KR20150060957A

KR20150060957A - 형상 동결성이 우수한 냉연 강판 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150060957A
Application number: KR1020157011022A
Authority: KR
Inventors: 타로 기즈; 코이치로 후지타; 히데하루 고가; 마사히데 모리카와; 켄지 다하라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2015-06-03
Also published as: WO2014057519A1; EP2907887A1; JPWO2014057519A1; IN2015KN00599A; CN104870678A; US20150252456A1; EP2907887A4; EP2907887B1

Abstract

형상 동결성이 우수한 냉연 강판 및 그의 제조 방법을 제공한다. 질량％로, C: 0.0010∼0.0030％, Si: 0.05％ 이하, Mn: 0.1∼0.5％, Ti: 0.021∼0.060％, B: 0.0005∼0.0050％를 포함하고, 또한 B와 C를, B/C가 0.5 이상을 충족하도록 함유하는 조성의 강 소재에, 마무리 압연 종료 온도: 870∼950℃로 하는 마무리 압연을 행하고, 권취 온도: 450∼630℃에서 권취하는 열연 공정과, 냉연 압하율: 90％ 이하로 하는 냉연 공정과, 냉연 공정 후, 600℃ 이상의 온도역을 1∼30℃/s의 평균 가열 속도로, 700∼850℃의 범위의 균열 온도까지 가열하고, 30∼200s간 유지한 후, 600℃까지의 온도역을 평균으로 3℃/s 이상의 냉각 속도로, 냉각하는 어닐링 공정을 행한다. 이에 따라, 평균 입경(粒徑): 10∼30㎛의 페라이트를 주체로 하는 조직을 갖고, 비례한계(proportional limit)가 100㎫ 이하인, 형상 동결성이 우수한 냉연 강판이 얻어진다.

Description

형상 동결성이 우수한 냉연 강판 및 그의 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET WITH SUPERIOR SHAPE FIXABILITY AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은, 전기(電機), 자동차, 건재(建材) 등의 분야에서 형상 정밀도가 엄격한 부품의 부재용으로서 적합한, 성형성이 우수한 냉연 강판 및 그의 제조 방법과 관한 것이며, 특히, 형상 동결성(shape fixability)의 향상에 관한 것이다.

최근, 지구 환경의 보전을 위해, 배출 CO₂량의 삭감이라는 관점에서 자동차 연비의 저감이 요구되고 있다. 이러한 연비 저감 요구에 대하여, 자동차 차체의 경량화가 지향되고, 또한 저비용화의 요구와 함께, 사용하는 강재의 박육화(薄肉化)를 도모하여, 강재 사용량 삭감이라는 요망이 커지고 있다. 그러나, 강재(강판)를 박육화하면 부품 강성이 저하되어, 부품의 휨, 패임 변형(dent), 젖혀짐(warpage) 등의 문제가 현재화되고 있다. 또한, AV, OA 기기 등의 가전 분야에서는, 부품의 치수 정밀도에 대한 요구도 엄격해지고 있어, 형상 동결성이 우수한 강판에 대한 요구는 점점 커지고 있다.

이러한 요망에 대하여, 예를 들면 특허문헌 1에는, 형상 동결성이 우수한 페라이트계 박강판이 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 질량％로, C: 0.0001∼0.05％, Si: 0.01∼1.0％, Mn: 0.01∼2.0％, P: 0.15％ 이하, S: 0.03％ 이하, Al: 0.01％ 이하, N: 0.01％ 이하, O: 0.007％ 이하를 포함하는 성분 조성의 강을, 950℃ 이하 Ar₃ 변태점 이상에서의 압하율의 합계가 25％ 이상, 또한 950℃ 이하에서의 열간 압연에 있어서의 마찰 계수가 0.2 이하가 되도록 하고, Ar₃ 변태점 이상에서 열간 압연을 종료하고, 냉각 후, 소정의 임계 온도 이하의 온도에서 권취하고, 이에 따라, 판면에 평행한 {100}면과 {111}면의 비가 1.0 이상인 박강판이 얻어진다고 되어 있다. 이러한 박강판에서는, 굽힘 가공시의 슬립 시스템(slip system)를 제어할 수 있어, 굽힘 가공을 주체로 하는 성형에 있어서, 스프링백(spring back)을 억제할 수 있다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 성형품의 치수 정밀도가 우수한 프레스 성형 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 판면에 평행한 {100}면과 {111}면의 비가 1.0 이상인 강판을 이용하여, 해트형 부재(hat-shaped member)의 종벽부(vertical wall)에 재료 인장 강도의 40∼100％의 인장 응력을 부여하면서 성형을 행하는, 성형품의 치수 정밀도가 우수한 프레스 성형 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 기술에 의하면, 해트 굽힘 가공성이 현저하게 향상하여, 스프링백량이 적고, 형상 동결성이 우수한 부재를 제공할 수 있다고 되어 있다.

