KR101461773B1

KR101461773B1 - 냉연 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101461773B1
Application number: KR1020127031260A
Authority: KR
Inventors: 다카코 야마시타; 레이코 스기하라; 야스노부 나가타키; ?지 이이즈카; 교지 와타나베; 데츠야 메가
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2014-11-13
Also published as: JP4957829B2; TW201211271A; KR20130004388A; JP2011236469A; CN102884213B; CN102884213A; TWI461542B; WO2011142473A1

Abstract

딥 드로잉성이 우수한 Ti 함유 IF 강판에 있어서, 특수한 처리를 실시하지 않고, 균일한 외관과 프레스 가공 후의 형상 균일성을 얻을 수 있는 냉연 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. Ti 첨가 IF 강판이다. Ti:0.02∼0.1%, Sb:0.03%이하, Cu:0.005%초과 0.03%이하이고, Ti*=(Ti%)-3.4×(N%)-1.5×(S%)-4×(C%)로 나타내는 Ti*를 0＜Ti*＜0.02를 만족시키는 범위에서 함유하며, 또한 (Sb%)≥(Cu%)/5를 만족시키는 범위에서 함유한다. 그리고, 강판 양면에 있어서의 각 표면에서 10㎛까지의 판두께 표층부에 있어서의 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti원소의 함유량(mass%)은 강판중의 전체 Ti 함유량(mass%)의 9%이하로 한다.

Description

냉연 강판 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 자동차의 외판 등에 사용되는, 연질이며 가공 후의 형상 균일성이 우수한 냉연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 자동차의 외장판으로서는 인장 강도가 350㎫미만으로 연질이며, 가공성이 우수한 냉연 강판이나 합금화 용융 아연 도금 강판이 많이 사용되고 있다. 예를 들면, 연질이며 가공성이 우수한 냉연 강판으로서는, 탄(炭)질화물 형성 원소를 함유하는 극저탄소강을 열간 압연하고, 열연 강판의 단계에서 탄질화물을 생성시키며, 강중의 고용(固溶) C 및 고용 N을 저감시킨 후, 냉간 압연 및 재결정 소둔을 거쳐 제조되는 냉연 강판, 소위 IF(Interstitial　Free) 강판이 알려져 있다.

이와 같은 IF 강판 중, 탄질화물 형성 원소로서 Ti를 함유한 IF 강판은 특히 딥 드로잉성 등의 가공성이 우수하다고 하는 특징이 있다. 그렇지만, Ti는 탄질화물뿐만 아니라, 미세한 황화물이나 탄(炭)황화물을 형성하고, 이들 미세 석출물이 재결정 및 재결정 후의 입성장(grain growth)을 저해하는 일이 있기 때문에, 부분적으로 미(未)재결정립이 잔존한다고 하는 문제가 있었다. 부분적으로 미재결정립이 잔존하면 국부적으로 항복강도가 높은 영역이 존재하게 되고, 프레스 가공 후에 형상 불균일이 생기는 일이 있기 때문에, 바람직하지 않다. 또, 합금화 용융 아연 도금을 실시할 때에, 강판 표층부에 미재결정립의 잔존부가 존재하면, 합금화 속도에 편차가 생겨 외관 불균일의 원인으로도 된다.

이들 문제를 해결하는 수법으로서 예를 들면, 특허문헌 1에는 용융 아연 도금 처리를 실행할 때에, 강판 표면에, 탄소 화합물, 질소 화합물 및 붕소 화합물 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 C, N, B량으로서 0.1~1000㎎/㎡ 부착시키고, 또한 유황 또는 유황 화합물을 S량으로서 0.1~1000㎎/㎡ 부착시킨 후, 수소를 포함한 비산화성 분위기에서 680℃이상의 온도로 소둔하는 방법이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 2에는 밴딩(banding)이라고 불리는 표면 외관 불균일을 해결하기 위해, 연속 주조 직후의 슬래브를 그 표면 온도가 1000℃이상이 되도록 홀딩하여 마무리 압연 공정으로 유도하고, Ar3점 이상의 온도에서 마무리하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는 표면 외관 불균일을 해결하기 위해, 강을 연속 주조하여 슬래브로 한 후 가열하고, 표면 온도가 1000℃이상의 슬래브에 산소를 포함한 산화성 가스를 내뿜은 후, 열간 압연, 산세척, 냉간 압연, 소둔을 실행하는 방법이 개시되어 있다.

일본국 특허공개공보 평11-50221호 일본국 특허공개공보 평9-296222호 일본국 특허공개공보 평10-330846호

그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는 유황 또는 유황 화합물을 S량으로서 0.1∼1000㎎/㎡ 부착시키는 공정이 필요해져, 생산성의 저하나 비용의 증대를 초래한다고 하는 문제가 있다.

특허문헌 2에 기재된 방법에서는 슬래브의 표면을 스카핑(scarfing)하는 등 하여 표면 결함을 방지하는, 소위 슬래브 손질을 실행할 수 없고, 특히 아름다운 표면 외관이 요구되는 자동차 외장판 용도로 이용하기에는 부적당하다.

또한, 특허문헌 3에 기재된 방법에서는 강판의 양면에서 외관 불균일을 방지하기 위해서는, 1000℃이상의 고온의 슬래브를 표리 반전시켜 산화성의 가스를 내뿜을 필요가 있어, 실용적이지 않다.

