KR950003535B1 - 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 강판 및 그 제조방법

제 1 도는 본 발명의 티타늄 첨가량에 따른 법랑특성을 나타내는 그래프.

제 2 도는 본 발명의 탄소+질소 함량에 따른 법랑특성을 나타내는 그래프.

제 3 도는 본 발명의 냉간압하율에 따른 법랑특성을 나타내는 그래프.

본 발명은 내피쉬스케일(Fishscale)성이 우수한 법랑용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 법랑제품은 <가공>-<전처리>-<하,상유>-<소성>의 제조공정을 거쳐 생산되는 것으로서, 상기 공정중에서 소성시 800℃ 전후의 고온으로 가열함에 따라 피쉬스케일(Fishcale), 처짐성(Sagging), 핀홀(Pinhole), 버블(Bubble)등의 법랑결함이 발생하기 쉽다.

그중 피쉬스케일 결함은 법랑소성시 고용된 수소가 냉각과정중에 과포화되어 강판과 법랑층의 계면에 집적되어 고압을 형성하는데 이때 법랑층이 이 고압을 견디지 못하면 상기 수소가 법랑층을 파괴하면서 밖으로 방출함에 따라 법랑층에 생선비늘형의 결함이 발생하는데 이를 피쉬스케일결함이라고 한다.

이러한 피쉬스케일은 법랑제품에 있어서 치명적인 결함으로, 강판이 산세공정이나 소성중에 로내의 수분이 강판과의 산화반응에서 생성되는 수소를 흡장할 수 있는 능력이 부족할 때 발생하는 결함이다. 상기와 같은 피쉬스케일결함의 발생을 방지하기 위해서는 강판 내부에 수소를 흡장할 수 있는 다량의 수소흡장위치를 보유하게 하여야 한다. 수소흡장위치로는 비금속개재물, 냉간압연과정에서 탄화물의 붕괴시 형성되는 공공(Void), 석출물(TiC, TiN, BN)등이 있으며, 이러한 것들을 이용한 기존의 공지된 법랑강판 제조방법들의 예를들면 다음과 같다.

첫째, 비금속개재물을 수소의 흡장원으로 사용하는 방법이 있는데 이는 주로 조괴법(Ingot Cast)에 의한 저탄소림드강(Rimmed)을 주조하여 핀홀결함방지와 피쉬스케일성 향상을 위하여 탈탄소둔하여 제조하는 방법으로 개재물은 대부분 산화물(Oxides)이나 황화물(Sulfidse)로 제강이나 주조중에 형성되며, 또 수소흡장위치는 기지금속-개재물 간의 계면이나 냉간압연시 생성되는 미세한 공공이다. 그러나 이러한 개재물은 피쉬스케일의 방지에는 유리하지만 소재의 연성, 성형성 및 표면물질을 악화시키는 단점이 있다.

둘째, 석출물은 수소의 흡장원으로 사용하는 방법으로 주로 연속주조에 의해서 생산되는 알루미늄킬드(Al-Killed)강에 해당하며, 최근 극저탄 소강 제조기술이 발달함에 따라 극저탄소강에 다량의 티타늄(Ti)을 첨가하여 티타늄계 석출물을 석출시킨 티타늄 첨가 극저탄소강과, 저탄소 알루미늄킬드강에 보론(Boron)을 첨가하여 보론 석출물을 생성시킨 극저탄소 보론첨가강이 있다. 이 두 강종에서 석출물은 주로 티타늄탄화물, 티타늄질화물 및 보론질화물 등이며, 수소흡장위치로는 기지금속-석출물간의 계면이나 냉간압연에 의해 생성되는 미세한 공공 등이다.

최근에는 대부분의 소재 제조회사에서 성형성 및 비시효성이 우수한 법랑용 강판으로 극저탄소 티타늄첨가강을 제조공급하고 있는 추세이며, 이 티타늄첨가강의 공지된 제조방법을 요약하면 다음과 같다.

화학성분 : C ; 0.005%, Mn ; 0.6%, N ; 0.005%, Ti ; 0.07-0.1%

제조조건 : 열연권취 온도(600℃), 냉간압하율 ; 50%이다.

