KR101676194B1

KR101676194B1 - 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101676194B1
Application number: KR1020150159786A
Authority: KR
Inventors: 김재익
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-11-15
Also published as: CN106929757A; CN106929757B

Abstract

본 발명은 식/음료 캔(Can), 부탄 gas 동체(Body) 등의 저장 용기 등에 사용되는 가공성 및 표면 특성이 우수한 고강도 석도 원판의 제조 방법에 관한 것으로서, 극저탄소강 베이스의 강 성분 중 바나듐(V), 보론(B) 등의 첨가량 및 합금 원소의 비를 제어하고 열처리함으로써 통상의 2차 압연 공정을 경유하지 않고도 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판을 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 중량%로, 탄소(C) 0.001~0.005%, 망간(Mn) 0.3~0.6%, 실리콘(Si) 0.05% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.001~0.030%, 황(S) 0.020% 이하 (0%는 제외), 알루미늄(Al) 0.01~0.07%, 질소(N) 0.0005~0.004%, 보론(B) 0.001~0.004%, 바나듐(V) 0.04~0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, [관계식 1] 2.0≤[V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]≤6.5를 만족하고, 변형 페라이트 면적 분율이 95% 이상, 항복강도 480~580MPa인 강판 및 그 제조방법을 기술적 요지로 한다.

Description

플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판 및 그 제조방법 {High Strength Blackplate Having Excellent Flangeability And Method For Manufacturing The Same}

본 발명은 식/음료 캔(can), 가스(gas) 등의 저장용기 등에 사용되는 가공성이 우수한 고강도 석도 원판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강 성분 및 제조 프로세스 등을 최적화하여 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도 원판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래부터 캔(can)용 소재로 사용되는 철강 소재인 석도원판(BP, Blackplate)은 대부분 소재의 두께가 얇으므로 로크웰 표면경도인 Hr30T로 표시되는 조질도에 의해 재질을 구분한다. 석도원판을 이용하여 내용물을 저장하기 위한 캔을 만들기 위해서는 석도원판의 표면에 주석 등을 도금하여 내식성을 부여하고 일정한 크기로 절단한 후 원형 또는 각형으로 가공하고 있다. 용기를 가공하는 방법으로는 용기가 뚜껑과 몸체 (body)의 2부분으로 구성되는 2-피스(piece) 캔과 같이 용접을 하지 않고 가공하는 방법과 캔의 구성이 몸통, 위 뚜껑, 아래 뚜껑의 3부분으로 이루어진 3-피스 캔과 같이 용접 또는 접합에 의해 몸통을 체결하는 방법으로 나누어 진다.

1회 압연법에 의해 제조되는 석도원판 중에서 조질도 T3 이하의 연질 석도원판의 주 사용 용도는 가공성이 요구되는 부위이며, 반면에 조질도 T4~T6급의 경질 석도 원판은 캔의 몸체, 뚜껑 등과 같이 가공성 보다는 내용물에 의한 내압을 견딜 수 있는 성질이 요구되는 부위들에 널리 사용되고 있다.

2차 압연 강판이란 열연, 1차 냉연 및 소둔을 거친 소재를 조질압연 공정에서 비교적 높은 압하율을 가함으로써 소재의 강도를 상승시킨 강판을 말한다. 2차 압연용 소재의 대표적 용도인 2차 압연 석도원판 (double-reduced blackplate, DR-BP)은 소재의 강도 및 경도에 따라 등급을 나누고 있으며, 대부분의 2차 압연 소재의 경우 가공경화에 의해 강도는 상승하지만 그 반작용으로 연성이 급격히 감소하는 문제점이 있었다.

특히 2차 압연용 석도원판으로서 저탄소강을 이용하여 연속소둔하는 경우에는 석도 공정에서 주석층을 합금화하기 위한 틴-멜팅 (Tin-Melting) 단계나, 제관 공정에서 락카 등의 유기물 건조를 위해 경유하는 베이킹 (Baking) 단계에서 강에 고용되어 있는 원소에 의해 시효 현상이 발생함에 따라 캔의 가공시 각형으로 꺾이는 플루팅 (fluting) 또는 강판의 표면에 줄무늬 형태의 결함이 생기는 스트레쳐-스트레인 (stretcher strain)과 같은 가공결함을 유발하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 2차 압연 후에도 변형시효가 발생하여 소재의 연성을 더욱 감소시키는 요인으로 작용하여 왔다.

