KR960005220B1 - 연질 주석도금원판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연질 주석도금원판의 제조방법

제1도는 발명강과 비교강의 열연판 미세조직을 나타낸 사진.

본 발명은 심가공성 용기용 소지강판에 사용되는 연질주석도금원판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온 소둔에 의해서도 가공성이 우수한 특성을 갖는 연질의 표면처리용 주석도금원판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 주석도금강판의 재질은 크롬웰 표면경도(Hr30T)에 의한 조질조(Temper Grade)로 평가되며, 조질도 T1(Hr30T 49±3), T2(Hr30T 53±3) 및 조질도 T3(Hr30T 57±3)까지의 연질주석 도금강판과 조질도 T4(Hr30T 61±3), T5(Hr30T 65±3) 및 조질도 T6(Hr30T 69±3)의 경질 주석도금강판으로 구분할 수 있다. 또한 주석을 도금하지 않은 상태의 주석 도금원판(이하, "석도원판"이라 함)도 이에 준하여 구분되어지고 있다.

이와 같은 석도원판은 표면이 미려하고 주석을 도금하면 내용물에 대한 내식성이 우수하여 각종 음료 및 식품을 저장하는 용기로 사용되고 있다.

특히, 가공도가 크게 요구되는 용기용 소재로 사용되고 있는 연질석도원판의 경우 종래에는 주로 상소둔방식에 의해 제조되어 왔으나, 이 경우 소둔에 따른 시간이 장시간 소요되는 등 생산성이 떨어지고 강판의 계질이 불균일한 문제점이 있어 최근에는 생산비가 낮고 재질이 균일하며 평탄도와 표면 특성이 우수한 연속소둔 방식에 의해서도 제조되고 있다.

종래의 조질도 T2 이하의 연질 석도원판을 연속소둔에 의해 생산하는 방법으로는 극저탄소 알루미늄킬드(Al-killed)강에 강한 탄화물 형성원소인 니오븀(Nb)을 소량 첨가한 강을 소둔하여 제조하는 방법이 있다. 그러나, 상기 방법은 니오븀이 소둔시 페라이트의 재결정을 강하여 억제하여 재결정온도를 상승시키는 원소이므로 가공성이 우수한 냉연강판에 니오븀을 첨가시 소둔 온도를 800℃ 이상으로 급격히 상승시켜야 하므로, 제품의 두께가 0.30mm 내외에 불과한 석도 원판을 이러한 고온에서 소둔하는 경우 고온소둔에 의한 히트 버클(Heat buckle)과 같은 결함의 발생이 빈번하며 생산성 악화 등의 문제점이 있고, 연속소둔법에 의한 연질 석도원판의 제조시 재결정 온도를 720℃ 이상의 고온에서 실시되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 극저탄소 알루미늄 킬드강을 기본 성분으로 하여 지르코늄(Zr)의 첨가량과 첨가비를 적절하게 조절하여 이들 석출물의 석출량 및 크기를 조절하므로써 연속소둔시 저온의 소둔온도에서도 가공성이 연질 속도 원판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 연질 석도원판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C : 0.004% 이하, Mn : 0.05-0.20%, S : 0.010% 이하, Al : 0.03-0.06%, Zr : 0.005-0.022%, 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하고, 원자비로 Zr/C : 1.5 이하, Zr/S : 2.55 이하로 조성된 알루미늄 킬드강 슬라브를, 1200-1250℃에서 균질화 처리한 후, 900-930℃에서 마무리 열간압연하여 600-700℃에서 권취한 다음, 냉간압연한 후 620-720℃에서 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 연질 석도원판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명강의 성분조성 범위에 대한 수치 한정 이유에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명강 슬라브에 있어서, 상기 탄소(C) 함유량이 0.004중량%(이하 %라고 함) 이상이 되면 과포화 고용탄소가 증가하여 고용경화에 의한 경도 증가의 요인으로 작용하고, 또한 페라이트의 결정립을 미세화시켜 재질을 경화시키게 되므로 0.004% 이하의 탄소를 함유하는 것이 바람직하다.

