KR101999013B1 - 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 - Google Patents

표면품질이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판은, 중량%로, C: 0.002~0.3%, Si: 0.1~2.0%, sol.Al: 0.005~1.5%, Mn: 0.3~8.0%, P: 0.1% 이하, S: 0.04% 이하, N: 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하며, 표면으로부터 깊이 방향으로 0.1~5㎛ 이내에 외부로부터 공급된 Ni에 의한 Fe-Ni 합금화층이 형성될 수 있다.

Description

표면품질이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법{High strength cold rolled steel sheet having excellent surface property and manufacturing method for the same}
본 발명은 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 표층부 특성을 개선하여 표면품질을 효과적으로 향상시킨 고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
안전성 및 경량성을 확보하기 위하여, 자동차의 제작에 이용되는 소재 중 고강도 강판의 적용 범위가 점차 확대되는 추세이다. 고강도 특성을 만족하기 위하여, 석출강화강, 고용강화강 등이 개발되었으며, 근래에는 고강도 특성 및 가공성을 모두 만족하는 변태유기소성강(TRIP강, Transformation Induced Plasticity Steel)이 개발되었다. 이들 고강도강은 강도 및 가공성 확보를 위해, 일반적인 강재에 비해 다양한 합금원소를 첨가하며, 특히 Mn, Si, Al, Cr 등의 산화성이 높은 원소를 다량으로 첨가하게 된다.
열연공정은 높은 온도와 높은 산소분압 분위기에서 수행되는바, 산화성이 높은 원소들은 열연강판 표층부의 입계 및 입내로 확산하여 산화물을 쉽게 형성할 수 있으며, 이를 열연 내부산화물이라 한다. 열연 내부산화물이 형성된 열연강판에 대해 산세 및 냉간압연을 실시하는 경우, 산세에 의한 내부산화물의 입계 에칭 및 냉간압연에 의한 내부산화물의 크랙이 발생할 수 있으며, 냉연강판에 잔류하는 내부산화물의 밀착성을 크게 약화시킬 수 있다. 산세 및 냉간압연에 의해 취화된 잔류 내부산화물을 가지는 냉연강판을 소둔 열처리 하는 경우, 잔류 내부산화물은 냉연강판으로부터 탈락하여 롤에 부착되거나 축적되며, 롤에 부착되거나 축적된 내부산화물들에 의해 후속하는 강판의 표면에 찍힘 현상, 즉, 덴트 결함이 유발될 수 있다.
또한, 소둔 중 Si 및 Mn 등의 산화성이 높은 원소들은 소둔 분위기에 포함되어 있는 소량의 산소와 결합하기 위하여 냉연강판의 표면측으로 확산되어 이동하며, 냉연강판의 표면에서 표면산화물을 형성한다. 이러한 표면산화물 역시 냉연강판의 통판 중 롤에 계속적으로 부착되어 성장하며, 그에 따라 후속하는 냉연강판의 표면에 덴트 결함을 유발할 수 있다.
덴트 결함을 개선하기 위하여 산세에 의해 내부산화물을 완전 제거하는 방법이 이용될 수 있으나, 산세 시간이 과도하게 소요되어 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 내부산화물을 완전히 제거하기 위해서는 열연강판 표면으로부터 약 50㎛ 두께에 해당하는 부분을 제거하여야 하는바, 실수율이 현저하게 하락할 수 있으며, 과산세에 따른 산세액 관리의 어려움이 따를 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2002-0052857호(2002.07.04. 공개)
본 발명의 한 가지 측면에 따르면, 표층부 특성을 개선하여 덴트 결함의 발생을 효과적으로 억제 가능한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판은, 중량%로, C: 0.002~0.3%, Si: 0.1~2.0%, sol.Al: 0.005~1.5%, Mn: 0.3~8.0%, P: 0.1% 이하, S: 0.04% 이하, N: 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하며, Fe-Ni 합금화층이 표면으로부터 깊이 방향으로 0.1~5㎛ 이내에 형성될 수 있다.
