KR19990055100A - 가공성 및 대기중 내부식성이 우수한 자동차용 고강도 냉연 강판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소 0.01% 이하의 극저탄소강에 0.5% 이하의 Cr를 첨가한 후 통상의 열간 압연과 냉간 압연 및 850℃ 이상에서 고온 소둔을 행함으로써 40% 이상의 연신율과 35㎏/㎟ 이상의 인장강도를 유지하면서도 통상의 아연도금 강판과 동등한 수준의 내식성을 보유하도록 한 자동차용 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로, 중량 %로 C ; 0.005% 이하, Cu ; 0.02-0.05%, Ti ; 0.05-0.10%, Mn ; 0.1-0.3%, P ; 0.02-0.05%, Cr ; 0.1-0.5%, S ; 0.03% 이하, Sol. Al ; 0.02-0.05%, N ; 0.05% 이하의 조성을 갖는 극저탄소강의 슬라브를 1200-1250℃에서 압연전에 열처리하는 균질화 공정과, 상기 균질화공정에서 열처리된 슬라브를 900-950℃에서 마무리 압연하여 650-700℃에서 권취하는 열간압연 공정과, 상기 열간압연공정에서 압연된 강판을 80-90%의 압하율로 재 압연하는 냉간압연 공정과, 상기 냉간압연공정에서 압연된 강판을 850-900℃에서 소둔 열처리하는 고온소둔공정으로 이루어져, 일반 Cr 강판을 가공성과 고강도를 유지하면서 내식성을 획기적으로 개선하여 통상의 아연도금강판과 동등한 수준의 대기중의 내부식성을 보유할 수 있도록 함으로써 이를 대체하여 고도의 내부식성이 요구되는 자동차용 부품으로 제작하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 탄소 0.01% 이하의 극저탄소강에 0.5% 이하의 Cr을 첨가한 후 통상의 열간 압연과 냉간 압연 및 850℃ 이상에서 고온 소둔을 행함으로써 40% 이상의 연신율과 35㎏/㎟ 이상의 인장강도를 유지하면서도 통상의 아연도금 강판과 동등한 수준의 내식성을 보유하도록 한 자동차용 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 냉연강판은 통상 내식성이 크게 요구되지 않는 부위에는 일반 Cr강판을 사용하지만 북미 지역 등 겨울철의 도로 결빙방지용으로 대량의 염분을 사용하는 지역에서는 도어, 펜더, 차체 바닥 등 살포된 염분과 직접 접촉됨으로써 내식성이 크게 요구되는 부위에는 용융아연 도금강판, 전기아연 도금강판 또는 유기피복강판 등 표면처리 강판을 대량 사용하고 있다.
그러나, 최근 전세계적으로 자동차 메이커의 설비능력 초과로 공급과잉이 심화되면서 원가경쟁력 확보를 위해 지속적인 제조 원가의 절감이 최대의 현안문제로 떠오르게 되었다.
그 중에서도 자동차 부품 부위별로 소재의 과잉 품질설계를 최적화함으로써 표면처리 강판의 사용비중을 줄이고 일반 Cr강판의 내식성을 획기적으로 개선시킴으로써 기존 표면처리 강판의 대체재로서 사용량을 증가시킴으로서 소재원가의 절감을 위한 시도가 추진되고 있다.
또한, 표면처리 강판을 사용할 경우에는 절단면이 대기 중에 노출됨으로써 아연에 의한 희생방식 효과의 내식성의 저하를 피할 수가 없으며, 용접시 전극에 아연이 용융 부착되기 때문에 일반 Cr재 강판에 비해 용접 생산성이 떨어지며, 접혀지는 부위의 안쪽에는 도장처리가 잘 되지 않을 뿐만 아니라 롤 포밍(Roll Forming ) 가공부품의 경우에는 표면도금층이 가공 중에 벗겨지기 때문에 승용차의 도어 샤시 등의 부품에는 외판재임에도 불구하고 사용할 수 없는 등의 여러 가지 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 일반 Cr 강판 자체의 내식성을 획기적으로 개선시킴으로써 가공성과 고강도를 유지하면서도 통상의 아연도금강판과 동등한 수준의 대기중의 내부식성을 보유하도록 한 자동차용 고강도 냉연강판의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량 %로 C ; 0.005% 이하, Cu ; 0.2-0.5%, Ti ; 0.05-0.10%, Mn ; 0.1-0.3%, P ; 0.02-0.05%, Cr ; 0.1-0.5%, S ; 0.03% 이하, Sol. Al ; 0.02-0.05%, N ; 0.05% 이하의 조성을 갖는 극저탄소강의 슬라브를 1200-1250℃에서 압연전에 열처리하는 균질화 공정과, 상기 균질화공정에서 열처리된 슬라브를 900-950℃에서 마무리 압연하여 650-700℃에서 권취하는 열간압연 공정과, 상기 열간압연공정에서 압연된 강판을 80-90%의 압하율로 재 압연하는 냉간압연 공정과, 상기 냉간압연공정에서 압연된 강판을 850-900℃에서 소둔 열처리하는 고온소둔공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 자동차용 고강도 냉연강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
우선 본 발명에 사용되는 강판의 합금성분에 대해 상세히 설명한다.
