KR20130002419A - 상소둔 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상소둔 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 상소둔 강판은, 탄소 0.015 내지 0.045 중량%, 규소 0.005 내지 0.010 중량%, 망간 0.15 내지 0.25 중량%, 알루미늄 0.03 내지 0.06 중량%, 인 0.010 내지 0.020 중량%, 크롬 0.03 내지 0.04 중량%, 황 0.010 내지 0.020 중량%, 질소 0.0025 내지 0.0080 중량% 및 잔부 철을 포함하는 것이고, 본 발명의 일 측면에 따른 상소둔 강판의 제조방법은, (a) 슬라브를 1200 내지 1350 ℃에서 균질화 열처리하는 단계, (b) 상기 균질화 열처리된 슬라브를 870 내지 910 ℃에서 열간압연하여 강판을 형성하는 단계, (c) 상기 열간압연된 강판을 540 내지 580 ℃에서 저온권취하여 롤을 형성하는 단계, (d) 상기 저온권취된 롤을 65 내지 75%의 냉간압연율로 냉간압연하는 단계, (e) 상기 냉간압연된 롤을 670 내지 720 ℃ 및 수소분위기에서 상소둔하는 단계 및 (f) 상기 상소둔된 롤을 1.2 내지 1.5% 압연율로 조질압연하는 단계를 포함한다.

Description

상소둔 강판 및 그 제조방법 {BATCH ANNEALING FURNACE PROCESS STEEL SHEET AND THE FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 상소둔 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엣지디펙트(edge defect)를 최소화한 표면특성이 향상된 상소둔 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
제철(製鐵) 과정에 있어서, 열간 또는 냉간압연으로 코일을 가공한 후 그 가공경화를 제거하기 위하여 상소둔 처리(Batch Annealing Furnace Treatment, BAF)를 한다. 제철 과정에서 코일 등을 열간압연이나 냉간압연에 의해 제조하게 되면 제조된 코일의 내부에는 가공경화가 발생되어 재료의 특성이 변하게 되는데, 코일 등의 가공 후에는 가공경화를 제거하여 재료를 본래의 특성으로 되돌리기 위해 소둔처리하는 것이다.
흑변을 방지하기 위해 소량의 크롬(Cr)을 첨가하는데, 표면 흑변 결함은 감소하나 코일 폭 방향의 양 엣지(edge)부에서 흰색 띠와 같은 표면 엣지디펙트(Edge Defect)가 발생한다. 이러한 엣지부 표면 결함 발생 원인을 살펴 보면, 표면 소둔 열처리시 강 중의 망간(Mn) 및 크롬(Cr)의 선택적 산화로 인해 양단에 40 내지 80 mm의 산화크롬망간(MnCr2O4) 또는 산화망간철((MnFe)O)과 같은 산화물 띠가 생성되는 것이다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 엣지디펙트를 줄여 측면 절단을 최소화하고, 냉연강판 제조의 효율성을 높이며 표면 특성을 향상시킨 상소둔 강판 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상소둔 강판은, 탄소 0.015 내지 0.045 중량%, 규소 0.005 내지 0.010 중량%, 망간 0.15 내지 0.25 중량%, 알루미늄 0.03 내지 0.06 중량%, 인 0.010 내지 0.020 중량%, 크롬 0.03 내지 0.04 중량%, 황 0.010 내지 0.020 중량%, 질소 0.0025 내지 0.0080 중량% 및 잔부 철을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 상소둔 강판의 제조방법은, (a) 슬라브를 1200 내지 1350 ℃에서 균질화 열처리하는 단계, (b) 상기 균질화 열처리된 슬라브를 870 내지 910 ℃에서 열간압연하여 강판을 형성하는 단계, (c) 상기 열간압연된 강판을 540 내지 580 ℃에서 저온권취하여 롤을 형성하는 단계, (d) 상기 저온권취된 롤을 65 내지 75%의 냉간압연율로 냉간압연하는 단계, (e) 상기 냉간압연된 롤을 670 내지 720 ℃ 및 수소분위기에서 상소둔하는 단계 및 (f) 상기 상소둔된 롤을 1.2 내지 1.5% 압연율로 조질압연하는 단계를 포함한다.
한 구체예에서 상기 상소둔 강판은, 탄소 0.015 내지 0.045 중량%, 규소 0.005 내지 0.010 중량%, 망간 0.15 내지 0.25 중량%, 알루미늄 0.03 내지 0.06 중량%, 인 0.010 내지 0.020 중량%, 크롬 0.03 내지 0.04 중량%, 황 0.010 내지 0.020 중량%, 질소 0.0025 내지 0.0080 중량% 및 잔부 철을 포함하는 것일 수 있다.
