KR960014517B1 - 양호한 성형성을 갖는 고강도 냉연 강판과 용융 아연 도금의 고강도 냉연 강판 및, 그들의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

양호한 성형성을 갖는 고강도 냉연 강판과 용융 아연 도금의 고강도 냉연 강판 및, 그들의 제조방법.

[도면의 간단한 설명]

도면은, 항복 강도와 σd(덴트성의 지표)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 고강도이며, 성형성이 양호한 냉연 강판과, 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명이 관계하는 고강도 냉연 강판은, 자동차, 가전제품, 건축재용 등의 프레스 성형품으로 사용된다. 이러한 강판으로는, 어떠한 표면 처리도 하지 않은 협의의 냉연 강판과, 내식성 목적으로 예컨대 아연 도금 및 합금화 아연 도금등의 표면 처리를 행할 냉연 강판이 포함된다. 본 발명에 따른 강판은 강도와 가공성을 갖는 것으로서, 사용시 종래의 강판보다 두께를 작게 할 수 있어, 경량화가 가능하다. 따라서, 지구 환경 보호에 기여할 것으로 본다.

[배경기술]

용융강의 진공 탈가스 처리의 최근의 진보에 따라, 용융을 통한 극저 탄소강의 제조가 용이해졌고, 우수한 가공성을 갖는 극저 탄소 강판에 대한 수요가 증대되고 있다. 이러한 강판중에서, 예컨대 일본국 특개소59-31827호와 59-38337호 공보에 개시되어 있는, Ti와 Nb를 복합 첨가한 극저 탄소강판은 매우 우수한 가공성을 갖고, 또한 도장 열처리 경화(BH)성을 갖고, 용융 아연 도금 특성이 뛰어나므로, 현재 중요한 위치를 점하고 있다.

한편, 가공성을 유지하면서 강도를 높이기 위하여, 지금까지 여러 가지의 시도가 행해져 왔다. 특히 본 발명이 관계하는 인장강도 35 내지 50kgf/㎟를 갖는 강의 경우, P와 Si 등을 강중에 첨가하여, 이들의 고용체 강화 기구를 이용하여 강도를 증대하여 왔다. 예컨대, 일본국 특개소 59-31827호와 59-38337호 공보에는, Ti와 Nb가 첨가되는 극저 탄소강판에 Si와 P가 첨가되어, 인장강도를 45kgf/㎟급까지 높이는 고강도 냉연 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 일본국 특공소 58-57945호 공보에는, Ti가 첨가된 극저 탄소강에 P를 첨가하는 고강도 냉연 강판의 제조방법에 관한 대표적인 종래 기술이 개시되어 있다. 또, 일본국 특개소 56-139654호에는 Nb가 첨가된 극저 탄소강에 기초한 고강도 강판과 그의 제조방법이 개시되어 있다.

전술한 바와 같이, 지금까지는 P, 이어서 Si가 강화원소로서 널리 이용되어 왔다. 이것은 미소량의 P와 Si를 첨가함으로써, 이들의 매우 높은 고용체 강화능으로 인해 강도를 증대시킬 수 있고, 연성과 딥 드로임성(deep drawability)이 그다지 저하하지도 않고, 첨가비용도 그다지 높아지지 않는다고 생각되어 졌기 때문이다. 그러나, 실제로, 이들 원소들만에 의해 강도의 증가를 달성코자 하는 경우에는, 강도 뿐만아니라 항복 강도도 동시에 상당히 증가하여, 면 형상의 결함이 발생하고, 자동차 판넬용으로의 사용이 제한되기도 한다. 또한, 용융 아연 도금을 행할 경우, Si는 도금 결함을 야기하고, 또한 P와 Si가 합금화 속도를 상당히 저하시켜, 생산성이 저하되는 문제점을 초래한다.

한편, 고용체 강화 원소로서는 또한 Mn과 Cr이 공지되어 있다. 일본국 특개소 63-190141호와 64-62440호 공보에는 Ti 함유의 극저 탄소강판에 Mn을 첨가하는 기술이 개시되어 있고, 일본국 특공소 59-42742호 공보 및 전술한 일본국 특공소 57-57945호 공보에는 Ti 함유의 극저 탄소강에 Mn과 Cr을 첨가하는 기술이 개시되어 있지만, (ⅰ) Mn과 Cr의 첨가는 주 첨가 원소인 P와 Si에 대한 단순히 보조 역할을 하여, 수득된 냉연 강판은 강도에 비해 항복 강도가 증대될뿐이고, (ⅱ) 전술한 (ⅰ)목적 이외의 여타의 목적 즉, (a) 가공 경화율의 증대 목적, (b) BH성의 부여 목적, (c) 2차 가공성의 증대 목적 및 (d) 용융 아연 도금의 도금성의 개선목적을 위해 적극적으로 첨가되는 것은 아니다.

