KR102193066B1 - 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품 및 그 제조 방법 - Google Patents

딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강재로 이루어진 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품에 관한 것이며, 상기 강재는, Fe 및 불가피한 불순물들 외에도, (중량% 단위로) C: 0.008 ~ 0.1%, Al: 6.5 ~ 12%, Nb: 0.1 ~ 0.2%, Ti: 0.15 ~ 0.5%, P: < 0.1%, S: < 0.03%, N: < 0.1%뿐만 아니라, 선택적으로 Mn: < 1%, REM: < 0.2%, Si: < 2%, Zr: < 1%, V: < 1%, W: < 1%, Mo: < 1%, Cr: < 3%, Co: < 1%, Ni: < 2%, B: < 0.1%, Cu: < 3%, Ca: < 0.015%의, "Mn, Si, REM, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N"의 그룹 중에서 하나 또는 복수의 원소를 함유한다. 이 경우, 비율에 대해 2.5 > %Ti/%Nb ≥ 1.5가 적용되며, %Ti는 Ti 함량이고 %Nb는 Nb 함량이다. 상기 평강 제품의 제조를 위해, 그에 상응하게 조성된 강재가 예비 제품으로 주조되고, 그런 다음 예비 제품은 820 ~ 1000℃의 최종 열간압연 온도에서 열간압연 스트립으로 열간압연된다. 후속하여, 열간압연 스트립은 최대 750℃의 권취 온도에서 권취되고, 권취 후에 > 650 ~ 1200℃의 어닐링 온도에서 1 ~ 50h에 걸쳐 어닐링되고, 후속하여 하나 또는 다수의 단계에서 ≥ 65%의 총 냉간압연 레벨로 냉간압연 평강 제품을 위해 냉간압연되며, 최종적으로 650 ~ 850℃에서 최종 어닐링된다.

Description

딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED FLAT STEEL PRODUCT FOR DEEP-DRAWING APPLICATIONS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 기계적 특성이 최적화되고 성형성이 최적화된 조건에서 밀도 감소의 결과로서 감소된 중량을 보유하는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 평강 제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
본원에서 평강 제품들에 대해 언급될 때, 평강 제품들은 압연 공정을 통해 수득된 강재 스트립, 강재 박판 및 이로부터 수득된 시트 바(sheet bar), 블랭크 등을 가리킨다.
본원에서 합금 규격과 관련하여 합금 원소의 함량에 대한 수치들이 제시되는 한, 상기 수치들은 분명하게 달리 명시되어 있지 않은 한, 중량에 관한 것이다.
특히 자동차 산업 분야에서 이용되는 평강 제품들의 경우, 성형성에 대한 강도의 비율 외에도, 각각의 차량의 전반적으로 달성하고자 하는 중량 절약 및 고유 주파수의 개량과 관련하여 강성 및 밀도와 같은 물리적 특성들도 특히 중요하다. 밀도의 분명한 최소화 및 이에 수반되는 중량의 분명한 최소화는 강재들의 경우 상대적으로 더 많은 함량의 경량 Al을 첨가 합금하는 것을 통해 달성될 수 있다. 또한, Al 함량이 충분히 높은 경우, 입자 경화, 강도 상승 및 연성 감소 방식으로 작용하는 초기 순서 상(initial order phase)(K 상태) 또는 Fe3Al 순서 상(order phase)(D03)이 발생한다.
본원에서 고려되는 유형의 높은 Al 함량을 함유하는 페라이트 Fe-Al 강재들의 적용 관련 장점들은 제조 및 가공 중 난점들과 상충된다. 따라서 실무 경험에서 확인되는 점에 따르면, 상기 강재들로 제조된 열간압연 스트립에서 재결정화되지 않은 스트립 코어 영역은 감소되어야만 하는데, 그 이유는 그렇지 않으면 열간압연 스트립의 트리밍 및 냉간압연 동안 난점들이 발생할 수 있기 때문이다. 그 밖에도, 종래 기술에서는, 부적합한 냉간압연 스트립 텍스처(cold strip texture)로 인한 이방성 냉간압연 스트립 특성들을 방지하기 위해, 복잡한 공정들이 실시되어야만 한다. 상기 이방성은 낮은 r 및 n 값들을 특징으로 하고 낮은 파괴 연신율을 초래한다. 그 결과, 높은 Al 함량을 함유하는 Fe-Al 강재들로 제조되는 냉간압연 평강 제품들의 문제가 많은 성형 및 가공 거동이 발생한다.
앞서 요약한 문제들은 상승하는 Al 함량과 더불어 증가하고 그로 인해 지금까지 달성 가능한 밀도 감소를 제한한다. 따라서, 실무에서는, 딥드로잉 가능한 Al 함유 강재들이 최대 6.5중량%의 Al을 함유해야만 한다는 것이 통용된다[U. Bruex의 "딥드로잉 가능한 경량 철-알루미늄 강재(Deep-drawable lightweight iron-aluminum steels)", Konstruktion 2002년04월04일 참조].
본 발명의 과제는, 앞서 설명한 종래 기술의 배경에서, 분명하게 중량이 감소된 조건에서 최적화된 성형 적합성 및 마찬가지로 최적화된 기계적 특성들을 보유하는 평강 제품을 제공하는 것이다.
그 밖에도, 본 발명의 과제는 상기 평강 제품을 제조하기 위한 방법을 제시하는 것이다.
