KR101758003B1

KR101758003B1 - 열연 강판

Info

Publication number: KR101758003B1
Application number: KR1020157026274A
Authority: KR
Inventors: 유리 토다; 마사후미 아즈마; 아키히로 우에니시; 겐이치 시게사토
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2017-07-13
Also published as: US20160017465A1; US10000829B2; CN105102658A; TW201502286A; MX2015013563A; JPWO2014171427A1; PL2987884T3; WO2014171427A1; BR112015024840B1; JP6194951B2; ES2726654T3; TWI525201B; CN105102658B; EP2987884A4; EP2987884A1; EP2987884B1; KR20150121161A; BR112015024840A2

Abstract

열연 강판은 소정의 화학 조성을 갖고, 페라이트의 면적률이 5％∼50％, 평균 결정 방위 차가 0.4°∼3°의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트의 면적률이 50％∼95％, 마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 합계 면적률이 5％ 이하로 나타내어지는 강 조직을 갖는다.

Description

열연 강판 {HOT-ROLLED STEEL SHEET}

본 발명은 연신율 및 구멍 확장성이 우수한 열연 강판에 관한 것이다.

자동차로부터의 탄산 가스의 배출량을 억제하기 위해, 고강도 강판을 사용한 자동차의 차체의 경량화가 진행되고 있다. 또한, 탑승자의 안전성의 확보를 위해서도, 차체에 고강도 강판이 많이 사용되어지고 있다. 차체의 가일층의 경량화를 진행시켜 가기 위해서는, 가일층의 강도의 향상이 중요하다. 한편, 차체의 부품에 따라서는, 우수한 성형성이 요구된다. 예를 들어, 언더 보디 부품용의 고강도 강판에는, 우수한 구멍 확장성이 요구된다.

그러나, 강도의 향상 및 성형성의 향상의 양립은 곤란하며, 일반적으로, 강판을 고강도화하면 성형성이 저하되어, 드로잉 성형 및 벌징 성형에서 중요시되는 연신율, 및 버링 가공에서 중요시되는 구멍 확장성이 저하된다.

성형성의 향상 등을 목적으로 한 고강도 강판 등이 특허문헌 1∼11에 기재되어 있다. 그러나, 이들 종래 기술에 의해서도 충분한 강도 및 충분한 성형성을 구비한 열연 강판을 얻을 수는 없다.

또한, 구멍 확장성의 개선에 관한 기술이 비특허문헌 1에 있지만, 이 종래 기술에 의해서도 충분한 강도 및 충분한 성형성을 구비한 열연 강판을 얻을 수는 없다. 또한, 이 종래 기술은, 열연 강판의 공업적 규모에서의 제조 프로세스에 적용하는 것이 곤란하다.

일본 특허 공개 제2012-26032호 공보 일본 특허 공개 제2011-225941호 공보 일본 특허 공개 제2006-274318호 공보 일본 특허 공개 제2005-220440호 공보 일본 특허 공개 제2010-255090호 공보 일본 특허 공개 제2010-202976호 공보 일본 특허 공개 제2012-62561호 공보 일본 특허 공개 제2004-218077호 공보 일본 특허 공개 제2005-82841호 공보 일본 특허 공개 제2007-314828호 공보 일본 특허 공표 제2002-534601호 공보

가토 외, 제철 연구(1984) vol.312, p.41

본 발명은 높은 강도를 가지면서, 우수한 연신율 및 구멍 확장성을 얻을 수 있는 열연 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명자들은, 통상의 연속 열간 압연기를 사용하여 공업적인 규모로 실시되고 있는 열연 강판의 일반적인 제조 방법을 염두에 두고, 높은 강도를 얻으면서, 열연 강판의 연신율 및 구멍 확장성 등의 성형성을 향상하기 위해 예의 연구를 거듭하였다. 이 결과, 고강도의 확보 및 성형성의 향상에 극히 유효한, 종래 기술에서는 형성되어 있지 않은 새로운 조직을 발견하였다. 이 조직은, 평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트이다. 또한, 이 베이나이트는 탄화물 및 잔류 오스테나이트를 결정립 내에 거의 포함하지 않는다. 즉, 이 베이나이트는 구멍 확장 시에 균열의 진전을 조장하는 것을 거의 포함하지 않는다. 따라서, 이 베이나이트는, 고강도의 확보, 및 연신율 및 구멍 확장성의 향상에 기여한다.

또한, 평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트는, 상기한 특허문헌 1∼11에 기재된 방법 등, 종래의 방법으로는 형성할 수 없다. 예를 들어, 소위 중간 공냉의 종료 후부터 권취까지의 냉각 속도를 높임으로써 마르텐사이트를 형성하여 고강도화를 행하고자 하는 종래 기술에서는, 이 베이나이트를 형성할 수는 없다. 예를 들어, 종래의 박강판에 포함되어 있는 베이나이트는, 베이니틱 페라이트 및 철 탄화물로 구성되거나, 베이니틱 페라이트 및 잔류 오스테나이트로 구성된다. 이로 인해, 종래의 박강판에서는, 구멍 확장 시에, 철 탄화물이나 잔류 오스테나이트(또는 가공을 받아 변태된 마르텐사이트)가 균열의 진전을 조장한다. 따라서, 평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트는, 종래의 박강판에 포함되어 있는 베이나이트보다도 우수한 구멍 확장성을 갖는다. 또한, 이 베이나이트는, 종래의 박강판에 포함되어 있는 페라이트와도 상이한 조직이다. 예를 들어, 이 베이나이트의 생성 온도는, 강의 성분으로부터 예측되는 베이나이트 변태 개시 온도 이하이고, 이 베이나이트의 대각 입계로 둘러싸인 하나의 결정립의 내부에는 소경각의 입계가 존재한다. 이 베이나이트는, 적어도 이러한 점에서 페라이트와는 상이한 특징을 갖고 있다.