상기 망간(Mn)은 0.05% 이하로 첨가시 황에 의한 적열취성을 방지하기 곤란하며, 0.20% 이상으로 첨가되면 Mn의 고용경화에 의한 재질의 경화요인이 되므로 첨가범위를 0.05-0.20%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 알루미늄(Al)의 경우 강의 탈산작용을 할 뿐만 아니라, 강중의 질소를 알루미늄 나이트라이드(Aluminium Nitride, AIN) 형태로 석출시켜 고용 질소에 의한 경화 효과를 제거하나, 과다하게 첨가시 오히려 AIN에 의해 페라이트 결정립의 성장이 억제되어 경도 상승의 요인으로 작용하므로 0.03-0.06%로 첨가량을 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 질소는 고용경화에 의해 현저히 경도를 상승시킬 뿐만 아니라 과다 첨가시 시효를 일으키게 되므로 0.004% 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

한편 상기 황(S)의 경우 첨가범위를 0.010% 이하로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 황의 경우 일부가 지르코늄과 결합하여 황화물로 석출되기 때문에 황의 양을 엄격하게 관리하지 않으면 지르코늄의 첨가량 변화도 커지게 되고 제강공정에서 연질의 석도원판을 안정적으로 얻기 위한 지르코늄 첨가량 제어가 어렵게 되며, 과다 첨가시 열간취성의 우려가 있기 때문이다.

또 일반 극저탄소강을 적용시 시효 등의 문제가 발생할 수 있으므로 탄질화물 형성원소로써 첨가하는 지르코늄(Zr)의 경우, 미세하게 존재하는 니오븀 탄질화석출물과는 달리, 강중에서 조대한 탄화물과 황화물 등의 석출물로 석출되어 페라이트 결정립 성장 억제 효과를 크게 나타내지 못하면서 강중의 탄소 등을 고착하여 시효를 억제하는 효과를 나타낸다. 그러나, Zr의 함유량이 0.005% 이하에서는 상기와 같은 효과를 얻기 어려우며, 0.022%를 초과할 경우에는 열연판의 석출물 분포가 미세화됨에 따라 연속 소둔시 페라이트 결정립의 회복 및 재결정을 지연시켜 재결정온도를 상승시키므로 상기 Zr의 첨가 범위는 0.005-0.022%로 하는 것이 바람직하다. 이외에 상기 지르코늄은 탄화물과 황화물을 형성하는 원소이기 때문에 탄소와 황의 양과 더불어 지르코늄의 양을 제어함으로서 지르코늄 첨가의 효과를 보다 더 확보할 수 있다. 따라서, 저온소둔에 의해서도 안정적으로 연질의 석도원판을 제조하기 위해서는 상기한 지르코늄과 탄소의 원자비를 1.50 이하, 그리고 지그코늄과 황의 원자비를 2.55 이하로 제한하는 것이 보다 더 바람직하다.

이하, 본 발명의 제조방법에 대한 수치한정 이유에 대하여 상세히 설명한다.