냉간압연 평강 제품과 관련한 상기 과제는 본 발명에 따라서 청구항 제1항에 명시된 특징들을 갖는 제품이 제공되는 것을 통해 해결된다.
방법과 관련한 앞서 언급한 과제의 본 발명에 따른 해결책은, 본 발명에 따른 평강 제품들의 제조 동안 청구항 제10항에 명시된 작업 단계들이 수행되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 구현예들은 종속 청구항들에서 명시되고 하기에서 일반적인 발명의 사상처럼 상세히 설명된다.
딥드로잉 적용을 위한 본 발명에 따른 냉간압연 평강 제품은, 철과 불가피한 불순물들 외에도 (중량% 단위로) C: 0.008 ~ 0.1%, Al: 6.5 ~ 12%, Nb: 0.1 ~ 0.2%, Ti: 0.15 ~ 0.5%, P: 최대 0.1%, S: 최대 0.03%, N: 최대 0.1%뿐만 아니라, 선택적으로 Mn: 최대 1%, 희토류 금속들: 최대 0.2%, Si: 최대 2%, Zr: 최대 1%, V: 최대 1%, W: 최대 1%, Mo: 최대 1%, Cr: 최대 3%, Co: 최대 1%, Ni: 최대 2%, B: 최대 0.1%, Cu: 최대 3%, Ca: 최대 0.015%의, "Mn, Si, 희토류 금속들, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N"의 그룹 중에서 하나 또는 복수의 원소를 함유하는 강재로 구성된다. 이 경우, Ti 함량(%Ti) 및 Nb 함량(%Nb)의 비율(%Ti/%Nb)에 대해 다음이 적용된다.
2.5 ≥ %Ti/%Nb ≥ 1.5,
특히
2.2 ≥ %Ti/%Nb ≥ 1.8.
본 발명에 따른 평강 제품을 위해 본 발명에 따라 제공되는 합금 규격에서 철 이외에 Al과 티타늄과 니오븀만이 필수 성분들이다.
본 발명에 따른 냉간압연 강재 스트립은 1.3 이상의 r 값들을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 평강 제품들은 항상 1.3을 초과하는 r 값들을 달성한다. 높은 r 값은 본 발명에 따른 냉간압연 평강 제품의 우수한 딥드로잉 성능을 나타내는데, 그 이유는 상승하는 r 값과 더불어 딥드로잉 공정 동안 박화(thin-out) 경향이 감소되고 이에 수반되어 상대적으로 더 강한 딥드로잉 정도가 가능해지기 때문이다. 그렇지 않으면, 박화된 위치에서 부품 고장의 위험이 존재할 수도 있다.
이 경우, 본 발명에 따른 냉간압연 평강 제품은 높은 r 값들을 보유할 뿐만 아니라 항상 18%를 초과하는 연신율 A50을 달성한다. 최적의 가공 조건들하에서 제조되는 본 발명에 따른 평강 제품들은 25% 이상의 연신율 A50을 보유한다.
이와 동시에, 본 발명에 따른 평강 제품의 미세조직에 대한 특징은, 상기 평강 제품이 완전한 페라이트이고 실질적으로 κ 탄화물(Fe-Al-C 탄화물)을 함유하지 않는다는 점에 있다. 그에 상응하게, 본 발명에 따른 평강 제품의 κ 탄화물 함량은 0용적%(완전하게 κ 탄화물이 없는 상태) 내지 최대 0.1용적%이다. 최소화된 κ 탄화물 함량을 통해, 본 발명에 따른 평강 제품의 가공성은 확실하게 보장된다.
또한, 본 발명에 따라 조성되는 평강 제품은, 자신의 미세조직 내에서 결정립들이 분명하게 구상(globulitic)으로 나타나는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 스트립의 횡방향의 결정립 폭에 대한 그 압연 방향의 결정립 길이의 비율은 대개 1.5 미만이며, 특히 1.2 미만이다. 다시 말하면, 결정립들의 길이는 최대 50%만큼, 특히 최대 20%만큼 그 폭보다 더 크다.
필수 성분들 외에도, 본 발명에 따른 강재는 특정한 특성들을 설정하기 위해 복수의 추가 합금 원소를 함유할 수 있다. 이를 위해 고려되는 원소들은 "Mn, Si, 희토류 금속들, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N"의 그룹으로 요약된다. 각각 선택적으로 첨가되는 상기 합금 원소들 각각은 본 발명에 따른 강재 내에 존재할 수 있거나, 완전히 존재하지 않을 수 있으며, 각각의 원소가 본 발명에 따른 평강 제품 내에 효력이 없는 양으로 존재하기 때문에 제조로 인한 불가피한 불순물들로 분류된다면, 각각의 원소는 "존재하지 않은 것"으로서 간주된다.
알루미늄은 본 발명에 따른 강재 내에 6.5 ~ 12중량%의 함량으로 존재하고, 달성하고자 하는 밀도 감소와 관련하여서는 6.8중량%를 초과하는 Al 함량이 바람직하다. 본 발명에 따른 평강 제품들의 전형적인 Al 함량은 6.5 ~ 10중량%, 특히 6.8 ~ 9중량%의 범위이다. 높은 Al 함량의 존재를 통해 강재의 밀도는 감소되고 강재의 내부식성 및 내산화성은 분명하게 개량된다. 이와 동시에, Al은 상기 함량들에서 인장 강도를 증가시킨다. 그러나 너무 높은 함량의 Al은 r 값의 감소로 표현되는 성형 거동의 저하를 초래한다. 그러므로 Al의 부정적인 작용을 최소화하기 위해, Al 함량은 최대 12중량%로 제한된다. 감소된 밀도의 최적화된 비율 및 최적화된 가공성은 본 발명에 따른 강재 내에 6.5 ~ 10중량%의 Al, 특히 6.8중량% 이상의 Al이 존재할 때 설정된다.
