KR20000029850A - 강철,그제조방법,그사용방법및그러한강철로만들어진제품 - Google Patents

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Abstract

하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 시이트 또는 스트립 형태의 강철.
원소 최소* 최대* CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo 1405 402502020303050504010404010 * 달리 언급되지 않는다면 0.001%wt** 산에 용해 가능
잔부 Fe 및 불가피적 불순물, 여기서 0.4≤B/N≤1/2.

Description

강철, 그 제조방법, 그 사용방법 및 그러한 강철로 만들어진 제품{STEEL, METHOD FOR ITS MANUFACTURE, ITS USE AND PRODCUCT MADE FROM STEEL}
본 발명은 우수한 연신과 디프-드로잉(deep-drawing) 및 벽-훑어내기 가공성(wall-ironing property)을 갖는, 특히 포장 적용에 적합한 스트립 또는 시이트 형태의 강철과, 그 제조방법 및 이러한 강철을 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 포장용 강철은 코일로 권취되었는지 여부에 관계없이 연속적으로 열간 압연되고, 산세척되고, 냉간 압연되고, 어닐링되고 그리고 일반적으로 템퍼-압연 또는 더 냉간 압연된 시이트 또는 스트립 형태의 강철을 의미한다. 이 시이트 또는 스트립의 블랭크는 여러가지 성형 작업을 통해 예를 들면 음료수 캔 또는 다른 물품 등과 같은 (반-마무리된) 제품으로 만들어지므로, 원하는 형상으로 하기 위해 평평한 기본재는 재료변형을 크게 겪게된다. 음료수 캔을 제조하기 위해, 예를 들면 포장용 강철 블랭크가 하나 이상의 단계에서 디프 드로잉되어 컵으로 성형되고, 컵의 벽은 보다 큰 높이/용량의 캔을 형성하기 위해 벽-훑어내기 가공된다. 특히, 하나의 단계에서의 디프-드로잉 및 벽-훑어내기 가공은 이상적으로 등방성(等方性)을 갖는 쉽게 성형가능한 재료를 필요로 한다.
도 1은 전술한 PSED 및 PSPD 직경을 나타내고,
도 2는 PSED 대 PSPD 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1에 프리-스핀-네크 형성된 캔이 도시되어 있다. 이 캔은 네크의 직경이 주몸체의 직경보다 작게 성형되며, 이 네크는 직경이 PSED인 원통형 부분과 그 단부에서 도 1에 도시된 바와같이 최대 직경이 PSPD인 바깥을 향한 플랜지를 구비한다. 이들 직경은 재료 품질에 따라 결정되지만, 네크가 충전후 뚜껑을 정위치에 고정하기 위해 사용되기 때문에 성공적인 캔 형성을 위해서는 임계적이다.
도 2에서, 각각의 흰 사각형 표시는 본 발명에 따른 강철 C로 만들어진 블랭크로 만들어진 프리-스핀-네크 캔의 PSPD 및 PSED의 값을 나타내며, 검은 사각형 표시는 비교예 강철 D로 만들어진 것을 나타낸다. 이 경우 PSED 값이 56.1인 세로선은 PSED의 상한선을 나타내며 이 상한선 위에서 제조된 캔은 플랜지 기복이 있기 때문에 폐기된다.
이 결과는 본 발명에 따른 강철 사용의 두가지 효과를 명확히 나타낸다. 첫번째로, 본 발명에 따른 강철로 만들어진 캔의 PSED 및 PSPD의 변화 및 이에 따른 재료 특성의 변화가 적고, 두번째로 본 발명에 따른 강철로 만들어진 캔은 낮은 PSED 값을 나타내므로 낮은 폐기율을 나타내는 것이다.
이러한 사정 및 상기 강철의 등급을 개선하기 위한 계속되는 시도를 하면서 연구는 특히 이하의 특성의 조합을 지향하게 되었다.
- 높은 r-값(Lankford value)
- 전문 용어로서 각각 "에지/중심" 및 "코일 길이에 따른" 특성의 낮은 변화라고도 하는, 스트립 폭 전체뿐만 아니라 스트립 길이를 따라 가능한 작은 기계적 특성의 변화.
실험에 의하면 매우 우수한 기계적 특성을 나타내는 강철 등급은 -어닐링되고 선택적으로 더 냉간압연, 예를 들면 템퍼-압연된 조건에서- 강철이 이하의 조성을 가질때 얻을 수 있음을 알 수 있다.
원소 최소* 최대*
CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo 1405 402502020303050504010404010
* 달리 언급되지 않는다면 0.001wt%** 산에 용해 가능
잔부 Fe 및 불가피적 불순물, 여기서 0.4≤ B/N≤1.2.