이와 같은 변형시효의 억제를 위하여 상소둔재를 이용하는 방안이 제안되었지만 상소둔재의 경우에도 소둔에 따른 시간이 장시간 소요되는 등 생산성이 떨어지고 제품의 재질이 불균일할 뿐 만 아니라 2차 압연 강판의 표면 결함이 다발하여 작업성이 떨어지는 근본적인 문제점을 가지고 있었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 생산비가 적고 재질이 균일하며 평탄도와 표면 특성이 우수한 연속소둔 방식을 통한 2차 압연 석도원판을 제조하고자 하는 방안이 적극적으로 검토되고 있다.

현재 가공성, 특히 플랜지(Flange) 가공성이 요구되는 2차 압연 석도원판은 주로 상소둔에 의해 조질도 T3급의 석도원판을 제조한 후 조질압연 공정에서 비교적 높은 압하율을 적용함으로써 목표로 하는 경도 및 강도를 확보하는 방안 및 극저탄소강을 활용하여 탄질화물 형성원소인 Ti나 Nb 등을 첨가하여 시효성을 억제함으로써 가공성을 확보하는 방안이 제안되어 있다. 그러나, 이들 소재의 경우에도 역시 연질의 원판을 제공함에 따라 조업성을 열화시킬 뿐만 아니라 부가적인 공정이 필요함에 따라 생산비 증가의 요인이 되는 프로세스상의 문제점 및 표면 품질, 특히 산화층 등에 의한 2차압연판의 도금 특성이 나빠지므로 효율적인 가공용 2차압연 석도원판의 제조 방법으로 보기는 곤란하였다.

또한 가공경화에 의해 재질을 확보하는 2차압연법은 강을 출강한 후 열간압연 ~ 1차 냉간압연 ~ 소둔 ~ 2차 냉간압연 등의 공정을 거쳐 강판을 제조함으로써 기존의 소둔에서 제품이 만들어지는 통상적인 공정에 비해 공정이 추가되므로, 이에 따른 제조원가의 상승을 유발하는 문제점이 있어 이에 대한 대책도 적극적으로 검토되고 있다.

한편, 캔의 안정성, 내압특성 및 경량화를 동시에 추구함에 따라 항복강도 480~580MPa, 연신율 8% 이상, 홀 확장율 20% 이상을 확보하는 방안에 대한 검토도 병행하여 이루어지고 있다.

예를 들어, 일본 공개특허 1997-104919에는 딥 드로잉(deep drawing)성이 우수한 용기용 강판을 제조하기 위한 방법으로서, 극저탄소강 베이스에 Nb, Ti 등을 첨가함으로써 가공성 및 시효성이 우수한 용기용 석도원판을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한 이들 강판을 이용하여 1차 압연 80~98%와 재결정 열처리 후 2차 압하율 30% 이하를 행함으로써 가공성이 우수한 2차 압연 석도원판을 제조하는 공정도 제안하였다. 그러나 이 특허에서는 가공성 확보를 위해 Nb와 같은 특수원소 첨가에 따라 작업 온도가 높아 극박재의 작업성이 악화되는 문제점이 있었으며 또한 고강도를 확보하기 위해서는 부가적인 2차압연 공정이 필요하였다.

또 다른 예로서, 일본 공개특허 1999-189841에는 C 0.01~0.03%, Al 0.02~0.15%, N 0.0035% 이하를 함유하는 강에서 압하율 5~30%의 2차 압연에 의해 고강도 극박재를 제조하는 방안을 개시하고 있지만, 이 경우에도 연신율이 낮아 목표로 하는 플랜지성을 확보하기는 곤란하였다.

또한, 일본 공개특허공보 평8-269568에서는, 희토류 원소를 첨가하는 강을 사용하고, 열간압연에 있어서의 마무리 온도를 Ar3 변태점 이하로 하여, 85% 이하의 압하율로 냉간압연을 실시한 후, 200~500℃ 의 범위로 10분간 이상 열처리 함으로써, 항복강도가 640MPa 이상인 강판을 얻는 기술을 개시하고 있다. 그러나 냉간압연 후 200~500℃에서 10분 이상 소둔하여 변형을 회복시킨다고 하지만, 연속소둔로에서 10분 이상 소둔을 하기 위해서는 라인 스피드를 크게 낮추어야 하므로 생산성을 현저히 저하시켜 실기 적용이 곤란한 문제점이 있다.

