KR101889193B1

KR101889193B1 - 내식성 및 가공성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101889193B1
Application number: KR1020160177186A
Authority: KR
Inventors: 조민호; 김종화
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-08-16
Also published as: EP3561099A4; KR20180073404A; CN110088316A; WO2018117508A1; EP3561099A1; JP2020509244A; US20190316240A1

Abstract

중량%로, C: 0.01% 이하, Si: 0.5% 이하, Mn: 0.1~0.5%, Al: 0.1% 이하, P: 0.01% 이하, S: 0.01% 이하, N: 0.005% 이하, Nb: 0.2~0.8%를 포함하고, Sb: 0.5% 이하, Cr: 3.0% 이하, Mo: 1.0% 이하 및 W: 0.5% 이하 중 1종 이상을 포함하며, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1을 만족하는 냉연강판과 이를 제조하는 방법이 개시된다.
[관계식 1] 0.2 ≤ [Sb]/0.5+[Cr]/3.0+[Mo]/1.0+[W]/0.5 ≤ 1.5
(여기서, [Sb], [Cr], [Mo] 및 [W] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)

Description

내식성 및 가공성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법 {COLD-ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE AND FORMABILITY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 내식성 및 가공성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자동차 배기계의 소재로 바람직하게 적용될 수 있는 내식성 및 가공성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 운행시 자동차의 엔진에서 화석연료가 연소하여 황산가스, 질산가스 등의 유독성 배기가스와 함께 수증기가 발생하고 배기계로 배출되며 운행 상태에 따라 배기계 내부 온도는 고온과 저온으로 반복하여 변화한다. 고온에서 이슬점 이하의 저온으로 냉각되는 과정에서 배기계 내부에는 응축수가 생성되는데 이와 같이 생성된 응축수는 SO₃ ² ^-, SO₄ ² ^-, NO₂ ^-, NO₃ ^-, Cl^-, NH₄ ⁺ 등의 배기가스로부터 용해된 이온들을 포함하고 있다.

이러한 이온이 포함된 응축수는 생성과 건조에 따라 넓은 pH 범위를 가지며 부식력이 강한 환경을 조성하여 배기계 내부에서 강판 부식을 일으킨다. 따라서 자동차용 배기계에 사용되는 강판은 수명 연장을 위해 내식성이 우수해야 한다. 또한 원하는 형태의 배기계 제조를 위해서는 일정량 이상의 기계적 성형이 필요하므로 기계적 가공성이 충족되어야 한다.

현재 배기계의 재료로 사용되는 강판으로는 알루미늄 도금 강판과 스테인리스 강판이 있다.

특허문헌 1에서는 냉연강판의 내식성을 보완하기 위해 강판에 Al 용융도금하여 내식성을 개선하는 기술을 제안하였다. 알루미늄 도금 강판은 일반적인 탄소강에 알루미늄이 도금되어 있는데 Al₂O₃ 부동태 피막에 의한 강한 내식성을 가진다. 특히 배기계 외면에서 발생할 수 염에 의한 부식에 대한 내식성은 아주 강한 장점이 있으며, 배기계 내면에서도 일정 범위의 pH 범위에서 내식성을 발휘한다. 하지만 낮은 pH에서는 용출되어 제거되고 한 번 제거될 경우 더 이상 내식성을 발휘할 수 없는 한계가 있다.

이와 같은 문제를 극복하기 위해, 특허문헌 2 및 3에서는 강판에 Cu의 첨가를 통해 pH가 낮은 환경에서의 부식을 억제하는 기술을 제안하였다. 하지만 Cu의 첨가는 높은 pH 영역에서 오히려 부식을 촉진시키는 단점이 있어 한계가 있다.

한편, 특허문헌 4에서는 강판의 내식성을 크게 향상시키는 기술로서 Cr을 포함한 여러 합금원소의 다량 첨가를 통해 배기계용 스테인리스 강판을 제조하는 기술을 제안하였다. 스테인리스 강판 역시 배기계 내면에서의 부식에 대해 일정 범위의 pH에서 Cr₂O₃ 부동태 피막에 의한 내식성을 가진다. pH가 낮을 경우 부동태막은 활성화되어 내식성을 잃지만 pH가 상승하면 강판 내에 고용되어 있는 Cr이 다시 산화되어 부동태화하여 내식성을 회복하는 장점이 있다. 하지만 알루미늄 도금을 할 경우에 비해 배기계 외면부에서 염에 의해 쉽게 녹이 발생하는 단점이 있다. 뿐만 아니라 고가의 합금원소가 다량 첨가되어 경제성이 떨어진다.

