KR20020041027A

KR20020041027A - 법랑 밀착성이 우수한 직접 법랑용 냉연강판

Info

Publication number: KR20020041027A
Application number: KR1020000070745A
Authority: KR
Inventors: 윤정봉; 손원호
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-11-25
Filing date: 2000-11-25
Publication date: 2002-06-01
Also published as: KR100470056B1

Abstract

본 발명은 가스렌지, 전자렌지 등의 가전제품 부품에 적용되는 직접 법랑처리제품의 소지강판에 관한 것으로서, 강성분을 적절히 제어함으로써, 직접 법랑 처리용 소재를 연속주조방법으로 제조하는 경우에도 비교적 넓은 전처리 조건에서 법랑 밀착성을 확보할 수 있는 직접 법랑용 냉연강판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

중량%로 C:0.005%이하, Mn:0.05~0.3%, S:0.02%이하, P:0.02%이하, Al:0.01~0.1%, B:0.002~0.01%, N:0.004~0.015%, 상기 B과 N는 0.0005% < N-1.3B < 0.01%이고, Ni:0.02~0.08%, Co:0.02~0.08%, Nb:0.005~0.05%, 상기 Nb/C의 원자비는 0.5~2.5이고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 법랑밀착성이 우수한 직접 법랑용 냉연강판을 그 기술적 요지로 한다.

Description

법랑 밀착성이 우수한 직접 법랑용 냉연강판{A COLD ROLLED STEEL SHEET FOR DIRECT-ON ENAMEL APPLICATIONS WITH EXCELLENT ADHERENCE}

본 발명은 가스렌지, 전자렌지 등의 가전제품 부품에 적용되는 직접 법랑처리제품의 소지강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 법랑 밀착성이 우수하고 법랑제품의 치명적인 결함인 피쉬스케일 (Fishscale)결함을 전혀 발생하지 않고 성형성도 우수한 직접 법랑용 냉연강판에 관한 것이다.

통상 법랑용 강판제조시 법랑처리중 고용된 수소는 법랑처리후 냉각시 강판과 법랑층 계면에 집적되어 고압을 형성하는데, 법랑층이 수소의 고압을 견디지 못하면 파괴되고 수소는 밖으로 방출되게 된다. 이 때, 법랑층이 파괴된 모양이 생선비늘과 비슷하여 피쉬스케일이라 하는데, 이 결함은 외관상 보기가 흉할 뿐 아니라, 대기와 직접 접촉되어 부식이 진행되므로 법랑제품에서는 가장 치명적인 결함중 하나이다.

종래에는, 이와 같은 법랑제품에서 가장 치명적인 결함으로 알려진 피쉬스케일(Fishscale) 결함을 방지하고 또한 성형성을 향상하기 위해서, 탈탄소둔공정을경유하였는데, 이로 인해 생산원가가 높아지는 단점이 있었다. 또한, 직접 법랑 방식으로 제조하기 위해 필수적으로 해야 하는 전처리 중 니켈처리공정에서, pH값을 좁은 범위로 조절해야 하기 때문에, 밀착성 확보가 어려운 문제가 있었다.

일례로, 특개평10-212546호에 개시한 강 성분의 경우에는, pH 2.5~3.0의 좁은 구간에서만 법랑 밀착성이 확보되기 때문에, Ni처리 용액을 엄격하게 관리해야 하는 문제점이 있었다. Ni처리용액은 pH값의 변화가 심하기 때문에, 안정적인 품질을 확보하는데 어려움이 크다.