상기 냉연강판은, 중량%로, Cr: 0.1~0.7%, Mo: 0.1% 이하, Ti: 0.1% 이하, Nb: 0.1% 이하, B: 0.005% 이하, Sb: 0.01~0.05% 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 Fe-Ni 합금화층은 외부로부터 공급된 Ni에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법은, 중량%로, C: 0.002~0.3%, Si: 0.1~2.0%, sol.Al: 0.005~1.5%, Mn: 0.3~8.0%, P: 0.1% 이하, S: 0.04% 이하, N: 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 냉연강판의 표면에 Ni 코팅층을 형성하고; 상기 Ni 코팅된 냉연강판을 재결정 소둔하여 상기 냉연강판의 표면에 Fe-Ni 합금화층을 형성하고; 상기 재결정 소둔된 냉연강판을 냉각할 수 있다.
상기 냉연강판의 표면에 단위면적(m2)당 50~500mg의 Ni을 부착하여 상기 Ni 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 Ni 코팅층은 전기 도금에 의해 형성될 수 있다.
상기 재결정 소둔은 상기 냉연강판을 600~960℃의 온도범위에서 5~120초간 유지할 수 있다.
상기 재결정 소둔은 -60~10℃의 이슬점 온도로 제어된 3~70%H2-N2 분위기 가스에서 상기 냉연강판을 열처리할 수 있다.
상기 재결정 소둔된 냉연강판을 200~400℃의 온도범위까지 5~100℃/s의 냉각속도로 냉각할 수 있다.
상기 냉연강판은, 중량%로, Cr: 0.1~0.7%, Mo: 0.1% 이하, Ti: 0.1% 이하, Nb: 0.1% 이하, B: 0.005% 이하, Sb: 0.01~0.05% 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법은, Fe-Ni 합금화층 형성에 의해 내부산화물 및 표면산화물의 탈락을 효과적으로 방지할 수 있으며, 그에 따라 탈락된 내부산화물 및 표면산화물이 롤에 부착되어 발생하는 덴트 결함을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 발명강 1의 재결정 소둔 전 재결정 소둔 후의 밀착성이 취약한 잔류 내부산화물의 단면을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.
도 2는 발명강 1과 발명강 2의 재결정 소둔 후의 표면산화물을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.
도 3 및 도 4는 발명강 1의 표면으로부터의 Mn 및 Si 함량의 depth profile을 관찰한 그래프이다.
도 5 및 도 6은 발명강 2의 표면으로부터 Mn 및 Si 함량의 depth profile을 관찰한 그래프이다.
본 발명은 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
이하, 본 발명의 조성 함량에 대해 보다 상세히 설명한다. 이하, 특별히 언급하지 않는 한, 본 발명의 %는 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판은, 중량%로, C: 0.002~0.3%, Si: 0.1~2.0%, sol.Al: 0.005~1.5%, Mn: 0.3~8.0%, P: 0.1% 이하, S: 0.04% 이하, N: 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
C: 0.002~0.3%
C는 강도 확보 및 잔류 오스테나이트 안정화를 위해서 첨가되는 중요한 원소이다. 따라서, 본 발명은 C 함량의 하한을 0.002%로 제한할 수 있다. 다만, C 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 용접성이 열위해지는 문제가 발생하는바, 본 발명은 C 함량의 상한을 0.3%로 제한할 수 있다.
