KR20140041294A

KR20140041294A - 냉연강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140041294A
Application number: KR1020120108431A
Authority: KR
Inventors: 강춘구; 정현묵
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-04

Abstract

합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 압연 방향과 무관하게 강판의 전체 영역에서 균일한 변형량을 확보할 수 있는 냉연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 냉연강판은 중량%로, C : 0.0005 ~ 0.0030%, Si : 0.03% 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0%, Al : 0.01 ~ 0.06%, P : 0.01 ~ 0.10%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 340 MPa 이상, 항복점(YP) : 210 MPa 이상, 연신율(EL) : 41% 이상, 가공경화지수(n) : 0.21 이상 및 r-value 값 : 1.52 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

냉연강판 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 압연 방향과 무관하게 강판의 전체 영역에서 균일한 변형량을 확보할 수 있는 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차용 외판재 부품은 후드(hood), 펜더(fender), 도어(door), 루프(roof), 트렁크리드(trunk lid), 사이드 아우터(side outer) 등의 6개 부품으로 구성된다. 외판재 부품들은 자동차의 미관을 담당하는 부분으로써 결함이 없어야 하고, 외부 충격에 쉽게 변형이 되지 않도록 하기 위해 내 덴트성을 필요로 하고 있다.

이 중, 사이드 아우터는 심가공성과 광폭 특성을 갖기 때문에 EDDQ(Excellent Deep Drawing Quality) 강종이 제한적으로 적용되어 왔고, 후드, 펜더, 도어, 루프, 트렁크 리드 등의 부품은 고용원소가 전위에 고착되어 항복강도가 증가하는 현상을 이용한 소부경화강이 널리 이용이 되어 왔다.

특히, 소부경화강은 성형 중 1~2%의 작은 변형으로 형성된 전위에 대략 160℃의 도장소부 과정 중 고용원소가 고착되고 항복강도가 증가하는 현상을 이용한 강종이다. 기존에는 사이드 아우터를 제외한 부품의 외판에는 동일한 소부경화강이 적용이 되어 왔으나, 자동차용 외판재의 품질요구수준이 엄격해 짐에 따라 각각의 부품에 적용되는 변형 특성에 적합한 특성을 가지는 강종이 요구되고 있다.

후드 및 루프는 변형량이 매우 적고 일부 지역에 작은 양의 변형이 집중되는 변형특성을 가지기 때문에 도장 소부 이후에도 소부경화 발생량이 적어 강성이 부족하여 작은 힘에도 쉽게 변형되는 한계가 있다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0742818호(2007.07.25 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 가공성이 우수한 냉연강판과 그 제조 방법이 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건 제어를 통하여 균일한 결정립 사이즈와 높은 가공경화지수(n)를 확보함과 더불어, 압연 방향과 무관하게 강판의 전체 영역에서 균일한 변형량을 확보함으로써, 등방성을 갖는 냉연강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 340 MPa 이상, 항복점(YP) : 210 MPa 이상, 연신율(EL) : 41% 이상, 가공경화지수(n) : 0.21 이상 및 r-value 값 : 1.52 이상을 갖는 냉연강판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.0005 ~ 0.0030%, Si : 0.03% 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0%, Al : 0.01 ~ 0.06%, P : 0.01 ~ 0.10%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 850 ~ 950℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는 단계; (b) 상기 열간 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 750℃까지 냉각하여 권취하는 단계; (c) 상기 권취된 판재를 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연하는 단계; 및 (d) 상기 냉간 압연된 판재를 830 ~ 880℃ 조건으로 소둔 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판은 중량%로, C : 0.0005 ~ 0.0030%, Si : 0.03% 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0%, Al : 0.01 ~ 0.06%, P : 0.01 ~ 0.10%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 340 MPa 이상, 항복점(YP) : 210 MPa 이상, 연신율(EL) : 41% 이상, 가공경화지수(n) : 0.21 이상 및 r-value 값 : 1.52 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 높은 가공경화지수를 확보하기 위해 탄화물 형성원소인 티타늄 및 니오븀을 첨가하지 않거나, 또는 티타늄 및 니오븀의 첨가량을 엄격히 제어함으로써, 압연 방향과 무관하게 강판의 전체 영역에서 균일한 변형량을 확보할 수 있는 냉연강판을 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 340 MPa 이상, 항복점(YP) : 210 MPa 이상, 연신율(EL) : 41% 이상, 가공경화지수(n) : 0.21 이상 및 r-value 값 : 1.52 이상을 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 비교예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직을 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

