KR20010061575A - 가공성 및 내벤트성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판및 그 제조방법 - Google Patents

가공성 및 내벤트성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내벤트성이 우수하여 자동차의 외관 및 충격흡수부위의 내판에 적용되는 고가공용 냉연강판 과 그의 제조방법에 관한 것으로, 중량 %로 탄소:0.005%, 질소:0.005%, 황:0.02% 이하, 망간 0.2∼2.0%, 알루미늄:0.02∼0.08%, 인:0.02∼0.10%, Ti:0.005∼0.03%의 조성으로 구성되고, Mn/Ti의 비가 25이상이 되도록 조절하고, 기타 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 극저탄소 알루미늄 길드강은 먼저 1050∼1300℃의 온도범위에서 균질화 처리하는 단계와 450∼650℃의 온도범위에서 열연권취하는 단계와 40∼80%의 냉간압하율로 압연을 실시하는 단게와 750∼900℃의 온도범위에서 연속 소둔을 실시하는 단계와 750∼900℃의 온도범위에서 연속 소둔을 실시하는 단계로 이루어진 가공성 및 내벤트성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 가공성이 우수하기 때문에 복잡한 형상의 자동차를 강판으로 사용할 수 있는 장점이 있고, 특히 도장, 건조후 항복 강도가 증가하기 때문에 내벤트성을 필요로 하는 자동차의 외판용 강판 및 충격흡수성을 필요로 하는 자동차이 내판용 강판으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 도금성에 유리한 합금으로 구성되어 있어서 연속 소둔용 강판뿐만 아니라, 용용도금용 강판의 내관으로도 적용이 가능하다.

Description

가공성 및 내벤트성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판 및 그 제조방법{a cold-rolled steel with good formability and anti-dent property and the method of manufacturing the same}
본 발명은 가공성이 우수하여 프레스 가공이 용이할 뿐만 아니라, 자동차 부품 제조시 프레스, 도장 및 건조 공정에서 강도가 증가하여 최종 제품에서 내벤트성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 도장, 건조후 항복 강도가 증가하기 때문에 내벤트성을 필요로 하는 자동차의 외판용 강판 및 충격흡수성을 필요로 하는 자동차의 내판용 강판으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 도금성에 유리한 합금으로 구성되어 있어서 연속 소둔용 강판뿐 만 아니라, 용융도금용 강판의 내판으로도 적용이 가능한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 알려진 내벤트성이 우수한 소부경화형 강판은 극저탄소강에 탄소의 양을 0.015%이하로 조절하여 상소둔로를 이용하여 소부경화에 필요한 탄소를 확보하는 방법이 있고, 저탄소강을 연속소둔로의 공정을 조절하여 탄소를 확보하는 방법이 개발되었다. 최근에는 극저탄소강 탄질화물 활성원소의 양을 조절하고, 연속소둔공정을 이용하는 방법이 개발되었다. 극저탄강으로 상소둔로를 이용하는 방법은 생산성이 저하되는 단점이 있고, 저탄소강으로 연속소둔로를 이용하는 방법은 가공성이 났고, 과시효대의 공정변수를 잘 관리하지 않으면 소부강화에 필요한 탄소의 양이 너무 작기 때문에 품질관리가 어렵다. 극저탄소강에 탄질화물 형성원소를 첨가한 소부경화강은 두가지 종류가 있다. 그 중 하나는 Ti 첨가강으로써 극저탄소강에 Ti를 T/C 당량 이하로 첨가하여 원천적으로 고용탄소를 존재시켜 소부경화를 하는방법이다. 그러나 이 방법은 성분 조절이 어려운 단점이 있다. 또 다른 극저탄소강을 이용하는 방법은 Nb 첨가로 고온소둔과 급냉 공정을 적용하기 때문에 소둔설비의 제약이 따른다.