C 함량은 본 발명에 따른 강재 내에 최대 0.1중량%로 제한되며, 0.015 ~ 0.05중량%, 특히 0.008 ~ 0.05중량%의 C 함량이 특히 적합하다. 0.1중량%를 초과하는 C 함량은 결정립계 상에서 의도하지 않은 취성 카파 탄화물들("κ 탄화물들")의 형성과 그로 인한 열간 및 냉간 성형성의 감소를 야기할 수 있다.
κ 탄화물들(Fe-Al-C 화합물들)의 발생을 방지하는 것은 본 발명에 따른 강재의 경우 특히 중요하다. κ 탄화물들은 일반적인 강재들의 가공 시 높은 온도에서 열간 가공 동안 이른 시점에 결정립계 상에서 형성되어 재료의 취화를 야기한다. 본 발명에 따른 요건들의 범위에서 수행되는 탄화물 형성 합금 원소들의 첨가를 통해 최대한 낮은 유리 C 함량이 설정되고 그에 따라서 κ 탄화물들의 발생은 실질적으로 저지된다.
이를 목적으로, 본 발명에 따른 강재 내에는, 우선 첫째로 0.15 ~ 0.5중량%의 Ti 및 0.1 ~ 0.2중량%의 Nb가 존재한다. 이 경우, 티타늄의 작용은, Ti 함량이 0.15 ~ 0.3중량%일 때 특히 작동 신뢰성 있게 이용된다. 이에 상응하는 사항은, Nb가 0.1 ~ 0.15중량%의 함량으로 본 발명에 따른 강재 내에 존재할 때, 니오븀에도 적용된다. 이와 동시에, 각각의 Ti 함량 및 Nb 함량은, 본 발명에 따라 상기 함량들의 비율에 대해 사전 설정된 조건을 충족하도록 설정되어야 한다. 상기 요건들을 충족하는 Ti 및 Nb 함량은 본 발명에 따른 강재 내에서 미세 분산 분포된 Ti 및 Nb 탄화물들의 형성을 야기하고, 이런 탄화물들은 평강 제품의 성형성을 보조하는 정밀한 미세조직의 형성을 촉진한다. 이와 동시에, 여타의 경우 성형성을 방해하면서 취화의 위험을 초래하는 Fe-Al-C 탄화물들의 발생을 초래할 수도 있는 유리 탄소가 결합된다. 그러나 Ti 및 Nb의 함량이 너무 높은 경우, 강재 내에서 인성 및 성형성의 감소를 야기할 수도 있는 상기 원소들의 의도하지 않은 침전물들이 형성될 수 있다.
V, Zr 및 W도 마찬가지로 효과적인 탄화물 형성제이면서 각각 최대 1중량%의 함량으로 본 발명에 따라 제공되는 필수 함량의 Nb 및 Ti의 작용을 보완할 수 있다. 특히 목표 지향 방식으로, V, Zr 및 W의 작용은, 그 함량이 각각 최대 0.5중량%, 특히 0.3중량%로 제한될 때 이용된다.
최대 1중량%, 특히 최대 0.5중량%의 함량으로 Mn을 첨가하는 것을 통해, 본 발명에 따른 강재의 열간 성형성 및 용접성이 개량될 수 있다. 그 밖에도, Mn은 용융 동안 탈산을 보조하면서 강재의 강도의 증대에 기여한다. 이런 Mn의 긍정적인 작용은 Mn 함량이 0.05 ~ 0.5중량%일 때 특히 효과적으로 이용될 수 있다.
Mo는 각각 최대 1중량%의 함량으로 본 발명에 따른 강재 내에 함유될 수 있다. Mo는 마찬가지로 탄화물을 형성하면서 본 발명에 따른 평강 제품의 인장 강도, 내크리프성(creep resistance) 및 피로 강도의 증대에 기여한다. C와 함께 Mo에 의해 형성되는 탄화물들은 특히 미세하고 그에 따라서 본 발명에 따른 평강 제품의 미세조직의 미세도를 개량한다. 그러나 높은 함량의 Mo는 열간 및 냉간 성형성을 저하시킨다. 이를 특히 확실하게 방지하기 위해, 본 발명에 따른 강재의 선택적으로 존재하는 Mo 함량은 0.5중량%로 제한될 수 있다.
본 발명에 따라 가공되는 강재의 특성들에 대한 황 및 인의 부정적인 영향을 방지하기 위해, S 함량은 최대 0.03중량%, 바람직하게는 최대 0.01중량%로 제한되고, P 함량은 최대 0.1중량%, 바람직하게는 최대 0.05중량%로 제한된다.
본 발명에 따른 평강 제품의 N 함량은, 상대적으로 더 많은 양의 Al 질화물들의 형성을 방지하기 위해, 최대 0.1중량%, 특히 최대 0.02중량%, 바람직하게는 최대 0.001중량%로 제한된다. 상기 Al 질화물들은 기계적 특성들을 저하시킬 수도 있다.
