KR20030052248A - 가공성 및 내2차가공취성이 우수한 고강도 냉연강판의제조방법 - Google Patents

가공성 및 내2차가공취성이 우수한 고강도 냉연강판의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 판넬 및 구조용 부품등에 사용되는 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로서, Ti 또는 Nb첨가 극저탄소강을 이용한 고강도 냉연강판을 제조하는 방법에 있어서 기존의 P첨가 대신 Mn,Al,B등을 첨가하여 가공성과 내2차가공취성이 우수한 고강도 냉연강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 중량%로 C:0.0005-0.005%, Mn:0.5-2.0%, S:0.005%이하, N:0.003%이하, 산가용Al:0.1-0.2%, B:0.0005-0.003%을 함유한 강에 Ti:0.01-0.10% 및 Nb:0.001-0.10% 중 1종 또는 2종이 첨가되고, 잔부 Fe 및 불가파한 불순물로 조성되는 강을 열간마무리압연이 Ar3점 이상의 온도에서 종료되는 조건으로 열간압연을 행한 후, 620-720℃에서 권취한 다음, 60-90%압하율로 냉간압연하고 연속소둔방식에 의해 780-880℃의 온도에서 10초-180초 동안 재결정 소둔을 행하여 가공성 및 내2차가공취성이 우수한 냉연강판을 제조하는 방법을 그 요지로 한다..

Description

가공성 및 내2차가공취성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법{Method for Manufacturing Cold Rolled Steel Sheet with Superior Workability and Secondary Working Embrittlement Resistance}
본 발명은 자동차 판넬 및 구조용 부품등에 사용되는 냉연강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공성 및 내2차가공취성이 우수한 인장강도 32-40kgf/mm2급 고강도 냉연강판의 제조방법에 관한 것이다.
종래부터 극저탄소강에 Ti,Nb등을 첨가한 강을 기본 조성으로 하여 P,Si,Mn,Cr등을 첨가하여 강도를 높이는 고강도 냉연강판의 개발이 진행되었다.
예를들면 일본 특공소 57-57945에서는 Ti첨가 극저탄소강에 다량의 P를 첨가한 냉연강판이 제시되어 있고, 일본특공소 60-47328에는 Ti,Nb첨가 극저탄소강에 P를 첨가한 고강도 냉연강판이 제시되어 있으며, 일본특개소63-100158에는 Ti첨가 극저탄소강에 Si을 주로 첨가한 고강도 냉연강판이 제시되어 있다.
그러나, 상기한 냉연강판들에서와 같이 Ti 또는 Nb과 같은 탄화물 형성원소를 첨가한 극저탄소강에 P를 첨가하면 입계편석에 의한 2차가공취성이 문제가 된다.
따라서, P를 첨가하지 않거나 B을 첨가하는 경우가 일반적이다.
그 예로서 일본특공소58-29129, 특개평5-78784등에서와 같이 고용강화 원소로 Mn을 주로 사용하거나 일본특개소658-48633에서와 같이 B을 첨가하는 방법을 들수 있다.
그러나, 이들 방법의 경우에는 2차가공취성문제의 개선이 P의 함량에 따라 다르고 P함량이 높거나 용융도금강판에서는 개선의 효과가 적다.
최근에는 일본특개평6-172871 및 일본특개평10-265898에서와 같이 P에 의한 취성을 감소시키기 위하여 P의 함량을 낮추는 대신 강도 저하를 보상하기 위하여 탄소함량을 0.005-0.015%수준으로 높여 TiC을 다량 석출시킨 강도 제조되고 있다,
그러나, 이 강은 드로잉성을 얻기 위해서 강중 탄소를 TiC로 전량 석출시켜야 하는데 탄소함량이 높기 때문에 소요되는 Ti양이 증가하고 그에 따라 슬라브 생산시 연주조업에서 발생하는 노즐 막힘과 제조비용 증가의 문제점이 있다.