또한, 일본국 특개평 2-111841호 공보에는, Ti가 첨가된 극저 탄소강에 1.5% 이상 3.5%미만의 Mn이 첨가된 양호한 가공성과 열처리 경화성을 갖는 냉연 강판과 용융 아연 도금 강판이 개시되어 있다. 다량의 Mn을 첨가함으로써, Ar3 변태점의 저하에 기인한 열간 압연의 작업 안정성과 금속 조직의 균일성을 목적으로 하고 있다. 또한, 연성을 더욱 증대시키기 위해, Cr 또는 V를 0.2 내지 1.0% 첨가시키는 것도 개시되어 있다. 그러나, 다량의 Mn 또는 Cr을 첨가하여 기계적 성질을 개선, 특히 강도와 연성간의 불균일을 개선하는 관점에서의 어떠한 기재도 없다. 또한, Si의 첨가량은 2차 가공성, 화성 처리성(chemical conversion treatability) 및 도금 밀착성의 관점에서, 0.03% 미만으로 결정된다. 그러나, Si는 유효한 고용체 강화원소이며, 실제로 이러한 성질들을 크게 저해함이 없어 0.03% 이상을 첨가시킬 수 있다.

자동차등의 패널 등에 사용되는 강판은, 프레스 가공후에 어떠한 스프링백이나 면 변형(strain)이 발생하지 않는 양호한 면 형상을 가질 것이 엄격히 요구되고 있다. 그런데, 면형상성은 항복 강도가 낮을 수록 좋아지는 것으로 잘 알려져 있다. 그러나, 종래의 기술과 관련하여 기술한 바와 같이, 강판의 고강도화는 일반적으로 항복 강도의 현저한 증대를 수반한다. 따라서, 항복 강도의 증대를 가급적 억제하면서 강도를 증대시키는 것이 필요하다.

또한, 프레스 성형을 행한 후의 강판은 내 덴트성(dent-preventing property)을 가질 것이 요구된다. 내 덴트성이란 조립이 완성된 자동차에 대해 돌등이 부딪쳤을 경우, 영구적인 오목 변형에 대한 강판의 저항성을 의미한다. 강판의 두께가 일정한 경우, 프레스 성형 및 도장 열처리후의 변형 응력이 높을 수록, 내 덴트성이 양호하다. 따라서, 동일한 항복 강도를 갖는 강판의 경우, 저 변형 역에서의 가공 경화성이 높고, 도장 열처리 경화성이 높을수록, 내 덴트성이 향상 된다.

전술한 바로부터, 자동차등의 판넬에 사용되는 바람직한 고강도 강판은 항복 강도가 그리 높지 않고, 현저하게 가공 경화되며, 가급적 도장 열처리 경화성을 함께 갖는다. 또한, 평균 r값(딥드로잉성)과 변형도(벌징 특성 : bulging property)와 같은 가공성도 우수하고, 상온에서 실질적으로 비 시효성(non-againg nature)을 가질 필요가 있음은 물론이다.

[발명의 개시]

본 발명은 이러한 요건을 충족시키기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 인장 강도가 35∼50kg/㎟, 항복 강도가 15∼28kg/㎟, 저 변형역에서의 가공 경화성의 지표인 WH량(2% 변형 응력-항복 강도)이 4kgf/㎟ 이상이며, 필요에 따라 BH성이 2kg/㎟ 이상이고, 평균 r값과 변형도가 우수하고, 2차 가공 취성이 거의 일어나지 않고, 또한 필요에 따라 양호한 용융 아연 도금성을 갖는 고강도 냉연 강판과 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명자는 예의 연구를 행하여, 다음과 같은 사실을 알아냈다.

즉, Nb을 첨가한 또는 Ti와 Nb를 복합 첨가한 극저 탄소강을 기재(base)로 사용하여, 대표적인 고용체 강화 원소인 Si, P, Mn 및 Cr을 첨가하고, 냉간 압연, 소둔 및 조질(調質) 압연후의 인장 특성과 특히 항복 강도와 가공 경화 현상을 자세히 조사했다. 그 결과, 고용체 강화 원소로서 지금까지 널리 사용되는 Si와 P는, (a) 미소량 첨가시, 항복 강도가 현저하게 증가되고 (b) 그 결과, 저 변형역에서의 가공 경화율이 현저히 감소되는 것이 판명되었다.

