KR19980034058A

KR19980034058A - 딥드로잉성이 우수한 열연강판의 제조방법

Info

Publication number: KR19980034058A
Application number: KR1019960052001A
Authority: KR
Inventors: 김교성; 양승우
Original assignee: 김종진; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 1998-08-05
Also published as: KR100293218B1

Abstract

본 발명은 딥드로잉용 열연강판의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적은 연속식 윤활열간압연에 의하여 딥드로잉성이 우수한 열연강판을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중량%로, C: 0.01%이하, Mn: 0.5%이하, Al: 0.05%이하, S: 0.015%이하, P: 0.015%이하, Ti과 Nb의 단독 또는 복합: 0.03∼0.1%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 슬라브를 500∼730℃의 온도에서 마무리 윤활압연한 다음, 이어 680∼730℃에서 권취하여 구성되는 딥드로잉성이 우수한 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

딥드로잉성이 우수한 열연강판의 제조방법

본 발명은 딥드로잉용 열연강판의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 연속식 윤활열간압연에 의하여 딥드로잉성이 우수한 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 사용되는 차체 내외판은 딥드로잉과 같은 판재성형가공을 통하여 제조되는데, 이때 사용되는 열연강판은 가공성이 우수해야 한다.

딥드로잉성은 집합조직인 (111)면이 압연판 면에 평행하게 발달된 정도가 클수록 향상되는 반면에, (100)면이 압연판면에 평행하게 발달될수록 나빠진다.

통상 열연강판의 제조방법은 열간압연의 마무리 온도가 Ar₃온도 이상에서 종료되기 때문에 열간압연 후 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태가 일어나서 오스테나이트에 발달되었던 집합조직이 변태과정중에 크게 약화되어 딥드로잉성이 저하되는 문제가 있다.

이와 같은 열연강판의 딥드로잉성을 향상시키기 위해 열연 강판의 마무리온도를 Ar₃온도 이하로 낮추어 압연하는 방법(일본공개 특허공보 평5-140655, 대한민국 특허 공보 91-7, 91-1605)들이 제안되었는데, 이들 방법은 주로 두께방향으로 균일한 조직을 얻기 위해 열간압연시 윤활압연을 행하고, Ar₃온도 이하에서 마무리 열간압연을 하는 방법으로 딥드로잉성을 확보하고 있다. 그러나, 상기 방법은 열간압연온도가 낮기 때문에 열간압연 후에 변형된 결정립 조직이 생기므로 열간압연 후에 재결정열처리 해야 한다. 즉, 재결정열처리를 하기 위하여 상온까지 냉각된 강판을 고온까지 가열해야 하기 때문에 제조비가 상승되고, 또한 제조공정이 복잡해지는 등의 문제가 있다. 그래서 재결정 열처리 과정 없이 바로 제품을 생산하고자 하는 시도도 있었는데, 이를 위해서는 탄소함량이 매우 낮은 강을 제조하거나(약 0.0005%), 열간압연 중의 변형율 속도를 약 1000s^-1까지 높일 필요가 있다(대한민국 특허공보 91-7; S.Matsuoka 등, ISIJ Inter., 34(1994), p. 77). 하지만 실용적인 측면에서 강의 탄소함량을 낮춘다는 것 역시 제조비용 증가의 요인이 될 뿐만 아니라 현재 일반적으로 사용되는 진공탈개스 방법으로는 생산하기가 곤란하다. 또한 열간압연시 변형율 속도를 높히는 것 역시 현존하는 압연기로는 곤란하며 보다 우수한 강판두께 및 형상제어 시스템을 필요로 하기 때문에 실용적인 방법은 아니다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 저온에서 윤활열간압연을 행하고 권취함으로써 별도의 재결정 열처리 없이 딥드로잉성이 우수한 열연강판을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 마무리 압연온도와 딥드로잉성과의 상관성을 나타내는 그래프

도 2는 발명강과 비교강의 열처리 온도에 따른 미세조직의 변화를 보여주는 사진

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중량%로, C: 0.01%이하, Mn: 0.5%이하, Al: 0.05%이하, S: 0.015%이하, P: 0.015%이하, Ti과 Nb의 단독 또는 복합: 0.03∼0.1%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 슬라브를 500∼730℃의 온도에서 마무리 윤활압연한 다음, 이어 680∼730℃에서 권취하여 구성되는 딥으로잉성이 우수한 열연강판을 제조하는 방법을 관한 것이다.

이하, 본 발명의 조성에 따른 수치한정이류를 설명한다.

