KR20020040432A

KR20020040432A - 가공성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법

Info

Publication number: KR20020040432A
Application number: KR1020000070476A
Authority: KR
Inventors: 박기현; 이규영
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-05-30

Abstract

본 발명은 균일 연신율이 우수한 인장강도 35kgf/mm2급의 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 관한 가공성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법은 중량 %로, C:0.0005∼0.0040%, N:0.0050%이하, S:0.010%이하, Mn:0.45∼0.75%, P:0.04∼0.08%, Ti:{N×(48÷14)} ∼ {C×(48÷12) + N×(48÷14)}, Zr: {C×(91÷12)}∼0.055% 로 첨가되고 산가용Al:0.025∼0.06%이고 잔부 Fe및 기타 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 극저탄소강을 통상의 방법으로 슬래브 재가열을 실시하는 단계와 열간 마무리 압연온도를 Ar3 변태점이상으로 하여 열간압연하는 단계와, 450∼700℃의 범위에서 권취하는 단계와; 열연코일을 제조하는 단계와, 통상의 방법으로 산세하고 냉간압연을 행하는 단계와; 소둔을 재결정온도이상 Ac1이하에서 실시하고 과시효처리를 실시하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 연속소둔 라인에서의 작업에 의해 인장강도 35kgf/mm2급에서 균일 연신율이 종래에 비해 현격히 우수한 강판을 생산할 수 있어, 종래에 우려되었던 균일 연신율 부족에 의한 프레스 성형시의 넥킹 발생을 억제하여, 자동차 및 가전등에의 고강도 강판 적용 확대가 가능한 가진다

Description

가공성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법{method of manufacturing a high strength cold rolled steel sheet with good formability}

본 발명은 가공성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 균일 연신율이 우수한 인장강도 35kgf/mm2급의 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 고강도강이라 함은 인장강도가 35kgf/mm2이상인 강판을 얘기하는데 고강도 강판을 사용하여 자동차를 생산할 경우 강판의 두께를 낮출수 있는 효과가 있어 에너지 절감을 할수가 있고 자동차의 안정성 측면에서도 유리한 점이 있으나 성형성이 낮아 적용되는 부위가 한정되어 있다는 문제를 가진다.

프레스 성형시 넥킹(Necking)이 발생하지 않으려면 인장시험시의 연신율(균일 연신율 + 포스트 연신율)가운데, 균일 연신율이 높은 것이 바람직한데, 강도 확보를 위하여 첨가하는 Mn, Si, P등에 의한 입계 편석 및 전위 이동에 대한 장애물로써의 작용등에 의해 연신율이 기본적으로 감소한다. 그리고, 가공성 확보를 위하여 극저탄소강에 Ti, Nb등을 첨가하여 고용 원소(탄소 혹은/그리고 질소)를 탄질화물로 석출시켜 강을 IF(Interstitial Free)강으로 만드는 것이 일반적인 방법인데, Ti의 경우는 강도 확보를 위해 첨가되는 P 및 Fe와 결합하여 FeTiP를 이루는데 이러한 석출물들은 강의 연신율에 악영향을 미친다. 일반적으로 P첨가양을 낮추거나 권취온도를 500℃이하로 하여 FeTiP석출물의 형성을 억제하여야 하는데, 전자는 강도 확보 측면에서 불리하며, 후자는 열연 권취 형상 및 작업성에서 아주 불리하며 이후의 소둔에서 재석출하는 단점도 있다.

IF(Interstitial Free)강에서 연신율 증가를 위한 특허인 일본 특개평 9-118955의 경우는 위의 문제를 해결하기 위해Al을 양을 증가시킴에 의하여 FeTiP의 미세 석출물의 수를 낮춤에 의해 연신율을 증가시키고 있는데, 이는 제강 원단위가 증가되어 제조비가 높아지는 단점이 있다.

