KR20120040758A

KR20120040758A - 냉연 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20120040758A
Application number: KR1020127009633A
Authority: KR
Inventors: 노부코 미네지; 레이코 스기하라; 다다시 이노우에
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2012-04-27
Also published as: KR20090078836A; EP2103703A4; EP2103703A1; CN101563475B; WO2008075444A1; US20090300902A1; CN101563475A

Abstract

C ≤ 0.0030%, Si ≤ 0.02%, Mn : 0.15 ? 0.19%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.015%, N ≤ 0.0040%, Al : 0.020 ? 0.070%, Nb : 1.00 ≤ Nb/C (원자 당량비) ≤ 5.0, B : 1ppm ≤ B - (11/14)N ≤ 15ppm (식 중 B 및 N 은 각각의 원소의 함유량) 을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, r 값의 면내 이방성 Δr 이 -0.10 ≤ Δr ≤ 0.10 인, 전지 캔에 사용하기에 바람직한, 이방성이 작은 냉연 강판. 그 강판의 제조에 있어서는 특히 70 ? 87% 의 압연율로 냉간 압연을 실시하고, 이어서 재결정 온도 ? 830℃ 의 소둔 온도에서 연속 소둔 라인에 의한 소둔을 실시한다.

Description

냉연 강판 및 그 제조 방법 {COLD-ROLLED STEEL SHEET AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은, 드로잉 성형 및 DI 성형용 재료로서 바람직한 냉연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 주로 전지 캔 (steel sheet (plate) for a battery case) 등에 사용하기에 바람직한 이방성이 작은 냉연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

IF 강 (Interstitial free steel) 은, 고용 (固溶) 되어 있는 C 나 N (solute C and N) 이 존재하지 않기 때문에 기본적으로 비시효이며, 우수한 프레스 성형성 (press formability) 을 갖고 있다. 이 때문에, 전지 캔용 강판 등, 드로잉 성형 및 DI 성형용 재료로서 널리 이용되고 있다.

예를 들어 전지 캔은, 강판에 딥 드로잉 가공 (deep drawing) 및 아이어닝 가공 (ironing) 을 조합함으로써 형성된다. 구체적으로는, 드로잉 컵을 형성한 후 아이어닝 가공을 실시하는 DI 성형, 드로잉 컵을 형성한 후, 필요에 따라 아이어닝 가공을 추가한 스트레치 드로우 성형, 몇 단계의 드로잉 성형을 실시한 후, 아이어닝 가공을 실시하는 다단 드로잉 성형 등의 방법에 의해 형성된다.

이와 같이 제조되는 전지 캔에 있어서는, 가공 후의 캔 원주 방향의 캔 높이가 고르지 않게 되면 고르지 않은 부위를 잘라낼 때에 재료 부스러기가 많이 발생하여, 수율이 저하되기 때문에 캔 높이가 고르지 않게 되는 것, 즉 귀부 발생을 억제하는 것이 요구된다. 냉연 강판 등의 강판의 딥 드로잉성을 나타내는 지표로서 r 값 (랭크포드값 : Lankford value) 이 있는데, 상기 귀부 높이는, r 값의 면내 이방성 (planar anisotropy of r-value) 을 나타내는 지표인 Δr 과 양호한 상관이 있는 것이 일반적으로 알려져 있다. 구체적으로는, Δr 이 0 에 가까워지면, 귀부 높이는 낮아지는 것으로 여겨진다. 여기서,

Δr = (r₀ + r₉₀ - 2 × r₄₅)/2

이다. 또한, r₀ 은 압연 방향의 r 값, r₄₅ 는 압연 방향으로부터 45˚ 방향의 r 값, r₉₀ 은 압연 방향으로부터 90˚ 방향의 r 값을 나타낸다. Δr 이 -0.10 ? 0.10 의 범위에 있으면 이방성이 작은 강판이라고 할 수 있다.

이와 같은 딥 드로잉 가공에 적절한 강판의 제조 방법으로서, 종래부터 IF 강의 연속 소둔에 의한 제조가 실용화되어 있다. 예를 들어 Nb 의 첨가를 적어도 선택 사항으로서 포함하고, 딥 드로잉 가공에 적절한 이방성이 작은 냉연 강판으로서, 일본 공개특허공보 소61-64852호 등이 제안되어 있다. 또한 B 의 첨가를 적어도 선택 사항으로서 포함하는 것으로서, 일본 공개특허공보 평5-287449호, 일본 공개특허공보 2002-212673호, 일본 공개특허공보 평3-97813호, 일본 공개특허공보 소63-310924호 등이 제안되어 있다.