최대 0.2중량%의 함량들로 희토류 금속들의 존재는 본 발명에 따른 평강 제품의 산화에 대한 개량된 내성 및 증가된 강도에 기여한다. 이와 동시에, 희토류 금속들의 함량들은 탈황 및 탈산 작용을 한다. 또한, 각각의 희토류 금속에 의해 형성된 산화물들은 결정립 미세화 작용을 하면서 개량된 기술적 특성들을 위한 긍정적인 텍스처 선택을 촉진한다. 희토류 금속들로서는 특히 Ce 및 La가 적합하다. 특히 목표 지향 방식으로, 희토류 금속들의 함량들이 최대 0.05중량%의 범위일 때 본 발명에 따른 강재 내에서 희토류 금속들의 긍정적인 영향들이 이용된다.
기본적으로, 원소들 Ti, Nb, V, Zr, W, Mo 중에서 하나 또는 복수의 원소의 존재를 통해 각각 형성되는 탄화물들은 본 발명에 따른 강재의 강도의 증대에 기여한다.
최대 2중량%, 특히 최대 0.5중량%의 함량의 Si는 용융 동안 마찬가지로 탈산을 보조하면서 본 발명에 따른 강재의 강도 및 내부식성을 증가시킨다. 그러나 함량이 너무 높은 경우, Si의 존재를 통해 강재의 연성 및 용접 적합성이 감소된다. 본 발명에 따른 강재들의 전형적인 Si 함량은 0.1 ~ 0.5중량%, 특히 0.1 ~ 0.2중량%의 범위이다.
또한, 최대 3중량%의 함량으로 Cr을 첨가하는 것을 통해서도, 본 발명에 따른 강재 내에 존재하는 탄소는 결합되어 탄화물들을 형성할 수 있다. 이와 동시에, Cr의 존재는 내부식성을 증가시킨다. 특히 목표에 부합하는 방식으로, 본 발명에 따른 강재 내에서 Cr의 바람직한 특성들은, Cr이 최대 1중량%, 특히 최대 0.5중량%의 함량으로 존재할 때 달성된다.
재결정화 온도의 상승을 방지하기 위해, 본 발명에 따른 강재의 Co 함량은 최대 1중량%, 특히 최대 0.5중량%, 바람직하게는 최대 0.3중량%로 제한된다.
최대 2중량%, 특히 1중량%의 함량의 니켈은 본 발명에 따른 강재 내에서 마찬가지로 강도 및 인성의 증대에 기여한다. 그 밖에도, Ni는 내부식성을 개량하면서 본 발명에 따른 강재의 미세조직 내 초석 페라이트(primary ferrite)의 비율을 감소시킨다. 특히 실제에 적합한 방식으로, Ni는 본 발명에 따른 강재 내에서 최대 0.5중량%의 함량으로 이용된다.
B의 첨가는 마찬가지로 본 발명에 따른 강재의 성형성을 촉진하는 정밀한 미세조직의 형성을 달성할 수 있다. 그러나 너무 높은 함량의 B는 냉간 성형성 및 내산화성을 저하시킬 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 강재의 B 함량은 0.1중량%, 특히 최대 0.01중량%, 바람직하게는 0.005중량%로 제한된다.
최대 3중량%의 함량의 Cu는 본 발명에 따른 강재 내에서 내부식성을 개량하지만, 함량이 상대적으로 더 높은 경우 열간 성형성 및 용접성을 저하시킬 수도 있다. 그러므로 존재하는 한, Cu 함량은 본 발명의 실제에 적합한 구현예의 경우 최대 1중량%, 특히 0.5중량%로 제한된다.
최대 0.015중량%, 특히 0.005중량%, 또는 0.003중량%의 함량의 Ca는 본 발명에 따른 강재 내에서 내부식성을 감소시킬 수도 있는 황과 결합한다.
본 발명에 따른 냉간압연 평강 제품의 제조 동안 본 발명에 따라서 하기 작업 단계들이 실행된다.
- 앞서 설명한 조건들에 상응하게 본 발명에 따라 조성된 용강을 용융하는 작업 단계.
- 용강을 주조하여 블록, 슬래브, 박슬래브 또는 주조 스트립과 같은 예비 제품을 형성하는 작업 단계. 여기서 특히 최종 형상 근접 주조 스트립으로 주조하는 점이 바람직한 것으로서 확인되었다. 이 경우, 최종 형상 근접 주조는 상기 목적을 위해 공지된 종래의 주조 장치들의 이용을 통해 수행될 수 있다. 이에 속하는 경우는 예컨대 "2-롤러 스트립 주조기"이다. 이런 방법은 함께 이동하는 영구 몰드로 수행되기 때문에, 영구 몰드와 응고되는 스트립 쉘 사이에는 상대 이동이 존재하지 않는다. 이런 방식으로, 상기 방법은 주조 분말 없이 진행될 수 있고 그로 인해 기본적으로 본 발명에 따른 평강 제품들의 제조를 위한 예비 재료를 제조하기에 매우 적합하다. 스트립 주조 동안 또 다른 긍정적인 요인은, 주조 스트립이 자신이 냉각될 때까지 가장 적은 기계적 응력에 노출된다는 점에 있으며, 그럼으로써 고온 범위에서 균열의 발생 위험은 최소화된다.