한 구체예에서 단계 (f)를 거친 상소둔 강판은 엣지디펙트가, 권취 초기 및 말기 양 끝단 10 m 이내에만 발생하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
또다른 한 구체예에서 단계 (f) 이후에, (g) 권취 말기 양 끝단의 10 m 이내의 엣지디펙트 발생부를 측면 절단하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 상소둔 강판 및 그 제조방법은, 엣지디펙트 발생이 줄어들어 표면 결함을 감소시켜 표면품질이 향상된다. 또한 본 발명은 상소둔 공정 후 표면 절사량이 감소하게 되어 실수율이 증가하게 되고, 클레임율도 감소시키는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 제조방법에 의하면 공정회수율이 현저히 증가되고, 표면품질이 향상된 내판재를 제조할 수 있고, 본 발명의 상소둔 강판은 자동차용으로 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상소둔 강판의 제조방법에 의하여 제조된 강판의 엣지디펙트가 현저히 감소된 것을 나타내는 개념도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 표면특성이 향상된 상소둔 강판 및 그 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 강판의 엣지디펙트가 현저히 감소한 것을 나타내는 개념도이다.
자동차용 냉연강판에서 엣지디펙트가 발생할 경우 전장(全長)에 걸쳐 강판 측면 절단(side trimming)으로 인한 실수율 감소와 생산성 저하가 발생하며, 표면 도장시 도장불량과 같은 최종 결함이 발생할 가능성이 높아진다. 본 발명에 따르면 망간 및 크롬의 함유 비율을 최적화하여, 상소둔 열처리를 포함하는 제철과정에서 발생하는 엣지디펙트를 줄일 수 있다.
상소둔 강판
본 발명의 상소둔 강판은, 탄소 0.015 내지 0.045 중량%, 규소 0.005 내지 0.010 중량%, 망간 0.15 내지 0.25 중량%, 알루미늄 0.03 내지 0.06 중량%, 인 0.010 내지 0.020 중량%, 크롬 0.03 내지 0.04 중량%, 황 0.010 내지 0.020 중량%, 질소 0.0025 내지 0.0080 중량% 및 잔부 철을 포함하는 것이다. 망간 및 크롬의 함량을 최적화하여 강 중의 잉여 망간과 크롬의 산화물 생성을 억제하여 엣지디펙트의 발생이 줄어들게 된다.
상기 함유 원소들 중 주요 원소들의 기능은 다음과 같다.
탄소(C)
탄소는 강판 내에 고용원소로 존재하여 냉연 및 소둔 시에 강판의 집합조직의 형성과정에서 가공성에 유리한 (111) 집합 조직의 형성을 저해하여 가공성 및 성형성을 저하시키는 역할을 한다. 또한 강 중에 탄소가 존재하는 경우 시효문제를 일으켜 스트레쳐 스트레인 문제를 야기시킨다. 본 발명에서 탄소의 함량은 0.015 내지 0.045 중량%로 함유되는 것이 바람직한데, 탄소 함량이 0.045 중량%를 초과하여 과다하게 존재하는 경우 성형성과 연성이 저하되는 문제가 있고, 0.015 중량% 미만으로 함유하는 경우 인장강도 미달이 발생하게 된다.
규소( Si )
규소는 고용강화 원소로 강의 청정화에 기여한다. 규소는 적정 망간이 첨가되는 강에 첨가되면 용접시 용융금속의 유동성을 향상시켜 용접부 내 개재물 잔류를 최대한 감소시키고 항복비와 강도 및 연성의 균형을 저해하지 않으면서 강도를 향상시킨다. 본 발명에서 규소의 함량은 0.005 내지 0.010 중량%로 포함하는 것이 바람직하고, 0.005 중량% 미만으로 함유하는 경우, 고용강화 원소로서 기능을 발휘하기 어려운 문제가 있고, 0.010 중량% 보다 많이 첨가되면 표면특성을 열화시키는 문제가 있다.
망간(Mn)
본 발명과 관련된 핵심적 요소 중 하나인 망간은 연성의 저하없이 입자를 미세화시켜 강 중의 황을 완전히 황화망간(MnS)으로 석출시켜 황화철(FeS) 생성에 의한 열간 취성을 방지함과 더불어 강을 강화시키는 원소이다. 상소둔 시 열처리 과정에서 산화크롬망간(MnCr2O4) 및 산화망간철((MnFe)O)과 같은 산화물이 표면 엣지에서 다량 생성되어 표면 특성을 열화시키므로 그 첨가량은 0.15 내지 0.25 중량%로 제어한다. 망간 함량이 0.15 중량% 미만의 경우, 황화망간 석출에 의한 황화철 생성 방지효과가 떨어지고, 0.25 중량%를 초과하는 경우, 산화크롬망간 및 산화망간철 다량 형성이 문제된다.