그러나, 본 발명자들이 검토한 결과, Nb-IF 강 (Nb 에 의해 고용 C 등을 고정시키는 것을 특징으로 하는 IF 강) 에 B 를 첨가한 재료는, 성분의 밸런스에 따라서는 열간 취성 (취화) (hot shortness) 이 나타나, 주조 중에 주편 (鑄片) 균열이 발생하는 경우가 있는 것이 분명해졌다. 그리고, 그 경우에는, 주편을 냉각시킨 후에 결함을 부분적으로 용삭 (溶削) (scarfing) 하는 공정이 필요하기 때문에 제조 효율의 저하가 문제된다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여, 연속 주조시의 주편 균열을 초래하지 않고, 표면 성상이 우수하고, 또한 딥 드로잉 가공에 적절한 이방성이 작은 냉연 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

열간 연성과 이방성의 양방에 영향을 미치는 성분 원소에 주목하여, 그 성분 원소인 Mn, S, N, B 를 열간 연성이 우수하고, 또한 이방성이 작아지도록 제어함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은, 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 그 요지는 이하와 같다.

본 발명의 강판은, 그 목적을 달성하기 위해, 질량% 로, C : ≤ 0.0030%, Si : ≤ 0.02%, Mn : 0.15 ? 0.19%, P : ≤ 0.020%, S : ≤ 0.015%, N : ≤ 0.0040%, Al : 0.020 ? 0.070%, Nb : 1.00 ≤ Nb/C (원자 당량비) ≤ 5.0, B : 1ppm ≤ B - (11/14)N ≤ 15ppm (식 중 B 및 N 은 각각의 원소의 함유량) 을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, r 값의 면내 이방성 Δr 이 -0.10 ≤ Δr ≤ 0.10 인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 강판은, 판 두께가 0.25㎜ 이상, 0.50㎜ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 강판은, 상기 조성을 갖는 주편 (slab) 을 1050℃ ? 1300℃ 의 온도로 균열 (均熱) 유지 (soaked) 한 후, Ar3 변태점 이상의 종료 온도에서 열간 압연을 실시하고, 이어서 70 ? 87% 의 압연율로 냉간 압연을 실시하고, 이어서, 재결정 온도 ? 830℃ 의 소둔 온도에서 연속 소둔 라인에 의한 소둔을 실시함으로써 제조된다.

또한, 주편의 균열 (均熱) 유지는 식지 않은 주편을 직접 가열로에 삽입함으로써 실시해도 되고 (직접 가열), 재가열 (reheating) 에 의해 실시해도 된다. 또한, 열간 압연 후, 냉간 압연에 앞서 산 세정을 실시해도 된다. 또한, 소둔 후, 조질 압연 (temper rolling) 을 실시해도 된다.

본 발명의 강판은, 전지의 부품인 전지 캔용으로 사용할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 강판을 딥 드로잉 가공 (아이어닝 가공 등, 다른 가공을 병용하는 경우를 포함한다) 하여 전지 캔으로 성형하여, 전지의 제조에 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 이방성이 작고, 또한 고온역에 있어서의 석출 물량을 적게 설정함으로써, 열간 연성의 열화를 최대한 억제하고 주편 균열을 회피하여, 표면 성상이 우수한 강판이 얻어진다. 이와 같이 본 발명의 강판은 딥 드로잉 가공에 적절하기 때문에, 예를 들어 우수한 전지 캔 용도의 강판을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 강판의 용도는 제약되지 않으며, 가전용 강판, 자동차용 강판 등의 여러 가지 용도에 대해, 작은 이방성 및 양호한 표면 성상을 갖는 강판으로서 적절히 적용할 수 있다.

나아가, 본 발명의 강판은, Δr 의 냉간 압연율 의존성이 작고, 제조 조건의 편차에 의한 Δr 의 변화가 작은, 이방성이 작은 강판이기 때문에, 상기 여러 용도에 있어서 공업적으로 유용한 재료이다.

도 1 은 열간 연성의 조사에 사용한 인장 시험편의 형상 및 치수를 나타내는 도면이다.
도 2 는 Δr (세로축) 의 냉간 압연율 (가로축 : 단위%) 에 의한 변화를 B 함유량에 의해 종류를 구별하여 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

[발명의 골자]

먼저, 본 발명을 완성하기에 이른 경위에 대해 설명한다.

전술한 바와 같이, Nb-IF 강에 B 를 첨가한 재료는, 성분의 밸런스에 따라서는 열간 취성 (취화) (hot shortness) 이 나타나, 주조 중에 주편 균열이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 주편 균열의 발생 요인으로는 주형의 형상, 주조 온도, 파우더의 점도 등을 들 수 있는데, 본 발명과 같이 Nb-IF 강에 B 를 첨가한 성분계의 재료에서는, 주조 중의 고온 (900℃ ? 1100℃) 에서 석출되는 탄화물, 질화물, 황화물에 기인된 입계 취화에 의한 주편의 열간 연성의 열화가 큰 지배 요인이다.

즉, 고온역에 있어서의 입계 취화에 관여하는 질화물, 황화물량을 적게 설정함으로써, 열간 연성의 열화를 최대한 억제하여 슬래브 균열을 회피할 수 있다.

