KR20010062900A

KR20010062900A - 딥드로잉성이 우수한 ｐ첨가 극저탄소 냉연강판의 제조방법

Info

Publication number: KR20010062900A
Application number: KR1019990059644A
Authority: KR
Inventors: 진광근
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2001-07-09
Also published as: KR100435466B1

Abstract

본 발명은 극저탄소강판의 제조방법에 관한 것으로, Ti의 함량을 높여 강중 고용 Ti의 양을 증가시키고, 열간압연 후 계단식냉각을 실시함으로써, 생산성 및 재질 향상이 뛰어나고 딥 드로잉성이 우수한 P첨가 극저탄소냉연강판을 제조하는데, 목적이 있다.

본 발명은 냉연강판의 제조방법에 있어서,

중량%로 C:0.005% 이하, Si:0.02% 이하, Mn:1.0% 이하, P:0.02~0.10%, S:0.005% 이하, N:0.002% 이하, sol.Al:0.01~0.04%, Ti:0.05~0.15%, Nb:0.005% 이하, 6.5N%+3S%≤Zr≤0.03%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된 강 슬라브를 910℃ 이상의 마무리압연온도 조건으로 열간압연하여 열연판을 제조한 후, 30~70℃/초의 냉각속도로 680~720℃까지 급냉한 다음 630~650℃까지 5~10초 동안 공냉한 후 급냉하고, 550~600℃의 온도범위에서 권취한 후 냉간압연하고, 780~850℃의 온도에서 연속소둔한 다음 냉각하는 것을 특징으로 하는 딥드로잉성이 우수한 P첨가 극저탄소강의 제조방법을 그 기술적 요지로 한다.

Description

딥드로잉성이 우수한 Ｐ첨가 극저탄소 냉연강판의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING P ADDED EXTRA LOW CARBON COLD ROLLED STEEL SHEET WITH SUPERIOR DEEP DRAWABILITY}

본 발명은 자동차의 차체 경량화에 사용되는 고강도 냉연강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인 첨가 극저탄소강에 다량의 Ti을 첨가하고 계단식냉각을 적용함으로써 우수한 딥 드로잉성을 제공할 수 있는 P첨가 극저탄소 냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

자동차용 고강도 냉연강판은, 강화원소로 P를 주로 이용하고 탄소를 석출시키기 위해 Ti을 사용하여 제조되는데, 종래에는 Ti,Nb 또는 Ti+Nb를 첨가하는데 있어서 FeTiP의 대량석출을 억제하고 고용탄소를 석출시키기 위하여 Ti양을 0.05%이하로 하고, 열간압연한 후 일정속도로 냉각한 다음 마지막 단계에서 권취온도를 600~650℃로 제어하여 제조하였다. 이 때, 탄소가 석출하는 과정에서 P가 FeTiP의인화물로 석출하여 드로잉성이 저하하는 문제가 있어서, 성형이 복잡한 부품의 가공에 적용되지 못하고 있다.

딥 드로잉성이 우수한 극저탄소 고강도 냉연강판으로 공지된 기술로는 일본특허 공개공보92-000957호 및 일본특허 공개공보94-57372호 등이 있는데, 이들 방법에서는 탄소함량이 50ppm이하인 알루미늄 킬드 극저탄소강에 Mn, Si, P 등의 고용강화 원소를 첨가하여 강도와 드로잉성을 확보하고 있으나, 랭크포드값이 2.0이하로 비교적 낮다.

한편, 최근에는 0.02%Ti-0.02%Nb첨가 극저탄소강에 1.4%Mn을 첨가하고 350℃정도의 저온에서 권취하여 열연단계에서 FeTiP석출물의 석출을 억제하고 냉연후에는 연속소둔과 같은 급속가열소둔을 하는 방법(철과강,1990,p.422)이 있다. 그러나, 이 방법에서도 역시 드로잉성이 낮은 문제점이 있다.

또한, 열연판의 결정립이 미세하면 딥 드로잉성이 개선되므로, 종래에는 IF강의 열연판의 결정립을 미세화하기 위해서 마무리압연 마지막 단계에서 가속냉각을 하는 방법이 제시되기도 하였다. 그러나, 이 경우 압연판의 치수나 온도를 측정하는 계측기의 수증기 오염을 유발하는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 Ti의 함량을높여 강중 고용 Ti의 양을 증가시키고, 열간압연 후 계단식냉각을 실시함으로써, 생산성 및 재질 향상이 뛰어나고 딥 드로잉성이 우수한 P첨가 극저탄소냉연강판을 제조하는데, 그 목적이 있다.

