KR930004809B1 - 가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법 - Google Patents

가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법 Download PDF

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KR930004809B1 KR1019910007515A KR910007515A KR930004809B1 KR 930004809 B1 KR930004809 B1 KR 930004809B1 KR 1019910007515 A KR1019910007515 A KR 1019910007515A KR 910007515 A KR910007515 A KR 910007515A KR 930004809 B1 KR930004809 B1 KR 930004809B1
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Abstract

내용 없음.

Description

가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법
제1도는값, 신장, 인장강도, 원뿔대 성형높이등의 냉연강판의 특성과 냉간 압연에서의 판온과 변형속도의 곱이 50000℃/S를 만족하는 각 경로의 압연감소율의 합과의 관계를 나타내는 그래프.
본 발명은 프레스 성형, 팽출 성형등에 접합하며 또 디이프 드로오잉(deep drawing)용에도 적용할 수 있는 가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 특히 자동차용 냉연 강판에 있어서, 자동차의 연료 소비량을 적게하기 위한 차체 중량의 경감 및 승객의 안전을 보호하기 위하여 고강도 강판에 대한 요망이 매우 높아지고 있다.
그래서, 최근의 고강도 냉연 강판은 자동차의 내판은 물론 후드, 트렁크, 팬더등의 외판으로도 사용되기 때문에 우수한 가공성이 요구되고 있다.
냉연 강판의 가공성을 개선하기 위하여 탄소량을 낮추고 탄질화물 형성원소를 첨가하는 등의 기술이 제안되어 있다.
예를들면, 일본국 특개소 63-317648호 공보에는 프레스 가공성 및 점용접성을 향상시키기 위하여 극저 탄성강에 Ti, Nb, B를 첨가한 가공성이 우수한 냉연 강판이 제안 개시되어 있다.
또한, 상기 성분계에 P, Mn 등의 강화원소를 중량하는 제안도 되어 있다. 예를 들면, 일본국 특공소 61-119294호 공보에는 P를, 일본국 특공평 1-28817호 공보에는 P와 Mn을 중량한 강을 사용하여 냉연 후 연속 소둔하여 가공성이 우수한 고장력 냉연 강판의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기 특개소 63-317648호는 강도에 문제가 있으며, 특공소 61-11294호 및 특공평 1-28817호는 강도 상승은 물론 가공성의 열화를 피할 수 없고, 또한 고강도 및 가공성이 모두 우수한 강판이 요구되고 있었다.
본 발명은 극저 탄소강을 사용하여 랜포오드 값()이 1.8 이상이고 인장강도(T.S.)가 40Kgf/㎟, 신장(E1.)이 40%이상, 원뿔대 성형 높이가 40㎜ 이상의 우수한 가공성을 갖는 가공용 고장력 냉연강판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은
C : 0.02 wt% 이하,
Si : 1.0 wt% 이하,
Mn : 2.0 wt% 이하,
Ti : 0.01 wt%-0.10 wt%이고,
Ti＞(48/12) C wt%＋(48/14)N wt%를 만족하는 범위에서 함유하며, 또한,
Nb : 0.0010 wt%-0.0100 wt%,
B : 0.0002 wt%-0.0020 wt%,
P : 0.03 wt%-0.20 wt%,
S : 0.03 wt% 이하,
Al : 0.010 wt%-0.100 wt%,
N : 0.008 wt% 이하,
O : 0.0045 wt% 이하
이고, 나머지가 철 및 불가피한 불순물로 된 강을 통상의 주조, 열간압연 후 냉각 압연에서, 판온이 300℃ 이하이고, 또한 상기 판온 T(℃)와 압연에서의 변형속도(S-1)와의 관계가 T×≥50,000℃/S를 만족하는 각 경로의 압연 감소율의 합이 50% 이상으로 되는 압연을 하고, 그후 연속 소둔을 하는 것을 특징으로 하는 가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법이다.
그런데, 판온 T(℃)는 각 냉연 스탠드 출구쪽 근처의 판온을 적외선 온도계로 측정한 값을 사용하고, 그 압연에서 변형 온도는 아래식에 따라 계산된 값을 사용한다.
