KR101586900B1

KR101586900B1 - 법랑용 냉연강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101586900B1
Application number: KR1020140036841A
Authority: KR
Inventors: 박근웅
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2016-01-19
Also published as: KR20150112507A

Abstract

내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 냉연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 법랑용 냉연강판 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.003% 이하, 실리콘(Si) : 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.25%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.02%~0.06%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02%~0.04%, 티타늄(Ti) : 0.06~0.09%, 질소(N) : 0.005% 이하 및 산소(O) : 0.005% 이하를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강판을 상자소둔로에 투입하여 680±10℃로 승온하는 단계; 680±10℃에서 10±1시간동안 유지하여 상자소둔 열처리하는 단계; 및 상기 상자소둔 열처리된 강판을 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

법랑용 냉연강판 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET FOR ENAMEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 법랑용 냉연강판 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상자소둔로(Batch Annealing Furnace)에서 소둔열처리를 통하여 내피쉬 스케일성이 우수한 법랑용 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

법랑용 강판은 법랑의 소재가 되는 강판으로, 통상 냉간압연 및 연속소둔을 통하여 제조된다.

종래의 법랑용 냉연강판의 열처리 방식은 대부분 연속소둔라인(CAL, Continuous Annealing Line)에서 수행되었다.

이러한 열처리 방식을 구현하는 연속소둔라인은 대형 생산설비를 건설하고 세부적인 필요 설비들이 무수히 많은 관계로 건설비용이 높고, 라인 운영비용이 높아서 소량 다품종 냉연강판 생산 측면에서 보면 비효율적인 문제점이 있다.

본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0070683호(2010.06.28. 공개)에 개시된 기포 결함이 없는 법랑용 강판 및 그 제조 방법이 있다.

본 발명의 목적은 내피쉬 스케일성이 우수한 법랑용 냉연강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 법랑용 냉연강판 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0 초과 0.003% 이하, 실리콘(Si) : 0 초과 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.25%, 인(P) : 0 초과 0.02% 이하, 황(S) : 0.02%~0.06%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02%~0.04%, 티타늄(Ti) : 0.06~0.09%, 질소(N) : 0 초과 0.005% 이하 및 산소(O) : 0 초과 0.005% 이하를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강판을 상자소둔로에 투입하여 680±10℃로 승온하는 단계; 680±10℃에서 10±1시간동안 유지하여 상자소둔 열처리하는 단계; 및 상기 상자소둔 열처리된 강판을 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 승온은 8±1시간동안 640±10℃까지 1차 승온한 후, 4±0.5시간동안 680±10℃까지 2차 승온하는 방식으로 수행될 수 있다.

또한, 상기 냉각은 28±2시간동안 50±10℃까지 냉각하는 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 냉각은 600±10℃까지 상자소둔로 내에서 로냉할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 법랑용 냉연강판은 중량%로, 탄소(C) : 0 초과 0.003% 이하, 실리콘(Si) : 0 초과 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.25%, 인(P) : 0 초과 0.02% 이하, 황(S) : 0.02%~0.06%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02%~0.04%, 티타늄(Ti) : 0.06~0.09%, 질소(N) : 0 초과 0.005% 이하 및 산소(O) : 0 초과 0.005% 이하를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 법랑용 냉연강판은, 항복강도 120~170MPa, 인장강도 300~350MPa 및 연신율 45% 이상을 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 법랑용 냉연강판 제조 방법에 의하면, 연속소둔 열처리 방식을 탈피하여 상자소둔 열처리를 이용하는 경우에도, 요구하는 기계적 물성 및 우수한 내피쉬 스케일성을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 방법에 의하면, 소품종 다종 제품 생산에 적합한 상자소둔 열처리를 이용함으로써 저비용 고품질의 법랑용 냉연강판 제조 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 법랑용 냉연강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 시편 1의 미세조직을 나타낸 것이다.
도 3은 시편 9의 미세조직을 나타낸 것이다.

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.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 법랑용 냉연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

법랑용 냉연강판

본 발명에 따른 법랑용 냉연강판은 중량%로, 탄소(C) : 0 초과 0.003% 이하, 실리콘(Si) : 0 초과 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.25%, 인(P) : 0 초과 0.02% 이하, 황(S) : 0.02%~0.06%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02%~0.04%, 티타늄(Ti) : 0.06~0.09%, 질소(N) : 0 초과 0.005% 이하 및 산소(O) : 0 초과 0.005% 이하를 포함한다.

상기 성분들 외에 나머지는 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

이하 본 발명에 따른 법랑용 냉연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.

탄소(C)

탄소(C)는 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다.

상기 탄소는 강판 전체 중량의 0 초과 0.003중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 반대로, 탄소 첨가량이 0.003중량%를 초과하는 경우, 법랑 표면에 기포 결함을 유발할 수 있으며, 딥드로잉 특성을 저하시킬 수 있다.

실리콘(Si)

실리콘(Si)은 페라이트 기지조직에서의 탄소 고용도를 낮추어, 티타늄계 석출물 형성에 기여하며, 법랑용 도료와의 밀착성을 향상시키는 역할을 한다.