일본 공개특허 1997-104919호 일본 공개특허 1999-189841호 일본 공개특허공보 평8-269568호

본 발명 바람직한 일 실시예는 강 조성 및 제조조건을 적절히 제어하여 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판 을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

본 발명 바람직한 다른 실시예는 강 조성 및 제조조건을 적절히 제어하여,

플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판을 보다 경제적으로 제조할 수 있는 석도원판의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예는 wt%로, 탄소(C) 0.001~0.005%, 망간(Mn) 0.3~0.6%, 실리콘(Si) 0.05% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.001~0.030%, 황(S) 0.02% 이하 (0%는 제외), 알루미늄(Al) 0.01~0.07%, 질소(N) 0.0005~0.004%, 보론(B) 0.001~0.004%, 바나듐(V) 0.04~0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 탄소(C), 바나듐(V) 및 질소(N)은 하기 관계식[1]을 만족하고, 변형 페라이트 면적 분율이 95% 이상인 미세조직을 갖고, 항복강도가 480~580MPa 인 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판에 관한 것이다.

[관계식 1]

2.0≤[V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]≤6.5(여기서, V,N 및C는 각 성분의 함량을 중량%로 나타내는 것이다)

상기 석도원판의 연신율이 8% 이상일 수 있다.

상기 석도원판의 홀 확장율이 20% 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예는 wt%로, 탄소(C) 0.001~0.005%, 망간(Mn) 0.3~0.6%, 실리콘(Si) 0.05% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.001~0.030%, 황(S) 0.020% 이하 (0%는 제외), 알루미늄(Al) 0.01~0.07%, 질소(N) 0.0005~0.004%, 보론(B) 0.001~0.004%, 바나듐(V) 0.04~0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 탄소(C), 바나듐(V) 및 질소(N)은 하기 관계식[1]을 만족하는 슬라브를 재가열하는 단계,

상기 가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계,

상기 열연강판을 권취하는 단계,

상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계, 및

상기 냉연강판을 연속소둔하는 단계를 포함하는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판의 제조방법에 관한 것이다.

[관계식 1]

상기 열간압연 시 열간마무리 압연온도는 900~950℃일 수 있다.

상기 권취 시 온도는 600~700℃일 수 있다.

상기 냉간압연 공정에서 압하율은 80~94%일 수 있다.

상기 연속소둔 시 온도는 600~680℃일 수 있다.

본 발명에 의한 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판 및 그의 제조방법에 따르면, 적절한 성분 제어 및 제조 프로세스의 최적화를 통하여 내충격성을 확보함과 동시에 가공성을 향상시켜 식/음료관, 가스 용기, 등에 사용되는 초극박의 고부가가치 강판을 제조할 수 있다.

또한, 열처리 온도를 통상적인 작업재와 동등한 수준에서 확보할 수 있어 공정에서 통판성 확보가 용이하여 열처리 작업의 효율성을 높을 수 있고 공정 단축 효과도 동시에 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판은 연신율, 강도 및 가공성을 동시에 만족시켜 식/음료관, 가스 용기용으로 사용될 수 있는 고부가가치의 고강도, 고가공성의 석도원판에 대해 연구 및 실험을 거듭하여 완성시킨 것이다.

본 발명은 강 조성, 특히, 강 성분 중 V, B등의 첨가량 및 V, C 및 N 성분의 비를 제어하고 생산성이 높은 연속소둔 공정을 실시하고, 압연 및 열처리 공정을 최적화한 것이다.

이렇게 함으로써 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판을 보다 경제적인 방법으로 제공하는 것이다.

이하 본 발명에 따른 강 성분을 보다 자세하게 설명한다. 본 명세서에서 성분의 함량에 대하여 특별한 언급이 없는 경우 wt%를 의미한다.

C: 0.001~0.005%

탄소(C)는 일반적으로 강판의 강도 향상을 위해 첨가되는 원소이며, 고용 원소로 강 중에 존재할 경우 시효를 일으킬 수 있는 대표적인 원소이다. 그 첨가량이 0.005% 초과되면 재질이 경화되어 냉간 압연성을 저하시킬 뿐만 아니라 연성에 좋지 않은 영향을 미치므로 그 상한은 0.005%로 설정하였다. 반면에 C가 0.001% 미만에서는 조직의 조대화 등으로 경도 및 강도의 확보가 곤란하여 목표로 하는 재질을 확보하기 곤란하므로 C의 함량은 0.001~0.005%로 한정한다.

