KR101974624B1 - Almgsi 알루미늄 스트립 제조 방법 - Google Patents

Almgsi 알루미늄 스트립 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, AlMgSi 합금으로 이루어진 압연 잉곳을 주조하고, 압연 잉곳을 균질화 처리하고, 압연 온도에 이른 압연 잉곳을 열간-압연하고 그 후에 선택적으로 최종 두께까지 냉간-압연함으로써, AlMgSi 합금으로 이루어진 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. AlMgSi 합금으로 이루어진 알루미늄 스트립을 제조함에 있어서, 성형 거동이 매우 양호한 AlMgSi 스트립을 신뢰성 있게 제조할 수 있는 개선된 방법을 제공하는 과제는, 최종 압연 패스로부터의 출구 직후에 열간 스트립의 온도가 130℃를 초과, 바람직하게는 135℃를 초과하고 최대 250℃, 바람직하게는 최대 230℃이고, 이 온도에서 열간 스트립이 권취되는 것으로 해결된다.

Description

ALMGSI 알루미늄 스트립 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING ALMGSI ALUMINUM STRIP}
본 발명은, AlMgSi 합금으로부터 압연 잉곳을 주조하고, 압연 잉곳을 균질화 처리하고, 압연 온도에 이른 압연 잉곳을 열간 압연한 후에 선택적으로 최종 두께까지 냉간 압연하고, 마무리된 스트립을 용체화 소둔하고 급랭함으로써, AlMgSi 합금으로부터 스트립을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그에 따라 제조된 AlMgSi 알루미늄 스트립의 바람직한 용도에 관한 것이다.
특히, 자동차 제조 및 다른 응용 분야, 예를 들면 항공기 제조 또는 궤도 차량 제조에 있어서는, 특히 높은 강도 값을 특징으로 할 뿐만 아니라 그와 동시에 매우 양호한 성형성을 구비하고 높은 변형도를 가능하게 하는 알루미늄 합금의 금속 시트가 요구된다. 자동차 제조에 있어서, 전형적인 적용 분야는 차체(bodywork) 및 섀시(chassis) 구성품이다. 가시적인 도장 구성품(visible painted component), 예를 들면 외측에서 식별될 수 있는 금속 차체 시트의 경우에, 도장 후에 유동 무늬(flow figure) 또는 로핑(roping)과 같은 결함에 의하여 표면이 손상되지 않도록 재료의 성형이 또한 실시되어야 한다. 이는, 예를 들면 자동차의 보닛 또는 기타 차체 구성품을 제조하기 위한 알루미늄 합금 금속 시트의 용도에 있어서 특히 중요하다. 그러나, 알루미늄 합금에 대하여 재료의 선택이 제한적이다. 특히, 주 합금 성분이 마그네슘과 실리콘인 AlMgSi 합금은 T6 상태에서 비교적 높은 강도와 더불어 T4 상태에서의 양호한 성형 거동 및 우수한 부식 저항성을 나타낸다. AlMgSi 합금은 합금 유형 AA6XXX, 예를 들면 합금 유형 AA6016, AA6014, AA6181, AA6060 및 AA6111이다. 일반적으로, AlMgSi 합금으로부터 압연 잉곳을 주조하고, 압연 잉곳을 균질화하고, 압연 잉곳을 열간 압연하고, 열간 스트립을 냉간 압연함으로써, 알루미늄 스트립이 제조된다. 압연 잉곳의 균질화는 380℃부터 580℃까지의 온도에서 1시간 이상 동안 실시된다. 500℃부터 570℃까지의 전형적인 온도에서의 최종 용체화 소둔 작업(solution-annealing operation) 및 그 후의 급랭과 대략 대기 온도에서 적어도 3일 동안의 자연 시효에 의하여, 스트립은 T4 상태로 공급될 수 있다. T6 상태는 급랭 후에 100℃와 220℃ 사이의 온도에서의 인공 시효에 의하여 설정된다.
