KR19990042030A - 성형성이 우수한 고강도 법랑용 강판의 제조방법 - Google Patents

성형성이 우수한 고강도 법랑용 강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가전제품의 부분품 또는 건축외장재등으로 사용되는 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 내피쉬스케일성(Fishscale) 및 성형성이 우수하고, 특히 법랑처리후 강도가 높은 법랑용 냉연강판의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, C:0.01% 이하, Mn:0.3%이하, S:0.02%-0.04%, P:0.05%-0.10%, Ti:0.04-0.10%, N:0.005%이하 및 Ti/(C+N+S)의 원자비가 1.0이상을 만족하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어지는 알루미늄킬드강을 재가열하여 마무리 압연온도를 Ar3변태점 이상으로 하는 조건으로 열간압연한 후 통상의 방법으로 권취한 다음, 이어 50-85%압하율로 냉간압연하고, 이어 재결정온도 이상의 온도에서 연속소둔하여 이루어지는 성형성이 우수한 고강도 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

성형성이 우수한 고강도 법랑용 강판의 제조방법
본 발명은 가전제품의 부분품 또는 건축외장재등으로 사용되는 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내피쉬스케일성(Fishscale) 및 성형성이 우수하고, 특히 법랑처리후 강도가 높은 법랑용 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 법랑용 강판은 법랑제품에서 가장 치명적인 결함으로 알려진 피쉬스케일(Fishcale)결함을 방지하기 위해 개발된 강종들이다. 피쉬스케일(Fishcale)이란 법랑제품 제조공정에서 소성전 또는 고온소성시 강중에 고용되었던 수소가 냉각될 때 다시 표면으로 방출되어야만 하는데, 이때 강판표면의 법랑층은 이미 경화되어 있으므로 법랑층이 수소의 압력에 의해 물고기 비늘모양으로 깨어지는 결함을 말한다. 피쉬스케일 결함의 방지를 위해서는 강 내부에 수소를 흡착할 수 있는 위치를 만들어 줄 필요가 있으며, 주로 개재물이나 석출물이 이러한 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 이제까지 피쉬스케일을 방지하기 위해 제시된 강종들은 티타늄, 보론, 질소 및 산소 등을 첨가하여 티타늄황하물, 티타늄질화물, 티타늄탄화물, 보론질화물 또는 망간산화물 등의 수소흡장원으로 알려진 석출물 또는 산화물을 석출시키거나, 고탄소강을 탈탄소둔하여 내피쉬스케일성을 확보한 티타늄첨가강, 보론첨가강, 고산소강 및 탈탄소둔강이 대부분이다.
이러한 종래강들은 고온에서 처리하는 법랑처리후 강도가 크게 낮아져 적은 충격에도 법랑제품이 쉽게 변형되며, 법랑층이 탈락하는 문제점이 있다. 특히, 건축외장재나 욕조와 같은 강도가 요구되는 용도에는 강도에 대한 문제점을 해결하기 위해 두꺼운 강판을 사용하여 제품의 무게가 매우 무거워지는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상술한 종래문제를 해결하기 위해 안출된 것으로써, 법랑처리후 법랑제품의 강도를 향상시키면서 내피쉬스케일성, 내새깅성(Sagging), 표면결함 및 법랑밀착성 등의 법랑특성을 만족하고, 성형 가공성이 우수한 고강도 법랑용 강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 중량%로, C:0.01% 이하, Mn:0.3%이하, S:0.02%-0.04%, P:0.05%-0.10%, Ti:0.04-0.10%, N:0.005%이하 및 Ti/(C+N+S)의 원자비가 1.0이상을 만족하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어지는 알루미늄킬드강을 재가열하여 마무리 압연온도를 Ar3변태점 이상으로 하는 조건으로 열간압연한 후 통상의 방법으로 권취한 다음, 이어 50-85%압하율로 냉간압연하고, 이어 재결정온도 이상의 온도에서 연속소둔하는 것을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
상기 C는 0.01% 이상 첨가할 경우 강중 고용탄소의 양이 많아 소둔시 집합조직의 발달을 방해하거나 미세한 티타늄탄화물의 석출량이 많아 결정립이 미세화되어 성형성이 크게 낮아지므로 0.01%이하로 제한한다.
상기 Mn은 강중 고용 황을 망간황화물로 석출하여 고용 황에 의한 적열취성(Hot shortness)을 방지하기 위해 첨가하지만, 본 발명강의 경우 티타늄을 첨가하여 티타늄황화물을 석출함으로써 고용상태로 잔존하는 황을 완전히 제거하므로 망간을 별도로 첨가할 필요가 없다. 또한 망간의 경우 강중에 고용상태로 존재할 경우 강도를 증가하는 효과는 있지만, 강화효과는 크지 않으면서 성형성을 해치므로 0.3%이하로 제한한다.