국제공개공보 WO 00/06791호 일본공개특허공보 2002-66637호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 굽힘 가공 이외의 프레스 성형을 행한 경우에는, 형상 동결성 개선의 정도가 작고, 또한, 굽힘 가공의 경우에 있어서도, 입계 미끄럼(grain boundary sliding) 등의 영향으로 스프링백이 커지는 경우가 있는 등의 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 해트 성형(hat forming) 이외의 프레스 성형을 행한 경우에는, 성형품의 치수 정밀도를 높이는 효과는 없고, 또한, 해트 성형을 행하는 경우에 있어서도, 종벽부의 응력을 부여하기 위해서는 주름 압압(blank holding pressure)을 크게 할 필요가 있고, 그 때문에 프레스기의 능력을 크게 증가할 필요가 있어, 비용 증대로 연결된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제를 해결하여, 특히 성형 후의 부재 평탄부에 큰 변형이 발생하지 않는, 형상 동결성이 우수한 냉연 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위해, 형상 동결성, 특히 성형 후의 부재 평탄부의 변형에 영향을 주는 요인에 대해서, 예의 연구했다. 그 결과, 성형 후의 부재 평탄부의 변형은, 사용 강판의 비례한계(proportional limit)에 크게 영향을 받는 것에 생각이 이르렀다. 특히 비례한계가 100㎫ 초과가 되면, 성형 후의 부재 평탄부의 변형이 현저하게 증가한다는 인식을 얻었다. 그리고, 더 한층의 연구를 행한 결과, 비례한계를 100㎫ 이하로 하기 위해서는, 극저 탄소계에서 Ti, B를 필수 함유하는 조성으로서, 추가로 B함유량과 C함유량의 비, B/C, 가 0.5 이상을 만족하도록 조정하는 것이 필요한 것을 발견했다.

우선, 본 발명의 기초가 된 실험 결과에 대해서 설명한다.

질량％로, 0.0010∼0.0035％ C, 0.01∼0.03％ Si, 0.10∼0.45％ Mn, 0.03∼0.08％ Al, 0.022∼0.060％ Ti, 0.0003∼0.0048％ B, 0.0015∼0.0040％ N을 포함하는 조성의 강 소재(슬래브(slabs))를, 열간 압연과, 냉간 압연과, 추가로 가열 균열 냉각 조건을 여러 가지 변경한 어닐링을 행하여, 냉연 어닐링판으로 했다.

얻어진 냉연 어닐링판으로부터, 인장 방향이 압연 방향이 되도록, JIS 5호 시험편을 채취하여, 비례한계를 구했다. 또한, 인장 시험편의 평행부에 길이 5mm의 변형 게이지(strain gauge)를 부착하고, 인장 속도: 1㎜/min의 인장 속도로 인장 시험을 실시하여, 응력-변형 곡선의 기울기가 작아지기 시작하는 응력을, 비례한계로 했다.

또한, 얻어진 냉연 어닐링판으로부터, 시험재(크기: 120×120㎜)를 채취하여, 장출 성형(stretch forming)을 행했다. 장출 성형은, 직경 20㎜의 구두 펀치(spherical punch)로 시험재 중앙부를 8㎜ 장출하는 프레스 성형으로 했다. 또한, 장출 성형에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 직경 28∼54㎜의 영역(사선부)을 100kN의 하중으로 누르면서, 성형했다. 이어서, 도 2에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 성형 후의 시험재를, 정반 위에 두고, 플랜지부의 최대 변형 높이를 측정했다. 또한, 얻어진 냉연 어닐링판에 대해서 조직을 관찰했지만, 어느 냉연 어닐링판도 페라이트를 주체로 하는 조직이었다.

얻어진 결과를 도 3, 도 4에 나타낸다. 도 3은, 플랜지부의 최대 변형 높이와 비례한계와의 관계를, 도 4에, 비례한계와 B/C와의 관계를, 나타낸다.

도 3으로부터, 비례한계가 100㎫를 초과하여 커지면, 플랜지부의 최대 변형 높이가 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 4로부터, 비례한계를 100㎫ 이하로 하기 위해서는, B/C를 0.5 이상으로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다.