여기에서, n : 로울 주변 속도(rpm)
Ho : 입구쪽 판두께(㎜)
r : 압연 감소율
R : 로울반경(㎜)
본 발명은 가공용 고장력 냉연 강판의 가공성의 개선에 대하여 연구를 거듭한 결과 특히 P를 다량 함유하고, 또한 산과가 적은 극저 탄소강에 있어서, 냉각 압연시의 변형 조건에 대하여 집중적인 연구를 하여, 상기와 같은 랜포오드 값()이 1.8 이상이고 또한, 인장강도(T.S.)가 40Kgf/㎟, 신장(E1.)이 40% 이상, 원뿔대 성형높이가 40㎜ 이상의 우수한 가공 특성을 갖는 고장력 냉연 강판이 얻어진다는 것을 발견한 것이다.
이하에 연구 결과를 기초하여 설명한다. 먼저 판온 T(℃)과 변형속도의 곱이 50,000℃/S 이상을 만족하는 각 경로의 압연 감소율의 합이 50% 이상으로 한다는 한정 이유에 대하여 기술한다.
우선, 전로(converter)에서 용제하고, 표 1에 나타난 성분조성을 갖는 A, B, C 3강종의 연속주조 슬랩(slab)을 사용하여 그 연속 주조 슬랩을 1250℃로 가열하고 압연 감소율 88%의 거친 압연후, 압연 감소율 88%의 열간 다듬질 압연(열연 종료 온도 : 880℃, 코일감기 온도 : 500℃)을 거쳐 판두께 4.0㎜의 핫코일로 하고, 그후 통상의 압연 감소율 82.5%의 냉각 압연을 하지 않고 0.7㎜의 판 두께로한 후, 810℃의 온도에서 연속소둔하고 압연 감소율 0.8%의 조질 압연(temper rolling)을 하여 압연 강판으로 하였다.
[표 1]
Ti*=Ti-(48/12) C-(48/14) N
여기에서, 냉각 압연은 판온을 30℃-300℃의 범위내에서, 또 압연감소 속도, 즉 변형속도를 10/S-2,000/S의 범위내에서 변경하였다.
또, 판온은 냉연개시 판온과 냉각수량으로 조정하였다. 이렇게하여 얻어진 냉연 강판에 대하여값, 신장, 인장 강도, 실제의 성형에 보다 가까운 가공성을 보이는 원뿔대 성형시험(conical cup test)에 의한 원뿔대 성형높이 등을 측정하였다.
0. 펀치 지름 : 80㎜ø
0. 다이지름 : 140㎜ø
0. 주름압력 : 10t
제1도는 이들 측정값과 냉각압연에 있어서, 판온과 변형속도의 곱이 50,000℃/S 이상을 만족하는 각 경로의 압연 감소율의 합의 관계를 나타낸 것이다.
제1도에서 밝혀진 바와같이, P함유량이 많은 저 산소재 A강은 인장 강도(T.S.)가 P함유량이 적은 B강에 비하여 놓으며, 또한 판온과 변형속도의 곱이 50,000℃/S 이상인 각 경로의 압연 감소율의 합이 50% 이상으로 되면 신장(E1.),값은 조금 증가하는데 그치지만, 원뿔대 성형높이 즉, 실제에 가까운 성형 가공성은 현저히 개선되고 인장강도가 낮은 B강과 같은 정도의 값으로 된다.
또한, P함유량이 많고, 또한 산소 함유량이 많은 C강에서는, 신장(E1.) 및 원뿔대 성형높이 등의 가공성을 나타내는 특성의 개선이 현저하지 않다.
따라서, 가공성이 우수한 고장력 냉연 강판의 제조에 있어서는 P함유량이 많은 저 산소재를 사용하며 그 제조에 있어서는 통상의 냉각 압연에 있어서 판온과 변형 속도의 곱이 50,000℃/S 이상을 만족하는 각 경로의 압연 감소율의 합이 50% 이상인 것이 필요하다.
종래부터 행하여 지고 있는 냉연강판의 냉각 압연에서의 판온과 변형속도의 곱이 50,000℃/S 이상을 만족하는 각 경로의 압연 감소율의 합은 50% 이상인 것이 필요하다. 통상적으로 약 30%이다. 이 압연 감소율의 합을 50% 이상으로 하기 위해서는 압연 속도의 증가, 라인에서의 냉각수량의 제어, 전공정(통상 산세라인)에서의 연속화 등에 의한 압연 개시 판온을 올리는 등의 수단이 필요하다.
이와같이 P의 함유량이 많은 저 산소재를 사용하여 냉각압연에서의 변형 조건을 특정함으로서 우수한 가공성을 얻을 수 있지만, 그 이유에 대해서는 분명하지 않다.
