KR101630959B1

KR101630959B1 - 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101630959B1
Application number: KR1020140158696A
Authority: KR
Inventors: 윤정봉; 김종화
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-06-16
Also published as: KR20160058288A

Abstract

본 발명은 법랑제품의 소지금속으로 사용되는 강판에 관한 것으로, 표면결함이 없고 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 성분조성 및 이들의 상관 관계를 제어함과 동시에, 제조조건을 최적화함으로써, 제조되는 법랑용 강판의 표면결함 발생을 최소화하고, 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판을 제공할 수 있다.

Description

표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판 및 이의 제조방법 {PORCELAIN ANAMEL STEEL SHEET HAVING SURFACE QUALITIES AND EXCELLENT FORMABILITY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 법랑제품의 소지금속으로 사용되는 강판에 관한 것으로, 표면결함이 없고 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

법랑강판은 소지강판인 냉연강판 위에 유리질 유약을 도포한 후, 고온에서 소성시켜 내식성, 내후성, 내열성 등을 향상시킨 일종의 표면처리 제품으로서, 이러한 법랑강판은 건축 외장용, 가전용, 식기용 등에 주로 사용되고 있다.

종래의 법랑용 강판은 법랑제품에서 가장 치명적인 결함으로 알려진 피쉬스케일(fishscale) 결함을 방지하거나 성형성을 향상시키기 위하여, 탈탄 소둔공정 또는 상소둔을 경유함으로써 내피쉬스케일성을 확보하였으나, 이는 제품의 원가를 상승시키는 결과를 초래하였다.

최근에는, 제조 원가의 절감을 목적으로 Ti를 첨가하고 연속소둔공정을 이용하여 제조한 강판(특허문헌 1)이 제공되었으나, 이는 Ti의 높은 함량으로 인해 연주 작업시 노즐벽에 Ti계 산화물이 부착되어 노즐막힘을 일으키는 문제가 있다.

또한, 이들 개재물이 강판 표면에 노출될 경우 기포 결함을 일으키는 문제점이 있으며, 재결정온도가 높아 고온에서 소둔 처리를 해야하므로 생산성이 낮고 제조원가가 높은 단점이 있다.

그 외, 산소의 함량을 높여 강중 산화물을 이용하여 수소흡장능을 확보한 고산소강(특허문헌 2)에 대해서도 제공된 바 있으나, 이 경우 높은 산소 함량으로 내화물의 용손이 과다하게 발생함에 따라 연주생산성이 매우 낮은 단점이 있다.

일본공개특허공보 제2000-001741호 일본공개특허공보 제2002-249850호

본 발명의 일 측면은, 성분조성 및 이들의 상관 관계를 제어함과 동시에, 제조조건을 최적화함으로써, 제조되는 법랑용 강판의 표면결함 발생을 최소화하고, 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.003% 미만(0은 제외), 실리콘(Si): 0.1~0.5%, 인(P): 0.035~0.075%, 황(S): 0.005~0.015%, 티타늄(Ti): 0.06~0.10%, 질소(N): 0.003% 이하를 포함하고, 하기 관계식 1로 표현되는 표면결함 관련 지수(D)가 2~8을 만족하고, 하기 관계식 2로 표현되는 성형성 관련 지수(F)가 3 이상을 만족하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판을 제공한다.

[관계식 1]

D = (Ti-N-C)/S

[관계식 2]

F = {Ti-N-C-(0.3*P)-(0.8*S)}/C

(상기 관계식 1의 D 값 및 2의 F 값의 계산에 사용된 Ti, N, C, S, P 등은 각각 해당 성분들의 중량%를 원자량으로 나눈 값이다.)

본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 성분조성을 만족하는 강 슬라브를 1100~1200℃로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 900℃ 이상의 열간 마무리 온도에서 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 550℃ 이상에서 권취하는 단계; 상기 권취된 열연강판을 65% 이상의 냉간압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연강판을 800℃ 이상에서 1분 이상 소둔 열처리하는 단계를 포함하는 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 강의 성분조성 및 제조조건을 최적화시킴에 따라 강판의 표면품질이 우수할 뿐만 아니라, 법랑처리 후 피쉬스케일 등의 결함이 없고 성형성이 우수한 법랑용 강판을 제공할 수 있다.

