KR20130032393A - 냉연 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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노부유키 나카무라
다카시 고바야시
야스노부 나가타키
다카요시 가베야
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

클러치 플레이트나 링, 클러치 디스크 등에 사용하기에 바람직한, 높은 경도를 갖추고, 또 펀칭 가공시에 있어서의 단면 성상 및 온도 상승시에 있어서의 평탄도가 우수한 냉연 강판을 제공한다. 질량% 로, C : 0.01 ～ 0.15 %, Si : 0.03 % 이하, Mn : 0.10 ～ 0.70 %, P : 0.025 % 이하, S : 0.025 % 이하, Al : 0.01 ～ 0.05 % 및 N : 0.008 % 이하를 함유하고, 또한 이들의 성분이, (C%)＋0.15×(Mn%)＋0.85×(P%)
Figure pat00008
0.21 의 관계를 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 함과 함께, 페라이트 평균 입경이 2 ～ 10 ㎛ 이고, 미재결정률이 25 % 이상 90 % 이하인 부분 재결정 조직으로 함으로써, 경도가 로크웰 경도 HRB 로 83 이상으로 한다.

Description

냉연 강판 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은, 자동차용 트랜스미션의 기계 부품인 클러치 플레이트나 싱크로나이저 링, 클러치 디스크 등에 이용하기에 바람직한, 강도와 펀칭 가공성 및 내열 변형성이 우수한 냉연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차용 트랜스미션은, 클러치 플레이트나 싱크로나이저 링, 클러치 디스크 등으로 구성되어 있고, 구동력을 전달함과 함께, 마찰에 의해 발생하는 열을 흡수하는 역할을 담당하고 있다. 이와 같은 부품은, 강판을 링 형상으로 펀칭함으로써 제조된다. 트랜스미션은, 이와 같은 링 형상의 플레이트 몇 장을 포개어 토크를 전달하는 구조로 되어 있으며, 그 기능으로서 내마모성과 플레이트의 평탄도가 요구된다. 그 때문에, 소재인 강판의 필요 특성으로서, 경도, 펀칭 가공시의 성상 (평탄도 및 버 등의 펀칭면 성상) 및 가열시의 적은 변형, 즉 내열 변형성이 우수한 것 등이 요구된다.
종래부터, 오토매틱 트랜스미션 (이하, AT 라고 한다) 의 클러치 플레이트용 소재로서는, JIS G3311 에 규정되는 기계 구조용 강 중, 주로 S35C 냉연 강판이 사용되었다. 이 S35C 냉연 강판은, 「슬래브 → 열간 압연 → 산세정 → 소둔 → 냉간 압연」 의 공정으로 제조된다. S35C 냉연 강판은, C 를 많이 함유하여 (0.35 질량% 정도), 열연 강판의 상태로는 경도가 높기 때문에, 냉간 압연 전에 탄화물의 구상화와 연질화를 목적으로 한, 수 시간 이상의 장시간의 소둔을 필수로 하고 있다. 따라서, 저가격이 요구되는 자동차 부품에 있어서는, 비용적으로 매우 불리하게 되어 있다.
특허문헌 1 에는, 냉간 압연 전의 열연 강판의 소둔을 생략하는 기술이 개시되어 있다. 즉, C 를 0.25 질량% 이하로 하여 연질성을 갖게 한 열연 강판을, 압하율 : 50 % 이상으로 냉간 압연함으로써, 원하는 경도와 표면 거칠기를 확보한, 내마모성과 펀칭 가공성이 우수한 AT 클러치 플레이트용 냉연 강판이 제안되어 있다. 그러나, 이와 같은 강판은, 냉간 압연시의 잔류 응력에 의해, 펀칭 가공시에 펀칭 단면 (端面) 의 성상이 현저하게 열화되고, 또 온도가 상승한 경우, 열 일그러짐이 발생하여 링 형상 제품의 평탄도가 현저하게 저하된다는 문제가 있었다.
특허문헌 2 에는, 상기한 냉간 압연 후의 잔류 응력을 개선하는 기술로서, 냉간 압연 후의 강판에 추가로, 롤 직경 : 300 ㎜ 이상의 큰 롤을 이용하여 압하율 : 1 % 정도의 경압하 압연을 실시함으로써, 잔류 응력을 저감시킨 AT 클러치 플레이트용 냉연 강판이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 강판 표리에 도입된 변형의 차이가 저감되기 때문에, 프레스 펀칭 가공시에 있어서의 펀칭 단면의 성상은 개선되지만, 강판 내부에 있어서의 잔류 응력은 개방되지 않기 때문에, 온도 상승시에 열 일그러짐에 의한 변형을 피할 수 없어, 링 형상 제품의 평탄도가 현저하게 저하되는 것에는 변함이 없었다.
