KR20210079751A - 가공용 주석 도금원판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가공용 주석 도금원판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은, 중량%로, 탄소(C) 0.0005 내지 0.005%, 망간(Mn) 0.15 내지 0.60%, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.06%, 질소(N) 0.0005 내지 0.004%, 보론(B) 0.0005 내지 0.003%, 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.035%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족한다.
[식 1] 4.8 ≤ ([Ti]+[Al])/[N]-[B] ≤ 12.5
이때, 식 1에 있어서, [Ti], [Al], [N], 및 [B]는 각각 도금원판 내의 Ti, Al, N, 및 B의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.

Description

가공용 주석 도금원판 및 그 제조방법 {FORMABLE BLACKPLATE AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}
가공용 주석 도금원판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 식/음료 캔(Can), 가스(gas) 등의 저장 용기 등에 사용되는 가공성 및 용접성이 우수한 주석 도금원판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 강 성분 및 제조 프로세스 등을 최적화하여 용접 후 용접 열영향부의 조직이 미세화되도록 하여 용접부 터짐을 방지하고 강 내 고용 원소 제어로 가공성이 우수한 주석 도금원판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
표면처리 도금원판에는 내식성을 부여하거나 또는 미려한 표면 특성을 얻기 위해 그 용도에 적합하도록 다양한 도금이 행해진다. 이와 같이 도금된 강판을 표면처리 도금강판이라 칭하며, 그 예로는 주석 도금강판, 아연 도금강판, 아연-니켈 도금강판 등이 있다. 이와 같이 표면처리 도금원판은 도금의 종류에 따라 다양하게 분류되지만, 기본적으로 요구되는 성형성, 용접성 등의 특성이 확보되어야 한다.
일반적으로 캔(Can)용 소재로 사용되는 철강 소재인 주석 도금원판(BP, Blackplate)에 주석 도금한 주석 도금강판(TP, Tinplate)은 대부분 소재 두께가 얇으므로 로크웰 표면 경도인 Hr30T(측정 하중 30kg, 보조 하중 3kg 적용)로 측정되는 조질도(Temper Grade)에 의해 평가된다. 이에 따라, 조질도 T1 (Hr30T 49±3), T2 (Hr30T 53±3) 및 T3 (Hr30T 57±3)까지의 연질 주석 석도강판과 조질도 T4 (Hr30T 61±3), T5 (Hr30T 65±3) 및 T6 (Hr30T 70±3)까지의 경질 석도강판으로 구분할 수 있다.
주석을 도금하지 않은 상태의 주석 도금원판도 이에 준하여 구분되고 있다. 1회 압연법에 의해 제조되는 석도원판 중 조질도 T3 이하의 연질 석도원판의 주 사용 용도는 가공성이 요구되는 부위이며, 반면에 조질도 T4 이상의 경질 석도원판은 캔의 몸체, 뚜껑(End 및 Bottom) 등과 같이 가공성 보다는 내용물에 의해 내압을 견딜 수 있는 성질이 요구되는 부위들에 널리 사용되고 있다.
주석 도금원판을 이용 내용물을 저장하기 위한 캔으로 만들기 위해서는, 원판의 표면에 주석(Tin, 원소기호 Sn) 등을 전기 도금하여 내식성을 부여하고, 일정한 크기로 절단한 후 원형 또는 각형으로 가공하여 사용한다. 용기를 가공하는 방법으로는 용기가 뚜껑과 몸체(Body)의 두 부분으로 구성되는 2-피스(Piece) 캔과 같이 용접을 하기 않고 가공하는 방법과, 캔의 구성이 몸통, 위 뚜껑(End) 및 아래 뚜껑(Bottom)의 세 부분으로 이루어진 3-피스(Piece) 캔과 같이 용접 또는 접착에 의해 몸통을 체결하는 방법으로 나뉘어 진다.
용접이 없는 제관법은, 석도강판을 드로우잉(Drawing)하거나 드로우잉 후에 아이어닝(Ironing)하여 용기를 가공하는 방법을 거친다. 한편, 용접을 실시하는 제관법은, 일반적으로 위와 아래 뚜껑은 각각 가공하여 부착하고, 몸통은 원판으로부터 절단된 소재를 와이어 심(Wire Seam) 용접과 같은 저항용접법에 의해 원형으로 접합하는 방법을 거친다. 용기의 용도에 따라 원형으로 가공되는 캔은 확관(Expanding)이라는 가공 공정에 의해 2차 가공을 받기도 한다. 일반적으로 소형 음료캔과 같은 3-피스캔은 원형으로 가공한 후 저항용접법으로 적합하지만, 식용유, 페인트 등을 저장하는 용기는 저장 및 운송에 유리하도록 용접 후에 원주방향으로 확관가공을 실시하기도 한다. 그러므로 이들 용도에 사용되는 소재의 경우, 가공성뿐만 아니라 저항용접성이 우수하여야 한다. 용접법으로 용기를 가공할 경우, 용접 부위에 결함이 발생하면 내용물의 유출에 의해 보관이 어려울 뿐만 아니라 확관과 같은 2차 가공 시 용접 열영향부 등에서 터짐이 발생하여 용기로서 사용할 수 없게 된다. 따라서 저항용접법에 의해 용기를 가공하는 용도로 적용하는 주석 도금강판은 용접부 특성을 개선할 필요가 있을 뿐만 아니라, 심한 가공을 받는 부위에 주로 사용되므로 가공성도 아울러 향상시켜주어야 한다.