우선 강중 C는 그 첨가함량이 너무 많으면 딥으로잉성이 저하되기 때문에 0.01%이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 Mn, Al, S, P의 원소들은 그 함량이 높으면 열연강판의 강도를 높히고, 가공성을 나쁘게 하거나 취화가 발생되는 원인으로 작용하므로 Mn: 0.5%이하, A: 0.05% 이하, S: 0.015%이하, P: 0.015% 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 Ti 또는 Nb은 탄질화물을 형성하여 고용탄소 또는 고용질소의 함량을 낮추어 가공성을 향상시키는 역할을 하는데, 본 발명에 있어서는 Ti 또는 Nb 단독 혹은 이들을 복합하여 첨가하는 것으로서, 상기 Ti과 Nb의 단독 또는 복합첨가량이 0.03%이하인 경우에는 충분히 탄질화물을 형성하지 못하고, 그 첨가량이 너무 많으면 제품의 강도가 증가하여 성형가공이 어려워지고 또한 제조비용이 비싸게 되므로 Ti 및 Nb을 단독 또는 복합으로 첨가하는 량은 0.03∼0.1%로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 제조 조건의 한정이유에 대하여 설명한다.

상기와 같은 조성의 슬라브는 연속주조에 의해 생산되거나 박슬라브주조에 의해 생산된 두께가 얇은 슬라브 모두 본 발명의 조건으로 열간압연할 수 있고 상기 슬라브를 당업계에 통상적으로 사용되고 있는 윤활압연 방식을 사용하여 압연하는데, 상기 윤활압연 방식은 물과 함께 윤활유를 압연롤에 뿌려주면서 열간압연을 행하는 방식이다.

이와 같은 열간압연시의 윤활은 소재와 롤과의 마찰을 감소시키는 역할을 하는데 이에 따라 롤과 소재와의 마찰 때문에 생성되는 판 표층부의 (110)집합조직의 발달을 억제하고 결과적으로 (111)집합 조직이 발달을 조장시켜 가공성을 향상시킨다.

상기와 같은 조건으로 압연할 때, 마무리 압연온도를 Ar₃이하의 페라이트 영역에서 압연을 종료하면 집합조직의 제어가 용이하여 딥드로잉성을 향상시킬 수 있다.

이는 압연중 동적회복에 의하여 가공에너지의 소멸이 줄어들고 따라서 재결정에 필요한 충분한 변형에너지가 축적되어 (111) 집합조직이 발달되기 때문이다.

따라서 마무리 압연온도는 500∼730℃로 하는데, 마무리압연온도가 500℃이하인 경우에는 압연하중이 증가하고 형상제어가 곤란하며, 마무리 압연온도가 730℃이상인 경우에는 딥드로잉성의 지표인 평균소성 변형비(r_m)값이 1.4이하가 되어 딥드로잉성이 저하되기 때문이다.

상기와 같이 열간압연된 열연판을 권취하면 권취이후에는 냉각속도가 매우 늦어서 자기 소둔호과가 나타나지만, 딥드로잉용 강으로 널리 이용되는 극저탄소강은 첨가된 Ti 또는 Nb이 재결정을 억제하기 때문에 별도의 재결정 열처리가 필요하다.

그러나, 680∼730℃의 범위에서 권취하면 100% 재결정이 일어나고, 결정립도 미세해져 별도의 재결정 열처리 없이도 딥드로잉성이 우수한 열연강판을 제조할 수 있는데, 상기 권취온도가 680℃이하인 경우에는 재결정이 완전히 일어나지 못하며, 730℃이상인 경우에는 결정립크기가 조대하여 프레스 가공시 표면거칠음이 발생될 소지가 있다. 이때, 상기의 온도범위에서 권취를 행하기 위해서는 열간압연온도가 낮은 경우 권취하기 전에 열연판을 다시 가열할 필요가 있는데, 가열방법으로는 유도가열 방법이 적절할 것으로 생각되지만, 급속가열이 가능한 다른 방법을 이용하더라도 본 발명의 효과에는 차이가 없다. 이와 같이 추가적으로 가열공정이 들어가지만 이는 현재 사용되고 있는 생산라인을 변경하지 않고 설치만 하면 되는 것으로서, 열연된 후 온도가 약간 떨어진 강판의 온도를 권취에 적합한 온도까지 급상승시켜주면 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

마무리 압연온도의 적정한 범위를 알아보기 위하여, 하기표 1과 같이 조성되는 슬라브를 여러온도에서 마무리 압연을 행한후 상온까지 냉각한 시편을 종래방법과 같이 700℃에서 2시간 동안 재결정 열처리를 행하여 딥드로잉성의 지표인 평균소성 변형비(rm)를 측정하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1에 나타나 있듯이, 마무리 압연온도가 낮아질수록 열연강판의 딥드로잉성은 향상되는 관계가 있음을 알 수 있었고, 본 발명과 같은 가공용 강판으로 사용할 수 있을 정도인 r_m≥1.4인 조건을 만족하기 위해서는 마무리 압연이 750℃ 이하의 온도에서 실시되어야 함을 알 수 있었다. 또한, 마무리 압연온도의 하한은 앞에서 설명한 바와 같이 가공성 측면 보다는 열연강판의 형상 및 칫수제어가 현실적으로 가능한 500℃로 정하였다.