특허문헌 3 에는, 산세정 등의 강판 표면 거칠기 조정 처리를 실시하여, 표면 거칠기를 최적으로 한, 마찰재와의 접착성이 우수한 AT 클러치 플레이트용 강판이 제안되어 있다. 이 강판은, 열간 압연, 산세정 후, 바람직하게는 탄화물을 구상화하기 위해 500 ～ 800 ℃ 에서 3 시간 이상 소둔하고, 이어서 압하율 1 % 이상으로 조질 압연 혹은 냉간 압연 후, 강판 표면 거칠기 조정 처리를 실시하는 것인데, 냉간 압연 후의 잔류 응력에서 기인된 링 형상 제품의 평탄도의 현저한 저하는, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 와 마찬가지로 해결되지 않았다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 2003-277883호
(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 2005-200712호
(특허문헌 3) 일본 공개특허공보 2004-107722호
본 발명은, 상기의 문제를 유리하게 해결하는 것으로, 클러치 플레이트, 링, 클러치 디스크 등에 이용하기에 바람직한, 높은 경도를 갖추고, 또 펀칭 가공시에 있어서의 단면 성상 및 온도 상승시에 있어서의 평탄도가 우수한 냉연 강판을, 그 유리한 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하, 본 발명의 해명 경위에 대해 설명한다.
종래의 클러치 플레이트용 강판이 갖는 잔류 변형에서 기인된 폐해를 해소하려면, 종래와 같이 냉간 압연 상태의 강판을 소재로 하는 것이 아니라, 냉간 압연 후에 소둔을 실시하여 잔류 변형을 개방시킨 냉연 소둔판을 소재로 하면 된다. 그러나, 소둔에 의해 완전히 재결정시킨 경우에는, 필요한 경도를 얻을 수 없다.
그래서, 발명자들은, 이 문제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 냉간 압연 후의 소둔에 의해 강 조직을 완전한 재결정 조직으로 하는 것이 아니라, 일부 미재결정 조직을 남긴 부분 재결정 조직으로 함으로써, 원하는 경도를 확보한 다음, 잔류 변형에서 기인된 문제, 즉 펀칭 가공시에 있어서의 단면 성상의 열화 및 온도 상승시의 열 일그러짐에서 기인된 평탄도의 열화가 경감된다는 지견을 얻었다.
즉, 재결정 조직과 미재결정 조직을 공존시킨 경우, 재결정 조직에는 압연 변형이 잔류하지 않으므로, 그 만큼 펀칭 가공시에 있어서의 단면 성상의 열화나 온도 상승시에 있어서의 평탄도의 열화가 경감되고, 또 미재결정 조직에는 압연 변형이 잔류하므로, 이 일부 잔류 변형과 재결정립의 미세화와 더불어 필요한 경도가 확보되는 것이 구명된 것이다.
또한, 강판의 경도에는, 강 성분 중, 특히 C, Mn 및 P 의 기여가 커서, 이들을 적당량 함유시킴으로써 필요 강도가 안정적으로 얻어지는 것도 아울러 발견하였다.
본 발명은, 상기의 지견을 기초로 다양한 연구를 거듭한 끝에 개발된 것이다.
본 발명의 요지 구성은, 다음과 같다.
1. 질량% 로,
C : 0.01 ～ 0.15 %,
Si : 0.03 % 이하,
Mn : 0.10 ～ 0.70 %,
P : 0.025 % 이하,
S : 0.025 % 이하,
Al : 0.01 ～ 0.05 % 및
N : 0.008 % 이하
를 함유하고, 또한 이들의 성분이, 다음 식 (1)
(C%)＋0.15×(Mn%)＋0.85×(P%)
Figure pat00001
0.21 … (1)
단, (M%) 는 원소 M 의 함유량 (질량%) 을 나타낸다
의 관계를 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성이 되고, 페라이트 평균 입경이 2 ～ 10 ㎛ 이고, 미재결정률이 25 % 이상 90 % 이하인 부분 재결정 조직으로 이루어지고, 경도가 로크웰 경도 HRB 로 83 이상인 것을 특징으로 하는 냉연 강판.