열간-압연된 AlMgSi 합금의 알루미늄 스트립 내에는, 후속 냉간 압연에서의 높은 변형도에 의하여 파쇄되어 분쇄되는 조대한 Mg2Si 석출물이 존재한다는 것이 문제이다. AlMgSi 합금의 열간 스트립은 일반적으로 3mm부터 12mm까지의 두께로 제조되고 높은 성형도의 냉간-압연 작업에 공급된다. 통상적인 열간 압연 중에 AlMgSi 상이 형성되는 온도 범위가 매우 서서히 통과되므로, 이 상은 매우 조대하게 형성된다. 전술한 상을 형성하기 위한 온도 범위는 합금에 따라 다르다. 그러나, 그 범위는 230℃와 550℃ 사이, 즉 열간-압연 온도의 범위 내이다. 열간 스트립 내의 이러한 조대한 상은 최종 제품의 연신율에 악영향을 미친다는 것이 실험적으로 입증될 수 있었다. 이는 AlMgSi 합금으로 제조된 알루미늄 스트립의 성형성이 이전에는 충분히 활용될 수 없었다는 것을 의미한다.
본 출원인 소유의 유럽 공개 특허 공보 제EP 2 270 249 A1호로부터, AlMgSi 합금 스트립은 최후 열간 압연 패스를 떠난 직후에 온도가 최대 130℃이며, 이 온도 또는 더 낮은 온도에서 권취되는 것이 제안되었다. 이러한 방법으로 열간 스트립의 급랭에 의하여, T4 상태의 알루미늄 스트립이 제조될 수 있었으며, T4 상태에서 30%를 초과하는 파단 연신율(A80) 또는 25%를 초과하는 균일 연신율(Ag)을 나타낸다. 또한, T6 상태에서도 파단 연신율에 대하여 매우 높은 값이 나타났다. 그러나, 최후 열간 압연 패스의 출구(outlet)에서 이러한 온도 범위는 열간 스트립의 표면 평탄도와 관련하여 문제를 야기하는 것으로 밝혀졌으며, 따라서 후속 제조 단계가 저해된다. 또한, 미리 설정된 냉각 속도는 감소된 생산 속도로만 달성될 수 있었다.
이러한 종래 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 AlMgSi 합금으로부터 알루미늄 스트립을 제조하기 위한 개선 방법을 제공하는 것이며, 그 방법에 의하여 T4 상태에서 매우 양호한 성형성을 구비하는 AlMgSi 알루미늄 스트립이 작업 신뢰성 있는 방식으로 제조될 수 있다.
본 발명의 제1 교시에 따르면, 방법에 있어서 제시된 목적은, 최후 열간 압연 패스로부터 방출된 직후에 열간 스트립의 온도가 135℃ 이상 250℃ 이하, 바람직하게는 230℃ 이하이고, 열간 스트립이 이 온도에서 권취된다는 점에 의하여 달성된다.
특히 저온 권취 온도를 이용하는 공지의 방법과는 대조적으로, 변경된 권취 온도에도 불구하고, 경이롭게도 성형성을 결정하는 균일 연신율(Ag)에 관한 기계적 물성은 변하지 않거나 무시할 정도로만 변하는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 본 발명에 따라 T4 상태로 제조된 AlMgSi 스트립은 DIN EN에 따른 인장 시험에서 25%를 초과하는 균일 연신율을 나타내었다. 또한, 본 출원인의 선행 출원으로부터 공지된 바와 같이, T6 상태에서 경화성(hardenability)이 매우 양호하였다. 그러나, 제조 방법은 실질적으로 안정화될 수 있었고 더 높은 생산 속도가 달성될 수 있었다.
본 발명에 따른 바람직한 실시 형태에 따르면, 이러한 냉각 공정은 최후 2회 열간-압연 패스(last two hot-rolling passes) 이내에 실시되는데, 다시 말하자면, 135℃ 내지 250℃, 바람직하게는 135℃ 내지 230℃의 온도까지의 냉각이 수초 이내에, 최대로는 5분 이내에 실시된다. 이러한 방법에 있어서, T4 상태에서 통상적인 강도와 항복점 값 및 T6 상태에서의 개선된 경화성과 더불어, 증가된 균일 연신율은 특히 작업 신뢰성 있는 방식으로 달성된다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시 형태에 따르면, 유상액(emulsion)으로 충전된 적어도 하나의 판재 냉각기(plate cooler) 및 열간 압연 패스 자체를 이용하여 열간 스트립이 출구 온도까지 급랭된다는 점에 의하여, 열간 스트립의 작업 신뢰성 있는 냉각이 달성된다. 판재 냉각기는 알루미늄 스트립에 압연 유상액을 분무하는 냉각 또는 윤활 노즐의 배열을 포함한다. 판재 냉각기는, 압연된 열간 스트립을 열간 압연 전에 압연 온도까지 냉각하기 위하여 그리고 더 높은 생산 속도를 달성할 수 있도록, 열간 압연 설비 내에 존재할 수도 있다.