탄소(C)는 고용강화 원소로서 미량 첨가에 의해서도 강도증가 효과가 대단히 크지만 연속소둔 열처리의 경우 전체 열처리 시간이 10분 미만으로서 대단히 짧기 때문에 상자소둔 열처리재에 비해 동등 수준 이상의 가공성 확보를 위해서는 페라이트 조직내 탄소의 고용 한계인 0.025% 이내에서, 생산성을 확보할 수 있는 범위내의 가능한 최저수준인 0.005% 이내로 억제하는 것이 바람직하다.
동(Cu)은 다량 첨가시 강중에 석출물로서 존재하며 강도증가 효과가 크지만, 0.5% 이내 첨가시에는 강의 가공성을 저해하지 않으면서 강도 증가 효과는 인(P)의 1/5로서 미미한 반면 슬라브 재가열, 열간압연 도중, 냉간 압연후 소둔 열처리시 강판표면으로 확산되어서 농화되며 치밀한 비정질피막이 형성되기 때문에 강판표면으로부터 강 내부로 산소의 침입을 방지함으로써 부식의 진행을 억제하는데 탁월한 효과가 있다.
티타늄(Ti)은 제강공정에서 강력한 탈산효과가 있으며, 고용체 내에서는 강력한 탄화물, 유화물 및 질화물 형성원소로서 작용한다.
알루미늄 탈산재의 경우 티타늄의 역할은 가공성 저해 원소인 탄소, 질소 및 황을 안정한 석출물(Tic, TiN, TiS)로서 고정시킴과 동시에 고온에서 이러한 석출물이 형성됨으로써 석출물의 조대화에 의해 고용 원소의 무해화를 유도하여 강의 가공성을 획기적으로 개선시킬 수 있다.
그러나, 티타늄 0.1% 이상을 첨가하면 제강공정에서 다량의 슬래그가 형성됨으로써 용강의 유동성을 떨어뜨려서 연주노즐을 막히게 하여 생산성을 현저하게 저하시키기 때문에 바람직하지 않다.
망간(Mn)은 열간 취성 원소인 황(S)을 유화망간(MnS)으로서 고정시킬 수 있는 최소한의 첨가량인 0.3%이내에서 유지하는 것이 바람직하다.
인(P)은 소량 첨가에 의해서도 강력한 고용강화 원소로서 작용하며 타원소에 비해 저렴한 비용으로서 동일한 효과를 낼 수 있는 장점이 있고, 강 내부에서 동(Cu)과 상호 반발효과로 작용하기 때문에 고온 열처리에 의해 동(Cu)을 강판표면으로 효과적으로 확산시킬 수 있고, 적은 량의 동(Cu)을 첨가해도 강판표면의 동(Cu)의 농화를 효과적으로 증가시킬 수 있다.
그러나, 인(P)의 농도를 0.5% 이상으로 첨가하면 강의 강도증가 효과에 비해 가공성을 현저하게 저하시키기 때문에 2개 원소 이상 복합첨가강의 경우 인의 농도는 0.5% 이내로 억제하는 것이 바람직하다.
크롬(Cr)은 동(Cu)과 마찬가지로 강판표면에 치밀한 산화막을 형성시킴으로서 부식초기에 강 내부로의 산소의 침입을 억제함으로써 강의 부식이 진행되는 것을 억제하는 효과가 우수하나, 다량 첨가할 경우 강의 가공성을 현저하게 저하시키기 때문에 극저탄소강의 가공성을 저해하지 않는 범위 내에서 효과적으로 강의 부식을 억제할 수 있는 0.5% 이내로 억제하는 것이 바람직하다.
질소(N)는 탄소(C)와 마찬가지로 고용강화 효과가 매우 우수한 반면 석출물로서 고정시켜주지 않으면 강의 가공성을 현저하게 저하시키기 때문에 생산성을 저해하지 않는 범위 내에서 가능한 최저수준인 0.005% 이내로 억제하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al)은 저렴한 비용으로 제강공정에서 강력한 탈산재로서 효과가 우수하며 충분한 탈산효과를 내기 위해서 Sol. Al농도를 0.5% 이내로 유지할 필요가 있다.
이하, 상기와 같은 조성을 갖는 본 발명 자동차용 고강도 냉연강판의 제조공정에 대해 상세히 설명한다.
우선 상기 조성의 강을 전로를 이용하여 용제하여 연속 주조한 슬라브를 열간 압연하기전에 오스테나이트 조직이 충분히 균질화될 수 있도록 1200-1250℃에서 가열하여 균질화 열처리한다.
다음 극저탄소강의 Ar3변태(γ→α변태) 온도 이상인 900-950℃에서 3.0-3.5mm 두께까지 마무리 열간압연을 한 후 650-700℃에서 권취한다.