2. 질량% 로,
C : 0.01 ～ 0.15 %,
Si : 0.03 % 이하,
Mn : 0.10 ～ 0.70 %,
P : 0.025 % 이하,
S : 0.025 % 이하,
Al : 0.01 ～ 0.05 % 및
N : 0.008 % 이하
를 함유하고, 또한 이들의 성분이, 다음 식 (1)
(C%)＋0.15×(Mn%)＋0.85×(P%)
Figure pat00002
0.21 … (1)
단, (M%) 는 원소 M 의 함유량 (질량%) 을 나타낸다
의 관계를 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성이 되는 슬래브를, 마무리 온도 : Ar3 변태점 이상에서 열간 압연하고, 권취 온도 : 580 ～ 750 ℃ 의 온도에서 권취하고, 이어서 산세정 후, 압하율 : 65 % 이상으로 냉간 압연하고, 그 후, 연속 소둔에 의해 680 ℃ 이하의 온도에서 소둔하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 제조 방법.
본 발명에 따라, 강 성분을 조정한 다음, 강 조직을 부분 재결정 조직으로 함으로써, 클러치 플레이트를 비롯한 자동차용 트랜스미션의 구성 부품에 이용하기에 바람직한, 고강도 (고경도) 이며, 펀칭 가공성 및 내열 변형성이 우수한 냉연 강판을 얻을 수 있다. 본 발명에 의하면, 냉간 압연 후의 소둔은 1 시간 미만의 단시간으로 충분하며, 또한 매우 생산 효율이 높은 연속 소둔로에서 실시할 수 있으므로, 본 발명의 냉연 강판은, 그다지 비용 상승을 초래하지 않고 제조할 수 있고, 따라서 가격 경쟁이 심한 자동차 부품에 이용하기에 바람직하다.
도 1 은, C*=(C%)＋0.15×(Mn%)＋0.85×(P%) 와 경도 (HRB) 의 관계를 나타내는 그래프이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
우선, 본 발명에 있어서, 강판의 조직을 상기와 같이 한정한 이유에 대해 서술한다.
페라이트 평균 입경 : 2 ～ 10 ㎛
충분한 경도를 확보하기 위해서는 페라이트 평균 입경이 적정 범위에 있는 것이 필요하며, 10 ㎛ 를 초과하는 페라이트 평균 입경에서는 원하는 경도가 얻어지지 않는다. 한편, 2 ㎛ 미만에서는, 과도하게 경도가 상승하여, 프레스 펀칭성이 저하된다. 바람직한 페라이트 평균 입경은, 4 ～ 8 ㎛ 의 범위이다.
또한, 본 발명에 있어서, 페라이트 평균 입경은, 강판의 압연 방향의 판두께 단면을 관찰하여, JIS G 0551 (부속서) 에 기재된 절단법에 준거하여 구한다.
미재결정률 : 25 % 이상 90 % 이하
본 발명의 냉연 강판은, 미재결정 조직과 재결정 조직으로 이루어지는 부분 재결정 조직인 것이 최대의 특징이다. 강판의 경도를 확보하기 위해서는, 냉간 압연시에 강판에 부여되는 압연 변형이 잔존하고 있는 미재결정립을 일정량 함유시킬 필요가 있다. 펀칭 가공성 및 내열 변형성을 향상시키기 위해서는 재결정 조직도 일정량 함유시킬 필요가 있다. 즉, 높은 경도와 펀칭 가공성, 내열 변형성을 겸비하기 위해서는, 미재결정 조직과 재결정 조직의 비율이 중요하다.
여기서, 압연 변형의 효과에 의해 원하는 경도를 얻기 위해서는, 미재결정률을 25 % 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, 미재결정률이 90 % 를 초과하면 재결정립이 현저하게 감소하여, 펀칭 가공성이 열화됨과 함께, 잔류 응력이 지나치게 커져 평탄도도 열화되기 때문에, 미재결정률은 90 % 이하로 한다. 보다 바람직하게는 40 % 이상 80 % 이하의 범위이다.
또한, 미재결정률은, 강판의 압연 방향의 판두께 단면을 관찰하여, 조직 전체에서 차지하는 미재결정 조직이 차지하는 비율 (면적률) 을 구하여, 이것을 미재결정률로 하면 된다.
다음으로, 본 발명에 있어서, 강판의 성분 조성을 상기와 같이 한정한 이유에 대해 서술한다. 또한, 성분에 대한 「%」 표시는, 특별히 언급하지 않는 한 질량% 를 의미하는 것으로 한다.