이러한 점에서, Ti, B를 필수 함유하고, B/C를 0.5 이상으로 하는 조성과, 조직을 페라이트 주체의 조직을 갖고, 비례한계가 100㎫ 이하인 강판을 소재로 함으로써, 프레스 부품의 형상 동결성이 향상하고, 특히 성형 후의 부재 평탄부의 변형이 현저하게 저감하는 것을 인식했다. 그리고, 본 발명자들의 더 한층의 검토에 의하면, C가 고용 상태가 되도록 열간 압연 조건을 적정화하고, 추가로 냉간 압연을 행하고, 추가로 어닐링시에, C, Fe를 포함하는 B의 조대(coarse) 석출물을, 입계, 나아가서는 립(grain) 내에, 석출시키는 것이, 형상 동결성 향상에 유효한 것을 인식했다. 이러한 조직이면, 분산 석출한 B의 조대 석출물이, 프레스 가공시에, 적절히 전위(dislocation)를 고착하고, 석출물 주위에 변형을 집중시켜, 입계에 전위가 집중하는 것을 방해함으로써 전위가 서로 얽히는 것을 억제하고, 이에 따라 스프링백이 크게 저감되고, 비례한계가 낮아져, 형상 동결성이 현저하게 향상하는 것이라고 생각했다.

본 발명은, 이러한 인식에 기초하여, 추가로 검토를 더하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 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: 0.10％ 이하,

N: 0.0050％ 이하,　　　　　　　　 Ti: 0.021∼0.060％,

B: 0.0005∼0.0050％를 포함하고, 또한 B와 C를, B/C가 0.5 이상을 충족하도록 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 평균 입경(average grain size): 10∼30㎛의 페라이트를 주체로 하는 조직을 갖고, 비례한계가 100㎫ 이하인 형상 동결성이 우수한 냉연 강판.

(2) 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Nb: 0.009％ 이하를 함유하는 (1)에 기재된 냉연 강판.

(3) 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Cr: 0.06％ 이하를 함유하는 (1)에 기재된 냉연 강판.

(4) 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Nb: 0.009％ 이하와 Cr: 0.06％ 이하를 함유하는 (1)에 기재된 냉연 강판.

(5) 상기 Nb 함유량이, 질량％로, 0.001∼0.009％인 (2)에 기재된 냉연 강판.

(6) 상기 Cr 함유량이, 질량％로, 0.001∼0.06％인 (3)에 기재된 냉연 강판.

(7) 상기 B/C가, 0.5 이상, 5 이하인 (1)에 기재된 냉연 강판.

(8) 상기 B/C가, 1.0 이상, 3.3 이하인 (7)에 기재된 냉연 강판.

(9) 상기 B/C가, 1.5 이상, 3.3 이하인 (8)에 기재된 냉연 강판.

(10) 상기 비례한계가, 40㎫ 이상, 100㎫ 이하인 (1)에 기재된 냉연 강판.

(11) 상기 페라이트를 주체로 하는 조직이, 페라이트를 면적률로 95％ 이상 함유하는 조직인 (1)에 기재된 냉연 강판.

(12) 강 소재에, 열간 압연 공정과, 산세정 공정과, 냉간 압연 공정과, 어닐링 공정을 순차 행하는 냉연 강판의 제조 방법에 있어서,

상기 강 소재를, 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: 0.10％ 이하,

N: 0.0050％ 이하,　　　　　　　　 Ti: 0.021∼0.060％,

B: 0.0005∼0.0050％

를 포함하고, 또한 B와 C를, B/C가 0.5 이상을 충족하도록 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강 소재로 하고,

상기 열연 공정을, 상기 강 소재에, 가열하여 조압연(roughly rolled)과 마무리 압연(finish-rolled) 종료 온도: 870∼950℃로 하는 마무리 압연을 행하고, 권취 온도: 450∼630℃에서 권취하는 공정으로 하고,

상기 냉연 공정을, 압하율: 90％ 이하인 냉간 압연을 행하는 공정으로 하고,

상기 어닐링 공정을, 600℃ 이상의 온도역을 평균으로, 1∼30℃/s의 가열 속도로, 700∼850℃의 범위의 균열 온도(holding temperature)까지 가열하고, 당해 균열 온도에서 30∼200s간 유지(holding)한 후, 600℃까지의 온도역을 평균으로, 3℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 공정으로 하는, 형상 동결성이 우수한 냉연 강판의 제조 방법.

(13) 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Nb: 0.009％ 이하를 함유하는 (12)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

(14) 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Cr: 0.06％ 이하를 함유하는 (12)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

(15) 상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Nb: 0.009％ 이하와 Cr: 0.06％ 이하를 함유하는 (12)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

(16) 상기 Nb 함유량이, 질량％로, 0.001∼0.009％인 (13)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

(17) 상기 Cr 함유량이, 질량％로, 0.001∼0.06％인 (14)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

(18) 상기 B/C가, 0.5 이상, 5 이하인 (12)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

(19) 상기 B/C가, 1.0 이상, 3.3 이하인 (18)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

(20) 상기 B/C가, 1.5 이상, 3.3 이하인 (19)에 기재된 냉연 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 비례한계가 현저하게 저하되어, 성형 후의 형상 동결성이 우수한 냉연 강판을, 용이하게 게다가 염가로 제조할 수 있어, 산업상 특별한 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명에 의하면, 부재의 박육화를 촉진할 수 있다는 효과도 있다.