이러한 배기계 외면 발청을 저감하기 위해 특허문헌 5에서는 Al 도금 스테인리스 강판을 제조하는 기술을 기술하고 있으나 이 역시 고가의 스테인리스 강판을 이용하는 기술이기 때문에 경제성이 떨어지는 한계가 있다.

한국 등록특허공보 제10-0833050호 한국 등록특허공보 제10-0694697호 한국 등록특허공보 제10-1197955호 한국 공개특허공보 제10-2015-0140423호 한국 등록특허공보 제10-1485643호

본 발명의 여러 목적 중 하나는, 내식성 및 가공성이 우수한 냉연강판과 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 중량%로, C: 0.01% 이하(0% 제외), Si: 0.5% 이하(0% 제외), Mn: 0.1~0.5%, Al: 0.1% 이하(0% 제외), P: 0.01% 이하(0% 제외), S: 0.01% 이하, N: 0.005% 이하, Nb: 0.2~0.8%를 포함하고, Sb: 0.5% 이하, Cr: 3.0% 이하, Mo: 1.0% 이하 및 W: 0.5% 이하 중 1종 이상을 포함하며, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1을 만족하는 냉연강판을 제공한다.

[관계식 1] 0.2 ≤ [Sb]/0.5+[Cr]/3.0+[Mo]/1.0+[W]/0.5 ≤ 1.5

(여기서, [Sb], [Cr], [Mo] 및 [W] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)

본 발명의 다른 측면은, 중량%로, C: 0.01% 이하(0% 제외), Si: 0.5% 이하(0% 제외), Mn: 0.1~0.5%, Al: 0.1% 이하(0% 제외), P: 0.01% 이하(0% 제외), S: 0.01% 이하, N: 0.005% 이하, Nb: 0.2~0.8%를 포함하고, Sb: 0.5% 이하, Cr: 3.0% 이하, Mo: 1.0% 이하 및 W: 0.5% 이하 중 1종 이상을 포함하며, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1을 만족하는 슬라브를 1200℃ 이상의 온도로 재가열하는 단계, 상기 재가열된 슬라브를 Ar3℃ 이상의 온도에서 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계, 상기 열연강판을 550~750℃에서 권취하는 단계, 상기 권취된 열연강판을 50~95%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계, 및 상기 냉연강판을 600~900℃에서 연속 소둔하는 단계를 포함하는 냉연강판의 제조방법을 제공한다.

[관계식 1] 0.2 ≤ [Sb]/0.5+[Cr]/3.0+[Mo]/1.0+[W]/0.5 ≤ 1.5

본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 본 발명에 따른 냉연강판은 내식성 및 가공성이 우수하여, 자동차 배기계의 소재로 바람직하게 적용될 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

자동차 배기계의 소재로 사용되는 냉연강판의 경우, 내식성과 가공성이 우수할 것이 요구된다. 강재의 내식성을 높이기 위해서는 일반적으로 합금 원소를 다량 첨가하게 되는데, 이 경우 소재의 원가가 증가하여 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 가공성이 감소하는 결과를 초래한다. 따라서 합금원소를 다량 첨가하지 않고 내식성 및 가공성을 동시에 확보할 수 있는 방법을 발명할 필요가 있다.

본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위해 합금원소의 종류 및 그 함량, 제조조건의 최적화를 통해 상기의 목표 물성을 갖는 냉연강판이 제조될 수 있음을 알아내고 본 발명에 이르게 되었다.

이하, 본 발명의 일 측면인 내식성 및 가공성이 우수한 냉연강판에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 냉연강판의 합금 성분 및 바람직한 함량 범위에 대해 상세히 설명한다. 후술하는 각 성분의 함량은 특별히 언급하지 않는 한 모두 중량 기준임을 미리 밝혀둔다.