상세는 후술하는데, 본원 발명자들은, 마무리 압연, 그 후의 냉각, 그 후의 권취 및 그 후의 냉각 등의 조건을 적절한 것으로 함으로써, 이 베이나이트를 원하는 면적률로 페라이트와 함께 형성할 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 특허문헌 1∼3에 기재된 방법에서는, 중간 공냉의 종료 후 또한 권취 전의 냉각 속도 및 권취된 상태에서의 냉각 속도가 현저하게 높기 때문에, 대각 입계로 둘러싸인 하나의 결정립의 내부에 소경각의 입계를 갖는 베이나이트는 생성될 수 없다.

본원 발명자는, 이와 같은 지견에 기초하여 예의 검토를 더욱 거듭한 결과, 이하에 나타내는 발명의 제형태에 상도하였다.

(1)

질량％로,

C:0.02％∼0.15％,

Si:0.01％∼2.0％,

Mn:0.05％∼3.0％,

P:0.1％ 이하,

S:0.03％ 이하,

Al:0.001％∼0.01％,

N:0.02％ 이하,

O:0.02％ 이하,

Ti:0％∼0.2％,

Nb:0％∼0.2％,

Mo:0％∼0.2％,

V:0％∼0.2％,

Cr:0％∼1.0％,

B:0％∼0.01％,

Cu:0％∼1.2％,

Ni:0％∼0.6％,

Ca:0％∼0.005％,

REM:0％∼0.02％,

잔부:Fe 및 불순물

로 나타내어지는 화학 조성을 갖고,

페라이트의 면적률:5％∼50％,

평균 결정 방위 차가 0.4°∼3°의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트의 면적률:50％∼95％,

마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 합계 면적률:5％ 이하

로 나타내어지는 강 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 열연 강판.

(2)

상기 화학 조성이, 질량％로,

Ti:0.01％∼0.2％,

Nb:0.01％∼, 0.2％,

Mo:0.001％∼0.2％,

V:0.01％∼0.2％,

Cr:0.01％∼1.0％,

B:0.0002％∼0.01％,

Cu:0.02％∼1.2％ 및

Ni:0.01％∼0.6％

로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 열연 강판.

(3)

상기 화학 조성이, 질량％로,

Ca:0.0005％∼0.005％ 및

REM:0.0005％∼0.02％

로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 열연 강판.

본 발명에 따르면, 높은 강도를 가지면서, 우수한 연신율 및 구멍 확장성을 얻을 수 있다.

도 1은 열연 강판의 강 조직을 대표하는 영역을 도시하는 도면이다.
도 2는 열간 압연으로부터 권취까지의 사이의 온도 이력의 개략을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

우선, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 강 조직에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 열연 강판은, 페라이트의 면적률:5％∼50％, 평균 결정 방위 차가 0.4°∼3°의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트의 면적률:50％∼95％, 마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 합계 면적률:5％ 이하로 나타내어지는 강 조직을 갖고 있다. 열연 강판의 강 조직은, 당해 열연 강판의 표면으로부터 당해 열연 강판의 두께의 3/8으로부터 5/8까지의 영역의 강 조직으로 대표할 수 있다. 이 영역(1)을 도 1에 도시한다. 도 1에는, 강 조직을 관찰하는 대상인 단면(2)도 도시한다.

(페라이트의 면적률:5％∼50％)

페라이트는 우수한 변형능을 나타내고, 균일 연신율을 높인다. 페라이트의 면적률이 5％ 미만이면 양호한 균일 연신율이 얻어지지 않는다. 따라서, 페라이트의 면적률은 5％ 이상으로 한다. 페라이트의 면적률이 50％ 초과이면, 구멍 확장성이 대폭으로 저하된다. 따라서, 페라이트의 면적률은 50％ 이하로 한다. 페라이트의 면적률은, 열연 강판의 표면으로부터 그 두께의 3/8으로부터 5/8까지의 영역 내의 압연 방향에 평행한 단면(2)에 있어서의 면적률이며, 광학 현미경을 사용하여 200배∼500배의 배율로 관찰되는 마이크로 조직 중의 페라이트의 면적률이다.

(평균 결정 방위 차가 0.4°∼3°의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트의 면적률:50％∼95％)

평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트는, 후술하는 방법에 의해 얻어지는 새로운 조직이다. 결정립 내의 평균 결정 방위 차는 다음과 같이 하여 구해진다. 우선, 단면(2) 내의 복수 개소의 결정 방위를, 전자선 후방 산란 회절법(EBSD:electron back scattering diffraction)에 의해 측정한다. 계속해서, EBSD에 의한 측정 결과에 기초하여, 서로 인접하고, 또한 그들 사이에서의 결정 방위 차가 15°이상으로 되어 있는 2개의 개소(픽셀)의 사이에 입계가 존재한다고 간주한다. 그리고, 입계에 둘러싸인 영역 내에서, 즉 결정립 내에서, 서로 인접하는 개소간의 결정 방위 차를 계산하고, 그들의 평균값을 계산한다. 이와 같이 하여 결정립 내의 평균 결정 방위 차가 구해진다.