상기 S은 일반적으로 강의 물성을 저해하는 원소로 알려져 있으나, 본 발명강의 경우 티타늄황화물을 석출하여 내피쉬스케일성을 확보하기 위해 첨가한다. 황의 함량 0.02% 미만에서 티타늄황화물의 생성량 및 크기가 적어 내피쉬스케일성을 확보하지 못하며, 0.04% 이상 첨가할 경우 적열취성에 의한 표면결함이 발생할 가능성이 있고 성형성도 저하하므로 0.02-0.04%로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 P은 냉연강판에서는 성형성을 크게 저하하지 않으면서도 강도를 효과적으로 상승시키는 원소로 알려져 있다. 본 발명에서 특정 첨가범위에서 인의 고용 강화 효과와 티타늄과 반응하여 Ti(Fe, P)석출물을 생성함으로써 얻어지는 내피쉬스케일성 향상 효과가 동시에 나타나기 때문에 0.05-0.1%의 범위로 첨가한다. 즉, P의 함량이 0.05% 미만인 경우 소성후 항복강도가 낮아 쉽게 변형이 일어나며, 0.1% 이상인 경우 법랑처리후 강도는 높지만 가공전 소재의 항복강도가 높아지고 소성이방성지수인 r값이 낮아져 성형가공성이 저하되므로 0.05-0.1%로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 Ti은 강중 고용탄소 및 질소를 티타늄탄,질화물로 석출하여 제거함으로써 소지강판의 성형성을 향상시키고, 티타늄황화물(TiS) 및 Ti(Fe, P)석출물을 석출하여 내피쉬스케일성을 향상시키는 원소로서, 그 첨가량이 0.04% 이하에서는 석출되는 티타늄석출물의 양이 적어 내피쉬스케일성을 확보할 수 없으며, 0.10% 이상 첨가할 경우 티타늄 석출물의 양이 많아 내피쉬스케일성은 확보할 수 있지만 법랑밀착성을 저하하므로 0.04-0.10%로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 N는 티타늄과 결합하여 티타늄질화물로 석출하여 내피쉬스케일성을 향상시키지만, 본 발명강에서는 티타늄질화물외 티타늄황하물 및 Ti(Fe, P)석출물만으로도 내피쉬스케일성을 충분히 확보하도록 하였으므로 티타늄질화물에 의한 내피쉬스케일성 강화는 필요없다. 따라서, N의 경우 고용상태로 강중에 잔존할 경우 소지강판의 성형성을 해치므로 가능한 낮게하는 것이 바람직한데 본 발명강의 경우 0.005% 이상 함유할 경우 성형성이 크게 낮아지므로 0.005%이하로 한다.
상기 Ti/(C+N+S)의 원자비를 1이상으로 제한한 것은 강에서 석출하여 소둔시 가공성에 유리한 집합조직의 발달을 저해하는 고용탄소 또는 질소를 완전히 제거하여 성형성을 향상시키기 위한 것으로, Ti/(C+N+S)의 원자비가 1.0 이하에서는 고용탄소 및 질소가 잔존하여 성형성이 낮아지므로 1.0이상으로 한다.
상기와 같이 조성되는 알루미늄킬드강을 재가열하여 열간압연하는데, 이때의 열간압연은 마무리 압연온도를 Ar3변태이상의 온도로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 Ar3변태온도 미만에서 열간압연할 경우 압연립의 생성으로 가공성을 저하하기 때문이다.
상기와 같이 열간압연하고 통상의 방법으로 권취한 다음, 냉간압연하는데, 이때의 냉간압하율은 50-85%로 제한하는 것이 바람직하다. 이는 열간압연시 생성하여 성장한 석출물이 냉간압연과정에서 파괴 또는 연신되는 과정에서 미세한 틈이 생성되며, 이 틈은 연속소둔후에 대부분 그대로 잔존하여 중요한 수소흡장원으로 작용하는데, 이를 위해서는 냉간압하율의 제어가 필요하다. 즉, 냉간압하율이 50% 미만일 경우 미세한 틈의 생성면적이 적어 수소흡장능이 저하하여 피쉬스케일 발생 확율이 높으며, 85% 이상의 냉간압하율로 압연할 경우 압하율이 너무 높아 미세한 틈이 압착되어 미세한 틈의 면적이 오히려 감소하여 수소흡장능이 급격히 감소하게 되기 때문이다.