C: 0.01% 이하 (0% 제외)

C 함량이 과다할 경우 연성이 저하되며 가공성이 크게 저하될 뿐만 아니라 배기계 내면에서의 부식에 대한 저항성도 떨어뜨리기 때문에 그 함량의 상한을 0.01%로, 바람직하게는 0.008%로, 보다 바람직하게는 0.004%로 제한한다.

Si: 0.5% 이하 (0% 제외)

Si은 탈탄제로 사용되는 원소이며 고용강화에 의한 강도의 향상에 기여한다. 그리고 표면에 생성되는 SiO₂ 산화물은 응축수 부식을 지연하는 역할도 할 수 있다. 하지만 과다할 경우 소둔시 표면에 Si계 산화물이 생성되어 도금시 결함을 유발하여 도금성을 떨어뜨릴 수 있기 때문에, 그 함량의 상한을 0.5%로, 바람직하게는 0.3%로, 보다 바람직하게는 0.1%로 제한한다.

Mn: 0.1~0.5%

Mn은 강중 고용 S와 결합하여 MnS로 석출됨으로써 고용 S에 의한 적열취성(Hot shortness)을 방지하는 원소이다. 이러한 효과를 내기 위하여 0.1% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 하지만 0.5%를 초과하는 경우에는 재질이 경화되어 연성을 현저히 떨어뜨린다.

Al: 0.1% 이하 (0% 제외)

Al은 탈산 효과가 매우 큰 원소이며 강중의 N와 반응하여 AlN를 석출시킴으로써 고용 N에 의한 성형성이 저하되는 것을 방지한다. 하지만 다량 첨가될 경우 연성이 급격히 저하되기 때문에 함량을 0.1% 이하로 제한한다.

P: 0.01% 이하 (0% 제외)

일정량 이하의 P의 첨가는 강의 연성을 크게 감소시키지 않으며 강도를 올릴 수 있는 원소이지만 0.01%를 초과하여 첨가하면 결정립계에 편석하여 강을 경화시키기 때문에 0.01% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

S: 0.01% 이하

S는 강 중 불가피하게 함유되는 불순 원소로서, 고용시 적열취성을 유발하는 원소이기 때문에 Mn의 첨가를 통해 MnS의 석출이 유도되어야 한다. 하지만 과다한 MnS의 석출은 강을 경화시키기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서 그 상한을 0.01%로 제한한다.

N: 0.005% 이하

N 또한 강 중에 불가피하게 함유되는 불순 원소로서, 석출되지 못하고 고용된 상태로 존재하는 N은 연성을 떨어뜨리고 내시효성을 악화시킬 뿐만 아니라 가공성을 떨어뜨리기 때문에 그 상한을 0.005%로 제한한다.

Nb: 0.2~0.8%

Nb는 고온에서 N과 결합하여 NbN으로 쉽게 석출되는 원소로서 고용 N 함량의 제어에 효과적인 원소이다. 또한 N과 결합후 남은 고용 Nb는 표면에서 Nb₂O₅ 산화막을 형성하여 부식 환경에서 내식성을 크게 향상시키는 효과가 있다. 본 발명에서 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.2% 이상 포함되는 것이 바람직하고, 0.21% 이상 포함되는 것이 보다 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우 첨가량 대비 내식성 향상 효과가 미미하고 가공성을 떨어뜨리기 때문에 그 함량의 상한을 0.8%로 제한한다.

Sb: 0.5% 이하, Cr: 3.0% 이하, Mo: 1.0% 이하 및 W: 0.5% 이하 중 1종 이상

Sb는 강판 표면에 농화되는 경향이 강하며 산화물을 쉽게 형성하여 소량의 첨가로도 내식성 향상 효과가 크다. 하지만 다량 첨가시 강의 연성을 크게 감소시키기 때문에 함량을 0.5% 이하로 제한한다.

강중에 고용되어 표면의 공기중에 노출시 Cr₂O₃ 부동태 피막을 쉽게 형성하여 내식성을 향상시킬 뿐만 아니라 다량 첨가되더라도 강판의 가공성을 크게 떨어뜨리지 않기 때문에 대표적인 내식성 향상 원소로 이용된다. 3.0% 이상일 경우에는 첨가량 대비 내식성 향상 효과가 크지 않고 비용이 증가하므로 상한을 3.0%로 제한한다.