법랑용 강판의 가장 치명적인 결함 중 한가지는 피쉬스케일(fishscale) 결함으로서, 피쉬스케일 결함은 법랑용 강판의 제조공정 중 강중에 고용되어 있던 수소가 냉각된 상태로 강의 표면으로 방출됨으로써 발생되는 현상이다.

이와 같은 피쉬스케일 결함을 방지하기 위해서는, 강중에 고용된 수소를 흡착할 수 있는 위치(site)를 강 내부에 다량 형성시킬 필요가 있다. 이에, 주로 석출물을 활용한 법랑용 강종이 제시되었으며, 이때 수소 흡장 위치(site)로서 MnS, CrO 등과 같은 비금속 개재물, BN, TiN, TiS 등과 같은 석출물, 그리고 탈탄소둔 후 생성되는 미세공공(micro-void) 등이 활용되었다.

본 발명에서는 법랑용 강판의 강 성분을 조절하여 수소의 흡장 위치(site)로서 주로 (Ti,Fe)P 석출물을 활용함과 동시에, 강 성분들 중 표면결함 및 성형성에 영향을 미치는 성분들을 제어함으로써 표면품질이 우수하면서, 성형성이 우수한 강판을 제공하고자 한다.

이하, 본 발명에 따른 법랑용 냉연강판 및 그 제조방법에 대한 실시예들을 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판은 중량%로, 탄소(C): 0.003% 미만(0은 제외), 실리콘(Si): 0.1~0.5%, 인(P): 0.035~0.075%, 황(S): 0.005~0.015%, 티타늄(Ti): 0.06~0.10%, 질소(N): 0.003% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 법랑용 냉연강판에서 상기와 같이 성분을 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 성분원소의 함유량은 별도의 기재가 없는 한 모두 중량%를 의미한다.

C: 0.003% 미만(0은 제외)

탄소(C)를 0.003% 이상 첨가할 경우, 강중 고용 탄소의 양이 많아 소둔시 집합조직의 발달을 방해하여 성형성을 저하시킨다. 또한, 시효현상이 발생하여 생산 후 긴 시간이 지난 후에 가공을 행할 경우 표면결함(Stretcher Strain 결함)이 발생할 가능성이 높기 때문에, 그 상한을 0.003% 미만으로 제한하는 것이 바람직하다.

Si: 0.1~0.5%

실리콘(Si)은 법랑처리 중 표면에서 법랑유약, 산소와 공유결합하여 법랑밀착성을 향상시키는 역할을 하는 원소이다. 강판의 법랑밀착성을 효과적으로 향상시키기 위해서는 상기 Si을 0.1% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하지만, 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 강도가 너무 높아지고, 강 제조공정 중 표면결함을 유발할 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.

P: 0.035~0.075%

일반적으로 인(P)은 불가피하게 포함되는 원소로서, 통상의 경우 이러한 P의 함량을 최대한 억제하고자 하지만, 본 발명에서는 (Ti,Fe)P 석출물을 이용하여 강판의 내피쉬스케일성을 확보하기 위하여 첨가하는 원소이다. 이러한 P의 함량이 0.035% 미만이면 (Ti,Fe)P 석출물이 충분이 형성되지 못하거나, 그 크기도 너무 작아 내피쉬스케일성 향상 효과가 불충분하고, 반면 그 함량이 0.075%를 초과하게 되면 강판의 강도가 너무 높아지고, 소둔시 집합조직발달을 저해하여 성형성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 P의 함량을 0.035~0.075%로 제한하는 것이 바람직하다.

S: 0.005~0.015%

황(S)은 일반적으로 강의 물성을 저해하는 원소로 알려져 있으나, 본 발명에서는 미세한 티타늄황화물 또는 티타늄망간황화물을 형성하여 법랑처리 공정시 발생하는 수소를 흡수·저장하여 강판의 피쉬스케일 결함 발생을 방지한다.

