KR910003878B1 - 연속소둔에 의한 연질표면처리용 원판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연속소둔에 의한 연질표면처리용 원판의 제조방법

제 1 도는 열연권취온도에 따른 경도변화를 나타내는 그래프.

제 2 도는 소둔온도에 따른 경도변화를 나타내는 그래프.

제 3 도는 소둔온도에 따른 조직변화를 나타내는 현미경사진.

본 발명은 주석도금판 및 주석을 포함하지않는 강(Tin Free Steel)등의 소재로 사용되는 고가공용연질표면처리용 원판의 제조방법보다 상세하게는, 연속소둔에의한 연질표면처리용원판의 제조방법에 관한 것이다. 주석도금 및 크롬도금한 표면처리용강판은 재질을 조질도 T-1에서 T-6까지의 등급으로 구분하여 로크웰경도(HR30T)값으로 표시되는데, 통상연질표면처리용강판은 로크웰경도값이 T-1 ; 49±3, T-2 ; 53±3, T-3 ; 57±3인 것을 말하며 경질은 T-4 ; 61±3, T-5 ; 65±3, T-6 ; 70±3의 것으로서, 일반적으로 연질은 저탄소강의 주편을 열간압연하여 소정의 두께로 냉간압연한 다음상소둔하여 제조되고 경질은 연속소둔에의해 제조된다. 연속소둔방식을 급속가열, 단시간균열, 급냉 및 과시효처리등의 소둔사이클로구성되며 생산성이 높고, 균일한 품질을 얻을 수 있으며 성에너지, 성력, 단시간제조등의 장점을 가지므로 최근에는 T-3이하의 연질표면처리용원판 역시 종래의 림드강 및 캡트강의 잉고트(ingot)주조방식에서 Al-Killed강의 연속주조화와 병행하여 연속 소둔방식으로 제조하기위한 방법이 제시되고 있다. 지금까지 공지된 연질 표면처리용원판의 연속소둔에 의한 제조방법을 대별해보면 제품의 연질화를 목적으로 결정립을 조대화하거나 고용탄소 및 질소의 저감을 위해 극저탄소 혹은 극저탄소에 탄.질화물 형성원소인 보론(B), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb)등을 첨가하거나(일본 특허공개소55-114401호), 열연권취온도를 통상의 작업온도이상으로 높게하고 냉연후 연속소둔시 소둔온도를 높이거나 균열시간을 길게 (일본 특허공보소 56-3413호)하기위하여 통판속도(Line Speed)를 낮추며, 균열직후 급냉 및 과시효처리를 실시하는 방법(일본 특허공보소63-8165호)을 사용하고 있다. 그러나 이러한 제조방법들은 제품품질 및 제조공정상 여러가지 문제가 있다.

먼저 극저탄소강으로 제조되는 표면처리원판은 도금공정중 도금밀착성 개선 및 표면광택을 부여하기위해 합금화처리(reflowing 처리 250℃에서 5초이상 가열)를 하게되는데 이때 고온 변형시효경화가 발생하여 경도상승의 요인이 되며 제관공정에서 플루팅(마름모꺽김. fluting)현상을 유발하여 외관불량발생의 요인이되며 이러한 문제점을 해결하기위해 극저탄소강에 보론, 티타늄, 니오븀등의 탄.질화물 형성원소의 첨가한 최근공지된 연질표면처리용원판의 제조방법은 탄, 질화물 형성원소의 첨가에 따라 재결정온도가 상승하게되므로 소둔온도를 높여야하는 문제점이있다. 통상의 열연권취온도 이상의 온도로 열연권취하는 경우에는 열연코일의 상, 하부의 온도편차가 커짐으로서 균일한 품질을 기대할 수 없을 뿐 아니라 스케일층이 두꺼워져 산세에 의한 손실량이 많아지는 단점이있다. 소둔온도의 상향 및 균열시간을 늘리는 것은 연속소둔조업시 스트립의 가열파단(hearbuckling)및 이로인한 판파단발생의 가능성이 높고 균열시간을 늘리기 위해 통판속도를 낮게 하므로서 생산성이 저하하여 바람직하지 못하다. 또한, 균열직후 급속냉각 및 과시효처리역시 고온에서 급냉처리를 하게 되므로 냉각파단(coolingbuckling)발생의 원인이되고 과시효처리를 위해 에너지소비의 증가가 수반되므로 제조원가가 상승하는 결점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기위해 B, Ti, Nb등의 탄, 질화물형성원소를 첨가한 최근 공지된 연질표면처리용원판의 제조방법은 탄,질화물형성원소의 첨가에 따라 재결정온도가 상승하게되므로 소둔온도를 높여야하는 문제점이 있다.