C : 0.01 ～ 0.15 %
C 는, 냉연 강판의 경도 및 내마모성의 관점에서 중요한 원소로, C 량이 높아지면 경도 및 내마모성이 함께 상승한다. 따라서, 원하는 경도 및 내마모성을 얻기 위해, C 량은 0.01 % 이상으로 한다. 한편, C 량이 0.15 % 를 초과하면 펀칭 가공성이 열화된다. 또, 펀칭시의 표리의 변형 일그러짐 차이가 커지고, 나아가서는 승온시에 열 일그러짐에 의한 변형이 커지기 때문에, 펀칭재의 평탄도가 열화된다. 따라서, C 량은, 0.01 ～ 0.15 % 의 범위로 한정하였다. 바람직한 C 량은, 0.05 ～ 0.15 % 의 범위이며, 보다 바람직하게는 0.10 ～ 0.15 % 의 범위이다.
Si : 0.03 % 이하
Si 량이 0.03 % 를 초과하면, 열연 강판의 표면에 스케일에서 기인되는 결함이 발생하기 쉽고, 또 열간 압연 후에 산세정을 실시해도, 스케일을 완전히 제거하기가 곤란해진다. 이 때문에, 열연 강판 표면에 스케일에서 기인되는 결함이 발생하기 쉽고, 강판의 표면 상태를 악화시켜, 그 결과, 냉간 압연 후의 소둔을 마친 강판의 표면 성상에도 악영향을 준다. 따라서, Si 량은 0.03 % 이하로 한정하였다. 바람직하게는, 0.02 % 이하이며, 0 % 이어도 된다. 또한, 현상황의 정련 기술에서는 현저한 제강 비용의 상승을 수반하지 않는 Si 량의 하한은 0.005 % 정도이다.
Mn : 0.10 ～ 0.70 %
Mn 은, 강 중에 불순물로서 존재하는 S 를 석출물 (MnS) 로서 고정시키고, S 에서 기인되는 악영향을 저감시키는 작용을 갖는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, Mn 량을 0.10 % 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mn 량이 0.70 % 를 초과하면, 강판의 경도가 과도하게 상승하여 펀칭 가공성의 저하를 초래한다. 이것은, Mn 이 고용 강화에 의해 강을 강화시키기 때문이다. 또, Mn 량이 0.70 % 를 초과하면, 열연 강판의 표면에 스케일 기인의 결함이 발생하기 쉽고, 또 열간 압연 후에 산세정을 실시해도, 스케일을 완전히 제거하기가 곤란해진다. 그 결과, 냉간 압연 후의 소둔을 마친 강판의 표면 성상에도 악영향을 주어 원하는 표면 거칠기가 얻어지지 않는다. 따라서, Mn 량은, 0.10 ～ 0.70 % 의 범위로 한정하였다. 또한, Mn 량은, 0.50 % 이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 Mn 량은, 0.20 ～ 0.50 % 의 범위이다.
P : 0.025 % 이하
P 는, 고용 강화에 의해 강을 강화시키는 원소이다. 그러나, P 량이 0.025 % 를 초과하면, 슬래브 균열이나 강판의 표면 결함의 발생 원인이 된다. 또, 강의 현저한 경도 상승을 초래하여, 펀칭 가공성이 열화된다. 따라서, P 량은, 0.025 % 이하로 한정하였다. 바람직한 P 량은, 0.023 % 이하이다. 또한, P 량이 0.01 % 미만인 경우에는, 그 강화에 미치는 효과가 부족하기 때문에 0.01 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.
S : 0.025 % 이하
S 는, 강 중에 불순물로서 존재하는 원소이다. 특히 S 가 0.025 % 를 초과하여 함유되면 조대한 개재물을 형성하고, 그것이 기점이 되어 가공 균열의 원인이 되어, 펀칭 가공성의 현저한 저하를 초래한다. 또, S 는, 열연 강판의 스케일 박리성에도 영향을 미쳐, S 량이 0.025 % 를 초과하면, 산세정 후의 표면 성상이 열화되어, 그 결과, 냉간 압연 후의 소둔을 마친 강판의 표면 거칠기도 거칠어진다. 따라서, S 량은 0.025 % 이하로 제한하였다. 바람직하게는, 0.020 % 이하이다.
Al : 0.01 ～ 0.05 %
A1 은, 강의 탈산을 위해서 함유시키는 원소이다. A1 량이 0.01 % 미만에서는, 충분한 탈산 효과는 얻어지지 않는다. 한편, A1 량이 0.05 % 를 초과해도 탈산 효과는 포화된다. 따라서, A1 량은, 0.01 ～ 0.05 % 의 범위로 제한하였다. 바람직한 Al 량은, 0.03 ～ 0.05 % 의 범위이다.