Si: 0.1~2.0%
Si은 페라이트 내에서 탄화물의 석출을 억제하고, 페라이트 내 탄소가 오스테나이트로 확산하는 것을 조장하는 원소로써 잔류 오스테나이트의 안정화에 기여하는 원소이다. 따라서, 본 발명은 이러한 효과를 달성하기 위하여 Si 함량의 하한을 0.1%로 제한할 수 있다. 다만, Si의 함량이 과다한 경우, 열간 및 냉간 압연성이 매우 열위해지며, 강판 표면에 Si 산화물을 형성함으로써 용융도금성을 저해할 수 있는바, 본 발명은 Si 함량의 상한을 2.0%로 제한할 수 있다.
sol.Al: 0.005~1.5%
Al은 페라이트 내 탄화물의 생성 억제를 통해 잔류 오스테나이트의 안정화에 기여하는 원소이다. 따라서, 본 발명은 이러한 효과를 달성하기 위해 Al 함량의 하한을 0.005%로 제한할 수 있다. 다만, Al의 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 주조시 몰드 플럭스와의 반응을 통하여 건전한 슬래브의 제조가 어려우며, 표면 산화물을 형성하여 인산염 처리성을 저해하는 문제가 있는바, 본 발명은 Al 함량의 상한을 1.5%로 제한할 수 있다.
Mn: 0.3~8.0%
Mn은 잔류 오스테나이트의 형성 및 안정화에 기여하는 원소로써, 강도 및 연성 확보에 효과적인 원소이다. 따라서, 본 발명은 이러한 효과를 달성하기 위하여 Mn 함량의 하한을 0.3%로 제한할 수 있다. 반면, Mn 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 연속주조 및 열연공정에서 유발된 편석에 의해 물성이 저하될 수 있는바, 본 발명은 Mn 함량의 상한을 8.0%로 제한할 수 있다.
P: 0.1% 이하
P은 고용강화 원소이나, 그 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 용접성이 저하되고 강의 취성이 발생할 위험성이 증가할 수 있다. 따라서, 본 발명은 P 함량의 상한을 0.1%로 제한할 수 있다.
S: 0.04% 이하
S은 강 중 불순물 원소로서, 강판의 연성 및 용접성을 저해하는 원소이다. 따라서, 본 발명은 S 함량의 상한을 0.04%로 제한할 수 있다.
N: 0.02% 이하
N는 오스테나이트를 안정화시키는데 유효한 원소이나, 그 함량이 과다한 경우, 취성이 발생할 위험성이 크며, Al과 결합하여 AlN을 과다 석출 시킴으로 인해 연주품질을 저해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 N 함량의 상한을 0.02%로 제한할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판은, 중량%로, Cr: 0.1~0.7%, Mo: 0.1% 이하, Ti: 0.1% 이하, Nb: 0.1% 이하, B: 0.005% 이하, Sb: 0.01~0.05% 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
Cr: 0.1~0.7%
Cr은 경화능 증가원소로서, 페라이트의 형성을 억제하는데 효과적인 원소이다. 따라서, 본 발명은 이러한 효과를 달성하기 위하여 Cr 함량의 하한을 0.1%로 제한할 수 있다. 반면, Cr 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 투입량 과다에 의한 원가증가의 문제가 발생하는바, 본 발명은 Cr 함량의 상한을 0.7%로 제한할 수 있다.
Mo: 0.1% 이하
Mo은 Cr과 마찬가지로 강도향상에 기여하는 원소이므로, 강도향상을 위해 선택적으로 첨가될 수 있다. 다만, Mo 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 투입량 과다에 의한 원가증가의 문제가 발생하는바, 본 발명은 Mo 함량의 상한을 0.1%로 제한할 수 있다.
Ti: 0.1% 이하
Ti은 질화물 형성원소로써 강중 N의 농도를 감소시키는 효과가 있는바, 필요에 따라 소량 첨가할 수 있다. 다만, Ti의 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 고용 N의 제거 외에 추가적인 탄화물 석출에 의한 마르텐사이트의 탄소 농도 및 강도 감소가 이루어지므로, 본 발명은 Ti 함량의 상한을 0.1%로 제한할 수 있다.