본 발명은 극저탄소 Al-Killed강에 강력한 탄,질화물형성원소인 지그코늄(Zr)을 첨가하여 연속소둔시킴으로서 가공성이 우수한 연질표면처리용원판을 제조하고자하는것으로서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 연속소둔에 의하여 연질표면처리용원판을 제조하는 방법에 있어서, 중량%로 C : 0.01%이하, Mn : 0.1-0.4%, Si : 0.05% 이하, P : 0.02% 이하, Sol.Al : 0.02-0.7%, N : 0.006% 이하, S : 0.01% 이하, Zr : 0.005-0.02%인 Al-Killed강을 통상의 슬라브가열온도, 열연조건으로 열간압연한 다음 550-700℃의 온도에서 귄취하고, 산세하여 열연스케일을 완전히 제거한후 소정의 두께로 냉간압연하고 냉연판표면에 부탁된 압연유를 전해탈지하여, 재결정온도이상 720℃이하의 온도에서 연속소둔하여 49-56정도의 경도(HR30T)를 갖는 연질의 표면처리용원판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이하, 본 발명에 있어서 성분범위, 열간압연후의 군취온도 및 소둔온도등 각각을 한정한 이유를 상세히 설명한다.

강중 탄소농도를 0.01%이하로 한것은 0.01%를 초과하는 범위에서는 탄소량의 증가와 함께 결정립성장이 억제되고 세멘타이트석출량의 증가로 석출경화발생 및 고용탄소증가로인해 목표경도를 얻기어려우며 고용탄소의 안정화를 위해 탄화물형성원소인 Zr을 첨가할 경우 탄소량에 비례하여 그첨가량이 증가하여야 하므로 원가가 상승하는 결점이 있기 때문에 상한을 0.01%이하로 하였다. 강중 Mn은 열간압연시 적열취성을 방지하기위하여 어느정도 이상이 함유되는 것이 좋지만 그량이 많아지면 고용강화가 발생하여 경도상승의 원인이 되므로 함유량을 0.1%이상 0.4%이하로 제한하였다. Si는 0.05%를 초과하게되면 연속소둔시 분위기가스중 미량존재하는 산소와 반응하여 표면산화막(Temper Color)이 발생하여 표면물성이 저하되며 후공정인 도금처리가 불가능하게 될 뿐만 아니라 Si개재물 발생에 따른 표면처리강판의 가공성저하, 내식성저하등의 문제가 야기되므로 0.05%이하로 하였다. P의 경우 소둔판의 경도에 큰 영향을 주며 연질의 표면처리용원판을 제조하기위해서는 0.02%이하로 제한해야 한다. Al은 고용질소를 AlN의 형태로 고정시키므로 Sol.Al로서 0.02%이상 첨가할 필요가 있으나 Al첨가량이 많아지면 Al₂O₃계의 개재물이 증가하게 되어 표면처리강판의 가공성을 저하시키면 제조원가의 상응요인이되므로 그상한을 0.07%로 하였다.

N은 탄소와 함께 소둔판의 고용강화를 유발하고 조질압연후 변형시효경화를 일으켜 표면처리강판의 최종경도를 상승시키는 원인이되므로 용강단계 즉 제강공정에서 진공탈가스처리등을 행하여 강중질소가 0.004%이하로 함유되게함이 좋지만, 이는 원가상승의 요인이되고, 질소고저원소인 Al 및 Zr을 첨가하므로서 고용 질소량을 감소시킬뿐만 아니라 550-700℃의 열연귄취 및 적절한 소둔조건을 통하여 질소고용에따른 경도상승을 결정립조대화로서 해결할 수 있으므로 상한을 0.006%로 하였다. S는 0.01%를 초과하는 경우 표면처리강판의 내식성을 해치며 열연시 적열취성을 일으키는 주원인이 되고 ZrS화합물의 형성으로 Zr첨가효과를 저하시키므로 0.01%이하로 하였다.