상술한 바와 같이, 평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트가 고강도의 확보 및 구멍 확장성 등의 성형성의 향상에 극히 유효한 조직인 것이 본원 발명자들에 의해 발견되었다. 이 베이나이트는 탄화물 및 잔류 오스테나이트를 결정립 내에 거의 포함하지 않는다. 즉, 이 베이나이트는 구멍 확장 시에 균열의 진전을 조장하는 것을 거의 포함하지 않는다. 따라서, 이 베이나이트는, 고강도의 확보, 및 연신율 및 구멍 확장성의 향상에 기여한다.

평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트의 면적률이 50％ 미만이면, 충분한 강도가 얻어지지 않는다. 따라서, 이 베이나이트의 면적률은 50％ 이상으로 한다. 이 베이나이트의 면적률이 95％ 초과이면, 충분한 연신율이 얻어지지 않는다. 따라서, 이 베이나이트의 면적률은 95％ 이하로 한다. 이 베이나이트의 면적률이 50％ 이상 95％ 이하의 경우, 대략, 인장 강도는 590㎫ 이상, 인장 강도[TS(㎫)]와 구멍 확장률[λ(％)]의 곱(TS×λ)은 65000 이상, 전체 연신율[EL(％)]과 구멍 확장률[λ(％)]의 곱(EL×λ)은 1300 이상으로 된다. 이러한 특성은, 자동차의 언더 보디 부품의 가공에 적합하다.

또한, 평균 결정 방위 차가 0.4°미만인 결정립은 페라이트라고 간주할 수 있다. 평균 결정 방위 차가 3°초과인 결정립은 구멍 확장성이 뒤떨어진다. 평균 결정 방위 차가 3°초과인 결정립은, 예를 들어 평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트보다도 낮은 온도 영역에서 생성된다.

(마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 합계 면적률:5％ 이하)

마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트는 구멍 확장 시에, 페라이트 또는 베이나이트와의 계면에 있어서 균열의 진전을 조장하여, 구멍 확장성을 저하시킨다. 마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 합계 면적률이 5％ 초과이면, 이와 같은 구멍 확장성의 저하가 현저해진다. 펄라이트, 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트의 면적률은, 각각, 단면(2)에 있어서의 면적률이며, 광학 현미경을 사용하여 200배∼500배의 배율로 관찰되는 마이크로 조직 중의 펄라이트, 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트의 면적률이다. 이들 조직의 합계가 5％ 이하이면 대략, 전체 연신율(％)과 구멍 확장률(％)의 곱(EL×λ)이 1300 초과로 되고, 자동차의 언더 보디 부품의 가공에 적합하다.

당연한 것이지만, 상술한 각 조직의 면적률에 관한 조건은, 영역(1)뿐만 아니라, 보다 넓은 범위에 있어서 만족되어 있는 것이 바람직하고, 이 조건을 만족시키는 범위가 넓을수록, 보다 우수한 강도 및 가공성을 얻을 수 있다.

이어서, 본 발명의 실시 형태에 관한 열연 강판의 화학 조성에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 열연 강판에 포함되는 각 원소의 함유량의 단위인 「％」는, 특별히 언급이 없는 한 「질량％」를 의미한다. 본 실시 형태에 관한 열연 강판은, C:0.02％∼0.15％, Si:0.01％∼2.0％, Mn:0.05％∼3.0％, P:0.1％ 이하, S:0.03％ 이하, Al:0.001％∼0.01％, N:0.02％ 이하, O:0.02％ 이하, Ti:0％∼0.2％, Nb:0％∼0.2％, Mo:0％∼0.2％, V:0％∼0.2％, Cr:0％∼1.0％, B:0％∼0.01％, Cu:0％∼1.2％, Ni:0％∼0.6％, Ca:0％∼0.005％, REM:0％∼0.02％, 잔부:Fe 및 불순물로 나타내어지는 화학 조성을 갖고 있다. 불순물로서는, 광석이나 스크랩 등의 원재료에 포함되는 것, 제조 공정에 있어서 포함되는 것이 예시된다.

(C:0.02％∼0.15％)

C는, 결정립계에 편석되고, 전단 가공 또는 펀칭 가공에 의해 형성된 단부면에서의 박리를 억제하는 효과를 갖는다. C는, Nb, Ti 등과 결합되어 열연 강판 중에서 석출물을 형성하고, 석출 강화에 의해 강도의 향상에 기여한다. C 함유량이 0.02％ 미만이면, 박리를 억제하는 효과 및 석출 강화에 의한 강도의 향상의 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 따라서, C 함유량은 0.02％ 이상으로 한다. 한편, C는, 구멍 확장 시의 균열의 기점으로 되는 시멘타이트(Fe₃C) 등의 철계 탄화물, 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 생성시킨다. C 함유량이 0.15％ 초과이면, 충분한 구멍 확장성이 얻어지지 않는다. 따라서, C 함유량은 0.15％ 이하로 한다.