도 1은 장출 성형용 시험편과, 성형 시험시의 플랜지 누름 영역(사선부)을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 장출 성형 시험 후의 최대 변형 높이의 측정 방법을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 3은 최대 변형 높이와 비례한계와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 비례한계와 B/C의 관계를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

우선, 본 발명 냉연 강판의 조성 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 이하, 특별히 언급하지 않는 한 질량％는, 단순히 ％로 기재한다.

C: 0.0010∼0.0030％

C는, 고용(solid solution)하여 B의 조대 석출물의 형성을 촉진하여, 비례한 계의 저하에 기여하는 원소이다. 이러한 효과는 0.0010％ 이상의 함유로 현저해진다. 한편, 0.0030％를 초과하는 다량의 함유는, 고용 C나 탄화물이 많아지고 강도가 지나치게 높아져, 연성(ductility)의 저하를 초래한다. 이 때문에, C는 0.0010∼0.0030％의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.0020％ 이하이다.

Si: 0.05％ 이하

Si는, 다량으로 함유하면, 경질화에 의해 가공성이 열화되거나, 어닐링시에 Si 산화물을 생성하여, 도금성을 저해한다. 또한, 다량의 Si 함유는, 오스테나이트(γ)→페라이트(α) 변태점을 고온으로 하기 때문에, 열간 압연시에, γ역에서 압연을 종료시키는 것이 곤란해진다. 이 때문에, Si는 0.05％ 이하로 한정했다.

Mn: 0.1∼0.5％

Mn은, 열간에서의 연성을 현저하게 저하시키는 유해한 강 중 S와 결합하여, MnS를 형성하여, S의 무해화에 기여함과 함께, 강을 경질화하는 작용을 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.1％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.5％를 초과하는 다량의 함유는, 경질화에 의한 연성의 저하나, 어닐링시의 페라이트의 재결정을 억제한다. 이 때문에, Mn은 0.1∼0.5％의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.3％ 이하, 보다 바람직하게는 0.2％ 이하이다.

P: 0.05％ 이하

P는, 입계에 편석하여, 연성을 저하시키는 작용을 갖기 때문에, 본 발명에서는 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.05％까지는 허용할 수 있다. 이러한 점에서, P는 0.05％ 이하로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.03％ 이하, 보다 바람직하게는 0.02％ 이하이다.

S: 0.02％ 이하

S는 불순물 원소로서 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. S는, 열간에서의 연성을 현저하게 저하시키며, 열간 균열(hot cracking)을 유발하여, 표면 성상(surface property)을 현저하게 열화시키는 악영향을 갖고, 또한 S는, 강도에 거의 기여하지 않을 뿐만 아니라, 조대한 MnS를 형성하여 연성을 저하시킨다. 이러한 점은, 0.02％를 초과하면 현저해지기 때문에, 본 발명에서는 S는 0.02％ 이하로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.01％ 이하이다.

Al: 0.10％ 이하

Al은, 탈산제로서 작용하는 원소로서, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.02％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, Al은, 강의 γ→α 변태점을 상승시키는 작용을 갖기 때문에, 0.10％를 초과하는 다량의 함유는, 열간 압연시에, γ역에서 압연을 종료시키는 것이 곤란해진다. 이 때문에, Al은 0.10％ 이하로 한정했다.

N: 0.0050％ 이하

N은, 질화물 형성 원소와 결합하여 질화물을 형성하고, 석출 강화에 의해 강을 경질화시키는 작용을 갖는 원소로서, 0.0050％를 초과하는 다량의 함유는, 연성을 저하시킬 뿐만 아니라, 열간 압연 중의 슬래브 균열을 발생시켜, 표면 흠집을 많이 발생시킬 우려가 있다. 이 때문에, N은 0.0050％ 이하로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.0030％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0020％ 이하이다.

Ti: 0.021∼0.060％

Ti는, N을 질화물로서 고정하여, 고용 N에 의한 경질화나 시효 열화(aging deterioration)를 억제하는 작용을 갖는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.021％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.060％를 초과하는 다량의 함유는, 탄화물의 석출을 촉진하고, 고용 C를 저감하기 때문에, C, Fe를 포함하는 B의 조대 석출물의 생성을 억제하게 되기 때문에, 소망하는 비례한계의 저하를 달성할 수 없게 된다. 이러한 점에서, Ti는 0.021∼0.060％의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는, 0.050％ 이하이다.

B: 0.0005∼0.0050％

B는, 본 발명에서는 중요한 원소로서, 조대한 B 석출물을 형성함으로써 비례한계의 저감에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.0005％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.0050％를 초과하는 다량의 함유는, 슬래브 균열을 일으킨다. 이 때문에, B는 0.0005∼0.0050％의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.0010％ 이상, 보다 바람직하게는 0.0020％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.0030％ 이상이다.