본 발명에 따라서 주조되는 용강의 용융 동안, 최종 합금 첨가와 주입(pouring) 사이에, 용강의 확실한 혼합을 보장하기 위해, 각각 약 15분 이상의 대기 시간이 경과해야만 한다. 전형적인 주입 온도는 약 1590℃의 범위이다.
실제 시도에 따라 확인할 수 있었던 점에 따르면, 본 발명에 따른 강재들은 블록들로도 주조되고, 그런 다음 블록들은 분괴압연(blooming)을 통해 슬래브들로 압연된다.
- 예비 제품은 필요한 경우에 1000 ~ 1300℃인 예열 온도로 가열되거나, 상기 온도 범위에서 유지되며, 여기서 1200 ~ 1300℃, 특히 1200 ~ 1280℃의 예열 온도가 특히 실제에 적합한 것으로서 증명되었다. 예비 제품이 슬래브인 경우, 상기 예열이 진행되는 시간은 예컨대 120 ~ 240분이다.
- 예비 제품은, 경우에 따라 예열 온도로 선택적으로 실행되는 가열 후에, 열간압연 스트립으로 열간압연되며, 최종 압연 온도는 820℃를 초과해야 하고, 특히 850℃를 초과해야 하며, 실무에서는 830 ~ 960℃의 최종 열간압연 온도가 설정된다. 실제 시도에서, 840 ~ 880℃의 범위에 속하는 최종 열간압연 온도가 특히 적합한 것으로서 확인되었다.
- 수득된 열간압연 스트립은 코일로 권취되며, 권취 온도는 최대 750℃, 특히 최대 650℃일 수 있다. 실무에서는 전형적으로 450 ~ 750℃, 특히 500℃ +/-20℃의 권취 온도가 설정된다. 이렇게 수득된 열간압연 스트립은 스트립 코어 내에 스트립 방향으로 측정할 때 100㎛보다 더 큰 평균 페라이트 결정립 길이를 갖는다.
- 권취 후에 열간압연 스트립은 어닐링된다. 이런 어닐링은 본 발명에 따라 제조되는 평강 제품의 특성들을 위해 특히 중요하다. 열간압연 스트립 어닐링은 650℃를 초과하고 1200℃에까지 도달하는, 특히 700 ~ 900℃인 어닐링 온도에서 실행된다. 이 경우, 약 850℃, 특히 850℃ +/- 20℃의 어닐링 온도가 특히 실제에 적합한 것으로서 증명되었다. 이를 위해 제공되는 어닐링 시간은, 통상적으로 벨 어닐링(bell annealing)으로서 실행되는 상기 어닐링의 경우, 전형적으로 1 ~ 50h이다.
본 발명에 따라서 사전 설정된 온도 범위에서 실행되는 어닐링의 결과로서, 열간압연 스트립은 자신의 높은 Al 함량에도 불구하고 강한 에지 균열 또는 심지어는 스트립 균열이 발생하지 않으면서 냉간압연된다. 이 경우, 열간압연 스트립 어닐링은 충분히 복원된 스트립 코어 영역의 생성, 냉간압연 저항의 감소 및 최대로 달성 가능한 냉간압연 레벨의 증대를 위해 이용된다. 열간압연 스트립 어닐링을 통해 실현되는 텍스처 선택 및 높은 냉간 성형 레벨은 원하는 특성 프로파일을 갖는 적합한 냉간압연 스트립 텍스처의 형성을 촉진한다. 이 경우, 열간압연 스트립 어닐링을 위해, 특히 앞서 설명한 변형예들의 조건에 따라서 설정되고 650℃를 초과하는 피크 온도를 이용한 벨 어닐링 공정이 적합하다.
- 필요한 경우, 어닐링 후에, 열간압연 스트립 상에 점착된 잔류물들을 제거하기 위해 열간압연 스트립의 산세척(pickling)이 실행될 수 있다.
- 어닐링되고 선택적으로 산세척된 열간압연 스트립은 그 다음 냉간압연 평강 제품으로 냉간압연된다. 냉간압연은 단단계에서, 또는 2단계로 수행될 수 있다. 2단계 냉간압연의 경우, 공지된 방식으로 냉간압연 단계들 사이에서 중간 어닐링이 실행될 수 있다. 중간 어닐링을 포함하는 2단계 냉간압연을 통해 긍정적인 텍스처 선택이 촉진된다.
어느 경우든, 냉간압연 시, 냉간압연의 종료 전에 수행되는 압연 단계는 최대한 높은 냉간 성형 레벨로 실행된다. 이는, 단단계 냉간압연의 경우, 열간압연 스트립이 65% 이상의 냉간압연 레벨로 냉간압연되는 것을 의미하고, 2단계 및 다단계 냉간압연에서는 중간 어닐링 후에 마찬가지로 65% 이상의 냉간압연 레벨이 달성되는 것을 의미한다. 이 경우, 최적의 압연 결과를 얻기 위해, 2단계 냉간압연은, 제1 단계에서 냉간압연 레벨이 40% 이상이고 마지막 단계에서 냉간압연 레벨은 65% 이상, 특히 70%를 초과하도록, 예컨대 80% 이상이 되도록 실행될 수 있다.
각각 마지막 냉간압연 단계에서 65% 이상의 높은 냉간압연 레벨은 적합한 냉간압연 스트립 텍스처의 형성을 촉진한다. 효과는 본 발명에 따른 방식으로 합금된 Ti/Nb 합금 재료들에서 특히 뚜렷하게 나타난다.