상술한 효과를 위해서는 0.005% 이상으로 S을 첨가하는 것이 바람직한데, 만일 S의 함량이 0.005% 미만이면 생성되는 티타늄황화물의 양이 적어 수소흡장능이 저하됨에 따라 피쉬스케일 결함이 발생할 가능성이 높다. 반면, 그 함량이 0.015%를 초과하게 되면 연성이 크게 낮아지고 S에 의한 적열취성이 발생하기 쉬운 문제가 있다. 따라서, 그 함량을 0.005~0.015%로 제한하는 것이 바람직하다.

Ti: 0.06~0.10%

티타늄(Ti)은 본 발명에서 피쉬스케일 발생을 방지하기 위하여 (Ti,Fe)P 및/또는 TiS 석출물을 형성시키는데 중요한 첨가원소이다.

이러한 Ti의 함량이 0.06% 미만이면 생성되는 석출물의 양이 너무 적어 피쉬스케일이 발생할 가능성이 높으며, 반면 그 함량이 0.10%를 초과하게 되면 제강작업시 Ti계 산화물이 과도하게 생성되고, 이러한 산화물이 노즐벽에 붙어 제강작업성을 크게 저하시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 Ti의 함량을 0.06~0.10%로 제한하는 것이 바람직하다.

N: 0.003% 이하

강중에 첨가되는 질소(N)의 함량이 증가할수록 성형성은 낮아지며, 기포결함이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 그 상한을 0.003%로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명은 Ti, S 및 P 등을 첨가하여 (Ti,Fe)P 및/또는 TiS 석출물을 형성시키는 것이 바람직한데, 이때 관련된 성분들은 강의 표면결함 또는 성형성에 밀접한 관련이 있다.

즉, 티타늄황화물(TiS)의 형성을 위해 다량으로 첨가되는 S은 적열취성을 발생시켜 표면결함을 유발할 가능성이 크다. 또한, Ti 석출물들의 양은 Ti의 함량과 밀접한 상관성이 있는데, Ti의 함량이 너무 높으면 표면결함이 발생하거나 법랑 밀착성이 저하되는 문제가 있으며, 반면 Ti 함량이 너무 낮으면 형성되는 석출물의 양이 충분하지 못하여 피쉬스케일 결함을 억제하는 효과가 적고, 성형이 낮아지거나 적열취성에 의한 표면결함을 발생시킬 확률이 높아지는 문제가 있다.

이에 따라, 본 발명에서는 강의 표면결함과 성형성에 영향을 미치는 성분들 특히, Ti와 S의 성분함량을 하기 관계식 1로 표현되는 표면결함 관련 지수(D) 및 하기 관계식 2로 표현되는 성형성 관련 지수(F)와 관련하여 제어하면서, 강의 표면결함 및 성형성에 영향을 미치는 다른 성분들과의 상관관계를 제어하고자 하였다.

[관계식 1]

D = (Ti-N-C)/S

[관계식 2]

F = {Ti-N-C-(0.3*P)-(0.8*S)}/C

보다 구체적으로, 본 발명에서는 표면결함 관련 지수(D)가 2~8을 만족하고, 성형성 관련 지수(F)가 3 이상을 만족하도록 Ti, P, S을 첨가하는 것이 바람직하다.

이때, Ti, N, C 및 S 함량 간의 상관관계로 표현되는 표면결함 관련 지수(D)가 2 미만이면 표면결함 발생 확률이 매우 높아지는 문제가 있으며, 반면 8을 초과하게 되면 표면결함 발생은 없으나 법랑밀착성이 크게 저하되는 문제가 있다.

또한, Ti, N, C, P 및 S 함량 간의 상관관계로 표현되는 성형성 관련 지수(F)가 3 미만이면 성형성이 너무 낮아져 가공시 결함이 발생할 확률이 높아지는 문제가 있다.

상술한 바와 같이, 성분조성을 적절히 제어함으로써 강 내에 (Ti,Fe)P 석출물 및/또는 TiS 석출물을 포함하는데, 이때 상기 석출물들은 관찰시야 1평방 cm (cm²)당 1×10⁸개 이상으로 분포될 경우, 표면결함이 없는 강판을 확보할 수 있다.