B/C: 0.5 이상

본 발명에서는, 상기한 범위의 C, B를 포함하고, 추가로, B 함유량과 C 함유량의 비, B/C가 0.5 이상을 충족하도록, C, B 함유량을 조정한다. B/C가 0.5 미만에서는, B의 조대한 석출물을 형성하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, B/C는 0.5 이상으로 한정했다. 또한, 바람직하게는 1.0 이상, 보다 바람직하게는 1.5 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 이상이다.

상기한 성분이 기본의 성분이지만, 본 발명에서는 기본의 조성에 더하여 추가로, 필요에 따라서 선택 원소로서, Nb: 0.009％ 이하, 및/또는, Cr: 0.06％ 이하를 함유할 수 있다.

Nb: 0.009％ 이하

Nb는, Ti와 동일하게, N과 결합하여 질화물을 형성하고, N를 고정하여, 고용 N에 의한 경질화나 시효 열화를 억제하여, 형상 동결성 향상에 기여하는 원소로서 필요에 따라서 함유할 수 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.001％ 이상 함유하는 것이 바람직하지만, 0.009％를 초과하는 다량의 함유는, 결정립의 세립화를 초래한다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Nb는 0.009％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Cr: 0.06％ 이하

Cr은, 고용 상태의 C를 불안정화하고, C를 포함하는 B의 조대 석출물의 생성을 촉진하는 원소로서, 필요에 따라서 함유할 수 있다. 이러한 효과를 얻으려면, 0.001％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 0.06％를 초과하는 다량의 Cr 함유는, C를 포함하는 B의 조대 석출의 생성을 오히려 저해한다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Cr은 0.06％ 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

다음으로, 본 발명 냉연 강판의 조직 한정 이유에 대해서 설명한다.

본 발명 냉연 강판은, 평균 입경: 10∼30㎛의 페라이트를 주체로 하는 조직을 갖는다. 페라이트를 주체로 하는 조직으로 함으로써, 강판이 연질화하여, 가공성을 향상시킬 수 있다. 또한, 여기에서 말하는 「페라이트를 주체로 하는 조직」은, 페라이트(폴리고날페라이트)가 면적률로 95％ 이상, 바람직하게는 100％를 차지하는 조직을 말하는 것으로 한다.

페라이트 이외의 제2상(secondary phase)은, 세멘타이트, 베이나이트로 하는 것이 바람직하다. 또한, 페라이트의 평균 입경을 10㎛ 이상으로 함으로써, 성형시에, 입계로의 변형의 집중을 억제하고, 석출물 주위에 변형을 집중시켜, 비례한계의 저감이 가능해진다. 한편, 페라이트의 평균 입경이 30㎛를 초과하여 커지면, 프레스 가공시에 표면 거칠어짐 등의 표면 모양이 현재화(become obvious)된다.

이 때문에, 페라이트의 평균 입경은 10∼30㎛의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 15∼25㎛이다.

다음으로, 본 발명 냉연 강판의 바람직한 제조 방법에 대해서 설명한다.

상기한 조성의 강 소재(슬래브)를 출발 소재(starting material)로 한다.

강 소재의 제조 방법은, 특별히 한정할 필요는 없지만, 상기한 조성의 용강(molten steel)을, 상용(常用)의 전로(converter), 전기로(electric furnace) 등에서 용제한 후, 상용의 연속 주조법, 조괴-분괴 압연법(ingot casting-blooming process)으로, 슬래브(강 소재)로 하는 것이 바람직하다. 연속 주조제 슬래브이면, 주조 후, 열간 압연이 가능한 열을 보유하고 있는 경우는, 실온까지 냉각하는 일 없이, 그대로, 혹은, 일차적으로 가열로에 장입하고, 보열(heat-retained)한 후, 혹은, 실온까지 냉각한 후 가열로에 장입하고, 바람직하게는 1100∼1250℃의 범위의 온도로 재가열한 후, 열간 압연을 행하는 것이 바람직하다.

가열된 강 소재에는, 이어서, 열연 공정이 행해진다.

열연 공정에서는, 조압연(rough rolling), 마무리 압연으로 이루어지는 열간 압연이 행해지고, 이어서 권취된다.

조압연에서는, 소망하는 치수 형상의 시트 바(sheet bar)를 확보할 수 있으면 좋고, 그 조건은 특별히 한정되지 않는다. 이어서, 시트 바에는, 마무리 압연이 행해져, 열연판이 된다.

마무리 압연은, 마무리 압연 종료 온도가 870∼950℃인 압연으로 한다.