냉연강판

본 발명에 따른 냉연강판은 인인장강도(TS) : 340 MPa 이상, 항복점(YP) : 210 MPa 이상, 연신율(EL) : 41% 이상, 가공경화지수(n) : 0.21 이상 및 r-value 값 : 1.52 이상을 갖는 것을 목표로 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 냉연강판은 중량%로, C : 0.0005 ~ 0.0030%, Si : 0.03% 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0%, Al : 0.01 ~ 0.06%, P : 0.01 ~ 0.10%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

또한, 상기 강판은 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 상기 망간(Mn) 및 인(P)을 포함하는 것이 더 바람직하다.

수학식 1 : [Mn] + 10[P] = 1 (여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)

또한, 상기 강판은 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중 1종 이상을 더 포함하며, 상기 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)은 단독 또는 합산 함량이 0.005 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 강판은 하기 수학식 2를 만족하는 것이 가장 바람직하다.

수학식 2 : r₉₀ - r₄₅ ≤ 0.2 (여기서, r₉₀은 압연방향에 대해 수직 방향의 r-value 값, r₄₅는 압연방향에 대해 45˚ 방향의 r-value 값)

이하, 본 발명에 따른 냉연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 질소(N)와 함께 소부경화를 발생시키는 원소로서, 자연시효를 제어하기 위하여 그 함량의 제어가 필수적이다. 이때, 탄소 함량에 따라 성형성이 저하되거나 자연시효가 가속화되기도 하는데, 소부경화성 및 시효에는 고용(Solute) 형태의 탄소 및 질소만 그 영향을 미치기 때문에 니오븀(Nb)와 같은 탄질화물 형성원소를 첨가하여 그 일부를 탄/질화물(Carbide/Nitride)로 석출시킨다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.0005 ~ 0.0030 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 0.0005 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 함량이 미미한 관계로 고용탄소량이 너무 적어 소부경화능을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.0030 중량%를 초과할 경우에는 시효현상이 가속화되고 조질압연 이후에도 항복점이 너무 높아 스프링백(spring back) 현상이 발생하는 문제가 있다.

실리콘(Si)

실리콘(Si)은 탄화물 형성을 억제하여 고용탄소 증가로 소부경화성을 향상시키는 역할을 한다.

다만, 본 발명에서 실리콘(Si)의 함량이 0.03 중량%를 초과할 경우에는 항복점 연신 현상이 발생하고, 강도가 증가하나 연성이 열화되는 문제가 있다. 따라서, 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.03 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 고용강화 효과를 얻기 위해 첨가되는 원소로써, 강 중의 황과 결합하여 MnS를 석출시켜 FeS의 생성에 의한 열간취성을 방지하며, 연성의 손상 없이 입자를 미세화시키는 역할을 한다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 강 중 고용 황(S)에 의하여 열간압연 중 취성이 발생하게 된다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 Mn-C 쌍극자(Dipole) 형성에 의하여, 성형성 및 소부경화성이 열화되며, MnS 석출물의 조대화가 발생한다. 또한, 시멘타이트(Cementite) 형성을 가속화시켜 고용탄소량을 줄임으로써, 소부경화성을 열화시킬 뿐만 아니라, 용융도금 강판 제조시에는 소둔 공정에서 MnO와 같은 산화물이 표면에 다량 생성되어 도금 밀착성을 열화시키고, 줄무늬의 도금결함들이 다량 발생하여 외판재로써 표면품질을 저하시키는 문제가 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 강 중의 탈산제로 사용되며, 열간압연시 질소(N)와 질화물 AlN을 석출하여 결정립을 억제하는 역할을 한다.