그러나, 실리콘이 과다 첨가될 경우, 강판의 표면품질을 저하시키고, 용접성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.

이에 본 발명에서는 실리콘의 첨가량을 강판 전체 중량의 0 초과 0.03증량% 이하로 제한하였다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 강판의 강의 강도를 향상시키며, 특히 법랑용 도료의 밀착성을 향상시키는데 주요한 원소이다.

상기 망간은 강판 전체 중량의 0.15~0.25중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간이 첨가량이 0.15중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 0.25중량%를 초과하는 경우, 성형성을 저해하는 문제점이 있다.

인(P)

인(P)은 법랑용 도료와의 밀착성 증대에 기여하나, 과다 포함될 경우 강판의 성형성을 저하시키는 요인으로 작용한다.

이에 본 발명에서는 인의 함량을 강판 전체 중량의 0 초과 0.02중량% 이하로 제한하였다.

황(S)

황(S)은 망간과 결합하여 MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하여 적열취성을 방지하며, TiS를 형성하여 A3 변태온도 저감 및 수소 흡장원으로 작용하여 내피쉬스케일 특성 향상에 기여할 수 있다.

상기 황은 강판 전체 중량의 0.02~0.06중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 황의 함량이 0.02중량% 미만일 경우, 상기 효과가 불충분하다. 반대로, 황의 함량이 0.06중량%를 초과하면 철과 결합하여 오히려 적열취성을 유발할 수 있다.

가용성 알루미늄(Sol.Al)

가용성 알루미늄(Sol.Al)은 탈산제로 작용하며, 강중 산화물의 생성을 억제하여 연성을 향상시키는 데 기여하며, 질소와 결합하여 수소 흡장원으로서 작용하여 피쉬스케일 방지에도 기여한다.

상기 알루미늄은 강판 전체 중량의 0.02~0.04중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.02중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로 알루미늄의 첨가량이 0.04중량%를 초과하는 경우, 원하지 않는 알루미늄 산화물이 강중 또는 강표면에 잔존하여 연성 저하 및 표면결함 발생 가능성을 높이는 요인이 된다.

티타늄(Ti)

티타늄(Ti)은 탄소, 황, 질소 등과 결합하여 석출물을 형성한다. 이와 같은 티타늄계 석출물은 강판 기지 조직에 기공을 다량 제공하고, 이러한 기공이 수소 흡장원으로 작용함으로써 내피쉬스케일 특성을 확보할 수 있다.

상기 티타늄은 강판 전체 중량의 0.06~0.09중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄의 첨가량이 0.06중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 티타늄의 첨가량이 0.09중량%를 초과하는 경우, A3변태 온도가 강도 상승에 의하여 박강판 제조에 불리하며, 강판의 표면 결함을 유발할 수 있다.

질소(N)

질소(N)는 티타늄과 결합하여 석출물을 형성함으로써 법랑 소성시 피쉬스케일 형성을 억제하는 역할을 한다.

그러나, 질소가 과다 함유될 경우, 고용 질소가 증가하여 강판의 충격특성 및 성형성을 저하시킬 수 있다.

이에 본 발명에서는 질소의 함량을 강판 전체 중량의 0 초과 0.005 중량% 이하로 제한하였다.

산소(O)

산소(O)는 일반적인 강판에서는 불가피한 불순물로 작용하나, 본 발명에 따른 법랑용 강판에서는 망간과 결합하여 수소 흡장원의 역할을 할 수 있다. 그러나, 산소가 과다 함유될 경우, 강중 산화물 생성이 크게 증가하여 강판의 딥드로잉성을 저하시킬 수 있다.

이에 본 발명에서는 산소의 함량을 강판 전체 중량의 0 초과 0.005% 이하로 제한하였다.

상기 합금조성을 갖는 본 발명에 따른 법랑용 강판은 전술한 합금 조성 및 후술하는 후술하는 공정 제어를 통하여, 항복강도 120~170MPa, 인장강도 300~350MPa 및 연신율 45% 이상을 나타낼 수 있어, 우수한 성형성을 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 법랑용 강판의 경우, 적정 함량의 티타늄, 망간, 황 등이 포함됨으로써 법랑용 도료 도포 후 법랑 소성시 피쉬스케일 발생을 억제할 수 있으며, 법랑용 도료와의 높은 밀착성을 나타낼 수 있다.

법랑용 강판 제조 방법

이하, 상기 합금조성을 갖는 본 발명에 따른 법랑용 냉연강판 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 법랑용 냉연강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 법랑용 냉연강판 제조 방법은 승온 단계(S110), BAF 열처리 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.

우선, 승온 단계(S110)에서는 전술한 합금조성을 갖는 강판코일을 상자소둔로에 투입한 상태에서 후술하는 상자소둔 열처리 온도에 해당하는 680±10℃로 승온한다.