마무리 압연 종료 온도가, 870℃ 미만으로 낮아지면, 압연 도중에 조직이 오스테나이트로부터 페라이트로 변화되어, 압연기의 하중 제어가 곤란해짐으로써, 통판 중에 파단 등이 일어날 위험성이 증대한다. 또한, 마무리 압연의 입측(入側)으로부터 페라이트역에서 압연하면, 상기한 바와 같은 통판 중의 파단 등은 회피할 수 있지만, 압연 온도의 저하로, 열연판의 조직이 미재결정 페라이트가 되어, 냉간 압연시의 하중이 증대한다는 문제가 있다. 한편, 마무리 압연 종료 온도가 950℃를 초과하여 높아지면, 열연판의 페라이트 입경이 커진다. 그 때문에, 냉연 어닐링판의 페라이트 입경도 지나치게 커진다. 이러한 점에서, 마무리 압연 종료 온도는 870∼950℃의 범위의 온도로 한정했다. 마무리 압연 종료 후, 열연판은 권취된다. 또한, 마무리 압연 후, 권취까지의 냉각은, 특별히 한정하지 않지만, 공냉(air cooling) 이상의 냉각 속도가 있으면 충분하지만, 필요에 따라서, 100℃/s 이상의 급냉을 행해도 특별히 문제는 없다.

마무리 압연 종료 후의 권취 온도는, 450∼630℃의 범위의 온도로 한다.

권취 온도가 450℃ 미만에서는, 아시큘러 페라이트(acicular ferrite)가 생성되어, 강판이 경질화되고, 그 후의 냉간 압연의 하중이 높아져, 열간 압연의 조업상의 곤란을 수반한다. 한편, 권취 온도가 630℃를 초과하는 고온에서는, 탄화물의 석출이 촉진되고, 고용 C량이 저하되어, 열연 단계에서 소망하는 고용 C량을 확보할 수 없게 된다. 이 때문에, 권취 온도는 450∼630℃의 범위의 온도로 한정했다.

권취된 열연판은, 이어서, 통상의 산세정 공정이 행해진 후, 냉간 압연 공정이 행해져, 냉연판이 된다.

냉간 압연 공정에서는, 냉연 압하율: 90％ 이하의 냉간 압연을 행하여, 냉연판으로 한다.

냉연 압하율이 90％를 초과하여 크게 하면, 어닐링 후의 재결정 페라이트립이 미세화되지만, 동시에 냉간 압연 하중이 증대하여, 냉간 압연의 조업상의 곤란을 수반한다. 이 때문에, 냉연 압하율은 90％ 이하로 한정했다. 또한, 바람직하게는 80％ 이하이다. 한편, 냉연 압하율의 하한은 특별히 규정하지 않지만, 냉연 압하율이 작은 경우는, 정해진 제품 두께에 대하여, 열연판의 판두께를 작게 할 필요가 있어, 열연이나 산세정에서의 생산성이 저하되는 점에서, 냉연 압하율은 50％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

냉연판에는, 이어서 어닐링 공정이 행해져, 냉연 어닐링판이 된다.

어닐링 공정은, 600℃ 이상의 온도역을 평균으로, 1∼30℃/s의 가열 속도로, 700∼850℃의 범위의 균열 온도까지 가열하고, 당해 균열 온도에서 30∼200s 동안 유지한 후, 3℃/s 이상의 냉각 속도로, 600℃ 이하까지 냉각하는 공정으로 한다. 어닐링 공정에서는, 냉간 압연된 가공 페라이트를 재결정시켜, 소망하는 평균 입경의 페라이트로 함과 함께, 입계, 립(grains) 내에 조대한, C, Fe를 포함하는 B 석출물을 분산 석출시킨다.

가열 속도: 1∼30℃/s

600℃ 이상 균열 온도까지의 온도역에서의 평균의 가열 속도가 1℃/s 미만에서는, 페라이트립의 립 성장이 현저하여, 소망하는 평균 입경의 페라이트로 할 수 없게 된다. 한편, 30℃/s를 초과하여 가열 속도가 커지면, 가열 도중에서의 B 석출물의 생성을 대신하여, TiC가 석출되어, 소망하는 B의 조대 석출물의 형성이 곤란해진다. 이 때문에, 600℃ 이상의 온도역에서의 가열 속도는 평균으로 1∼30℃/s의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 5℃/s 이상, 보다 바람직하게는 10℃/s 이상이다.

균열 온도: 700∼850℃

어닐링 공정에서는, 냉간 가공 페라이트의 재결정을 완료시킬 필요가 있는 점에서, 균열 온도는 700℃ 이상으로 한다. 한편, 균열 온도가 850℃를 초과하여 높아지면, 페라이트립이 조대화되어, 소망하는 평균 입경을 갖는 페라이트로 할 수 없게 된다. 이 때문에, 균열 온도는 700∼850℃로 한정했다.

균열 유지 시간: 30∼200s

냉간 가공 페라이트의 재결정을 완료시키기 위해, 균열 유지 시간을 30s 이상으로 한다.