본 발명은 상기의 제 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 가공성이 우수하여 프레스 가공이 용이할 뿐만 아니라, 자동차 부품제조시 프레스, 도장 및 건조공정에서 강도가 증가하여 최종 제품에서 내벤트성이 우수하여 자동차의 외판 및 충격흡수부위의 내판에 적용되는 고가공용 고강도 냉연강판과 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량 %로 탄소:0.005%이하, 질소:0.005%이하, 황:0.02%이하, 망간:0.2∼2.0%, 알루미늄:0.02∼0.08%, 인:0.02∼0.10%, Ti:0.005∼0.03%의 조성으로 구성되고, Mn/Ti의 비가 25이상 되도록 조절하고, 기타 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 극저탄소 알루미늄 길드강을 이용하여 가공성, 내벤트성 및 충격흡수성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기의 조성으로 이루어진 알루미늄 길드강을 먼저 1050∼1300℃의 온도범위에서 균질화 처리하는 단계와 Ar3 변태점 직상인 850∼950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하는 단계와 450∼650℃의 온도범위에서 열연권취하는 단계와 40∼80%의 냉간압하율로 압연을 실시하는 단계와 750∼900℃의 온도범위에서 연속소둔을 실시하는 단계로 이루어진 가공성 및 내벤트성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 극저탄소 알루미늄 길드강에 망간(Mn), 티타늄(Ti), 인(P)등의 첨가량 및 첨가비를 적절하게 조절하여 통상의 열간압연 및 연속소둔 또는 용융도금 조건하에서 냉연강판 또는 용융도금강판 제조시 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 도장 건조후 항복 강도가 크게 증가하여 최종 제품에서 내벤트성이 우수하여 자동차의 외판 및 충격흡수를 필요로 하는 내판에 적용되는 고가공용 고강도 냉연강판으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 도금성에 유리한 합금으로 구성되어 있어서 연속소둔용 내판으로도 적용이 가능하다.
이하에서는 본 발명 강의 조성범위 한정이유에 대하여 설명한다.
탄소(C)의 양이 0.005 중량%(이하, %라고 함)이상이 되면 소둔경화에 필요한 탄소의 양이 너무 많기 때문에 가공전에 시표에 의한 항복강도 상승으로 프레스 가공시 주름이 발생하거나 스트레쳐 스트레인이 나타나는 봉 제품의 표면결함이 발생한다. 뿐만 아니라 탄소의 양이 너무 많으면 열연후 권취단계에서 탄소를 충분히 고착시키지 못하기 때문에 소둔시 가공성에 유리한 집합조직의 발달을 저해한다. 그 결과 고가공용 냉연강판을 제조하기가 어렵다. 따라서 탄소의 상한 첨가량을 0.005%로 제한하였다.
질소의 양이 0.005%이상이 되면 질소를 완전히 고착시키는데 필요한 티타늄의 양이 증가하게 되고 그 결과 원가상승이 되고, 그리고 완전히 고착되지 못한 질소는 열연 권취 단계에서 알루미늄 나이트라이트로 석출이 되지만, 권취온도가 낮은 경우 완전한 석출이 되지 않기 때문에 소둔시 가공성에 유리한 집합조직의 발달을 저해한다. 그리고 질소의 양이 증가되면 미량으로 첨가되는 티타늄을 모두 소비해버리기 때문에 탄소를 고착할 티타늄의 양이 부족하여 가공성 저하를 가져온다.
망간(Mn)은 0.2%이하로 첨가시 인장강도의 확보가 어렵다. 그리고 망간은 오스테나이트 안정화 원소이기 때문에 Ar3 온도를 감소시킨다. Ar3 온도를 감소시킴으로 열연후 권취 단계에서 티타늄 카바이드 석출노즐을 감소시키으로서 저온권취시 TeTiP의 석출을 억제하고 TiC의 석출을 조장한다. 따라서 열연단계에서 TiC의 석출로 고용탄소의 양을 가능한 줄임으로써 가공성에 유리한 집합조직을 소둔단계에서 얻을 수 있도록 한다. 따라서 망간의 하한 첨가량을 0.2%로 제한하였다. 망간을 2.0%이상 첨가시에는 가공성이 유리한 집합조직의 발달을 저해하기 때문에 상한 첨가량을 2.0%로 하였다. 그리고 Mn/Ti의 비를 25이상으로 규정한 것은 Mn/Ti비가 25이하인 경우 망간을 이용하여 황을 완전히 석출시키지 못하기 때문에 강중에TiS, Ti4C2S3 화합물이 생성된다. 이 화합물은 고온에서만 용해되기 때문에 소둔단계에서 용해되지 않는다. 따라서 소부경화에 필요한 고용탄소의 양을 충분히 확보할 수 없다. 따라서 Mn/Ti의 비를 25이상으로 제한하였다.
알루미늄(Al)은 강중에 탈산을 위해서 첨가되는데 알루미늄의 첨가량이 0.02%이하가 되면 강중에 산소가 존재하여 제강시 망간, 티타늄 등 산화물 형성원소가 첨가된 경우 망간 산화물, 티타늄 산화물 등을 형성하기 때문에 망간, 티타늄 등의 성분제어가 힘들게 된다. 그리고 알루미늄의 양이 0.08%이상이 되면 알루미늄의 양이 필요이상으로 첨가되어 제조원가가 상승하고, 강판의 표면결함을 다량 발생시키므로 알루미늄의 상한 첨가량을 0.08%로 제한하였다.