가공도가 크게 요구되는 용기용 소재로 사용되는 가공용 석도원판은 주로 상소둔법에 의해 제조되어 왔으나, 이 경우 열처리에 많은 시간이 걸려 생산성이 떨어질 뿐만 아니라 제품의 재질이 부위별로 불균일한 문제점이 있었다. 그러므로 최근에는 생산비가 낮고 재질이 균일하며 평탄도와 표면특성이 우수한 연속소둔법에 의해 제조하는 비율이 증가하고 있는 실정이다. 그러나, 연속소둔법에 의해 조질도 T3급의 가공용 소재를 생산할 경우 저탄소 알루미늄 킬드강을 이용함에 따라 석도공정에서 주석층을 합금화하기 위해 행하는 틴-멜팅(Tin-melting) 단계나, 제관공정에서 락카(Lacquer) 등의 유기물을 건조시키기 위한 베이킹(Baking) 공정을 거치는데, 이 공정에서 강 내 고용원소에 의해 시효 현상이 발생함에 따라 캔의 가공시 각형으로 꺾이는 프루팅(Fluting) 또는 강판 표면에 줄무늬 형태 결함을 유발하는 스트레쳐 스트레인(Strectuer strain)과 같은 가공 결함을 유발하는 문제점이 있었다. 그러므로 연속 소둔법에 의해 조질도 T3급의 가공용 석도원판을 제조할 경우 시효특성을 억제함으로써 프루팅 또는 스트레쳐 스트레인을 방지하여 성형성을 개선하려는 검토가 이루어져 왔다.
가공용 주석 도금원판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. 보다 구체적으로, 식/음료 캔(can), 가스(gas) 등의 저장 용기 등에 사용되는 가공성 및 용접성이 우수한 주석 도금원판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. 더욱 구체적으로, 강 성분 및 제조 프로세스 등을 최적화하여 용접 후 용접 열영향부의 조직이 미세화되도록 하여 용접부 터짐을 방지하고 강 내 고용 원소 제어로 가공성이 우수한 주석 도금원판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은, 중량%로, 탄소(C) 0.0005 내지 0.005%, 망간(Mn) 0.15 내지 0.60%, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.06%, 질소(N) 0.0005 내지 0.004%, 보론(B) 0.0005 내지 0.003%, 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.035%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족한다.
[식 1] 4.8 ≤ ([Ti]+[Al])/[N]-[B] ≤ 12.5
이때, 식 1에 있어서, [Ti], [Al], [N], 및 [B]는 각각 도금원판 내의 Ti, Al, N, 및 B의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.
주석 도금원판은, 실리콘(Si) 0.03% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.01 내지 0.03%, 황(S) 0.003 내지 0.015%, 크롬(Cr) 0.02 내지 0.15%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 및 구리(Cu) 0.02 내지 0.15%를 더 포함할 수 있다.
주석 도금원판은, 하기 식 2를 더 만족할 수 있다.
[식 2] 0.015 ≤ [Mn]*[Cu]/[S] ≤ 0.050
이때, 식 2에 있어서, [Mn], [Cu], 및 [S]는 각각 도금원판 내의 Mn, Cu, 및 S의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.
주석 도금원판은, 하기 식 3을 더 만족할 수 있다.
[식 3] 0.8 ≤ ([Ti]-[N])/[C] ≤ 2.5
이때, 식 3에 있어서, [Ti], [N], 및 [C]는 각각 도금원판 내의 Ti, N, 및 C의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.
주석 도금원판은, 표면경도(Hr30T)가 54 내지 60일 수 있다.
주석 도금원판은, 저항 용접 후 모재부와 용접 열영향부의 평균 결정립의 입경 차이가 3μm 미만일 수 있다.
주석 도금원판을, 틴멜팅 및 베이킹 처리한 후의 항복점 연신율은 0.5% 미만일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금강판은, 상기의 주석 도금원판의 일면 또는 양면에 위치하는 주석 도금층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 가공용 주석 도금원판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C) 0.0005 내지 0.005%, 망간(Mn) 0.15 내지 0.60%, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.06%, 질소(N) 0.0005 내지 0.004%, 보론(B) 0.0005 내지 0.003%, 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.035%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 슬라브를 제조하는 단계; 슬라브를 가열하는 단계; 가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 열연강판을 권취하는 단계; 권취된 열연강판을 80 내지 95%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및 냉연강판을 680 내지 780℃의 온도 범위에서 소둔하는 단계;를 포함한다.
[식 1] 4.8 ≤ ([Ti]+[Al])/[N]-[B] ≤ 12.5
이때, 식 1에 있어서, [Ti], [Al], [N], 및 [B]는 각각 도금원판 내의 Ti, Al, N, 및 B의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.
슬라브를 가열하는 단계;는 1150 내지 1280℃로 가열하는 것일 수 있다.
가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;의 마무리 열간압연 온도는 890 내지 950℃일 수 있다.
열연강판을 권취하는 단계;의 권취 온도는 600 내지 720℃일 수 있다.
냉연강판을 소둔하는 단계; 이후에, 소둔된 냉연강판을 3% 미만으로 조질압연하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 저항용접성 및 가공성이 우수하다. 구체적으로 극저탄소강을 활용하여 보론(B), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 등의 합금 원소들을 적정량 첨가하고 또한 이들 원소들간의 첨가비를 최적화함으로써, 강도, 저항용접성, 확관성 및 가공성이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 저항용접 후 2차가공을 적용하는 용도 및 계속적인 사용으로 용접부의 피로특성이 요구되는 부위에 적용 시 우수한 물성을 보인다. 이 뿐만 아니라, 소부 및 리프로우 처리시 변형 시효에 의한 프루팅 및 스트레치 스트레인의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 적절한 성분 제어 및 제조 프로세스의 최적화를 통하여 생산성이 향상된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 합금원소 제어를 통해 식음료관, 내압관, 페일캔(Pail can)과 같은 용기 등에 사용될 수 있다. 또한, 용접특성의 강화를 통해 작업의 효율성을 높임에 따라 확관용 용도로의 적용도 용이하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 조질도 T3재를 얻기 위해 필수적인 합금원소의 첨가가 요구된다. 이와 관련하여 과량 함유되는 경우 편석 현상에 의해 가공성을 열화시키는 망간(Mn)의 첨가량을 줄이는 대신 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr)을 일정량 첨가하여 조질도 T3재를 안정적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 조대한 석출물로 존재하여 페라이트 재결정을 억제하지 않으면서 고용 질소, 고용 탄소 등을 고착하는 티타늄(Ti), 보론(B)을 첨가하여 내시효성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 저항 용접시 열영향부(HAZ, Heat Affect Zone) 조직을 변태 페라이트화함으로써 열영향부 조직의 이상 성장을 억제할 수 있는 보론(B)을 첨가하고, 나아가 과잉 보론값을 제어하여 용접 열영향부의 입자를 미세화시켜 용접부 균열을 억제할 수 있다.