열간 연성의 우열은, 고온 인장 시험에 있어서의 드로잉값 (%) (reduction of area) 의 높낮이로 판정할 수 있다. 그래서, 발명자들은 주편 균열의 발생 상황을 드로잉값을 이용하여 상세하게 검토하였다. 드로잉값을 측정하기 위해 사용한 인장 시험편의 형상 및 치수를 도 1 에 나타낸다. 시험편은 직경 10㎜, 전체 길이 95㎜ (양단의 M10 나사 형성부를 제외하면 75㎜) 의 원주형으로서, 중앙부에 직경 8㎜, 길이 15㎜ 의 시험부를 갖는다. 직경을 줄이는 각부 (角部) 의 반경 (R) 은 5㎜ 로 하였다.

조사 결과, 950℃ 에서의 고온 인장 시험에서의 드로잉값이 40% 이상이면, 주편 균열이 발생하지 않는 것을 알아내었다. 또한, 이와 같은 주조 균열을 회피하는 데 있어서는, 전술한 바와 같이 탄화물, 질화물, 황화물에 기인된 입계 취화에 의한 주편의 열간 연성의 열화를 회피하는 것이 중요하고, 본원의 성분계에 있어서는 특히 BN 및 MnS 량을 규제하는 것이 중요한 것도 알아내었다.

한편, 이방성에는 냉간 압연율이 크게 영향을 미치며, Δr 이 -0.10 ? 0.10 인 이방성이 작은 강판으로 하기 위해서는, 매우 엄밀한 압연율 제어가 요구된다. 즉, IF 강에 있어서는 r 값 및 Δr 은 소둔 후의 재결정립의 결정 방위 분포 (재결정 집합 조직) 에 의해 지배적인 영향을 받는데, 재결정립의 방위 분포는 냉간 압연시에 강판에 형성되는 냉연 집합 조직에 크게 영향을 받는다. 냉연 집합 조직은, 당연히 냉간 압연율에 크게 영향을 받는다. 이 때문에, 일반적으로 Δr 은 냉간 압연율에 따라 민감하게 변동하는 것이다.

그러나, 설비 부하, 제조 효율 등을 고려하면, Δr 을 소정 범위에 넣기 위해 엄밀한 압연율 제어를 실시하는 것은 현실적이지 않다. 그래서, 이방성에 대해 냉간 압연율의 영향을 작게 하는 것이 바람직하다. 검토한 결과, 이방성에 관해서는, 고용 B 의 존재가 매우 효과적인 것을 알 수 있었다. 즉, 강 중의 N 량에 따라 B 첨가량을 제어하여 고용 B 를 존재시킴으로써, 냉간 압연율의 영향을 작게 하여 이방성이 작은 강판을 용이하게 제조할 수 있는 것을 알아내었다.

상기한 바와 같이, 이방성이 작은 강판으로 하는 데 있어서는 B 를 첨가할 필요가 있다. 그러나, 한편으로 주편 균열을 방지하는 데 있어서는 BN 의 석출은 최대한 억제할 필요가 있다. 이 문제의 해결 방법을 다양하게 검토한 결과, 본 발명의 강에서는 이하의 수단에 의해 이 상반되는 요구를 만족시키는 것에 성공하였다.

즉, 상기한 바와 같이 BN 과 MnS 및 그들의 복합 석출물이 연속 주조 중에 강 중의 입계에 석출되는 것이 슬래브 균열의 주요인으로 된다. 그래서 먼저, MnS 의 석출은 최대한 억제하기로 하였다. 그와 동시에, BN 의 석출에 대해서는, N 량의 상한을 0.0040% 로 함으로써 BN 을 형성하는 B 량을 아무리 많아도 0.0031% 이하로 하여 열간 취화를 억제하고, 고용 B 를 확보할 수 있는 성분계로 하였다.

[강판의 조성]

즉, 본 발명의 강판은, C : ≤ 0.0030% (질량%, 이하 동일), Si : ≤ 0.02%, Mn : 0.15 ? 0.19%, P : ≤ 0.020%, S : ≤ 0.015%, N : ≤ 0.0040%, Al : 0.020 ? 0.070%, Nb : 1.00 ≤ Nb/C (원자 당량비) ≤ 5.0, B : 1ppm ≤ B - (11/14)N ≤ 15ppm (식 중 B 및 N 은 각각의 원소의 함유량) 을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 구성된다. 이하, 본 발명에 있어서의 강판의 화학 성분 한정 이유에 대해 설명한다.

?C : 0.0030% 이하

C 량은 적은 편이 연질 (軟質) 로 신장성이 양호하고, 프레스 가공성에 유리하다.