도1은 본 발명과 종래의 냉각방법을 비교한 냉각곡선

본 발명은 극저탄소 냉연강판의 제조방법에 있어서,

중량%로 C:0.005% 이하, Si:0.02% 이하, Mn:1.0% 이하, P:0.02~0.10%, S:0.005% 이하, N:0.002% 이하, sol.Al:0.01~0.04%, Ti:0.05~0.15%, Nb:0.005% 이하, 6.5N%+3S%≤Zr≤0.03%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된 강 슬라브를 910℃ 이상의 마무리압연온도 조건으로 열간압연하여 열연판을 제조한 후, 30~70℃/초의 냉각속도로 680~720℃까지 급냉한 다음 630~650℃까지 5~10초 동안 공냉한 후 급냉하고, 550~600℃의 온도범위에서 권취한 후 냉간압연하고, 780~850℃의 온도에서 연속소둔한 다음, 냉각하는 것을 특징으로 하는 딥드로잉성이 우수한 P첨가 극저탄소강의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

상기 C는 탄화물로 존재하지 않고 고용탄소로 존재하면 드로잉성을 저해하는 작용을 하기 때문에, 그 함량은 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Si는 강중에 산화물로 작용하여 연성을 저해하기 때문에, 0.02% 이하로제한하는 것이 바람직하다.

상기 Mn은 강도를 증가시키고, 강중 고용탄소가 존재하지 않으면 드로잉성에 영향을 미치지 않기 때문에 1.0% 까지 첨가될 수 있다. 그러나, 1.0%보다 과잉 첨가될 경우에는 Mn에 의한 소입성 증가로 열간압연후 베이나이틱 페라이트가 형성됨으로써 드로잉성을 저하시키므로, 그 함량은 1.0% 미만으로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 P은 첨가량에 비해 고용강화 효과가 가장 우수한 원소로, 가격이 저렴하기 때문에 합금비용이 낮은 장점을 가지고 있다. 그러나, 극저탄소강에서 탄소를 석출시키기 위해 첨가하는 Ti과 결합하여 FeTiP를 형성하면 소둔시 재결정온도를 상승시켜 드로잉성과 연성을 저하시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 냉각방법과 권취온도를 제어하여 FeTiP석출을 억제하는 강화원소로 P이 첨가된다. 그러나, 그 함량이 0.10%를 초과하면 점용접성을 해치므로, 0.10% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 S은 강중에서 Zr와 결합하여 황화물을 만드는 원소로, 그 함량이 0.005%까지는 Zr₄C₂S₂의 석출물을 형성하여 드로잉성을 증가시키지만, 0.005%를 초과하는 경우에는 ZrS로 석출하여 드로잉성에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 드로잉성 개선을 위해, 그 함량을 0.005% 이하로 설정하는 것이바람직하다.

상기 N는 강중 Ti, Zr 등과 결합하여 연성을 저하시키기 때문에, 0.002% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Al은 그 함량이 0.01% 미만인 경우에는 주편터짐이 발생하고, 반면에 0.04%를 초과하면 경제성을 해치므로, 그 함량은 0.01~0.04%로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 Ti은 강중 탄소와 결합하여 탄화물을 형성하거나 다량으로 첨가하면 고용 Ti으로 존재하여 드로잉성을 증가시키지만, 반대로 인화물(FeTiP)을 형성하면 드로잉성을 감소시킨다. 탄화물과 인화물의 형성은 압연후 냉각과정과 권취과정에서 이루어지기 때문에, 열연후 냉각 및 권취조건을 제어하여 탄화물은 석출시키고 인화물은 형성되지 않도록 하였다. 따라서, 상기 Ti의 함량은 탄소와 결합하고 고용 Ti을 0.03% 이상이 되도록 하기 위해서 0.05%이상으로 해야한다. 그러나, Ti이 너무 많이 첨가되면 연주공정에서 산화물(TiO₂)가 형성되고 노즐에 부착되어 작업성을 저하시키기 때문에, 그 함량은 0.05~0.15%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Zr은 강 중 질소와 황을 고온에서 석출물로 고정시켜 슬라브 품질을 개선시키는 작용을 한다. 따라서, Zr은 최소한 강중 질소와 S를 제거할 수 있는 양을초과하여 첨가해야 하는데, 일부분은 강중 탄소와 작용하게 하기 위하여 6.5N%+3S%≤Zr≤0.03%로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 Nb는 강중에 고용되어 열연판의 결정립을 미세화시킴으로써 압연방향에 대하여 45도 방향의 드로잉성을 증대시키는 성분으로서, 그 함량이 0.005% 이하로 설정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그 함량이 0.005%를 초과하는 경우에는 재결정온도를 상승시켜 항복강도를 증가시키고 연신율을 저하시키기 때문이다.

