KR20120099507A - 성형성과 형상 동결성이 우수한 냉연 강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

우수한 성형성 및 형상 동결성을 구비하는 냉연 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 질량％ 로, C : 0.0010 ? 0.0030 ％, Si : 0.05 ％ 이하, Mn : 0.1 ? 0.5 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ? 0.10 ％, N : 0.0010 ? 0.0050 ％ 및 Nb : 0.010 ? 0.035 ％ 를 함유하고, 또한 Al 함유량 및 N 함유량이 이하의 (1) 식의 관계를 만족시키고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 냉연 강판으로서, 그 냉연 강판이 평균 입경 : 8 ? 20 ㎛ 의 페라이트 입자를 주체로 하는 조직을 갖고, {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률이 그 조직의 50 ％ 이상으로 한다.
[％Al]/[％N] ≥ 10 … (1)
단,［％M］은 M 원소의 함유량을 나타낸다 (질량％).

Description

성형성과 형상 동결성이 우수한 냉연 강판 및 그의 제조 방법{STEEL PLATE HAVING EXCELLENT MOLDABILITY AND SHAPE RETENTION, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 전기, 자동차, 건재 등의 분야에 있어서, 대형 평판 형상을 한 부품의 부재로서 최적인, 성형성과 형상 동결성이 우수한 냉연 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

지구 환경 문제에 있어서의 CO₂ 삭감이나, 저비용화를 위한 소재 사용량 삭감을 위해 강판을 박육화하여, 강재 사용량을 삭감하고자 하는 요망이 커지고 있다. 그러나, 강판을 박육화하면, 부품 강성이 저하되고, 휘거나 패이거나 하는 등의 문제가 발생한다. 또한, 박형 텔레비전 등의 대형화가 진행되어 있는 상품용 강판에서는, 더욱 패이기 쉬워지는 등, 강판의 박육화에 수반되는 문제가 커지고 있다.

또, 강판의 부품 강성을 확보하려면, 엠보싱이나 비드 가공을 실시하여, 그 엠보싱이나 비드의 높이를 크게 하거나 강판의 단부를 굽히거나 하는 등의 방법이 생각되지만, 그 경우에는, 프레스 가공에 수반되는 균열이나 변형 등 새로운 문제가 발생하게 된다. 그 때문에, 성형성과 형상 동결성이 우수한 강판에 대한 요구는 점점 커지고 있다.

종래, 형상 동결성이 우수한 강판으로서 예를 들어, 특허문헌 1 에는, {100} 면과 {111} 면의 비를 1.0 이상으로 하여, 굽힘 가공시의 강판의 스프링백을 억제하는 기술이 개시되어 있다.

또, 성형성과 형상 동결성을 양립시킨 강판으로서, 예를 들어 특허문헌 2 에 개시되어 있는 바와 같이, {100}<011> ? {223}<100> 방위군의 X 선 랜덤 강도비의 평균값 (A) 를 4.0 이상으로 하고, 또한 {554}<225>, {111}<112> 및 {111}<110> 의 3 개의 결정 방위의 X 선 랜덤 강도비의 평균값 (B) 을 3.0 이상으로 하고, 또한 1.0 ≤ (A)/(B) ≤ 4.0 으로 하고, 또한, 압연 방향 및 그것과 직각 방향의 r 값 중 적어도 1 개를 0.7 이하로 하고, 또한 r 값의 평균값은 0.8 이상으로 함으로써 가공성과 형상 동결성을 양립시키는 기술이 개시되어 있다.

국제 공개 제2000/6791호 팜플렛 일본 공개특허공보 2004-131754호

그러나, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 강판은, 모두 굽힘 가공시에 있어서의 일정한 형상 동결성은 갖는데, 예를 들어 연장 가공과 같은 높은 연성을 필요로 하는 가공의 경우에는, 충분한 형상 동결성이 얻어지지 않는다는 문제가 있어, 엠보싱 가공이나 비드 가공 등의, 더욱 연장 높이가 큰 가공의 경우에는, 잘록한 부분이 생기거나 하는 등의 문제가 남아 있었다.

본 발명의 목적은, 강판의 성분 및 강판의 조직의 적정화를 도모함으로써, 성형성 및 형상 동결성을 향상시킨 냉연 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

발명자들은, 상기 문제를 해결하기 위해 검토를 거듭한 결과, 이하에 서술하는 지견을 얻었다.