알루미늄( Al )
알루미늄은 통상 강의 탈산을 위해 첨가하며, 상소둔 열처리시 질화알루미늄(AlN) 석출로 인한 Pancake 형태의 결정립 조대화 효과가 있으며, 이로 인해 상소둔 후 성형성이 향상된다. 질소는 소둔 전 후에 고용상태로 존재하여 강의 성형성을 열화시키고, 강도에 있어 시효효과가 다른 원소에 비해 높은 원소이다. 상소둔 열처리시 AlN형태로 석출하며, 그 함량이 0.03 중량% 미만인 경우 질화알루미늄(AlN)의 석출이 감소하여 결정립조대화 효과가 감소되며, 0.06 중량%를 초과하는 경우 강도 상승과 시효효과로 인해 재질 저하를 발생시키므로 제한시킬 필요가 있다.
인(P)
인은 탁월한 고용강화 효과 및 내식성에 유리한 성분이다. 0.010 중량% 미만인 경우 고용강화 효과 및 내식성에 유리한 효과가 떨어지고, 0.020 중량%를 초과하여 첨가될 경우 철과 결합하여 Fe3P를 형성할 수 있는데, 이 화합물은 입계에 편석되어 풀림 처리를 해도 균질화되지 않고 충격저항을 감소시키며, 템퍼링 취성을 촉진하므로, 상기 0.010 내지 0.020 중량%로 포함하는 것이 바람직하다.
크롬(Cr)
크롬은 강 중에 첨가되어 상소둔 열처리시 강중 탄소가 표면으로 확산되어 표면에서 집적되면 흑변과 같은 표면 결함의 발생을 방지한다. 그 함량은 0.03 내지 0.04 중량%가 바람직하다. 0.03 중량% 미만으로 함유하는 경우 표면 결함 방지 효과가 떨어지고, 0.04 중량%를 초과하여 과다 함유 시 비자성의 취약한 상이 나타날 수 있으므로, 상기 범위로 함유하는 것이 바람직하다.
황(S)
황은 고온에서 황화망간(MnS) 황화물로 석출된다. 황화망간 황화물로 석출되도록 하여, 황화철(FeS)이 생성되지 않게 함으로써 열간취성을 방지해야할 원소이다. 황은 0.010 내지 0.020 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, 황 함량이 0.020 중량%를 초과하여 과다할 경우 황화망간(MnS)로 석출하고 남은 황이 열간취성을 야기시킬 가능성이 있다.
질소(N)
질소는 탄소와 동일하게 침입형 원소이고 강 중에서의 확산속도가 빠르다. 질소는 강의 인장강도, 항복강도를 증가시키며, 다른 합금원소와 결합하여 질화물을 형성하여 오스테나이트 결정립 미세화에 기여한다. 그러나 과량의 질소는 고온 인성을 해치므로 0.0080 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하며, 질소 함량의 제어는 제강 부하를 증가시키기 때문에 하한을 0.0025 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일측면에 따른 상소둔 강판의 제조방법은, (a) 슬라브를 1200 내지 1350 ℃에서 균질화 열처리하는 단계, (b) 상기 균질화 열처리된 슬라브를 870 내지 910 ℃에서 열간압연하여 강판을 형성하는 단계, (c) 상기 열간압연된 강판을 540 내지 580 ℃에서 저온권취하여 롤을 형성하는 단계, (d) 상기 저온권취된 롤을 65 내지 75%의 냉간압연율로 냉간압연하는 단계, (e) 상기 냉간압연된 롤을 670 내지 720 ℃ 및 수소분위기에서 상소둔하는 단계 및 (f) 상기 상소둔된 롤을 1.2 내지 1.5% 압연율로 조질압연하는 단계를 포함한다.
상기 상소둔 강판의 제조방법의 한 구체예에 있어서, 상기 상소둔 강판은, 탄소 0.015 내지 0.045 중량%, 규소 0.005 내지 0.010 중량%, 망간 0.15 내지 0.25 중량%, 알루미늄 0.03 내지 0.06 중량%, 인 0.010 내지 0.020 중량%, 크롬 0.03 내지 0.04 중량%, 황 0.010 내지 0.020 중량%, 질소 0.0025 내지 0.0080 중량% 및 잔부 철을 포함하는 것일 수 있다.