바람직하게는 최후 2회의 압연 패스 이내에 실시되는 냉각 공정의 개시 전에 열간 스트립의 온도가 적어도 400℃, 바람직하게는 470℃ 내지 490℃일 경우에, 본 방법의 다음 실시 형태에 따르면, 최대 비율의 합금 성분인 마그네슘과 실리콘이 이 온도에서 알루미늄 기지 내에 고용된 상태로 존재하므로, 급랭된 열간 스트립 내에는 특히 소형 Mg2Si 석출물이 존재하는 것이 가능하다. 열간 스트립의 이러한 바람직한 상태는 급랭 작업에 의하여 실질적으로 "동결(frozen)"된다.
본 방법의 다른 실시 형태에 따르면, 최후에서 2번째 압연 패스(penultimate rolling pass) 후에 열간 스트립의 온도는 290℃ 내지 310℃이다. 이 온도는 석출물의 충분한 동결을 가능하게 하며, 그와 동시에 다른 한편으로는, 최후 압연 작업이 문제없이 실시될 수 있다는 점이 밝혀졌다.
압연된 열간 스트립이, 최종 열간 압연 패스로부터 방출된 직후에, 200℃부터 230℃까지의 온도를 나타내면, 알루미늄 스트립의 물성이 손상되지 않고, 열간 압연 중에 최적의 공정 속도가 달성될 수 있다.
냉간 압연 작업을 위하여 통상의 냉간 압연기가 사용될 수 있도록, 준비된 열간 스트립의 두께는 3mm 내지 12mm, 바람직하게는 5mm 내지 8mm이다.
알루미늄 합금은 바람직하게는 합금 유형 AA6XXX, 바람직하게는 AA6014, AA6016, AA6060, AA6111 또는 AA6181이다. 모든 합금 유형 AA6XXXX는, 공통적인 특성으로서, T4 상태에서 높은 연신율 값을 특징으로 하는 특히 양호한 성형성과, 예를 들면 205℃에서 30분 동안의 인공 시효 후에 사용을 위한 T6 상태에서 높은 강도 또는 항복점을 나타낸다.
본 발명에 따른 방법의 다른 실시 형태에 따르면, 마무리 압연된 알루미늄 스트립에는 열처리가 실시되는데, 그 열처리에 있어서 알루미늄 스트립은 용체화 소둔 및 급랭 후에 100℃를 초과하는 온도까지 가열된 다음에 권취되고, 55℃를 초과, 바람직하게는 85℃를 초과하는 온도에서 시효된다. 본 방법의 이러한 실시 형태는, 자연 시효 후에, 더욱 낮은 온도에서 더욱 단시간의 가열 단계에 의하여, 스트립 또는 금속 스트립 내에 T6 상태가 설정될 수 있게 하며, 적용 분야에 있어서 구성품으로 성형된 금속 시트 또는 스트립은 이 상태로 사용된다. 이러한 목적으로, 이러한 급속 경화 알루미늄 스트립은 T6 상태에서 더욱 높은 항복점 값을 달성하도록 단지 20분 동안 대략 185℃의 온도까지만 가열된다.
본 발명에 따른 방법의 이 실시 형태에 의하여 T4 상태로 제조된 알루미늄 스트립의 파단 연신율(A80)은 29%보다 약간 작다. 그러나, 본 발명에 따라 제조된 알루미늄 스트립은 T4 상태의 시효 후에 25%를 초과하는 매우 양호한 균일 연신율(Ag)을 특징으로 한다. 균일 연신율(Ag)이라는 용어는 인장 시험 중에 샘플의 네킹(necking)이 발생하지 않는 샘플의 최대 연신율을 지칭하는 것으로 이해되도록 의도된다. 따라서, 샘플은 균일 연신율의 범위 내에서 균일한 방식으로 연신된다. 유사 재료에 대한 균일 연신율의 값은 이전에는 최대 22% 내지 23%이었다. 균일 연신율은 실제로 사용되는 재료의 최대 성형도를 결정하므로 성형성에 중요한 영향을 미친다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 방법을 이용하여, 매우 양호한 성형 특성을 구비하는 알루미늄 스트립이 제공될 수 있고, 가속 인공 시효 작업(185℃에서 20분 동안)에 의하여 T6 상태로 또한 변환될 수 있다.
유형 AA6016의 알루미늄 합금은 중량 퍼센트로 이하의 합금 성분을 함유한다.