[실시예 2]

권취온도 조건을 알아보기 위하여, 하기표 2와 같은 조성의 슬라브를 700℃에서 마무리 압연을 행한후 상온까지 냉각시킨 시편을 이용하여 650℃, 700℃, 750℃에서 열처리를 하고, 그 미세조직을 관찰하여, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도2(a) 는 650℃, 도2(b)는 700℃, 도2(c)는 750℃에서 열처리한 시편의 미세조직들이다.

범례: -는 무시가능한 소량임을 의미한다.

도 2에 나타나 있듯이, 열처리 온도가 650℃로 낮은 경우에는 재결정이 완전하게 일어나지 못하였으며 (도2(a)), 열처리 온도가 750℃로 높은 경우에는 재결정은 완전히 일어났으나 그 결정립의 크기가 너무 조대하여 프레스 가공시 표면 거칠음이 발생될 가능성이 높음을 알 수 있다(도2(a)). 반면에 열처리 온도가 700℃일 경우에는 100%재결정이 일어났으며, 그 결정립도 미세하였다(도2(b)). 따라서, 본 발명에서는 권취온도 범위는 680∼730℃로 결정할 수 있었다.

[실시예 3]

실시예 1, 2에서 설명한 바와 같이 마무리 압연온도 및 권취온도를 각각 결정하는 것은 두 온도조건의 조합에 의한 최적 제조조건이 결정되어야만 하는 경우에는 다소 오차가 있을 수 있다. 그러나, 본 발명에서 대상으로 하는 극저탄소강은 그 변태온도가 높고 속도가 빨라서 본 발명의 범위 내에서는 마무리 압연 전에 오스테나이트에서부터 페라이트로 변태가 완료되기 때문에 큰 차이가 없을 것으로 예상되지만 이와 같은 가능성을 다시 확인해 보기 위해 상기의 마무리 압연온도 범위와 권취온도 범위를 조합하여 시험하였다. 이때, 마무리 압연온도에 비해 권취온도가 높은 경우가 있는데, 이러한 경우에는 권취 전에 열연판을 그 차이만큼 유도가열로에서 가열하였다. 하기 표 3과 같은 조성의 슬라브를 여러조건으로 윤활열간압연 및 권취를 행하여 제조한 후 열처리 없이 딥드로잉성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

상기 표 4에 나타나 있듯이, 마무리 압연온도와 권취온도가 본 발명의 조건에 따라 제조된 발명재(1-3)은 평균소성변형비(r_m)가 1.4이상으로 딥으로잉성이 우수하였다.

반면에 마무리 압연온도는 본 발명조건에 해당하나 권취온도가 680℃이하인 비교재(2)는 r_m이 1.21로 딥드로잉성이 저하됨으로 알수 있었고, 권취온도가 본 발명조건에 해당하나 마무리 압연온도가 730℃이상인 비교재(1)은 r_m이 0.82로 딥드로잉성이 상당히 나쁘다는 것을 알 수 있었다.

[실시예 4]

본 발명의 조성과 윤활압연의 효과를 알아보기 위하여 하기표 5와 같은 조성의 슬라브를 가지고 마무리 압연온도와 권취온도를 하기표 6의 조건으로 하고 윤활압연의 실시와 비실시에 따른 r_m의 값을 측정하고, 그 결과를 하기표 6에 나타내었다.

상기 표 6에 나타나 있듯이, 발명재(4-5)의 경우에는 윤활압연한 결과 r_m이 1.47이상으로 우수한 딥드로성이 우수함을 알 수 있었다. 반면에 발명강(3)를 가지고 윤활압연을 하지 않고 압연하고 권취한 비교재(3)은 r_m이 0.97이었고, 비교강(1)을 가지고 윤활압연하지 않고 제조한 비교재(4)는 r_m이 0.85로 비교재(3.4)는 딥드로잉성이 상당히 열악하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 통상 제조가능한 탄소함량 범위의 강재를 이용하여 현존하는 압연설비에서 열간압연이 가능하고, 특히 별도의 재결정 열처리 없이도 딥드로잉성이 우수한 열연강판의 제조방법을 제공할 수 있고, 상기와 같이 제조된 강판은 딥드로잉과 같은 판재성형가공에 의하여 자동차 판의 제조에 응용될 수 있는 효과가 있다.

Claims

중량%로, C: 0.01%이하, Mn: 0.5%이하, Al: 0.05%이하, S: 0.015%이하, P: 0.015%이하, Ti과 Nb의 단독 또는 복합: 0.03∼0.1%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진 슬라브를 500∼730℃의 온도에서 마무리 윤활압연한 다음, 이어 680∼730℃에서 권취함을 특징으로 하는 딥드로잉성이 우수한 열연강판의 제조방법