Nb: 0.1% 이하
Nb은 오스테나이트 입계에 탄화물 형태로 편석되어 소둔열처리시 오스테나이트 결정립의 조대화를 억제하여 강도를 증가시키는 원소이므로, 강도 향상을 위해 선택적으로 첨가될 수 있다. 다만, Nb의 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 투입량 과다에 의한 원가증가의 문제가 발생하는바, 본 발명은 Nb 함량의 상한을 0.1%로 제한할 수 있다.
B: 0.005% 이하
B은 강도 향상에 기여하는 원소이므로, 강도 향상을 위해 선택적으로 첨가될 수 있다. 다만, B의 함량이 과다한 경우, 소둔공정 중 표면에 농화되어 도금성을 크게 떨어뜨리는바, 본 발명은 B 함량의 상한을 0.005%로 제한할 수 있다.
Sb: 0.01~0.05%
Sb은 열연 내부산화 형성을 억제하는 원소이므로, 본 발명은 이러한 효과를 달성하기 위하여 Sb 함량의 하한을 0.01%로 제한할 수 있다. 다만, Sb의 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 강판의 취성이 증가하여 연신율이 감소할 우려가 있는바, 본 발명은 Sb 함량의 상한을 0.05%로 제한할 수 있다.
본 발명은, 상술한 강 조성 이외에 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 불가피한 불순물은 통상의 철강 제조공정에서 의도되지 않게 혼입될 수 있는 것으로, 이를 전면 배제할 수는 없으며, 통상의 철강제조 분야의 기술자라면 그 의미를 쉽게 이해할 수 있다. 또한, 본 발명은, 앞서 언급한 강 조성 이외의 다른 조성의 첨가를 전면적으로 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판은, Fe-Ni 합금화층이 냉연강판의 표면으로부터 깊이 방향으로 0.1~5㎛ 이내에 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 구현례에 따르면, Fe-Ni 합금화층은 외부로부터 공급되는 Ni에 의해 형성될 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 구현례에 따르면, 상술한 Ni-Fe 합금화층을 형성하기 위하여 냉연강판의 표면에 Ni를 코팅하여 Ni 코팅층을 형성한 후 재결정 소둔하는 방식을 이용할 수 있다. 따라서, 냉연강판의 표면부에는 Ni 코팅층의 Ni와 냉연강판의 Fe가 반응하여 형성된 Fe-Ni 합금화층이 형성될 수 있다. Fe-Ni 합금화층은 냉연강판의 표면으로부터 깊이 방향으로 0.1~5㎛ 이내에 형성될 수 있으며, Fe-Ni 합금화층의 형성에 의해 냉연강판의 표면품질을 효과적으로 확보할 수 있다.
본 발명과 같이 Fe-Ni 합금화층이 형성된 냉연강판의 경우, Fe-Ni 합금화층이 형성되는 재결정 소둔 과정에서 잔류 내부산화물에 존재하는 미세크랙이 확산 접합에 의해 접합될 수 있다. 따라서, 산세 및 냉간압연시 잔류 내부산화물에 형성되었던 취성이 완화될 수 있으며, 그에 따라 소둔공정 중 잔류 내부산화물의 탈락을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, Fe-Ni 합금화층이 형성된 냉연강판의 경우, 재결정 소둔 과정에서 Si 및 Mn 등의 산화성이 높은 성분이 냉연강판의 표면측으로 확산 이동하여 농화되는 것을 효과적으로 방지하는바, Si 및 Mn 등의 산화성이 높은 성분을 일정량 이상 함유하는 고강도 냉연강판의 표면산화물 형성을 효과적으로 억제할 수 있다.