Mn: 0.3~0.6%

망간(Mn)은 고용강화 원소로서 강의 강도를 높이고 열간 가공성을 향상 시키는 성분이다.

망간(Mn)의 함량이 0.3% 미만이면 가공성은 개선되나 적열 취성이 발생될 우려가 있고, 목표로 하는 경도 및 강도 확보가 곤란하게 되므로, 망간(Mn) 함량의 하한은 0.3%로 한정하는 것이 바람직하다.

한편, Mn이 과잉 첨가되면 과도한 망간-설파이드(MnS) 석출물이 형성되어 연성 및 가공성이 저하되고 합금원소의 다량 첨가에 의한 원자 상승 및 중심 편석의 발생 요인이 되므로 망간(Mn) 함량의 상한은 0.6%로 한정하는 것이 바람직하다.

Si: 0.05% 이하(0%는 제외)

실리콘(Si)은 산소 등과 결합하여 강판의 표면에 산화층을 형성하여 주석 도금성을 나쁘게 하고 내식성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하므로 그 첨가량을 0.05% 이하로 한정한다.

P: 0.001~0.030%

인(P)은 강 중 고용원소로 존재하면서 고용강화를 일으켜 강의 강도 및 경도를 향상시키는 원소로서 이들 특성의 확보를 위해서는 0.001% 이상 함유되는 것이 바람직하지만, 그 함량이 0.030%를 초과하면 주조시 중심 편석을 일으키고 가공성이 저하되므로, P의 함량은 0.001~0.030%로 한정한다.

S: 0.020% 이하(0%는 제외)

황(S)은 강 중 Mn과 결합해 부식 개시점 역할을 하는 비금속 개재물을 형성하고 적열취성(red shortness)의 요인이 되므로 가능한 그 함량을 저감시키는 것이 바람직하며, 또한 강 중 망간과 결합하여 망간-설파이드계 석출물을 형성하므로 황이 너무 많은 경우 이들 석출물의 크기가 조대화되어 목표 경도 및 강도의 확보가 어려우므로 그 첨가량은 0.020% 이하로 한정한다.

Al: 0.01~0.07%

알루미늄(Al)은 알루미늄 킬드강에서 탈산제 및 시효에 의한 재질 열화를 방지할 목적으로 첨가되는 원소로서 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 최소한 0.01% 이상의 첨가가 필요하지만, 과다하게 첨가되면 탈산 효과의 포화 및 알루미늄-옥사이드(Al2O3)와 같은 표면 개재물이 급증하여 열간 압연재의 표면특성을 악화시키고 가공성이 저하되는 문제점이 있으므로 상한은 0.07%로 제한하는 것이 바람직하다.

N: 0.0005~0.004%

질소(N)는 강 내부에 고용 상태로 존재하면서 재질 강화에 유효한 원소로서, 목표 경도 및 강도를 확보하기 위해서는 0.0005% 이상의 첨가가 필요하며, 반면에 0.0040%를 초과하여 첨가되면 시효성이 급격히 나빠질 뿐만 아니라 강 제조 단계에서 탈질에 따른 부담을 증가시켜 제강 작업성이 악화되므로 그 함량은 0.0005~0.004%로 한정한다.

B: 0.001~0.004%

보론(B)은 강의 재결정 온도를 상승시키는 원소로써 소둔 통판성을 확보하고 용접시의 이상적인 결정립 성장을 억제하여 용접부 특성을 개선하는 원소로써 이와 같은 효과를 확보하기 위해서는 0.001% 이상 첨가가 필요하지만, 0.004% 초과하여 과잉 첨가되면 열간압연 공정에서 오스테나이트역 에서의 재결정을 저해하고, 압연 하중을 증대시키며 가공성을 나쁘게 하므로 B 첨가량은 0.001~0.004%로 한정한다.

V: 0.04~0.08%

바나듐(V)은 강의 재결정 온도를 상승시키는 원소로써 소둔 작업성을 확보하고 용접시의 이상적인 결정립 성장을 억제하여 용접부 특성을 개선하는 원소로써 이와 같은 효과를 확보하기 위해서는 0.04%이상 첨가가 필요하지만, 0.08%를 초과하여 과잉 첨가되면 압연 하중을 증가시켜 압연 및 연주 작업성을 악화시키고 제품의 가공성을 나쁘게 할 뿐만 아니라 합금 원소량 증가에 따른 제조원가 상승 요인으로 작용하므로 V 첨가량은 0.04~0.08%로 한정한다.