또한, 고용 C 가 탄화물로서 석출되어 있으면, 고용 C 에 기초하는 변형 시효 경화가 일어나지 않고, 딥 드로잉성도 개선되지만, 과도하게 C 를 함유하면 Nb 첨가에 의해 탄화물로서 전체량을 석출시키기가 곤란해진다. 그 결과, 고용 C 에 의한 경질화나 신장성의 열화가 나타난다. 이상으로부터, 강 중의 C 함유량은 0.0030% 이하로 한다. 또한, 공업적으로 저감시킬 수 있는 C 의 하한값은 0.0001% 정도이다.

?Si : 0.02% 이하

Si 는 불가피적으로 함유되는 불순물 원소로서, 0.02% 를 초과하여 함유하면 경질화나 도금성의 열화를 초래하기 때문에, 강 중의 Si 함유량은 0.02% 이하로 제한한다. 또한, 공업적으로 저감시킬 수 있는 Si 의 하한값은 0.001% 정도이다.

?Mn : 0.15% 이상, 0.19% 이하

Mn 은 S 에 의한 열연 중의 적열 (赤熱) 취성을 방지하기 위해 유효한 원소이기 때문에, 0.15% 이상이 필요하다. 그러나, 전술한 바와 같이, Nb-IF 강에 B 를 첨가한 본 발명의 강에서는 주편 균열의 문제가 있고, Mn 을 0.19% 를 초과하여 첨가하면, 연속 주조 중에 MnS 가 과잉으로 석출되어 열간 취성의 요인이 되어, 주편 균열을 초래한다. 또한, MnS 로서 석출되지 않은 과잉 Mn 은 고용 Mn 이 되어 강의 강도를 증대시켜, 연성을 저하시킨다. 또한 고용 Mn 의 존재에 의해 재결정 온도도 상승하여, 소둔의 부하가 증대된다. 이상으로부터, 강 중의 Mn 함유량은 0.15% 이상 0.19% 이하로 한다.

?P : 0.020% 이하

P 는 불가피적으로 함유되는 불순물 원소이다. 0.020% 를 초과하여 함유하면 경질화에 의해 가공성을 열화시키기 때문에, 강 중의 P 함유량은 0.020% 이하로 제한한다. 또한, 공업적으로 저감시킬 수 있는 P 의 하한값은 0.001% 정도이다.

?S : 0.015% 이하

S 는 불가피적으로 함유되는 원소이다. 열연 중의 적열 취성을 발생시키는 불순물 성분이고, 또한 연속 주조 중에 MnS 로서 석출된 경우에도 열간 취성의 요인이 되어 주편 균열을 초래하기 때문에, 최대한 줄이는 것이 바람직하다. 따라서, 강 중의 S 함유량은 0.015% 이하로 한다. 또한, 공업적으로 저감시킬 수 있는 S 의 하한값은 0.0001% 정도이다.

?N : 0.0040% 이하

N 은 불가피적으로 함유되는 불순물 원소이다. N 량이 많으면, 연속 주조 중에 AlN 이나 BN 이 석출되어 열간 취성의 요인이 되고, 주편 균열을 초래한다. 또한, 이방성의 냉간 압연율 의존성에 영향을 미치는 고용 B 량에 변동을 주어, 이방성을 크게 한다.

따라서, 본 발명에 있어서 N 은 중요한 요건으로, N 량은 저감시킬 필요가 있으나, 0.0040% 까지는 허용할 수 있다. 이상의 이유에 의해, 강 중의 N 함유량은 0.0040% 이하로 한다. 바람직하게는 0.0030% 이하이다. 또한, 공업적으로 저감시킬 수 있는 N 의 하한값은 0.0001% 정도이다.

?Al : 0.020% 이상, 0.070% 이하

Al 은 제강에 있어서의 탈산에 필요한 성분으로서, 0.020% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 한편, 과도하게 첨가하면 개재물이 증가하여 표면 결함이 발생하기 쉽다. 이상으로부터, 강 중의 Al 함유량은 0.020% 이상, 상한을 0.070% 로 한다.

?Nb : 1.00 ≤ Nb/C (원자 당량비) ≤ 5.0

Nb 는 강 중의 고용 C 를 탄화물로서 석출시킴으로써, 고용 C 에 의한 딥 드로잉성 열화를 억제하기 때문에, C 함유량에 대해 당량 이상, 즉 Nb/C (원자 당량비) : 1.00 이상을 만족하도록 첨가한다. 한편, 과도하게 첨가하면 재결정 온도를 상승시키기 때문에, Nb/C (원자 당량비) : 5.0 이하로 한다. 이상으로부터, 강 중의 Nb 함유량은 Nb/C (원자 당량비) 가 1.00 이상, 5.0 이하를 만족하는 범위에서 첨가한다.

또한, 원자 당량비는 하기 식으로 산출된다.