(1) 극저탄소강에 있어서의 페라이트 입경과 집합 조직을 제어하기 위해서는, 열간 압연, 냉간 압연 후의 각 공정에 있어서, 승온 도중의 미재결정의 단계에서, 변형의 축적이 크게 재결정되기 쉬운 {111} 주위에 AlN 을 우선적으로 석출시킬 필요가 있다.

(2) 또, 냉간 압연 후의 어닐링 과정에 있어서, 균열시에 AlN 을 핵으로서 석출시키는 NbC 에 의해 {111} 주위의 페라이트의 재결정을 억제할 필요가 있다.

(3) 또한, {211} 주위의 재결정을 촉진시키면서 페라이트의 입경을 제어하는 것이 유효하다.

상기한 조건을 만족시킴으로써, 저항복 강도 (이하, YP 라고 함) 화, 고균일 연신화, 및 저 r 값화를 양립시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 이와 같은 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지 구성은 이하와 같다.

1. 질량％ 로, C : 0.0010 ? 0.0030 ％, Si : 0.05 ％ 이하, Mn : 0.1 ? 0.5 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ? 0.10 ％, N : 0.0010 ? 0.0050 ％ 및 Nb : 0.010 ? 0.035 ％ 를 함유하고, 또한 Al 함유량 및 N 함유량이 이하의 (1) 식의 관계를 만족시키고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 냉연 강판으로서, 그 냉연 강판이 평균 입경 : 8 ? 20 ㎛ 의 페라이트 입자를 주체로 하는 조직을 갖고, {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률이 그 조직의 50 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 성형성과 형상 동결성이 우수한 냉연 강판.

[％Al]/[％N] ≥ 10 … (1)

단, [％M] 은 M 원소의 함유량을 나타낸다 (질량％).

2. 상기 냉연 강판이, 추가로 질량％ 로, B : 0.0003 ? 0.0015 ％ 를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 1 에 기재된 냉연 강판.

3. 상기 1 또는 2 에 기재된 조성으로 이루어지는 강의 슬래브를, 마무리 온도 : 870 ? 950 ℃ 에서 열간 압연을 종료하고, 450 ? 630 ℃ 의 범위에서 권취하고, 이어서 산세 후, 압하율 : 80 ％ 이하에서 냉간 압연을 실시한 후, 어닐링을 실시할 때에, 600 ℃ 에서 730 ? 850 ℃ 의 균열 (均熱) 온도까지를 이하의 (2) 식의 관계를 만족시키는 속도 v₁ 로 가열시키고, 그 균열 온도역에 30 ? 200 s 유지한 후, 3 ℃/s 이상의 속도 v₂ 로 600 ℃ 까지 냉각시키는 것을 특징으로 하는 성형성과 형상 동결성이 우수한 냉연 강판의 제조 방법.

v₁ (℃/s) : ([％Al]/[％N])/10 ? ([％Al]/[％N]) … (2)

단, [％M] 은 M 원소의 함유량을 나타낸다 (질량％).

이 발명에 따라, 극저탄소강에 Nb 등을 첨가한 소재를, 냉간 압연 후의 어닐링에 있어서, Al 과 N 의 질량비에 따라 승온 속도를 제어함으로써, 강판의 집합 조직과 입경이 최적화되어, 강판의 YP, 균일 연신율 및 r 값을 각각 효과적으로 제어할 수 있는 결과, 성형성 및 형상 동결성을 효과적으로 개선시킬 수 있다.

도 1 은, {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률과 압연 방향, 압연 45 °방향, 압연 직각 방향의 r 값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 페라이트의 평균 입경과 YP 의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 페라이트의 평균 입경과 균일 연신율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 「가열 속도 v₁/(Al/N)」의 값과 {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 원통 연장 시험용 프레스의 단면도이다.
도 6 은, 프레스 후의 강판의 단면도이다.

이하, 본 발명에 있어서, 강판 성분을 상기 범위에 한정한 이유에 대해 구체적으로 설명한다.

또한, 이하에 있어서, 강 중의 성분을 나타내는 ％ 표시는, 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 를 나타내는 것으로 한다.