본 발명자는 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 Ti 또는 Nb첨가 극저탄소강을 이용한 고강도 냉연강판을 제조하는 방법에 있어서 기존의 P첨가 대신 Mn,Al,B등을 첨가하여 가공성과 내2차가공취성이 우수한 고강도 냉연강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 중량%로 C:0.0005-0.005%, Mn:0.5-2.0%, S:0.005%이하, N:0.003%이하, 산가용Al:0.1-0.2%, B:0.0005-0.003%을 함유한 강에 Ti:0.01-0.10% 및 Nb:0.001-0.10% 중 1종 또는 2종이 첨가되고, 잔부 Fe 및 불가파한 불순물로 조성되는 강을 열간마무리압연이 Ar3점 이상의 온도에서 종료되는 조건으로 열간압연을 행한 후, 620-720℃에서 권취한 다음, 60-90%압하율로 냉간압연하고 연속소둔방식에 의해 780-880℃의 온도에서 10초-180초 동안 재결정 소둔을 행하여 가공성 및 내2차가공취성이 우수한 냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 냉연강판에 0.02-0.2중량%의 Mo이 추가로 첨가되는 가공성 및 내2차가공취성이 우수한 냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 부합되는 강의 화학성분 및 제조조건에 대하여 상세히 설명한다.본 발명은 극저탄소 알루미늄 킬드(Al-killed)강에 망간[Mn]을 첨가하여 연성과 인장강도를 동시에 확보하고 티타늄[Ti]과 니오비움[Nb]을 첨가하여 강중 드로잉성을 개선하고 알루미늄[Al],보론[B]등을 입계에 편석시켜 내2차가공취성을 향상시킨 것이다.
또한, 본 발명에서는 우수한 용융아연도금 특성도 확보할 수 있다.
강중 탄소[C]는 냉연강판의 (111)집합조직의 발달을 억제하여 드로잉성을 감소시키기 때문에 가능한 한 적게 첨가하는 것이 바람직한데, 그 하한값이 너무 낮은 경우에는 제조비용이 증가되므로, 그 하한은 0.0005%로 제한하는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.005%이상인 경우에는 탄화물이 과다하게 증가하여 소둔과정에서 재결정 온도를 상승시켜 (111)집합조직을 가진 결정립의 성장을 억제함으로써 드로잉성을저하시키기 때문에 그 상한은 0.005%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 망간[Mn]은 고용강화에 의하여 강도를 향상시키는 원소로 그 함량이 0.5%이하인 경우에는 강도 상승효과가 작고, 2.0%이상인 경우에는 강의 조직을 침상형 페라이트로 만들어 가공성을 저하시키므로, 상기 망간의 함량은 0.5-2.0%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 황[S]은 그 함량이 0.005%이상인 경우에는 열연판에 조대한 TiS와 MnS가 생성되고 미세한 Ti4C2S2가 감소하여 가공성을 저하시키므로, 그 함량은 0.005%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 질소[N]는 강중 Ti와 결합하여 연성과 드로잉성을 저하시키므로, 그 함량은 0.003%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 산가용 알루미늄[Al]은 고온역에서 입계에 편석하여 열연판 결정립을 미세하게 하고 소둔 재결정이후에는 오히려 결정립 성장을 촉진시켜 가공성을 향상시키기 때문에 탈산목적으로 투입하는 양보다 많이 첨가되며, 그 함량이 0.1%이하인 경우에는 그 첨가효과가 작고 0.2%이상인 경우에는 연신율이 급격히 저하되고 합금비용이 과다하게 증가하므로, 그 함량은 0.1-0.2%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 보론[B]은 결정립을 미세화시키고 입계강도를 증가시켜 내2차가공취성을 향상시키며 재결정온도를 상승시켜 강도를 높이지만 지나치게 첨가하면 재결정온도를 과다하게 상승시키기 때문에, 그 함량은 0.0005-0.003%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 티타늄[Ti]은 강중의 질소, 탄소 또는 Mn양에 따라 강중 황과 결합하여 가공성을 향상시키고, 특히 잉여티타늄이 존재하면 드로잉성을 증가시키기 때문에 첨가되는 것으로서, 그 함량이 0.01%이하인 경우에는 이들 원소와 결합하는데 불충분하고, 0.10%이상인 경우에는 과다한 첨가로 슬라브 제조시 티타늄 산화물이 형성되어 노즐을 막히게 하는등 생산성을 저하시키고, 투입비용도 과다하게 증가하기 때문에 그 함량은 0.01-0.10%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 니오비움[Nb]은 열연과정에서 재결정을 지연시키고 권취과정에서 [Ti,Nb]C와 같은 형태로 석출하여 열연판의 결정립을 미세화시킴으로써 압연방향과 45도 방향의 드로잉성을 증대시키는 효과가 있으나 첨가량이 많으면 연신율 저하가 발생하기 때문에 그 함량은 0.001-0.1%로 한정하는 것이 바람직하다.