또한, 특허문헌 1∼3의 기술에는 프레스 가공 후의 형상 불균일을 해결하는 방법에 대해서는 개시되어 있지 않다.

본 발명은 이러한 사정에 감안해서, 딥 드로잉성이 우수한 Ti 함유 IF 강판에 있어서, 특수한 처리를 실시하지 않고, 균일한 외관과 프레스 가공 후의 형상 균일성을 얻을 수 있는 냉연 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해, 프레스 가공 후에 표면 결함으로서 현출하는 결함의 발생 메카니즘과 억제 대책에 대해, 예의 연구 조사를 반복하였다. 그 결과, 상기 문제가 생기는 강판에는 극히 표층에 미재결정립이 잔존하는 것, 그리고 이들 미재결정립을 조사한 결과, 강판 표면에서 10㎛까지의 영역에 있어서의 석출물의 석출 상태에 특징이 있는 것을 발견하였다.

또한, 발명자들은 프레스 가공시의 외관 불균일이, 강중에 극미량 존재하는 Cu량에 의해서 변동하는 것을 밝혀냈다. Cu는 최근의 CO₂ 삭감 기운에 의한 철원(鐵源)에의 스크랩 활용에 의해, 용선중의 함유 비율이 증가하는 경향에 있다. 그리고, 철중으로 혼입하면 제거를 할 수 없는, 소위 트램프 엘리먼트(tramp element)로서, 그 특성에의 영향이 염려되고 있는 원소이기도 하다. Cu는 내식성 향상이나 석출 강화 등 강의 특성을 향상할 목적으로 함유되는 일도 있지만, 본 발명의 대상으로 하는 IF 강판에 대해서는 표면 품질의 관점에서 해가 되는 원소이다.

본 발명은 이상의 지견에 의거해서 이루어진 것이고, 그 요지는 이하와 같다.

[1] mass%로, C:0.0005∼0.01%, Si:0.2%이하, Mn:0.1∼1.5%, P:0.03%이하, S:0.005∼0.03%, Ti:0.02∼0.1%, Al:0.01∼0.05%, N:0.005%이하, Sb:0.03%이하, Cu:0.005%초과 0.03%이하이고, Ti*=(Ti%)-3.4×(N%)-1.5×(S%)-4×(C%)로 나타내는 Ti*를 0＜Ti*＜0.02를 만족시키는 범위에서, 또한, (Sb%)≥(Cu%)/5를 만족시키는 범위로 함유하며, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 강판 양면에 있어서, 각 표면에서 10㎛까지의 판두께 표층부에 있어서의 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti원소의 함유량(mass%)이, 강판중의 전체 Ti 함유량(mass%)의 9%이하인 것을 특징으로 하는 냉연 강판. 단, (Ti%), (N%), (S%), (C%), (Sb%), (Cu%)는 각각 Ti, N, S, C, Sb, Cu의 함유량(mass%)을 나타낸다.

[2] 또한 mass%로, Nb:0.001∼0.01%, B:0.0002∼0.0015% 중, 어느 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 냉연 강판.

[3] 강판 표면에 아연계 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 냉연 강판.

[4] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 성분을 갖는 강을 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 해당 슬래브에 대해, 가열 온도가 1000℃이상 1200℃미만이고 또한 1000℃이상의 온도역에서의 가열 시간이 3.0시간 이하의 조건에서 가열하고, 스케일 제거 및 거친 압연을 실시하고, 이어서, 강판 표면 온도가 (Ar3 변태점 -300℃)이상 Ar3 변태점 이하의 범위로 되도록 냉각한 후, 마무리 압연 종료시의 강판 표면 온도가 Ar3 변태점 이상의 온도로 되도록 마무리 압연하고, 냉각하며, 650℃이상의 온도에서 권취(감기)하고, 이어서, 산세척, 냉간 압연 후, 소둔을 실행하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 제조 방법.

[5] 상기 소둔 후, 용융 아연 도금 처리 또는 합금화 용융 아연 도금 처리를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 상기 [4]에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

또한, 본 명세서에 있어서, 강의 성분을 나타내는 %는 모두 mass%이다. 또, 본 발명이 대상으로 하는 냉연 강판에는 냉연 강판에 전기 아연 도금, 용융 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금 등의 표면 처리를 실시한 강판도 포함하는 것이다. 또한, 그 위에 화성 처리 등에 의해 피막을 붙인 강판도 포함하는 것이다.

본 발명에 의하면, 특수한 처리를 실시하지 않고, 균일한 외관을 갖고, 또한, 프레스 가공 후의 형상 균일성이 우수한 냉연 강판이 얻어진다.

이하에, 본 발명의 상세를 설명한다.

종래의 자동차의 외장판용의 Ti 함유 IF 강판의 집합 조직은 판면에 평행한 방향으로 {111}면이 많이 형성되는 것이 알려져 있다. 그렇지만, 상술한 바와 같이, 이와 같은 집합 조직을 갖는 합금화 용융 아연 도금 강판에서는 외관 불균일이 생기는 일이 있고, 냉연 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판에서는 프레스 가공 후의 형상 불균일이 생기는 경우가 있다.