본 명세서에서, 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은, 중량%로, 탄소(C) 0.0005 내지 0.005%, 망간(Mn) 0.15 내지 0.60%, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.06%, 질소(N) 0.0005 내지 0.004%, 보론(B) 0.0005 내지 0.003%, 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.035%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족한다.
[식 1] 4.8 ≤ ([Ti]+[Al])/[N]-[B] ≤ 12.5
이때, 식 1에 있어서, [Ti], [Al], [N], 및 [B]는 각각 도금원판 내의 Ti, Al, N, 및 B의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.
주석 도금원판은, 실리콘(Si) 0.03% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.01 내지 0.03%, 황(S) 0.003 내지 0.015%, 크롬(Cr) 0.02 내지 0.15%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 및 구리(Cu) 0.02 내지 0.15%를 더 포함할 수 있다.
또한, 하기 식 2를 더 만족할 수 있다.
[식 2] 0.015 ≤ [Mn]*[Cu]/[S] ≤ 0.050
이때, 식 2에 있어서, [Mn], [Cu], 및 [S]는 각각 도금원판 내의 Mn, Cu, 및 S의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.
또한, 하기 식 3을 더 만족할 수 있다.
[식 3] 0.8 ≤ ([Ti]-[N])/[C] ≤ 2.5
이때, 식 3에 있어서, [Ti], [N], 및 [C]는 각각 도금원판 내의 Ti, N, 및 C의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.
이하, 주석 도금원판의 성분 및 식 1 내지 식 3의 한정의 이유를 설명한다.
탄소(C): 0.0005 내지 0.005 중량%
탄소(C)는 강의 강도 향상을 위해 첨가되는 원소이며, 용접 열영향부가 모재와 유사한 특성을 갖도록 하기 위하여 첨가하는 원소이다. C 함량이 너무 적으면 상술한 효과가 불충분하였다. 반면에, C 함량이 너무 많으면 과포화 고용 탄소가 증가하여 변형 시효를 일으키는 요인으로 작용하며, 또한 항복점 연신율이 높아 캔의 가공 시 프루팅 등 가공 결함 발생의 원인이 되었다. 또한 내프루팅성과 같은 시효에 대한 가공성을 개선하기 위해 첨가되는 탄질화물 형성원소 첨가량를 증가시켜 제조 원가가 높아지고 열처리시 소둔온도를 올리는 요인으로 작용하였다. 따라서, C 함량은 0.0005 내지 0.005%일 수 있다. 더욱 구체적으로 0.001 내지 0.004%일 수 있다.
망간(Mn): 0.15 내지 0.60 중량%
망간(Mn)의 경우 고용강화 원소로서 강의 강도를 높이고 열간 가공성을 향상시키는 역할을 한다. Mn 함량이 너무 적은 경우에는 적열취성의 발생 요인이 되고 오스테나이트의 안정화에 기여하기 어려울 수 있다. 반면에, Mn 함량이 너무 많은 경우에는 다량의 망간-설파이드(MnS) 석출물을 형성하여 강의 연성 및 가공성이 저하되고 중심 편석의 요인으로 작용할 뿐만 아니라 압연성을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, Mn 함량은 0.15 내지 0.60%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Mn 함량은 0.20 내지 0.57%일 수 있다.
실리콘(Si): 0.03 중량% 이하
실리콘(Si)은 산소 등과 결합하여 강판의 표면에 산화층을 형성하여 표면 특성을 나쁘게 하고 내식성을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 뿐만 아니라 저항용접시 용접 금속내의 경질상 변태를 촉진하여 용접부 균열을 유발하는 요인으로 작용한다. 따라서, Si 함량 0.03% 이하로 한정한다. 더욱 구체적으로 Si 함량은 0.001 내지 0.02% 일 수 있다.
인(P): 0.010 내지 0.030 중량%
인(P)은 강 중 고용원소로 존재하면서 고용강화를 일으켜 강도 및 경도를 향상시키는 원소이다. P의 함량이 너무 적으면, 일정 수준의 강성을 유지하기 어려울 수 있으며 반면에 P량이 너무 많으면 주조시 중심 편석을 일으키고 연성이 저하되어 가공성을 열위하게 할 수 있다. 따라서, P 함량은 0.01 내지 0.03%가 될 수 있다. 더욱 구체적으로 P 함량은 0.013 내지 0.028%가 될 수 있다.
황(S): 0.003 내지 0.015 중량%
황(S)은 강 중 망간과 결합해 비금속 개재물을 형성하고 적열 취성 (red shortness)의 요인이 되며 또한 티타늄과도 결합하여 석출물을 형성하므로 황의 함유량을 엄격히 관리하지 않으면, 고가인 망간 및 티타늄의 첨가량의 변화가 커지게 되어 제강공정에서 비시효 T3재를 얻기 위한 첨가원소의 제어가 어렵게 되므로 일반적으로 황 함량의 범위를 일정 부분 낮게 관리하는 것이 필요하다. 또한, S 함량이 높은 경우 강판의 모재 인성을 저하시키는 문제점이 발생할 수 있으므로 S 함량은 0.003 내지 0.015% 일 수 있다. 더욱 구체적으로 S 함량은 0.004 내지 0.014% 일 수 있다.
알루미늄(Al): 0.01 내지 0.06 중량%
알루미늄(Al)은 알루미늄 킬드강에서 탈산제 및 시효에 의한 재질 열화를 방지할 목적으로 첨가되는 원소로써 연성 확보에도 효과적이며 이러한 효과는 극저온일 때 보다 현저하게 나타난다. 반면에 Al 함량이 너무 많은 경우에는 알루미늄-옥사이드(Al2O3)와 같은 표면 개재물이 급증하여 열연재의 표면 특성을 악화시키고 가공성이 저하될 뿐만 아니라 용접 열영향부 결정립계에 국부적으로 페라이트가 형성되어 기계적 특성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, Al 함량은 0.01 내지 0.06%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Al 함량은 0.015내지 0.055%일 수 있다.