Nb/C (원자 당량비) = {Nb 함유량 (질량%)/93}/{C 함유량 (질량%)/12}

?B : 1ppm ≤ B - (11/14)N ≤ 15ppm

B 량의 규정은 본 발명에 있어서 매우 중요한 요건이다.

여기서, N 함유량에 대한 B 함유량의 비율에 따른 면내 이방성의 변화를 조사하기 위해, 이하의 실험을 실시하였다.

C : 0.0018 ? 0.0025%, Si ≤ 0.01%, Mn : 0.19%, P : 0.008 ? 0.010%, S : 0.009 ? 0.011%, N : 0.0020 ? 0.0025%, Al : 0.038 ? 0.048%, Nb : 0.023 ? 0.025% 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 균열 (均熱) 온도 1250℃ 에서 균열 (均熱) 유지한 후, 열간 압연 종료 온도 900℃ 에서 열간 압연을 실시하였다. 이어서, 냉간 압연율을 변화시켜 냉간 압연하고, 그 후 소둔하였다. 얻어진 소둔판에 대해 Δr 을 측정하고, 냉간 압연율에 따른 변화를 조사하였다. 얻어진 결과를 도 2 에 나타낸다.

도 2 에 있어서, 가로축은 냉간 압연율 (%) 로서, 냉간 압연율 (%) = 100 × {(냉간 압연 전의 판 두께) - (냉간 압연 후의 판 두께)}/(냉간 압연 전의 판 두께) 에 의해 구한 값이다. 또한 세로축은 Δr (무단위) 로서, 얻어진 각 강판에 대해 JIS Z 2201 에 규정된 13 호 B 시험편을 사용하여, 압연 방향으로 평행, 45˚ 및 90˚ 의 3 방향의 r 값인 r₀, r₄₅, r₉₀ 을 JIS Z 2241 에 따라 측정하고, Δr = (r₀ + r₉₀ - 2 × r₄₅)/2 로 하여 구한 값이다. 또한, 도면 중의 기호는 각각 B 함유량 (질량%) 및 B - (11/14)N (질량 ppm) 의 값이, ▲ : 0.0019%, 3ppm, ○ : 0.0024%, 6ppm, △ : 0.0026%, 10ppm, ● (흑색) : 0.0021%, 1ppm, ◆ : 0.0009%, 0ppm 미만, ● (회색) : 0.0015%, 0ppm 미만인 강판에 대한 결과를 나타낸다 (후술하는 표 1 의 강 번호 1 ? 6 에 대응). 또한 B - (11/14)N 에 있어서 B 는 강 중의 B 함유량 (질량 ppm), N 은 강 중의 N 함유량 (질량 ppm) 을 나타낸다.

도 2 로부터, B - (11/14)N 의 값을 1ppm 이상으로 함으로써, 냉간 압연율이 변화하여도 Δr 의 변동이 매우 작아지는 것, 즉 Δr 의 냉간 압연율 의존성이 매우 작아지는 것을 알 수 있다.

즉, B - (11/14)N 이 1ppm 이상으로 되는 양의 B 를 함유시킴으로써, N 함유량에 대해 B 함유량을 당량 이상으로 첨가하게 되어, 고용 B 가 확보된다. 그 결과, 기구의 상세한 내용은 명확하지 않지만, Δr 의 냉간 압연율 의존성이 매우 작아져, 냉간 압연율에 있어서의 제조 조건 범위를 넓게 할 수 있게 되어 있다.

한편, 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 고용 B 의 양을 1ppm 부터 증가시켜도 Δr 의 냉간 압연율 의존성에는 현저한 개선은 보이지 않는다. 고용 B 를 과도하게 존재시키면 재결정 온도를 상승시켜, 냉간 압연 후의 재결정 소둔 온도를 고온으로 설정할 필요가 있어 제조 비용의 관점에서 바람직하지 않기 때문에, B 량은 B - (11/14)N 이 15ppm 이하로 되는 양으로 한정한다. 또한, 강 성분의 적중 정밀도가 높은 설비에 있어서는, 재결정 온도를 보다 낮게 하기 위해, 바람직하게는 B - (11/14)N 을 10ppm 미만, 보다 바람직하게는 B - (11/14)N 을 5ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다. 발명자들의 조사에 의하면, B - (11/14)N 이 15ppm 을 초과하면 재결정 온도는 약 130℃ 나 상승하는데, 15ppm 이하이면 상승량은 약 100℃ 이하, 10ppm 미만이면 약 70℃ 이하, 5ppm 미만이면 약 40℃ 이하까지 억제할 수 있다.

또한, 상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 한다. 제조 과정에서 Sn, Pb, Cu, Mo, V, Zr, Ca, Sb, Te, As, Mg, Na, Ni, Cr, Ti, 희토류 원소 (REM) 등의 각종 원소가 불순물로서 합계 0.5% 이하 정도 혼입되는 경우가 있으나, 이와 같은 불순물도 본 발명의 효과에 특별히 영향을 미치지는 않는다.