상기와 같이 냉간압연한 다음 통상의 방법으로 연속소둔한다. 즉, 재가열온도이상으로 연속소둔하면 된다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[실시예]
하기 표 1과 같은 조성을 만족하도록 용해되어 제조된 강괴를 1250℃ 가열로에 1시간 유지후 열간압연을 실시하였다. 이때 열간마무리 압연온도는 900℃, 권취온도는 650℃로 하였으며, 최종두께를 3.2mm로 하였다. 열간압연된 시편은 산세처리하여 표면의 산화피막을 제거한 후 70%의 압하율로 냉간압연 하였다. 이때, 냉간압하율의 효과를 조사하기 위한 비교강(6)은 냉간압하율을 40%로 하였다.
냉간압연이 완료된 시편은 법랑특성을 조사하기 위한 법랑처리시편 및 기계적 특성을 조사하기 위한 인장시편으로 가공한후 연속소둔을 실시하였다. 법랑처리시편은 70mm×150mm의 크기로 절단하였으며, 인장시편은 ASTM(ASTM E-8 standard)에 의한 표준시편으로 가공하였다. 연속소둔은 소둔온도 830℃로 하여 소둔을 실시하였다.
상기와 같이 연속소둔이 완료된 시편중 인장시편은 인장시험기(INSTRON사, Model 6025)를 이용하여 항복강도, 인장강도, 연신율 및 r값을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
그리고, 법랑처리용 시편은 완전히 탈지한후 70℃, 10% 황산용액에서 5분간 침적하는 산처리를 실시하고, 온수로 세척한후 85℃로 유지한 3.6g/ℓ 탄산소다 + 1.2g/ℓ 붕사수용액에 5분간 침적하는 중화처리하였다. 전처리가 완료된 시편에 유약(해광요업, 초벌법랑용 유약 소성온도 830℃)을 도포한후 200℃에서 10분간 건조하여 수분을 완전히 제거하였다. 건조가 끝난 시편은 830℃에서 7분간 유지하여 소성처리를 실시한후 공냉하는 법랑처리를 하였다. 이때 소성로의 분위기 조건은 노점온도 30℃로 피쉬스케일결함이 가장 발생하기 쉬운 가혹한 조건이다. 법랑처리가 끝난 시편은 200℃ 유지로에 20시간동안 유지하여 피쉬스케일 가속처리후 발생한 피쉬스케일 결함수를 육안으로 조사하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이때, 법랑밀착성 평가는 밀착시험기기(ASTM C313-78규격에 의한 시험 기기)를 이용하여 밀착지수를 측정하였다. 한편 법랑처리후 소지강판의 강도를 측정하기 위하여 연속소둔된 강판을 830℃에서 7분간 유지하는 법랑처리조건에 해당하는 열처리를 실시한후 항복강도를 측정하였다.
강종 화학성분(중량%) Ti/(C+N+S)원자비 냉간압하율(%)
C Mn P S Ti N
발명강 1 0.0015 0.13 0.075 0.030 0.072 0.0031 1.17 70
2 0.0038 0.13 0.068 0.028 0.074 0.0032 1.09
3 0.0023 0.15 0.080 0.031 0.071 0.0024 1.11
4 0.0014 0.20 0.078 0.032 0.088 0.0015 1.50
비교강 1 0.0042 0.28 0.014 0.012 0.052 0.0030 1.15
2 0.0032 0.75 0.072 0.043 0.095 0.0045 1.02
3 0.0023 0.26 0.073 0.012 0.052 0.0030 1.39
4 0.0025 0.14 0.072 0.038 0.032 0.0021 0.43
5 0.0133 0.24 0.082 0.032 0.112 0.0022 1.03
6 0.0038 0.13 0.068 0.028 0.074 0.0032 1.09 40
종래강 1 0.0039 0.15 0.010 0.013 0.122 0.0075 2.39 70
시편 법랑특성 기계적 성질 법랑처리후 항복강도(kgf/mm2) 비고
피쉬스케일 발생수(개) 법랑두께(μm) 밀착지수(%) 항복강도(kgf/mm2) 인장강도(kgf/mm2) 인신율(%) r값
발명재 1 0 123 99 24.5 36.3 44.6 1.92 18.5 발명강1
2 0 103 100 23.3 35.2 46.2 1.89 17.4 발명강2
3 0 131 98 25.3 36.9 45.3 1.88 20.4 발명강3
4 0 118 97 23.8 35.9 46.9 2.08 17.9 발명강4
비교재 1 0 130 97 18.8 29.4 49.3 1.92 9.6 비교강1