[V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)] 성분비 : 2.0~6.5

한편, 석도원판의 적절한 가공 특성을 확보하기 위해서는 석출물 및 고용상의 분율을 적절히 관리하는 것도 필요하였다. 본 발명의 특성을 확보하기 위해서는 V와 화합물을 이루는 원소들인 N과 C에 대한 성분 관계식[1], [V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]의 값을 2.0~6.5로 유지할 필요가 있다.

상기 [V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]의 값이 2.0 미만 에서는 강 중 고용원소 과다로 상온 내꺽임성이 열화되고, 고온에서 결정립 억제 효과가 미흡할 뿐만 아니라 재결정 지연 효과도 감소하여 목표로 하는 재질을 얻기 곤란하며, [V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]의 값이 6.5를 초과하면 연성이 저하되고 가공성이 감소하는 문제가 있으므로, [V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]의 값은 2.0~6.5로 한정한다.

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

본 발명에 따른 가공성이 우수한 고강도 석도원판의 제조 방법은 wt%로, 탄소(C) 0.001~0.005%, 망간(Mn) 0.3~0.6%, 실리콘(Si) 0.05% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.001~0.030%, 황(S) 0.020% 이하 (0%는 제외), 알루미늄(Al) 0.01~0.07%, 질소(N) 0.0005~0.004%, 보론(B) 0.001~0.004%, 바나듐(V) 0.04~0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 탄소(C), 바나듐(V) 및 질소(N)은 하기 관계식[1]을 만족하는 슬라브를 재가열하는 단계, 상기 재가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계, 상기 열연강판을 권취하는 단계, 상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계, 및 상기 냉연강판을 연속소둔하는 단계를 포함한다.

[관계식 1]

2.0≤[V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]≤6.5

본 발명에서 열간압연 시 열간마무리 온도는 900~950로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 마무리 압연온도가 900℃ 미만에서는 저온 영역에서 열간압연이 마무리됨에 따라 결정립의 혼립화가 급격히 진행되어 열간 압연성 및 가공성의 저하를 초래한다. 이에 반해, 마무리 압연온도가 950℃ 보다 높으면 두께 전반에 걸쳐 균일한 열간압연이 이루어지지 않아 결정립 미세화가 불충분하게 되어 결정립 조대화에 기인한 충격 인성의 저하가 나타나므로, 상기 마무리 압연온도 범위는 900~950℃로 한정한다.

그리고, 상기 조건으로 열간 마무리 압연이 된 열연강판은 런-아웃-테이블 (ROT, Run-out-table) 단계에서 냉각한 후에 600~700℃의 온도에서 권취하는 것이 바람직하다. 권취 온도가 600℃ 미만인 경우에는 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 조대화됨에 따라 재질 연화 및 내식성이 저하되는 문제점이 발생하므로, 상기 권취온도의 범위는 600~700℃로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 권취 후 열연강판은 산세 처리 후 냉간 압연하여 냉연강판을 얻는다. 이 때, 냉간압하율은 80~94%의 압하율로 한정하는 것이 바람직하다. 상기 냉간압하율 80% 미만에서는 목표하는 극박의 소재를 제조하기 위해서는 열연판 두께를 낮추어 작업하여야 하므로 열간압연 작업성을 현저히 저하시킬 뿐만 아니라 압하율이 낮음에 따라 최종 제품 재질을 확보하기 위한 결정립을 확보하기 어려웠다. 반면에 냉간 압하율이 94% 초과되면 재질은 경화되지만 압연기의 부하로 냉간 작업성을 현저히 저하시키는 문제점이 있으므로 냉간압하율의 범위는 80~94%로 한정하며, 바람직하게는 86~92%로 한정하는 것이다.

상기 냉연강판은 미세 조직 제어를 위해 600~680℃의 온도에서 연속소둔 과정을 거친다. 본 공정에서 열처리의 목적은 냉간압연에서 도입한 변형에 의해 강도가 높아져 있는 상태로부터, 변형 제거 소둔을 실시함으로써 목표로 하는 강도까지 저하시키는 것이다. 그런 측면에서 600℃ 미만의 소둔 온도에서는 충분히 변형이 해방되지 않음에 따라 강도는 높지만 가공성을 현저히 떨어뜨린다. 반면에 소둔 온도 680℃ 초과되면 소둔 과정에서 재결정 현상이 급격히 진행되어 변형 페라이트의 면적 분율이 감소하고 재질은 연화되어 목표로 하는 강도를 얻지 못하므로 소둔온도의 범위는 600~680℃로 한정한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판은 변형 페라이트 면적 분율이 95% 이상인 미세조직 및 480~580MPa의 항복강도를 갖는다.