(Si:0.01％∼2.0％)

Si는, 열연 강판의 강도의 향상에 기여한다. Si는, 용강의 탈산재로서의 역할도 갖는다. Si는, 시멘타이트 등의 철계 탄화물의 석출을 억제하고, 베이니틱 페라이트의 경계에 있어서의 시멘타이트의 석출을 억제한다. Si 함유량이 0.01％ 미만이면, 이러한 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 따라서, Si 함유량은 0.01％ 이상으로 한다. Si 함유량이 2.0％ 초과이면, 시멘타이트의 석출의 억제 효과가 포화된다. 또한, Si 함유량이 2.0％ 초과이면, 페라이트의 생성이 억제되어, 페라이트의 면적률이 5％ 이상의 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, Si 함유량은 2.0％ 이하로 한다.

(Mn:0.05％∼3.0％)

Mn은, 고용 강화에 의해 강도의 향상에 기여한다. Mn 함유량이 0.05％ 미만이면, 충분한 강도가 얻어지지 않는다. 따라서, Mn 함유량은 0.05％ 이상으로 한다. Mn 함유량이 3.0％ 초과이면, 슬래브 균열이 발생한다. 따라서, Mn 함유량은 3.0％ 이하로 한다.

(P:0.1％ 이하)

P은, 필수 원소는 아니고, 예를 들어 강 중에 불순물로서 함유된다. 가공성, 용접성 및 피로 특성의 관점에서, P 함유량은 낮으면 낮을수록 좋다. 특히 P 함유량이 0.1％ 초과에서, 가공성, 용접성 및 피로 특성의 저하가 현저하다. 따라서, P 함유량은 0.1％ 이하로 한다.

(S:0.03％ 이하)

S은, 필수 원소는 아니고, 예를 들어 강 중에 불순물로서 함유된다. S 함유량이 높을수록 구멍 확장성의 저하로 이어지는 A계 개재물이 생성되기 쉬워지기 때문에, S 함유량은 낮으면 낮을수록 좋다. 특히 S 함유량이 0.03％ 초과에서, 구멍 확장성의 저하가 현저하다. 따라서, S 함유량은 0.03％ 이하로 한다.

(Al:0.001％∼0.01％)

Al은, 용강을 탈산하는 작용을 갖는다. Al 함유량이 0.001％ 미만이면 충분한 탈산이 곤란하다. 따라서, Al 함유량은 0.001％ 이상으로 한다. Al 함유량이 0.01％ 초과이면, 비금속 개재물의 증대에 의해 연신율이 저하되기 쉬워진다. 따라서, Al 함유량은 0.01％ 이하로 한다.

(N:0.02％ 이하)

N는, 필수 원소는 아니고, 예를 들어 강 중에 불순물로서 함유된다. 가공성의 관점에서, N 함유량은 낮으면 낮을수록 좋다. 특히 N 함유량이 0.02％ 초과에서, 가공성의 저하가 현저하다. 따라서, N 함유량은 0.02％ 이하로 한다.

(O:0.02％ 이하)

O는, 필수 원소는 아니고, 예를 들어 강 중에 불순물로서 함유된다. 가공성의 관점에서, O 함유량은 낮으면 낮을수록 좋다. 특히 O 함유량이 0.02％ 초과에서, 가공성의 저하가 현저하다. 따라서, O 함유량은 0.02％ 이하로 한다.

Ti, Nb, Mo, V, Cr, B, Cu, Ni, Ca 및 REM은, 필수 원소는 아니고, 열연 강판에 소정량을 한도로 적절히 함유되어 있어도 되는 임의 원소이다.

(Ti:0％∼0.2％, Nb:0％∼0.2％, Mo:0％∼0.2％, V:0％∼0.2％, Cr:0％∼1.0％, B:0％∼0.01％, Cu:0％∼1.2％, Ni:0％∼0.6％)

Ti, Nb, Mo, V, Cr, B, Cu 및 Ni은, 석출 경화 또는 고용 강화에 의해 열연 강판의 강도의 가일층의 향상에 기여한다. 따라서, 이들 원소로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 함유되어 있어도 된다. 그러나, Ti, Nb, Mo 및 V에 대해서는, 어느 하나의 함유량이 0.2％ 초과이면, 페라이트의 생성이 억제되어, 페라이트의 면적률이 5％ 이상의 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, Ti 함유량, Nb 함유량, Mo 함유량 및 V 함유량은, 모두 0.2％ 이하로 한다. Cr 함유량이 1.0％ 초과이면, 강도의 향상의 효과가 포화된다. 또한, Cr 함유량이 1.0％ 초과이면, 페라이트의 생성이 억제되어, 페라이트의 면적률이 5％ 이상의 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, Cr 함유량은 1.0％ 이하로 한다. B 함유량이 0.01％ 초과이면, 페라이트의 생성이 억제되어, 페라이트의 면적률이 5％ 이상의 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, B 함유량은 0.01％ 이하로 한다. Cu 함유량이 1.2％ 초과이면, 페라이트의 생성이 억제되어, 페라이트의 면적률이 5％ 이상의 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, Cu 함유량은 1.2％ 이하로 한다. Ni 함유량이 0.6％ 초과이면, 페라이트의 생성이 억제되어, 페라이트의 면적률이 5％ 이상의 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, Ni 함유량은 0.6％ 이하로 한다. 열연 강판의 보다 우수한 강도의 확보를 위해, Ti 함유량, Nb 함유량, V 함유량, Cr 함유량 및 Ni 함유량은, 모두 바람직하게는 0.01％ 이상이며, Mo 함유량은 바람직하게는 0.001％ 이상이며, B 함유량은 바람직하게는 0.0002％ 이상이며, Cu 함유량은 바람직하게는 0.02％ 이상이다. 즉, 「Ti:0.01％∼0.2％」, 「Nb:0.01％∼, 0.2％」, 「Mo:0.001％∼0.2％」, 「V:0.01％∼0.2％」, 「Cr:0.01％∼1.0％」, 「B:0.0002％∼0.01％」, 「Cu:0.02％∼1.2％」 및 「Ni:0.01％∼0.6％」 중 적어도 1개가 만족되는 것이 바람직하다.