본발명은 상기 설명한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, FeTiP등의 석출물의 형성을 억제하기 위해 P를 낮추거나 권취온도를 낮추는 것이 아니라, Ti의 양을 낮추어서 FeTiP석출물 자체의 양을 줄이고, Ti를 낮춤에 의한 가공성의 열화를 보충하기 위해 기타 탄화물 원소(Zr)을 첨가하여 재료물성중 균일 연신율이 우수한 인장강도 35kgf/mm2급의 냉연강판의 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도 1은 Ti의 첨가에 따른 균일연신율의 변화를 도시한 그래프도.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가공성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법은, 중량 %로, C:0.0005∼0.0040%, N:0.0050%이하, S:0.010%이하, Mn:0.45∼0.75%, P:0.04∼0.08%, Ti:{N×(48÷14)} ∼ {C×(48÷12) + N×(48÷14)}, Zr: {C×(91÷12)}∼0.055%로 첨가되고 산가용Al:0.025∼0.06%이고 잔부 Fe및 기타 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 극저탄소강을 통상의 방법으로 슬래브 재가열을 실시하고 열간압연하되 열간 마무리 압연온도를 Ar3 변태점이상으로 하여 450∼700℃의 범위에서 권취하여 열연코일을 제조하고, 통상의 방법으로 산세하고 냉간압연을 행한 후 소둔을 재결정온도이상 Ac1이하에서 실시하고 과시효처리를 함을 기술적 요지로 한다.

이하에서는 본 발명의 조성범위 한정이유를 설명하기로 한다.

본 발명에서 조성은 중량 %로, C:0.0005∼0.0040%, N:0.0050%이하, S:0.010%이하, Mn:0.45∼0.75%, P:0.04∼0.08%, Ti:{N×(48÷14)} ∼ {C×(48÷12) + N×(48÷14)}, Zr: {C×(91÷12)}∼0.055%로 첨가되고 산가용Al:0.025∼0.06%이고 잔부 Fe및 기타 불가피하게 함유되는 원소인데, 각 성분의 수치 한정 이유를 설명하면 다음과 같다.

C는 가공성을 저해하는 원소로 알려져 있어 고가공성이 요구되는 제품의 경우 극저탄소강으로 생산하고 있으며 이에 따라 통상의 극저탄소강 생산에서 얻어지는 조성으로 제한하였다.

Mn의 경우는 에지크랙을 일으키는 FeS의 형성을 방지하기위해 S함량에 대해 약 10배이상이 함유되어야 하는데 본 발명강의 성분상 S가 통상의 극저탄소강에서의 함유량인 0.010%이하이므로 상기의 에지크랙과 관련하여서는 충분한 양이 첨가되었으며, 또한 고용강화를 시키기 위해서는 다량 함유되는 것이 강도증가의 측면에서 유리하나, Mn의 입계 편석에 의한 연신율 하락이 우려되므로 상한을 설정하였고, 합금 성분의 하한은 인장강도 35kgf/mm2을 확보하기 위하여 설정되었다.

P의 경우는 소량첨가에 의해서도 고용강화 효과가 탁월한 원소이므로 다량첨가하는 것이 바람직하나, 다량 첨가시 입계취하가 우려되며 FeTiP형성 측면에서도 불리하므로 상한을 설정하였고, 하한은 인장강도 35kgf/mm2을 확보하기 위하여 제한하였다.

N의 경우도 C와 마찬가지로 통상의 극저탄소강 생산에서 얻어지는 조성으로 제한하였다.

Ti의 경우는 C와 N등의 침입형 고용원소등이 가공성을 저해하므로 이를 석출시킬 수 있는 양이 첨가되어야 하나, 전술한 바와 같이 연신율에 악영향을 미치는 FeTiP를 석출시키므로, 가능한 낮추기 위해 상한을 {C×(48÷12) + N×(48÷14)}로 제한하여 잉여 Ti의 양을 없도록 하였으며, 하한은 {N×(48÷14)}로 하여 C을 제외하고 N는 TiN의 형태로 석출토록 하였다.

Zr의 경우는 탄화물 석출원소이므로 위의 Ti에 의해 석출되지 못한 탄소를 석출시키기 위하여 첨가되는데, 하한은 {C×(91÷12)}로써 Ti에 의해 석출되지 못한 탄소를 석출시킬 수 있는 양으로 한정하였고, 상한은 제강 원가상 더 이상 첨가하는 것은 불리하므로 제한하였다.

산가용 Al의 경우는 제강시 완전한 탈산을 이루기위해서는 산가용 Al양이 최소 0.025%이상일때 가능하다고 알려져 있으므로 이에따라 하한을 제한하였고 상한의 경우는 그이상의 첨가는 제강 원단위측면에서 불리하므로 제한하였다.

본 발명에서는 상기 조성의 극저탄소강을 통상의 방법으로 슬래브 재가열을 실시하고 열간압연하되 열간 마무리 압연온도를 Ar3 변태점이상으로 하여 450∼700℃의 범위에서 권취하여 열연코일을 제조한다.

열연권취를 450∼700℃로 제한한 것은 450℃이하에서는 열연권취 작업이 어렵기 때문이며 700℃이상의 경우는 산세 곤란한 산화막이 열연강판에 형성되므로 상기와 같이 제한하였다.