상기와 같은 분포로 형성된 석출물들은 열간 및 냉간 압연시 상기 석출물이 파쇄됨에 동시에 내부 크랙(crack)을 발생시킴으로써 상기 석출물 자체 또는 그 주변에 미세공공(micro-void)의 형성을 대폭 향상시킬 수 있다. 상기 형성된 미세공공은 수소를 흡수·저장할 수 있는 흡장 위치(site)로 활용될 수 있다.

본 발명에서 상기 석출물 자체 또는 그 주변 미세공공을 포함하는 석출물의 크기가 0.05~0.30μm인 것이 바람직하다. 석출물의 크기가 0.05μm 미만이면 열간 및 냉간 압연시 파쇄되어 생성되는 미세공공의 크기가 너무 작아 고용 수소의 흡장 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 반면 0.30μm 보다 클 경우에는 분포되는 전체 석출물의 양이 적어져 내피쉬스케일성을 확보하기 어려울 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 법랑용 냉연강판을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.

하기의 제조방법은 본 발명의 법랑용 냉연강판을 제조할 수 있는 바람직한 일 예를 나타낸 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 상술한 성분조성 및 성분관계를 만족하는 강 슬라브를 제조한 다음, 상기 강 슬라브를 재가열처리 한다.

본 발명에서 상기 재가열처리시 온도는 중요한 인자 중 하나로서, 본 발명에 따른 석출물의 크기 및 분포량을 결정하는데에 중요한 영향을 미치며, 이때의 온도는 강에 첨가되는 원소의 종류 및 함량에 따라 석출물의 재용해/석출 온도가 달라진다. 이러한 재가열 온도가 1200℃를 초과하게 되면 석출물의 크기가 너무 작아져 피쉬스케일 결함이 발생할 가능성이 높다.

따라서, 상기 재가열 온도는 1200℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1100~1200℃에서 실시할 수 있다.

상기 재가열된 강 슬라브를 900℃ 이상의 열간 마무리 압연온도로 열간압연하여 열연강판을 제조하는 것이 바람직하다.

상기 열간 마무리 압연온도가 900℃ 미만이면 연신된 페라이트의 생성으로 후속적으로 실시되는 소둔 공정 후 {111} 집합조직이 크게 저하된다. {111} 집합조직이 저하되면 r값이 크게 낮아져 오무림가공성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 상기 열간 마무리 압연온도는 900℃ 이상으로 제어하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 900~1000℃에서 실시할 수 있다.

상기 제조된 열연강판을 550℃ 이상에서 권취하는 것이 바람직하다.

상기 권취시 온도가 550℃ 미만이면 석출물의 크기가 너무 작고, 열연 결정립도 작아져 성형성이 낮아지는 문제가 있다.

따라서, 상기 권취 온도는 550℃ 이상으로 제어하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 550~650℃에서 실시할 수 있다.

이후, 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 것이 바람직하다.

상기 냉간압연시 냉간압하율이 65% 미만이면 석출물과 기지금속 간의 미세공공의 양이 적어 피쉬스케일이 발생하게 되고, 재결정 집합조직의 발달이 낮아 성형성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 상기 냉간압하율은 65% 이상으로 제어하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 65~90%로 실시할 수 있다.

이후, 상기 제조된 냉연강판을 800℃ 이상에서 1분 이상 연속소둔 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 연속소둔은 냉간압연된 강판에 연성과 성형성을 부여하는 작용을 하는 것으로서, 이때 소둔 온도가 800℃ 미만이면 재결정이 완료되지 않아 연성 및 성형성을 확보하기 어려우며, 소둔 시간이 1분 미만으로 너무 짧을 경우에도 재결정이 완료되지 않아 연성 및 성형성 확보에 어려움이 있다.

따라서, 상기 연속소둔은 800℃ 이상에서 1분 이상 실시하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 800~900℃에서 실시할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1의 조성을 갖는 강 슬라브를 제조한 후, 상기 강 슬라브를 1150℃ 가열로에서 1시간 유지시킨 후 열간압연을 실시하였다. 이때, 재가열 온도에 대한 효과를 검증하고자, 발명강 1과 동일한 성분조성을 갖는 비교강 5를 1300℃에서 유지시켰다. 열간압연시, 마무리 온도는 920℃ 였으며, 이후 열간압연된 강판을 650℃에서 권취하여 3.2mm의 두께를 갖는 열연강판을 제조하였다.