Zr는 강중 고용탄소 및 질소등을 석출물로서 고정시키므로 그량이 많을수록 고용탄소, 질소의 감소효과가 증대되어 연질표면처리용원판의 경도 및 도금 후 경도증가를 방지할 수 있으나 제조원가와 재결정온도의 상승을 피할 수 없으므로 상한을 0.02%로 하였다. 또한 Zr첨가효과는 0.005% 이하에서는 경도저하의 효과가 없으므로 하한은 0.005%로 하였다.

본 발명강은 Zr에 의해 고용탄소 및 질소가 안정화되기때문에 소정온도에서 통상의 방법으로 재가열한 다음 열간압연을 실시하여도 열연후 석출물의 재용해방지 및 결정립성장이 충분히 이루어지므로 열연조건을 제한할 필요가 없다. 열연권취온도도 열연판의 AlN의 석출을 고려할 필요가 없으므로 엄격히 제한할 필요는 없으나 700℃를 초과하는 고온권취시 열연코일 상, 하부의 온도편차가 심화하여 균일한 재질을 얻을 수 없고, 열연산화 scale층이 두꺼워져 손실이 많게되며 700℃ 이하의 온도에서도 극연질재인 T-1의 재질을 충분히 제조할 수 있으므로 권취온도의 상한을 700℃로 하였다(제 1 도). 권취온도의 하한은 550℃로 하였는데 이는 열연런 아웃테이블에서 권취온도를 낮추기위해 과다한 냉각수를 분사할 필요가 없고 550℃이상의 온도에서 열연권취온도관리 및 작업이 용이하게 이루어질 수 있기때문이다. 열연작업으로 인해 발생되는 산화스케일은 산세를 통해 완전히 제거한 다음 소정의 두께로 냉간압연한후 냉연판에 부착된 압연유를 전해탈지를 통하여 완전히 제거한뒤 연속소둔하는데 균열온도는 재결정온도이상, 720℃까지 실시하고 균열시간을 20초이상으로 하는것이 바람직하다.

균열온도의 하한은 재결정온도이상으로서 미재결정조직이 다소 존재하게되면 부분적으로 재질편차가 심할 뿐만 아니라 가공성이 열화하며 연질표면처리용원파느이 안정된 재질확보를 위해 680℃이상에서 균열하는 것이 바람직하다.(제 2 도, 제 3 도)균열온도의 상한을 720℃로 한정한것은 720℃이하에서 소둔해도 충분히 목표경도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 에너지절감 및 조업시 가열파단 발생방지를 고려하여 720℃이하로 하였다. 또한 연질 표면처리용원판에 요구되는 재질을 만족하기위한 균열시간은 20초이상으로서 종래의 방법과 같이 결정립성장시간을 충분히 부여하기 위하여 균열시간을 갈게할 필요가 없으므로 통판속도를 높게 유지할 수 있다. 본 발명강은 Zr를 첨가하므로서 안정된 탄, 질화물형성이 이루어지므로 급냉, 과시효처리가 필요하지않으므로 급냉에 따른 냉각파단의 발생 및 과시효에 따른 에너지소비의 절감을 도모할 수 있다. 소둔완료후 조질 압하율은 제품표면교정 및 조도부여의 수준으로 0.8-1.2%의 조집압연을 실시하며, 후에 도금시 합금화처리등에 의한 경도상승이 거의 없으므로 표면처리강판의 경도와 표면처리 용원판의 재질등급관리가 용이하다는 장점이 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

진공용해로에서 하기 표1과 같은 화학조성을 갖는 강을 제조하였으며, 하기 표 2에 나타난 바와같이, 이의 열연재가열온도는 1250℃, 사상온도는 890-920℃, 권취온도는 550-700℃로하여 열간압연한 다음 냉연판의 두께가 0.3mm가 되도록 85-90%의 냉간압하율로 냉연하였으며 연속소둔은 균열온도 680-720℃에서 20-30초간 유지시킨 후 급냉 및 과시효처리를 생략하고 상온까지 서냉하였다. 조질압연은 조질압연연신이 0.8-1.2%로하였으며 조질압연후 도금공정중 합금화처리에 따른 경도변화를 측정하기위해 250℃에서 5초간 열처리하고 소둔판의 경도와 비교하여 하기 표2에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 2에 나타난 바와같이, 본 발명강의 경우 경도(HR30T)가 49-54로서 조절도 T-1에서 T-2에 해당하는 연질표면처리용원판을 제조할 수 있고 주석도금공정중 합금화처리에 따른 경도변화가 거의 없으므로 표면처리용원판과 표면처리강판의 재질등급관리를 용이하게 할 수 있지만, 비교강은 동일제조조건에서도 경도가 높고 합금화처리후 경도의 증가가 현저하므로 안정된 재질확보가 곤란함을 알 수 있다.