[강판의 구조]

본 발명의 강판은, Δr 이 -0.10 이상, 0.10 이하, 즉 절대값으로 0.10 이하로 한다. Δr 을 당해 범위로 함으로써, 전지 캔 등으로 가공한 경우의 귀부 높이를 현저하게 저감시킬 수 있다. 또한, 강판의 Δr 의 제어는 상기 강판 조성과, 후술하는 제조 방법에 의해 달성한다.

또한 본 발명의 강판은, 판 두께가 0.25㎜ 이상, 0.50㎜ 이하인 것이 바람직하다. 종래에, 면내 이방성을 저감시키는 노력은, 캔용 강판 (판 두께 0.2㎜ 이하) 혹은 자동차용 등의 딥 드로잉용 냉연 강판 (판 두께 0.7㎜ 이상) 의 분야에서 주로 실시되었고, 전지 캔에 최적인 판 두께가 0.25㎜ 이상, 0.50㎜ 이하인 영역에 있어서 Δr 을, 특히 냉연 압하율과의 관계에 있어서 적정화하는 연구는 적다. 본 발명은, 특히 이와 같은 판 두께 영역에 있어서 효과를 최대한으로 발휘한다.

[제조 방법]

다음으로, 본 발명의 이방성이 작은 강판의 제조 조건 한정 이유에 대해 설명한다.

상기에 규정하는 성분 조성을 갖는 강을 용제 (溶製) 하여, 연속 주조에 의해 주편으로 하고, 열간 압연한다.

열간 압연에서는, 연속 주조한 주편을 직접 혹은 약간 가열하고 나서 압연해도 되고 (이른바 direct charge 혹은 hot charge), 일단 냉각시킨 주편을 재가열하여 압연할 수도 있다.

재가열하는 경우의 가열 온도는 1050℃ 이상 1300℃ 이하로 한다. 식히기 전의 주편을 약간 가열하는 경우의 가열 온도도 동일하게 한다. 주편을 직접 압연하는 경우에는, 상기 온도 범위 내에서 압연을 개시하는 것이 바람직하다.

열간 압연 종료 온도는, Ar3 변태점 이상으로 한다. 즉, 열간 압연 종료 온도는, 압연 후의 결정 입경을 균일하게 하기 위해, 또한 열연판 단계에서의 이방성을 작게 하기 위해, Ar3 변태점 이상으로 할 필요가 있다.

또한 상기 가열에 있어서, 1050℃ 미만의 가열 온도에서는, 열간 압연 종료 온도를 Ar3 변태점 이상으로 하기가 곤란해진다. 또한 1300℃ 를 초과하면, 주편 표면에 생성되는 산화물량이 많아져, 산화물에서 기인된 표면 결함이 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다.

이어서, 열간 압연한 강판을 필요에 따라 산 세정하고, 70% 이상 87% 이하의 냉간 압연율로 냉간 압연한다.

산 세정은 열간 압연한 강판의 표면 스케일을 제거하기 위해 실시하는 일반적인 공정으로서, 황산 혹은 염산 등의 산으로 실시하면 된다. 산 세정 후에 냉간 압연을 실시한다.

냉간 압연율이 70% 미만에서는, 재결정 소둔 후의 결정 입경이 조대해져, 캔체 가공시에 표면이 거칠어지기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 냉간 압연율이 87% 를 초과하면 Δr 의 절대값이 증대하여 이방성이 커진다. 따라서, 냉간 압연율은 70% 이상 87% 이하로 한다.

이어서, 연속 소둔 라인에 의해 재결정 온도 이상에서 소둔을 실시할 필요가 있다. 소둔 온도가 재결정 온도를 밑돌면 강판이 경질로 될 뿐아니라, 균일한 가공이 곤란해진다. 한편, 소둔 온도가 830℃ 를 초과하면, Nb 에 의해 고착되어 있던 C 가 다시 고용되어, 딥 드로잉성이 열화되고, 또한 결정 입경이 조대해져, 표면이 거칠어지기 쉬워질 위험도 있기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상한은 830℃ 로 한다.

또한, 판 두께가 0.25 ? 0.50㎜ 정도인 경우, 고온 소둔할 수 있는 통상적인 딥 드로잉용 강판용의 연속 소둔로를 통과시키기에는 지나치게 얇아 파단의 위험이 있다. 이 때문에 캔용 강판에 적합한, 비교적 가열 능력이 낮은 연속 소둔로를 사용하는 경우가 많다. 이 관점에서도, 830℃ 를 초과하는 연속 소둔은 설비적인 곤란이 수반되므로 바람직하지 않다.

상기 어느 관점에서도, 소둔 온도의 상한은 830℃ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 소둔 시간은 30 ? 120 초 정도가 바람직하다.