N : 0.008 % 이하
*N 은, 강 중에 불순물로서 존재하는 원소로, N 량이 0.008 % 를 초과하면, 강판이 과도하게 경화되어 펀칭 가공성을 저하시킨다. 따라서, N 량은 0.008 % 이하로 제한하였다. 바람직하게는, 0.005 % 이하이다.
이상, 필수 성분에 대해 설명했는데, 본 발명에서는, 각 성분이 상기의 조성 범위를 만족시키는 것만으로는 불충분하며, 특히 C, Mn, P 에 대해서는, 다음 식 (1) 을 만족시킬 필요가 있다.
C*=(C%)＋0.15×(Mn%)＋0.85×(P%)
Figure pat00003
0.21 … (1)
본 발명에 있어서, 강판의 경도에 크게 영향을 미치는 원소는 C, Mn 및 P 이며, 이 C* 는, 본 발명의 강판에 있어서 경도의 지표가 되는 것이다. C* 의 한정 이유에 대해, 후술하는 실시예 1 을 기초로 작성한 도 1 을 이용하여 설명한다. C* 와 경도 (HRB) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같은 비례 관계가 있어, C* 의 값이 0.21 이상일 때, 경도가 원하는 83 HRB 이상이 된다. 따라서, 본 발명에서는, C* 에 대해 상기 기재 식 (1) 의 조건을 만족시키는 것으로 하였다.
본 발명의 강판에 있어서, 상기 이외의 성분은, Fe 및 불가피적 불순물이다. 단, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위내라면, 상기 이외의 성분의 함유를 제한하는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명에 있어서, 강판의 경도 및 표면 거칠기를 상기와 같이 한정한 이유에 대해 서술한다.
경도 (HRB) : 83 이상
트랜스미션은, 강판을 링 형상으로 펀칭한 플레이트 몇 장을 포개어 토크를 전달하는 구조로 되어 있다. 따라서, 사용되는 강판에는, 내마모성이 요구되어, 내마모성을 확보할 수 있는 경도 (HRB) : 83 이상이 필요하다. 경도가 83 HRB 미만인 경우, 내마모성의 저하가 문제가 되기 때문에, 83 HRB 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 경도가 95 HRB 를 초과하면, 펀칭 형상의 문제나, 펀칭시에 있어서, 강판에 크랙, 균열이 발생하기 때문에, 95 HRB 이하로 하는 것이 바람직하다.
또, 내마모성의 향상에는, 표면 거칠기가 작은 것이 바람직하고, 본 발명의 강판에 있어서도, 표면 거칠기를 산술 평균 거칠기 : Ra 로 0.3 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제조 비용을 현저하게 상승시키지 않는 범위에서 달성할 수 있는 표면 거칠기의 하한치로서는, 현상황의 기술 레벨에서는 0.1 ㎛ 정도이다.
다음으로, 본 발명의 냉연 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.
상기의 성분 조성이 되는 슬래브를, 마무리 온도 : Ar3 변태점 이상에서 열간 압연하고, 권취 온도 : 580 ～ 750 ℃ 에서 권취하고, 또한 이 열연 강판을 산세정하고, 이어서 압하율 : 65 % 이상으로 냉간 압연한 후, 연속 소둔로에서 680 ℃ 이하의 온도로 소둔을 실시한다.
슬래브의 제조 방법에 대해서는, 특별히 제한은 없고 통상적인 방법에 따르면 된다. 슬래브의 용제 및 주조는, 생산 효율 및 슬래브 품질의 관점에서, 전로 및 연속 주조기를 이용하여 실시하는 것이 바람직하다.
열간 압연은, 열연 강판의 품질 및 열간 압연의 효율 등의 점에서, 마무리 온도는 Ar3 변태점 이상으로 할 필요가 있다. 마무리 온도가 Ar3 변태점 미만인 경우, 열연 강판에서의 페라이트 변태가 촉진되어, 표층에서 조대립이 형성되어 경도가 저하된다는 문제가 생긴다. 그 후의 권취는, 권취 온도를 580 ～ 750 ℃ 의 범위로 할 필요가 있다. 권취 온도가 580 ℃ 미만에서는, 결정립이 과도하게 미세화됨과 함께, 냉각 변형에 의해 열연 강판이 경질화되어 냉간 압연성을 저해한다. 한편, 권취 온도가 750 ℃ 를 초과하는 경우에는, 권취 후에 페라이트 평균 입경이 조대화됨과 함께, 강판 표면의 스케일 생성이 과도하게 촉진되어 표면 성상이 열화되어, 표면 거칠기가 현저하게 열화된다. 바람직한 권취 온도는, 600 ～ 720 ℃ 의 범위이다. 또한, Ar3 변태점은, 시차 열팽창계 등을 사용한 열팽창 측정에 의해 구할 수 있다.