이 강철은 개선된 수준의 연신, 디프-드로잉성 및 벽-훑어내기 가공성을 얻을 수 있고 기계적 특성의 변화가 크게 감소된다.
상기 조성은 이하와 같은 것이 바람직하다.
원소 최소* 최대*
CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo 10140158 402002020, 바람직하게 10302535254010404010
* 달리 언급되지 않는다면 0.001wt%** 산에 용해 가능
상기와 같이 한정된 범위내에서 본 발명에 따른 최적의 결과를 얻기 위해서는 이하의 목표 값이 주어질 수 있음을 알았다.
원소 목표* +/-30%
CMnN ppmAl**B ppm 2016020250.8 N
* 달리 언급되지 않는다면 0.001%wt** 산에 용해 가능
본 발명에 의하면 우수한 기계적 특성이 얻어질 수 있기 때문에, 예를 들면 강철 음료수 캔 등의 경량화에 매우 적합한 0.35mm 보다 얇은 심지어 0.18mm 보다 얇은 박판 재료를 선택할 수 있게 된다.
강철 스트립이 냉간 압연되고, 어닐링되고 선택적으로 더 냉간 압연된 형태의 스트립 또는 시이트 형태이고, 스트립의 에지 영역의 결정입자 크기인 Gs-에지 및 스트립의 중심 영역의 결정입자 크기인 Gs-중심간의 차가 0.5 ASTM 단위 보다 적고, 스트립의 에지 영역의 r-값인 r-에지와 스트립의 중심 영역의 r-값인 r-중심간의 차가 0.2 단위보다 적고 바람직하게는 0.1 단위보다 적고, 스트립의 에지 영역의 항복점인 Rp-에지와 스트립의 중심 영역의 항복점인 Rp-중심간의 차가 20N/mm2보다 적고, 평균 r-값이 적어도 1.3이상인 경우 특히 이점이 있다.
본 발명에 따른 강철을 절단하여 얻은 블랭크로 연신, 디프-드로잉 및 드로잉하고 벽-훑어내기 가공한 제품의 제조는 이하와 같이 하면 매우 효율적으로 할 수 있다.
본 발명은 특허청구의 범위 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 따른 강철로부터 어닐링된 강철 스트립을 제조하는 방법으로 이하의 단계로 구성된 방법에 의해 더 구현된다.
-마무리-압연 온도에서의 마무리-압연 및 권취 온도에서의 권취를 포함하는 열간-압연,
-산세척,
-냉간-압연,
-어닐링, 바람직하게 연속 어닐링,
-및 선택적으로 냉간압연, 바람직하게는 적어도 0.6%의 압하율의 냉간 압연,
여기서 마무리-압연 온도는 Ar3-10℃ 보다 높게 선택되고 권취온도는 700℃ 보다 낮게 선택된다.
바람직한 방법에 있어서, 마무리-압연 온도는 825℃ 보다 높게 선택되고 권취온도는 690℃ 보다 낮게 선택되며, 보다 바람직하게는 마무리-압연 온도는 900±30℃로 선택되고 권취온도는 670℃±20℃로 선택된다.
상기 방법에 있어서, 어닐링전 전체 냉간 압하율은 85% 또는 그 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법의 한 면에 있어서, 어닐링후 ＞5%의 압하율, 또는 10-20%의 압하율로 더 냉간 압연된다.
이는 매우 우수한 성형특성을 갖는 강철을 생성한다. 어닐링 후 더 냉간 압연 예를 들면 템퍼 압연되는 경우, 적어도 0.6%의 압하율로 실행하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 목표 값은 마무리-압연 온도 900℃로 선택되고 권취 온도에 대하여는 목표값이 670℃로 선택된다. 이는 강철 시이트가 매우 쉽게 가공가능하고 균질하도록 하는 기본을 제공한다. 템퍼-압연이 실행되는 경우, 본 발명에 따라 10-20%의 압하율로 실행되는 것이 바람직하다. 이와같은 높은 변형 정도는 여전히 우수한 기계적 특성을 갖는 강철 등급을 제공한다.
본 발명에 따른 강철 등급은, 예를 들면 투-피스(two-piece) 캔의 몸체 제조에서와 같이 포장용 강철이 Sn을 포함하는 코팅재로 코팅되고 이후 계속해서 디프-드로잉 및 벽-훑어내기 가공되는 적용분야와 같은 드로잉 및 벽-훑어내기 가공(DWI) 되는 포장 강철 적용분야에 완벽하게 적합한 것으로 밝혀졌다.
강철의 우수한 기계적 특성은 상기와 같은 캔이 보다 가볍게 만들어질 수 있게 하므로, 재료 소비의 감소와 포장 무게의 감소 요구등에 대응할 수 있게 된다.