소둔 후, 강판 형상이나 표면 거칠기를 조정하는 것을 목적으로 하여, 조질 압연을 실시해도 된다. 조질 압연의 연신율 (신장율이라고도 한다) 은 특별히 지정하지 않지만, 통상 실시되고 있는 0.3% ? 2.0% 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

[강판의 적용]

이상에 의해 본 발명의 강판이 제조되는데, 필요에 따라 Ni 도금, Sn 도금, Cr 도금, 혹은 이들 금속의 합금 도금을 실시해도 된다. 혹은, 도금 후에 확산 소둔을 실시하여 확산 합금 도금으로 해도 된다. 또한, 용도에 따라 수지 피복 등, 기타 표면 피막을 부여하는 것도 자유이다. 본 발명의 강판은 성형 가공에 제공되는 것이 일반적이지만, 상기 각종 표면 처리나 수지 피복 등을 실시한 후, 성형 가공을 실시해도 된다. 혹은 성형 가공한 후, 각종 표면 처리나 수지 피복 등을 실시해도 된다.

본 발명의 강판은, 특히 전지의 부품이 되는 전지 캔에 대한 적용에 적절하여, 양호한 강판 수율로 전지 캔을 제조할 수 있다. 본 발명의 강판을 적용할 수 있는 전지 (화학 전지) 의 종류에 특별히 제한은 없고, 예를 들어 건전지나 2 차 전지 (리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지 등) 등에 적용할 수 있다. 특히 직경 10 ? 30㎜ 정도의 원통형으로 성형하는 (혹은 이것을 다시 각통형으로 성형하는) 것에, 본 발명의 강판은 특히 바람직하게 적용할 수 있다.

전지 캔을 제조함에 있어서는, 이미 서술한 DI 성형 등의 다양한 가공 방법을 적용할 수 있다. 전지의 제조에 있어서는, 전지 캔에 정극 (正極) 재료, 부극 (負極) 재료, 세퍼레이터, 단자 등 기타 필요한 소재?부재를 장입?장착한다.

(실시예 1)

표 1 에 나타낸 성분을 갖는 주편을 제조하였다. 표 1 에 있어서, 번호 1 ? 4 는 본 발명에서 규정한 성분에 관한 조건을 만족하는 강재이고, 번호 5 ? 8 은 본 발명에서 규정한 성분에 관한 조건을 벗어나는 강재이다.

이어서, 상기에 의해 얻어진 주편에 대해 열간 연성을 조사하였다. 열간 연성의 조사는, 얻어진 주편에서 원주형의 인장 시험편을 채취하여 일단 가열 온도로 승온 후, 시험 온도로 냉각시켜 인장 시험을 실시하는 고온 인장 시험을 실시하였다. 인장 시험편 형상은 도 1 에 나타내는 것을 사용하였다. 고온 인장 시험에 있어서는 하기 식으로 정의되는 파단 후의 드로잉값 (%) 을 JIS Z 2241 에 준하여 측정하고, 그 값이 40% 이상으로 된 경우를 합격으로 판정하였다.

드로잉값 (%) = 100 × (원단면적 - 드로잉 후 최소 단면적)/원단면적

이 때의 시험 조건은 하기와 같다.

(고온 인장 시험 조건)

가열 온도 (SRT) : 1420℃

가열 온도 유지 시간 : 60 초

시험 (인장) 온도 : 950℃

시험 온도 유지 시간 : 60 초

변형 속도 : 2 × 10^-3/초

결과를 표 2 에 나타낸다.

이어서, 열간 연성을 합격으로 판정한 주편만 열간 압연을 실시하였다. 열간 압연 조건은, 균열 (均熱) 온도 1250℃, 열간 압연 종료 온도 900℃ 로 하였다. 또한, 열간 압연을 실시한 재료의 Ar3 변태 온도는 모두 880℃ 이었다. 여기서, Ar3 변태 온도는 포마스터 시험 (formaster) 에 의해 가열한 시험편을 Ar3 변태 온도 부근에서 서냉시키고, 열 팽창을 일으키는 온도를 조사함으로써 얻었다.

*이어서, 열간 압연판을 표 3 에 나타내는 조건으로 냉간 압연하고, 재결정 소둔을 실시한 후, 조질 압연을 실시하였다. 조질 압연의 신장율은 0.5% 로 하였다. 얻어진 강판의 판 두께는 0.20 ? 0.70㎜ (본 발명 범위 내의 냉간 압연율의 강판에서는 0.26 ? 0.60㎜) 의 범위 내이었다.