Fe-Ni 합금화층 형성에 의해 잔류 내부산화물의 확산 접합하고, Si 및 Mn 등의 산화성이 높은 성분의 표면 확산을 억제하기 위해서는, Fe-Ni 합금화층의 두께는 0.1㎛ 이상일 수 있다. 따라서, 본 발명의 Fe-Ni 합금화층 두께는 0.1㎛ 이상이므로, Fe-Ni 합금층 형성에 의한 잔류 내부산화물 및 표면산화물의 탈락 방지 효과를 충분히 기대할 수 있다. 또한, Fe-Ni 합금화층이 과도한 두께로 형성되는 경우, 표면층의 과도한 Ni 함량에 의해 인산염 처리성이 저하되며, Ni의 투입량 과다에 의한 원가상승의 문제가 발생할 수 있는바, 본 발명의 Fe-Ni 합금화층의 두께는 5㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법은, 전술한 조성으로 구비되는 냉연강판의 표면에 Ni 코팅층을 형성하고; 상기 Ni 코팅된 냉연강판을 재결정 소둔하여 상기 냉연강판의 표면에 Fe-Ni 합금화층을 형성하고; 상기 재결정 소둔된 냉연강판을 냉각할 수 있다.
이하, 본 발명의 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법에 대해 보다 자세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 냉연강판의 제조에 이용되는 열연강판의 제조방법에 대하여 설명한다. 전술한 냉연강판의 조성과 대응하는 조성으로 구비되는 강 슬라브를 재가열하고, 사상압연고, 권취하여 열연강판을 제조할 수 있다. 슬라브의 조성은 전술한 냉연강판의 조성과 대응하는바, 슬라브의 조성 함량 제한 이유의 설명은 전술한 냉연강판의 조성 함량 제한 이유에 대한 설명으로 대신하도록 한다.
슬라브는 1100~1300℃의 온도범위에 재가열될 수 있다. 재가열 온도가 1100℃ 미만인 경우, 열간압연 하중이 급격히 증가하는 문제가 발생하며, 재가열 온도가 1300℃를 초과하는 경우, 재가열 비용의 상승 및 표면 스케일 양의 증가를 초래하기 때문이다.
사상압연시 마무리 열간압연의 온도는 Ar3 이상이 바람직하다. Ar3 미만에서는 페라이트 및 오스테나이트의 2상역 또는 페라이트역 압연이 이루어져서 혼립조직이 만들어지는바, 열간압연 하중의 변동으로 인한 오작동이 우려되기 때문이다.
열간압연 후 700℃ 이하의 온도범위에서 열연강판을 귄취한다. 권취온도가 700℃를 초과하는 경우, 강판 표면의 산화막이 과다하게 생성되어 결함을 유발할 수 있으며, 열연 내부산화물의 과다형성을 효과적으로 방지할 수 없기 때문이다.
권취된 열연강판은 산세 및 냉간압연을 거쳐 냉연강판으로 제공될 수 있다.
산세는 생산성 및 잔류 내부산화의 취화를 방지하기 위하여, 가급적이면 공정 조건을 최적화하여 열연강판의 표면산화물만 제거하고 내부산화물은 손상되지 않도록 관리하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 최적 산세 속도 도출이 필요하다. 또한, 산세 후 냉간압연은 냉간압하율이 열연재 대비 70%를 초과하는 경우, 잔류하는 내부산화물에 크랙이 다량 발생하여 소둔 공정 중 내부산화물이 탈락될 수 있는바, 냉간압연은 70% 이하의 압하율로 실시되는 것이 바람직하다.
Ni 코팅층의 형성
냉연강판의 표면에 Ni을 부착하여 Ni 코팅층을 형성할 수 있다. Ni 코팅층은 전기 도금에 의해 형성될 수 있으나, 본 발명의 Ni 코팅층 형성방법이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Ni 코팅층은 냉연강판의 표면에 단위면적(m2)당 50~500mg의 Ni를 부착하여 형성될 수 있다. Ni의 부착량이 50mg/mm2 미만인 경우, Ni 함량이 미달되어 Fe-Ni 합금화층이 냉연강판의 표면으로부터 0.1㎛ 이상의 깊이까지 형성될 수 없으며, 그에 따라 Fe-Ni 합금층 형성에 의한 잔류 내부산화물 및 표면산화물의 탈락 억제 효과를 충분히 기대할 수 없다. 또한, Ni의 부착량이 500mg/mm2을 초과하는 경우, Fe-Ni 합금화층이 냉연강판의 표면으로부터 5㎛를 초과하는 깊이까지 형성될 가능성이 높으며, 표면층의 과도한 Ni 함량에 의해 인산염 처리성이 저하되며, 투입량 과다에 의한 원가상승의 문제가 발생할 수 있다.