질소(N): 0.0005 내지 0.004 중량%
질소(N)는 강 내부에 고용 상태로 존재하면서 경도를 상승시키는 등 재질 강화에 유효한 원소이다. N이 너무 적게 포함되면, 목표 강성을 확보하기 어려워 질 수 있다. 반면에 N 함량이 너무 많이 포함되는 경우에는 시효성이 급격히 나빠져 가공성을 열화시킬 뿐만 아니라, 용접성 등의 개선을 위해 첨가되는 보론과 반응하여 석출물을 형성함으로써 소둔온도 상승 및 용접성 저하의 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, N 함량은 0.0005 내지 0.004%일 수 있다. 더욱 구체적으로 N 함량은 0.001 내지 0.0035% 일 수 있다.
크롬(Cr): 0.02 내지 0.15 중량%
크롬(Cr)은 고용 강화를 위해 첨가되는 원소로서 0.02% 이하에서는 강화 효과를 얻기 곤란하며, 0.15% 이상으로 첨가되면 경도 상승 측면에서는 유리하지만 내식성을 열화시키며 고가의 크롬 사용에 따라 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다. 따라서, Cr 함량은 0.02 내지 0.15%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Cr 함량은 0.03 내지 0.12% 일 수 있다.
니켈(Ni): 0.01 내지 0.1 중량%
니켈(Ni)은 연성을 향상시키는데 효과적일 뿐만 아니라 극저온에서도 안정된 조직을 형성하여 저온 인성을 개선하는 원소로써, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상 첨가하는 것이 필요하다. 반면에 0.1%를 초과하면 가공성을 나쁘게 할 뿐만 아니라 표면 결함을 유발하는 문제점이 있으며, 또한 근본적으로 고가의 Ni을 다량 첨가함에 따라 제강 비용이 현저히 상승하였다. 따라서, Ni 함량은 0.01 내지 0.10%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Ni 함량은 0.02 내지 0.09% 일 수 있다..
구리(Cu): 0.02 내지 0.15 중량%
구리(Cu)는 내식성 및 고용 강화를 위해 첨가되는 원소로서 0.02% 이하에서는 목표로 하는 효과를 얻기 곤란하며, 너무 많이 첨가되면 연주 시 표면결함을 유발하고 고온에서 저온 균열의 요인으로 작용하는 문제점이 있었다. 따라서, Cu 함량은 0.02 내지 0.15%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Cu 함량은 0.03 내지 0.12% 일 수 있다.
보론(B): 0.0005 내지 0.0030 중량%
보론(B)은 소입성을 높여 용접 균열의 주요인인 용접 열영향부 조직을 변태 페라이트 화함으로써 열영향부 조직의 이상 성장을 억제하는 원소로 작용하며 너무 적게 참가되면 이와 같은 효과가 얻을 수 없음에 따라 용접부 균열의 요인이 되었다. 반면에 B가 너무 많이 첨가되면 재결정 온도를 상승시켜 소둔 작업성이 저하할 뿐만 아니라 가공성이 나빠지는 문제점이 발생하였다. 따라서, B 함량은 0.0005 내지 0.003%일 수 있다. 더욱 구체적으로 B 함량은 0.0008 내지 0.0025% 일 수 있다.
티타늄(Ti): 0.010 내지 0.035 중량%
특수원소 무첨가 극저탄소강은 강내에 고용상태로 존재하는 원소에 의해 도금공정의 리프로우 및 제관공정의 소부처리과정에서 변형시효를 일으켜 캔가공시 스트레쳐 스트레인 또는 프루팅과 같은 결함이 발생하는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해 탄질화물 형성 원소로써 첨가된 티타늄(Ti)은 첨가량을 제어함으로써 비교적 조대한 석출물로 존재하여 재결정을 크게 억제하지 않고 또한 강애 질소를 고착함으로써 가공성 향상 및 보론에 의한 용접부 안정성을 촉진시키는 역할을 한다. 이를 위해서는 Ti가 0.01% 이상 첨가되어야 하며, Ti를 너무 많이 첨가하면 극박재의 소둔 작업성을 악화시키는 문제점이 있었다. 따라서, Ti 함량은 0.01 내지 0.035%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Ti 함량은 0.012 내지 0.033% 일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 식 1의 과잉 보론값, ([Ti]+[Al])/[N]-[B]이 4.8 내지 12.5 로 한정하는 것이 필요하였다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판은 식 2의 [Mn]*[Cu]/[S]가 0.015 내지 0.050, 식 3의 ([Ti]-[N])/[C]가 0.8 내지 2.5일 수 있다.
[식 1] 4.8 ≤ ([Ti]+[Al])/[N]-[B] ≤ 12.5 (과잉보론값)
저항 용접시 용접 열영향부의 결정립을 미세화시켜 용접부 균열을 억제하기 위해서는 강 내에 고용된 보론 (석출되지 않은 보론, 즉 과잉 보론)이 존재하여야 하는데, 이러한 과잉 보론이 12.5 이상 존재시 재결정 온도를 상승시키고 가공성을 열화시키며, 반면에 4.8 이하에서는 용접 열영향부 조직의 이상 성장을 억제할 수 없어 와이어-심과 같은 저항 용접시 용접부 균열 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 따라서 과잉 보론값, 식 1 ([Ti]+[Al])/[N]-[B]은 4.8 내지 12.5일 수 있다. 더욱 구체적으로 과잉 보론값, 식 1 ([Ti]+[Al])/[N]-[B]은 5.0 내지 12.3일 수 있다.