상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 탈산 효과를 제대로 발휘하기 어려울 뿐만 아니라, 강 중의 고용질소가 잔류할 시 항복강도 및 소부경화성을 급속히 증가시켜 재질의 관리하기 어려워지는 문제가 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 제강 및 연주 조업시 개재물이 과다 형성되며, 연신율 및 r-value 값을 저하시키는 문제가 있다.

인(P)

인(P)은 고용강화효과가 큰 치환형 합금원소로서, 면내 이방성을 개선하고 강도를 향상시키는 역할을 하며, 탄소와의 자리 경쟁으로 인의 첨가량이 증가할수록 탄소(C)에 의한 소부경화성이 증가하게 된다. 또한, 인의 첨가에 의해 결정립 사이즈가 감소하므로 결정립 사이즈 감소에 따른 소부경화성, 내시효성의 향상을 기대 할 수 있다.

상기 인(P)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 인(P)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 인(P)의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 2차 가공 취성의 발생 및 P편석에 의한 표면결함이 발생하는 문제가 있다.

한편, 본 발명에 따른 강판은 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 망간(Mn) 및 인(P)을 포함하는 것이 더 바람직하다.

수학식 1 : [Mn] + 10[P] = 1

(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)

이러한 수학식 1을 벗어나는 범위에서 망간(Mn)과 인(P)이 과도하게 첨가될 경우, 공정 중 표면에 농화되거나 편석되어 도금 및 성형 시 표면 품질을 열화시키는 문제를 야기할 수 있기 때문이다. 또한, 수학식 1을 벗어나는 범위에서 망간(Mn)과 인(P)이 과도하게 첨가될 경우, 강도가 증가하면서 연신율이 감소하고, r-value 값이 감소하므로 목표 강도에 따라 적정량을 첨가하는 것이 바람직하다.

보론(B)

보론(B)은 질화물을 형성하여 질소에 의한 성형성 저하와 시효 현상을 제어하고, 인의 편석을 막아 2차 가공 취성을 개선하는 원소이다.

상기 보론(B)은 본 발명에 따른 강재 전체 중량의 0.0001 ~ 0.0030 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 보론(B)의 함량이 0.0001 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 보론(B)의 함량이 0.0030 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 재결정을 지연시켜 재질이 열화될 뿐만 아니라, 보론 산화물의 형성으로 강판의 표면 품질을 저하시키는 문제가 있다.

질소(N)

질소(N)는 제강공정에서 불가피하게 강 중에 잔류하는 원소로 소부경화성을 나타내는 원소이나, 탄소대비 확산속도가 빠르고, 활성화 에너지가 낮아 미세량의 변화에도 재질편차가 크게 발생하며, 시효가 가속화되므로 질화물 형태로 석출시켜야 한다.

다만, 본 발명에서 질소의 함량이 0.003 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 석출물이 증가하여 재결정 중 결정립성장을 억제하는 문제가 있다. 따라서, 질소는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.003 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명에 따른 강판의 경우, 높은 가공경화지수(n)를 확보하기 위해 결정립 크기를 크게 만들어야 하나, 소부경화강은 고온에서 소둔시 석출물이 재용해되면서 특정 결정립이 비정상적으로 성장하게 되고 불규칙적인 결정립크기 분포를 갖게 된다.

이때, 본 발명에서는 탄소 함량의 최대값을 0.0030 중량%로 제한하여 적정 소부경화능과 시효특성을 확보한다. 또한, 강중에 잔류한 고용탄소 및 질소는 집합조직 발달을 방해하여 r-value 값이 낮아지면서 동시에 면내이방성을 줄이는 역할을 하는데, 본 발명의 적용이 가능한 이유는 후드 및 루프의 성형이 드로잉 모드를 크게 포함하지 않기 때문이다. 루프는 일부 지역에 드로잉을 포함하는데 등방성 소재를 적용할 경우 변형범위가 확대되어 보다 넓은 지역에 가공경화성과 소부경화성이 얻어짐으로 강성 및 내덴트성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)을 첨가하지 않거나, 또는 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)을 첨가하더라도 그 함량을 극소로 엄격히 제어하게 된다.