Mo는 공식 부식에 대한 저항성을 증가시켜 내식성을 향상시키는 원소로서 소량의 첨가로도 효과가 큰 원소이다. 하지만 과다 첨가할 경우 첨가량 대비 내식성 향상 효과가 작고 가공성이 떨어지므로 상한을 1.0%로 제한한다.

W는 공기중에서 산화하여 내식성이 우수한 산화물을 형성하는 원소로서 소량 첨가시 효과가 있지만 다량 첨가시 첨가량 대비 내식성 향상 효과가 작고 가공성이 감소하므로 함량을 0.5%로 제한한다.

상기 조성 이외에 나머지는 Fe이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불가피한 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.

한편, 상기와 같은 강재의 합금 설계시, Sb, Cr, Mo 및 W의 함량은 하기 관계식 1을 만족하도록 제어하는 것이 바람직하다. 하기 관계식 1은 냉연강판의 가공성 및 내식성을 동시에 향상시킬 수 있는 합금 원소의 조합을 인자화한 것이다. 강중 Sb, Cr, Mo 및 W의 함량이 하기 관계식 1을 만족할 경우 내식성을 효과적으로 향상시키면서도 목적하는 가공성을 충족시킬 수 있다.

[관계식 1] 0.2 ≤ [Sb]/0.5+[Cr]/3.0+[Mo]/1.0+[W]/0.5 ≤ 1.5

이하, 본 발명의 일 측면인 내식성 및 가공성이 우수한 냉연강판의 추가적인 특징에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 냉연강판은 부식 환경 하, 표면 직하에 두께 1μm 이하(0μm 제외)의 Nb와 Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 복합 농화층이 형성될 수 있다. 이들 성분들은 부식 환경 하 표면 직하에 농화되어 산화층을 형성함으로써 부식 속도를 저감한다.

일 예에 따르면, JASO M 611-92의 B 방법에 의해 부식시험을 실시하였을 때, Nb와 Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 복합 농화층 내 Nb 함량의 최대값이 10원자% 이상이고, Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 함량의 합의 최대값이 20원자% 이상일 수 있다. 복합 농화층 내 Nb 함량과 Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 함량의 합이 상기와 같은 범위로 제어될 경우, 목적하는 내식성 확보에 유리할 수 있다. 한편, 복합 농화층 내 Nb와 Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 함량이 클수록 내식성 측면에서 유리하므로, 본 발명에서는 그 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.

본 발명의 냉연강판은 내식성이 우수한 장점이 있으며, 일 예에 따르면, 본 발명의 냉연강판은 JASO M 611-92의 B 방법에 의해 부식시험을 실시하였을 때, 부식감량이 200mg/cm² 이하일 수 있다.

일 예에 따르면, 본 발명의 냉연강판을 이루는 결정립들의 평균 입경이 9μm 이상일 수 있다. 결정립들의 평균 입경은 냉연강판의 가공성에 일정한 영향을 미치게 되는데, 만약 그 평균 입경이 9μm 미만일 경우 연성이 열화되어 가공성 측면에서 불리할 수 있다. 한편, 결정립들의 평균 입경이 클수록 내식성 측면에서 유리한 바, 본 발명에서는 평균 입경의 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 여기서 평균 입경이란 강판의 단면에서 관찰한 결정립들의 평균 원상당 직경(circular equivalent diameter)을 의미한다.

본 발명의 냉연강판은 가공성이 우수한 장점이 있으며, 일 예에 따르면, 보 발명의 냉연강판은 소성 이방성 계수(Lankford value)의 평균값(r_m)이 1.8 이상이고, 연신율이 38% 이상일 수 있다. 여기서, 소성 이방성 계수의 평균값(r_m)은 하기 식 1에 의해 계산할 수 있다.

[식 1] r_m = (r₀+2r₄₅+r₉₀)/4

(여기서, r₀, r₄₅, r₉₀ 각각은 압연 방향으로부터 0˚, 45˚, 90˚ 방향에서 채취한 시편에서 측정한 소성 이방성 계수를 의미함)

이상에서 설명한 본 발명의 냉연강판은 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 바람직한 일 예로써, 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 측면인 내식성 및 가공성이 우수한 냉연강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 전술한 성분계를 갖는 슬라브를 1200℃ 이상의 온도로 재가열한다.