C : 0.0010 ? 0.0030 ％

C 는, 열간 압연 후에 고용체로서 존재시킴으로써, 냉간 압연시에 입자 내로의 전단 변형의 도입을 촉진시킬 수 있어, r 값의 상승을 억제할 수 있다. 또, 냉간 압연 후의 어닐링 과정에 있어서의 균열 유지시에, Nb 와 미세한 탄화물을 형성함으로써, 페라이트의 입자 성장을 제어하여, 입경 및 집합 조직을 최적화할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, C 는 0.0010 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 0.0030 ％ 를 초과하여 C 가 첨가된 경우, C 가 탄화물로서 존재하는 경우에는 YP 의 상승 및 균일 연신율의 저하를 초래하고, 또 고용 C 로서 존재하는 경우에는 시효 경화에 의한 YP 의 추가적인 상승을 초래하기 때문에, C 는 0.0030 ％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.0020 ％ 이하이다.

Si : 0.05 ％ 이하

Si 는, 0.05 ％ 를 초과하여 다량으로 첨가되면, 강판이 경질화되어 가공성이 열화되거나, 어닐링시의 Si 산화물의 생성에 의해 도금성이 저하된다. 또, 열간 압연을 실시할 때에, 조직이 오스테나이트로부터 페라이트로 변태되는 온도가 상승하기 때문에, 오스테나이트 영역에서 압연을 종료시키는 것이 어려워진다. 따라서, Si 는 0.05 ％ 이하로 할 필요가 있다.

Mn : 0.1 ? 0.5 ％

Mn 은, 유해한 강 중 S 를 MnS 로서 무해화시키기 때문에, 0.1 ％ 이상 첨가할 필요가 있다. 한편, 0.5 ％ 를 초과하는 다량의 첨가는, 강판의 경질화에 의한 가공성의 열화나, 어닐링시의 페라이트 입자의 재결정을 억제한다는 점에서, Mn 은 0.5 ％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.3 ％ 이하이다.

P : 0.05 ％ 이하

P 는, 강판의 결정립의 입계에 편석되어, 연성이나 인성을 열화시킨다는 점에서 0.05 ％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.03 ％ 이하이다.

S : 0.02 ％ 이하

S 는, 열간 가공에서의 연성을 현저하게 저하시킴으로써, 열간 균열을 유발하여, 표면 성상을 현저하게 열화시킨다. 또한, S 는 강판의 강도의 향상에 거의 기여하지 않을뿐만 아니라, 불순물 원소로서 조대 (粗大) 한 MnS 를 형성함으로써 연성을 저하시킨다. 따라서, S 량은 최대한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.02 ％ 이하이면 허용할 수 있다.

Al : 0.02 ? 0.10 ％

Al 은, 냉간 압연 후의 어닐링 과정에 있어서, 승온시에 질화물을 형성함으로써, NbC 의 석출 사이트로서 작용하기 때문에, 페라이트의 입자 성장을 제어하여, 강판의 입경 및 집합 조직을 최적화할 수 있다. 또, 질화물을 형성함으로써 고용 N 에 의한 시효 경화를 억제할 수 있다. 이들 효과를 얻기 위해서는 Al 은 0.02 ％ 이상으로 할 필요가 있다.

한편, 0.10 ％ 를 초과하는 다량의 Al 은, 질화물의 석출을 촉진시켜, {111} 주위에서의 페라이트 입자의 우선적인 석출이 억제된다. 또한, 열간 압연시에 있어서, 강이 오스테나이트로부터 페라이트로 변태되는 온도가 상승하기 때문에, 오스테나이트 영역에서 압연을 종료시키는 것이 곤란해진다. 따라서, Al 은 0.10 ％ 이하로 할 필요가 있다.

N : 0.0010 ? 0.0050 ％

N 은, 냉간 압연 후의 어닐링 과정에 있어서, 승온시에 Al 과 질화물을 형성함으로써, NbC 의 석출 사이트로서 작용하여, 페라이트의 입자 성장을 제어하여, 입경 및 집합 조직을 최적화할 수 있다. 그 때문에, N 은 0.0010 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 0.0050 ％ 를 초과하여 다량으로 첨가하면, 열간 압연 중에 슬래브 균열을 수반하여 표면 흠집이 발생할 우려가 생긴다. 또, 어닐링 후에 고용 N 으로서 존재하는 경우에는 시효 경화를 일으킨다. 따라서, N 은 0.0050 ％ 이하로 할 필요가 있다.