그래서, 이와 같은 외관 불균일이나 프레스 가공 후의 형상 불균일이 생기는 강판에 대해 상세하게 조사하였다. 그 결과, 상기 문제가 생기는 강판에는 판두께 표층부, 구체적으로는 강판 표면에서 10㎛정도까지의 표층부에 부분적으로 미재결정립이 잔존하는 것, 또한, 이들 미재결정립은 {100}면을 주로 하는 방위인 것을 지견하였다. 또, 이들 {100}면을 주체로 하는 미재결정립이 표층 부근에 잔존한 경우에는 프레스 가공 후의 형상 불균일 뿐만 아니라, 합금화 처리시에는 합금화 속도가 국부적으로 다르기 때문에 외관 불균일이 생기는 것도 알 수 있었다.

상기 지견을 받아들여, 본 발명자들은 다음에 표층 부근에 미재결정립이 잔존하는 원인을 상세하게 검토하였다. 그 결과, 미재결정립이 잔존하는 부분에는 크기가 20㎚미만의 극히 미세한 Ti를 포함한 석출물이 많이 존재하는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 미세한 석출물은 자동차 외장판용 강판에 실시되는 일반적인 소둔 조건에서는 고용하지 않고 잔존하며, 소위 핀 고정 효과에 의해서 {111}면 재결정립의 입계 이동을 막기 때문에, 재결정이 용이하게 진행되지 않고, {100}면을 주로 하는 방위의 미재결정립이 잔존하는 것으로 고려된다.

그래서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 다양한 제조 조건에서의 실험을 반복 실시하여 여러 가지의 강판을 얻고, 얻어진 강판에 대해 표층 부근의 상태를 조사하였다. 그렇게 한 바, 특정의 조성의 강에서는 표층 부근에 {100}면의 미재결정립이 많이 잔존하지 않고, 합금화 용융 아연 도금 강판에 있어서의 외관 불균일이나, 냉연 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판의 프레스 가공 후 형상 불균일이 생기지 않는 것을 발견하였다. 그리고, 이 강판의 판두께 최(最)표층 부근, 구체적으로는 강판 양면의 표면에서 10㎛까지의 영역에서는 20㎚미만의 석출물량이 저감되어 있었다. 그래서, 외관 불균일이나 프레스 가공 후 형상 불균일이 생기지 않는 적합한 조건을 정량화하기 위해, 크기가 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti원소의 함유량을 산출하고, 강판중의 전체 Ti 함유량에 대한 비율을 구한 바, 그 비율이 9%이하이면, 외관 불균일이나 프레스 가공 후 형상 불균일의 발생을 저감할 수 있는 것이 명백해졌다.

또한, 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti의 양은 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다.

시료를 전해액중에서 소정량 전해한 후, 시료편을 전해액으로부터 꺼내 분산성을 갖는 용액중에 침지한다. 다음에, 이 용액중에 포함되는 석출물을, 구멍 직경 20㎚의 필터를 이용해서 여과한다. 이 구멍 직경 20㎚의 필터를 여액과 함께 통과한 석출물이 크기 20㎚미만이다. 다음에, 여과 후의 여액에 대해, 유도 결합 플라즈마(ICP) 발광 분광 분석법, ICP 질량 분석법, 및 원자 흡광 분석법 등에서 적절히 선택하여 분석하고, 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti 함유량(mass%)을 구한다.

이상에서, 균일한 외관과 프레스 가공 후의 형상 균일성을 얻기 위해, 본 발명에서는 강판 양면의 각 표면에서 10㎛까지의 영역에서의, 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti원소의 함유량(mass%)은 강판중의 전체 Ti 함유량(mass%)의 9%이하로 한다.

또한 검토를 진행한 바, 프레스 가공시의 외관 불균일은 강중에 극미량 존재하는 Cu량에 의해서 변동하는 것을 알 수 있었다. 이 원인은 주로 황화물의 형태 변화에 의한 것으로 발명자들은 생각하고 있다. 즉, Cu가 혼입하지 않는 종래 성분으로 이루어지는 IF강(鋼)의 경우는 열연 권취시에 Ti계 황화물(예를 들면 Ti₄C₂S₂) 등의 비교적 조대(粗大)한 석출물을 생성하는 것이 알려져 있다. 그러나, Cu가 일정량 이상 포함되는 성분으로 이루어지는 IF강의 경우는 Cu가 Ti계 황화물의 Ti와 일부 치환해서 TiCu계 황화물을 생성해 버린다. 그리고, 치환되어 프리 (free)로 된 Ti는 Ti계 탄화물을 생성하게 된다. 이 Ti계 탄화물이 미세(크기 20㎚미만)한 채 존재하고 있던 경우, 재결정을 늦춘다. 그 결과, 미재결정립이 표층 부근에 잔존하고, 외관 불균일이 생기게 된다.

그리고, 더욱더 검토한 결과, Cu의 혼입량 증가에 의한 상기 외관 불균일의 발생에 대해서는, Sb의 함유가 효과가 있는 것을 발견하였다. Cu량이 증가한 강이 용제되어도, Sb가 함유되는 경우, TiCu계 황화물의 생성이 억제된다. 그 결과, 미세한(크기 20㎚미만) Ti계 탄화물의 생성을 회피할 수 있고, 표면 성상이 우수한 냉연 강판을 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 성분 조성의 한정 이유에 대해 설명한다.