- 냉간압연 후에, 수득된 냉간압연 스트립은, 연속적인 어닐링 공정으로, 또는 벨 어닐링으로서 회분식으로(batchwise) 실행되는 어닐링된다. 최종 어닐링뿐만 아니라, 선택적으로 냉간 압연 동안 실행되는 중간 어닐링은 종래의 방식으로 공지된 온도 및 어닐링 시간으로 실행될 수 있다. 냉간압연 스트립의 최종 어닐링 동안, 재결정화된 미세조직 및 바람직한 텍스처를 갖는 재료가 형성된다. 수득된 텍스처는 4 미만의 α 섬유의 낮은 점유율(coverage) 및 4를 초과하는 γ 섬유의 강한 점유율을 특징으로 하며, 이는 1.3을 초과하는 r 값들로 이어진다.
냉간압연 스트립의 각각의 어닐링은 750 ~ 850℃의 어닐링 온도를 가지면서 연속적인 경로에서 통과하는 어닐링 시스템들에서 1 ~ 20분의 전형적인 시간에 걸쳐 수행될 수 있으며, 780℃를 초과하는, 특히 800 ~ 850℃의 어닐링 온도 및 2 ~ 5분의 어닐링 시간이 특히 실제에 적합한 것으로서 증명되었다. 그 대안으로, 각각의 어닐링은, 어닐링 온도가 650℃를 초과하고, 특히 650 ~ 850℃이고, 어닐링 시간은 1 ~ 50h인 벨 어닐링 시스템에서도 실행될 수 있다. 실무에서 벨 어닐링의 경우 700 ~ 800℃의 어닐링 온도 및 1 ~ 30h의 어닐링 시간이 특히 적합한 것으로 증명되었다.
- 선택적으로 수득된 냉간압연 스트립은 예컨대 자신의 내부식성의 개량을 위해 예컨대 Al 또는 Zn을 기반으로 하는 금속 보호층으로 코팅될 수 있다. 이를 위해서는 공지된 코팅 방법들이 적합하다.
본 발명의 검사를 위해, 3개의 본 발명에 따른 용융물(E1, E2, E3)과 2개의 비교 용융물(V1, V2)을 용융했으며, 그 조성은 도표 1에 명시하였다.
용강 E1과 E2는 블록들 형태의 예비 제품들로 주조하였다. 그런 다음, 블록들은 각각 2시간의 예열 시간에 걸쳐 예열 온도(VWT)로 가열하고 슬래브들로 분괴압연하였다.
후속하여 가열된 슬래브들은 최종 열간압연 온도(WET)에서 열간압연 스트립으로 열간압연하고, 수득된 열간압연 스트립은 권취 온도(HT)에서 각각 코일로 권취하였다.
용강 E3에서는 2-롤러 스트립 주조 시스템을 통해 예비 제품으로서 주조 스트립을 제조하였고, 이 주조 스트립은 후속하여 마찬가지로 최종 열간압연 온도(WET)로 열간압연하여 열간압연 스트립을 형성하였다. 열간압연 스트립으로의 가공은 스트립 주조에 후속하여 중단 없이 연속적인 공정 시퀀스로 수행하였으며, 그럼으로써 예비 제품은 열간압연 장치 내로 유입될 때 이미 본 발명에 따라 사전 설정된 예열 온도의 범위에 속하는 온도를 보유하였고 예열은 생략할 수 있었다. 강재 E3으로 제조된 열간압연 스트립도 열간압연 후에 권취 온도(HT)에서 코일로 권취하였다.
권취 후에, 각각 제조된 열간압연 스트립들은, 도표 2에 달리 명시되어 있지 않는 한, 어닐링 온도(GT)에서 각각 8시간의 어닐링 시간에 걸쳐 벨 어닐링 시스템에서 어닐링하였다.
이렇게 어닐링된 열간압연 스트립들은 단단계 또는 2개의 단계에서 냉간압연 레벨 KWG1(제1 냉간압연 단계의 냉간압연 레벨) 및 KWG2(각각 제2 냉간압연 단계의 냉간압연 레벨)로 각각 냉간압연 강재 스트립으로 냉간압연하였다. 2단계로 냉간압연한 경우, 냉간압연 단계들 사이에서는 각각 중간 어닐링 온도(ZGT)로 중간 어닐링을 실행하였다. 냉간압연 후에, 냉간압연 평강 제품들은 어닐링 온도(SGT)에서 최종 어닐링하였다. 중간 어닐링 및 최종 어닐링은 각각 연속적인 경로에서 수행하였다.
각각의 예열 온도(VWT), 최종 열간압연 온도(WET), 권취 온도(HT), 어닐링 온도(GT), 각각의 냉간압연 레벨(KWG1, KWG2)뿐만 아니라 각각의 중간 어닐링 온도(ZGT) 및 최종 어닐링 온도(SGT)는 도표 2에 명시하였다.
이렇게 제조된 냉간압연 강재 스트립들에서 검출한 기계적 특성인 "항복점(Rp0.2)", "인장 강도(Rm)", "연신율 A50", "r 값(r)" 및 "n 값(n)"은 도표 3에 명시하였다. 모든 기계적/기술적 특성값들은 횡방향으로 검출하였다. 추가로 도표 3에는 α 섬유 및 γ 섬유의 점유율에 대한 최댓값들도 명시하였다.