(Ca:0％∼0.005％, REM:0％∼0.02％)

Ca 및 REM은, 파괴의 기점으로 되거나 가공성을 열화시키는 비금속 개재물의 형태를 변화시켜 무해화한다. 따라서, 이들 원소로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 함유되어 있어도 된다. 그러나, Ca 함유량이 0.005％ 초과이면, 비금속 개재물의 형태를 신장시켜, 당해 비금속 개재물이 파괴의 기점으로 되거나 가공성을 열화시킨다. REM 함유량이 0.02％ 초과이면, 비금속 개재물의 형태를 신장시켜, 당해 비금속 개재물이 파괴의 기점으로 되거나 가공성을 열화시킨다. 따라서, Ca 함유량은 0.005％ 이하로 하고, REM 함유량은 0.02％ 이하로 한다. 무해화의 효과를 보다 우수한 것으로 하기 위해, Ca 함유량 및 REM 함유량은, 모두 바람직하게는 0.0005％ 이상이다. 즉, 「Ca:0.0005％∼0.005％」 및 「REM:0.0005％∼0.02％」 중 적어도 1개가 만족되는 것이 바람직하다.

REM(희토류 금속)은 Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17종류의 원소를 가리키고, 「REM 함유량」은 이들 17종류의 원소의 합계의 함유량을 의미한다. 란타노이드는, 공업적으로는, 예를 들어 미슈 메탈의 형으로 첨가된다.

이어서, 실시 형태에 관한 열연 강판을 제조하는 방법의 예에 대해 설명한다. 여기서 설명하는 방법에 의하면 실시 형태에 관한 열연 강판을 제조할 수 있지만, 실시 형태에 관한 열연 강판을 제조하는 방법은, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 다른 방법에 의해 제조된 열연 강판이어도, 그것이 상기한 강 조직 및 화학 조성을 갖고 있으면, 실시 형태의 범위 내에 있다고 할 수 있다. 예를 들어, 하기하는 방법에서는 7패스의 열연 설비를 사용하는데, 6패스의 열연 설비를 사용하여 제조된 열연 강판도 실시 형태의 범위 내에 있는 경우가 있다.

이 방법에서는, 이하의 처리를 순서대로 행한다. 도 2에 열간 압연부터 권취까지의 온도 이력의 개략을 나타낸다.

(1) 상기한 화학 조성을 갖는 강괴 또는 슬래브를 주조하고, 필요에 따라 재가열(11)을 행한다.

(2) 강괴 또는 슬래브의 조압연(12)을 행한다. 조압연은 열간 압연에 포함된다.

(3) 강괴 또는 슬래브의 마무리 압연(13)을 행한다. 마무리 압연은 열간 압연에 포함된다. 마무리 압연에서는, 최종단의 압연 1패스 전의 압연을, 850℃ 이상 1150℃ 이하의 온도, 10％ 이상 40％ 이하의 압하율로 행하고, 최종단의 압연을, 850℃ 이상 1050℃ 이하의 온도[T1(℃)], 3％ 이상 10％ 이하의 압하율로 행한다.

(4) 런 아웃 테이블에서 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도[T2(℃)]까지 냉각한다. 마무리 압연의 종료로부터, 이 냉각의 개시까지의 시간을 t1(초)로 한다.

(5) 1초 이상 10초 이하의 시간[t2(초)]의 공냉(14)을 행한다. 이 냉각 중에 2상 영역에 있어서의 페라이트 변태가 발생하고, 우수한 연신율이 얻어진다.

(6) P(℃/초)의 냉각 속도로 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도까지의 냉각(15)을 행한다. 냉각 속도 P는 하기하는 (식 1)을 만족시킨다.

(7) 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도에서의 권취(16)를 행한다.

(8) 열연 코일의 온도가 T3(℃)-300℃ 이상 T3(℃) 이하에 있는 동안, 0.15℃/분 이하의 냉각 속도로 열연 코일을 냉각한다. T3(℃)은 하기하는 (식 2)로 나타내어진다.

(9) T3(℃)-300℃ 미만의 온도로부터 25℃까지를 0.05℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각한다.

[식 1]

[식 2]

여기서, (C), (Mn), (Ni), (Cr), (Mo)은 각각 열연 강판의 C 함유량, Mn 함유량, Ni 함유량, Cr 함유량, Mo 함유량을 나타낸다.

강괴 또는 슬래브의 주조에서는, 화학 조성이 상기한 범위 내에 있도록 성분을 조정한 용강을 주입한다. 그리고, 강괴 또는 슬래브를 열간 압연기에 보낸다. 이때, 주입된 강괴 또는 슬래브를 고온인 채로 열간 압연기에 직송해도 되고, 실온까지 냉각한 후에 가열로에서 재가열하여 열간 압연기에 보내도 된다. 재가열의 온도는 특별히 한정되지 않는다. 재가열 온도가 1260℃ 이상이면 스케일 오프의 양이 증가하여 수율이 저하되는 경우가 있기 때문에, 재가열 온도는 바람직하게는 1260℃ 미만으로 한다. 또한, 재가열 온도가 1000℃ 미만이면, 스케줄상, 조업 효율이 현저하게 저하되는 경우가 있기 때문에, 재가열 온도는 바람직하게는 1000℃ 이상으로 한다.