0.25% ≤ Mg ≤ 0.6%
1.0% ≤ Si ≤ 1.5%
Fe ≤ 0.5%
Cu ≤ 0.2%
Mn ≤ 0.2%
Cr ≤ 0.1%
Zn ≤ 0.1%
Ti ≤ 0.1%
및 잔부 Al과, 합계로 최대 0.15%까지이고 개별적으로 최대 0.05%까지의 불가피한 불순물.
중량으로 0.25% 미만의 마그네슘 함량에서는, 구조 용도로 제공되는 알루미늄의 강도가 너무 낮지만, 다른 한편으로는, 중량으로 0.6%를 초과하는 마그네슘 함량에서는 성형성이 저하된다. 실리콘은 마그네슘과 함께 알루미늄 합금의 경화성에 실질적으로 영향을 미치며, 결과적으로는 예를 들어 적용 분야에서 도장 베이킹(paint baking) 후에 달성될 수 있는 높은 강도에도 기여한다. 중량으로 1.0% 미만의 Si 함량에서는, 알루미늄 스트립의 경화성이 감소됨으로써, 적용 분야에서 감소된 강도만이 제공될 수 있다. 중량으로 1.5%를 초과하는 Si 함량은 합금의 경화 거동의 개선에 기여하지는 않는다. Fe 비율은 조대한 석출물을 방지하기 위하여 중량으로 최대 0.5%로 제한되어야 한다. 최대 0.2%까지의 구리 함량의 제한은 특정 용도에 있어서 알루미늄 합금의 부식 저항성을 향상시킨다. 중량으로 0.2% 미만의 망간 함량은 비교적 조대한 망간 석출물의 형성의 경향을 감소시킨다. 크롬은 미세한 조직을 보장하지만, 조대한 석출물을 또한 방지하기 위하여 중량으로 0.1%로 제한되도록 설정된다. 대조적으로 망간의 존재는 본 발명에 따른 알루미늄 스트립의 균열 발생의 경향 및 급랭에 대한 감수성(susceptibility to quenching)을 감소시킴으로써 용접성을 향상시킨다. 중량으로 최대 0.1%까지의 아연 함량의 감소는 각 용도에 있어서 알루미늄 합금 또는 마무리된 금속 시트의 부식 저항성을 향상시킨다. 대조적으로, 티타늄은 주조 작업 중에 결정립 미세화를 보장하지만, 알루미늄 합금의 양호한 주조성(castability)을 보장하기 위하여 최대 0.1%까지로 제한되도록 설정된다.
유형 AA6060의 알루미늄 합금은 중량 퍼센트로 이하의 합금 성분을 함유한다.
0.35% ≤ Mg ≤ 0.6%
0.3% ≤ Si ≤ 0.6%
0.1% ≤ Fe ≤ 0.3%
Cu ≤ 0.1%
Mn ≤ 0.1%
Cr ≤ 0.05%
Zn ≤ 0.10%
Ti ≤ 0.1% 및
잔부 Al과, 합계로 최대 0.15%까지이고 개별적으로 최대 0.05%까지의 불가피한 불순물.
정밀하게 미리 설정된 마그네슘 함량 및 제1 실시 형태에 비하여 감소된 Si 함량과 좁은 범위로 규정된 Fe 함량의 조합에 의하여, 통상적으로 제조된 금속 시트에 비하여 연신율이 향상되고 항복점이 높은 금속 시트가 제공될 수 있도록, 본 발명에 따른 방법으로 열간 압연 후에 Mg2Si 석출물의 형성이 특히 효과적으로 방지될 수 있다. 합금 성분 Cu, Mn 및 Cr의 더욱 낮은 상한은 본 발명에 따른 방법의 효과를 더욱 증가시킨다. Zn 및 Ti의 상한의 효과와 관련하여, 알루미늄 합금의 제1 실시 형태에 관한 설명이 참조될 수 있다.
유형 AA6014의 알루미늄 합금은 중량 퍼센트로 이하의 합금 성분을 함유한다.
0.4% ≤ Mg ≤ 0.8%
0.3% ≤ Si ≤ 0.6%
Fe ≤ 0.35%
Cu ≤ 0.25%
0.05% ≤ Mn ≤ 0.20%
Cr ≤ 0.20%
Zn ≤ 0.10%
0.05% ≤ V ≤ 0.20%
Ti ≤ 0.1% 및
잔부 Al과, 합계로 최대 0.15%까지이고 개별적으로 최대 0.05%까지의 불가피한 불순물.