상기 미세 조직은 광학 혹은 전자 현미경에 의한 관찰로 식별할 수 있으며, 전위밀도가 높은 변형 페라이트(Deformed ferrite)의 구성 면적 분율이 95% 이상을 차지하는 것이 바람직하다. 변형 페라이트의 면적 분율이 95% 이상에서 재질의 변동 폭이 작고, 또한 강도가 목표로 하는 수준에 도달하여 본 발명의 목적에 더욱 부합하게 된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 주석도금원판은 2차압연 석도원판과 같이 고강도재로써 극박의 소재를 이용하고 있는 분야인 내압관 또는 캔 몸체(Body)부 등에 바람직하게 적용될 수 있다.

상기 석도원판의 항복강도가 480MPa 미만인 경우에는, 캔의 좌굴 발생 우려가 있으므로 항복강도는 480MPa 이상이 바람직하다. 한편, 580MPa를 초과되면 캔의 내압특성 측면에서는 유리하나 강도 상승에 의한 압연성 저하 및 다량의 합금원소 첨가에 따른 내식성 저하 등의 문제가 있으므로 그 범위는 480~580MPa로 한정한다.

상기 석도원판의 연신율이 8% 이상일 수 있고, 홀 확장율이 20% 이상일 수 있다.

상기 연신율 8% 미만에서는 캔의 플랜지(Flange) 가공성이 나빠져 가공 균열이 발생하는 문제점이 있으므로, 가공성 확보를 위해서는 8% 이상의 연신율을 확보하는 것이 바람직하다.

한편, 홀 확장성을 나타내는 홀 확장율(HER, Hole Expansion Ratio)은 신장 플랜지성과 밀접한 관계를 가지는 인자로써 [{(성형후 가공부의 구멍 직경) - (초기 가공부의 구멍 직경)} * 100% / (초기 가공부의 구멍 직경)]로 정의된다. 여기서, 홀 확장율은 상기 열처리(열간압연, 권취, 냉간압연 및 연속소둔)한 석도 원판에 구멍을 형성하고, 가공성형 전후 가공부의 구멍 직경의 변화율을 의미한다. 현재 고강도 가공용 석도 원판이 적용되고 용도의 통상적인 홀 확장율은 10% 수준이므로 본 발명에서는 20% 이상의 홀 확장율을 확보하는 것을 목표로 하며 이를 통해 더 열악한 플랜지 가공 조건 에서도 가공이 이루어 질 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

먼저, 하기 [표 1]과 같은 조성을 갖는 강 슬라브를 1250℃의 재가열로에서 2시간 재가열한 후, 하기 [표 2]의 열연조건, 냉연조건 및 소둔조건에 따라 열간압연, 냉간압연 및 소둔하여 강판을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 강판에 대하여 물성 및 미세조직을 조사하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

하기 표 3에서는 항복강도, 연신율 및 홀 확장율 값이 각각 480~580MPa 이상의 항복강도, 8% 이상의 연신율 및 20% 이상의 홀 확장율을 만족하면 "O"로 표시, 이 기준을 만족하지 못하는 경우에는 "X"로 표시하였다.

또한 플랜지 가공성은 플랜지 가공시 가공 결함이 발생하면" 불량, 가공 결함이 발생하지 않으면 "양호"로 표시하였다.

통판성은 냉간 및 열간 압연시 압연 부하가 없으며 열처리시 히트 버클 (Heat buckle)이 발생하지 않으면 합격 ("O" 표기), 압연 부하가 발생하거나 소둔 히트 버클의 우려가 있는 경우를 불합격 ("X" 표기)으로 구분하였다.

한편 변형 페라이트 (Deformed ferrite)상 면적 분율은 대상 시험편에 대하여 광학 현미경으로 시편의 1/4 두께 부위에서 200배 배율을 적용, 각각 다른 위치에서 5매씩 조직을 촬영하고 이들 사진을 활용하여 점산법에 의해 변형 페라이트와 정립 페라이트의 면적 분율을 각각 구하였다. 이 경우 변형 및 정립 페라이트 면적 분율의 합은 100%가 된다.