재결정 소둔
Ni 코팅층이 형성된 냉연강판을 이슬점 온도 -60~10℃의 3~70%H2-N2 분위기 가스에서 600~960℃의 온도범위위로 5~120초간 유지하여 재결정 소둔이 실시될 수 있다.
-60℃ 미만의 이슬점 온도는 생산 현장에서 유지하기가 어려우며, 10℃ 초과의 이슬점 온도는 강판의 Fe까지 산화시킬 수 있는바, 본 발명의 재결정 소둔의 이슬점 온도는 -60~10℃일 수 있다.
분위기 가스의 수소 함량이 3% 미만인 경우, 강판 표면에 존재하는 미량의 Fe 산화물의 환원이 불가능하다. 또한, 분위기 가스의 수소 함량이 70%를 초과하는 경우, 강판 표면의 Fe 산화물의 환원 효과는 우수하지만, 경제적으로 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 재결정 소둔시 분위기 가스의 수소 함량은 3~70%일 수 있다.
재결정 소둔 온도가 600℃ 이상인 경우, 강종별 목표하는 미세조직을 확보하기 위한 재결정이 일어날 수 있으며, Fe-Ni 합금화층을 형성하기에 충분한 온도를 제공할 수 있다. 다만, 재결정 소둔 온도가 950℃를 초과하는 경우, 소둔로의 수명이 감소할 우려가 있는바, 본 발명의 재결정 소둔 온도는 600~950℃로 제한할 수 있다.
재결정 소둔시 Ni 코팅층의 Ni은 냉연강판의 중심부측을 향해 확산 이동하며, 그에 따라 Fe-Ni 합금화층이 형성될 수 있다. Fe-Ni 합금화층이 형성되는 과정에서, 고온의 환원 분위기에 위한 원자들의 확산 이동에 의해 잔류 내부산화물에 존재하는 미세한 크랙들은 확산 접합 될 수 있다. 따라서, 산세 및 냉연공정에 의해 취성이 발생하였던 잔류 내부산화물의 밀착성이 회복되는바, 내부산화물이 탈락되어 롤에 부착됨으로써 발생하는 덴트 결함을 효과적으로 개선할 수 있다.
또한, 재결정 소둔시 형성되는 Fe-Ni 합금층은 Si 및 Mn 등의 산화성이 높은 성분들이 냉연강판의 표면측으로 확산 이동하여 농화되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 그에 따라 냉연강판 표면에 표면산화물이 형성되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 표면산화물의 탈락되어 롤에 부착됨으로써 발생하는 덴트 결함을 효과적으로 개선할 수 있다.
재결정 소둔 완료 후 5~100℃/s의 평균 냉각속도로 200~400℃의 온도범위까지 냉연강판을 냉각할 수 있다. 1차 냉각과 2차 냉각으로 구간을 구분하여 냉각을 실시할 수 있으며, 2차 냉각의 냉각속도는 1차 냉각의 냉각속도보가 더 빠를 수 있다. 재결정 소둔에 의해 페라이트 및 오스테나이트 2상역 혹은 오스테나이트 단상역에서 오스테나이트가 펄라이트로 변태되는 것을 방지하기 위하여 평균 냉각속도는 5℃/s 이상일 수 있다. 반면, 냉각속도가 100℃/s를 초과하는 경우, 급랭에 의해 강판의 폭방향 온도편차가 커지므로 강판의 형상이 열위해지는 문제가 발생할 수 있다. 다만, 목적하는 냉연강판의 미세조직 및 물성에 따라 냉각속도 및 냉각 도달 온도를 적절히 적용할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
(실시예)
아래의 표 1의 조성을 가지는 강을 용해하여 슬라브를 제조하였다. 제조된 슬라브는 1200℃에서 1시간 유지 후, 900℃에서 마무리 압연하여 650℃까지 냉각하여 열연강판을 제조하였으며, 보온로에서 1시간 동안 유지하여 로냉을 실시하였다. 각각의 열연강판의 열연 내부산화물 깊이를 측정하여 표 1에 함께 나타내었다. 상대적으로 다량의 Si 및 Mn을 함유하는 발명강 1은 약 20㎛의 열연 내부산화물 깊이를 형성하는 반면, 상대적으로 소량의 Si 및 Mn을 함유하는 발명강 2는 잔류 내부산화물이 존재하지 않음을 확인할 수 있다.