2 0 136 94 21.9 38.9 42.0 1.65 20.8 비교강2
3 42 104 93 20.6 36.3 46.8 1.87 17.5 비교강3
4 38 120 99 19.9 35.1 45.0 1.42 16.4 비교강4
5 0 99 85 25.6 43.7 39.4 1.49 24.8 비교강5
6 55 112 99 16.4 34.9 47.2 1.62 12.8 비교강6
종래재 1 5 129 81 17.2 30.5 47.3 1.98 9.8 종래강
상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 발명재(1-4)는 법랑처리후 항복강도는 17kgf/mm2이상으로 종래재의 9.8kgf/mm2에 비해 소성변형이 시작되는 강도가 월등히 높아 적은 충격에도 법랑제품에 손상이 휠씬 적다는 것을 알 수 있었다. 또한, 법랑밀착지수의 경우 97%이상으로 매우 우수한 법랑밀착성을 나타내었으며, 가장 가혹한 조건에서도 법랑의 치명적인 결함인 피쉬스케일 결함의 발생이 전혀 없었다. 그리고, 소지강판의 가공성을 나타내는 r값의 경우 1.8이상으로 거의 모든 법랑제품을 매우 용이하게 가공할 수 있다.
이에 반해, 비교재(1)은 기계적 성질과 법랑특성은 우수하나, 법랑처리후 항복강도가 9.6kgf/mm2으로 적은 충격에도 손상을 받을 수 있다. 이는 인의 함량이 본 발명강의 범위보다 휠씬 적었기 때문이다. 또한, 비교재(2)는 망간의 함량이 본 발명의 범위보다 높아 법랑처리후 강도는 높지만, 가공성 지수인 r값이 매우 낮아 복잡한 형상을 갖는 제품을 가공할 경우 크랙이 발생할 가능성이 매우 높다. 또한, 비교재(3)의 경우 황의 함량이 본 발명의 범위보다 낮아 법랑제품의 치명적인 결함인 피쉬스케일이 발생하였다. 또한, 비교재(4)는 티타늄함량이 본 발명의 범위보다 낮아 티타늄석출물의 석출량이 적어 피쉬스케일이 발생하였으며, Ti/(C+N+S) 원자비도 0.43으로 본 발명의 범위보다 매우 낮아 r값은 1.42로 매우 낮다. 또한, 비교재(5)의 경우 탄소함량이 본 발명의 범위보다 높아 r값이 매우 낮으며, 티타늄의 함량이 높아 법랑밀착지수가 85%로 매우 낮다. 또한, 비교재(6)의 경우 냉간압하율이 본발명의 범위보다 낮은 경우인데, 피쉬스케일 결함이 발생하였으며 r값도 낮다.
그리고, 종래재(1)은 종래강의 예인데 r값은 다소 높으나 법랑처리후 항복강도가 본 발명강에 비해 매우 낮아 적은 충격에도 제품에 손상을 입을 수 있다. 또한 법랑밀착성도 본 발명강 대비 낮다. 또한 가혹한 분위기에서 피쉬스케일이 발생하여 하절기와 같은 습도가 높은 분위기에서 법랑처리를 할 경우 피쉬스케일이 발생할 가능성이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 내피쉬스케일성(Fishscale) 및 성형성이 우수하고, 특히 법랑처리후 강도가 높은 법랑용 냉연강판의 제조방법을 제공할 수 있으며, 이러한 법랑용 냉연강판은 가스렌지, 전자렌지 등 가전제품의 부분품 또는 건축외장재등의 소지강판으로 사용되어 제품의 무게를 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 법랑용 냉연강판의 제조방법에 있어서,
    중량%로, C:0.01% 이하, Mn:0.3%이하, S:0.02%-0.04%, P:0.05%-0.10%, Ti:0.04-0.10%, N:0.005%이하 및 Ti/(C+N+S)의 원자비가 1.0이상을 만족하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어지는 알루미늄킬드강을 재가열하여 마무리 압연온도를 Ar3변태점 이상으로 하는 조건으로 열간압연한 후 통상의 방법으로 권취한 다음, 이어 50-85%압하율로 냉간압연하고, 이어 재결정온도 이상의 온도에서 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 성형성이 우수한 고강도 법랑용 냉연강판의 제조방법.
KR1019970062730A 1997-11-25 1997-11-25 성형성이우수한고강도법랑용강판의제조방법 KR100345703B1 (ko)

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