인(P)은 고용강화원소로 첨가되지만 본 발명에서 고용강화 효과 및 소둔단계에서 FoTiP를 생성시켜 소둔경화에 필요한 탄소를 확보하기 위해서 첨가되었다. 인이 너무 적게 첨가되면 고용강화효가 없기 때문에 인의 하한 첨가량을 0.02%로 하였다. 강중에 인이 첨가되면 소둔시 TiC가 분해될 때 생기는 티타늄과 결합하여 FcTiP를 생성한다. 이 때 분해된 고용탄소는 소둔후 계속 존재하기 때문에 소부 경화에 필요한 고용탄소는 확보할 수 있게 된다. 통상 FcTiP와 TiC가 경쟁적으로 생성되나 열연시 저온권취를 실시함으로써 FcTiP의 석출을 억제하여 고용 탄소를 가능한 많이 고착하여 가공성에 유리한 접합조직이 형성되도록 한다. 소둔시에 티타늄과 인의 양을 조절함으로써 FcTiP의 석출을 조장한다. 그리고 인의 양이 너무 많으면 용접성이 악화되고, 열연 및 냉간압연단계에서 판파단이 일어날 가능성이 있고, 2차 가공취성이 일어나는 단점이 있다. 따라서 인의 상한 첨가량을 1.0%로 제한하였다.
티타늄(Ti)은 탄소를 고착하는 원소로 첨가되나 너무 많이 첨가되면 고온에서 Ti4C2S2이 형성되기 때문에 소부경화에 필요한 탄소를 확보하기가 어렵다. Ti4C2S2가 형성되면 소둔단계에서 분해되지 않기 때문이다. 그리고 TiC의 용해온도가 상승하기 때문에 소둔시 TiC의 분해도 어렵게 된다. 따라서 티타늄의 상한 첨가량을 0.03%로 제한하였다. 티타늄이 너무 적게 첨가되면 고온에서 티타늄이 질소와 결합하여 TiN을 형성하는데 모두 소비됨으로써 열연단계에서 고용탄소를 고착시키지 못한다. 따라서 가공성에 유리한 집합조직을 소둔 단계에서 얻을 수 없다. 따라서 티타늄의 하한 첨가량을 0.005%로 제한하였다.
먼저, 상기 조성으로 용해된 강을 1050∼1300℃의 온도범위에서 균질화 처리를 실시한다. 그리고 Ar3 변태점 이상인 850∼950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연을 실시하고, 450∼650℃의 온도범위에서 열연 권취를 한다. 열연 권취 온도가 너무 높으면 열연 단게에서 FcTiP가 석출하기 때문에 고용 탄소를 고착하기 위한 티타늄의 양이 부족하게 된다. 따라서 권취 온도의 상한을 650℃로 제한하였다. 그리고 권취온도가 450℃이하가 되면 마무리 압연후 급냉을 실시하여야 하기 때문에 그 하한을 450℃로 제한하였다.
압하율은 재질에 영향을 크게 미치지 않지만, 압하율이 충분하지 않으면 가공성이 낮기 때문에 압하율의 하한을 40%로 하였고, 압하율이 증가하면 미세해지고 가공성은 증가하지만, 고강도강의 경우 압하율이 80%이상이 되면 냉간압연시 부하가 크게 걸리기 때문에 상한을 80%로 설정하였다.
냉간 압연이 끝나면 소둔을 실시하는데, 이 때 소둔온도는 750∼900℃의 온도범위에서 연속소둔을 실시한다. 연속소둔은 통상의 조건으로 하며, 급열연처리후 서냉단계와 과시효대를 통과하는 소둔방법을 통과하는 소둔방법을 채택하여도 소부경화성을 확보할 수 있다.
이하의 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
(실시예)
표 1은 발명강과 비교강의 화학성분을 나타낸 것으로, 용해된 강의 강괴를 1250℃ 가열로에서 1시간 유지한 후, 열간압연을 실시하였다. 이 때, 열간압연 마무리 온도는 900℃, 권취온도는 550℃로 하였으며, 냉간압하율을 75%로 하여 냉간압연을 한 후 소둔온도를 830℃로 하여 연속소둔을 실시하였다. 연속소둔시 서냉대에서는 -5℃/sec, 급냉대에서는 -30℃/sec로 급냉을 실시하였다. 연속소둔이 끝난 시편은 만능인장시험기를 이용하여 인장시험을 실시하였다.