상기한 조성으로 용해된 강 슬라브를 1200-1250℃ 정도에서 균질화 처리후, 마무리 열간압연돈도를 900-930℃로 한 후 600-700℃ 범위에서 열연 권취함으로서 열연판의 결정립을 조대화시켜 준다. 이때 상기 슬라브 재가열온도가 1200℃ 이하일 경우 강의 조직이 균일한 오스테나이트 결정립이 되지 못하고 혼립이 발생하므로 오스테나이트 조직을 가능한한 조대하게 할 수 있도록 1200℃ 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 재가열온도가 1250℃를 초과할 경우 오스테나이트 조직이 너무 조대화되기 때문에 상기 재가열온도는 1200-1250℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 마무리 열간압연 온도가 오스테나이트 단상역 온도 이하로 덜어질 경우 페라이트 조직의 혼립화가 촉진되고 열간 압연시 안연하중을 증대시켜 생산성에 지장을 줄 뿐만 아니라, 열연코일(Coil)의 톱(Top) 및 테일(Tail)부 등인 페라이트 단상역으로 되어 가공성이 열화되므로 Ar₃온도 직상인 900-930℃로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 권취온도의 경우 열연권취온도를 600-700℃로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 열연권취온도가 600℃ 이하인 경우 페라이트 결정립을 미세화시켜 가공성을 열화시키고 700℃ 이상의 고온 권취시 열연정립을 너무 조대화시켜 가공시 Orange peel과 같은 결함을 유발할 수 있기 때문이다.

상기한 바에 의해 열간압연이 완료된 강은 석도원판의 통상의 압하율인 80-95%로 냉간압연후, 통상의 연속소둔 열처리 사이클(Cycle)을 적용하며, 이때, 소둔시의 소둔온도는 재결정이 완료되고 충분한 결정립 성장이 일어나는 620-720℃가 바람직한데, 그 이유는 소둔온도가 620℃ 이하가 되면 페라이트 결정립의 재결정이 완료되지 않고 일부 변형립이 존재함에 따라 경도 값은 높은데 반하여 가공성이 매우 악화되며, 720℃ 이상이 되면 페라이트 결정립 성장에 의한 경도값의 감소가 가능하지만 석도원판의 두께가 0.3mm내외로 매우 얇기 때문에 연속소둔시 장력제어가 곤란한 등 생산시 고온소둔에 따른 작업성 악화가 예상되기 때문이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 탄질화물 원소로서 지르코늄을 첨가한 극저탄소 알루미늄 킬드강을 사용하여 지르코늄과 탄소의 원자비 및 황과의 원자비를 각각 1.50 이하와 2.55 이하로 제어하고, 슬라브 재가열온도 : 1200-1250℃, 마무리 열간압연 온도 : Ar₃온도 이상인 900-930℃, 권취온도 : 600-700℃에서 열간압연함으로서 열연판의 조직을 조대화시키고 이 열연판을 이용하여 통상의 냉간압연을 한 후, 종래의 고온 연속소둔과는 달리, 620-720℃의 저온에서 연속소둔하여 가공성이 우수한 조질도 T1, T2의 연질석도원판을 제조할 수 있는 방법을 특징으로 하고 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

하기표 1과 같은 조성을 갖는 알루미늄 킬드강 슬라브를 1250℃에서 재가열하고, 하기표 1과 같은 열간압연 및 냉간압연 조건으로 마무리 열간압연한 후 권취한 다음, 냉간압연하고 하기표 1과 같은 소둔온도 및 소둔시간으로 소둔을 행한 후, 각 소둔 조건에서 경도 및 재결정립을 측정하고, 그 결과를 하기표 1에 나타내었다.

[표 1]

기호 0 : 재결정완료 X : 미재결정 존재

X/C에서 X는 Nb 및 Zr을 나타냄

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교강(B1) 및 (B2)은 Zr/C 원자비가 본 발명의 조성범위를 벗어나는 것으로서, 경도치가 59-73 정도를 나타내어 조질도 T2(53±3) 이하의 소재를 얻기가 곤란하며, 비교강(B3)는 일반 극저탄소강의 경우로서 재결정 온도는 650℃ 내외로 비교적 낮으나 경도의 하한값이 53-55 정도로 조질도 T2 수준의 값을 나타내어 조질도 T1(49±3) 수준의 석도원판의 제조가 곤란하고 또한, 고용원소에 의한 시효가 발생하여 가공시 스트레치 스트레인(stretch strain)과 같은 변형 시효를 일으키는 문제점이 있었다.