조압연의 최종단의 압연 온도가 1080℃ 미만이면, 즉 조압연 중에 압연 온도가 1080℃ 미만까지 저하되면, 마무리 압연 후의 오스테나이트 입자가 과도하게 작아지고, 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태가 과도하게 촉진되어, 원하는 베이나이트를 얻기 어려운 경우가 있다. 따라서, 최종단의 압연은 바람직하게는 1080℃ 이상에서 행한다. 조압연의 최종단의 압연 온도가 1150℃ 초과이면, 즉 조압연 중에 압연 온도가 1150℃를 초과하면, 마무리 압연 후의 오스테나이트 입자가 커지고, 이후의 냉각에 있어서 발생하는 2상 영역에서의 페라이트 변태가 충분하게는 촉진되지 않아, 원하는 강 조직을 얻기 어려운 경우가 있다. 따라서, 최종단의 압연은 바람직하게는 1150℃ 이하에서 행한다.

조압연의 최종단 및 그 전단의 누적 압하율이 65％ 초과이면, 마무리 압연 후의 오스테나이트 입자가 과도하게 작아지고, 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태가 과도하게 촉진되어, 원하는 베이나이트를 얻기 어려운 경우가 있다. 따라서, 이 누적 압하율은 바람직하게는 65％ 이하로 한다. 이 누적 압하율이 40％ 미만이면 마무리 압연 후의 오스테나이트 입자가 커지고, 이후의 냉각에 있어서 발생하는 2상 영역에서의 페라이트 변태가 충분하게는 촉진되지 않아, 원하는 강 조직을 얻기 어려운 경우가 있다. 따라서, 이 누적 압하율은 바람직하게는 40％ 이상으로 한다.

마무리 압연은, 평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트를 생성시키기 위해 중요한 공정이다. 이와 같은 베이니틱 페라이트는, 가공을 받아 변형을 포함하는 오스테나이트가 베이나이트로 변태됨으로써 얻어진다. 따라서, 마무리 압연은, 마무리 압연 후의 오스테나이트 중에 변형이 잔류하는 조건으로 행하는 것이 중요하다.

마무리 압연에서는, 최종단의 압연, 즉 마무리 압연기의 최종 스탠드에서 행해지는 압연의 1패스 전의 압연을, 850℃ 이상 1150℃ 이하의 온도, 10％ 이상 40％ 이하의 압하율로 행한다. 이 압연의 압연 온도가 1150℃ 초과이거나, 또는 압하율이 10％ 미만에서는, 마무리 압연 후의 오스테나이트 입자가 커지고, 이후의 냉각에 있어서 발생하는 2상 영역에서의 페라이트 변태가 충분하게는 촉진되지 않아, 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 이 압연의 압연 온도가 850℃ 미만이거나, 또는 압하율이 40％ 초과에서는, 마무리 압연 후의 오스테나이트 중에 과잉으로 변형이 잔류하고, 가공성이 열화된다.

마무리 압연에서는, 최종단의 압연을, 850℃ 이상 1050℃ 이하의 온도, 3％ 이상 10％ 이하의 압하율로 행한다. 이 최종단의 압연의 온도(마무리 압연 종료 온도)를 T1(℃)로 나타낸다. 온도 T1이 1050℃ 초과이거나, 또는 압하율이 3％ 미만에서는, 마무리 압연 후의 오스테나이트 중의 변형의 잔류량이 불충분해져, 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 온도 T1이 850℃ 미만이거나, 또는 압하율이 10％ 초과에서는, 마무리 압연 후의 오스테나이트 중에 과잉으로 변형이 잔류하고, 가공성이 열화된다.

마무리 압연의 후에, 런 아웃 테이블(ROT:run out table)에서 600℃ 이상 750℃ 이하의 온도까지 냉각한다. 이 냉각의 도달 온도를 T2(℃)로 나타낸다. 온도 T2가 600℃ 미만에서는, 2상 영역에 있어서의 페라이트 변태가 불충분해져, 충분한 연신율이 얻어지지 않는다. 온도 T2가 750℃ 초과에서는, 페라이트 변태가 과도하게 촉진되어, 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 런 아웃 테이블에서의 냉각의 평균 냉각 속도는, 예를 들어 20℃/초∼200℃/초로 한다. 원하는 강 조직을 안정적으로 얻을 수 있기 때문이다.

런 아웃 테이블에서의 냉각이 종료되는 즉시, 1초 이상 10초 이하의 공냉을 행한다. 이 공냉의 시간을 t2(초)라고 나타낸다. 시간 t2가 1초 미만에서는, 2상 영역에 있어서의 페라이트 변태가 불충분해져, 충분한 연신율이 얻어지지 않는다. 시간 t2가 10초 초과에서는, 2상 영역에 있어서의 페라이트 변태가 과도하게 촉진되어, 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다.

또한, 마무리 압연의 종료로부터, 런 아웃 테이블에서의 냉각의 개시까지의 시간을 t1(초)이라고 한다. 시간 t1은 특별히 한정되지 않지만, 마무리 압연 후의 오스테나이트의 조대화를 방지하기 위해 바람직하게는 10초 이하로 한다. 마무리 압연의 종료로부터, 런 아웃 테이블에서의 냉각의 개시까지의 사이에는, 실질적으로 공냉이 행해진다.