보다 바람직하게, 승온은 8±1시간동안 640±10℃까지 1차 승온한 후, 4±0.5시간동안 680±10℃까지 2차 승온하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기의 1차 승온 및 2차 승온 조건은 승온이 너무 빠르게 진행될 때에 발생하는 재질 편차의 문제, 승온이 너무 느릴 경우 생산성 저하 문제를 고려한 것으로, 상기의 1차 승온 조건을 통하여 어느 정도 빠른 속도로 승온을 진행하여 생산성 저하를 방지하고, 아룰러 상기의 2차 승온 조건을 통하여 재질 편차 발생을 최대한 억제할 수 있다.

다음으로, BAF 열처리 단계(S120)에서는 680±10℃에서 10±1시간동안 유지하여 상자소둔(BAF) 열처리한다. 상자소둔 열처리 온도가 680±10℃일 때 제조되는 법랑용 냉연강판의 연신율 및 저항복비를 통한 성형성 확보가 용이하다. 한편, 상자소둔 열처리 시간이 9시간 미만일 경우, 강도 혹은 연신율이 저하될 수 있고, 11시간을 초과하여도 더 이상의 효과없이 생산성 저하만 초래할 수 있다.

다음으로, 냉각 단계(S130)에서는 상자소둔 열처리된 강판을 냉각한다.

냉각은 28±2시간동안 50±10℃까지 냉각하는 방식으로 수행될 수 있다. 이는 강판에 급격한 온도변화가 발생되지 않도록 하기 위함이다.

이때, 600±10℃까지 상자소둔로 내에서 로냉(cooling in furnace)하는 것이 바람직하다. 이 경우, 연신율이 보다 향상될 수 있다.

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. 법랑용 냉연강판 시편의 제조

표 1에 기재된 조성을 갖는 강판 시편(열연코일 제조시 권취 온도(CT) 600℃ 및 700℃)을 각각 연속소둔열처리 및 상자소둔열처리하여 법랑용 냉연강판 시편을 제조하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

1) 시편 1~8을 제조하기 위한 상자소둔열처리의 경우, 강판 시편을 상자소둔로에 투입한 후, 8시간동안 640℃까지 승온하고 4시간동안 680℃까지 승온하였다. 이후 10시간동안 680℃에서 상자소둔 열처리하고, 6시간동안 600℃까지 로냉하였다. 이후, 22시간동안 50℃까지 냉각하였다.

2) 시편 9~16을 제조하기 위한 연속소둔열처리의 경우, 850℃에서 100초동안 소둔열처리한 후, 평균 10℃/sec의 냉각속도로 520℃로 1차 냉각한 후 150초동안 과시효처리하고, 평균 20℃/sec의 냉각속도로 250℃까지 2차 냉각하고, 상온까지 공냉하였다.

2. 기계적 특성 평가

인장강도(TS) 및 항복강도(YS)는 JIS 5호 시험편에 의거한 인장시험을 통하여 측정하였다.

피쉬스케일 발생 여부는 법랑용 도료를 도포하고, 건조한 후, 노점이 20℃이고, 850℃로 유지된 소성로에 3분동안 법랑 소성한 후, 72시간 경과 후 육안으로 관찰하였다.

[표 2]

표 2를 참조하면, 본 발명의 조건, 즉 상자소둔열처리가 적용된 시편 1~8의 경우, 모두 항복강도 120~170MPa, 인장강도 300~350MPa 및 연신율 45% 이상을 나타내었다. 또한, 시편 1~8 모두 피쉬 스케일이 발생하지 않았다.

한편, 연속소둔열처리가 적용된 시편 9~16의 경우에도 대체로 시편 1~8과 유사한 물성을 나타내었으며, 도 2 및 도 3에 도시된 시편 1 및 시편 9의 미세조직의 경우에도 대체적으로 유사하였다.

그러나, 전술한 바와 같이 상자소둔열처리를 수행할 때 법랑용 냉연강판 제조 비용이 현저히 낮아지는 바, 상자소둔열처리를 통하여 법랑용 냉연강판을 제조하는 것이 보다 바람직하다고 볼 수 있다.

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.

Claims

중량%로, 탄소(C) : 0 초과 0.003% 이하, 실리콘(Si) : 0 초과 0.03% 이하, 망간(Mn) : 0.15~0.25%, 인(P) : 0 초과 0.02% 이하, 황(S) : 0.02%~0.06%, 가용성 알루미늄(Sol.Al) : 0.02%~0.04%, 티타늄(Ti) : 0.06~0.09%, 질소(N) : 0 초과 0.005% 이하 및 산소(O) : 0 초과 0.005% 이하를 포함하고, 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강판을 상자소둔로에 투입하여 680±10℃로 승온하는 단계;
680±10℃에서 10±1시간동안 유지하여 상자소둔 열처리하는 단계; 및
상기 상자소둔 열처리된 강판을 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 법랑용 냉연강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 승온은 8±1시간동안 640±10℃까지 1차 승온한 후, 4±0.5시간동안 680±10℃까지 2차 승온하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 법랑용 냉연강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 냉각은 28±2시간동안 50±10℃까지 냉각하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 법랑용 냉연강판 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 냉각은 600±10℃까지 상자소둔로 내에서 로냉(cooling in furnace)하는 것을 특징으로 하는 법랑용 냉연강판 제조 방법.
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