[식 2] 0.015 ≤ [Mn]*[Cu]/[S] ≤ 0.050
상기와 같이 함유되는 원소들 중 망간과 동에 대한 황의 원자비 [Mn]*[Cu]/[S] 가 0.015 내지 0.050 범위가 되도록 함유량을 조절할 수 있다. 망간과 동에 대한 황의 원자비가 너무 작을 경우에는 적열 취성이 발생하여 가공성을 나쁘게 하였으며, 반면에 너무 높을 경우에는 편석 및 표면 결함이 증가하는 문제점을 나타내었다. 따라서, [Mn]*[Cu]/[S] 원자비는 0.015 내지 0.050일 수 있다. 더욱 구체적으로 식 2 [Mn]*[Cu]/[S] 원자비는 0.016 내지 0.048일 수 있다.
[식 3] 0.8 ≤ ([Ti]-[N])/[C] ≤ 2.5
한편 탄질화물 형성원소로써 작용하는 티타늄의 경우 황 이외에도 탄화물, 질화물 등을 형성하므로 탄소, 질소의 양과 더불어 티타늄 첨가량을 제어하여야 가공성 및 용접성 등을 확보할 수 있었다. 용접성 및 가공성이 우수한 주석 도금원판을 안정적으로 생산하기 위해서는 ([Ti]-[N])/[C] 원자비를 제어하는 것이 필요하였다. ([Ti]-[N])/[C] 원자비가 너무 낮으면 틴멜팅 및 베이킨 공정에서 시효 형상이 발생하여 가공성을 현저히 악화시키는 요인으로 작용하였다. 반면에 ([Ti]-[N])/[C] 원자비가 너무 높은 경우에는 재결정 현상이 현저히 억제되어 극박재의 열처리 작업성이 나빠져 히트버클과 같은 치명적인 결함으로 연결되기도 하였다. 따라서 ([Ti]-[N])/[C] 원자비는 0.8 내지 2.5일 수 있다. 더욱 구체적으로 ([Ti]-[N])/[C] 원자비는 0.82 내지 2.38 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주석 도금원판은 표면 경도 특성이 우수할 수 있다. 보다 구체적으로, 표면경도(Hr30T)가 54 내지 60일 수 있다. 용접관용 소재의 경우 도금 및 인쇄후 다단 롤(Roll)을 통과하여 일정한 형상을 잡고 접합을 위한 몸체(Body)부 용접 작업이 진행된다. 이때 소재의 재질이 불균일하면 가공된 몸체부의 말림 정도가 차이가 나서 용접 불량의 요인이 될 수 있다. 그러므로 가공전 소재의 표면경도 값이 일정한 범위를 가지는 것이 요구된다. 이러한 물성을 만족함으로써 목표로 하는 가공용 주석 도금원판으로써 바람직하게 적용될 수 있다. 표면경도가 너무 낮으면 가공시 캔의 몸체부 가공 정도가 너무 크게 되어 용접부가 서로 중첩되는 문제점이 있었디. 반면에 표면경도가 너무 높으면 롤가공이 제대로 이루어지지 않음에 따라 용접선이 이루어지지 않는 문제점이 있었다. 더욱 구체적으로, 표면경도가 55 내지 59일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 주석 도금원판은 용접부 조직 균일성이 우수할 수 있다. 보다 구체적으로 저항 용접 후 모재부와 용접 열영향부의 평균 결정립의 입경 차이가 3㎛ 미만일 수 있다. 용접부 조직 균일성은 본 발명의 일 실시예에 따른 주석 도금원판으로 제조된 용접관의 용접 열영향부와 모재간의 결정립 크기 차이로 표시된다. 저항 용접후 모재부와 용접 열영향부의 평균 결정립 차이가 3㎛ 미만일 수 있다. 용접부 조직 균일성이 3㎛ 보다 높게 되면 용접후 확관 등의 가공시 부위별 결정립 크기 차이에 의해 주로 결정립이 큰 열영향부에서 균열이 발생하는 문제점이 있었다. 보다 구체적으로 2.5㎛ 미만일 수 있다.
여기서 입경이란, 입자와 동일한 부피를 갖는 구를 가정하여, 그 구의 지름을 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 주석 도금원판은 틴-멜팅 및 베이킹후의 가공성이 우수할 수 있다. 구체적으로 주석 도금공정에서 행해지는 약 240℃에서의 틴-멜팅 처리 및 제관 공정에서 유기물 건조를 위한 180 내지 220℃ 범위의 베이킹 처리를 거친 후에도 항복점 연신율이 0.5% 미만일 수 있다. 항복점연신율이 높은 경우 가공시 꺽임이나 주름이 발생하는 등 표면 결함에 노출되어 있으며 또한 확관등의 가공시 가공 균열이 발생하는 요인이 되므로 가공용 용접관에 있어서는 엄격하게 관리하는 것이 필요하다. 보다 구체적으로 0.3% 미만일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금강판은, 상기의 주석 도금원판의 일면 또는 양면에 위치하는 주석 도금층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주석 도금원판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C) 0.0005 내지 0.005%, 망간(Mn) 0.15 내지 0.60%, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.06%, 질소(N) 0.0005 내지 0.004%, 보론(B) 0.0005 내지 0.003%, 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.035%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 슬라브를 제조하는 단계; 슬라브를 가열하는 단계; 가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 열연강판을 권취하는 단계; 권취된 열연강판을 80 내지 95%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및 냉연강판을 680 내지 780℃의 온도 범위에서 소둔하는 단계;를 포함한다.
[식 1] 4.8 ≤ ([Ti]+[Al])/[N]-[B] ≤ 12.5
이때, 식 1에 있어서, [Ti], [Al], [N], 및 [B]는 각각 도금원판 내의 Ti, Al, N, 및 B의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저 슬라브를 제조한다. 제강 단계에서 C, Mn, Si, P, S, Al, N, Ti, B, Cr, Cu, Ni 등을 적정 함량으로 제어한다. 제강 단계에서 성분이 조정된 용강은 연속주조를 통하여 슬라브로 제조된다.
슬라브의 각 조성에 대해서는 전술한 주석 도금원판에서 자세히 설명하였으므로, 중복되는 설명을 생략한다. 주석 도금원판 제조 공정 중에서 합금성분이 실질적으로 변하지 않으므로, 슬라브와 최종 제조된 주석 도금원판의 합금 성분이 동일할 수 있다.