한편, 지금까지는 고용체 강화원소로서 그다지 사용되지 않은 Mn과 Cr을 첨가했을시, (a) 항복 강도가 거의 증가되지 않는 반면에 인장강도가 증가되며, (b) 그 결과, 이들 원소의 첨가에 의해, 저 변형역에서의 가공 경화율이 오히려 증가된다고 하는 매우 중요하고 신규한 사실을 얻었다.

이러한 기구들을 연구한 결과, (a) 항복 강도는 Fe 원소와 첨가되는 X 원소간의 원자 반경의 차이에 의해 결정되어, 원자 반경의 차이가 클수록, 항복 강도가 증가하며 (b) 가공 경화율은 전위의 미끄럼 거동과 밀접하게 관계하고, X 원소의 첨가에 의해 적층 결함 에너지가 감소할시, 전위의 교차 미끄럼이 곤란해짐으로써, 전위 밀도가 증가하고, 그에 따라 가공 경화율이 증가한다고 하는 기본 원리를 안출했다. 이에 의하면, Si와 P는 Fe보다 원자 반경이 현저히 작고, 따라서 원자 반경의 차이가 커지므로, 항복 강도가 현저하게 증가하고, Mn과 Cr은 원자 반경이 Fe에 아주 근접하므로 항복 강도가 거의 변화하지 않은 것으로 이해된다.

한편, 가공 경화율과 관계되는 적층 결함 에너지에 미치는 영향에 관해서는 완전히 밝혀지지 않았지만, 초기 가공경화후의 전위 구조를 전자 현미경에 의해 상세히 관찰한 결과, Si와 P는 조사한 첨가량의 범위내에서, 적층결함에너지에 거의 영향을 주지 않는 반면에, Mn과 Cr은 이것을 저하시키는 경향이 있다는 것이 처음으로 밝혀졌다.

전술한 기구로부터, Mn 및/또는 Cr을 첨가하면, 항복 강도는 거의 변화하지 않는 반면, 가공 경화율이 증가하여 인장강도를 증대시키는 것으로 생각된다. 이와 같은 특징적인 거동은, 전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여는, 지금까지 사용되어온, Si와 P의 첨가쪽보다 Mn 및/또는 Cr의 첨가쪽이 더 바람직한 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에 있어서, Mn 및/또는 Cr의 적극적인 사용은 종래 기술의 기본적인 해결수단이다. 그러나, Mn 및/또는 Cr의 첨가만으로는, 소망하는 강도가 얻어지지 않는 경우와 제조 비용이 상승하는 경우에 직면하므로, Si와 P의 복합첨가도 고려된다.

또한, 본 발명자들은, Mn 및/또는 Cr의 적극적인 첨가에 의하여 BH성도 향상된다고 하는 새로운 사실도 알아냈다. 이것은, 이들의 원소가 C와의 인력의 상호작용을 갖기 때문에, TiC 또는 NbC와 평형하는 매트릭스 중의 고용 상태의 C를 보다 안정화시키므로, 이들의 용해곱도 크게되어, 소둔중에 재고용하며, 그결과, 고용상태의 C의 잔존량이 증가한데 기인하는 것으로 생각한다. 따라서, Mn 및/또는 Cr의 첨가는, BH성을 부여하기 위한 새로운 수단으로서 적극적으로 사용될 수 있다. 또, B와 마찬가지로 BH성을 부여하는 고용 상태의 C는, 극저 탄소강의 결점으로 알려져 있는 제2의 가공취성을 방지하기 위한 수단으로서도 유효하다.

또한, 본 발명자들은, 종래의 강에 있어서 강화 원소로서 많이 사용되고 있는 Si 및 P의 첨가량을 억제하면서 Mn 및/또는 Cr을 적극적으로 사용하는 본 발명의 강은 특히, 젠디미어(Zendimir) 형식의 연속 용융 아연 도금 공정에 의해 합금화 용융 아연 도금강판의 제조시, 다음과 같은 장점이 있는 새로운 사실로 알아냈다. 즉, Si와 P는 Zn과 Fe 사이의 합금 반응을 억제하며, 따라서, 이들 원소를 다량 함유하는 강판을 제조할 경우에는, 선속도를 감소시키고 생산성을 저하시킨다. 또한 Si의 첨가는 도금 밀착성을 열화시키고, 프레스 성형중에 여러가지 문제를 야기하였다. 한편, Mn과 Cr의 첨가는, 이와 같은 악 영향을 일으키지 않는 것으로 판명되었다. 이 점도, 종래의 방법의 문제점을 해결하기 위한 수단으로서 적극적으로 사용된다.