본 발명은 강철의 연신, 디프-드로잉과 드로잉 및 벽-훑어내기 가공 적용분야로의 사용, Sn, Cr, 래카, 유기 코팅, 폴리머 및 이들의 조합을 포함하는 코팅 그룹으로부터 하나 이상의 코팅이 선택되어 스트립 또는 시이트의 한쪽면 또는 양쪽면에 제공되고, 본 발명에 따른 강철로 만들어지며 연신되고, 디프 드로잉 또는 드로잉과 벽-훑어내기 가공된 제품에 의해 구현된다.
이하에서, 본 발명을 표 1 내지 표 5에 나타낸 상세한 실험결과를 참조하여 설명하기로 한다.
실험에서, 연속 주조 강철은 마무리-압연온도 900℃로 열간-압연기로 압연되고, 625, 670 및 690℃의 목표값 권취온도에서 권취되었다. 이후, 강철은 종래의 산세척 라인에서 산세척되고 88-89% 압하율로 냉간 압연되고, 그 후 연속 어닐링되었다. 어닐링후 0.8%의 압하율로 템퍼-냉간 압연되거나 4% 및 6%의 압하율로 냉간압연되었다. 강철은 종래의 전기주석도금 라인에서 주석도금되었다.
테스트 강철 ,화학 조성 0.001wt% 및 wt.ppm
강철 C Mn S Al* Bppm Nppm CT(℃) 비고
A 24 202 7 26 16 24 625 본발명
B 23 191 7 34 20 29 690 본발명
C 16 171 5 28 8 22 690 본발명
D 25 200 ＜12 35 - 20 670 비교예
Al* : 산 용해가능한 알루미늄
CT : 열간 압연후 권취 온도
강철 C의 화학 조성, 열간압연 조건에서 0.001wt% 및 wt. ppm
위치 C Mn Al* B ppm B* ppm N ppm N* ppm
스트립중심 16 171 28 8 1 22 ＜2
스트립에지 16 173 28 8 1 17 ＜2
AL* : 산용해가능 알루미늄
B* : 산용해가능 붕소
N* : 고정되지 않은 질소
강철 C의 결정입자 크기, 열간 압연 및 냉간 압연, 어닐링 조건
위치 결정입자 크기(ASTM)`
열간 압연 냉간 압연
스트립 중심 9.0 11.5
스트립 에지 9.0 11.5
강철 C의 기계적 특성, 냉간 압연, 어닐링, 템퍼 압연(압하 0.8%) 조건
위치 스트립 중심 스트립 에지
방향 길이방향 경사 폭방향 길이방향
r-값 테스트 1테스트 2테스트 3평 균 1.571.581.581.58 1.681.681.801.72 1.831.801.821.82 1.491.491.421.47
Reh(Rp)테스트 1테스트 2테스트 3평 균 237238238238 234235235235 236235235235 247247247247
Rm 테스트 1테스트 2테스트 3평 균 360362362361 354354356355 359356358358 358358357358
상기 표 4에서, r-값은 랭크포드-값을 의미하고, Reh(Rp)는 N/mm2로 나타낸 항복점, Rm은 N/mm2로 나타낸 인장강도를 의미한다.
하나의 열에서 각 수치간의 작은 변화는 폭에 따라 기계적 특성의 변화가 매우 작음을 나타낸다.
주의할 만 한것은 r-값이 높지만 지시된 방향에서 변화가 작다는 것이며, 여기서 "길이방향"은 압연 방향을 의미하며 "경사"는 이에 45°방향을 의미하고 "폭방향"은 이에 수직한 방향을 의미하고, 보다 특징적으로는 중심 영역과 에지 영역간에 기계적 특성의 변화가 적다는 것이다.
강철 A, B, 및 C의 항복점 및 결정입자 크기, 템퍼 압연(0.8% 압하율)조건
강철 항복점 N/mm2 ASTM 비고
중심 에지 중심 에지
A 258 256 11 11 본발명
B 237 235 11 11 본발명
C 262 256 11 12 비교예
강철 B 및 D의 항복점, 어닐링 및 어닐링후 다른 압하율 조건으로 압연
강철 어닐링후 냉간 압하 % 항복점 N/mm2
중심 에지
B 1 231 233
B 4 283 281
B 6 330 333
D 1 258 268
비교 테스트에서, 표 1의 강철 C 및 D는 적은 변형 및 큰 변형 작업 수행시 테스트되었다. 여기까지 주석 도금된 원형 블랭크는 헤드부터 테일까지, 중심 및 에지로 취해지는 영역간 직경이 동일한 스트립이 컵으로 드로잉되고, 이 컵은 벽-훑어내기 가공되고 손질되며 프리-스핀-네크(pre-spin-neck)된다. 이와같이 하여 얻어진 프리-스핀-네크 캔은 통상적으로 사용되는 잘 알려진 33 cl. 66mm 직경의 음료수 캔으로 만들어지는 형태이다. 프리-스핀-네크 캔에서, 프리-스핀- 에지 직경(PSED)(mm) 및 프리-스핀 플러그 직경(PSPD)(mm)이 결정된다.