균열 유지 시간이 짧으면, 재결정이 완료되지 않거나, 혹은 페라이트립이 미세한 채가 된다. 한편, 균열 유지 시간이 200s를 초과하여 장시간이 되면, 페라이트립이 지나치게 성장한다. 이 때문에, 균열 유지 시간은 30∼200s로 한정했다.

냉각 속도: 3℃/s 이상

균열 유지 후의 냉각 속도가 작으면, 페라이트립의 성장이 촉진된다. 이 때문에, 균열 온도에서 600℃까지의 온도역의 평균의 냉각 속도는 3℃/s 이상으로 한정했다. 또한, 냉각 속도의 상한은 특별히 한정할 필요는 없고, 냉각 설비의 능력에 의존하여 결정된다. 통상의 냉각 설비이면, 냉각 속도의 상한은, 30℃/s 정도이다.

또한, 600℃까지 냉각하면, 페라이트의 립 성장에 의한 조직의 조대화는 억제할 수 있어, 소망하는 평균 입경을 갖는 페라이트를 주체로 하는 조직을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 600℃ 이하의 냉각 조건은, 특별히 한정할 필요는 없고, 임의의 냉각에서 특별히 문제는 없다.

또한, 냉각 정지 후, 필요에 따라서, 480℃ 근방에서의 용융 아연 도금을 행해도 좋다. 또한, 용융 아연 도금 후, 500℃ 이상으로 재가열하여 용융 아연 도금을 합금화해도 좋다. 또한, 냉각 도중에 유지를 행하는 등의 열이력을 행해도 좋다. 또한, 필요에 따라서, 0.5∼2％ 정도의 조질 압연(temper rolling)을 행해도 좋다. 또한, 도금을 행하지 않았던 경우에는, 내부식성을 향상시키기 위해 전기 아연 도금 등을 행해도 좋다. 또한, 냉연 강판이나 도금 강판 위에, 화성 처리 등에 의해 피막을 부착해도 좋다.

이하, 실시예에 기초하여, 추가로 본 발명에 대해서 설명한다.

실시예

표 1에 나타내는 조성을 갖는 강 소재(슬래브)를 출발 소재로 했다. 이들 슬래브를 1200℃로 가열한 후, 당해 슬래브에, 열간 압연 공정, 산세정 공정, 냉간 압연 공정, 또한 어닐링 공정을 순차 행하여, 냉연 어닐링판으로 했다. 열간 압연 공정에서는, 강 소재에 조압연을 행하여 시트 바로 한 후, 시트 바에, 마무리 압연 종료 온도가 표 2에 나타내는 온도(FT)가 되는 마무리 압연을 행하고, 표 2에 나타내는 권취 온도(CT)에서 권취하여, 표 2에 나타내는 판두께의 열연판으로 했다. 이어서, 열연판에는, 산세정 공정을 행한 후, 표 2에 나타내는 냉연 압하율의 냉간 압연을 행하여, 표 2에 나타내는 판두께의 냉연판으로 했다.

이어서, 냉연판에, 어닐링 공정을 행하여, 냉연 어닐링판으로 했다. 어닐링 공정에서는, 표 2에 나타내는 가열 속도, 균열 온도, 균열 유지 시간, 냉각 속도로 어닐링을 행했다. 또한, 600℃ 이하에 대해서도 동일한 냉각 속도로 실온까지 냉각했다. 또한, 어닐링 공정을 행한 후에, 압하율: 1.0％의 조질 압연을 행했다.

얻어진 냉연 어닐링판(냉연 강판)에 대해서, 조직 관찰, 인장 시험, 장출 성형 시험을 실시했다. 시험 방법은 다음과 같이 했다.

(1) 조직 관찰

얻어진 냉연 어닐링판으로부터, 조직 관찰용 시험편을 채취하여, 압연 방향 단면(L단면)을 연마하여 부식하고, 광학 현미경(배율: 100배) 및 주사형 전자 현미경(배율: 1000배)을 이용하여, 조직을 관찰하고, 촬상하고, 화상 해석에 의해, 페라이트의 평균 입경, 페라이트의 분율, 제2상의 종류 및 분율을 측정했다. 또한, 페라이트에 대해서, 300×300㎛의 영역에서, 페라이트립의 압연 방향과 판두께 방향의 평균 절편 길이를 구하여, 각각을 A, B로 하고, 2/(1/A+1/B)의 값을 평균 입경으로 했다. 또한, 페라이트 분율의 측정은, 300×300㎛의 영역에 대해서 행했다.

(2) 인장 시험

얻어진 냉연 어닐링판으로부터, 인장 방향이 압연 방향이 되도록, JIS 5호 시험편을 채취하여, 비례한계를 구했다. 또한, 인장 시험편의 평행부에 변형 게이지를 부착하고, 인장 속도: 1㎜/min의 인장 속도로 인장 시험을 실시하여, 인장 특성(비례한계, 인장 강도, 신장)을 구했다. 또한, 비례한계는, 응력-변형 곡선의 기울기가 작아지기 시작하는 응력으로 했다.