본 발명에 따른 강판에서 니오븀 및 티타늄 중 1종 이상을 더 첨가할 경우에는 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)은 단독 또는 합산 함량이 0.005 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 강판은 하기 수학식 2를 만족하는 것이 가장 바람직한데, 이는 하기 수학식 2를 만족해야 압연 방향과 무관하게 강판의 전체 영역에서 균일한 변형량을 확보하는데 유리하기 때문이다.

냉연강판 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법은 열간압연 단계(S110), 냉각/권취 단계(S120), 산세 및 냉간압연 단계(S130)와 소둔 열처리 단계(S140)를 포함한다. 또한, 도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 냉연강판 제조 방법은 열간압연 단계(S110) 이전에 실시되는 슬라브 재가열 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 냉연강판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 중량%로, C : 0.0005 ~ 0.0030%, Si : 0.03% 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0%, Al : 0.01 ~ 0.06%, P : 0.01 ~ 0.10%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다. 여기서, 상기 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다.

또한, 상기 슬라브 판재에는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 상기 망간(Mn) 및 인(P)을 포함하는 것이 더 바람직하다.

수학식 1 : [Mn] + 10[P] = 1

(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)

또한, 상기 슬라브 판재에는 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중 1종 이상이 더 포함되며, 상기 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)은 단독 또는 합산 함량이 0.005 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 슬라브 재가열 단계에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃에서 재가열한다. 이때, 슬라브 재가열 단계에서는 연속주조공정을 통해 확보한 슬라브 판재를 재가열하는 것을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용한다.

슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 뿐만 아니라 소부경화능 및 내시효성도 감소할 뿐만 아니라, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S110)에서는 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 850 ~ 950℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는

이때, 마무리 압연 온도(FDT)가 850℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 문제가 있을 뿐만 아니라 급격한 상변화에 의해 열간압연중 통판성의 문제가 발생한다. 반대로, 마무리 압연 온도(FDT)가 950℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화 되어 소부경화능 및 내시효성이 감소한다.

냉각/권취

냉각/권취 단계(S120)에서는 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 750℃까지 냉각하여 권취한다. 이때, 냉각/권취 단계(S120)에서는 망간(Mn) 및 실리콘(Si)의 표면농화 및 탄화물의 조대화를 방지하기 위하여 마무리 열간 압연된 판재를 전단 급냉 방식으로 냉각한다.

이때, 권취 온도가 550℃ 미만일 경우에는 강도 확보에는 유리하나, 연성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 권취 온도가 750℃를 초과할 경우에는 이상 결정입자 성장이나 과도한 결정입자 성장으로 성형성 및 강도 열화가 발생하는 문제가 있다. 이때, 권취 온도는 황(S)의 함량이나 재가열 조건 대비 국부적인 망간(Mn)의 편석 현상에 미치는 효과는 적으나, 그 온도가 750℃를 초과할 경우에는 강판 표면의 결함 발생량이 급격히 증가하는 문제가 있다.

산세 및 냉간압연

산세 및 냉간압연 단계(S130)에서는 권취된 판재를 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연한다. 이때, 산세는 권취된 판재, 즉 상기의 열연과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위한 목적으로 실시하게 된다.

이때, 냉간 압연은 산세 처리된 판재를 냉간 압하율 : 60 ~ 80%로 냉간 압연하는 것이 바람직하다. 냉간 압하율이 60% 미만일 경우에는 열연 조직의 변형효과가 작다. 반대로, 냉간 압하율이 80%를 초과하는 경우에는 냉간 압연에 소요되는 비용이 상승할 뿐만 아니라, 드로잉성을 저해하고 강판의 가장자리에 균열의 발생으로 강판이 파단되는 문제를 야기할 수 있다.

소둔 열처리

소둔 열처리 단계(S140)에서는 냉간 압연된 판재를 830 ~ 880℃ 조건으로 소둔 열처리한다.

이때, 소둔 열처리 온도가 830℃ 미만으로 실시될 경우에는 연성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 소둔 열처리 온도가 880℃를 초과하여 실시될 경우에는 결정립 사이즈 증가로 인한 강도 확보에 어려움이 따르며, 내시효성이 저하되는 문제가 있다.