상기 상소둔 강판의 제조방법의 한 구체예에 있어서, 단계 (f)를 거친 상소둔 강판은, 엣지디펙트가, 권취 초기 및 말기 양 끝단 10 m 이내에만 발생하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있고, 또 다른 한 구체예에 있어서, 단계 (f) 이후에, (g) 권취 말기 양 끝단의 10 m 이내의 엣지디펙트 발생부를 측면 절단하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
종래 제조방법에 의하면, 전장에 걸쳐서 엣지디펙트가 발생하기 때문에 전장에 걸쳐서 측면 양단을 절단하는 측면 절단 단계를 거쳐야 한다. 엣지디펙트 부는 그 폭이 40 내지 80 mm로 그 폭이 넓지는 않으나 전장에 걸쳐서 발생하기 때문에 그 절단량이 생산 효율에 미치는 영향은 무시할 수 없는 정도에 이르게 된다. 그러나 본 발명에 의하면, 도 1에서 보듯이 권취 초기 및 말기에 10 m 이내의 영역((A) 및 (B) 부분)에만 양 측단에 엣지디펙트가 발생하기 때문에 권취 말기 10 m에 해당하는 부분에 측면 절단을 하여도 그 량은 미미하여 전체 생산 효율을 향상시키는데 크게 기여한다.
본 발명의 제조방법에 의하면 권취 초기 및 말기 양 끝단 10 m 이내에만 엣지디펙트가 발생하여 측면 절단량에 의한 제조 효율 저하를 방지할 수 있고, 공정의 측면에서도 상기 전장에 걸친 측면 절단 공정을 생략하여 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 제조방법은 권취 상태에서 상소둔 열처리에 의하여 목적하는 물성의 강판 제조가 가능하여 공정 효율을 더욱 높일 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 효과를 확인할 수 있다. 아래의 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것이고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
구분 조성 엣지디펙트 발생여부
C Cr Mn Al P S N
실시예 1 0.018 0.030 0.15 0.038 0.013 0.012 0.0028 미발생
실시예 2 0.036 0.040 0.18 0.032 0.010 0.013 0.0032 미발생
실시예 3 0.043 0.040 0.19 0.033 0.012 0.014 0.0031 미발생
비교예 1 0.020 0.050 0.23 0.030 0.011 0.010 0.0030 발생
비교예 2 0.035 0.058 0.22 0.035 0.012 0.011 0.0034 발생
비교예 3 0.042 0.055 0.24 0.032 0.010 0.015 0.0025 발생
상기 표에서 에지디펙트 발생 여부는 권취 초기 및 말기 10 m 이외의 부분에 엣지디펙트의 발생 여부를 의미하는 것이다. 본 발명에 따르는 실시예 1 내지 3의 경우에는 상기 부분 (도 1의 (A) 및 (B) 부분 이외의 부분에 해당)에서 엣지디펙트가 발생하지 않았으나, 비교예의 경우 (A) 및 (B)부분 외의 전장에 걸쳐서 엣지디펙트가 발생하였다. 이로써 본 발명의 효과를 확인할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 상기 설명은 예시적인 것에 불과하며, 균등 범위의 실시에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 탄소 0.015 내지 0.045 중량%, 규소 0.005 내지 0.010 중량%, 망간 0.15 내지 0.25 중량%, 알루미늄 0.03 내지 0.06 중량%, 인 0.010 내지 0.020 중량%, 크롬 0.03 내지 0.04 중량%, 황 0.010 내지 0.020 중량%, 질소 0.0025 내지 0.0080 중량% 및 잔부 철을 포함하는 상소둔 강판.
  2. (a) 슬라브를 1200 내지 1350 ℃에서 균질화 열처리하는 단계;
    (b) 상기 균질화 열처리된 슬라브를 870 내지 910 ℃에서 열간압연하여 강판을 형성하는 단계;
    (c) 상기 열간압연된 강판을 540 내지 580 ℃에서 저온권취하여 롤을 형성하는 단계;
    (d) 상기 저온권취된 롤을 65 내지 75%의 냉간압연율로 냉간압연하는 단계;
    (e) 상기 냉간압연된 롤을 670 내지 720 ℃ 및 수소분위기에서 상소둔하는 단계; 및
    (f) 상기 상소둔된 롤을 1.2 내지 1.5% 압연율로 조질압연하는 단계를 포함하는 상소둔 강판의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 슬라브는, 탄소 0.015 내지 0.045 중량%, 규소 0.005 내지 0.010 중량%, 망간 0.15 내지 0.25 중량%, 알루미늄 0.03 내지 0.06 중량%, 인 0.010 내지 0.020 중량%, 크롬 0.03 내지 0.04 중량%, 황 0.010 내지 0.020 중량%, 질소 0.0025 내지 0.0080 중량% 및 잔부 철을 포함하는 상소둔 강판의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 엣지디펙트가, 권취 초기 및 말기 양 끝단 10 m 이내에만 발생하도록 조질압연하는 것을 특징으로 하는 상소둔 강판의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 단계 (f) 이후에,
    (g) 권취 말기 양 끝단의 10 m 이내의 엣지디펙트 발생부를 측면 절단하는 단계를 더 포함하는 상소둔 강판의 제조방법.
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