강종	화학성분 (중량 %)									원소간 성분비
강종	C	Mn	Si	P	S	Al	N	B	V	[V-(51/14)N] / [(51/12)C)
발명강1	0.0019	0.44	0.008	0.014	0.006	0.048	0.0031	0.0015	0.057	5.6603
발명강2	0.0032	0.36	0.015	0.008	0.011	0.035	0.0018	0.0021	0.043	2.6796
발명강3	0.0041	0.49	0.012	0.015	0.009	0.029	0.0022	0.0018	0.072	3.6721
비교강1	0.0033	0.34	0.019	0.009	0.014	0.095	0.0071	0.0024	-	-1.8441
비교강2	0.0076	0.95	0.015	0.011	0.007	0.054	0.0028	0.0013	0.019	0.2724
비교강3	0.0015	0.42	0.142	0.058	0.005	0.031	0.0026	0.0015	0.105	14.9849

구분	사용강종	재가열온도	열간마무리 압연온도	권취온도	냉간압하율	소둔온도
구분	사용강종	(℃)	(℃)	(℃)	(%)	(℃)
발명예1	발명강1	1250	920	620	90	610
발명예2		1250	920	620	90	650
발명예3		1250	920	620	90	690
발명예4	발명강2	1250	910	660	88	640
발명예5	발명강2	1250	910	660	88	680
발명예6	발명강3	1250	930	640	89	650
비교예1	발명강1	1250	700	620	90	580
비교예2	발명강1	1250	920	620	70	650
비교예3	발명강2	1250	910	550	88	750
비교예4	비교강1	1250	920	660	90	650
비교예5	비교강2	1250	920	660	90	650
비교예6	비교강3	1250	920	640	90	650

구분	통판성	항복강도	연신율	홀 확장율	변형 페라이트 면적 분율(%)	플랜지 가공성
구분	통판성	(MPa)	(%)	(%)	변형 페라이트 면적 분율(%)	플랜지 가공성
발명예1	O	534 (O)	10.8 (O)	24.1 (O)	99.9	양호
발명예2	O	509 (O)	12.1 (O)	26.3 (O)	99.1	양호
발명예3	O	511 (O)	12.8 (O)	25.8 (O)	97.8	양호
발명예4	O	552 (O)	11.4 (O)	24.5 (O)	99.4	양호
발명예5	O	548 (O)	11.2 (O)	25.5 (O)	98.6	양호
발명예6	O	562 (O)	12.9 (O)	22.3 (O)	98.2	양호
비교예1	X	672 (X)	2.9 (X)	8.1 (X)	100.0	불량
비교예2	O	453 (X)	5.4 (X)	9.5 (X)	79.5	불량
비교예3	X	302 (X)	14.5 (O)	13.4 (X)	21.6	불량
비교예4	O	286 (X)	25.6 (O)	27.3 (O)	2.5	불량
비교예5	O	426 (X)	7.1 (X)	9.9 (X)	49.4	불량
비교예6	X	756 (X)	2.4 (X)	10.4 (X)	97.7	불량

상기 표 1내지 표 3에 나타난 바와 같이, 발명예 1 내지 6은 본 발명에 따른 강 성분 및 열연, 냉연 및 소둔 공정 조건 등을 모두 만족하는 경우로서, 모든 발명 예에서 변형 페라이트상의 면적 분율은 95% 이상으로 항복강도 480~580MPa를 만족하였으며 소재의 연신율도 8% 이상으로 플랜지 가공시에 꺾임 현상이나 균열이 발생하지 않아 우수한 가공성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

또한 홀 확장율도 20% 이상으로 우수하여 양호한 신장 플랜지 가공성을 나타내므로 우수한 강도 특성 및 플랜지 가공성을 가지는 고강도 석도원판의 제조가 가능하였다.

한편, 비교예 1 내지 3은 본 발명에 따른 강 성분(발명강 1, 발명강 2) 조건은 만족하였으나, 공정 범위를 만족하지 못한 경우이다. 보다 상세히 설명하면, 비교예 1은 마무리 압연온도 및 소둔온도가 각각 관리 범위보다 낮은 700℃ 및 580℃로 실시하고, 비교예 2는 냉간 압하율이 관리 범위보다 낮은 70% 이었다. 또한, 비교예 3은 권취 온도가 본 발명의 제조 관리 범위보다 낮은 550℃이고, 소둔온도는 관리 기준보다 높게 (750℃) 실시한 경우이다. 이들 비교예 1 내지 3는 본 발명의 공정 관리기준을 만족하지 못함에 따라 항복강도, 홀 확장율이 목표 특성을 만족하지 못하였으며 또한 플랜지 가공성도 확보할 수 없었다.