따라서, 넓은 범위의 pH에서도 밀착성을 확보 할수 있는 직접 법량용 냉연강판이 요구되고 있는 실정이다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 강성분을 적절히 제어함으로써, 직접 법랑 처리용 소재를 연속주조방법으로 제조하는 경우에도 비교적 넓은 전처리 조건에서 법랑 밀착성을 확보할 수 있는 직접 법랑용 냉연강판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

중량%로 C:0.005%이하, Mn:0.05~0.3%, S:0.02%이하, P:0.02%이하, Al:0.01~0.1%, B:0.002~0.01%, N:0.004~0.015%, 상기 B과 N는 0.0005% < N-1.3B < 0.01%이고, Ni:0.02~0.08%, Co:0.02~0.08%, Nb:0.005~0.05%, 상기 Nb/C의 원자비는0.5~2.5이고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 법랑밀착성이 우수한 직접 법랑용 냉연강판에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명의 강 성분 중 C는 그 함량을 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 C의 함량이 0.005% 보다 많으면 강중 고용탄소량이 많아져 소둔시 집합조직의 발달을 방해하거나, 결정립이 미세하여 성형성을 크게 저해하기 때문이다.

Mn은 강중 고용 S을 MnS로 석출하여 고용 S에 의한 적열취성(Hot shortness)을 방지하는 원소로서 망간황화물은 냉간압연중 연신되어 보론질화물을 제외한 다른 산화물 또는 석출물에 비해 수소흡장능이 우수하다. 상기 Mn의 함량은, 강중 잔존하는 S을 석출하기에 충분한 양인 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하지만, Mn이 지나치게 많이 함유되면 고용 상태로 존재할 경우 강도증가의 효과는 있지만 강화효과는 크지 않으면서 성형성을 해치므로, 상한은 0.3%로 설정하는 것이 바람직하다.

S과 P은 일반적으로 강의 물성을 저해하는 원소이므로, 그 함량을 각각 0.02% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Al은 통상 탈산제로 첨가되지만, 본 발명에서는 강중 잔존하는 고용질소를 석출하여 성형성을 향상하기 위해 첨가한다. 강중 고용상태로 잔존하는 N를 0.0005% 석출하기 위해서는 약 0.001%의 Al이 필요하지만, 고용질소를 완전히 석출하기 위해 충분한 양의 알루미늄을 첨가할 필요가 있으므로, Al의 함량은 0.01%이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 과잉 첨가할 경우 성형성을 저하할 뿐만 아니라 보론 질화물의 석출효과를 감소할 수 있으므로, 상한은 0.1%로 제한하는 것이 바람직하다.

B은 N와 결합해 BN을 생성하여 내피쉬스케일성을 향상시키는 원소로서, 그 함량이 0.002%이상이면 피쉬스케일 결함이 발생하지 않기 때문에 하한은 0.002%로 설정하였다. 그러나, 그 첨가량이 많을수록 내피쉬스케일성은 향상하지만, 적정 이상의 내피쉬성케일성을 확보할 필요는 없으며, 또한 과잉의 N을 첨가할 경우 성형성이 크게 저하하므로, 상한은 0.01%로 제한하는 것이 바람직하다.

N는 B과 결합해 BN로 석출하여 내피쉬스케일성을 확보하기 위해 첨가되는 원소로서, 그 함량은 상기 B의 함량을 고려해 설정하는 것이 바람직하다. 상기 B의 하한값인 0.002%을 석출하는데 필요한 N 량은 0.0026%이지만, 고용상태로 잔존하는 B을 완전히 석출하기 위해서는 최소한 0.004%이상이 요구되므로, 하한은 0.004%로 설정하였다. 그러나, N의 첨가량이 증가할수록 석출되는 석출물의 양이 많아 내피쉬스케일성은 향상하지만, 너무 많을 경우 성형성과 내시효성을 저하하므로, 상한은 0.015%로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 B과 N로부터, N-1.3B의 함량범위를 설정하는데, 0.0005%< N-1.3B< 0.01%의 범위인 것이 바람직하다. 그 이유는, N - 1.3B이 0.0005% 미만이면 강중에 고용 B이 잔존하여 내피쉬스케일성을 향상효율이 낮을 뿐만 아니라 성형성이 급격히 저하하기 때문이며, N - 1.3B이 0.01% 보다 많으면 강중에 B과 결합하고 남은 질소의 양이 너무 많아서, AlN의 과다 석출 또는 고용상태로 잔존하는 N의 양이 많아지고, 이로 인해 성형성이 나빠지기 때문이다.