유형 AA6181의 알루미늄 합금은 중량 퍼센트로 이하의 합금 성분을 함유한다.
0.6% ≤ Mg ≤ 1.0%
0.8% ≤ Si ≤ 1.2%
Fe ≤ 0.45%
Cu ≤ 0.10%
Mn ≤ 0.15%
Cr ≤ 0.10%
Zn ≤ 0.20%
Ti ≤ 0.1% 및
잔부 Al과, 합계로 최대 0.15%까지이고 개별적으로 최대 0.05%까지의 불가피한 불순물.
유형 AA6111의 알루미늄 합금은 중량 퍼센트로 이하의 합금 성분을 함유한다.
0.5% ≤ Mg ≤ 1.0%
0.7% ≤ Si ≤ 1.1%
Fe ≤ 0.40%
0.50 ≤ Cu ≤ 0.90%
0.15% ≤ Mn ≤ 0.45%
Cr ≤ 0.10%
Zn ≤ 0.15%
Ti ≤ 0.1% 및
잔부 Al과, 합계로 최대 0.15%까지이고 개별적으로 최대 0.05%까지의 불가피한 불순물.
합금 AA6111은 원론적으로 더욱 높은 구리 함량에 의하여 T6의 적용 상태에서 강도 값이 더욱 높지만, 부식에 대하여 더욱 민감한 것으로 분류되어야 한다.
제시된 모든 알루미늄 합금은 그 합금 함량에 있어서 여러 용도에 따라 구체적으로 조정된다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법을 사용하여 제조된 이러한 알루미늄 합금의 스트립은, T4 상태에서 특히 양호한 균일 연신율 값과 함께, 예를 들어 250℃에서 30분 동안의 인공 시효 후에 항복점의 특히 명확한 증가를 나타낸다.
이는 용체화 소둔 후에 열처리가 실시된 T4 상태의 알루미늄 스트립에도 적용된다.
T4 상태에서 양호한 성형성과 사용을 위한 상태(T6 상태)에서 높은 부식 저항성 및 항복점(Rp0.2)에 대한 높은 값의 우수한 조합에 의하여, 전술한 목적은 본 발명의 제2 교시에 따라, 자동차, 항공 또는 궤도 차량 공학에서의 구성품, 섀시 또는 구조 부재 또는 패널용으로, 특히 자동차 공학에서의 구성품, 섀시 부재, 외측 또는 내측 패널로서, 특히 차체 구성품으로서, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 AlMgSi 합금 스트립의 사용에 의하여 달성된다. 특히, 가시적인 차체 구성품, 예를 들면 보닛, 흙받이(mudguard) 등 및 궤도 차량 또는 항공기의 외피(outer skin) 구성품에는, 높은 변형도의 성형 후에도 높은 항복점(Rp0.2)과 더불어 양호한 표면 특성의 이점이 활용된다.
따라서, 우수한 성형성을 구비하는 급속 경화 AlMgSi 합금 스트립은, 본 발명에 따라 제조되고 제조 후에 용체화 소둔되고 후속 열처리된 알루미늄 합금 스트립에 의하여 제공될 수 있다. T4 상태에서, 전술한 바와 같이, 25%를 초과하는 균일 연신율(Ag)과 함께 예를 들어 80MPa 내지 140MPa의 항복점(Rp0.2)을 나타낸다. 이러한 변형 실시 형태에 있어서, 급속 경화 가능하고 그와 동시에 매우 용이하게 성형 가능한 AlMgSi 합금 스트립이 제조될 수 있다. T6 상태를 달성하기 위한 인공 시효는, 필요한 항복점 증가를 달성하기 위하여 185℃에서 20분 동안 실시될 수 있다.
다음 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따라 제조된 알루미늄 합금 스트립은 압연 방향, 압연 방향에 대한 횡방향 및 압연 방향에 대하여 경사진 방향으로 25%를 초과하는 균일 연신율(Ag)을 나타내며, 따라서 특히 등방성 성형(isotropic formability)이 가능하게 된다.