그러나, 일반적으로, P의 함유량이 많은 경우, 현미경으로 조직 관찰에 있어 판두께 방향 중앙부에 특유의 편석대가 발견되지만, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 강판에는 편석대가 거의 발견되지 않는다. 이것은, 본 발명의 냉각 압연 조건에 의하여 종래법과는 다른 어떠한 변화가 편석대에 주어진다는 것을 나타내는 것이고, 그 하나로 본 발명의 냉각 압연 조건에 따라서 판 두께 방향에 따라 균일한 가공이 이루어짐으로서 편석대에 보다 큰 압연 가공이 된다는 것을 들 수 있다.
이 편석대는 인장 시험에서의 신장,값 등에는 그다지 악영향을 미치지 않는다. 하지만, 판 두께 방향으로 재질적인 불균일성을 초래하기 때문에 실제의 성형에서는 가공성 열화의 원인으로 된다고 생각된다.
그러나, 본 발명의 방법에 따라 냉각 압연을 함으로써 강판의 판 두께 방향 중앙부의 편석대 파괴하는 것과 같은 가공을 주기 때문에 판 두께 방향의 균일성이 개선되고, 원뿔대 성형시험에서 볼 수 있듯이 실제에 가까운 조건에서의 성형 가공성의 향상을 초래한 것으로 생각된다.
그러나 강판중에 산소가 다량 존재하는 경우에는 다량의 개재물이 장애가 되어, P의 편석대로의 냉연 변형이 감소하고 상기 가공성의 개선 효과가 얻어지지 않는다고 생각된다.
다음에, 본 발명의 강 조성에서의 화학성분 범위의 한정 이유에 대하여 기술한다.
C : 강화 원소이며 특히 Ti과 함께 첨가함으로써 가공성이 열화되지 않는 강화 원소로서 유효하다. 그러나 0.02 wt%를 초과하여 Ti의 첨가량을 늘려도 양호한 가공성을 얻지 못한다. 따라서, C양은 0.02wt%를 상한으로 한다. 또한, 보다 우수한 가공성을 얻기 위해서는 0.06wt% 이하가 바람직하다.
Si : 1.0wt% 보다 많이 존재하면 신장 및 당기는 성질을 열화시키기 때문에 1.0wt%를 상한으로 한다.
Mn : 당기는 성질을 열화시키지 않고 강도를 높이는데 유효하지만, 과잉 첨가하면 신장 및 당기는 성질을 열화시키기 때문에 2.0wt%를 상한으로 한다.
Ti)강 중의 C 및 N을 고정하여 고용 C에 의한 재질 열화를 막고, BN의 형성을 저해하여 유효한 고용 B의 저하를 막는 역할을 하는 중요한 원소이다. 따라서, C당량 : (48/12)C wt%와 N당량 : (48/14) N wt%의 합을 초과하여 첨가할 필요가 있다. 한편, 0.01 wt% 미만에서는 강중 분포가 희박하게 될 때 그 효과를 발휘할 수 없고, 0.10 wt%를 초과하여 첨가하면 강도 저하를 초래한다. 따라서, 0.01 wt%-0.10 wt%이고, 또한 (48/12)C wt%＋(48/14)N wt%를 초과한다.
Nb : F값을 개선하고, B와 함께 첨가하여 강도를 높이는데 불가피한 원소이지만, 0.0010wt% 미만에서는 그 효과가 희박하고, 또 0.0100wt%를 초과하여 첨가하면 가공성이 저하되면 강도와 가공성의 균형이 열화된다. 따라서, 0.0010wt%-0.0100wt%로 하지만, 디이프 드로오잉의 용도도 고려하면 0.0075 wt% 이하가 바람직하다.
B : 내2차 가공취성을 가지며, Nb와 함께 첨가하여 강도를 높이는데 불가피한 원소이지만, 0.0002 wt% 미만에서는 그 효과가 떨어지고, 0.0020 wt%를 초과하여 첨가하면 재질 열화가 두드러 진다. 따라서, 0.0002 wt%-0.0020 wt%로 하지만 바람직하게는 0.00121 wt% 이하가 적당하다.