시간 t2의 공냉이 종료되는 즉시, 소정의 냉각 속도로 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도까지의 냉각을 행한다. 이 냉각 속도를 P(℃/초)라고 나타낸다. 냉각 속도 P는 (식 1)의 관계를 만족시킨다. 냉각 속도 P가 (식 1)의 관계를 만족시키고 있는 경우, 이 냉각 중에서의 펄라이트의 생성을 억제할 수 있어, 마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률을 합계로 5％ 이하로 할 수 있다. 한편, 냉각 속도 P가 (식 1)의 관계를 만족시키고 있지 않는 경우, 예를 들어 펄라이트가 다량으로 생성되어, 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, 냉각 속도 P가 (식 1)의 관계를 만족시키는 것은, 원하는 강 조직을 얻기 위해 극히 중요하다.

또한, 냉각 속도 P는, 열 변형에 의한 휨의 억제 등의 관점에서, 바람직하게는 200℃/s 이하로 한다. 또한, 가일층의 휨의 억제 등의 관점에서, 냉각 속도 P는 보다 바람직하게는 30℃/초 이하로 한다.

그 후, 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도에서의 권취를 행한다. 권취 온도가 650℃ 초과에서는, 페라이트가 생성되어 충분한 베이나이트가 얻어지지 않아, 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다. 권취 온도가 400℃ 미만에서는, 마르텐사이트가 생성되어 충분한 베이나이트가 얻어지지 않아, 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다.

권취에 의해 얻어진 열연 코일의 온도가 T3(℃)-300℃ 이상 T3(℃) 이하에 있는 동안, 0.15℃/분 이하의 냉각 속도로 열연 코일을 냉각한다. 이 냉각 속도를0.15℃/분 이하로 한 경우, 베이나이트 변태를 촉진할 수 있고, 마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률을 합계로 5％ 이하로 할 수 있다. 한편, 이 냉각 속도를 0.15℃/분 초과로 하면, 베이나이트 변태가 충분히 촉진되지 않아, 마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률이 합계로 5％를 초과하고, 가공성이 열화된다. 따라서, 이 냉각 속도가 0.15℃/분 이하로 하는 것은, 원하는 강 조직을 얻기 위해 극히 중요하다.

열연 코일의 온도가 온도 T3(℃)을 초과하면, 오스테나이트로부터 펄라이트로의 변태가 일어나, 원하는 강 조직이 얻어지지 않는다.

열연 코일의 온도가 T3(℃)-300℃ 미만의 온도에서, 0.05℃/분 이하의 냉각 속도로 열연 코일을 냉각한다. 이 냉각 속도를 0.05℃/분 이하로 한 경우, 미변태의 오스테나이트로부터 마르텐사이트로의 변태를 억제할 수 있어, 우수한 가공성을 얻을 수 있다. 한편, 이 냉각 속도를 0.05℃/분 초과로 하면, 오스테나이트로부터 마르텐사이트로의 변태가 일어나, 마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률이 합계로 5％를 초과하여, 가공성이 열화된다. 또한, 냉각 중에, 오스테나이트로부터 베이나이트로의 상 변태에 수반되는 발열에 의해 열연 코일의 온도가 상승하여 T3(℃)-300℃를 초과하면, 오스테나이트로부터 펄라이트로의 변태가 일어나고, 펄라이트의 조직 분율이 5％를 초과하여, 가공성이 열화된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 열연 강판에 표면 처리를 행해도, 강도, 연신율 및 구멍 확장성의 향상이라고 하는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 전기 도금, 용융 도금, 증착 도금, 유기 피막 형성, 필름 라미네이트, 유기 염류 처리, 무기 염류 처리, 논 크롬 처리 등을 행해도 된다.

또한, 상기 실시 형태는, 모두 본 발명을 실시하는 데 있어서의 구체화의 예를 나타낸 것에 지나지 않고, 이들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안 되는 것이다. 즉, 본 발명은 그 기술 사상, 또는 그 주요한 특징으로부터 일탈하는 일 없이, 다양한 형태로 실시할 수 있다.

실시예

이어서, 본원 발명자가 행한 실험에 대해 설명한다. 이 실험에서는, 표 1 및 표 2에 나타내는 화학 조성을 갖는 복수의 강(강의 기호 A∼MMM)을 사용하여 표 3∼표 5에 나타내는 강 조직을 갖는 열연 강판의 시료를 제조하고, 그 기계적 특성을 조사하였다. 또한, 각 강의 잔부는 Fe 및 불순물이다. 또한, 표 3∼표 5 중의 「베이나이트의 면적률」은, 평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트의 면적률이다. 시료 No.29의 도금층은 용융 도금층이다.

페라이트의 면적률은, 열연 강판의 표면으로부터 그 두께의 3/8으로부터 5/8까지의 영역 내의 압연 방향에 평행한 단면을, 광학 현미경을 사용하여 200배∼500배의 배율로 관찰하여 특정하였다. 평균 결정 방위 차가 0.4°이상 3°이하의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트의 면적률은, 열연 강판의 표면으로부터 그 두께의 3/8으로부터 5/8까지의 영역 내의 압연 방향에 평행한 단면 내의 복수 개소의 결정 방위를 EBSD에 의해 측정하여 특정하였다. 펄라이트, 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트의 각 면적률은, 열연 강판의 표면으로부터 그 두께의 3/8으로부터 5/8까지의 영역 내의 압연 방향에 평행한 단면을, 광학 현미경을 사용하여 200배∼500배의 배율로 관찰하여 특정하였다.