상기 몰리브덴[Mo]은 열연후 냉각과정에서 TiC 또는 NbC와 복합석출하여 열연판의 결정립도를 미세화하고 일부 고용Mo은 강도를 상승시키고 P의 입계편석에 의한 2차가공취성을 개선시키기 위하여 첨가되는 것으로서, 그 함량이 0.02%이하인 경우에는 그 첨가효과가 적고, 0.2%이상인 경우에는 가공성이 저하하고 비용도 증가하므로 그 함량은 0.02-0.2%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 조성되는 강을 본 발명에 따라 열간압연시 열간마무리압연온도가 Ar3보다 낮으면 스트레인 어닐리에 의한 표면 조대립 발생으로 드로잉성이 저하되므로, 열간마무리압연 온도는 Ar3이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 권취온도가 620℃이하인 경우에는 Mn,B첨가에 따라 침상형 페라이트가 발생하여 가공성을 저하시키고, 720℃이상인 경우에는 결정립의 과다한 성장으로 압연방향과 45도 방향의 드로잉성이 감소하고 강도도 저하하므로, 상기 권취온도는 620-720℃로 제한하는 것이 바람직하다.
강중 고용탄소가 석출물로 완전히 석출한 경우에는 상기 냉간압하율이 높을수록 드로잉성을 개선시키는데 상기 냉간압하율이 60%이하인 경우에는 드로잉성 개선효과가 작고, 90%이상인 경우에는 열연판의 요구두께가 너무 두꺼워져 압연부하를 증가시키기므로, 그 함량은 60-90%로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 소둔온도는 재결정과 입성장을 통하여 연성을 회복하고 (111)집합조직이 발달하여 드로잉성을 향상시키는데 중요한 변수로서, 소둔온도가 780℃이하인 경우에는 (111)집합조직이 충분히 발달하지 못하고 880℃를 넘으면 오스테나이트가 형성되어 드로잉성을 감소시키므로 상기 소둔온도는 780∼880℃제한하는 것이 바람직하다.
또한, 소둔시간은 재결정립 성장에 필요한 열에너지의 확보라는 측면에서 설정되는 것으로서, 소둔시간이 10초이내인 경우에는 재결정결정립 성장에 의한 (111)집합조직 발달이 작고, 180초 이상인 경우에는 강중 탄화물이 재용해되어 강도가 저하하므로, 소둔시간은 10∼180초로 선정하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 주특징은 Ti,Nb등을 첨가한 극저탄소강에 고용강화원소인 Mn,B를 첨가하여 연성 및 강도를 확보하고 Al을 첨가하여 소둔시 결정립 성장을 촉진시켜 가공성을 개선하고, B,Mo등을 첨가하여 내2차가공취성을 향상시킨 고강도 냉연강판을 제조하는데, 있다할 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
(실시예)
하기 표 1의 조성을 갖는 발명강(1강-12강)과 비교강(13강-17강)슬라브를 1200℃에서 1시간 가열하여 910℃에서 마무리 열간압연한 다음, 680℃로 권취하여 1시간 유지후 노냉하였다.
열연판은 산세하고, 77%로 냉간압연한 후, 840℃에서 45초간 재결정 소둔을 행하였다.
상기와 같이 소둔된 냉연강판들에 대하여 기계적 성질과 내2차가공취성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
상기 내2차가공취성은 드로잉비(drawing ratio)를 2.16으로 하여 측정한 것이다.
한편, 하기 표 2에는 발명강 2에 대하여 열연권취온도, 냉간압하율 및 소둔온도가 본 말명의 범위를 벗어나는 조건으로 제조된 시편들(비교재 18-21)도 제시되어 있다.
강종 화학조성(중량%)
C Mn S Sol.Al N Ti Nb Mo B
발명강 1 0.0012 0.88 0.003 0.12 0.0017 0.022 0.015 - 0.001
2 0.0020 0.87 0.003 0.13 0.0017 0.025 0.010 - 0.001
3 0.0035 0.87 0.003 0.12 0.0021 0.035 0.005 - 0.001
4 0.0019 1.02 0.003 0.15 0.0026 0.027 0.005 - 0.001
5 0.0019 1.56 0.004 0.16 0.0021 0.036 0.003 - 0.001
6 0.0022 1.83 0.004 0.16 0.0029 0.035 0.003 - 0.001
7 0.0020 0.85 0.003 0.12 0.0016 0.045 - - 0.001
8 0.0021 0.86 0.003 0.13 0.0015 0.068 - - 0.001
9 0.0018 0.90 0.003 0.15 0.0016 0.025 0.035 - 0.001
10 0.0017 0.83 0.003 0.14 0.0019 0.026 0.056 - 0.001
11 0.0019 0.89 0.003 0.13 0.0020 0.042 - 0.04 0.001
12 0.0020 0.90 0.003 0.13 0.0019 0.035 0.005 0.05 0.001
비교강 13 0.0065 0.90 0.003 0.15 0.0020 0.052 0.010 - 0.001
14 0.0020 2.12 0.003 0.12 0.0019 0.030 0.010 - 0.001
15 0.0019 0.89 0.012 0.13 0.0021 0.040 0.010 - 0.001