표 2는 본 발명강과 비교강의 소둔온도에 따른 기계적 성질의 변화를 나타낸 것이다. 본 발명강 1-2는 인장강도 35kg/mm2이상, 항복강도 30kg/mm2이하, 연신율 35%이상, r값 1/6이상으로 고강도이면서 가공성이 높은 특성을 보여주고 있다. 그리고 소부경화값이 3kg/mm2이상으로 높은 소부경화 특성을 보여주고 있다.
비교강 3의 경우 Nb/C비가 1에 가깝기 때문에 통상의 소둔조건하에서는 높은 가공성을 나타내지만 소부경화값이 매우 낮다. 비교강 4의 경우 티타늄의 양이 너무 많기 때문에 가공성은 우수하지만 소부경화값이 매우 낮다. 비교강 5의 경우 망간의 양은 너무 작고 Ti의 양이 높기 때문에 충분한 소부경화 값을 확보할 수 있다.
발명강과 비교강의 화학성분 및 제조조건
강번 화학성분(중량%) 제조조건 비고
C N S Mn Ti P Al CT AT
1 0.0028 0.0022 0.013 0.74 0.022 0.080 0.040 540 830 발명강
2 0.0032 0.0020 0.012 1.52 0.025 0.078 0.045 540 830 발명강
3 0.0022 0.0023 0.012 1.48 0.02 0.081 0.039 540 830 비교강
4 0.0033 0.0020 0.012 1.50 0.050 0.080 0.039 540 830 비교강
5 0.0022 0.0022 0.013 0.015 0.032 0.080 0.043 540 830 비교강
발명강과 비교강의 기계적 성질
강번 기계적성질 비고
항복강도(kgf/mm2) 인장강도(kgf/mm2) 연신율(%) r 소부경화량(kgf/mm2)
1 25 39 38 1.7 3.2 발명강
2 28 43 37 1.6 3.3 발명강
3 28 44 36 1.7 0.5 비교강
4 29 45 36 1.7 0.2 비교강
5 20 35 40 1.8 1.4 비교강
(* 열연조건 : 슬라브 재가열 온도 : 1250℃
열간압연 마무리 온도 : 900℃
권취온도 : 540℃
* 냉연조건 : 냉간압하율 75%
* 소둔조건 : 소둔온도 830℃, 소둔시간 : 30초, 서냉대 냉각속도 : -3℃/sec, 급냉대 냉각속도 : -30℃/sec)
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 통상의 열간압연 및 연속소둔 또는 용융도금 조건하에서 냉연강판 또는 용융도금강판을 제조하기 때문에 강판제조시 공정변수의 제약이 적고, 상기의 방법으로 제조된 강판은 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 도장건조후 항복강도가 크게 증가하여 최종 제품에서 내벤트성이 우수하여 자동차의 외판 및 충격흡수를 필요로 하는 내판에 적용되는 고가공용 고강도 냉연강판으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 도금성에 유리한 합금으로 구성되어 있어서 연속소둔용 강판뿐만 아니라, 용융도금용 강판의 내판으로도 적용이 가능하다.

Claims (2)

  1. 중량 %로 탄소:0.005%이하, 질소:0.005%이하, 황:0.02%이하, 망간 0.2∼2.0%, 알루미늄:0.02∼0.08%, 인:0.02∼0.10%, Ti:0.005∼0.03%의 조성으로 구성되고, Mn/Ti의 비가 25이상이 되도록 조절하고, 기타 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한 것을 특징으로 하는 가공성 및 내텐드성이 우수한 고강도 냉연강판.
  2. 제1항의 조성으로 이루어진 극저탄소 알루미늄 길드강을 먼저 1050∼1300℃의 온도범위에서 균질화 처리하는 단계와; Ar3 변태점 직상인 850∼950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하는 단계와; 450∼650℃의 온도 범위에서 열연권취하는 단계와; 40∼80%의 냉간압하율로 압연을 실시하는 단계와; 750∼900℃의 온도범위에서 연속소둔을 실시하는 단계;와로 이루어진 가공성 및 내벤트성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판의 제조방법.
KR10-1999-0064071A 1999-12-28 1999-12-28 가공성 및 내벤트성이 우수한 고가공용 고강도 냉연강판및 그 제조방법 KR100433248B1 (ko)

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