C:0.0005∼0.01%

C는 고용 강화 원소이고, 항복강도의 상승에 기여하며, 면내 강성의 향상에는 유리하지만, 우수한 딥 드로잉성을 얻기 위해서는 극력 저감하는 것이 바람직하다. 0.0005%미만에서는 결정 입경이 현저하게 조대화하여 항복강도가 크게 저하되기 때문에, 면내 강성(剛性)이 저하되어 플루팅(fluting) 등의 결함이 발생하기 쉬워진다. 또, 탈탄 비용의 증대를 초래한다. 따라서, 0.0005%를 하한으로 한다. 한편, C를 다량으로 함유하면 강중에서의 Ti 탄화물량이 증가하고, 표층부에서의 석출물량이 증가해서, 판면에 평행한 방향의 {100}면을 주로 하는 방위의 미재결정립의 잔존량이 증대하기 때문에, 0.01%를 상한으로 한다.

Si :0.2%이하

Si는 비교적 가공성을 열화하지 않고 고용 강화에 의해 강을 강화하는데에 유용한 원소이지만, 소둔시에 표면에 농화해서 용융 아연 도금성을 현저하게 저해하기 때문에, 0.2%이하로 한다.

Mn :0.1∼1.5%

Mn은 고용 강화 원소로서 강의 강도를 증대시킨다. 강판 강성 확보를 위해, 0.1%이상의 함유가 필요하다. 원하는 강도를 얻기 위해 적절히 함유할 수 있지만, 과잉의 함유는 가공성을 저해하기 때문에, 1.5%이하로 한다.

P:0.03%이하

P는 고용 강화 원소이고, 강의 강화와 항복강도 향상에는 유효하다. 그러나, 과도하게 함유하면, 열간, 냉간 균열의 원인으로 될 뿐만 아니라, 용융 아연 도금의 합금화 반응을 저해하기 때문에, 0.03%이하로 한다.

S:0.005∼0.03%

S는 본 발명에 있어서 중요한 원소이다. S는 통상 불가피한 불순물로서 강중에 존재하고, 극력 저감해야 할 것으로 되지만, 본 발명에서는 억지로 그 존재량을 0.005%이상 확보한다. 즉, 0.005%미만에서는 연속 주조 후에 생성하는 TiS가 미세해지고, 열연에서의 슬래브 재가열시에 부분적으로 재고용하기 쉬워지기 때문에, 후공정에서 미세한 TiS 등의 석출물을 비교적 다량으로 석출하는 부위가 생기며, 표층에 국부적으로 {100}방위의 미재결정립을 잔존시키는 원인으로 된다. 이와 같은 미세 석출물의 영향을 저감하기 위해, 0.005%이상으로 한다. 바람직하게는 0.010%이상이다. 한편, 0.03%초과에서는 강판 제조시의 열간 균열이 생기기 쉬워지고, 생산성이 저해되는 동시에 표면 성상을 열화시킨다. 따라서, 0.03%이하로 한다.

Ti :0.02∼0.1%, 또한 0＜ Ti *＜0.02

단, Ti*=(Ti%)-3.4×(N%)-1.5×(S%)-4×(C%)

Ti는 본 발명에 있어서의 가장 중요한 원소의 하나이다. Ti는 강중의 C, N, S를 석출물로서 고정하는 것에 의해, 가공성 향상 효과를 갖는다. 0.02%미만에서는 이와 같은 효과를 얻을 수 없다. 한편, Ti를 0.1%를 초과해서 함유해도 그 이상의 효과가 기대되지 않을 뿐만 아니라, 판내부에 이상 조직의 형성을 초래하여, 가공성을 저하시킨다.

또, 상술한 바와 같이, 강중의 Ti는 강중의 C, N, S와 석출물을 형성하기 위해, 이들 성분에 대해, 해당량 이상 함유하는 것에 의해, 가공성을 향상시킬 수 있다. 그러기 위해서는, 하기 (1)식에서 나타나는 Ti*를 0보다 크게 할 필요가 있다. 한편, 고용 Ti를 과잉으로 존재시키면, 소둔시의 분위기에 따라서는 표층부에서 질화가 생기고, 미세한 TiN을 생성하는 경우가 있으며, 이 미세한 TiN은 표층에 있어서 {100}방위의 미재결정립 잔존을 조장하기 때문에 바람직하지 않다. 강판 양면의 표면에서 10㎛까지의 판두께 표층부에서의, 20㎚미만의 Ti를 포함한 미세 석출물량을 저감하기 위해서는 Ti*를 0.02미만으로 할 필요가 있다.

Ti*=(Ti%)-3.4×(N%)-1.5×(S%)-4×(C%) … (1)

단, (Ti%), (N%), (S%), (C%)는 각각 Ti, N, S, C의 함유량(mass%)을 나타낸다.

Al :0.01∼0.05%

Al은 탈산제로서 함유하는 원소이고, 0.01%이상 필요하지만, 다량으로 함유해도 가일층의 탈산 효과는 얻어지지 않으므로, 0.05%이하로 한다.

N:0.005%이하

N은 적을수록 가공성에는 유리하므로, 적을수록 바람직하다. 0.005%를 초과해서 과잉으로 함유하면, 성형성의 현저한 저하와 고용 Ti량의 저하로 연결되므로, 상한을 0.005%로 한다.