본 발명은, 이와 같은 기술 사상과 새로운 사실에 의거하여 안출된 것으로서 그 요지는 다음과 같다.

(1) 중량으로, C : 0.0005∼0.01%, Si : 0.8% 이하, Mn : 0.5 초과∼3.0%, P : 0.01∼0.12%, S : 0.0010∼0.015%, Al : 0.01∼0.1%, N : 0.0005∼0.0060%, B : 0.0001∼0.0005% 미만, Nb : 0.005∼0.1% 또한 Nb의 함량이 Nb≥93/12(C-0.0015)을 만족시키고, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 항복강도가 낮고, 가공 경화성이 우수하고, 열처리 경화성이 우수하며, 평균 r값이 1.6 이상이고, 성형성이 뛰어난 고강도 냉연 강판 및, 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.

(2) Cr : 0.2∼3.0%를 함유하는 전술한 (1)에 기재된 조성의 고강도 냉연 강판 및, 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.

(3)중량으로, C : 0.0005∼0.01%, Si : 0.03 초과∼0.8% 이하, Mn : 0.5 초과∼3.0%, P : 0.01∼0.12%, S : 0.0010∼0.015%, Al : 0.01∼0.1%, N : 0.0005∼0.0060%, B : 0.0001∼0.0005% 미만, 또 N과 B의 함량이 B/N≤0.48을 만족시키고, Ti : 0.005∼0.1%, Nb : 0.003∼0.1%, 또한 Nb와 Ti의 함량이 Ti≥3.42N을 만족시키고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 항복강도가 낮고, 가공 경화성이 우수하고, 열처리 경화성이 우수하며, 평균 r값이 1.6 이상이고, 성형성이 뛰어난 고강도 냉연강판 및 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.

(4) 중량으로, C : 0,0005∼0.01%, Si : 0.03 초과∼0.8% 이하, Mn : 0.5 초과∼3.0%, Cr : 0.2∼0.3%, P : 0.01∼0.12%, S : 0.0010∼0.015%, Al : 0.01∼0.1%, N : 0.0005∼0.0060%, Ti : 0.005∼0.1%, Nb : 0.003∼0.1%, 또한 Nb와 Ti의 함량이 Ti≥3.42N을 만족시키고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 항복강도가 낮고, 가공 경화성이 우수하고, 열처리 경화성이 우수하며, 평균 r값이 1.6 이상이고, 성형성이 뛰어난 고강도 냉연강판 및 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.

(5) B : 0.0001∼0.0020%를 함유하는 전술한 (4)에 기재된 조성의 고강도 냉연 및 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.

(6) 전술한 (1)∼(5)에 기재된 화학 조성으로 이루어지는 슬래브를 (Ar₃-100)℃ 이상의 온도에서 열간 압연 마무리하는 단계와, 실온에서 750℃까지의 범위의 온도에서 권취하는 단계와, 60% 이상의 압연률로 냉간 압연을 하는 단계 및, 700∼900℃의 소둔온도에서 연속 소둔하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

(7) 전술한 (1)∼(5)에 기재된 화학 조성으로 이루어지는 슬래브를 (Ar₃-100)℃ 이상의 온도에서, 열간 압연 마무리 하는 단계와, 실온에서 750℃까지 범위에서 권취하는 단계와, 60% 이상의 압연율로 냉간 압연을 하는 단계 및, 700∼900℃의 소둔 온도에서 인라인 소둔형의 융용 아연 도금을 행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반 파우더링(anti-powdering) 특성이 뛰어난 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판의 제조 방법.

이제, 본 발명에 있어서, 전술한 바와 같이 강의 조성과 제조 조건을 한정하여야 하는 이유에 대해서 상세히 설명키로 한다.

C : C는 제품의 재질 특성을 결정하는 매우 중요한 원소이다. 본 발명에 있어서는, 진공 탈가스 처리를 행한 극저 탄소강의 사용을 전제로 하지만, C의 함량이 0.0005% 미만이 되면, 입계 강도(grain boundary strength)가 저하하며, 그에 따라, 2차 가공 취성이 발생하고, 또한 제조 비용이 크게 상스하므로, 그의 하한치는 0.0005%로 정해진다. 이에 반해, C의 함량이 0.01%를 초과하면, 강도는 상승하나, 성형성이 크게 저하하므로, 그 상한치는 0.01%로 정해진다.