확인되는 바와 같이, 본 발명에 따라 조성된 강재들(E1 및 E2)로 본 발명에 따른 방식으로 제조된 냉간압연 강재 스트립들은, 항상 300MPa를 초과하고 특히 320MPa를 초과하며 이 경우 380MPa 이상의 값들을 달성하는 항복점과, 항상 460MPa을 초과하고 특히 480MPa를 초과하며 이 경우 530MPa 이상의 값들을 달성하는 인장 강도와, 정규적으로 21%를 초과하고 특히 25%를 초과하여 달성하는, 18% 이상의 연신율 값 A50을 보유하며, 이와 동시에 항상 1.3 또는 그 이상의 r 값들을 보유한다.
본 발명에 따라 조성되지 않은 냉간압연 강재 스트립들은, 이 강재 스트립들이 본 발명에 따른 냉간압연 평강 제품들의 제조 동안 설정되었던 매개변수들에 밀접하게 의존하는 제조 매개변수들의 고려하에 제조되었을 때에도, 상기 r 값들을 달성하지 못한다. 또한, 본 발명에 따라 조성되지만, 본 발명에 따라 가공되지 않은 평강 제품들은 본 발명에 따라 제조된 평강 제품들의 특성들을 달성하지 못하거나, 한번도 냉간압연되지 못한다.
그에 상응하게, 본 발명에 따라 제조된 강재 스트립들은 자신들의 높은 Al 함량들에도 불구하고 우월한 딥드로잉 적합성을 보유하며, 이때 이를 위해 복잡한 합금 또는 공정 기술적 조치들도 필요하지 않다.
최적의 성형 특성들(r
Figure 112015088537584-pct00001
2, n
Figure 112015088537584-pct00002
0.2, A50
Figure 112015088537584-pct00003
30%)을 갖는 평강 제품은 본 발명에 따른 합금, 높은 냉간 성형 레벨 및 낮은 열간압연 온도(약 850℃)의 조합을 통해 달성된다.
본 발명에 따른 강재들로 본 발명에 따른 방식으로 제조되는 냉간압연 강재 스트립들은 Fe(Al) 고용체 기질(solid solution matrix) 외에도 국소적으로 발생하는 경화되는 초기 순서 상을 포함한다. 표준 열간압연 매개변수들의 조건에서 압연은 완전 페라이트 상 범위에서 수행되고 대개 전형적인 3층 미세조직을 포함한 열간압연 스트립이 수득되며, 이 열간압연 스트립은 다시 재결정화된 구상 가장자리 영역들, 및 주상 결정들(columnar crystal)을 포함하여 단지 복원되기만 한 코어 영역을 특징으로 한다. 본 발명에 따라 실행된 열간압연 스트립 어닐링은 복원된 영역 내의 변위 밀도를 감소시키면서 후속하는 냉간압연 공정을 수월하게 한다. 열간압연 스트립 어닐링을 이용하지 않으면 알파 섬유 텍스처 성분은 강하게 나타나고, 이와 반대로 열간압연 스트립 어닐링을 이용하면 약하게 나타난다. 최대 50%의 낮은 최대 냉간압연 레벨은 약한 감마 섬유 텍스처 성분을 초래하고, 이와 반대로 65% 이상, 특히 80% 이상의 높은 냉간압연 레벨을 이용한 단단계 냉간압연, 또는 마지막 압연 단계에서 그에 상응하게 높은 성형 레벨을 이용하여 2단계로 실행되는 냉간압연은 강한 감마 섬유 성분을 초래한다. 이런 의존성은 830 ~ 960℃, 특히 840 ~ 880℃의 범위에 속하는 낮은 최종 열간압연 온도에서 상대적으로 더 강하게 나타난다.
수득되는 냉간압연 평강 제품의 성형 거동은 결정적으로 텍스처에 의해 영향을 받는다. 높은 r 및 n 값들뿐만 아니라, 높은 파괴 연신율 A50은 특히 감마 섬유 텍스처 성분이 알파 섬유 텍스처 성분보다 우위를 차지할 때 발생한다. 본 발명에 따른 범위에 속하는 Nb 및 Ti 함량의 조합, 본 발명에 따라 사전 설정되는 열간압연 스트립 어닐링, 및 본 발명에 따라 제공되는 냉간압연의 매개변수들은 상기 목표가 달성되도록 보장한다.
Figure 112015088537584-pct00004
Figure 112015088537584-pct00005
Figure 112015088537584-pct00006

Claims (15)

  1. 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품으로서,
    - 중량% 단위로
    C: 0.008 ~ 0.1%,
    Al: 6.5 ~ 12%,
    Nb: 0.1 ~ 0.2%,
    Ti: 0.15 ~ 0.5%,
    P: 최대 0.1%,
    S: 최대 0.03%,
    N: 최대 0.1%, 및
    선택적으로 아래와 같은 "Mn, Si, 희토류 금속들, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N"의 그룹 중에서 하나 또는 복수의 원소, 및
    Mn: 최대 1%,
    희토류 금속들: 최대 0.2%
    Si: 최대 2%,
    Zr: 최대 1%,
    V: 최대 1%,
    W: 최대 1%,
    Mo: 최대 1%,
    Cr: 최대 3%,
    Co: 최대 1%,
    Ni: 최대 2%,
    B: 최대 0.1%,
    Cu: 최대 3%,
    Ca: 최대 0.015%,
    나머지는 철 및 불가피한 불순물들을 함유하는 강재로 구성되며,
    - 이때, Ti 함량(%Ti) 및 Nb 함량(%Nb)의 비율(%Ti/%Nb)에 대해 다음이 적용되고,
    2.5 ≥ %Ti/%Nb ≥ 1.5
    상기 냉간압연 평강 제품의 미세조직은 1.3을 초과하는 r 값을 갖고, 4 미만의 α 섬유의 점유율(coverage) 및 4를 초과하는 γ 섬유의 점유율을 갖는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품.