바람직하게는, 본 발명에 따라 제조된 알루미늄 스트립은 그 두께가 0.5mm 내지 12mm이다. 0.5mm 내지 2mm 두께의 알루미늄 스트립은, 바람직하게는 예를 들면 자동차 제조에 있어서 차체 구성품 용도로 사용되며, 2mm 내지 4.5mm의 더욱 두꺼운 알루미늄 스트립은 예를 들면 자동차 제조를 위한 섀시 구성품에 사용된다. 각 구성품은 두께가 6mm 이하인 냉간 스트립으로 제조될 수도 있다. 또한, 특정 용도에 있어서, 두께가 12mm 이하인 알루미늄 스트립이 사용될 수도 있다. 매우 큰 두께의 이러한 알루미늄 스트립은 통상적으로 열간 압연에 의하여 제공된다.
본 발명에 따르면, T4 상태에서 매우 양호한 성형성을 구비하는 AlMgSi 알루미늄 스트립이 작업 신뢰성 있는 방식으로 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 MgSi 알루미늄 합금으로부터 스트립을 제조하기 위한 방법의 실시 형태의 개략적 흐름도를 나타낸다.
본 발명은 실시 형태와 관련하여 도면과 함께 이하에 더욱 상세히 설명되어 있다.
단 하나의 도 1에 있어서, 도면은 본 발명에 따라 MgSi 알루미늄 합금으로부터 스트립을 제조하기 위하여 a) 압연 잉곳을 제조하고 균질화하는 단계, b) 열간 압연하는 단계, c) 냉간 압연하는 단계 및 d) 용체화 처리하고 급랭하는 단계를 구비하는 방법의 실시 형태의 개략적 흐름도를 나타낸다.
우선, 중량 퍼센트로 이하의 합금 성분을 함유하는 알루미늄 합금으로부터 압연 잉곳(1)이 주조된다.
0.25% ≤ Mg ≤ 0.6%
1.0% ≤ Si ≤ 1.5%
Fe ≤ 0.50%
Cu ≤ 0.20%
Mn ≤ 0.20%
Cr ≤ 0.10%
Zn ≤ 0.20%
Ti ≤ 0.15% 및
잔부 Al과, 합계로 최대 0.15%까지이고 개별적으로 최대 0.05%까지의 불가피한 불순물.
이러한 방식으로 제조된 압연 잉곳은, 합금화에 의하여 첨가된 합금 성분들이 압연 잉곳 내에 특히 균질한 방식으로 분포하는 상태로 존재하도록, 대략 550℃의 균질화 온도에서 8시간 동안 균질화된다(도 1a).
도 1b는 본 발명에 따른 방법의 본 실시 형태에서 압연 잉곳(1)이 열간 압연기(3)에 의하여 어떻게 가역 방식(reversing manner)으로 열간 압연되는지를 나타내며, 압연 잉곳(1)은 열간 압연 작업 중에 온도가 400℃ 내지 550℃이다. 이 실시 형태에서, 열간 압연기(3)를 떠난 후에 최후에서 2번째 열간 압연 패스 전에, 열간 스트립(4)은 바람직하게는 적어도 400℃, 바람직하게는 470℃부터 490℃까지의 온도를 나타낸다. 바람직하게는 이 열간 스트립 온도에서, 판재 냉각기(5) 및 열간 압연기(3)의 작업 롤을 사용하여, 열간 스트립(4)의 급랭이 실시된다. 바람직하게는, 열간 스트립은 이 경우에 최후 열간 압연 패스 전에 290℃ 내지 310℃의 온도까지 냉각된다. 이러한 목적으로, 단지 개략적으로 도시된 판재 냉각기(5)는 열간 스트립(4)에 냉각 압연 유상액을 분무하고, 바로 앞에 언급된 온도까지 열간 스트립(4)의 가속 냉각을 보장한다.
열간 압연기(3)의 작업 롤도 유상액으로 충전되어 있고 최후 열간 압연 패스 중에 열간 스트립(4)을 더욱 냉각한다. 최후 압연 패스 후에, 열간 스트립(4)은 본 실시 형태에서 판재 냉각기(5')의 출측에서 200℃부터 230℃까지의 온도를 나타내며, 이어서 이 온도에서 재권취기(recoiler)(6)에 의하여 권취된다.