다음으로, 슬라브를 가열한다. 이는 후속되는 열연 공정을 원활히 수행하고, 슬라브를 균질화 처리하기 위해 슬라브를 1150 내지 1280℃로 가열할 수 있다. 슬라브 가열온도가 너무 낮으면 후속하는 열연 시 하중이 급격히 증가하여 압연성을 저하 시키는 문제가 있으며, 반면에 너무 높으면 에너지 비용이 증가할 뿐만 아니라, 표면 스케일 발생이 증가하여 재료 손실이 발생하였다. 보다 구체적으로 슬라브 가열온도가 1180 내지 1250℃로 될 수 있다.
다음으로, 가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조한다. 이때, 마무리 열간 압연온도는 890 내지 950℃가 될 수 있다. 마무리 압연온도가 너무 낮으면 저온 영역에서 열간 압연이 마무리됨에 따라 결정립의 혼립화가 급격히 진행되어 열간 압연성 및 가공성의 저하를 초래할 수 있다. 반면에, 마무리 압연온도가 너무 높은 경우에는 표면 스케일의 박리성이 떨어지며, 두께 전반에 걸쳐 균일한 열간압연이 이루어지지 않아 형상 불량의 원인이 될 수 있다. 더욱 구체적으로 마무리 압연 온도가 900 내지 940℃로 될 수 있다.
다음으로 열연강판을 권취한다. 이때 권취온도는 600 내지 720℃가 될 수 있다. 열간 압연 후 권취 전 열연강판의 냉각은 런-아웃-테이블 (ROT, Run-out-table)에서 행할 수 있다. 권취온도가 너무 낮으면 냉각 및 유지하는 동안 폭 방향 온도 불균일에 의해 저온 석출물의 생성 거동이 차이를 나타내어 재질 편차를 유발함으로써 가공성에 좋지 않은 영향을 준다. 반면에, 권취온도가 너무 높은 경우에도 미세조직이 조대화되어 표면 재질연화 및 제관시 오렌지-필(orange-peel)과 같은 결함을 유발하는 문제점이 있었다. 보다 구체적으로 권취 온도가 610 내지 700℃로 될 수 있다.
열연강판을 권취한 이후, 권취된 열연강판을 냉간압연하기 전에 권취된 열연강판을 산세하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다음으로, 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조한다. 이 때, 압하율은 80 내지 95% 이다. 냉간압하율이 너무 적으면 재결정의 구동력이 낮아 국부적인 조직 성장이 발생하는 등 균일한 재질을 확보하기 어려우며 또한 최종 제품의 두께를 고려하면 열연판 두께를 충분히 얇게 작업하여야 하는 등 전체적으로 열연 작업성을 현저히 나쁘게 하는 문제점이 있다. 반면에 압하율이 너무 높으면 압연기 부하 증대로 냉간압연 작업성을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서 압하율은 80 내지 95%가 될 수 있다. 보다 구체적으로 85 내지 91%일 수 있다.
다음으로 냉연강판을 소둔한다. 냉간압연에서 도입한 변형으로 강도가 높아져 있는 상태로부터 소둔을 실시함으로써 목표로 하는 강도 및 가공성을 확보할 수 있다. 이 때 소둔온도는 680 내지 780℃이다. 소둔온도가 너무 낮으면 압연에 의해 형성된 변형이 충분히 제거되지 않아 가공성이 현저히 떨어지는 문제점이 있으며, 반면에 소둔온도가 너무 높으면 연속소둔시 고온소둔에 따른 노내 장력 제어가 곤란하여 통판성을 나쁘게할 뿐만 아니라 소둔작업시 히트 버클(Heat buckle)과 같은 결함을 유발하는 문제점이 있었다. 더욱 구체적으로 소둔온도가 700 내지 770℃일 수 있다.
냉연강판을 소둔하는 단계 이후, 소둔된 냉연강판을 조질압연하는 단계를 더 포함할 수 있다. 조질압연을 통하여 소재의 형상을 제어하고 목표로 하는 표면 조도를 얻을 수 있지만 조질압하율이 너무 높으면 재질은 경화되나 가공성을 저하하는 문제점이 있으므로 조질압연은 압하율 3% 이하로 적용할 수 있다. 보다 구체적으로 조질압연 압하율은 0.3 내지 2.0%일 수 있다.
한편, 제조된 주석 도금원판 일면 또는 양면에 주석을 전기 도금하여 주석 도금층을 형성할 수 있다. 주석 도금층을 형성하여 주석 도금강판을 제조할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1과 같이 이루어진 알루미늄 킬드강의 슬라브를 1230℃로 가열한 후 하기 표 2에 정리된 제조조건으로 열간압연, 권취, 냉간압연, 연속소둔한 후 1.2%의 조질 압하율을 적용한 주석 도금원판을 얻었다.
강종 합금조성 (중량%) 식 1 식 2 식 3
C Mn Si P S Al N Cr Ni Cu Ti B
발명강1 0.0024 0.46 0.012 0.017 0.008 0.034 0.0028 0.06 0.03 0.05 0.028 0.0018 9.2 0.026 1.92
발명강2 0.0018 0.38 0.009 0.024 0.006 0.028 0.0017 0.04 0.05 0.08 0.019 0.0012 11.8 0.046 1.83
발명강3 0.0032 0.51 0.018 0.016 0.011 0.044 0.0031 0.09 0.04 0.04 0.032 0.0024 10.4 0.017 1.67
발명강4 0.0038 0.29 0.015 0.021 0.009 0.023 0.0034 0.11 0.06 0.11 0.025 0.0019 5.7 0.032 0.88
비교강1 0.0025 0.25 0.011 0.052 0.01 0.008 0.0027 0.04 0 0.28 0.007 0 2.3 0.064 -0.23
비교강2 0.0017 0.42 0.007 0.007 0.034 0.026 0.0019 0 0.02 0.03 0.052 0.0011 15.1 0.003 6.69
비교강3 0.0096 0.08 0.022 0.013 0.008 0.092 0.0038 0.07 0.05 0.05 0.018 0.0017 13.9 0.005 0.13
비교강4 0.0272 0.36 0.312 0.017 0.007 0.027 0.0064 0.38 0.34 0 0.049 0.0001 4.4 0.000 0.25
비교강5 0.0431 0.82 0.017 0.005 0.027 0.002 0.0021 0.24 0 0.19 0 0.0045 0.5 0.052 -0.04
비교강6 0.0722 0.21 0.021 0.051 0.006 0.035 0.0014 0.85 0.03 0.04 0.032 0.0012 19.6 0.013 0.09
비교강7 0.0026 0.32 0.009 0.021 0.009 0.012 0.0034 0.05 0.04 0.07 0.021 0.0011 3.6 0.023 0.90
비교강8 0.0031 0.44 0.011 0.018 0.007 0.049 0.0024 0.04 0.03 0.06 0.033 0.0021 14.6 0.034 2.00
이때, 식 1 내지 식 3은 하기의 값으로 계산하였다.