Si : Si는 저렴하게 강도를 증가시키는 원소로서 공지되어 있다. 그의 첨가량은 목표로 하는 강도 수준에 따라 변화하지만, 첨가량이 0.8%를 초과할 경우에는, 항복 강도가 지나치게 상승하여, 프레스 가공중에 면 변형이 발생한다. 또한, 화성처리성의 저하, 용융 아연 도금 밀착성의 저하 및 합금화 반응의 지연에 기인한 생산성의 저하등의 제반 문제가 발생한다. 따라서, 그의 상한치는 0.8%로 정해진다. 또, Ti와 Nb가 복합 첨가된 극저 탄소강의 경우에는, 비교적 조대한 TiN이 석출하고, 그에 따라 고강도 구조를 달성키 위해 Si를 적극적으로 사용할 필요가 있으므로, 그 하한치는 0.03%를 초과하는 것으로 결정된다. Nb가 첨가된 극저 탄소강의 경우에는, 하한치가 특정되지 않는다. Mn : Mn은 항복강도를 그다지 상승시킴이 없이 강도를 증가시키는 유효한 고용체 강화원소이며, 또한 열처리 경화능을 부여하고, 화성 처리성 및 용융 아연 도금성을 개선하는 효과도 갖는다. 따라서, 본 발명에 있어서는, Mn을 적극적으로 첨가한다. 만일, Mn의 첨가량이 0.5% 이하일 경우에는, 전술한 효과가 현저하지 않으므로, 그 하한치는 0.5%를 초과하는 것으로 정해진다. 한편, 그의 함량이 3.0%를 초과하면, 소둔후 야기되는 저온 변태 물질이 증가하고, 항복 강도가 크게 증가하고, 연성이 저하한다. 또한, 평균 r값도 저하하므로, 그 상한치는 3.0%로 정해진다.

Cr : Mn과 마찬가지로, Cr도 항복 강도를 거의 증가시키지 않고 강도를 증가시키는 유효한 원소이고, 또한 열처리 경화능을 부여한다. 따라서, BH성을 더욱 증가시키고자 하거나, 저항복 강도를 갖는 고강도 구조를 달성코자하는 경우에는, 이 원소를 적극적으로 사용한다. 그러나, Cr을 이용하는 경우, 그 첨가량이 0.2% 미만일 때에는 어떠한 효과도 수득되지 않으므로, 하한치는 0.2%로 정해진다. 이에 반해, 첨가량이 3%를 초과하면, 열간압연 강판의 산세성(pickling property)이 저하하고 강판 제품의 화성 처리성이 열화하므로, 그의 상한치는 3%로 정해진다.

P : Si와 마찬가지로, P는 저렴하게 강도를 증가시키는 원소로서 공지되어 있고, 그 첨가량은 목표로 하는 강도 수준에 따라 변화한다. 본 발명에서와 같이 35∼50kgf/㎟의 인장강도를 얻기 위하여는, 그 첨가량이 0.01% 이상으로 정해진다. 그러나, 첨가량이 0.12%를 초과하면, 항복 강도가 지나치게 상승하여, 프레스가공중에 면 형상의 결함을 가져온다. 또한, 연속 용융 아연 도금시에 합금화 반응이 극도로 지연되며, 생산성이 저하한다. 또한, 2차 가공 취성도 발생한다. 따라서, 상한치는 0.12%로 정해진다.

S : S랴은 적은 것이 바람직하다. 하지만 S량이 0.001% 미만이 되면, 제조 비용이 상승하므로, 이 값을 하한치로 정한다. 반면에, S량이 0.015%를 초과하면, 다량의 MnS가 석출되어, 가공성을 열화시키므로, 이것을 상한치로 정한다.

Al : Al은 탈산 조정 및 N의 고정용으로 사용된다. 이 Al량이 0.01% 미만이면, Ti 및 Nb의 첨가 수율이 저하된다. 반면에, 이 Al량이 0.1%를 초과하면, 비용이 증대된다.

Nb : Nb는 NbC를 형성함으로써, C의 일부 또는 전부를 고정하는 역할을 하며, 그에 따라 극저 탄소강판의 가공성과 비 시효성을 확보할 수 있다. 만일, Nb의 함량이 0.005% 미만이거나, Nb≤93/12(C-0.0015)인 경우에는, 첨가에 따른 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 이 원소량은 Nb≥93/12(C-0.0015)를 만족시키도록 0.005% 이상이 첨가된다.

그러나, Ti와 Nb를 복합 첨가하는 경우에는, Ti의 일부가 Nb의 역할을 보충하기 때문에, Nb의 하한치는 0.003%로 정해진다. 반면에, Nb량이 0.10%를 초과하면, 합금 비용이 크게 상승하고, 재 결정 온도가 높아지며, 가공성이 저하되므로, 그의 상한치를 0.10%로 한다.