Claims (15)

  1. 하기의 조성을 가지며 냉간압연되고 어닐링되고 선택적으로 더 냉간압연된 것을 특징으로 하는 강철.
    원소 최소* 최대* CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo 1405 402502020303050504010404010 * 달리 언급되지 않는다면 0.001%wt** 산에 용해 가능
    잔부 Fe 및 불가피적 불순물, 여기서 0.4≤B/N≤1/2 이고, 스트립의 에지 영역의 결정입자 크기 Gs-에지와 스트립의 중심영역의 결정입자 크기 Gs-중심간의 차가 0.5 ASTM 단위 미만.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 강철.
    원소 최소* 최대* CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo 10140158 402002020, 바람직하게 10302535254010404010` * 달리 언급되지 않는다면 0.001%wt** 산에 용해 가능
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    다음 원소에 대하여 이하의 표준 값을 갖는 것을 특징으로 하는 강철.
    원소 표준* +/-30% CMnN ppmAl**B ppm 2016020250.8 N * 달리 언급되지 않는다면 0.001%wt** 산에 용해 가능
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉간압연되고, 어닐링되고 선택적으로 더 냉간압연된 스트립 또는 시이트 형태의 강철로서, 스트립의 에지 영역의 r-값인 r-에지와 스트립의 중심영역의 r-값인 r-중심의 차가 0.2단위 미만이고, 바람직하게는 0.1단위 미만인 것을 특징으로 하는 강철.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉간압연되고, 어닐링되고 선택적으로 더 냉간압연된 스트립 또는 시이트 형태의 강철로서, 스트립의 에지 영역의 항복점인 Rp-에지와 스트립의 중심영역의 항복점인 Rp-중심 간의 차가 20N/mm2미만인 것을 특징으로 하는 강철.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉간압연되고, 어닐링되고 선택적으로 더 냉간압연된 스트립 또는 시이트 형태의 강철로서, 평균 r-값이 적어도 1.3 이상인 것을 특징으로 하는 강철.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 강철로 어닐링된 강철 스트립을 제조하는 방법에 있어서,
    - 마무리-압연 온도에서의 마무리-압연 및 권취 온도에서의 권취를 포함하는 열간 압연,
    - 산체척,
    -냉간-압연,
    -어닐링, 바람직하게 연속 어닐링하고, 선택적으로 바람직하게 적어도 0.6% 이상의 압하율로 냉간압연하는 단계를 포함하고,
    여기서, 마무리-압연 온도는 Ar3-10℃ 보다 높게 선택되고 권취온도는 700℃ 보다 낮게 선택되는 것을 특징으로 하는 강철 스트립 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    마무리-압연 온도는 825℃ 보다 높게 선택되고, 권취 온도는 690℃ 보다 낮게 선택되는 것을 특징으로 하는 강철 스트립 제조방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    마무리-압연 온도는 900±30℃로 선택되고, 권취 온도는 670℃±20℃로 선택되는 것을 특징으로 하는 강철 스트립 제조방법.
  10. 제 7 항, 제 8 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    어닐링전 전체 냉간 압하율이 85% 이상인 것을 특징으로 하는 강철 스트립 제조방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    어닐링후 더 하는 냉간압연이 ＞5%의 압하율로 실행되는 것을 특징으로 하는 강철 스트립 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    어닐링 후 더 하는 냉간압연이 10-20%의 압하율로 실행되는 것을 특징으로 하는 강철 스트립 제조방법.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 강철, 또는 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 얻은 강철 스트립을 연신, 디프-드로잉 및 드로잉과 벽-훑어내기 가공하는 것을 특징으로 하는 사용방법.
  14. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 강철, 또는 제 7 항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻은 강철에, Sn, Cr, 래커, 유기 코팅, 폴리머 및 이들의 조합을 포함하는 코팅 그룹에서 선택된 하나 이상의 코팅이 스트립 또는 시이트의 한쪽면 또는 양쪽면에 제공된 것을 특징으로 하는 강철.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 또는 제 14 항에 따른 강철, 또는 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법 또는 사용방법에 의해 얻은 강철로부터 만들지며, 연신되고, 디프-드로잉 또는 드로잉 및 벽-훑어내기 가공된 것을 특징으로 하는 제품.
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