  2. 제1항에 있어서, 평강 제품의 Al 함량은 6.5 ~ 10중량%인 것을 특징으로 하는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 평강 제품의 Al 함량은 6.8 ~ 9중량%인 것을 특징으로 하는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품.
  4. 제1항에 있어서, 평강 제품의 C 함량은 0.008 ~ 0.05중량%인 것을 특징으로 하는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품.
  5. 제1항에 있어서, 평강 제품의 Nb 함량은 0.1 ~ 0.15중량%인 것을 특징으로 하는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품.
  6. 제1항에 있어서, 평강 제품의 Ti 함량은 0.15 ~ 0.3중량%인 것을 특징으로 하는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품.
  7. 제1항에 있어서, 평강 제품의 미세조직은 0 내지 0.1용적%의 κ 탄화물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 평강 제품의 미세조직 내에서 결정립들은, 평강 제품의 횡방향의 결정립 폭에 대한 압연 방향의 결정립 길이의 비율을 1.5 미만으로 보유하는 것을 특징으로 하는, 딥드로잉 적용을 위한 냉간압연 평강 제품.
  10. 딥드로잉 적용을 위해 제공되는 냉간압연 평강 제품을 제조하기 위한 방법으로서, 상기 냉간압연 평강 제품의 미세조직은 1.3을 초과하는 r 값을 갖고, 4 미만의 α 섬유의 점유율(coverage) 및 4를 초과하는 γ 섬유의 점유율을 갖고,
    - 중량% 단위로
    C: 0.008 ~ 0.1%,
    Al: 6.5 ~ 12%,
    Nb: 0.1 ~ 0.2%,
    Ti: 0.15 ~ 0.5%,
    P: 최대 0.1%,
    S: 최대 0.03%,
    N: 최대 0.1%, 및
    선택적으로 아래와 같은 "Mn, Si, 희토류 금속들, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N"의 그룹 중에서 하나 또는 복수의 원소, 및
    Mn: 최대 1%,
    희토류 금속들: 최대 0.2%
    Si: 최대 2%,
    Zr: 최대 1%,
    V: 최대 1%,
    W: 최대 1%,
    Mo: 최대 1%,
    Cr: 최대 3%,
    Co: 최대 1%,
    Ni: 최대 2%,
    B: 최대 0.1%,
    Cu: 최대 3%,
    Ca: 최대 0.015%,
    나머지는 철 및 불가피한 불순물들을 함유하는 용강을 용융하는 작업 단계이며,
    - 이때, Ti 함량(%Ti) 및 Nb 함량(%Nb)의 비율(%Ti/%Nb)에 대해 2.5 ≥ %Ti/%Nb ≥ 1.5가 적용되는, 상기 용융작업 단계와;
    - 상기 용강을 예비 제품으로 주조하는 작업 단계와;
    - 선택적으로 1000 ~ 1300℃인 예열 온도로 상기 예비 제품을 가열하거나 유지하는 작업 단계와;
    - 820 ~ 1000℃의 최종 열간압연 온도에서 상기 예비 제품을 열간압연 스트립으로 열간압연하는 작업 단계와;
    - 실온 내지 750℃의 범위의 권취 온도에서 상기 열간압연 스트립을 코일로 권취하는 작업 단계와;
    - 650℃를 초과하고 최대 1200℃인 어닐링 온도에서 1 ~ 50h의 어닐링 시간에 걸쳐서 상기 열간압연 스트립을 어닐링하는 작업 단계와;
    - 선택적으로 상기 열간압연 스트립을 산세척하는 작업 단계와;
    - 어닐링되고 선택적으로 산세척된 상기 열간압연 스트립을, 하나 또는 다수의 단계에서 65% 이상의 총 냉간압연 레벨로 냉간압연 평강 제품을 위해 냉간압연하는 작업 단계와;
    - 650 ~ 850℃인 최종 어닐링 온도에서 상기 냉간압연 평강 제품을 최종 어닐링하는 작업 단계를 포함하는, 냉간압연 평강 제품의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 예비 제품은 주조 스트립인 것을 특징으로 하는, 냉간압연 평강 제품의 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 최종 열간압연 온도는 830 ~ 960℃인 것을 특징으로 하는, 냉간압연 평강 제품의 제조 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 권취 온도는 450 ~ 750℃인 것을 특징으로 하는, 냉간압연 평강 제품의 제조 방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 열간압연 스트립 어닐링은 벨 어닐링으로서 실행되는 것을 특징으로 하는, 냉간압연 평강 제품의 제조 방법.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서, 냉간압연은 2단계 또는 다단계로 실행되고, 냉간압연의 단계들 사이에서는 중간 어닐링이 수행되는 것을 특징으로 하는, 냉간압연 평강 제품의 제조 방법.
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