(3) 장출 성형 시험

얻어진 냉연 어닐링판으로부터, 시험재(크기: 120×120㎜)를 채취하여, 장출 성형을 행했다. 장출 성형은, 직경 20㎜의 구두 펀치로 시험재 중앙부를 8㎜ 장출하는 프레스 성형으로 했다. 또한, 장출 성형에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 직경 28∼54㎜의 영역(사선부)을 100kN의 하중으로 누르면서, 성형했다. 성형 후, 도 2에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 시험재를 정반 위에 두고, 플랜지부의 최대 변형 높이를 측정했다.

얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

본 발명예는 모두, 100㎫ 이하로 낮은 비례한계를 갖고, 장출 성형 부재의 평탄부 최대 변형 높이가 0.8㎜ 이하로 되어 있어, 형상 동결성이 우수한 냉연 강판으로 되어 있다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는, 비례한계가 100㎫를 초과하고 있거나, 최대 변형 높이가 0.8㎜를 초과하여 커져 있어, 형상 동결성이 저하되어 있다.

Claims

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: 0.10％ 이하,
N: 0.0050％ 이하,　　　　　　　　 Ti: 0.021∼0.060％,
B: 0.0005∼0.0050％를 포함하고, 또한 B와 C를, B/C가 0.5 이상을 충족하도록 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 평균 입경: 10∼30㎛의 페라이트를 주체로 하는 조직을 갖고, 비례한계(proportional limit)가 100㎫ 이하인 형상 동결성이 우수한 냉연 강판.
제1항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Nb: 0.009％ 이하를 함유하는 냉연 강판.
제1항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Cr: 0.06％ 이하를 함유하는 냉연 강판.
제1항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Nb: 0.009％ 이하와 Cr: 0.06％ 이하를 함유하는 냉연 강판.
제2항에 있어서,
상기 Nb 함유량이, 질량％로, 0.001∼0.009％인 냉연 강판.
제3항에 있어서,
상기 Cr 함유량이, 질량％로, 0.001∼0.06％인 냉연 강판.
제1항에 있어서,
상기 B/C가, 0.5 이상, 5 이하인 냉연 강판.
제7항에 있어서,
상기 B/C가, 1.0 이상, 3.3 이하인 냉연 강판.
제8항에 있어서,
상기 B/C가, 1.5 이상, 3.3 이하인 냉연 강판.
제1항에 있어서,
상기 비례한계가, 40㎫ 이상, 100㎫ 이하인 냉연 강판.
제1항에 있어서,
상기 페라이트를 주체로 하는 조직이, 페라이트를 면적률로 95％ 이상 함유하는 조직인 냉연 강판.
강 소재에, 열간 압연 공정과, 산세정 공정과, 냉간 압연 공정과, 어닐링 공정을 순차 행하는 냉연 강판의 제조 방법에 있어서,
상기 강 소재를, 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: 0.10％ 이하,
N: 0.0050％ 이하,　　　　　　　　 Ti: 0.021∼0.060％,
B: 0.0005∼0.0050％
를 포함하고, 또한 B와 C를, B/C가 0.5 이상을 충족하도록 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강 소재로 하고,
상기 열연 공정을, 상기 강 소재에, 가열하여 조압연과 마무리 압연 종료 온도: 870∼950℃로 하는 마무리 압연을 행하고, 권취 온도: 450∼630℃에서 권취하는 공정으로 하고,
상기 냉연 공정을, 압하율: 90％ 이하인 냉간 압연을 행하는 공정으로 하고,
상기 어닐링 공정을, 600℃ 이상의 온도역을 평균으로, 1∼30℃/s의 가열 속도로, 700∼850℃의 범위의 균열 온도까지 가열하고, 당해 균열 온도에서 30∼200s간 유지한 후, 600℃까지의 온도역을 평균으로, 3℃/s 이상의 냉각 속도로 냉각하는 공정으로 하는, 형상 동결성이 우수한 냉연 강판의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Nb: 0.009％ 이하를 함유하는 냉연 강판의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Cr: 0.06％ 이하를 함유하는 냉연 강판의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 조성에 더하여 추가로, 질량％로, Nb: 0.009％ 이하와 Cr: 0.06％ 이하를 함유하는 냉연 강판의 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 Nb 함유량이, 질량％로, 0.001∼0.009％인 냉연 강판의 제조 방법.
제14항에 있어서,
상기 Cr 함유량이, 질량％로, 0.001∼0.06％인 냉연 강판의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 B/C가, 0.5 이상, 5 이하인 냉연 강판의 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 B/C가, 1.0 이상, 3.3 이하인 냉연 강판의 제조 방법.
제19항에 있어서,
상기 B/C가, 1.5 이상, 3.3 이하인 냉연 강판의 제조 방법.