강중에 존재하는 석출물을 대부분 재고용시켜야 하기 때문에 1200℃ 이상의 온도가 필요하며, 보다 바람직하게는, 석출물을 잘 고용시키기 위하여 1250℃ 이상으로 가열한다.

다음으로, 재가열된 슬라브를 Ar3℃ 이상의 온도에서 마무리 압연하여 열연강판을 얻는다. 마무리 압연 온도를 Ar3℃ 이상의 온도로 한정한 이유는 오스테나이트 단상역에서 압연을 실시하기 위함이다.

다음으로, 열연강판을 550~750℃에서 권취한다. 550℃ 이상에서 권취함으로써 고용된 상태로 아직 남아있는 N을 AlN으로 추가적으로 석출시킬 수 있기 때문에 우수한 내시효성을 확보할 수 있다. 550℃ 미만에서 권취할 경우에는 AlN으로 석출되지 않고 남아있는 고용 N에 의해 가공성이 떨어질 위험이 있다. 750℃를 초과하는 온도에서 권취할 경우에는 결정립이 조대화되여 냉간압연성을 떨어뜨리는 요인이 된다.

다음으로, 권취된 열연강판을 50~95%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻는다. 압하율은 냉연강판의 최종 두께를 결정하는 것으로서 압하율 50% 미만인 경우에 최종 목표 두께를 확보하기 어렵고, 95%를 초과하는 경우 압연 부하가 커서 냉간 압연이 어렵다.

다음으로, 냉연강판을 600~900℃에서 연속 소둔한다. 상기 소둔온도에서 연속소둔함으로써 냉간압연시 연신된 결정립이 재결정된다. 600℃ 미만에서 소둔할 경우 재결정이 충분히 일어나지 않기 때문에 냉간압연시 생긴 전위들이 충분히 없어지지 않아 연성이 떨어지고 900℃를 초과하는 온도에서 소둔할 경우에는 결정립이 조대화되어 강도가 저하되고 가공성이 떨어진다. 상기 연속소둔을 통한 재결정은 600~800℃ 정도의 상자소둔을 통해서 하는 것도 가능하다.

다음으로, 필요에 따라, 연속 소둔된 냉연강판의 표면에 알루미늄계 도금층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 내식성을 보다 현저히 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1 및 2의 조성을 갖는 강 슬라브를 1250℃로 재가열하고, Ar3 이상의 마무리 압연 온도 조건 하 열간압연을 실시하고, 620℃에서 권취하고, 70%의 압하율로 냉간압연하고, 830℃에서 연속소둔하여 최종적으로 1.2mm 두께의 냉연강판을 얻었다. 각 제조된 냉연강판에 대하여 자동차 배기계 모사 부식시험과 상온 인장시험을 통해 내식성 및 가공성을 평가하여 하기 표 3에 나타내었다.

배기계 부식시험은 배기계 내면 부식환경을 모사하는 JASO M 611-92의 B 방법에 따라 실시하였으며 부식시험 실시 후의 부식감량을 측정하였다. 또한 가공성을 평가하는 척도로서 상온 인장시험을 통해 소성 이방성 계수(Lankford value)의 평균값 r_m을 측정하였다.

강종	합금 조성 (중량%)
강종	C	Si	Mn	Al	P	S	N
발명강1	0.003	0.050	0.212	0.033	0.008	0.009	0.003
발명강2	0.003	0.053	0.217	0.034	0.008	0.008	0.003
발명강3	0.003	0.053	0.206	0.030	0.009	0.008	0.003
발명강4	0.003	0.051	0.212	0.031	0.008	0.009	0.003
발명강5	0.003	0.052	0.213	0.034	0.009	0.008	0.003
발명강6	0.003	0.053	0.215	0.032	0.008	0.008	0.003
비교강1	0.003	0.050	0.208	0.034	0.008	0.009	0.003
비교강2	0.003	0.054	0.211	0.031	0.008	0.008	0.003
비교강3	0.003	0.055	0.219	0.031	0.008	0.008	0.003
비교강4	0.003	0.054	0.216	0.030	0.008	0.009	0.003
비교강5	0.003	0.054	0.219	0.034	0.009	0.008	0.003
비교강6	0.003	0.050	0.203	0.035	0.009	0.008	0.003
비교강7	0.021	0.055	0.209	0.032	0.009	0.008	0.003
비교강8	0.003	0.052	0.203	0.032	0.008	0.009	0.009