Nb : 0.010 ? 0.035 ％

Nb 는, 냉간 압연 후의 어닐링 과정에 있어서의 균열시에, 탄화물을 형성함으로써 페라이트의 입자 성장을 제어하여, 입경 및 집합 조직을 최적화할 수 있다. 또한, 열간 압연에 있어서는, 고용 Nb 로서 존재하고, 오스테나이트의 재결정을 억제함으로써 마무리 압연 후의 냉각에 있어서, 미재결정 오스테나이트로부터의 페라이트 변태를 촉진시켜, 저 r 값화에 유리한 집합 조직을 발달시킬 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해 Nb 는 0.010 ％ 이상 첨가할 필요가 있다.

한편, 0.035 ％ 를 초과하는 다량의 Nb 첨가는, Nb 의 탄질화물이나 고용 Nb 의 증대를 초래하고, 강판의 경질화에 의한 연성의 저하를 초래함과 함께, 어닐링시의 페라이트의 재결정을 억제한다는 점에서, 어닐링 온도가 높아져, 집합 조직을 제어할 수 없게 된다. 따라서, Nb 는 0.035 ％ 이하로 할 필요가 있다. 특히 바람직한 Nb 량은 0.012 ? 0.030 ％ 의 범위이다.

이상, 본 발명의 기본 성분에 대해 설명하였는데, 본 발명에서는 r 값을 낮추고, 강판의 형상 동결성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, B : 0.0003 ? 0.0015 ％ 를 추가로 함유시킬 수 있다.

B : 0.0003 ? 0.0015 ％

B 는, 열간 압연에 있어서 고용 B 로서 존재하고, 오스테나이트의 재결정을 억제함으로써, 마무리 압연 후의 냉각시에 있어서, 미재결정 오스테나이트로부터의 페라이트 변태를 촉진시켜, 저 r 값화에 유리한 집합 조직을 발달시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, B 는 0.0003 ％ 이상 첨가할 필요가 있다.

한편, B 가 0.0015 ％ 를 초과하여 다량으로 존재하는 경우에는, 냉간 압연 후의 어닐링시에 페라이트의 재결정을 억제한다는 점에서, 어닐링 온도를 높게 할 필요가 생겨 강판의 집합 조직을 제어할 수 없게 된다. 따라서, B 는 0.0015 ％ 이하로 할 필요가 있다.

[％Al]/[％N] ≥ 10

또, N 의 함유량 [％N] 에 대해 Al 의 함유량 [％Al] 이 적으면, 냉간 압연 후의 어닐링 과정에 있어서의 승온시에 AlN 의 석출이 억제된다. 그래서, 본 발명에서는, N 의 함유량 [％N] 에 대해 Al 의 함유량 [％Al] 은 10 배 이상으로 할 필요가 있다.

단, 상기 [％M] 은 M 원소의 함유량 (질량％) 을 나타내고, 이하에도 [％M] 은 M 원소의 함유량 (질량％) 을 나타낸다.

또한, 본 발명의 냉연 강판의 상기 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 여기서, 불가피적 불순물이란, 상기 성분 이외의 것으로서, 본 발명의 작용?효과를 저해하지 않는 한에 있어서 함유되는 미량 원소를 의미한다.

다음으로, 본 발명에 따른 강판의 조직에 대해 설명한다.

페라이트의 평균 입경 : 8 ? 20 ㎛

본 발명에 따른 강의 조직은, 평균 입경 : 8 ㎛ 이상의 페라이트상을 주체로 함으로써, 저 YP 와 고균일 연신율을 양립시킬 수 있다.

한편, 페라이트의 입경이 20 ㎛ 를 초과하여 커지면, 프레스 가공시에 표면 거침 등의 표면 모양이 현재 (顯在) 화될뿐만 아니라, 집합 조직의 제어도 곤란해져 r 값이 높아지게 된다. 따라서, 페라이트의 평균 입경은 20 ㎛ 이하로 할 필요가 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 페라이트상 이외의 조직은, 세멘타이트상이나 베이나이트상 등이지만, 본 발명에 말하는 페라이트상을 주체로 한다는 것은, 페라이트가 강판 조직의 면적률로 90 ％ 이상의 범위를 차지하고 있는 것이다. 바람직하게는 95 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 100 ％ 이다.