강종 C Mn Si P S Sol.Al Ti Nb N Sb 열연 내부산화물 깊이
(㎛)
발명강1 0.096 2.75 1.08 0.011 0.0011 0.028 0.003 0.002 0.005 - 20
발명강 2 0.004 0.61 0.29 0.088 0.0091 0.044 0.008 0.002 0.005 0.02 0
각각의 열연강판에 대해 50℃, 15vol% HCl 용액으로 30초간 산세를 실시하여 강판의 스케일을 제거하였으며, 50%의 압하율로 냉간압연을 실시하였다. 냉간압연 종류 후 표 2의 조건으로 Ni 코팅층 형성 및 재결정 소둔을 실시하였다. 재결정 소둔 후 각각의 냉연강판의 내부산화물 및 표면산화물을 관찰하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
구분 강종 Ni 코팅층 형성 소둔 공정 Fe-Ni
합금화층 두께
(㎛)
Ni 부착량
(mg/m2)		 소둔로
이슬점
온도
(℃)		 소둔온도
(℃)		 유지시간
(sec)		 냉각온도
(℃)		 평균
냉각속도
(℃)
비교예1 발명강1 0 -50 800 65 320 22 0
발명예1 발명강1 100 -50 800 65 320 22 0.3
발명예2 발명강1 300 -50 800 65 320 22 0.5
발명예3 발명강1 500 -50 800 65 320 22 0.8
비교예2 발명강2 0 -50 800 65 320 22 0
발명예4 발명강2 100 -50 800 65 320 22 0.5
발명예5 발명강2 300 -50 800 65 320 22 1.5
발명예6 발명강2 500 -50 800 65 320 22 2.0
도 1은 발명강 1의 재결정 소둔 전 재결정 소둔 후의 밀착성이 취약한 잔류 내부산화물의 단면을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.
도 1에 나타난 바와 같이, Ni의 부착량에 따라 표층부의 잔류 내부산화물의 형상이 상이한 거동을 나타냄을 확인할 수 있다. Ni의 부착량이 0mg/mm2인 비교예 1의 경우, 상대적으로 내부산화물이 광범위한 범위에 형성되는바 확산접합이 충분히 이루어지지 않은 것을 확인할 수 있다. 반면, Ni의 부착량이 300mg/mm2, 500mg/mm2인 발명예 2 및 발명예 3의 경우, 확산접합이 촉진되어 내부산화물의 크랙이 대부분 접합되었으며, 그에 따라 내부산화물이 상대적으로 협소한 범위에 분포하는 것을 확인할 수 있다.
도 2는 발명강 1과 발명강 2의 재결정 소둔 후의 표면산화물을 전자현미경으로 촬영한 이미지이다.