[식 1] ([Ti]+[Al])/[N]-[B]
[식 2] [Mn]*[Cu]/[S]
[식 3] ([Ti]-[N])/[C]
여기서, [Ti]는 도금강판 내 Ti의 함량(중량%)을 원자량(48)으로 나눈 값이다.
[Al]은 도금강판 내 Al의 함량(중량%)을 원자량(27)으로 나눈 값이다.
[N]은 도금강판 내 N의 함량(중량%)을 원자량(14)으로 나눈 값이다.
[B]는 도금강판 내 B의 함량(중량%)을 원자량(11)으로 나눈 값이다.
[Mn]은 도금강판 내 Mn의 함량(중량%)을 원자량(55)으로 나눈 값이다.
[Cu]는 도금강판 내 Cu의 함량(중량%)을 원자량(64)으로 나눈 값이다.
[S]는 도금강판 내 S의 함량(중량%)을 원자량(32)으로 나눈 값이다.
[C]는 도금강판 내 C의 함량(중량%)을 원자량(12)으로 나눈 값이다.
구분 강종 No. 마무리 열간 압연 온도 (℃) 권취온도
(℃)		 냉간압하율
(%)		 소둔온도
(℃)
발명예1 발명강1 910 680 88 710
발명예2 발명강1 910 680 88 730
발명예3 발명강1 910 680 88 750
발명예4 발명강2 930 620 86 720
발명예5 발명강2 930 620 86 750
발명예6 발명강3 920 660 90 740
발명예7 발명강4 920 620 90 720
발명예8 발명강4 920 620 90 740
비교예1 발명강1 800 680 88 620
비교예2 발명강1 910 680 72 740
비교예3 발명강2 930 480 96 720
비교예4 발명강3 920 780 90 820
비교예5 비교강1 920 620 86 740
비교예6 비교강2 910 620 86 740
비교예7 비교강3 910 620 86 740
비교예8 비교강4 910 620 86 720
비교예9 비교강5 910 620 86 720
비교예10 비교강6 910 620 96 740
비교예11 비교강7 900 620 86 730
비교예12 비교강8 920 640 88 740
이러한 주석 도금원판의 여러가지 특성을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
통판성은, 냉간 및 열간압연 시 압연 부하가 없고 연속소둔 시 히트 버클(Heat buckle) 같은 결함이 발생하지 않으면 "O"로 표시하였으며, 압연 부하가 발생하거나 연속소둔 시 판 파단과 같은 결함이 발생한 경우 "X"로 표시하였다.
표면경도 값은, 로크웰 표면경도기를 이용하여 주하중 30kg, 보조하중 3kg인 Hr30T로 측정한 값을 나타내었다.
저항용접성은, 이들 주석 도금판을 활용하여 가공 후 와이어-심과 같은 저항용접을 실시한 후 3%의 확관을 적용하여, 저항용접부에서 파단이 발생하지 않으면 "양호", 용접부 파단이 발생하면 "불량"으로 표시하였다.
용접부 부위별 결정립 크기 차이는, 각각의 소재 및 제조방법으로 제조된 소재의 몸체 부위를 용접한 용접관에서, 용접의 열 영향을 받지 않는 기지(Matrix) 부위인 모재 부분과 용접부 인근 부위인 용접 열영향부 부분에서 각각 평균 결정립 입경을 측정한 후, 이 두 부분 사이의 평균 결정립 입경 차이를 측정하여 나타내었다.
항복점 연신율의 경우, 주석 도금원판에 대하여 240℃에서 3초간 틴-멜팅 열처리를 행한 후, 다시 200℃에서 20분간 베이킹 처리를 한 시편에 대하여 인장시험을 실시하여 구한 값을 나타내었다.
구분 통판성 표면경도
(Hr30T)		 저항
용접성		 용접부 부위별 결정립크기차이 (㎛) 항복점
연신율 (%)		 가공성
발명예1 ○ 58.2 양호 1.2 0.0 양호
발명예2 ○ 57.5 양호 1.4 0.0 양호
발명예3 ○ 56.8 양호 1.5 0.0 양호
발명예4 ○ 56.3 양호 0.9 0.0 양호
발명예5 ○ 55.5 양호 1.8 0.0 양호
발명예6 ○ 58.6 양호 1.3 0.0 양호
발명예7 ○ 57.1 양호 1.7 0.0 양호
발명예8 ○ 56.2 양호 2.1 0.1 양호
비교예1 X 68.9 불량 4.2 0.4 불량
비교예2 ○ 48.7 불량 3.3 0.6 불량
비교예3 X 62.4 불량 5.1 0.7 불량
비교예4 X 45.2 불량 3.6 0.5 불량
비교예5 ○ 46.9 불량 6.4 3.1 불량
비교예6 ○ 44.8 불량 4.5 0.4 불량
비교예7 ○ 52.6 불량 3.9 4.2 불량
비교예8 ○ 61.4 불량 7.3 4.8 불량
비교예9 ○ 64.2 불량 6.2 6.4 불량
비교예10 X 68.9 불량 4.6 7.1 불량
비교강11 O 55.3 불량 4.2 0.2 불량
비교강12 X 57.4 불량 3.1 0.0 양호
표 1 내지 표 3을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 합금 조성과 제조 조건을 모두 만족하는 발명예 1 내지 8은 통판성이 양호할 뿐만 아니라, 목표로 하는 주석 도금원판의 재질 기준인 표면경도 54 내지 60, 항복점 연신율 0.5% 미만에 해당한다. 따라서 가공 시 플루팅, 스트레처 스트레인과 같은 결함이나 가공 균열이 발생하지 않아 우수한 가공성을 확보할 수 있었다. 뿐만 아니라 용접 부위별 결정립 입경 차이도 5μm 이하로 양호한 저항용접성도 얻을 수 있었다.