P : 중요한 강화 원소이며, 그 효과는 0.03 wt% 이상에서 현저하다. 그러나 0.20 wt%를 초과하면 강도와 가공성의 균형이 열화되는 이상으로 취성에의 악영향을 무시할 수 없게 된다. 따라서, 0.03 wt%-0.20 wt%로 한다. 보다 바람직한 범위로는 0.04 wt%-0.15 wt%가 적당하다.
S : 강중의 S양을 낮추는 것은 디이프 드로오잉성 향상을 위하여 필요하지만, 그 함유량이 0.03 wt% 이하로 하면 별로 가공성에 악영향을 미치지 않기 때문에 0.03 wt%를 상한으로 한다.
Al : 탈산을하여 탄질화물 형성 원소의 비율을 향상시키면, TiO2의 생성에 의한 강판의 표면홈의 발생을 피하기 위해서도 필요하지만, 0.010 wt% 미만에서는 첨가효과가 없고, 또, 0.10 wt%를 초과하여 첨가해도 보다 나은 탈산효과가 얻어지지 않으며 더구나 Al2O3에 의한 강판의 표면홈이 문제로 되기 때문에 0.01 wt%-0.10 wt%로 한다.
N : 디이프 드로오잉성을 열화시키고, Ti로 고정되지 않으며 B와 결합하여 내 2차 가공 취성의 저하를 초래하기 때문에 그 양이 많은 만큼 Ti의 필요량이 증가하여 비경제적이다. 따라서, 0.008 wt%를 상한으로 하지만 0.006 wt% 이하가 바람직하다.
C : 상기한 바와 같이 본 발명의 요건인 가공성의 개선을 얻기 위해서는 함유량을 낮출 필요가 있다. 함유량이 0.0045 wt%를 초과하면 상기한 바와같이 다량의 개재물이 장애가 되어 편석대로의 냉연 변형이 감소하고, 이 냉연 변형에 의한 가공성의 개선이 얻어지지 않아 가공성이 열화되며, 취성에 대한 영향도 무시할 수 없게 된다. 따라서, 상한을 0.0045 wt%로 하지만, 0.004 wt% 이하가 바람직하다. 또한, 산소의 함유량을 낮추는 방법으로는, 일반적으로 행해지고 있는 제강의 탈 기체 처리단계에서 킬(Kill)처리 시간을 조정함으로서 행해진다.
다음에, 본 발명의 성분 조성을 갖는 소재 및 강판을 제조할 때의 조건 및 원하는 조건에 대해서 기술한다.
우선, 제강, 열간 압연에 대하여는 상기의 산소 함유량을 낮추는 방법이외에는 통상 행하여 지지 않는다.
열간 압연에서의 감기 온도는 통상적으로 400℃-700℃ 정도의 온도에서 충분히 우수한 소재가 얻어지고, 특히 고온감기는 필요하지 않다. 오히려 스케일 두께의 증가에 의한 산세성의 열화 및 제품강도의 연질화를 방지하기 위해서는 550℃ 이하의 저온 감기가 바람직하다.
냉각 압연에 대해서는, 통상의 냉각 압연 설비를 사용하여 상기한 본 발명의 조건 즉, 판온과 변형 속도의 곱이 50,000℃/S 이상을 만족하는 각 경로의 압연 감소율의 합이 50% 이상인 조건을 만족시키며, 전 경로의 압연 감소율의 합은 특별한 제한은 없다.
판온에 대하여는, 압연 온도가 높이면 강판 표면에 전단 변형이 집중하여 중심 편석부가 가공되기 어렵기 때문에 300℃ 이상으로 할 필요가 있다. 냉연후의 소둔에 있어서 배치 처리의 상지 소둔법을 사용하면, 본 발명의 성분 조성에서는 P 농도가 높기 때문에, 급열, 급냉을 할 수 있는 연속 소둔법을 사용하지만, 이 연속 소둔의 소둔 온도는 통상적으로 재 결정 온도 이상, A3변태온도 이하이면 좋다.
소둔후의 조질압연은 판형상 교정 등의 목적으로, 통상적인 상식범위(판 두께(㎜)에 비례)에서 해도 관계없다.
표 2에 나타나 있는 발명의 적합예 7강종과 비교예 3강종의 계 10강종을 전로에서 용제하고, 연속 주조에서 주조하였다.
이 연속주조 슬랩을 열간 압연하여 판 두께 3.0㎜의 핫 코일로 한후, 냉각 압연에 의하여 판 두께 0.72㎜로 하고, 통상의 연속 소둔을 하며 또한, 강종 No.3이외는 0.7%의 조질 압연을 하여 냉연 코일로 하였다.