그리고, 각 열연 강판의 인장 시험 및 구멍 확장 시험을 행하였다. 인장 시험은, 각 열연 강판으로부터 제작한 일본 공업 규격 JIS Z 2201에 기재된 5호 시험편을 사용하여, 일본 공업 규격 JIS Z 2241에 기재된 방법에 따라서 행하였다. 구멍 확장 시험은, 일본 공업 규격 JIS Z 2256에 기재된 방법에 따라 행하였다. 이들 결과도 표 3∼표 5에 나타내었다.

표 3∼표 5에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에 있는 시료에 있어서만, 높은 강도를 얻으면서, 우수한 연신율 및 구멍 확장성을 얻을 수 있었다. 기계적 특성의 평가에서는, 인장 강도가 590㎫ 이상인 것, 인장 강도[TS(㎫)]와 구멍 확장률[λ(％)]의 곱(TS×λ)이 65000 이상인 것, 전체 연신율[EL(％)]과 구멍 확장률[λ(％)]의 곱(EL×λ)이 1300 이상인 것을 기준으로 하였다. 또한, 시료 No.60에서는, 강(강의 기호 F)이 과잉으로 Mn을 함유하고 있었기 때문에, 슬래브 균열이 발생하여 열연 강판을 제조할 수 없었다.

각 열연 강판은, 표 6∼표 9에 나타내는 조건하에서 다음과 같이 하여 제조하였다. 전로에서의 용제 및 연속 주조를 행한 후에, 표 3∼표 6에 나타내는 가열 온도에서 재가열하고, 조압연 및 7패스의 마무리 압연을 포함하는 열간 압연을 행하였다. 조압연의 최종단에서의 온도 및 누적 압하율을 표 3∼표 6에 나타내었다. 또한, 마무리 압연의 6패스째의 압연 종료 온도 및 압하율, 및 7패스째(최종단)의 압연 종료 온도(T1) 및 압하율을 표 3∼표 6에 나타내었다. 열간 압연 후의 두께는 1.2㎜∼5.4㎜로 하였다. 마무리 압연의 종료로부터 t1(초) 경과한 후에, 표 3∼표 6에 나타내는 온도 T2까지 런 아웃 테이블에서 냉각하였다. 그리고, 온도가 온도 T2에 도달하는 즉시, 공냉을 개시하였다. 이 공냉의 시간 t2를 표 3∼표 6에 나타내었다. 시간 t2의 공냉 후에, 표 3∼표 6에 나타내는 냉각 속도 P(℃/초)로 표 3∼표 6에 나타내는 권취 온도까지 냉각하고, 이 권취 온도에서의 권취를 행하여 열연 코일을 제작하였다. 그 후, 1차 냉각 및 2차 냉각의 2단계의 냉각을 행하였다. 1차 냉각은, 표 3∼표 6에 나타내는 개시 온도에서 개시하고, 표 3∼표 6에 나타내는 종료 온도에서 종료하였다. 그동안의 냉각 속도를 표 3∼표 6에 나타내었다. 또한, 2차 냉각은, 표 3∼표 6에 나타내는 개시 온도에서 개시하고, 25℃에서 종료하였다. 그동안의 냉각 속도를 표 3∼표 6에 나타내었다. 또한, 시료 No.29의 열연 강판의 제조에서는, 2차 냉각의 종료 후에 용융 도금을 실시하였다.

본 발명은, 예를 들어 자동차의 언더 보디 부품 등에 사용되는 열연 강판에 관련하는 산업에 이용할 수 있다.

Claims

질량％로,
C:0.02％∼0.15％,
Si:0.01％∼2.0％,
Mn:0.05％∼3.0％,
P:0.1％ 이하,
S:0.03％ 이하,
Al:0.001％∼0.01％,
N:0.02％ 이하,
O:0.02％ 이하,
Ti:0％∼0.2％,
Nb:0％∼0.2％,
Mo:0％∼0.2％,
V:0％∼0.2％,
Cr:0％∼1.0％,
B:0％∼0.01％,
Cu:0％∼1.2％,
Ni:0％∼0.6％,
Ca:0％∼0.005％,
REM:0％∼0.02％,
잔부:Fe 및 불순물
로 나타내어지는 화학 조성을 갖고,
페라이트의 면적률:5％∼50％,
평균 결정 방위 차가 0.4°∼3°의 베이니틱 페라이트의 집합체로 구성되는 베이나이트의 면적률:50％∼95％,
마르텐사이트, 펄라이트 및 잔류 오스테나이트의 합계 면적률:5％ 이하
로 나타내어지는 강 조직을 갖는 것을 특징으로 하는, 열연 강판.
제1항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Ti:0.01％∼0.2％,
Nb:0.01％∼, 0.2％,
Mo:0.001％∼0.2％,
V:0.01％∼0.2％,
Cr:0.01％∼1.0％,
B:0.0002％∼0.01％,
Cu:0.02％∼1.2％ 및
Ni:0.01％∼0.6％
로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Ca:0.0005％∼0.005％ 및
REM:0.0005％∼0.02％
로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 열연 강판.