강종	합금 조성 (중량%)					관계식 1
강종	Nb	Sb	Cr	Mo	W	관계식 1
발명강1	0.214	0.154	-	-	-	0.31
발명강2	0.219	-	0.684	-	-	0.23
발명강3	0.214	-	-	0.329	-	0.33
발명강4	0.227	-	-	-	0.150	0.30
발명강5	0.215	-	1.120	0.450	-	0.82
발명강6	0.223	0.185	0.854	0.319	0.220	1.41
비교강1	0.218	0.031	0.251	-	-	0.15
비교강2	0.216	-	-	0.081	0.045	0.17
비교강3	0.230	-	0.315	0.057	-	0.16
비교강4	0.212	0.250	1.520	0.320	0.320	1.97
비교강5	0.085	-	0.450	0.325	-	0.48
비교강6	0.981	-	-	0.309	-	0.31
비교강7	0.225	-	-	0.323	-	0.32
비교강8	0.214	-	-	0.311	-	0.31

강종	복합 농화층 (원자%)		결정립 평균 입경 (μm)	부식감량 (mg/cm²)	r_m	연신율 (%)
강종	Nb 함량 최대값	Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 함량의 합의 최대값	결정립 평균 입경 (μm)	부식감량 (mg/cm²)	r_m	연신율 (%)
발명강1	15.7	26.7	10.8	182	1.88	39.6
발명강2	14.2	22.3	10.7	178	1.89	39.7
발명강3	15.6	29.1	10.8	187	1.91	39.9
발명강4	14.2	26.6	10.6	190	1.87	39.5
발명강5	13.7	32.4	10.5	171	1.85	38.4
발명강6	14.6	36.8	10.5	159	1.80	38.0
비교강1	14.1	13.2	10.8	224	1.92	40.4
비교강2	13.6	14.6	10.8	211	1.91	39.9
비교강3	14.8	11.3	10.4	236	1.89	40.1
비교강4	13.1	32.6	9.8	151	1.70	36.4
비교강5	7.7	32.8	10.2	245	1.88	39.1
비교강6	24.6	32.6	9.6	188	1.42	37.6
비교강7	13.3	28.0	8.2	602	1.11	22.1
비교강8	13.2	28.2	8.5	485	1.25	25.6

표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 합금 조성 및 제조 조건을 모두 만족하는 발명강 1 내지 6는 모두 부식감량이 200 mg/cm² 이하로서 내식성이 양호하고 r_m이 1.8 이상이고 연신율이 38% 이상으로서 가공성이 우수하다.

비교강 1 내지 3은 Sb, Cr, Mo, W의 관계식 1이 0.2 미만으로 가공성이 우수한 반면 부식감량이 200 mg/cm²를 초과하며, 발명강들에 비해 내식성이 열위하다.

비교강 4는 Sb, Cr, Mo, W이 다량 첨가되어 관계식 1이 1.5를 초과하여 부식감량이 200mg/cm²로 내식성이 우수한 측면이 있다. 하지만 합금량이 높아 r_m이 1.8미만이고 연신율이 38% 미만으로 발명강들에 비해 가공성이 열위하다. 상기 첨가원소의 함량이 증가할수록 r_m과 연신율이 감소하여 상기 첨가원소의 함량은 제한될 필요가 있음을 알 수 있다.

비교강 5은 Nb의 첨가량이 적어 부식감량이 245 mg/cm²로서 발명강들에 비해 내식성이 열위하다. 반대로 비교강 6는 Nb 첨가량이 많아 내식성이 우수한 편이나, r_m값이 떨어져 가공성이 좋지 못한 측면이 있다. 또한 첨가한 함량에 비해 내식성 향상 효과가 크지 않기 때문에 경제성을 고려시 다량 첨가하는 것은 지양된다.

비교강 7 및 8은 각각 C와 N이 다량 첨가되었다. 이로 인해 탄화물 또는 질화물이 다량 석출되었고 그 결과 내식성과 가공성이 모두 크게 열위하다. 이 때 생성되는 석출물은 NbC 또는 NbN이다. Nb는 전술한 바와 같이 본 발명에서 내식성 향상 효과를 위해 필수적으로 첨가되기 때문에 C와 N의 함량은 엄격히 제한될 필요가 있다.