상기 열연강판을 산세처리하여 표면의 산화피막을 제거한 후, 75%의 냉간압하율로 냉간압연하여 최종두께 0.8mm의 냉연강판을 제조하였다.

이후, 상기에 따라 제조된 각각의 냉연강판을 법랑 특성을 조사하기 위한 법랑처리시편과 기계적 특성을 조사하기 위한 인장시편으로 가공한 후, 연속소둔을 실시하였다. 이때, 법랑처리시편은 70mm×150mm의 크기로 절단하였으며, 인장시편은 ASTM규격(ASRM E-8 표준)에 의한 표준시편으로 가공하였다.

이와 같이 가공된 시편을 830℃에서 3분간 연속소둔을 실시한 다음, 소둔이 완료된 법랑처리시편은 완전히 탈지한 후, 하유 유약을 도포하여 200℃에서 10 분간 건조하여 수분을 완전히 제거한 다음, 830℃에서 7 분간 유지하여 소성처리를 실시한 후, 상온까지 냉각하였다. 하유 법랑처리가 완료된 시편에 다시 상유 유약을 도포한 후, 200℃에서 10 분간 건조하여 수분을 완전히 제거하였다. 건조가 완료된 시편은 800℃에서 7 분간 유지하여 소성처리를 실시한 후 공냉하는 법랑처리를 하였다. 이때, 소성로의 분위기 조건은 노점온도를 30℃로 설정함으로써, 피쉬스케일 결함이 가장 발생하기 쉬운 가혹한 조건을 적용하였다.

이후, 법랑처리가 완료된 시편을 200℃ 유지로에서 20 시간 동안 유지하여 피쉬스케일을 가속처리하였다. 이후, 발생한 피쉬스케일 결함수를 육안으로 조사하였으며, 이때 법랑밀착성 평가는 밀착시험기기(ASTM C313-78 규격에 의한 시험기기)를 이용하여 밀착지수를 측정하였다.

그리고, 소둔이 완료된 인장시편은 인장시험기(INSTRON사, Model 6025)를 이용하여 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율(El), 소성 이방성 지수(r_m값)를 측정하였다. 성형성을 나타내는 소성 이방성 지수(r_m값)는 인장시편을 압연방향, 압연직각방향 및 압연 45°방향으로 각각 채취하여 15% 인장시의 폭 방향 및 두께방향의 수축비, 즉, r=ln(w_f-w₀)/ln(t_f/t₀)를 측정하여 계산한 값을 각각 r₀, r₄₅ 및 r₉₀이라 하고 r_m은 r_m=(r₀ + 2r₄₅ + r₉₀)/4 로 하였다.

상기 각 시편들의 기계적 성질, 법랑특성 등에 대해서 하기 표 2에 나타내었다.

이때, 최종적으로 발생한 피쉬스케일 결함수는 육안으로 관찰하였으며, 기포결함에 대해서도 육안으로 1~3 단계(1: 우수, 2: 보통, 3: 불량)로 판정하여 하기 표 2에 나타내었다. 그리고, 제조된 법랑용 냉연강판들에서 1평방 cm (cm²)당 티타늄 산화물의 개수는 0.05~0.30μm 크기를 갖는 산화물의 개수를 전자현미경을 이용하여 5000배에서 40시야의 화상으로 포인트 카운팅(point counting)법으로 측정하고, 이후 화상분석기(imaze analyzer)를 이용하여 1평방 cm (cm²)당으로 환산하여 계산하였다.