상기와 같이 조성된 강 슬라브를 재가열한 후 열간압연하는데 있어서, 마무리압연 온도는 910℃ 이상인 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 온도가 910℃보다 낮으면 압연변형을 받은 결정립의 재결정지연이 일어나 열연판조직상에서 등축립이 얻어지지 않고 (111)소둔집합조직의 발달이 억제되기 때문이다.

이후, 상기 열연판을 냉각하여 권취하는데, 본 발명에서는 도1에 나타난 바와 같이, 상기 냉각방식을 계단식냉각으로 하고, 권취온도는 550~600℃로 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.

즉, 본 발명강과 같이 Ti함량이 높은 강을 종래의 방식으로 권취온도 제어지점까지 동일하게 냉각한 후 권취하면, 권취온도가 600℃이상인 경우에는 FeTiP가 석출하여 재결정온도가 상승하고 드로잉성과 연신율이 저하하는 문제가 있다. 반대로, 권취온도가 600℃보다 낮은 경우에는 열연판의 고용탄소가 잔류하여 드로잉성이 저하하여 권취온도설정이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 압연후 680~720℃까지는 30~70℃/초의 냉각속도로 급냉하고, 다음 630~650℃까지는 5~10초 동안 공냉하고, 다시 급냉하여 550~600℃의 온도범위에서 권취하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 초기 급냉구간에서는 결정립이 미세화되고 공냉구간에서는 탄소가 석출되며, 600℃ 이하로 급냉하여 FeTiP의 석출을 억제함으로써, 고용Ti의 역할과 드로잉성을 현저히 증가시킬 수 있다.

그 다음, 냉간압연 및 연속소둔하는데, 상기 소둔온도는 780~850℃로 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 온도가 780℃이상이면 (111)소둔집합조직이 형성 및 성장하여 드로잉성이 향상되지만, 850℃를 넘으면 판형상 및 통판성을 저해하는 문제가 있기 때문이다.

한편, 이와 같은 연속소둔은 상기 소둔온도에서 30초~3분간 유지하여 실시하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 특징에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 강성분과 열연후 냉각 그리고 권취온도를 제어하여 P첨가 극저탄소강의 드로잉성을 향상시키는 방법에 관한 것으로, 저온권취를 함에도 불구하고 Ti, Zr첨가 및 냉각제어에 의해 고용탄소의 효과적인 석출, Ti 다량첨가에 따른 강중 고용 Ti의 효과, Nb, P첨가 및 냉각제어에 따른 결정립미세화 등으로, 소둔시 (111)집합조직을 가진 결정립의 성장을 촉진하여 드로잉성이 현저히 개선된 P첨가극저탄소강을 제조하는데 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기 표1에 나타낸 조성을 가진 발명강 및 비교강 슬라브를 1200℃에서 1시간 가열하고, 920℃에서 마무리 열간압연하여 4mm 두께의 열연강판을 제조하고, 하기 표2와 같은 조건으로 열연강판을 냉각한 다음 열연판을 산세하여, 80%의 압하율로 두께 0.8mm까지 냉간압연하고 840℃에서 45초간 소둔한 다음, 650℃까지 서냉하고 400℃로 급냉하고 5분간 유지한 다음 상온까지 냉각하였다.

하기 표2에서 냉각방식 ①은 30℃/초의 냉각속도로 700℃까지 냉각하고 6초간 공냉하여 650℃가 되면 다시 30℃/초의 냉각속도로 580℃로 냉각하고 1시간 유지한 후 노냉처리하는 것이고, 냉각방식 ②는 열간압연후 30℃/초의 냉각속도로 620℃까지 냉각하여 1시간 유지한 후 노냉하는 것이다.

상기한 바와 같이, 냉각방식을 달리하여 제조된 소둔판에 대하여 기계적 성질을 측정하고, 그 결과를 하기 표2 및 도1에 나타내었다.