또한, 냉각 압연에 사용한 로울의 직경은 600㎜, 압연속도는 최종 스탠드 출구쪽에서 1500-2500m/min이다.
[표 2]
Ti*=Ti-(48/12) C-(48/14) N
상기 10강종중, 강종 NO. 1 및 NO. 2에 대해서는, 냉연조건, 연속소둔 조건을 변경하여 각각 3조건으로, NO. 3에 대해서는 2조건으로 또 다른 강종에 대해서는 각각 1조건으로 제조하였다.
이들의 열간 압연 조건 및 연속 소둔조건을 표 3에 냉각 압연조건을 표 4에 나타내고 또한, 이와 같이 하여 얻어진 냉연강판의 재질 조사 결과를 표 5에 나타낸다.
[표 3]
CR* : 판온 (T)×변형속도()≥5,000℃s-1를 만족하는 각 경로의 압연 감소율의 합
*1 : 연속용융아연 도금라인 사용
*2 : 냉면에서의 판온 300℃ 초과
[표 4]
CR* : 판온 (T)×변형속도()≥50,000℃s-1를 만족하는 각 압연감소의 압연 감소율의 합.
[표 5]
표 5에서, 시료 No. 2, 5, 6, 9, 13, 14 및 15의 비교예는 실제의 가공성에 가까운 성질을 기술하여 원뿔대 성형높이가 20㎜-35㎜의 값을 나타내고 있는 것에 대하여, 본 발명의 적합예는 45㎜-55㎜로 높고 실제의 가공성이 우수하다는 것을 나타내고 있다.
또한, 시료 No. 3은 연속 소둔을 합금화 용융 아연 도금처리에 대신해서 한 적합예이지만, 이 합금화 용융아연 도금 강판도 냉연강판과 같이 우수한 가공성을 나타내고 있다.
또, 예를 들어 판온과 변형속도의 곱이 50,000℃/S 이상인 각 경로의 압연 감소율의 합이 50% 이상 이어도, 판온이 300℃를 초과하는 경우는 시료 No. 6과 같이 원뿔대 성형높이는 20㎜로 낮고, 가공성은 개선되지 않는다.
본 발명은 P를 많이 함유하는 저산소, 극저탄소강을 사용하여 냉각압연시의 변형 조건을 특정함에 따라 가공성이 우수한 고장력 냉연강판의 제조방법을 확립한 것이고, 본 발명의 방법에 의해서 제조되는 냉연 강판은 프레스 성형, 팽출 성형, 디이프 드로오잉 등의 가공을 하는 용도로 사용하기 적합하다.

Claims (4)

  1. 본 발명은 C : 0.02 wt% 이하, Si : 1.0 wt% 이하, Mn : 2.0 wt% 이하, Ti : 0.01 wt%-0.10 wt%이고, Ti＞(48/12) C wt%＋(48/14) N wt%를 만족하는 범위에서 함유하며, 또한, Nb : 0.0010 wt%-0.0100 wt%, B : 0.0002 wt%-0.0020 wt%, P : 0.03 wt%-0.20 wt%, S : 0.03 wt% 이하, Al : 0.010 wt%-0.100 wt%, N : 0.008 wt% 이하, O : 0.0045 wt% 이하이고, 나머지가 철 및 불가피한 불순물로 된 강을 통상의 주조, 열간 압연후 냉각압연에서, 판온 T(℃)이 300℃ 이하이고, 또한 상기 판온 T(℃)와 압연에서의 변형속도(S-1)와의 관계가 T×≥50,000℃/S를 만족하는 각 경로의 압연 감소율의 합이 50% 이상으로 되는 압연을 하고, 그후, 연속 소둔을 하는 것을 특징으로 하는 가공용 고장력 강판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, P : 0.04 wt%-0.15 wt%, O : 0.004wt% 이하인 가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 랜포오드 값()이 1.8 이상이고, 또한 인장강도가 40Kgf/㎟ 이상, 신장(E1.)이 40% 이상, 원뿔대 성형높이가 40㎜ 이상의 각 가공특성을 갖는 가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 연속 소둔 대신에 합금화 용융 아연 도금 처리를 하는 것을 특징으로 하는 가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법.
KR1019910007515A 1990-06-20 1991-05-10 가공용 고장력 냉연 강판의 제조방법 KR930004809B1 (ko)

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