{211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률 : 50 ％ 이상

{211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률을 크게 함으로써, r 값을 압연 방향, 압연 직각 방향 등 판면 전체 방향에 대해 작게 할 수 있는데, 특히, 강판의 조직 전체에 대해 상기 면적률을 50 ％ 이상으로 하면, r 값을 판면의 전체 방향에 대해 2.0 이하로 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률은 50 ％ 이상으로 한다. 바람직하게는 60 ％ 이상이다.

또한, 본 발명에 말하는 {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자란, 강판면에 대해 EBSD (Electron Backscatter Diffraction) 장치를 사용하여 구한 {211} 로부터 15 °이내인 페라이트 입자를 의미한다.

이하, 본 발명에 있어서의 각 제조 공정에 대해 구체적으로 설명한다.

용제 방법은 통상적인 전로 (轉爐) 법, 전로 (電爐) 법 등, 종래 공지된 용제 방법을 모두 적용할 수 있다. 용제된 강은, 슬래브로 주조 후, 그대로 혹은 냉각시키고 가열시켜, 열간 압연을 실시하여 열 연판으로 마무리한 후 권취한다. 이어서, 산세 후 냉간 압연 및 어닐링을 실시한다.

열간 압연시의 마무리 온도 : 870 ? 950 ℃

열간 압연시의 마무리 압연 도중에, 강판 조직이 오스테나이트상으로부터 페라이트상으로 변하면, 압연 하중이 급격하게 저하되어 압연기의 하중 제어가 곤란해진다. 이 경우에는, 통판 중에 강판의 파단 등의 위험이 발생한다.

또, 상기 마무리 압연의 최초부터 페라이트상으로 통판시키면, 이와 같은 위험은 회피할 수 있지만, 압연 온도가 저하되고, 열 연판의 조직이 미재결정 페라이트가 되어, 냉간 압연시의 하중이 증대된다는 문제가 발생한다. 따라서, 상기 마무리 압연은 오스테나이트상으로 종료시키는 것이 중요하고, 870 ℃ 이상에서 종료시키는 것이 필요하다.

한편, 상기 마무리 압연의 종료 온도가 950 ℃ 를 초과하면, 오스테나이트 영역에서의 재결정이 촉진되고, 마무리 압연 후의 냉각에 있어서, 미재결정 오스테나이트로부터의 페라이트 변태가 억제되기 때문에, 강판의 r 값이 상승한다. 따라서, 상기 마무리 압연은 950 ℃ 이하에서 종료할 필요가 있다. 바람직한 온도 범위는 880 ? 920 ℃ 이다. 또한, 열간 압연 후, 강판의 권취까지의 냉각 속도는 특별히 한정하지 않지만, 공냉 이상의 냉각 속도가 바람직하다. 단, 필요에 따라 100 ℃/s 이상의 급냉을 실시해도 된다.

권취 온도 : 450 ℃ ? 630 ℃

열간 압연 후의 권취 온도가 낮으면, 어시큘러 페라이트의 생성에 의해, 강판이 경질화되고, 그 후의 냉간 압연시에 있어서의 하중이 높아져, 실조업이 곤란해진다. 따라서, 권취 온도는 450 ℃ 이상으로 할 필요가 있다.

한편, 권취 온도가 630 ℃ 를 초과하면, 열연 코일 냉각시에 AlN 이나 NbC 가 석출되어, 냉간 압연 후의 어닐링 과정에 있어서의 탄질화물의 석출 제어에 의한 페라이트의 입경이나 집합 조직의 제어를 할 수 없게 된다. 또한, 열간 압연 단계에서 탄화물의 석출이 촉진되어 고용 C 가 없어지면, 냉간 압연시에 있어서, 고용 C 에 의한 강판 결정 입자 내로의 전단 변형 도입 효과를 얻을 수 없게 되어, r 값이 상승한다. 따라서, 권취 온도는 630 ℃ 이하로 할 필요가 있다.