비교예 4 내지 6은 본 발명에 따른 공정별 제조 조건을 만족하였으나, 강 성분 조건을 만족하지 못하는 강종(비교강 1 내지 3)을 사용한 경우이다. 대부분의 경우에 플랜지 가공시 꺾임 또는 균열이 발생하였으며 또한 항복강도도 본 발명에서 얻고자 하였던 480~580MPa 수준을 벗어날 뿐만 아니라, 변형 페라이트의 면적 분율이 미달 (비교예 4와 5)하거나, 연신율 및 홀 확장율이 목표 수준을 만족 못함 (비교예 5와 6)에 따라 극박이면서 적정한 내압성과 가공성이 요구되는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도 원판의 목표 특성을 만족할 수 없었다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 1차 압연법으로도 두께가 얇은 석도원판을 제조시 가공성, 특히 플랜지 및 신장플랜지 가공성이 요구되는 용도에 적용되는 고강도 석도원판의 제조에 있어서 적절한 성분 및 제조 공정의 제어를 통하여 압연성 및 소둔 특성 등을 개선함과 아울러 2차압연을 거치지 않고도 가공용 소재로써 적용할 수 있는 연신율 및 홀 확장성을 확보할 수 있었다. 그러므로 본 발명강의 발명법을 적용하면 공정비 상승의 요인이 되는 2차압연 공정을 거치지 않고 연속소둔 공정만 경유하고서도 고강도이며 플랜지 가공성이 우수하여 이들 특성이 요구되는 용도에 사용하면 가공 단계에서의 균열 발생을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 안정적인 작업성 확보가 가능하므로 제품의 재질 편차 발생을 감소시키고 이를 통하여 두께가 얇은 극박용 소재를 제조하는 경우에 2차압연 공정 생략에 따른 제조 원가 절감 측면에서도 효과적이었다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

중량%로, 탄소(C) 0.001~0.005%, 망간(Mn) 0.3~0.6%, 실리콘(Si) 0.05% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.001~0.030%, 황(S) 0.02% 이하 (0%는 제외), 알루미늄(Al) 0.01~0.07%, 질소(N) 0.0005~0.004%, 보론(B) 0.001~0.004%, 바나듐(V) 0.04~0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 탄소(C), 바나듐(V) 및 질소(N)은 하기 관계식[1]을 만족하고, 변형 페라이트 면적 분율이 95% 이상인 미세조직을 갖고, 항복강도가 480~580MPa 인 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판.
[관계식 1]
2.0≤[V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]≤6.5(여기서, V,N 및C는 각 성분의 함량을 중량%로 나타내는 것이다)
청구항1에 있어서,
상기 석도원판의 연신율이 8% 이상 인 것을 특징으로 하는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판.
청구항1에 있어서,
상기 석도원판의 홀 확장율이 20% 이상 인 것을 특징으로 하는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판.
중량%로, 탄소(C) 0.001~0.005%, 망간(Mn) 0.3~0.6%, 실리콘(Si) 0.05% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.001~0.030%, 황(S) 0.020% 이하 (0%는 제외), 알루미늄(Al) 0.01~0.07%, 질소(N) 0.0005~0.004%, 보론(B) 0.001~0.004%, 바나듐(V) 0.04~0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 탄소(C), 바나듐(V) 및 질소(N)은 하기 관계식[1]을 만족하는 슬라브를 재가열하는 단계,
상기 가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계,
상기 열연강판을 권취하는 단계,
상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계, 및
상기 냉연강판을 연속소둔하는 단계를 포함하는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판의 제조방법.
[관계식 1]
2.0≤[V-(51/14)*N]/[(51/12)*C)]≤6.5(여기서, V,N 및C는 각 성분의 함량을 중량%로 나타내는 것이다)
청구항 4에 있어서,
상기 열간압연 시 열간마무리 압연온도는 900~950℃인 것을 특징으로 하는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 권취 시 권취온도는 600~700℃인 것을 특징으로 하는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 냉간압연 단계에서 냉간 압하율은 80~94% 인 것을 특징으로 하는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 연속소둔 시 연속소둔온도는 600~680℃인 것을 특징으로 하는 플랜지 가공성이 우수한 고강도 석도원판의 제조방법.