이후, 소둔구간을 지난 판재를 가스젯 쿨링(Gas Jet Cooling : GJC) 등의 방식으로 냉각한다. 이때, 냉각은 후속 공정이 합금화 열처리라는 점을 감안할 때, 600 ~ 750℃까지 냉각될 수 있다.

이때, 냉각은 5℃/sec 이상의 속도로 실시하는 것이 바람직한, 반드시 이에 제한될 필요는 없다.

도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 냉연강판 제조 방법은 소둔 열처리 단계(S140) 이후에 실시되는 용융아연도금 및 합금화 열처리 단계(미도시) 및 조질 압연 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 용융아연도금 및 합금화 열처리 단계에서는 소둔 열처리된 판재를 과시효대(Over Aging Section : OAS)에서 100 ~ 200초간 유지한 후, 용융아연도금 및 합금화 열처리한다. 이때, 용융아연도금 및 합금화 열처리는 과시효 처리된 판재를 아연 욕에 침적하여 용융아연도금을 실시한 다음, 합금화 열처리를 실시하는 방식으로 진행될 수 있다.

본 단계에서, 합금화 열처리 온도는 440 ~ 520℃인 것이 바람직하다. 합금화 열처리 온도가 520℃를 초과할 경우에는 재질 저하가 발생할 수 있다. 반대로, 합금화 열처리 온도가 440℃ 미만으로 너무 낮을 경우에는 적정 합금화도 및 도금층의 안정적 성장을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

상기 조질 압연 단계에서는 용융아연도금 및 합금화 열처리된 판재를 조질 압연한다. 이러한 조질 압연을 실시하는 이유는 냉간 압연된 판재의 경우 너무 연질이거나 가공 중에 줄무늬가 생기는 등의 문제가 있으므로, 이를 제거하고 경도를 향상시키기 위함이다.

이때, 조질 압하율은 적정 소부경화성과 더불어 상온 내시효성을 확보할 목적으로 0.8 ~ 1.2%로 실시하는 것이 바람직하다. 조질압하율이 0.8% 미만일 경우에는 상기의 효과를 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 조질압하율이 1.2%를 초과할 경우에는 과도한 조질 압연으로 인해 항복강도가 증가하여 소부경화강이 가지는 고유의 성형 특성이 열화되며, 조질 압연기의 롤 표면의 조도가 강판에 전사되어 표면 조도가 증가하여 후속 처리 공정시 표면 품질이 열화되는 문제가 있다.

상기의 과정(S110 ~ S140)으로 제조되는 냉연강판은 높은 가공경화지수를 확보하기 위해 탄화물 형성운소인 티타늄 및 니오븀을 첨가하지 않거나, 또는 티타늄 및 니오븀의 첨가량을 엄격히 제어함으로써, 압연 방향과 무관하게 강판의 전체 영역에서 균일한 변형량을 확보할 수 있는 냉연강판을 제조할 수 있다.

이를 통해, 상기 방법으로 제조되는 냉연강판은 인장강도(TS) : 340 MPa 이상, 항복점(YP) : 210 MPa 이상, 연신율(EL) : 41% 이상, 가공경화지수(n) : 0.21 이상 및 r-value 값 : 1.52 이상을 확보할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 시편의 제조

표 1의 조성 및 표 2의 공정 조건으로 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4에 따른 시편을 제조하였다. 이후, 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편에 대하여 인장시험을 실시하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2]

2. 기계적 물성 평가

표 3은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조되는 시편의 기계적 물성에 대한 평과 결과를 나타낸 것이다.

[표 3]

표 1 내지 표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 항복점(YP) : 210MPa 이상, 인장강도(TS) : 340MPa 이상, 연신율(EL) : 41% 이상, 가공경화지수(n-value) : 0.21, r-value : 1.52 이상 및 r₉₀ - r₄₅: 0.2 이하를 모두 만족하는 것을 알 수 있다. 이때, r₉₀은 압연방향에 대해 수직 방향의 r-value 값에 해당하고, r₄₅는 압연방향에 대해 45˚ 방향의 r-value 값에 해당한다.