압하율 : 80 ％

냉간 압연시의 압하율이 크면, 강판의 집합 조직이 발달하기 쉬워 r 값이 상승한다. 따라서, 압하율은 80 ％ 이하로 할 필요가 있다. 한편, 하한은 특별히 한정하지 않지만, 압하율이 작은 경우에는, 소정의 제품 두께에 대해 열 연판의 판두께를 근접시킬 필요가 생기기 때문에, 열간 압연이나 산세에서의 생산성이 저하된다. 그 때문에, 압하율은 50 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

600 ℃ 에서 균열 온도까지의 가열 속도 v₁ (℃/s) : [％Al]/[％N])/10 ? ([％Al]/[％N])

냉간 압연 후의 승온 과정에 있어서, 600 ℃ 에서 균열 온도까지의 가열 속도 v₁ 이 작으면, AlN 의 석출이 촉진되어 {111} 주위뿐만 아니라, {211} 주위에도 AlN 은 석출되기 때문에, 균열 온도역에서의 페라이트 재결정을 제어할 수 없게 된다. 이와 같은 AlN 의 석출은, N 의 질량에 대한 Al 의 질량의 비, 즉 [％Al]/[％N] 의 값이 클수록 현저해지기 때문에, v₁ 은 [％Al]/[％N] 의 값을 사용하여, ([％Al]/[％N])/10 ℃/s 이상으로 할 필요가 있다.

한편, 가열 속도가 큰 경우에는, 승온 도중에서의 AlN 의 석출이 발생하지 않고 균열 온도역에서의 재결정이 진행되기 때문에, 페라이트의 입경이나 집합 조직을 제어할 수 없게 된다. 이와 같은 AlN 의 석출 억제는 [％Al]/[％N] 의 값이 작을수록 현저해지기 때문에, v₁ 은 ([％Al]/[％N])/10 ℃/s 이하로 할 필요가 있다.

또한, 상기한 범위를 (v₁)/([％Al]/[％N]) 의 값으로 나타내면, 0.1 ? 1.0 이 되고, 특히 바람직하게는 (v₁)/([％Al]/[％N]) : 0.2 ? 0.8 이다. 또, v1 은 600 ℃ 에서 균열 온도까지의 평균 가열 온도이다.

균열 온도 : 730 ? 850 ℃

상기 가열 후의 균열 온도에서는, NbC 를 석출시키면서 재결정을 완료시키고, 페라이트의 입경과 집합 조직을 제어할 필요가 있다. 그 때문에, 균열 온도는 730 ℃ 이상으로 할 필요가 있다.

한편, 균열 온도가 850 ℃ 를 초과하여 높아지면, Nb 나 C 의 고용량이 증가함으로써 NbC 의 석출이 억제되고, 페라이트의 입자 성장이 진행됨으로써 집합 조직을 제어할 수 없게 됨과 함께, C 가 석출되지 않고 고용된 채로 존재하고 있으면 시효 경화의 원인이 된다. 이러한 점에서, 균열 온도는 850 ℃ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 830 ℃ 이하이다.

균열 시간 : 30 ? 200 s

상기 가열 후의 균열 시간이 짧으면, 재결정이 완료되지 않기 때문에 강판의 YP 가 높아짐과 함께, 균일 연신율이 저하되어 가공성이 현저하게 열화된다는 점에서, 균열 시간은 30 s 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 균열 시간이 200 s 를 초과하여 길어지면, 페라이트 입자의 성장이 진행되어 집합 조직을 제어할 수 없게 된다. 따라서, 가열시의 균열 시간은 200 s 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 150 s 이하이다.

균열 온도에서 600 ℃ 까지의 냉각 속도 v₂ : 3 ℃/s 이상

강판 냉각시, 특히 600 ℃ 까지의 냉각 속도 v₂ 가 작으면, 페라이트 입자의 성장이 촉진되어 집합 조직을 제어할 수 없게 된다. 따라서, 균열 온도에서 600 ℃ 까지의 냉각 속도 v₂ 는 3 ℃/s 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 상한은 특별히 정하지 않지만, 지나치게 빠른 냉각 속도 v₂ 는 특별한 냉각 설비를 필요로 하는 등, 비용적으로 불리해진다는 점에서 30 ℃/s 이하 정도가 바람직하다. 또한, v₂ 는 균열 온도에서 600 ℃ 까지의 평균 냉각 온도이다.