Sb :0.03%이하, Cu :0.005%초과∼0.03%이하, 또한 ( Sb %)≥( Cu %)/5를 만족시키는 범위에서 함유

Sb는 강판 표면의 산화 혹은 질화 억제제로서 함유되는 원소이지만, IF강의 제조에 있어서는, 연속 소둔 중의 질화에 의한 석출물 생성을 억제함으로써 강판 표면 조직 미세화를 경감하고 있다. 덧붙여, 강중에 Cu가 혼입된 효과를 발휘하고, Cu의 양이 0.005%를 초과한 경우에, Cu량의 1/5의 비율의 Sb를 함유하는 것에 의해서, TiCu계 황화물의 생성을 억제하며, 미세한 석출물인 Ti계 탄화물에 의한 외관 불균일 발생을 회피할 수 있고, 결과적으로 표면 성상이 우수한 냉연 강판을 얻을 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, 후술하는 바와 같이, (Sb%)≥(Cu%)/5로 한다. 단, 0.03%초과로 함유하면, 가공성을 해치는 경우가 있다. 따라서, 함유하는 경우는 0.03%이하로 한다.

Cu는 강도 향상이나 내식성 향상을 위해 첨가되는 원소이지만, 연질의 강판을 제조하는 경우에는 적극적으로 첨가하지 않는다. 그렇지만, 첨가하지 않아도 철원에 불가피하게 존재하는 것 이외에, 리사이클의 관점에서 스크랩 사용량이 증가하는 것에 의해서, 강중에 혼입한다. 스크랩을 사용하는 경우의 Cu의 불가피하게 혼입하는 최저량은 대략 0.005%이다. 0.005%이하이면, Cu의 혼입량 증가에 의한 외관 불균일 발생은 문제로 되지 않는다. 한편, 강중에 혼입한 Cu는 제거할 수 없기 때문에, 본 발명에서는 Sb 함유에 의한 무해화를 실행하는데, Cu량이 0.03%초과가 되면 표면 결함은 개선되지만, 기계적 특성이 열화되고, 열간 취성이 악화된다. 이상에서, Cu는 0.005%초과 0.03%이하로 한다.

(Sb%)≥(Cu%)/5 단, (Sb%), (Cu%)는 각각 Sb, Cu의 함유량(mass%)을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 Sb를 함유함으로써, Cu에 의한 미세한 석출물인 Ti계 탄화물에 의한 외관 불균일 발생을 회피하고, 표면 성상이 우수한 냉연 강판을 얻는다. 이와 같은 효과는 (Sb%)≥(Cu%)/5를 만족시키는 범위에서 함유하는 것으로 달성된다.

잔부는 Fe 및 불가피한 불순물이다. 또한, 필요에 따라, 본 발명에서는 Nb:0.001∼0.01%, B:0.0002∼0.0015% 중, 어느 1종 또는 2종을 더 함유하는 것이 바람직하다.

Nb :0.001∼0.01%

Nb는 Ti와 마찬가지로, 탄질화물을 형성해서 가공성을 향상시키는 데에 유리한 원소이다. 특히, 상술한 (1)식의 Ti*가 0.005미만일 경우에는 함유하는 것이 바람직하고, 가공성 향상 효과를 얻기 위해서는 0.001%이상 함유할 필요가 있다. 그러나, 0.01%를 초과해서 함유하면 결정립이 미세화되고, 딥 드로잉성 등의 가공성을 열화시키는 경우가 있다. 따라서, 함유하는 경우는 0.001%이상 0.01%이하로 한다.

B:0.0002∼0.0015%

B는 연질 IF 강판의 입계 강화에 유효한 원소이고, 내(耐) 2차 가공 취성이 필요해지는 경우에 0.0002%이상 함유하면 효과적이다. 그러나, 과잉으로 함유하면, 강판 제조시의 표면 성상을 열화시킬 우려가 있다. 따라서, 함유하는 경우는 0.0002%이상 0.0015%이하로 한다.

다음에, 본 발명의 냉연 강판의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 냉연 강판은 상기와 같은 성분 조성을 갖는 강을 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 해당 슬래브에 대해, 가열 온도가 1000℃이상 1200℃미만이고 또한 1000℃이상의 온도역에서의 가열 시간이 3.0시간 이하의 조건에서 가열하며, 스케일 제거 및 거친 압연을 실시하고, 이어서, 강판 표면 온도가 (Ar3 변태점-300℃) 이상 Ar3 변태점 이하의 범위로 되도록 냉각한 후, 마무리 압연 종료시의 표면 온도가 Ar3 변태점 이상의 온도로 되도록 마무리 압연하며, 냉각하고, 650℃이상의 온도에서 권취하며, 이어서, 산세척, 냉간 압연, 소둔을 실행하는 것에 의해 얻어진다. 또, 용융 아연 도금 처리 강판 또는 합금화 용융 아연 도금 처리 강판을 얻는 경우는, 상기 소둔까지 동등하게 실행한 후, 용융 아연 도금 처리 또는 합금화 용융 아연 도금 처리를 실행한다.