반면, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편의 경우, 항복점(YP), 인장강도(TS) 및 가공경화지수(n-value)는 목표값을 만족하였으나, 연신율(EL), r-value 및 r₉₀ - r₄₅값이 목표값을 만족하는 못하는 것을 알 수 있다. 이때, 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들이 목표값에 해당하는 기계적 물성 값을 만족하지 못한 것은 니오븀(Nb) 또는 티타늄(Ti)이 본 발명에서 제시하는 함량 범위를 벗어나 첨가됨과 더불어 소둔 온도가 본 발명에서 제시하는 온도 범위에 미달한 데 기인한 것으로 파악된다.

또한, 비교예 3 ~ 4에 따라 제조된 시편의 경우, 항복점(YP), 인장강도(TS), 가공경화지수(n-value) 및 r₉₀ - r₄₅값은 목표값을 만족하였으나, 연신율(EL) 및 r-value가 목표값을 만족하지 못하는 것을 알 수 있다. 이때, 비교예 3 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우에는 니오븀 및 티타늄을 첨가하지 않았음에도 불구하고 본 발명에서 제시하는 소둔 온도 범위를 벗어난데 기인하여 연신율 및 r-value가 목표값에 미달한 것으로 파악된다.

한편, 도 2는 비교예 1에 따라 제조된 시편에 대한 미세조직을 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 변형 초기의 조대결정립의 경계 부분에 응력이 집중되어 있는 것을 확인할 수 있으며, 이는 결국 일부 지역에 변형량이 집중되는 요인으로 작용하여 r₉₀ - r₄₅값을 증가시키는 요인으로 작용한 것으로 파악된다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

S110 : 열간 압연 단계
S120 : 냉각/권취 단계
S130 : 산세 및 냉간 압연 단계
S140 : 소둔 열처리 단계

Claims

(a) 중량%로, C : 0.0005 ~ 0.0030%, Si : 0.03% 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0%, Al : 0.01 ~ 0.06%, P : 0.01 ~ 0.10%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 850 ~ 950℃ 조건으로 마무리 열간 압연하는 단계;
(b) 상기 열간 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 550 ~ 750℃까지 냉각하여 권취하는 단계;
(c) 상기 권취된 판재를 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연하는 단계; 및
(d) 상기 냉간 압연된 판재를 830 ~ 880℃ 조건으로 소둔 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 슬라브 판재는
하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 상기 망간(Mn) 및 인(P)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.

수학식 1 : [Mn] + 10[P] = 1
(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 슬라브 판재에는
니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중 1종 이상이 더 포함되며, 상기 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)은 단독 또는 합산 함량이 0.005 중량% 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계 이후,
(e) 상기 소둔 열처리된 판재를 과시효대(Over Aging Section : OAS)에서 100 ~ 200초간 유지한 후, 용융아연도금 및 합금화 열처리하는 단계와,
(f) 상기 용융아연도금 및 합금화 열처리된 판재를 조질 압연하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
중량%로, C : 0.0005 ~ 0.0030%, Si : 0.03% 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0%, Al : 0.01 ~ 0.06%, P : 0.01 ~ 0.10%, B : 0.0001 ~ 0.0030%, N : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
인장강도(TS) : 340 MPa 이상, 항복점(YP) : 210 MPa 이상, 연신율(EL) : 41% 이상, 가공경화지수(n) : 0.21 이상 및 r-value 값 : 1.52 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 냉연강판.
제5항에 있어서,
상기 강판은
하기 수학식 1을 만족하는 범위에서 상기 망간(Mn) 및 인(P)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연강판.

수학식 1 : [Mn] + 10[P] = 1
(여기서, [ ]는 각 원소의 중량%)
제5항에 있어서,
상기 강판은
니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 중 1종 이상을 더 포함하며, 상기 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti)은 단독 또는 합산 함량이 0.005 중량% 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 냉연강판.
제5항에 있어서,
상기 강판은
하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 냉연강판.

수학식 2 : r₉₀ - r₄₅ ≤ 0.2
(여기서, r₉₀은 압연방향에 대해 수직 방향의 r-value 값, r₄₅는 압연방향에 대해 45˚ 방향의 r-value 값)