Ti : Ti는, N의 전부, 또는 C와 S의 일부 또는 전부를 고정하는 역할을 하며, 그에 따라 극저 탄소강의 가공성과 비 시효성을 확보케 한다. Ti는 N의전부를 고정시켜 TiN을 형성하므로, Ti≥3.4N으로 한다. 만일 Ti의 량이 0.005% 미만이면, 그의 첨가 효과를 얻을 수 없으므로, 이 값을 하한치로 정한다. 반면에, 이 량이 0.1%를 초과하면, 합금 비용이 상승되므로, 상한치를 0.10%로 정한다.

N : N의 양이 적은 것이 바람직하다. 그러나, 이 양을 0.0005% 미만으로 할 경우, 비용이 크게 상승한다. 그 반면, 이 양이 너무 크면, 다량의 Nb 및 Al의 첨가가 필요해지고, 또한 가공성이 열화되므로, 상한치를 0.0060%로 정한다.

B : B는 N이 미리 고정되는 경우, 결정입계에 B가 편석하고, 2차 가공 취성의 방지에 효과적이므로, 0.0001∼0.0005% 미만의 양을 첨가한다. 만일 이 양이 0.0001% 미만이면, 그 효과가 불충분하며, 또한 이 양이 0.0005% 이상이 되면 가공성의 악화를 초래하게 된다. 그러나, Ti와 Nb를 복합첨가하고, 또한, Cr를 함유하는 경우에는, 이 원소량을 0.0005% 이상 첨가해도, 가공성이 확보되므로, 그 상한치를 0.0020%로 한다. 또한, B의 첨가량은 N과 B의 함량이 B/N≤0.48을 만족시키는 범위로 정해져야 한다. 즉, B/N이 0.48을 초과하면, 많은 BN입자가 석출되어 항복강도가 높아짐과 동시에 변형도와 r값 등의 열화를 초래하고, 고용화된 B를 유지하는 것이 불가능하며, 그 결과 2차 가공 취성에 대한 충분한 저항을 유지하는 것이 불가능해진다.

다음, 제조조건을 한정한 이유를 설명키로 한다.

열간압연의 마무리 온도는, 강판제품의 가공성을 확보하기 위해, Ar3-100℃ 이상으로 하는 것이 필요하다. 또, 권취온도는 실온과 750℃ 사이의 범위로 정한다. 본 발명은 제품의 재질이 열간압연의 권취온도에 의해서는 거의 영향을 받지 않는 특징이 있다. 이것은 상당량의 Mn 및 Crㅇ의 첨가에 의해, 열간압연강판의 조직이 아주 미세하고 균일한 입자 크기를 갖는 사실에 일부 기인하는 것으로 생각된다. 권취온도의 상한치는 코일 양단부에서의 재질의 열화에 기인한 수율의 감소를 방지하기 위해 750℃로 정한다.

냉간 압연의 조건은 통상적으로 해도 좋고, 수둔후의 딥드로잉성을 확보하기 위해, 그 압하율을 60% 이상으로 한다.

연속소둔의 온도 또는 인 라인 소둔 방식(in-line annealing type)의 연속 용융 아연 도금 설비의 소둔 온도는 700∼900℃로 한다 소둔 온도가 700℃ 미만이면, 재결정이 불충분하다. 또한, 소둔 온도가 상승함에 따라, 가공성과 BH성은 향상되지만, 이 온도가 900℃를 초과하면, 온도가 지나치게 높아져, 강판이 파단되기 쉽고, 강판의 평탄도도 악화한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 인장강도가 35∼50kgf/㎟ 및, 저변형역에서의 가공 경화능의 지표인 WH량(2% 변형 응력-항복 강도)이 4kgf/㎟ 이상이며, 필요에 따라서 2kgf/㎟ 이상의 BH성을 가질 수 있고, 또한, 평균 r값과 변형도가 우수하며, 2차 가공 취성을 거의 야기하지도 않으며, 더우기 필요에 따라 양호한 용융 아연 도금성을 가질 수 있는 고강도 냉연 강판이 제조된다.

다음, 실시예를 참조로 본 발명을 설명키로 한다.