Ni은 니켈처리공정에서 강판 표면에 니켈부착량을 증가시켜 법랑 밀착성을 향상시키기 위해 첨가하는 원소로, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 그 함량이 0.02%이상이어야 한다. 그러나, 0.08%이상 첨가할 경우 첨가량 대비 강판 표면에 부착되는 니켈의 양이 많지 않기 때문에, 상한은 0.08%로 제한하는 것이 바람직하다.

Co는 산처리공정에서 강판표면의 조도를 효과적으로 상승시켜 법랑 밀착성을 향상시키는 원소로서, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 그 함량이 0.02%이상이어야 한다. 그러나, 0.08%이상 첨가할 경우 표면조도가 오히려 저하하기 때문에, 상한값은 0.08%로 제한하는 것이 바람직하다.

Nb은 강판의 재질향상을 위해 첨가하는 원소로서, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 그 함량이 0.005%이상이어야 한다. 그러나, 첨가량이 0.05%이상일 경우 성형성이 저하되므로, 상한은 0.05%로 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 Nb와 C에 있어서, Nb/C원자비는 0.5~2.5로 제한하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 Nb/C원자비가 0.5미만이면 강중에 NbC석출물로 석출되지 않고 고용 상태로 남아있는 C의 양이 많아 성형성이 저하되고, Nb/C비가 2.5를 넘으면 고용상태로 남아있는 Nb의 양이 많아 재결정립의 크기가 작아져 성형성이 저하하기 때문이다.

이와 같이 조성된 강은 통상의 제조조건에 의해 법량용 냉연강판으로 제조될 수 있는데, 특히, 열간압연은 마무리 압연온도를 Ar₃변태점 이상으로 하여 행하는 것이 바람직하고, 냉간압연은 50~85%의 압하율로 실시하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기 표1과 같이 조성된 강괴를 1250℃가열로에 1시간 유지후 열간압연을 실시하였다. 이때 열간마무리 압연온도는 900℃, 권취온도는 700℃로 하였으며, 최종두께를 3.2mm로 하였다. 열간압연된 시편은 산세처리하여 표면의 산화피막을 제거한후 냉간압연을 실시하였는데, 이때 냉간압하율은 70%로 하였다.

냉간압연이 완료된 시편을, 각각 법랑특성의 조사를 위한 법랑처리시편 및 기계적 특성을 조사하기 위한 인장시편으로 가공한 후 연속소둔을 실시하였다. 법랑처리시편은, 70mm X 150mm의 크기로 절단하였으며, 인장시편은 ASTM규격(ASTM E-8 standard)에 의한 표준시편으로 가공하였다. 연속소둔은 소둔온도 830℃로 하여 소둔을 실시하였다.

소둔이 완료된 인장시편은, 인장시험기(INSTRON사, Model 6025)를 이용하여 항복강도, 인장강도, 연신율 및 r값을 측정하고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

법랑처리용 시편은, 완전히 탈지한후 70℃, 10% 황산용액에서 5분간 침적하는 산처리를 실시하고, 온수로 세척한후 80℃로 유지한 7% 황산니켈용액에 5분간 침적하는 니켈처리를 하였다. 이때 니켈처리용액의 pH값을 2에서 4까지 변화하였다. 니켈처리가 끝난 시편은 온수로 세척한후, 85℃로 유지한 3.6g/ℓ 탄산소다 + 1.2g/ℓ 붕사수용액에 5분간 침적하는 중화처리하였다. 전처리가 완료된 시편에 상유유약(Cover Coat)을 도포한후 200℃에서 10분간 건조하여 수분을 완전히 제거하였다. 건조가 끝난 시편은 800℃에서 7분간 유지하여 소성처리를 실시한후 공냉하는 법랑처리를 하였다. 이때 소성로의 분위기 조건은 노점온도 30℃로 피쉬스케일결함이 가장 발생하기 쉬운 가혹한 조건으로 하였다. 법랑처리가 끝난 시편은 200℃ 유지로에 20시간동안 유지하여, 피쉬스케일 가속처리후 발생한 피쉬스케일 결함수를 육안으로 조사하고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다. 법랑밀착성 평가는 밀착시험기기(ASTM C313-78규격에 의한 시험기기)를 이용하여 밀착지수를 측정하였고, 측정후 평가결과를 하기 표2에 나타내었다.