그러나 상기와 같은 제조방법으로 제조된 소재는 법랑 소성시 피쉬스케일을 완전히 방지하지는 못하였다. 이렇게 제조된 강은 티타늄탄화물, 티타늄질화물과 같은 석출물의 석출양이 적어 소성로의 노점온도 20℃와 같은 습한 분위기조건에서 피쉬스케일의 발생을 완전히 방지하기가 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 법랑용 강판 제조방법시 소재에 피쉬스케일이 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 노점온도 20℃의 가혹한 조건의 소성로 분위기에서도 피쉬스케일이 전혀 발생하지 않는 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 강판 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. 이와 같은 목적을 갖는 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

강중 석출물의 양을 증가시키는 방법으로 중량%로 탄소(C)함량을 0.008% 이하, 질소(N)함량을 0.006% 이상, 티타늄(Ti)함량을 0.08%-0.15% 범위로 첨가하되 기타 불가피하게 함유되는 원소를 포함한 강으로 제조하되 탄소+질소의 함량을 중량비로 0.01% 이상으로 조절하고, 최대 질소의 함량 14/48 Ti%+14/12 C%+14/32 S%으로 조절하여 통상의 방법으로 연속 주조한 강을 열연권취온도 650℃ 이상, 냉간압하율 75% 이상의 조건으로 열간 및 냉간압연 후 재결정온도 이상에서 연속 소둔하여 수소흡장위치를 증가시킨 것을 특징으로 하는 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 강판이다.

상기 설명에 있어서 노점온도 20℃의 가혹한 소성로 분위기조건에서도 피쉬스케일 등 법랑결함이 전혀 발생하지 않는 법랑용 강판을 제조하기 위하여 중량비(%)로 탄소의 함량을 0.008% 이하로 제한한 것은 탄소함량이 높을수록 티타늄 석출물은 증가하여 내피쉬스케일의 측면에서는 유리하나 0.008% 이상 첨가할 경우 강중 고용탄소 또는 탄화물의 양이 너무 많아 핀홀과 같은 결함이 발생하기 쉽기 때문이다. 또한 질소량을 0.006% 이상으로 제한한 것은 강중에서 수소흡장원으로 작용하는 티타늄질화물의 양을 증가시키기 위한 것으로 질소량을 0.006% 이하로 첨가할 경우 티타늄질화물의 석출량이 적어 소성로의 노점온도 20℃의 조건에서 내피쉬스케일성을 확보하기 어렵기 때문이다. 그리고 티타늄 함량의 하한값을 0.08% 이상으로 제한한 것은 0.08% 이하로 첨가할 경우 강중 수소흡장원으로 작용하는 티타늄탄화물 또는 질화물의 양이 적기 때문에 노점온도 20℃의 조건에서 내피쉬스케일성을 확보하기 어렵기 때문이이며, 반면에 상한값을 0.15%로 제한한 것은 본 발명의 범위 이상의 티타늄을 첨가할 경우 성형성이 낮아질 뿐만 아니라 고가의 티타늄을 다량 첨가하게 됨으로써 제조원가가 크게 상승하기 때문이다. 다음에 최대질소함량을 14/48 Ti%+14/12 C%+14/32 S%로 조절한 것은 질소의 함량이 이 이상이 될 경우 강중에 고용질소가 많아져서 가공성이 낮아질 뿐만 아니라 시효성도 보증하기 어렵기 때문이다.

아울러 열간 마무리 압연온도를 Ar₃로 제한한 것은 Ar₃이하의 온도에서 압연할 경우 연신립의 생성으로 성형성이 열화하기 때문이며, 권취온도를 650℃ 이상으로 제한한 것은 열연권취온도가 650℃ 이하일 경우 석출물의 크기가 작아 냉간압연시 생성되는 미세한 공공의 체적이 작아지므로 노점온도 20℃의 조건에서 내피쉬스케일성이 확보가 곤란하기 때문이다. 그리고 냉간압하율을 75% 이상으로 제한한 것은 냉간압하율 75% 이하에서는 미세한 공공의 체적이 작아 노점온도 20℃의 조건에서 내피쉬스케일성의 확보가 곤란하기 때문이다. 소둔온도를 재결정온도 이상으로 제한한 것은 재결정 온도 이하에서 소둔할 경우 압연된 조직이 그대로 잔존하여 성형성이 매우 낮기 때문이며, 소둔방법을 연속소둔으로 제한한 것은 상자소둔방법으로 소둔할 경우 냉간압연과정에서 생성된 미세한 공공이 장시간 소둔으로 거의 없어져 내피쉬스케일성을 확보하지 못하기 때문이다.

다음에 본 발명에 따른 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 표 1과 같이 조성되는 강슬라브를 표 2에 나타낸 바와 같이 1240℃ 가열로에서 2시간 유지한 후 열간압연을 실시하였다. 발명강(1,2,3), 비교강(4,5,6,7,8)의 열간마무리압연온도는 900-910℃로 하였으며 권취온도는 발명강(2,3) 및 비교강(4,5,7,8)은 720℃로 비교강(6)은 600℃로 하였다.