발명의 실시하기 위한 최량의 태양

(실시예 1)

표 1에 나타낸 조성을 각각 갖는 강을 용융하여 준비하고, 각각의 강을 슬래브 가열 온도 1150℃, 마무리 온도 910℃, 권취 온도 650℃에서 열간압연하여, 4.0mm 두께의 강판을 만들었다. 산세후, 80%의 압하율로 냉간 압연하여, 0.8mm 두께의 냉연판으로 만들고, 이어서 이 냉연판을 가열 속도 15℃/초와, 균일 가열 840℃×50초 및, 냉각 속도 20℃/초로 연속 소둔을 행했다. 또한, 이 냉연판을 0.5%의 압하율로 조질압연을 하고, JIS 제5호 인장시험편을 그로부터 채취하고, 인장시험을 행했다. 인장시험의 결과를 표 2에 나타낸다.

*σd=YP＋BH＋WH

Ti3.42N으로 인해, 강판 제품에 100℃에서 1시간 동안 인공시효하는 경우, 항복점에서 변형도가 1.2%가 되고, 이것은 프레스 가공중 스트레쳐-변형을 야기한다.

여기서, 본 발명에 있어서 중요한 WH량은, 압연 방향으로 2%의 인장 변형을 가할때의 가공경화량이며, 2% 변형 응력으로부터 항복 응력(YP)을 감하여서 얻어지는 양이다. 또, BH량은 2%의 예-변형재에 170℃×20분의 도장 열처리에 상당하는 열처리를 행하고 나서 다시 인장시험을 행한 경우에 얻어지는 응력의 상승량(인장시험을 다시 행할때 저 항복응력에서 2% 변형응력을 감하여 남는 값)이다. 또한, 2차 가공 취성천이 온도는 조질 압연을 행한 강판으로부터 직경 50mm의 블랭크를 스탬핑하고, 이어서 직경 33mm의 펀치로 컵 형상으로 성형하여 얻은 컵에 다양한 온도에서 중력낙하 시험을 행한 경우에 얻어지는 연성-취성천이 온도이다.

표 2로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 강은, 동일 수준의 인장 시험을 행한 종래강과 비교할때, 항복 강도가 낮고, 면형상이 우수하고, WH량과 BH량이 높기 때문에, 자동차의 내부가 외부 판넬용으로 적합하다. 즉, 본 발명의 강은 종래의 강과 비교할때, 종래의 강과 동일한 강도를 갖더라도 항복 강도가 낮고 프레스 가공후의 면 형상이 양호해지는 것이 기대될 수 있다.

한편, 제1도에 나타낸 것과 같이 본 발명의 강은 종래의 강과 비교할때, 종래의 강과 동일항 항복 강도를 갖더라도 (WH＋BH)량이 높고, 따라서, 내덴트성(σd=YP＋BH＋WH)도 동시에 개선된다.

또한, 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 강은 종래의 강보다 P와 Si의 첨가량이 적고 Mn 및 Cr을 다량으로 첨가하고 있으므로, BH량도 높고, 2차 가공취성에의 저항도 우수하다. 강 번호 2-4는, 100℃에서 1시간 인공시효하면, 항복점 변형도(YP-EI)가 1.2%가 되어, 프레스 가공시 스트레쳐-변형(stretcher-strain)이 생긴다.

(실시예 2)

표 1에 나타낸 조성을 각각 갖는 강 번호 1-1, 1-2, 1-3, 2-1, 2-2 및 2-3의 강을 용융을 통해 준비하고, 슬래브 가열 온도 1150℃, 마무리 온도 900℃ 및, 권취온도 500℃의 조건에서 열간 압연하여, 4.0mm 두께의 강판으로 했다. 산세후, 80%의 압하율로 냉간 압연을 실시하고, 0.8mm의 냉연판으로 하고, 이어서 가열 속도 15℃/초로 최고 가열 온도 820℃까지 가열한 후, 약 10℃/초로 냉각하고, 종래부터 사용된 용융 아연 도금을 행하고(욕중의 A1 농도는 0.11%임), 다시 가열하여, 520℃에서 20초 동안 합금화 처리후, 약 10℃/초에서 실온까지 냉각했다. 이렇게 얻어진 합금 용융 아연 도금 강판에 대하여, 기계적 성질, 도금 밀착성 및, 도금 피막중의 Fe 농도를 측정했다. 표 3은 이들의 결과를 나타낸 것이다.

σd=YP＋BH＋WH

여기에서, 도금 밀착성은 180° 밀착 구부림을 설치하고, 아연 피막의 박리 상황을, 구부림 가공부에 셀로판 테이프를 접착한후, 이것을 벗겨서 테이프에 밀착한 박리 도금량으로 부터 도금 밀착성을 판정했다. 평가는, 하기의 5등급으로 했다.

