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 냉각은
    20 ~ 40℃/sec의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    소둔 열처리는 20 ~ 35시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후,
    (f) 상기 소둔 열처리된 판재를 550 ~ 650℃까지 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  5. 중량%로, C : 0.001 ~ 0.005%, Si : 0.2 ~ 0.3%, Mn : 0.5 ~ 1.0%, P : 0.02 ~ 0.05%, S : 0.002 ~ 0.010%, Al : 0.01 ~ 0.10%, Ti : 0.005 ~ 0.040%, Nb : 0.02 ~ 0.06%, B : 0.0003 ~ 0.0015%, N : 0.004% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
    인장강도(TS) : 440 ~ 550MPa, 항복강도(YS) : 300 ~ 450MPa 및 항복비(YR) : 0.78 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 강판은
    연성-취성 천이온도(DBTT) : -40℃ 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 강판은
    연신율(El) : 38% 이상 및 소성이방성계수(r-value) : 1.5 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
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