가열 온도는 1000℃이상 1200℃미만으로 한다. 또한 1000℃이상의 온도역에서의 가열 시간은 3.0시간 이하로 한다. 슬래브 가열 공정과 열간 압연 공정의 전체에서 상기 조건을 만족할 필요가 있다. 가열 온도가 1000℃미만일 경우, 압연 온도가 저하되어 마무리 압연 후의 강판 표면 온도를 Ar3 변태점 이상으로 하는 것이 곤란하다. 한편, 가열 온도가 1200℃이상에서는 연속 주조시에 생성한 TiMnS 등의 Ti를 함유하는 황화물이 단시간에 많이 고용하고, 나중에 계속되는 공정에 있어서 크기 20㎚미만의 미세 석출물이 많이 생성되기 때문에, 바람직하지 않다. 가열 온도가 1200℃미만이라도 장시간 홀딩하면, Ti를 함유하는 황화물의 고용이 진행되기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 1000℃이상의 온도역에서의 가열 시간은 3.0시간 이하로 한다.

강판 표면 온도가 (Ar3 변태점-300℃) 이상 Ar3 변태점 이하의 범위로 되도록 냉각 가열된 슬래브에 대해, 스케일 제거 및 거친 압연을 실시한 후, 마무리 압연을 실행하기 전에 표면 온도가 (Ar3 변태점-300℃) 이상 Ar3 변태점 이하의 범위로 되도록 냉각한다.

통상의 제조 방법에서는 열간 압연 공정에 있어서의 마무리 압연 후에 냉각함으로써 페라이트 변태가 시작된다. 그러나, 본 발명에서는 마무리 압연 전에 강판 표면을 냉각하여 표면 온도를 일단 Ar3 변태점 이하로 한다. 이와 같이 마무리 압연 전에 소정의 온도까지 표면을 냉각함으로써, 표층부만은 페라이트 변태를 개시하고, Ti를 포함한 석출물이 생성되기 시작하며, 20㎚이상의 크기로 성장하기 쉬워진다. 그 결과, 20㎚미만의 석출물량이 저감되고, {100}면의 미재결정립이 많이 잔존하지 않으며, 균일한 외관을 갖고, 또한, 프레스 가공 후의 형상 균일성이 우수한 냉연 강판을 얻어지게 된다. 또한, 마무리 압연중에 판두께 중앙으로부터의 복열(復熱) 및 가공 발열에 의해서 표층부의 온도는 상승한다.

마무리 압연 전의 표면 온도가 너무 낮으면, 마무리 압연 종료시의 표면 온도가 Ar3 변태점 이하로 되어 표층부에 비틀림(strain)이 잔존한 페라이트 조직이 생성하고 균일성이 손상되기 때문에, 마무리 압연 전의 표면 온도는 (Ar3 변태점-300℃) 이상으로 할 필요가 있다. 이와 같이 마무리 압연 전에 표면을 일단 냉각하여 표면 온도를 제어하는 것은 본 발명의 제조 방법에 있어서 특히 중요한 요건이고 특징이다.

마무리 압연 전에 표면을 냉각하는 방법으로서는 예를 들면, 통상 스케일 제거에 이용되는 고압 물 분사장치 등을 이용해서, 표면이 적절한 온도역으로 되도록 냉각할 수 있다. 또한, Ar3 변태점은 이하와 같이 해서 구할 수 있다. 각 조성의 강을 100∼1200℃의 온도로 가열하고, 그 후 냉각하면서 온도와 체적 변화를 측정하는 것에 의해, 오스테나이트에서 페라이트로의 변태에 의한 체적 팽창이 생기는 온도(Ar3 변태점)를 알 수 있다.

마무리 압연 종료시의 강판의 표면 온도가 Ar3 변태점 이상의 온도로 되도록 마무리 압연하고, 냉각 마무리 압연 종료시의 강판 표면 온도가 Ar3 변태점을 밑돌면, 강판 표층부에 비틀림이 잔존한 페라이트 조직이 생성되고, 균일성이 손상된다. 이 때문에, 마무리 압연 종료시의 강판 표면 온도가 Ar3 변태점 이상으로 되도록 제어할 필요가 있다.

한편, 마무리 압연 종료 후에 강판 표면 온도가 Ar3 변태점 이상으로 장시간 홀딩되면, 성장한 비교적 조대한 석출물이 재고용되고, 20㎚미만의 미세 석출물량이 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 그 때문에, 강판 표면 온도가 Ar3 변태점 이상의 온도에서 마무리 압연이 종료한 후, 즉시 냉각하여 페라이트 변태를 촉진하는 것이 바람직하다. 냉각 개시까지의 허용 시간은 바람직하게는 1초 이내이다.

650℃이상에서 권취

냉각 후, 650℃이상에서 권취한다. 권취 온도가 650℃를 밑돌면, 석출물의 성장 속도가 작아지고, 20㎚미만의 미세 석출물량이 증가한다. 권취 온도의 상한은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 너무 높으면 표층의 스케일이 성장해서 표면 결함의 원인으로 되기 쉽기 때문에, 800℃미만으로 하는 것이 바람직하다.