이때 마무리 열간압연 온도가 900℃이하가 되면 페라이트조직 구간에서 열간압연을 하게되어 균일한 열간압연 조직을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 강의 가공성에 유리한 (111) 집합조직의 강도가 약해지고, 강판의 압연방향, 폭방향의 재질편차 발생의 요인이 되기 때문이고, 950℃이상으로 할 경우에는 불필요한 에너지의 낭비가 되기 때문이다.
한편, 권취온도가 650℃ 이하가 되면 열연판의 결정립이 권취 후의 냉각과정에서 충분히 성장하지 않기 때문에 강의 가공성을 저하시키는 요인이 되고, 권취온도가 700℃ 이상이 되면 강판표면에 2차 산화스케일이 다량 발생하기 때문에 이후의 산세과정에서 스케일의 제거가 어렵게되어 산세 불량의 요인이 될 수 있기 때문이다.
다음 산세를 한 열간압연 강판은 80%-90%의 압하율로서 통상 생산성이 우수한 연속식 냉간 압연기를 사용하여 최종두께까지 냉간 압연하되, 물론 냉간압연은 종래의 가역식 압연기에서도 가능하다.
이때 냉간 압하율은 가능한 한 80% 이상의 고압하율을 적용하는 것이 바람직 한데, 이는 냉간 압하율이 80% 이상에서 90% 까지 증가할수록 이후의 소둔열처리과정에서 가공성에 유리한 (111) 집합조직의 형성에 유리하기 때문이다.
다음 냉간 압연한 강판은 우수한 가공성을 확보하기 위해 850℃이상 900℃에서 단시간동안 고온소둔 열처리하여 재결정된 페라이트 결정립의 크기를 충분히 성장시켜준다.
이때 소둔열처리 온도가 850℃ 이하가 되면 재결정된 페라이트조직이 충분히 성장하지 않을 뿐만 아니라 강의 치환형 원소인 동(Cu)이 강판 표면으로 충분히 확산되지 않기 때문에 충분한 내식성을 확보하기 어렵기 때문이다.
이하, 본 발명에 의해 제조된 발명강과 종래의 방법에 의해 제조된 비교강을 상호 비교하여 본 발명의 효과를 구체적으로 설명한다.
하기 표 1은 발명강과 비교강의 화학성분을 나타낸 것으로, 1-5번 강이 발명강, 6-9번 강이 비교강이다.
6번 강은 통상의 세미극저탄소강이고, 7-8번 강은 심가공용 극저탄소강, 9번 강은 통상의 중저탄소강에 해당한다.
상기 표 1의 강을 상기 표 2의 제조조건에 따라 제조하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
C ; 0.002-0.005% , Cu ; 0.30-0.50%, Ti ; 0.04-0.10%, Mn ; 0.15-0.20%, P ; 0.15-0.-050%, Cr ; 0.21-0.41% , S ; 0.013-0.020%, Sol. Al ; 0.02-0.032%, N ; 0.002-0.003% 의 성분 범위내로 제어된 1-5번의 발명강을 1200-1250℃에서 균질화 처리한 후, 3.5-4.0mm로 마무리 열간 압연하여 650-700℃에서 권취하고, 80-90%의 냉간 압하율로 최종두께까지 냉간 압연한 후, 850-900℃에서 고온소둔 열처리하여 제조된 발명강은 인장강도 34-37㎏/㎟, 연신율 40-45%, R값 1.6-2.0, 부식감량 3.5-5.3g, 부식깊이 0.05-0.07mm로 통상의 냉연강판에 비해 인장강도가 4-7㎏/㎟ 정도 높고, 연신율과 가공성은 비교강들과 동등한 수준을 유지하면서도 내식성은 부식감량에서 3배, 부식깊이에서 약 4배 수준의 우수한 내식성을 나타냄을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 자동차용 고강도 냉연강판의 제조방법을 사용하면, 일반 Cr 강판을 가공성과 고강도를 유지하면서 내식성을 획기적으로 개선하여 통상의 아연도금강판과 동등한 수준의 대기중의 내부식성을 보유할 수 있도록 함으로써 이를 대체하여 고도의 내부식성이 요구되는 자동차용 부품으로 제작하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 중량 %로 C ; 0.005% 이하, Cu ; 0.2-0.5%, Ti ; 0.05-0.10%, Mn ; 0.1-0.3%, P ; 0.02-0.05%, Cr ; 0.1-0.5%, S ; 0.03% 이하, Sol. Al ; 0.02-0.05%, N ; 0.05% 이하의 조성을 갖는 극저탄소강의 슬라브를 1200-1250℃에서 압연전 열처리하는 균질화공정과, 상기 균질화공정에서 열처리된 슬라브를 900-950℃에서 마무리 압연하여 650-700℃에서 권취하는 열간압연공정과, 상기 열간압연공정에서 압연된 강판을 80-90%의 압하율로 재 압연하는 냉간압연공정과, 상기 냉간압연공정에서 압연된 강판을 850-900℃에서 소둔 열처리하는 고온소둔공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차용 고강도 냉연강판의 제조방법.
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| KR100470643B1 (ko) * | 2000-12-05 | 2005-03-07 | 주식회사 포스코 | 드로잉성 및 내2차 가공취성이 우수한 고강도 냉연강판 및그 제조방법 |
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