발명강 1의 경우, Ni의 부착량이 증가함에 따라록 입계가 뚜렷하게 나타나는 것을 알 수 있는바, 이는 Ni의 부착량이 증가할수록 표면산화물의 양이 감소한다는 것을 의미한다. 즉, 발명예 1 내지 3의 경우, 비교예 1에 비해 표면산화물의 양이 현저히 작음을 확인할 수 있다. 또한, 발명강 2의 경우, Ni의 부착량이 증가함에 따라 원형의 표면산화물이 확연하게 감소함을 알 수 있다. 즉, 발명예 4 내지 6의 경우, 비교계 2에 비해 표면산화물이 현저히 작음을 확인할 수 있다.
도 3 및 도 4는 발명강 1의 표면으로부터의 Mn 및 Si 함량의 depth profile을 관찰한 그래프이며, 도 5 및 도 6은 발명강 2의 표면으로부터 Mn 및 Si 함량의 depth profile을 관찰한 그래프이다.
도 3 및 도 4로부터 Ni 부착량이 증가함에 따라 발명강 1의 표층부 Mn 함량 및 Si 함량이 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교예 1의 표층부 Mn 및 Si 함량에 비해 발명예 1 내지 3의 표층부 Mn 및 Si 함량은 낮은 수준을 나타내며, 표층부 Mn 및 Si 함량은 발명예 1로부터 발명예 3을 향해 순차적으로 낮아짐을 확인할 수 있다.
도 5 및 도 6으로부터 Ni 부착량이 증가함에 따라 발명강 2의 표층부 Mn 함량 및 Si 함량이 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교예 2의 표층부 Mn 및 Si 함량에 비해 발명예 3 내지 6의 표층부 Mn 및 Si 함량은 낮은 수준을 나타내며, 표층부 Mn 및 Si 함량은 발명예 4로부터 발명예 6을 향해 순차적으로 낮아짐을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법은, Fe-Ni 합금화층 형성에 의해 내부산화물 및 표면산화물의 탈락을 효과적으로 방지할 수 있으며, 그에 따라 탈락된 내부산화물 및 표면산화물이 롤에 부착되어 발하는 덴트 결함을 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (10)

  1. 중량%로, C: 0.002~0.3%, Si: 0.1~2.0%, sol.Al: 0.005~1.5%, Mn: 0.3~8.0%, P: 0.1% 이하, S: 0.04% 이하, N: 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하며,
    외부로부터 제공된 Ni의 확산에 의해 형성된 Fe-Ni 합금화층이 표면측에 구비되며,
    상기 Fe-Ni 합금화층의 두께는 0.1~5㎛인, 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉연강판은, 중량%로, Cr: 0.1~0.7%, Mo: 0.1% 이하, Ti: 0.1% 이하, Nb: 0.1% 이하, B: 0.005% 이하, Sb: 0.01~0.05% 중 어느 하나 이상을 더 포함하는, 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판.
  3. 삭제
  4. 중량%로, C: 0.002~0.3%, Si: 0.1~2.0%, sol.Al: 0.005~1.5%, Mn: 0.3~8.0%, P: 0.1% 이하, S: 0.04% 이하, N: 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 냉연강판의 표면에 단위면적(m2)당 50~500mg의 Ni을 부착하여 Ni 코팅층을 형성하고;
    -60~10℃의 이슬점 온도로 제어된 3~70%H2-N2 분위기 가스에서 상기 Ni 코팅된 냉연강판을 600~960℃의 온도범위에서 5~120초간 유지하는 재결정 소둔에 의해 상기 냉연강판의 표면에 Fe-Ni 합금화층을 형성하고;
    상기 재결정 소둔된 냉연강판을 냉각하는 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 Ni 코팅층은 전기 도금에 의해 형성되는, 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제4항에 있어서,
    상기 재결정 소둔된 냉연강판을 200~400℃의 온도범위까지 5~100℃/s의 냉각속도로 냉각하는, 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 냉연강판은, 중량%로, Cr: 0.1~0.7%, Mo: 0.1% 이하, Ti: 0.1% 이하, Nb: 0.1% 이하, B: 0.005% 이하, Sb: 0.01~0.05% 중 어느 하나 이상을 더 포함하는, 표면품질이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법.
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