또한, 탄질화물원소로서 니오븀을 첨가한 비교강(B4) 및 (B5)는 재결정 온도가 750℃ 이상이고, 또 목표 조질도를 확보하기 위해서는 이 이상의 고온에서 소둔하여야 함에 따라 생산시 고온소둔에 따른 히터 버클(Heat buckle) 등의 발생이 용이하고 작업성 열화의 문제점이 있다.

이외에, 일반 저탄소강인 비교강(B6) 및 (B7)은 경도값의 하한치가 56-57 정도로서 조질도 T2 이하의 소재를 얻기가 곤란하였다. 한편, (A1)(A2) 및 (A3) 그룹 중 소둔온도가 본 발명의 소둔조건보다 낮은 600℃에서는 재결정이 완료되지 않아 61-63 정도의 높은 경도값을 나타내고, 소둔온도는 720℃ 이상에서는 재결정립 성장에 의해 경도값은 감소하나 작업성 열화 등의 문제점이 있다.

반면에, (A1),(A2) 및 (A3)그룹 중 본 발명의 소둔 조건을 만족하는 발명강의 경우 소둔온도가 620-670℃ 범위내에서는 경도가 52-54 정도의 수준으로 조질도 T2의 제조가 가능하며, 소둔온도가 670-720℃의 범위에서는 경도가 48-51 정도로서 조질도 T1의 석도원판의 제조가 가능하므로 종래의 연질석도원판의 생산시 문제가 되었던 고온소둔에 의한 작업성 열화 등의 문제점을 크게 개선할 수 있음을 알 수 있다.

또한 본 발명의 조성 및 열간압연조건을 만족하는 (A1) 그룹의 발명강과 본 발명의 조성범위를 벗어나는 비교강(B1)의 열연판 미세조직을 100배로 관찰하고, 그 결과를 각각 제1(a)도 및 제1(b)도에 타나내었는데, 비교강인 (B1)의 경우 열연결정립이 미세한 페라이트(ferrite) 상으로 구성되어 있는데 반하여 (A1) 그룹중의 발명강의 경우 열연페라이트 결정립이 현저하게 조대화되어 있음을 알 수 있다.

제1도에 나타난 바와 같이, 극저탄소강에 지르코늄을 본 발명강의 청구범위를 벗어나게 첨가한 비교강(B1) 및 (B2)의 경우 열연판의 결정립이 현저히 미세화된 효과가 냉연 및 소둔후에도 재질이 영향을 주어 재결정온도는 급격히 상승하여 750℃에서도 재결정이 완전히 일어나니 않는 거동을 보이고 있어 소둔시 작업성의 열화를 초래할 뿐만 아니라 재질의 확보도 곤란하지만, 본 발명의 조성범위를 만족하는 (A1), (A2) 및 (A3) 그룹의 발명강의 경우 재결정온도가 620-650℃ 정도로 극저탄소강과 유사한 수준이고, 경도도 고용원소의 스카벤징(Scavengin) 효과에 의해 현저히 감소되며 시효에 대한 문제도 해결할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 연속소둔법에 의한 연질석도원판의 제조시 고온소둔에 의한 작업성 및 재질의 안정성 확보가 곤란하였던 문제점을 해결함으로서 저온의 소둔온도에서도 가능성이 우수한 조질도 T1, T2의 연질속도원판을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 연질주석도금원판의 제조방법에 있어서, 중량%로, C : 0.004% 이하, Mn : 0.05-0.20%, S : 0.010% 이하, N : 0.004% 이하, Al : 0.03-0.06%, Zr : 0.005-0.022%, 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하고, 원자비로, Zr/C : 1.5 이하, Zr/S : 2.55 이하로 조성된 알루미늄 킬드강 슬라브를, 1200-1250℃에서 균질화 처리한 후, 900-930℃에서 마무리 열간압연하여 600-700℃에서 권취한 다음, 냉간압연한 후 620-720℃에서 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 연질주석도금원판의 제조방법.