권취 후, 산세척, 냉간 압연, 경우에 따라서는 세정한 후, 소둔을 실행한다. 또는 소둔 후, 용융 아연 도금 처리, 합금화 용융 아연 도금 처리를 실행한다. 산세척, 냉간 압연 및 소둔 조건은 특별히 한정할 필요는 없고, 통상의 방법에 따르면 좋다. 권취 후의 강판은 표면에 생성한 스케일을 제거하기 위해 산세척하고, 이어서 냉간 압연을 실행한다. 냉간 압연율(냉간 압연 압하율(壓下率))은 자동차용 외판을 제조할 때에 통상 실행되고 있는 50%∼90%정도로 하면 좋다. 또한, 냉간 압연율은 가공성(r값) 향상의 관점에서는 70%이상으로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 냉간 압연 후의 강판은 압연유(油)의 탈지나 더러움을 제거하기 위해 세정한 후, 재결정 소둔된다. 또한, 소둔 온도는 Ac3 변태점을 초과하면 가공성(r값)이 저하되기 쉽기 때문에, Ac3 변태점 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하한 온도는 700℃정도로 하는 것이 재결정 소둔을 실행하는데 있어서 바람직하다. 소둔 후, 표면 조도의 조정 등을 위해 조질 압연(temper rolling)을 실행하는 것이 바람직하다. 이때, 조질 압연의 압연율(신장률(伸長率))은 0.5%∼1.5%정도로 하는 것이 바람직하다. 이상에 의해, 가공 후의 형상 균일성이 우수한 냉연 강판이 얻어진다.

용융 아연 도금 강판 또는 합금화 용융 아연 도금 강판으로 할 때는 소둔까지 상기 냉연 강판의 경우와 마찬가지로 실행하고, 계속해서 용융 아연 도금 처리 또는 합금화 용융 아연 도금 처리를 실행한다. 또한, 소둔 전에 가벼운 산세척을 실행해도 좋다. 용융 아연 도금 처리 조건, 합금화 용융 아연 도금 처리 조건은 특별히 한정할 필요는 없고, 통상의 방법에 따르면 좋다. 용융 아연 도금 처리 후, 또는 합금화 용융 아연 도금 처리 후, 표면 조도의 조정 등을 위해 조질 압연을 실행하는 것이 바람직하다. 이상에 의해, 가공 후의 형상 균일성이 우수한 용융 아연 도금 냉연 강판 또는 합금화 용융 아연 도금 냉연 강판이 얻어진다.

[실시예 1]

이하에 본 발명에 의한 효과를 구체적으로 나타낸다. 우선, 표 1에 나타내는 성분 조성으로 이루어지는 용강을, 진공 탈가스 처리 후, 연속 주조에 의해 슬래브로 하였다. 다음에, 상기 슬래브를 가열하고, 스케일 제거 후, 판두께 40㎜까지 거친 압연하였다. 다음에, 스케일 제거 장치에서 강판 표층을 냉각한 후, 3.5㎜ 두께까지 마무리 압연하고, 권취 온도 700℃에서 코일로 권취하였다. 또한, 이때의 슬래브의 가열 조건, 마무리 압연 전의 냉각 후의 강판 표면 온도, 마무리 압연 온도를 표 2에 나타낸다.

다음에, 권취 후의 강판을 산세척 후, 0.70㎜까지 냉간 압연(냉간 압연율:80%)해서 공시재로 하고, 전처리로서 탈지, 산세척한 후, 용융 아연 도금 라인에서 소둔, 용융 아연 도금 처리, 합금화 처리, 신장률 1.0%의 조질 압연을 실행하고, 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻었다. 또, 일부의 강판에 대해서는 냉연 강판의 특성을 평가하기 위해, 소둔 후 신장률 1.0%의 조질 압연만의 처리를 실행하고, 냉연 강판을 얻었다.

또한, 상기 소둔시의 분위기는 수소를 포함한 비산화성 가스로 하고, 각 공시재의 소둔 온도는 Ac3 변태점 이하인 840℃로 하였다. 용융 아연 도금 처리는 Al를 0.12% 포함한 460℃ 아연 도금욕을 이용해서, 침입(浸入) 판온도 460℃, 침지(浸漬) 시간 3초에서 실행하였다. 합금화 처리는 도금 후, N₂ 가스 와이퍼를 이용해서 아연 부착량을 편면당 60g/㎡로 조정하고, 510℃, 20초에서 실행하였다.

상기의 제조 방법에 의해 얻어진 냉연 강판 및 합금화 용융 아연 강판에 대해, 강판 양면의 표면에서 10㎛까지의 판두께 표층부에 있어서의 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti원소의 함유량, 기계적 특성 및 가공 후 형상 균일성을 하기의 방법에 의해 측정, 평가하였다. 또, 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해서는 상기에 더해서 외관도 더 평가하였다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

강판 양면의 표면에서 10㎛까지의 판두께 표층부에 있어서의 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti원소의 함유량이 얻어진 냉연 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해, 용융 아연 도금 강판은 도금층을 염산으로 박리한 후, 시료 치수가 3㎝×4㎝로 되는 크기로 절단하고, 10% AA계 전해액(10vol% 아세틸아세톤 -1mass% 염화테트라메틸암모늄-메탄올) 중에서, 전류 밀도 20㎃/㎠에서 정전류 전해하였다. 전해는 강판 양면 동시에 실행하고, 전해 두께는 편면당 표층에서 10㎛까지로 하였다.