열연 강판은, 통상적인 방법에 따라 산세정되어, 강판 표면의 스케일을 제거한 후에, 냉간 압연에 제공된다. 냉간 압연의 압하율은, 65 % 이상으로 하는 것이 필요하다. 이것은, 냉간 압연 후에 실시되는 소둔에 있어서, 페라이트 입자를 미세하게 하여 경도를 높임과 함께, 표면 거칠기를 작게 하기 위해서 필요하다. 한편, 압하율의 상한은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 85 % 를 초과하는 높은 압하율로 냉간 압연한 경우에는, 압연 후의 강판의 형상 불량이나 판두께 정밀도의 저하, 냉간 압연기의 압연 부하가 과대해지는 것에 의한 생산성의 저하 등이 우려된다. 따라서, 압하율은 85 % 이하로 하는 것이 바람직하다.
냉간 압연을 한 강판은, 연속 소둔로에서 소둔이 실시된다. 본 발명에 있어서, 냉간 압연 후에 재결정 완료 온도 이하에서 소둔하는 것이 특히 중요하다. 소둔 온도가 재결정 완료 온도를 초과하면, 소둔 후의 조직이 거의 100 % 가 재결정 조직이 되기 때문에, 냉간 압연시에 도입된 압연 변형은 소멸된다. 따라서, 원하는 높은 경도를 얻을 수 없다. 그래서, 소둔 온도를 재결정 완료 온도 이하로 함으로써, 미재결정립과 재결정립이 혼재하는 부분 재결정 조직으로 할 수 있다.
본 발명의 방법에서는, 미재결정률의 비율은 소둔 온도에 따라 결정되며, 소둔 온도를 680 ℃ 이하로 함으로써, 미재결정률을 25 % 이상으로 할 수 있다. 소둔 온도의 하한은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 연속로의 온도 및 분위기의 제어성과 생산성의 관점에서, 500 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 소둔 후의 냉각 속도는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 5 ～ 25 ℃/s 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 냉각 도중, 320 ～ 420 ℃ 의 온도 범위에서 보열 처리를 실시하는 것은, 강판의 형상 안정성이나, 조질 압연을 실시하는 경우에는 조질 압연에서의 표면 거칠기 조정의 점에서 유리하다.
또한, 미재결정률은, 소둔 온도에 따라 적절히 조정하는 것이 가능하다. 미재결정률과 소둔 온도의 관계는, 예를 들어, 이하와 같이 구한 외관의 미재결정률과 그 미재결정률을 얻는 소둔 온도와의 관계를 미리 구해 두고, 이 관계를 기초로, 원하는 미재결정률을 얻는 소둔 온도로 조정하면 된다.
(외관의 미재결정률) = (HRB(P)-HRB(S))/(HRB(H)-HRB(S))×100(%)
단,
·HRB(P) : 소정 온도에서 소둔한 강판의 로크웰 경도 (B 스케일)
·HRB(S) : 완전히 재결정 조직이 되는 온도에서 소둔한 강판의 로크웰 경도 (B 스케일)
·HRB(H) : 전혀 재결정이 일어나지 않는 온도에서 소둔한 강판의 로크웰 경도 (B 스케일)
또한, 상기한 외관의 미재결정률을 구함에 있어서는, 소둔 후의 냉각 조건에 따른 경도의 변동을 제외시키기 위해, 냉간 압연 후의 강판을 소둔 후 물담금질한 강판의 경도를 측정하여 구하는 것이 바람직하다.
또, 상기와 같이 하여 구한 외관의 미재결정률과 강판 경도의 관계를 미리 구해 두고, 이 관계를 기초로, 소둔 후의 강판의 경도로부터, 외관의 미재결정률을 구하여, 강판의 미재결정률을 추정하는 것도 가능하다.