[실시예 2]

열연권취온도별 경도의 변화를 측정하기 위하여, 상기 표1의 시료번호(1,2,6)에 대하여 제 1 도에 표시된 온도범위에서 열연권취하고 냉연강판의 두께가 0.3mm가 되도록 85-90%의 냉각압하율로 냉간압연한 다음 균열온도 700℃에서 30초간 연속소둔을 행하였으며, 이후의 공정은 실시예1과 같은 방법으로 실시하였다. 상기와같이 제조된 시편에 대하여 경도를 측정하여 제 1 도에 나타내었다. 제 1 도에 나타난 바와같이, 본 발명강의 조성범위를 갖는 시료번호(1,2)의 경우에는 열연권취온도가 높을수록 경도가 낮아짐에 비하여 극저탄소강인 시료번호 6은 권취온도에 따른 경도의 변화가 거의 없으므로 더이상의 연질화를 기대할 수 없다. 또한 본 발명강의 경우 동일강성분으로 열연권취온도의 변화만을 통하여 T-1과 T-2의 재질을 얻을 수 있기때문에 강종을 단순화할 수 있음을 알 수 있다.

[실시예 3]

소둔온도에 따른 경도변화를 관찰하기위하여, 상기 표1의 시료번호(1,2,4,5,6)의 조성을 갖는 강의 열연 권취온도를 600℃로하여 열연권취하고 냉연강판의 두께가 0.3mm가 되도록 85-90%의 냉간압하율로 냉간압연한 다음, 제 2 도에 나타난 소둔온도에서 30초동안 연속소둔을 실시하고 이후의 공정은 실시예1과 같은 방법으로 실시하였다.

상기와같이 제조된 시편에 대하여 경도를 측정하여 제 2 도에 나타내었다. 제 2 도에 나타난 바와같이, 시료번호4,5인 극저탄소강에 Nb를 첨가한 강은 재결정온도가 현저히 높아지므로 연속소둔시 균열온도를 높게하여야하는 단점이있으나 시료번호 1,2 인 본 발명강은 재결정온도가 비교예인 극저탄소강(시료번호 6)과 비슷한 수준이므로 연속소둔시 낮은 균열온도에서도 T-1, T-2의 표면처리용원판재질을 충분히 제조할 수 있음을 알 수 있다. 한편, 소둔온도에 따른 각각의 시료에 대한 현미경조직사진을 제 3 도(a) 및 (b)에 나타내었으며, 이는 제 2 도의 결과와 잘 일치함을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 연질표면처리용원판을 연속소둔방식으로 제조하므로서, 에너지절감, 생산성 향상, 균일재질, 표면물성향상을 도모하고 극저탄소강에 강력한 탄, 질화물 형성원소인 Zr을 첨가하여 제조하므로 도금전후의 경도차이가 거의없어 동일재질의 표면처리용원판과 표면처리강판의 재질등급관리가 용이하며, 제조측면에서 연속소둔시 급냉, 과시표처리의 생략 및 높은 통판속도를 유지하므로 생산성이 크게 향상되며 특히, 본 발명은 종래의 연속소둔에 의한 연질표면처리용원판 제조방법보다 비교적 낮은 온도에서 소둔하고 균열시간이 짧은 반면 제품의 변형시효경화발생이 거의 없기때문에 개질 및 가공성이 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 연속소둔에 의한 연질표면처리용원판을 제조하는 방법에 있어서, 중량%로 C : 0.01%이하, Mn : 0.1-0.4%, Si : 0.05% 이하, P : 0.02%이하, Sol.Al : 0.02-0.07%, N : 0.006%이하, S : 0.01%이하, Zr : 0.005-0.02%와 잔류 Fe 및 불가피한 불순물로 조성된 Al-Killed강을 통상의 방법으로 열간압연한 후, 550-700℃의 온도에서 열연귄취하고, 산세하여 냉간압연한 다음 연속소둔로에서 재결정온도이상 720℃이하의 온도로 20초이상균열하고 상온까지 서냉한후 조질압연하는 것을 특징으로하는 연속소둔에 의한 연질 표면처리용 원판의 제조방법.

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