전해 후의, 표면에 석출물이 부착되어 있는 시료편을 전해액으로부터 꺼내, 헥사메탈린산나트륨 수용액(500㎎/l)(이하, SHMP 수용액이라고 칭함) 중에 침지하고, 초음파 진동을 부여하며, 석출물을 시료편으로부터 박리해서 SHMP 수용액중에 추출하였다. 다음에, 석출물을 포함한 SHMP 수용액을 구멍 직경 20㎚의 필터를 이용해서 여과하고, 여과 후의 여액에 대해 ICP 발광 분광 분석 장치를 이용해서 분석하며, 여액중의 Ti의 절대량을 측정하였다. 다음에, Ti의 절대량을 전해중량으로 나누어, 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti의 함유량(mass%)을 얻었다. 또한, 전해중량은 석출물 박리 후의 시료에 대해 중량을 측정하고, 전해 전의 시료 중량에서 빼는 것에 의해 구하였다. 또한, 표 3에 나타내는 함유량은 상기에서 구한 양면의 함유량을 평균한 값이다.

기계적 특성

성형성은 인장 특성과 r값의 기계적 특성에 의해 평가하였다. 인장 특성은 JISZ 2201에 기재된 5호 시험편으로 가공한 후, JISZ 2241에 기재된 시험 방법에 따라서 실행하였다. 또 평균 r값은 15%의 인장 변형(prestrain)을 부여한 후, 3점법으로 측정하고, 강판의 1방향에 대해, 90˚방향, 45˚방향, 0˚방향의 r값의 평균=(r(0˚)＋2×r(45˚)＋r(90˚))/4로서 구하였다.

가공 후 형상 균일성

가공 후 형상 균일성 평가는 압연 직각 방향으로 신장률 5%의 비틀림을 부여한 후, 지석 걸기(grinding)를 실행해서, 형상 불균일을 가시화하고, 불균일이 인정되는 것을 ×, 인정되지 않는 것을 ○로 하였다.

도금 후 외관

합금화 용융 아연 도금을 실시한 것에 대해서는 외관 불균일의 유무를 관찰하고, 불균일이 생긴 것을 ×, 불균일 없이 균일한 외관인 것을 ○으로 하였다.

표 3에서 성분 조성이 본 발명 범위내이고 또한 표면에서 10㎛까지의 표층부에 있어서의, 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti원소의 함유량이 강판중에 함유하는 전체 Ti량의 9%이하인 본 발명예는 딥 드로잉성의 지표인 평균 r값이 1.5이상이고, 가공 후의 형상 균일성이 우수하고 또한 외관에 불균일이 없이 균일하며, 자동차 외장판 용도에 적합한 성능을 갖고 있었다.

한편, 비교예에서는 가공 후 형상 균일성, 외관이 뒤떨어지고, 자동차 외장판 용도에 적합한 성능을 만족하지 않았다.

또, 강중의 Cu량이 0.005%를 초과한 것으로, Sb가 함유되어 있지 않은 비교예 부호 A2, B2는 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti량이 증가하고, 즉, 미세한 석출물이 증가하며, 외관 불균일이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 비교예 부호 J2는 Sb의 함유량이 적정하지 않기 때문에, 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti량도 증가하고, 외관 불균일이 발생한 것이다. 한편, Sb를 적정하게 함유하고 있는 본 발명예 부호 C2, D2, E2, F2, H2, I2는 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti량이 적고, 외관 불균일은 회피할 수 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명의 강판은 자동차의 외판을 중심으로, 우수한 성형 후 표면 품질을 필요로 하는 각종 전기 기기, 자동차 등의 부품에 대해 적합하게 사용할 수 있다.

Claims

mass%로, C:0.0005∼0.01%, Si:0.2%이하, Mn:0.1∼1.5%, P:0.03%이하, S:0.005∼0.03%, Ti:0.02∼0.1%, Al:0.01∼0.05%, N:0.005%이하, Sb:0.03%이하, Cu:0.005%초과 0.03%이하이고, Ti*=(Ti%)-3.4×(N%)-1.5×(S%)-4×(C%)로 나타내는 Ti*를 0＜Ti*＜0.02를 만족시키는 범위에서, 또한 (Sb%)≥(Cu%)/5를 만족시키는 범위로 함유하며, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 강판 양면에 있어서, 각 표면에서 10㎛까지의 판두께 표층부에 있어서의 크기 20㎚미만의 석출물에 포함되는 Ti원소의 함유량(mass%)이 강판중의 전체 Ti 함유량(mass%)의 9%이하인 것을 특징으로 하는 냉연 강판.
단, (Ti%), (N%), (S%), (C%), (Sb%), (Cu%)는 각각 Ti, N, S, C, Sb, Cu의 함유량(mass%)을 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
mass%로, Nb:0.001∼0.01%, B:0.0002∼0.0015% 중, 어느 1종 또는 2종을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판 표면에 아연계 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 냉연 강판.
청구항 1 또는 2에 기재된 성분을 갖는 강을 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 해당 슬래브에 대해, 가열 온도가 1000℃이상 1200℃미만이고 또한 1000℃이상의 온도역에서의 가열 시간이 3.0시간 이하의 조건에서 가열하고, 스케일 제거 및 거친 압연을 실시하고, 이어서, 강판 표면 온도가 (Ar3 변태점-300℃) 이상 Ar3 변태점 이하의 범위로 되도록 냉각한 후, 마무리 압연 종료시의 강판 표면 온도가 Ar3 변태점 이상의 온도로 되도록 마무리 압연하고, 냉각하며, 650℃이상의 온도에서 권취하고, 이어서, 산세척, 냉간 압연 후, 소둔을 실행하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 소둔 후, 용융 아연 도금 처리 또는 합금화 용융 아연 도금 처리를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 제조 방법.