열간 스트립(4)은 최후 열간-압연 패스의 출구에서 그 직후에 135℃ 초과 250℃ 이하, 바람직하게는 200℃부터 230℃까지의 온도를 나타내거나, 선택적으로는 최후 2회의 열간 압연 패스에서 판재 냉각기(5) 및 열간 압연기(3)의 작업 롤에 의하여 전술한 온도에 이르게 되므로, 증가한 권취 온도에도 불구하고, 열간 스트립(4)은 T4 상태에서 25%를 초과하는 매우 양호한 균일 연신율 특성(Ag)에 기여하는 동결된 결정 미세조직을 구비한다. 그럼에도 불구하고, 더욱 높은 권취 온도에 의하여, 더욱 신속하고 바람직하게 처리될 수 있다. 3mm 내지 12mm, 바람직하게는 5mm 내지 8mm 두께의 열간 스트립은 재권취기(6)에 의하여 권취된다. 전술한 바와 같이, 권취 온도는 본 실시 형태에서 바람직하게는 135℃부터 250℃까지이다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 권취된 열간 스트립(4) 내에는 조대한 Mg2Si 석출물이 전혀 형성되지 않거나 소량만이 형성될 수 있다. 열간 스트립(4)은 후속 처리를 위한 매우 바람직한 결정 상태를 나타내며, 권출기(decoiler)(9)로부터 권출되어 예를 들면 냉간 압연기(9)에 공급될 수 있고 재권취기(8)에 재권취될 수 있다(도 1c).
제조된 냉간 압연 스트립(11)은 권취된다. 이어서, 520℃부터 570℃까지의 온도에서의 용체화 소둔 작업 및 급랭 작업(10)에 공급된다(도 1d). 이러한 목적으로, 코일(12)로부터 다시 권출되고, 노(10) 내에서 용체화 소둔되고 급랭되며, 다시 코일(13)로 권취된다. 대기 온도에서 T4 상태로 자연 시효 후에, 알루미늄 스트립에는 최대 성형성이 부여될 수 있다. 대안적으로(도시 생략), 알루미늄 스트립(11)은 자연 시효 후에 T4 상태로 존재하는 개별 시트들로 분할될 수 있다.
더 두꺼운 알루미늄 스트립 두께의 경우에, 예를 들면 섀시 용도 또는 예를 들어 브레이크 앵커 플레이트(brake anchor plate)와 같은 구성품의 경우에, 대안적으로 일부 소둔 작업이 실시될 수도 있고 이어서 금속 시트가 급랭될 수 있다.
알루미늄 스트립 또는 알루미늄 시트는, 항복점에 대하여 최대치를 달성하기 위하여, 100℃ 내지 220℃에서의 인공 시효에 의하여 T6 상태에 이르게 된다. 예를 들면, 인공 시효는 205℃에서 30분 동안 실시될 수도 있다.
설명된 실시 형태에 따라 제조된 알루미늄 스트립은 냉간 압연 후에, 예를 들면 두께가 0.5mm부터 4.5mm까지이다. 0.5mm부터 2mm까지의 스트립 두께는 자동차 제조에 있어서 통상적으로 차체 용도로 사용되거나, 2.0mm부터 4.5mm까지의 스트립 두께는 섀시 구성품 용도로 사용된다. 양자의 적용 분야에 있어서, 대부분의 경우에 금속 시트의 상당한 변형이 일어나고 그럼에도 불구하고 최종 제품의 사용을 위한 상태(T6)에서 큰 강도를 필요로 하므로, 개선된 균일 연신율 값은 구성품의 제조 시에 중요한 장점이다.
표 1은 알루미늄 합금의 합금 성분을 나타내며, 이로부터 알루미늄 스트립이 통상의 방식으로 또는 본 발명에 따라 제조되었다. 기재된 합금 성분의 함량 이외에도, 알루미늄 스트립은 잔부 알루미늄 및 개별적으로 최대 0.05 중량%이고 합계로 최대 0.15 중량%인 불순물을 함유한다.
Figure 112015105397410-pat00001
스트립(샘플) 251 및 252는 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조되었으며, 그 방법에 있어서 열간 스트립은 최후 2회의 열간 압연 패스 이내에 판재 냉각기 및 열간 압연 롤 자체에 의하여 대략 470℃ 내지 490℃부터 135℃ 내지 250℃까지 냉각되고 권취되었다. 표 2에는, 이 스트립의 측정 값들이 "본발명"으로 표기되어 있다. 이어서, 0.865mm의 최종 두께까지 냉간 압연 작업이 실시되었다.
스트립(샘플) 491-1 및 491-11은 통상의 열간 압연 및 냉간 압연 작업에 의하여 제조되었으며 "비교예"로 표기되었다.
표 2에 기재된 기계적 물성의 결과는 달성 가능한 균일 연신율 값(Ag)의 차이를 명확히 나타낸다.