열간압연의 최종두께는 4.0mm로 하였다. 열간압연판을 산세처리후 냉간압연을 실시하였는데 냉간압하율은 발명강(1,2,3) 및 비교강(4,5,6,8)은 75%로 하고 비교강(7)은 60%로 하였다. 냉간압연이 완료된 강은 탈지공정을 거친 다음 발명강(1,2,3) 및 비교강(4,5,6,7)은 810℃ 온도에서 연속소둔을, 비교강(8)은 700℃에서 상자소둔을 실시하였다. 소둔처리가 완료된 강은 표 3의 수소투과시험조건에 의하여 수소투과시간을 측정하였고, 법랑 처리조건에 의하여 법랑처리를 하였으며 이때 소성로의 노점온도는 20℃로 하였다. 법랑 처리후 피쉬스케일 발생가속시험조건에 의하여 피쉬스케일 가속처리시험을 실시하였다. 한편 기계적 성질은 만능인장시험 기기 및 경도계를 이용하여 측정하였다.

제 1 도는 티타늄 첨가량에 따른 수소투과시간의 변화를 나타낸 그래프이다. 수소투과시간은 내피쉬스케일성의 척도로 수소투과시간이 길수록 강판내부에 존재하는 수소흡장위치가 많음을 의미하며, 수소투과시간이 300sec/㎟ 이상인 강판은 노점온도 20℃의 소성로에서도 피쉬스케일의 발생이 전혀 없었다. 제 1 도에 의하면 티타늄함량(0.06%~0.08%) 구간에서 수소투과시간의 급격한 변동을 보이고 있으며, 피쉬스케일도 티타늄함량 0.08% 이상에서 발생하지 않았다. 따라서 안정된 내피쉬스케일성을 확보하기 위해서는 티타늄함량 0.08% 이상이 요구된다. 제 2 도에 탄소+질소 함량에 따른 수소투과시간의 변화를 나타낸다. 탄소+질소의 함량 0.01% 이상에서 피쉬스케일의 발생이 없었다. 표 4에 발명강 및 비교강의 법랑특성으로 나타내었다. 본 발명의 법위강인(1,2,3)강은 수소투과시간이 길 뿐만 아니라 피쉬스케일의 발생이 없었다. 그러나 본 발명의 범위에서 벗어난 비교강의(4) 및 (5)강은 탄소+질소의 함량이 각각 0.0058% 및 0.0063%로 티타늄 탄화물 또는 티타늄 질화물의 양이 적어 피쉬스케일이 발생하였다. 비교강(6)은 권취온도가 낮으므로 티타늄 석출물의 크기가 작아 피쉬스케일이 발생하였으며, 비교강(7)은 냉간압하율이 본 발명의 범위를 벗어난 강으로 피쉬스케일이 발생하였다. 한편, 비교강(8)은 상자 소둔된 강으로 연속소둔에 비해 장시간 가열로 냉간압연시 생성된 미세한 공공이 거의 없어져 피쉬스케일이 발생하였다. 또한 열간압연중 형성된 최대 탄화물은 냉간압연중 붕괴되어 미세공공(Micro Void)을 형성하여 수소의 흡장위치로서의 역할을 한다. 이러한 탄화물은 고온권취(≥650℃)에 의하여 다량 석출하여 냉간압연시 더 많은 수소흡장위치를 제공하는 것이며, 이것은 제 3 도에서와 같이 냉간압하율에 크게 영향을 받는다.

그림에 의하면 수소투과시간 300sec/㎟을 확보하기 위해서는 냉간압하율은 최소한 75% 이상이 되어야 함을 알 수 있다.

[표 1]

실시예의 화학성분(중량%)

[표 2]

제조조건

[표 3]

법랑처리시험조건

[표 4]

법랑특성

Claims (2)

1. 중량%로 탄소 : 0.008% 이하, 질소 : 0.006% 이상이며 최대 질소함량이 14/48 Ti%+14/12 C%+14/32 S%, 탄소+질소 : 0.01% 이상으로 이루어지고, 기타 철 및/또는 불가피하게 함유되는 원소로 조성되는 것을 특징으로 하는 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 강판.
2. 중량%로 탄소 : 0.008% 이하, 질소 : 0.006% 이상, 티타늄 : 0.08%-0.15% 범위로 첨가하되, 기타, 철 및/또는 불가피하게 함유되는 원소로 조성되고 탄소+질소의 함량을 0.01% 이상으로 조절하고, 최대 질소함량을 14/48 Ti%+14/12 C%+14/32 S%로 조절하여 통상의 방법으로 연속 주조한 강을 열연 마무리 압연온도를 Ar₃이상으로 하고 권취온도를 650℃ 이상으로 열간압연하고, 냉간압하율 75% 이상으로 냉간압연하여 재결정온도 이상에서 연속 소둔한 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 강판의 제조방법.