또한, 표 2 에 기재된 재결정 온도는, 비커스 경도 조사 및 금속 조직의 관찰에 의해 조사하였다. 재결정 온도는 냉간 압연율이 낮은 편이 낮아지기 때문에, 각 강에 대해 가장 낮은 재결정 온도가 되는 70% 냉간 압연 후의 시험편에 각종 온도에서 45 초간의 열 처리를 실시한 후, 판 두께 단면의 판 두께 1/2 위치에서 하중 (시험력) 1.961N (200gf) 으로 비커스 경도 측정 (JIS Z 2244) 을 실시하였다. 또한, 각 열 처리 온도는 700℃ 를 시점으로 하여 10℃ 간격으로 설정하였다. 일반적으로 냉간 압연판에 열 처리를 실시하면, 재결정의 진행에 따라 경도가 급격하게 저하되는 온도 구간이 나타난다. 본 발명의 검토에 있어서는, 경도의 급격한 저하가 멈추는 온도를 조사하고, 또한 금속 조직으로 보았을 때 100% 재결정이 완료되는 최저 온도를 재결정 온도로 하였다.

이어서, 상기에 의해 얻어진 냉연 강판에 대해 이방성을 조사하였다. 이방성의 조사는, 얻어진 각 강판에 대해, JIS Z 2201 에 규정된 13 호 B 시험편을 사용하여, 압연 방향으로 평행, 45˚ 및 90˚ 의 3 방향의 r 값인 r₀, r₄₅, r₉₀ 을 JIS Z 2241 에 따라 측정하고, Δr = (r₀ + r₉₀ - 2 × r₄₅)/2 로 하여, Δr 이 ±0.10 인 범위를 합격으로서 판정하였다.

결과를 표 3 에 병기한다.

표 3 으로부터, 본 발명예에서는, Δr 이 ±0.10 이내에서 Δr 의 냉간 압연율 의존성이 작고, 제조 조건의 편차에 의한 Δr 의 변화가 작은, 이방성이 작은 강판이 얻어졌다.

한편, 비교예에서는, Δr 이 0.26 ? 0.33 혹은 -0.13 ? -0.25 로 Δr 의 냉간 압연율 의존성이 크고, 제조 조건의 편차에 의한 Δr 의 변화가 크기 때문에, 이방성 면에서 열등한 것을 알 수 있다.

또한, 제조 조건이 적합 범위를 벗어난 경우, 표면 거칠어짐?주름 등이 발생하거나, 경질이 되어 특히 아이어닝 가공이 곤란해지는 등의 문제를 발생시킨다. 또한, 표면 거칠어짐이나 주름의 유무는 육안으로 판정하였다.

(실시예 2)

표 4 에 나타낸 성분을 갖는 주편을 제조하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 열간 연성 및 Ar3 변태 온도를 조사하였다 (표 5 에 기재). 각 강의 Ar3 변태 온도는 720 ? 860℃ 의 범위 내이었다.

이어서, 열간 연성을 합격으로 판정한 주편만 열간 압연을 실시한 후, 표 6 에 기재된 조건으로 냉간 압연하고, 재결정 소둔 및 조질 압연을 실시하였다. 표 6 에 기재된 것 이외의 조건은, 실시예 1 과 동일하게 하였다. 재결정 온도에 대해서도, 실시예 1 과 동일한 방법으로 조사하여 표 5 에 병기하였다.

표 6 으로부터, 본 발명의 조성 범위 및 냉연 압하율을 모두 만족한 경우에만, Δr 이 ±0.10 이내인 냉연 강판이, 다른 문제를 발생시키지 않고 얻어지는 것을 알 수 있다.

Claims

질량% 로, 0% < C ≤ 0.0030%, 0% < Si ≤ 0.02%, Mn : 0.15 ? 0.19%, 0% < P ≤ 0.020%, 0% < S ≤ 0.015%, 0% < N ≤ 0.0040%, Al : 0.020 ? 0.070%, Nb : 1.7 ≤ Nb/C (원자 당량비) ≤ 5.0, B : 1ppm ≤ B - (11/14)N < 5ppm (식 중 B 및 N 은 각각의 원소의 함유량) 을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, r 값의 면내 이방성 Δr 이 -0.10 ≤ Δr ≤ 0.10 이고, 판 두께가 0.25㎜ 이상, 0.40㎜ 미만인 전지 캔용 냉연 강판.
제 1 항에 기재된 조성을 갖는 주편을, 1050℃ ? 1300℃의 온도로 균열 (均熱) 유지한 후, Ar3 변태점 이상의 종료 온도에서 열간 압연을 실시하고,
이어서, 70 ? 87% 의 압연율로 냉간 압연을 실시하고,
이어서, 재결정 온도 ? 830℃ 의 소둔 온도에서 연속 소둔 라인에 의한 소둔을 실시하고,
신장율 0.5%로 조질압연을 실시하는
판 두께가 0.25㎜ 이상, 0.40㎜ 미만인 전지 캔용 냉연 강판의 제조 방법.
제 1 항에 기재된 강판을 성형하여 이루어지는 전지 캔을 갖는 전지.
제 1 항에 기재된 강판에 딥 드로잉 가공을 실시하여 전지 캔으로 성형하는 공정을 갖는, 전지의 제조 방법.