상기와 같이 열연권취하여 열연코일을 제조한 후 통상의 경우와 같이 산세,냉간압연을 행한후 재결정온도이상 Ac1이하에서 소둔을 실시하고 과시효를 실시한다. 소둔온도가 Ac1이상일 경우는 2상에서 열처리가 행해지므로 가공성이 크게 열화된다고 널리 알려져 있다.

이하에서는 실시예와 관련하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

(실시예)

진공유도에 의해 표 1에 나타낸 조성의 강괴를 두께 60mm,폭 175mm로 제조하고 1200℃에서 1시간 재가열을 실시한 후 9패스(pass)로 3mm 두께가 되도록 열간압연을 하였다. 열간압연 마무리 온도는 Ar3 변태점이상으로 하였다. 이어서, 열연권취는 500℃,650℃로 미리 가열된 로에 1시간 유지후 로냉시키는 모사실험으로 행하였다. 냉간압연은 압하율 75%로 하여 최종 두께 0.75mm가 되도록 실시하였으며, 연속소둔 열처리는 적외선 가열장치를 이용하였다.

소둔 열처리 후의 재질 실적을 표 2에 나타내었다. 표 2에서 알 수 있듯이 비교강이나, 발명강이나 인장강도 35kgf/mm2을 확보하고 있다. 전체 연신율(균일 연신율+넥킹발생후 파단시까지의 연신율)에서 발명강이 비교강에 비해 약간 우수함을 보이나, 반드시 그러한 것은 아니다(B강과 D강을 비교). 그러나, 균일 연신율을 비교하게 되면, 도 1에서 알 수 있듯이 Ti양을 낮춤에 의해 현격하게 균일 연신율이 증가하는 것을 확인할 수 있다.

표 1, 표 2, 도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 취지에 따라서 합금성분을 설계하고 이를 열연, 냉연, 소둔의 공정에 따라 강판을 생산하면 인장강도 35kgf/mm2급에서 균일 연신율이 종래에 비해 현격히 우수한 강판을 생산 할 수 있다.

강종	화학성분(중량%)	비고
강종	C	비고	S	N	Mn	P	Ti	Zr	Sol. Al
A	0.0035	0.009	0.0034	0.71	0.042	0.054	-	0.043	비교강
B	0.0028	0.009	0.0023	0.65	0.051	0.042	-	0.035	비교강
C	0.0025	0.008	0.0030	0.62	0.061	0.014	0.022	0.027	발명강
D	0.0033	0.007	0.0038	0.64	0.056	0.016	0.043	0.043	발명강

강종	권취온도(℃)	소둔온도(℃)	인장강도(kgf/mm2)	전체연신율(%)	균일연신율(%)	N값	R값
A	630	840	35.15	38.03	22.62	0.23	1.825
B	630	840	35.01	40.34	22.85	0.23	1.915
C	650	840	35.22	42.28	24.84	0.26	1.752
C	500	840	35.34	41.22	24.47	0.27	1.814
D	650	840	36.02	40.00	24.05	0.26	1.753
D	500	840	35.18	40.77	24.01	0.26	1.895

상기 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 연속소둔 라인에서의 작업에 의해인장강도 35kgf/mm2급에서 균일 연신율이 종래에 비해 현격히 우수한 강판을 생산할 수 있어, 종래에 우려되었던 균일 연신율 부족에 의한 프레스 성형시의 넥킹 발생을 억제하여, 자동차 및 가전등에의 고강도 강판 적용 확대가 가능하다는 효과를 가진다.

Claims

중량 %로, C:0.0005∼0.0040%, N:0.0050%이하, S:0.010%이하, Mn:0.45∼0.75%, P:0.04∼0.08%, Ti:{N×(48÷14)} ∼ {C×(48÷12) + N×(48÷14)}, Zr: {C×(91÷12)}∼0.055% 로 첨가되고 산가용Al:0.025∼0.06%이고 잔부 Fe및 기타 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 극저탄소강을 통상의 방법으로 슬래브 재가열을 실시하는 단계와; 상기 가열된 극저탄소강을 열간 마무리 압연온도를 Ar3 변태점이상으로 열간압연하는 단계와; 450∼700℃의 범위에서 권취하는 단계와; 권취된 열연코일을 통상의 방법으로 산세하고 냉간압연을 실시하는 단계와; 소둔을 재결정온도이상 Ac1이하에서 실시하고 과시효처리를 실시하는 단계와;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법.