16 0.0022 0.91 0.004 0.04 0.0020 0.029 0.010 - 0.001
17 0.0024 0.85 0.004 0.15 0.0022 0.030 0.010 - -
시편 No. 열연권취온도(℃) 냉간압하율(%) 소둔온도(℃) 기계적 성질 내2차가공취성(BBTT,℃) 강종
Yp(kg/mm2) TS(kg/mm2) El(%) r
발명재 1 680 77 840 17.7 33.2 45 2.36 -65 발명강 1
2 " " " 18.2 34.6 43 2.29 -70 발명강 2
3 " " " 20.1 36.1 42 1.95 -70 발명강 3
4 " " " 22.0 37.5 42 2.15 -65 발명강 4
5 " " " 23.4 40.5 40 2.07 -65 발명강 5
6 " " " 24.7 42.9 37 1.95 -60 발명강 6
7 " " " 17.5 33.5 46 2.31 -65 발명강 7
8 " " " 18.1 33.0 44 2.42 -65 발명강 8
9 " " " 21.5 37.0 41 2.04 -70 발명강 9
10 " " " 23.6 38.9 39 1.95 -75 발명강10
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12 " " " 20.7 45.8 43 2.25 -75 발명강12
비교재 13 " " " 23.5 37.6 38 1.78 -70 비교강13
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16 " " " 20.8 33.5 41 1.85 -55 비교강16
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18 560 " " 20.7 35.0 40 1.83 -60 발명강 2
19 750 " " 16.7 32.1 43 1.95 -55 발명강 2
20 680 50 " 16.5 32.5 45 1.75 -50 발명강 2
21 " 77 900 21.8 36.8 39 1.66 -40 발명강 2
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 강의 화학조성 및 제조조건이 본 발명에 부합되는 발명재(1-12)의 경우에는 강도대비 연신율,r값, 내2차가공취성이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교재(13-21)에 비하여 매우 우수함을 알 수 있는데, 이는 강화효과 대비 가공성의 저하가 적은 Mn,Nb,B첨가와 연성에 대한 Al 첨가효과, 그리고내2차가공취성에 대한 Mo,Nb,B등의 효과에 의하여 달성된 것이다.
예를들면, 비교재(13)은 강중의 탄소함량이 한정범위를 초과한 것으로 과다하게 석출된 TiC에 의하여 발명재(2)에 대비하여 강도는 높고 연신율과 r값이 낮고, 비교재(14)는 강중의 Mn함량이 본 발명 범위를 초과한 강으로 조직에 침상 페라이트가 형성됨으로써 강도,가공성 및 내2차가공취성까지 발명강 대비 저하됨을 알 수 있다.
또한, S함량이 본 발명범위를 벗어나는 비교재(15)는 가공성과 내2차가공취성이 본 발명강 대비 낮고, sol.Al이 높은 비교재(16)은 강도가 높고 가공성과 내2차가공취성이 낮으며, B을 첨가하지 않은 비교재(17)은 강도가 낮고 내2차가공취성이 열악함을 알 수 있다.
한편, 발명강(2)를 열간압연한 후, 본 발명의 권취온도를 벗어난 온도에서 권취한 비교재(18)및(19)의 경우, 냉간압하율이 본 발명의 범위 보다 낮은 경우(비교재(20) 그리고 소둔온도가 본 발명의 소둔온도범위보다 높은 경우(비교재21)에는 강도, 가공성 또는 내2차가공취성에서 발명재들에 비하여 낮은 수준을 나타내고 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 방법에 비하여 강도대비 가공성과 내2차가공취성이 매우 우수한 인장강도 32-40kg/mm2를 가지는 고강도 냉연강판의 제조가 용이하므로, 자동차 차체 경량화 및 안전성를 위한 부품용 냉연강판 또는 용융아연 도금강판의 원판으로 매우 효과적으로 적용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 중량%로 C:0.0005-0.005%, Mn:0.5-2.0%, S:0.005%이하, N:0.003%이하, 산가용Al:0.1-0.2%, B:0.0005-0.003%을 함유한 강에 Ti:0.01-0.10% 및 Nb:0.001-0.10% 중 1종 또는 2종이 첨가되고, 잔부 Fe 및 불가파한 불순물로 조성되는 강을 열간마무리압연이 Ar3점 이상의 온도에서 종료되는 조건으로 열간압연을 행한 후, 620-720℃에서 권취한 다음, 60-90%압하율로 냉간압연하고 연속소둔방식에 의해 780-880℃의 온도에서 10초-180초 동안 재결정 소둔을 행하는 가공성 및 내2차가공취성이 우수한 냉연강판의 제조방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 강에 0.02-0.2중량%의 Mo이 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 가공성 및 내2차가공취성이 우수한 냉연강판의 제조방법
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