강종	C	Mn	P	S	Al	N	B	Nb	Ni	Co	Nb/C원자비	(N-1.3B)값
발명강1	0.0015	0.2	0.01	0.011	0.03	0.0094	0.0055	0.024	0.05	0.03	2.06	0.00225
발명강2	0.0021	0.2	0.01	0.009	0.04	0.0120	0.0061	0.023	0.03	0.05	1.41	0.00407
발명강3	0.0025	0.2	0.01	0.009	0.03	0.0098	0.0063	0.031	0.04	0.03	1.6	0.00161
발명강4	0.0016	0.2	0.01	0.008	0.05	0.0106	0.0072	0.029	0.05	0.03	2.34	0.00124
비교강1	0.0019	0.2	0.01	0.009	0.04	0.0092	0.0071	0.023	0	0	1.56	-0.00030
비교강2	0.0031	0.2	0.01	0.009	0.03	0.0041	0.0062	0.005	0.01	0.05	0.21	-0.00406

강번	기계적성질	법랑처리조건 및 법랑특성
	기계적성질	니켈처리pH2.5인 경우	니켈처리pH4.0인 경우
	항복강도(kg/㎟)	인장강도(kg/㎟)	연신율(%)	r값	밀착지수(%)	피쉬스케일	밀착지수(%)	피쉬스케일
발명강1	18.2	30.8	48	1.93	98	발생없음	98	발생없음
발명강2	18.9	31.2	46	1.94	96		97
발명강3	19.5	31.9	46	1.96	97		96
발명강4	17.8	30.2	48	1.96	99		95
비교강1	18.6	30.3	47	1.96	95	발생	25	발생
비교강2	20.5	32.9	41	1.52	97	발생	53	발생

상기 표2에 나타난 바와 같이, 본 발명강(1)~(4)의 경우에는, 니켈처리 pH가 2.0~4.0의 넓은 범위에서도 피쉬스케일 발생이 없으면서, 밀착지수도95% 이상으로높은 값을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 기계적 성질도 비교강(1,2)의 동등이상이다. 특히, 성형성 지수인 r값이 1.9이상으로 높은 성형성을 나타내어, 깊은 오므림 가공이 가능하다.

반면, 비교강(1)은 Ni 및 Co가 첨가되지 않은 강종으로, 니켈처리의 pH2.5에서는 밀착성지수 95이상으로 우수하나 pH를 4.0으로 하였을 경우 밀착성지수25로 밀착성이 매우 불량한 것을 알 수 있다. 또한, 비교강(2)는 Nb/C원자비가 0.21로 본 발명의 범위에서 벗어나고, N-1.3B값이 -0.00406%로 본 발명의 범위에서 크게 벗어나서, r값이 매우 낮으며 피쉬스케일이 발생하였고, Ni의 함량이 낮아 pH4.0조건에서 밀착성도 53%로 불량하였다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 강 성분을 조정함으로써, 직접 법랑 처리시 니켈처리공정에 있어서 넓은 범위의 pH에서도 우수한 법랑 밀착성을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

중량%로 C:0.005%이하, Mn:0.05~0.3%, S:0.02%이하, P:0.02%이하, Al:0.01~0.1%, B:0.002~0.01%, N:0.004~0.015%, 상기 B과 N는 0.0005% < N-1.3B < 0.01%이고, Ni:0.02~0.08%, Co:0.02~0.08%, Nb:0.005~0.05%, 상기 Nb/C의 원자비는 0.5~2.5이고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 법랑밀착성이 우수한 직접 법랑용 냉연강판.