소둔 후의 냉연 강판을, 조질 압연으로 경압하 압연해도 된다. 이것은, 표면 거칠기를 조정함과 함께 경도를 더욱 개선시키기 위해서이다. 예를 들어, 바람직한 표면 거칠기 : Ra
Figure pat00004
0.3 ㎛ 로 하려면, 압연율은 신장률로 2 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 압연율의 상한은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 과도하게 높은 압연율에서는 강판의 형상에 편차를 생기게 한다. 또, 조질 압연을 실시하는 압연기의 능력을 고려하면, 압연율은 신장률로 5 % 이하로 것이 바람직하다.
실시예
실시예 1
표 1 에 나타내는 성분 조성이 되는 슬래브를, 1200 ℃ 로 가열한 후, 마무리 온도를 Ar3 변태점 이상으로 하여 열간 압연하고, 이어서 런아웃 테이블 상에서 냉각하고 600 ℃ 에서 권취하여, 열연 강판의 판두께를 5 ㎜ 로 하였다. 이어서, 산세정으로 스케일 제거한 후, 압하율 : 70 % 로 냉연 압연하여, 판두께 : 1.5 ㎜ 의 냉연 강판으로 하였다. 이 냉연 강판을 탈지한 후, 연속 소둔로에서 650 ℃ 로 소둔을 실시하였다. 소둔 시간은, 1 분으로 하였다. 소둔 후에는, 강판을 10 ℃/s 의 속도로 냉각한 후, 320 ～ 420 ℃ 에서 2.5 분간 보열한 후에 실온까지 냉각하였다. 또한, 조질 압연 라인에서, 압연율 (신장률) : 3.0 % 로 경압하 압연하였다.
이렇게 하여 얻어진 강판의 페라이트 평균 입경, 미재결정률, 표면 거칠기, 경도, 펀칭 가공성 및 내열 변형성에 대해 조사한 결과를 표 1 에 병기한다.
또한, 각 조사 항목에 대해서는 다음에 나타내는 방법으로 측정하였다.
페라이트 평균 입경
강판으로부터 시료 (압연 방향의 판두께 단면) 를 잘라내어 연마한 후, 페라이트 결정 입계를 현출시키고, 전자 현미경으로 800 배의 배율로 관찰하여 사진 촬영한 후, JIS G 0551 (부속서) 에 기재된 절단법에 의한 강의 페라이트 입도 시험 방법 (JIS G 0552 (1998)) 에 준거하여 구하였다.
미재결정률
미재결정률은, 페라이트 평균 입경을 구한 경우와 마찬가지로, 압연 방향의 판두께 단면을 800 배로 관찰하여, 미재결정 조직의 면적률을 구하고, 이것을 미재결정률로 하였다.
표면 거칠기
JIS B0601 에 규정되는 측정 방법에 준거하여, 산술 평균 거칠기 : Ra 를 구하였다.
경도 (HRB)
강판으로부터 20×60 ㎜ 의 크기의 시료를 잘라내어, JIS Z 2245 에 규정되는 로크웰 경도 시험 방법에 준거하여 측정하였다. 측정은, B 스케일로 10 점 실시하여, 그 평균치를 경도 (HRB) 로 하였다.
펀칭 가공성
프레스식 펀칭기에 의해, 펀칭 치수 : 내경 140 ㎜×외경 160 ㎜, 클리어런스 : 판두께의 10 % (판두께 : 1.5 ㎜) 로 펀칭한 링 형상 시험편을 제작한 후, 강판 압연 단면에서의 펀칭 단면을 배율 10 ～ 20 배의 광학 현미경으로 관찰하여, 다음의 기준으로 평가하였다.
·양호 (○) : 펀칭 단면에 균열이나 보이드가 관찰되지 않고, 버나 극단적인 시어 드루프 (shear droop) 이 발생하지 않음.
·불량 (×) : 펀칭 단면에 균열이나 보이드가 관찰되거나, 또는 버가 발생함.
내열 변형성
펀칭 가공성을 평가한 것과 동일한 링 형상 시험편을 300 ℃ 에서 30 분간 가열한 후, 실온까지 공랭시켰을 때의 시험편의 휨량으로 평가하였다. 휨량이 0.1 mm 이하이면 양호하다고 할 수 있다.
또한, 휨량의 측정은 다음과 같이 실시하였다. 가열·공랭 후의 시험재를 #800 이상의 에머리 연마지로 양면을 연마한 후, 정반 위에 두고, 접촉식 높이 게이지를 이용하여 둘레 방향 10 군데의 높이를 측정하고, 마이크로미터로 측정한 동일 지점의 판두께와의 차이를 구하여, 그 최대치를 휨량으로 하였다.