강종	C	Mn	P	S	N	sol.Al	Ti	Nb	Zr
발명강1	0.0026	0.34	0.035	0.004	0.0019	0.031	0.074	0.003	0.026
발명강2	0.0031	0.41	0.074	0.004	0.0017	0.032	0.078		0.025
발명강3	0.0023	0.35	0.091	0.003	0.0018	0.029	0.081		0.030
발명강4	0.0024	0.69	0.031	0.004	0.0016	0.025	0.082		0.024
발명강5	0.0025	0.72	0.069	0.004	0.0019	0.039	0.085		0.025
발명강6	0.0027	0.67	0.095	0.005	0.0018	0.033	0.079		0.027
비교강7	0.0031	0.35	0.067	0.004	0.0019	0.035	0.035	0.005	0.022
비교강8	0.0029	0.34	0.074	0.008	0.0017	0.028	0.028	0.010	－
비교강9	0.0031	0.40	0.069	0.008	0.0018	0.045	0.045	－	－

구분	제조조건	기계적 성질
구분	냉각방식	권취온도(℃)	소둔온도(℃)	YS(kg/㎟)	TS(kg/㎟)	El(%)	r값
발명재1	발명강1	①	580	840	18.2	33.1	43.1	2.45
비교재1	발명강1	②			19.6	32.8	41.8	1.90
발명재2	발명강2	①			22.1	37.1	40.6	2.37
비교재2	발명강2	②			23.5	36.6	38.4	1.79
발명재3	발명강3	①			23.4	38.4	39.7	2.41
비교재3	발명강3	②			25.0	37.1	37.6	1.81
발명재4	발명강4	①			20.3	35.4	42.8	2.43
비교재4	발명강4	②			20.9	35.0	40.3	1.89
발명재5	발명강5	①			22.9	38.1	40.2	2.39
비교재5	발명강5	②			24.0	37.9	38.4	1.82
발명재6	발명강6	①			25.1	41.5	38.7	2.30
비교재6	발명강6	②			37.4	40.9	36.5	1.76
비교재7	비교강7	①			21.6	36.6	38.7	2.15
비교재8	비교강7	②	620		21.0	36.1	39.5	2.01
비교재9	비교강8	①			21.7	36.8	38.8	1.93
비교재10	비교강9	②			21.0	36.1	39.5	1.86

상기 표2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 발명재(1)~(6)은 비교재(1)~(10)대비 인장강도 및 항복강도는 동등수준이고 특히 드로잉성(r값)이 현저하게 우수한 것을 알 수 있다. 그 이유는, 강성분에 Ti을 다량 함유시키고 열간압연후 계단식냉각방식을 적용하여, 강중에 고용탄소와 FeTiP의 석출물이 존재하지 않도록 하고, 결정립을 미세화시켜 소둔과정에서 (111)집합조직의 성장발달을 촉진시켰기 때문이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은, Ti을 적절히 첨가하고 열간압연후 계단식냉각방식을 적용함으로써, 우수한 드로잉성 및 33~41kg/mm²의 인장강도를 갖는 P첨가 극저탄소강을 용이하게 제조하여, 자동차 차체의 경량화를 위한 심가공 부품의 고강도화를 이룰 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

냉연강판의 제조방법에 있어서,

중량%로 C:0.005% 이하, Si:0.02% 이하, Mn:1.0% 이하, P:0.02~0.10%, S:0.005% 이하, N:0.002% 이하, sol.Al:0.01~0.04%, Ti:0.05~0.15%, Nb:0.005% 이하, 6.5N%+3S%≤Zr≤0.03%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된 강 슬라브를 910℃ 이상의 마무리압연온도 조건으로 열간압연하여 열연판을 제조한 후, 30~70℃/초의 냉각속도로 680~720℃까지 급냉한 다음 630~650℃까지 5~10초 동안 공냉한 후 급냉하고, 550~600℃의 온도범위에서 권취한 후 냉간압연하고, 780~850℃의 온도에서 연속소둔한 다음 냉각하는 것을 특징으로 하는 딥드로잉성이 우수한 P첨가 극저탄소강의 제조방법
제1항에 있어서, 상기 냉간압연후 연속소둔은 780~850℃에서 30초~3분간 실시하는 것을 특징으로 하는 딥드로잉성이 우수한 P첨가 극저탄소강의 제조방법