여기서, 600 ℃ 보다 낮은 영역에서의 냉각 속도는 특별히 한정은 없다. 또, 필요에 따라 480 ℃ 근방에서 용융 아연에 의한 도금을 실시해도 된다. 또한, 도금 후 500 ℃ 이상으로 재가열시켜 도금을 합금화해도 되고, 냉각 도중에 온도 유지를 실시하는 등의 열 이력을 거쳐도 된다.

또한, 필요에 따라 압하율 : 0.5 ? 2 ％ 정도의 조질 압연을 실시해도 된다. 또, 어닐링 도중에 도금을 실시하지 않은 경우에는, 내부식성을 향상시키기 위해 전기 아연 도금 등을 실시해도 된다. 또한, 냉연 강판이나 도금 강판 상에, 화성 처리 등에 의해 피막을 형성할 수도 있다.

실시예

이하, 실시예에 대해 설명한다. 표 1 에 나타내는 화학 조성을 갖는 슬래브를 용제한 후, 1200 ℃ 에서 1 시간의 슬래브 가열 후, 동일한 표에 나타내는 마무리 온도 (FT) 와 권취 온도 (CT) 로 열간 압연 등을 실시하였다. 산세 후, 추가로 동일한 표에 나타낸 조건으로 냉간 압연, 가열, 균열 및 냉각 처리를 실시하였다. 또한, 냉간 압연 후의 판두께는 0.6 ? 0.8 ㎜ 로 하였다.

여기서, 가열 속도 v₁ 은 600 ℃ 에서 균열 온도까지의 평균 가열 속도, 냉각 속도 v₂ 는 균열 온도에서 600 ℃ 까지의 평균 냉각 속도이다. 또, 600 ℃ 이하도, v₂ 로 실온까지 냉각시켰다. 또한, 어닐링 후에는, 압하율 : 1.0 ％ 의 조질 압연을 실시하여, 조직과 기계 특성을 조사하였다. 표 1 에, 얻어진 강판의 조직 및 기계 특성을 조사한 결과를 병기한다.

또한, 열처리 후의 샘플은, 압하율 1 ％ 로 조질 압연한 후, 압연 방향 (L 방향), 압연 45 °방향 (D 방향), 압연 직각 방향 (C 방향) 각각으로부터 JIS 5 호 인장 시험편을 채취하여, L 방향의 인장, 및 L, D, C 방향의 r 값 측정을 실시하였다. 또, L 방향의 단면 (압연 방향의 판두께 단면) 을 광학 현미경으로 조직 관찰함과 함께, EBSD 로 결정 방위의 측정을 실시하였다.

(평가)

페라이트의 평균 입경은 절단법에 의해 구하였다. 즉, 각 공시강 (供試鋼) 의 압연 방향과 판두께 방향의 평균 절편 길이를 각각 구하고, 압연 방향의 평균 절편 길이를 X, 판두께 방향의 평균 절편 길이를 Y 로 하여, 2/(1/X ＋ 1/Y) 의 값을 구함으로써 각 공시체의 페라이트의 평균 입경으로 하였다.

페라이트의 면적률은, 조직 화상으로부터 화상 처리에 의해 구하였다.

또, 집합 조직은 EBSD 를 사용하여 측정하였다. 먼저, 공시강의 전체 판두께 방향의 방위를 측정하고, 강판면으로부터 15 °이내의 {211} 을 갖는 페라이트 입자의 면적률을 구하였다.

인장 특성에 대해서는, 압연 방향으로부터 JIS 5 호 인장 시험편을 잘라내고, 인장 속도 : 10 ㎜/분으로 인장 시험 (JIS Z 2241 에 준거함) 을 실시하여, YP 및 균일 연신도의 값을 측정하였다.

r 값은, 압연 방향 (L 방향), 압연 45 °방향 (D 방향), 압연 직각 방향 (C 방향) 의 각 방향으로부터 JIS 5 호 인장 시험편을 잘라내고, 예변형 15 ％ 에서 측정하였다.

도 1 에는, 공시강 No.1 ? 11 의 강에 대해 {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률과, 압연 방향, 압연 45 °방향, 압연 직각 방향 각각의 r 값의 관계를, 도 2 및 도 3 에는, 상기 면적률이 50 ％ 이상인 공시강 No.1 ? 3, 5, 6, 8, 10 에 대해, 페라이트의 평균 입경과 YP 및 균일 연신도의 관계를, 도 4 에는, 가열 속도 이외에 본 발명의 범위 내인 공시강 1 ? 8 에 대해, {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률과 「v₁/([％Al]/[％N])」의 관계를 각각 나타낸다.