구분	성분조성 (중량%)						성형성 지수(F)	표면결함 지수(D)
구분	C	Si	P	S	Ti	N	성형성 지수(F)	표면결함 지수(D)
발명강 1	0.0007	0.11	0.038	0.008	0.085	0.0008	18.64	6.62
발명강 2	0.0022	0.15	0.045	0.010	0.086	0.0011	4.61	4.90
발명강 3	0.0011	0.18	0.054	0.009	0.078	0.0022	6.86	4.89
발명강 4	0.0009	0.21	0.062	0.007	0.065	0.0014	5.39	5.39
비교강 1	0.0025	0.28	0.005	0.045	0.034	0.0012	-3.64	0.29
비교강 2	0.0035	0.15	0.014	0.093	0.087	0.0007	-3.39	0.51
비교강 3	0.0029	0.13	0.045	0.055	0.120	0.0021	1.23	1.23
비교강 4	0.0011	0.18	0.012	0.008	0.150	0.0072	24.03	10.08
비교강 5	0.0007	0.11	0.038	0.008	0.085	0.0008	18.64	6.62
비교강 6	0.0012	0.87	0.041	0.012	0.028	0.095	10.18	4.57

(상기 표 1에서 비교강 5는 본 발명에서 제안하는 성분범위를 만족하는 것이나, 제조공정 중 재가열 공정을 1300℃에서 실시한 것이어서, 비교강으로 분류한 것이다.)

구분	YS (MPa)	TS (MPa)	El (%)	r_m	소재 결함	기포 결함	피쉬스케일 발생수	법랑밀착지수(%)	석출물 크기(㎛)	석출물개수 (개/cm²)
발명강1	175	319	46	2.18	양호	양호	0	96	0.21	6.2×10⁸
발명강2	185	341	43	2.22	양호	양호	0	97	0.19	6.8×10⁸
발명강3	204	358	43	2.05	양호	양호	0	99	0.17	7.4×10⁸
발명강4	211	365	41	1.98	양호	양호	0	99	0.18	7.6×10⁸
비교강1	208	309	48	1.39	발생	양호	45	85	0.07	3.3×10⁷
비교강2	211	320	45	1.58	발생	양호	0	80	0.22	5.9×10⁸
비교강3	183	334	47	1.62	발생	양호	0	90	0.29	5.8×10⁸
비교강4	181	303	47	2.19	양호	발생	22	75	0.57	8.2×10⁵
비교강5	178	309	48	2.32	양호	양호	15	98	0.07	7.9×10⁹
비교강6	193	321	45	2.21	발생	양호	0	75	0.24	5.4×10⁸

(상기 표 2에서, 석출물 개수는 (Ti,Fe)P 석출물 및 TiS 석출물 전체의 개수를 나타낸 것이며, 석출물 크기는 상기 석출물들의 평균 크기를 나타낸 것이다.)

상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 조성성분 및 제조조건을 모두 만족하는 발명강 1 내지 4는 소성 이방성 지수(r_m값)이 모두 1.95 이상이었으며, 연신율도 40% 이상으로 기계적 성질이 양호하며, 석출물의 크기 및 개수가 본 발명에서 제한한 범위를 만족함에 따라 가혹한 조건에서도 피쉬스케일이 발생하지 않아 우수한 내피쉬스케일성이 확보되었음을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 법랑밀착성도 모두 95% 이상으로 우수하였다.

이에 반면, 비교강 1은 소재의 성형성을 나타내는 지수(F)가 -3.64로 매우 낮아 소성 이방성 지수(r_m)가 1.39로 낮게 나타났으며, 또한 형상이 복잡하거나 오무림 가공이 요구되는 부품을 위한 성형시 가공크랙이 발생할 가능성이 높은 것으로 확인되었다. 뿐만 아니라, 소재의 표면결함 발생 가능성을 나타내는 지수(D)가 0.29로 낮아 소재 표면결함이 발생 되었으며, 석출물의 크기도 너무 작고, 그 양도 충분하지 못하여 내피쉬스케일성이 매우 열위하였다.

비교강 2도 성형성 관련 지수(F)가 -3.39로 낮게 나타나 소성 이방성 지수(r_m) 1.58로 낮았으며, 따라서 이 경우도 성형가공시 크랙이 발생할 가능성이 높은 것으로 확인되었다. 또한 D값도 낮아 표면결함이 발생하였다.

비교강 3 역시 성형성 관련 지수(F)가 1.23으로 낮게 나타나 소성 이방성 지수(r_m) 1.62로 낮았으며, D값도 낮아 표면결함이 발생하였다.