Figure pat00005
표 1 에 나타낸 바와 같이, 발명 강은 모두, 원하는 페라이트 평균 입경, 미재결정률, 표면 거칠기가 얻어져, 경도 (HRB), 펀칭 가공성 및 내열 변형성이 우수한 것이 확인되었다.
실시예 2
표 2 에 나타내는 성분 조성이 되는 슬래브를, 1250 ℃ 로 가열한 후, 표 3 에 나타내는 마무리 온도에서 열간 압연하고, 런아웃 테이블 상에서 냉각하여 650 ℃ 에서 권취하였다. 열연 강판의 판두께는, 3 ～ 10 ㎜ 로 하였다. 이어서, 산세정으로 스케일 제거한 후, 50 ～ 80 % 의 범위의 압하율로 냉간 압연하여, 판두께 : 1.5 mm 의 냉연 강판으로 하였다. 이 냉연 강판을 탈지한 후, 연속 소둔로에서 소둔을 실시하였다. 소둔 온도는 680 ℃ 이하의 다양한 온도로 하고, 소둔 시간은 1 분으로 하였다. 소둔 후에는, 강판을 10 ℃/s 의 속도로 냉각한 후, 320 ～ 420 ℃ 의 온도 범위에서 2.5 분간 보열한 후에 실온까지 냉각하였다. 또한, 조질 압연 라인에서, 0 ～ 3.5 % 의 범위의 압연율 (신장률) 로 경압하 압연하였다.
또한, 표 2 에 나타내는 Ar3 변태점은, 각각의 강 슬래브로부터 시험편을 채취하여, 1250 ℃ 에서 30 분 가열 유지한 후, 냉각 속도 : 1 ℃/초로 냉각하여, 시차 열팽창계로 측정하였다.
이렇게 하여 얻어진 강판의 페라이트 평균 입경, 미재결정률, 표면 거칠기, 경도 (HRB), 펀칭 가공성 및 내열 변형성에 대해 조사한 결과를 표 3 에 병기한다.
Figure pat00006
Figure pat00007
표 3 에 나타낸 바와 같이, 발명 강인 동종 A, I 및 J 에 있어서, 열간 압연시의 마무리 온도, 냉간 압연시의 압하율, 소둔 온도 및 조질 압연시의 압연율 (신장률) 모두가 적정 범위 내일 때, 원하는 페라이트 평균 입경, 미재결정률 및 표면 거칠기가 얻어져, 우수한 경도 (HRB), 펀칭 가공성 및 내열 변형성이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
이에 비해, 비교 강인 강종 B ～ H 에 대해서는, 열간 압연시의 마무리 온도, 냉간 압연시의 압하율, 소둔 온도 모두가 적정 범위내라도, 페라이트 평균 입경, 미재결정률 및 표면 거칠기 중 어느 것이 적정 범위 밖이며, 그 결과, 본 발명에서 기대한 만큼 양호한 경도 (HRB), 펀칭 가공성 및 내열 변형성은 얻어지지 않았다.
또한, 실시예 1, 2 에 대해서는, 다음과 같이 하여 외관의 미재결정률을 구했는데, 상기와 같이 하여 구한 외관의 미재결정률과 동등한 결과를 얻었다.
(외관의 미재결정률) = ((HRB(P))'-(HRB(S)')/((HRB(H))'-(HRB(S))')×100(%)
단,
(HRB(P))' : 부분 재결정 조직을 갖는 강판의 로크웰 경도 (B 스케일)
(HRB(S))' : 완전히 재결정 조직으로 되어 있는 강판의 로크웰 경도 (B 스케일)
(HRB(H))' : 전혀 재결정 조직을 함유하지 않는 강판의 로크웰 경도 (B 스케일)
또, (HRB(S))' 와 (HRB(H))' 는, 다음과 같이 하여 구하였다. 소둔 전의 냉연 강판을 580 ℃ 와 780 ℃ 에서 100 초 이하의 시간으로 가열한 후, 물담금질하여, 각각의 시료에 대해 경도 (HRB) 측정과 조직 관찰을 실시하였다. 가열 온도가 580 ℃ 인 시료에 대해서는, 전혀 재결정 조직을 함유하지 않는 것을 확인한 다음 경도 (HRB) 측정하여, (HRB(H))' 로 하였다. 한편, 가열 온도가 780 ℃ 인 시료에 대해서는, 완전히 재결정 조직으로 되어 있는 것을 확인한 다음 경도 (HRB) 측정하여, (HRB(S))' 로 하였다.

Claims (1)

  1. 발명의 상세한 설명에 기재된 것을 특징으로 하는 냉연 강판.
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