반면, 비교예 1 내지 4는 본 발명에서 제시하는 합금 조성은 만족하였으나, 제조 조건을 만족하지 못한 경우로서 압연통판성(비교예 1 및 3) 및 소둔통판성(비교예 4)이 나빠지는 문제점이 있었다. 또한, 표면경도가 목표 대비 높거나(비교예 1 및 3) 또는 낮았으며(비교예 2 및 4), 용접부위별 결정립 입경 차이가 3μm 이상으로 확관 가공시 용접 열영향부에서 균열이 발생하는 등 저항용접성이 불량하였고, 가공 시 균열이 발생하는 것을 확인할 수 있어, 전체적으로 목표로 하는 주석 도금원판의 특성을 확보할 수 없었다.
비교예 5 내지 9는 본 발명에서 제시한 제조 조건은 만족하지만 합금조성을 만족하지 못한 경우이며, 비교예 10은 합금조성 및 제조조건을 모두 만족하지 못하는 경우이다. 비교예 5 내지 10은 대부분 본 발명의 목표 표면경도, 저항용접성, 용접부위별 결정립 차이, 항복점 연신율 및 가공성 등을 만족하지 못하였고, 비교예 10의 경우 통판성 또한 양호하지 않는 등 목표 특성을 확보할 수 없어 가공 시 다양한 결함이 발생하는 문제가 있었다. 비교예 11과 12의 경우에도 과잉보론 관리 기준이 만족하지 못함에 따라 용접부 부위별 결정립경이 크지는 문제점이 있어 자항용접성을 확보하였다.
본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

  1. 중량%로, 탄소(C) 0.0005 내지 0.005%, 망간(Mn) 0.15 내지 0.60%, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.06%, 질소(N) 0.0005 내지 0.004%, 보론(B) 0.0005 내지 0.003%, 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.035%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    하기 식 1을 만족하는 주석 도금원판.
    [식 1] 4.8 ≤ ([Ti]+[Al])/[N]-[B] ≤ 12.5
    (식 1에 있어서, [Ti], [Al], [N], 및 [B]는 각각 도금원판 내의 Ti, Al, N, 및 B의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서,
    중량%로, 실리콘(Si) 0.03% 이하 (0%는 제외), 인(P) 0.01 내지 0.03%, 황(S) 0.003 내지 0.015%, 크롬(Cr) 0.02 내지 0.15%, 니켈(Ni) 0.01 내지 0.1%, 및 구리(Cu) 0.02 내지 0.15%를 더 포함하는 주석 도금 원판.
  3. 제2항에 있어서,
    하기 식 2를 더 만족하는 주석 도금원판.
    [식 2] 0.015 ≤ [Mn]*[Cu]/[S] ≤ 0.050
    (식 2에 있어서, [Mn], [Cu], 및 [S]는 각각 도금원판 내의 Mn, Cu, 및 S의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.)
  4. 제1항에 있어서,
    하기 식 3을 더 만족하는 주석 도금원판.
    [식 3] 0.8 ≤ ([Ti]-[N])/[C] ≤ 2.5
    (식 3에 있어서, [Ti], [N], 및 [C]는 각각 도금원판 내의 Ti, N, 및 C의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도금원판은 표면경도(Hr30T)가 54 내지 60인 주석 도금원판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도금원판은 저항 용접 후 모재부와 용접 열영향부의 평균 결정립의 입경 차이가 3 μm 미만인 주석 도금원판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도금원판을 틴멜팅 및 베이킹 처리한 후의 항복점 연신율은 0.5% 미만인 주석 도금원판.
  8. 제1항 내지 제7항에 기재된 주석 도금원판의 일면 또는 양면에 위치하는 주석 도금층을 포함하는 주석 도금강판.
  9. 중량%로, 탄소(C) 0.0005 내지 0.005%, 망간(Mn) 0.15 내지 0.60%, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.06%, 질소(N) 0.0005 내지 0.004%, 보론(B) 0.0005 내지 0.003%, 티타늄(Ti) 0.01 내지 0.035%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    하기 식 1을 만족하는 슬라브를 제조하는 단계;
    상기 슬라브를 가열하는 단계;
    상기 가열된 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 권취하는 단계;
    상기 권취된 열연강판을 80 내지 95%의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연강판을 680 내지 780℃의 온도 범위에서 소둔하는 단계;
    를 포함하는 주석 도금원판의 제조방법.
    [식 1] 4.8 ≤ ([Ti]+[Al])/[N]-[B] ≤ 12.5
    (식 1에 있어서, [Ti], [Al], [N], 및 [B]는 각각 도금원판 내의 Ti, Al, N, 및 B의 함량(중량%)을 각 원자량으로 나눈 값을 의미한다.)
  10. 제9항에 있어서,
    상기 슬라브를 가열하는 단계;는 1150 내지 1280℃로 가열하는 주석 도금원판의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;의 마무리 열간압연 온도는 890 내지 950℃인 주석 도금원판의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 열연강판을 권취하는 단계;의 권취 온도는 600 내지 720℃인 주석 도금원판의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 냉연강판을 소둔하는 단계; 이후에,
    상기 소둔된 냉연강판을 3% 미만으로 조질압연하는 단계;를 더 포함하는 주석 도금원판의 제조방법.
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