비교강 4는 성형성 관련해서는 양호한 결과를 보였지만, 성분조성 중 P의 함량이 너무 낮아 석출물이 충분히 형성되지 못하고, 그 크기도 너무 조대하여 피쉬스케일 결함이 발생되었다. 또한, N의 함량이 너무 과다하여 법랑처리 후 기포결함이 발생하였으며, 표면결함 관련 지수도 너무 높아 법랑 밀착성이 낮았다.

비교강 5는 발명강 1과 동일한 성분조성을 갖는 강으로서, D값 및 F값 모두 본 발명에서 제안하는 범위를 만족하므로 표면결함이 없고 성형성이 우수할 것으로 판단되지만, 실제로는 강 슬라브 재가열시 높은 1300℃에서 실시함에 따라 피쉬스케일 결함이 발생하였다. 이 결과는 본 발명에서 재가열시 재가열 온도가 피쉬스케일 결함이 큰 상관성이 있음을 보여준다.

비교강 6의 경우에도 D값 및 F값이 모두 본 발명을 만족하므로 표면결함 등이 없을 것으로 예상되지만, 실질적으로는 Si의 함량이 너무 과다하여 표면결함이 발생하고 법랑처리 후 밀착성이 열위할 뿐만 아니라, Ti이 불충분하고 N의 과다 첨가로 인해 조대한 석출물이 형성되어 석출물 미세한 석출물이 충분한 양으로 형성되지 못하였다.

Claims

중량%로, 탄소(C): 0.003% 미만(0은 제외), 실리콘(Si): 0.1~0.5%, 인(P): 0.035~0.075%, 황(S): 0.005~0.015%, 티타늄(Ti): 0.06~0.10%, 질소(N): 0.003% 이하를 포함하고, 하기 관계식 1로 표현되는 표면결함 관련 지수(D)가 2~8을 만족하고, 하기 관계식 2로 표현되는 성형성 관련 지수(F)가 3 이상을 만족하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 강 내에 (Ti,Fe)P 석출물을 포함하고, 상기 석출물은 관찰시야 1평방 cm (cm²)당 1×10⁸개 이상인 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판.
[관계식 1]
D = (Ti-N-C)/S
[관계식 2]
F = {Ti-N-C-(0.3*P)-(0.8*S)}/C
(상기 관계식 1의 D 값 및 2의 F 값의 계산에 사용된 Ti, N, C, S, P 등은 각각 해당 성분들의 중량%를 원자량으로 나눈 값이다.)
삭제
제 1항에 있어서,
상기 냉연강판은 강 내에 TiS 석출물을 더 포함하는 것인 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판.
제 1항에 있어서,
상기 석출물은 그 주변에 미세공공(micro void)을 포함하는 것인 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판.
제 1항에 있어서,
상기 석출물은 0.05~0.30㎛의 평균 크기를 갖는 것인 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판.
중량%로, 탄소(C): 0.003% 미만(0은 제외), 실리콘(Si): 0.1~0.5%, 인(P): 0.035~0.075%, 황(S): 0.005~0.015%, 티타늄(Ti): 0.06~0.10%, 질소(N): 0.003% 이하를 포함하고, 하기 관계식 1로 표현되는 표면결함 관련 지수(D)가 2~8을 만족하고, 하기 관계식 2로 표현되는 성형성 관련 지수(F)가 3 이상을 만족하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 1100~1200℃로 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 900℃ 이상의 열간 마무리 온도에서 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
상기 열연강판을 550℃ 이상에서 권취하는 단계;
상기 권취된 열연강판을 65% 이상의 냉간압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및
상기 냉연강판을 800℃ 이상에서 1분 이상 소둔 열처리하는 단계
를 포함하는 표면품질 및 성형성이 우수한 법랑용 냉연강판의 제조방법.
[관계식 1]
D = (Ti-N-C)/S
[관계식 2]
F = {Ti-N-C-(0.3*P)-(0.8*S)}/C
(상기 관계식 1의 D 값 및 2의 F 값의 계산에 사용된 Ti, N, C, S, P 등은 각각 해당 성분들의 중량%를 원자량으로 나눈 값이다.)