발명강의 우수한 내식성은 부식 환경에서 생성되는 표면부를 구성하는 산화층의 종류와 비율에 기인한다. 표 3에 시편 표면부를 깎아가며 성분을 측정하여 부식계면 1μm 내에서 Nb 함량의 최대값과 Sb, Cr, Mo, W의 합계 함량의 최대값을 각각 나타내었으며 내식성이 우수한 경우는 원자%로 상기 Nb 함량 최대값이 10% 이상이고 상기 Sb, Cr, Mo, W의 함량 합계의 최대값이 20% 이상인 경우이다. 상기 성분들이 부식환경에서 표면에 농화되어 산화층을 형성함으로써 부식 속도를 저감시키는 것을 알 수 있다.

또한 표 3에서의 결정립 크기가 9μm 이상일 경우 연신율이 높고 가공성이 양호하고 그 미만일 경우 연신율이 낮아 가공성이 떨어지는 것을 알 수 있다.

이상에서 본 명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims

중량%로, C: 0.008% 이하(0% 제외), Si: 0.5% 이하(0% 제외), Mn: 0.1~0.5%, Al: 0.1% 이하(0% 제외), P: 0.01% 이하(0% 제외), S: 0.01% 이하, N: 0.005% 이하, Nb: 0.2~0.8%를 포함하고, Sb: 0.5% 이하, Cr: 3.0% 이하, Mo: 1.0% 이하 및 W: 0.5% 이하 중 1종 이상을 포함하며, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1을 만족하는 냉연강판.
[관계식 1] 0.2 ≤ [Sb]/0.5+[Cr]/3.0+[Mo]/1.0+[W]/0.5 ≤ 1.5
(여기서, [Sb], [Cr], [Mo] 및 [W] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)
제1항에 있어서,
부식 환경 하, 표면 직하에 두께 1μm 이하(0μm 제외)의 Nb와 Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 복합 농화층이 형성되는 냉연강판.
제2항에 있어서,
JASO M 611-92의 B 방법에 의해 부식시험을 실시하였을 때, Nb와 Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 복합 농화층 내 Nb 함량의 최대값이 10원자% 이상이고, Sb, Cr, Mo 및 W 중 1종 이상의 함량의 합의 최대값이 20원자% 이상인 냉연강판.
제1항에 있어서,
상기 냉연강판을 이루는 결정립들의 평균 입경이 9μm 이상인 냉연강판.
제1항에 있어서,
JASO M 611-92의 B 방법에 의해 부식시험을 실시하였을 때, 부식감량이 200mg/cm² 이하인 냉연강판.
제1항에 있어서,
소성 이방성 계수(Lankford value)의 평균값(r_m)이 1.8 이상이고, 연신율이 38% 이상인 냉연강판.
제1항에 있어서,
그 표면에 알루미늄계 도금층이 형성된 냉연강판.
중량%로, C: 0.008% 이하(0% 제외), Si: 0.5% 이하(0% 제외), Mn: 0.1~0.5%, Al: 0.1% 이하(0% 제외), P: 0.01% 이하(0% 제외), S: 0.01% 이하, N: 0.005% 이하, Nb: 0.2~0.8%를 포함하고, Sb: 0.5% 이하, Cr: 3.0% 이하, Mo: 1.0% 이하 및 W: 0.5% 이하 중 1종 이상을 포함하며, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1을 만족하는 슬라브를 1200℃ 이상의 온도로 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 Ar3℃ 이상의 온도에서 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계;
상기 열연강판을 550~750℃에서 권취하는 단계;
상기 권취된 열연강판을 50~95%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 및
상기 냉연강판을 600~900℃에서 연속 소둔하는 단계;
를 포함하는 냉연강판의 제조방법.
[관계식 1] 0.2 ≤ [Sb]/0.5+[Cr]/3.0+[Mo]/1.0+[W]/0.5 ≤ 1.5
(여기서, [Sb], [Cr], [Mo] 및 [W] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)
제8항에 있어서,
상기 연속 소둔 후, 상기 연속 소둔된 냉연강판의 표면에 알루미늄계 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 냉연강판의 제조방법.