Figure 112015105397410-pat00002
T4 상태를 달성하기 위하여, 스트립에는 용체화-소둔 작업과 후속 급랭이 실시된 후에, 대기 온도에서 8일 동안 자연 시효가 실시되었다. T6 상태는 자연 시효 후에 205℃에서 30분 동안의 인공 시효에 의하여 달성되었다.
L로 표기된 샘플은 압연 방향으로 절취되었고, Q로 표기된 샘플은 압연 방향에 대하여 횡방향으로 절취되었고, D로 표기된 샘플은 압연 방향에 대하여 대각 방향으로 절취되었다. 샘플 491-1 및 491-11은 압연 방향에 대하여 횡방향으로 각각 측정되었다.
본 발명에 따른 방법에 의하여 스트립 251 및 252 내에 조정된 바람직한 미세조직은, 동등한 항복점(Rp0.2) 및 강도(Rm)에서, 균일 연신율(Ag)의 실질적인 증가를 가능하게 한다. 통상적으로 제조된 스트립에 비하여 본 발명에 따라 제조된 스트립에서는 압연 방향에 대하여 횡방향으로 균일 연신율(Ag)이 23.0%에서 최대 26.6%까지 증가하였다.
본 발명에 따른 방법으로 형성된 미세조직은, 25%를 초과하는 높은 균일 연신율(Ag)과, 항복점(Rp0.2)에 대하여 80MPa 내지 140MPa의 매우 높은 값의 특히 바람직한 조합을 가능하게 한다. T6 상태에서, 항복점(Rp0.2)은 적어도 185MPa까지 증가하고, 균일 연신율(Ag)은 12% 이상으로 또한 유지된다. 더욱이, 본 발명에 따라 제조된 스트립에서는 ΔRp0.2가 97MPa 또는 107MPa이므로 경화성이 매우 양호하다.
T6 상태에서, 통상적으로 제조된 스트립에 비하여 균일 연신율(Ag)의 증가가 거의 유지될 수 있었다.
표 내의 Ag와 파단 연신율 값(A80), 항복점 값(Rp0.2) 및 인장 강도 값(Rm)은 DIN EN에 의거하여 측정되었다.
1 : 압연 잉곳
3 : 열간 압연기
4 : 열간 스트립
5 : 판재 냉각기
6, 8 : 재권취기
9 : 냉간 압연기
10 : 노
11 : 냉간 스트립
12, 13 : 코일

Claims (9)

  1. AlMgSi 합금으로부터 압연 잉곳을 주조하고, 압연 잉곳을 균질화 처리하고, 압연 온도에 이른 압연 잉곳을 열간 압연한 후에 선택적으로 최종 두께까지 냉간 압연하고, 마무리 압연된 스트립을 용체화 소둔하고 급랭함으로써, AlMgSi 합금으로부터 스트립을 제조하는 방법에 있어서,
    최후에서 2번째 압연 패스 후에 열간 스트립의 온도는 250℃를 초과하고,
    열간 스트립은 유상액으로 충전된 적어도 하나의 판재 냉각기 및 열간 압연 패스 자체를 이용하여 출구 온도까지 급랭되고,
    열간 스트립은 최후 열간 압연 공정 패스로부터 방출된 직후에 온도가 135℃ 이상 250℃ 이하이며, 이 온도에서 열간 스트립이 권취되는 것을 특징으로 하는 AlMgSi 합금으로부터 스트립을 제조하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    냉각 공정의 개시 전에, 열간 스트립의 온도는 400℃를 초과하는 것을 특징으로 하는 AlMgSi 합금으로부터 스트립을 제조하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    최후 압연 패스 후에 권취 전의 열간 스트립의 온도는 200℃ 내지 230℃인 것을 특징으로 하는 AlMgSi 합금으로부터 스트립을 제조하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    준비된 열간 스트립의 두께는 3mm 내지 12mm인 것을 특징으로 하는 AlMgSi 합금으로부터 스트립을 제조하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    알루미늄 합금은 합금 유형 AA6XXX인 것을 특징으로 하는 AlMgSi 합금으로부터 스트립을 제조하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    마무리 압연된 알루미늄 스트립에 열처리가 실시되며, 그 열처리에 있어서 알루미늄 스트립은 용체화 소둔 및 급랭 후에 100℃를 초과하는 온도까지 가열되고 나서 권취되고, 55℃를 초과하는 온도에서 시효되는 것을 특징으로 하는 AlMgSi 합금으로부터 스트립을 제조하는 방법.
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