도 1 로부터, 공시강 No.1 ? 11 의 강에 대해, {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률이 50 ％ 이상인 경우, 압연 방향, 압연 45 °방향, 압연 직각 방향 중 어느 방향에서도, r 값은 2.0 이하가 되는 것을 알 수 있다.

도 2 및 도 3 으로부터, 페라이트의 평균 입경을 8 ㎛ 이상으로 함으로써, YP 가 230 ㎫ 이하라는 저항복 강도화, 균일 연신도가 22 ％ 이상이라는 고균일 연신화를 달성할 수 있다는 것을 각각 알 수 있다.

도 4 로부터, "v₁/([％Al]/[％N])" 의 값을 0.1 ? 1.0 의 범위로 함으로써, {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률을 50 ％ 이상으로 할 수 있다는 것을 알 수 있다.

연장 가공시의 형상 동결성의 평가는 원통 연장 시험에 의해 실시하였다. 도 5 에 프레스의 단면을 나타낸다.

펀치 직경 : 30 ㎜, 펀치 숄더의 반경 : 5 ㎜, 다이 직경 : 45 ㎜, 다이 숄더의 반경 : 1 ㎜ 로 하였다. 샘플은 100 ㎜φ 로 기계 가공한 것을 사용하고, 주름 억제력을 200 kN 으로 하여 8 ㎜ 높이의 연장을 실시하였다. 프레스 후의 단면을 도 6 에 나타낸다.

형상 동결성의 평가는, 연장 후의 비틀림을 육안으로 실시하여, 비틀림이 없는 것을 ○, 약간 비틀려 있는 것을 △, 크게 비틀려 있는 것을 × 로 하였다.

결과를 표 1 에 병기한다. 본 발명 강에서는, 형상 불량 없이 프레스 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 종래의 냉연 강판에 비해, 우수한 성형성 및 형상 동결성을 구비하는 냉연 강판 및 그 제조 방법의 제공이 가능해진다.

Claims (3)

1. 질량％ 로, C : 0.0010 ? 0.0030 ％, Si : 0.05 ％ 이하, Mn : 0.1 ? 0.5 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ? 0.10 ％, N : 0.0010 ? 0.0050 ％ 및 Nb : 0.010 ? 0.035 ％ 를 함유하고, 또한 Al 함유량 및 N 함유량이 이하의 (1) 식의 관계를 만족시키고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 냉연 강판으로서, 상기 냉연 강판이 평균 입경 : 8 ? 20 ㎛ 의 페라이트 입자를 주체로 하는 조직을 갖고, {211} 로부터 15 °이내의 페라이트 입자의 판면에 있어서의 면적률이 그 조직의 50 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 성형성과 형상 동결성이 우수한 냉연 강판.
   [％Al]/[％N] ≥ 10 … (1)
   단, [％M] 은 M 원소의 함유량을 나타냄 (질량％).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉연 강판이, 추가로 질량％ 로, B : 0.0003 ? 0.0015 ％ 를 함유하는 것을 특징으로 하는 성형성과 형상 동결성이 우수한 냉연 강판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 조성으로 이루어지는 강의 슬래브를, 마무리 온도 : 870 ? 950 ℃ 에서 열간 압연을 종료하고, 450 ? 630 ℃ 의 범위에서 권취하고, 이어서 산세 후, 압하율 : 80 ％ 이하에서 냉간 압연을 실시한 후, 어닐링을 실시할 때에, 600 ℃ 에서 730 ? 850 ℃ 의 균열 온도까지를 이하의 (2) 식의 관계를 만족시키는 속도 v₁ 로 가열시키고, 그 균열 온도역에 30 ? 200 s 유지한 후, 3 ℃/s 이상의 속도 v₂ 로 600 ℃ 까지 냉각시키는 것을 특징으로 하는 성형성과 형상 동결성이 우수한 냉연 강판의 제조 방법.
   v₁ (℃/s) : ([％Al]/[％N])/10 ? ([％Al]/[％N]) … (2)
   단, [％M] 은 M 원소의 함유량을 나타냄 (질량％).

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