1 : 대량 박리 2 : 중간 박리

3 : 소량 박리 4 : 극소량 박리

5 : 박리 전혀 없음

또, 도금층중의 Fe 농도는, X선 회절에 의하여 구했다.

표 3으로 명백한 바와 같이, 본 발명의 강은 종래의 강과 비교하여 저 항복점(YP)이고, 또 WH와 BH량이 높고, 내 덴트성에 상당하는 σd도 향상한다. 이것은, 실시예 1에서도 확인된 점이다. 또한, 종래의 강과 비교하여, 본 발명의 강은 도금 밀착성이 양호하고, 합금층 중의 Fe 농도도 바람직한 상으로 생각되는 δ1상의 경우에 해당하는 수준으로 되어 있다. 이것은, 도금 밀착성을 열화시키는 Si량과, 합금 반응을 억제하는 P와 Si량을 가급적 크게 저감하면서, Mn 및 Cr을 첨가하여 강도를 상승시키는 사실에 기인하는 것으로 생각된다.

[산업상의 이용 가능성]

이상의 설명으로 부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면 지금까지 달성할 수 없었던 프레스 성형성이 뛰어난 고강도 냉연 강판이, 저렴한 제조방법에 의해서 얻어진다. 또, 본 발명의 강은 용융 아연 도금 특성도 양호하고, 내식성도 발휘될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 강을 자동차의 자체나 프레임등에 사용하면, 판 두께의 경감과 그에 따른 차체의 경량화가 가능해지므로, 본 발명의 최근 관심을 끌고 있는 지구 환경 보호에도 크게 기여할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 산업상의 의의는 극히 크다.

Claims (7)

1. 중량으로, C : 0.0005∼0.009%, Si : 0.8% 이하, Mn : 0.5 초과∼3.0%, P : 0.01∼0.12%, S : 0.0010∼0.015%, Al : 0.01∼0.1%, N : 0.0005∼0.0060%, B : 0.0001∼0.0005% 미만, 또 N과 B의 함량이 B/N≤0.48을 만족시키고, Nb : 0.005∼0.1% 또한 Nb의 함량이 Nb≥93/12(C-0.0015)을 만족시키고, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 항복강도가 낮고, 가공 경화성이 우수하고, 열처리 경화성이 우수하며, BH≥3kg/㎟, WH≥4kg/㎟, 항복비가 0.55 이하이며, 평균 r값이 1.6 이상이고, 성형성이 뛰어난 고강도 냉연 강판 및, 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.
2. 중량으로, C : 0.0005∼0.009%, Si : 0.8% 이하, Mn : 0.5 초과∼3.0%, Cr : 0.2∼0.12%, P : 0.01∼0.12%, S : 0.0010∼0.015%, Al : 0.01∼0.1%, N : 0.0005∼0.0060%, B : 0.0001∼0.0005% 미만, 또 N과 B의 함량이 B/N≤0.48을 만족시키고, Nb : 0.005∼0.1% 또한 Nb의 함량이 Nb≥93/12(C-0.0015)을 만족시키고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 항복강도가 낮고, 가공 경화성이 우수하고, 열처리 경화성이 우수하며, BH≥3kg/㎟, WH≥4kg/㎟, 항복비가 0.55 이하이며, 평균 r값이 1.6 이상이고, 성형성이 뛰어난 고강도 냉연 강판 및, 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.
3. 중량으로, C : 0.0005∼0.009%, Si : 0.03 초과∼0.8% 이하, Mn : 0.5 초과∼3.0%, P : 0.01∼0.12%, S : 0.0010∼0.015%, Al : 0.01∼0.1%, N : 0.0005∼0.0060%, Ti : 0.005∼0.1%, Nb : 0.003∼0.1%, 또한 Nb와 Ti의 함량이 Ti≥3.42N을 만족시키고, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 항복강도가 낮고, 가공 경화성이 우수하고, 열처리 경화성이 우수하며, BH≥3kg/㎟, WH≥4kg/㎟, 항복비가 0.55 이하이며, 평균 r값이 1.6 이상이고, 성형성이 뛰어난 고강도 냉연 강판 및, 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.
4. 중량으로, C : 0.0005∼0.009%, Si : 0.03 초과∼0.8%, Mn : 0.5 초과∼3.0%, Cr : 0.2∼3.0%, P : 0.01∼0.12%, S : 0.0010∼0.015%, Al : 0.01∼0.1%, N : 0.0005∼0.0060%, Ti : 0.005∼0.1%, Nb : 0.003∼0.1%, 또한 Nb와 Ti의 함량이 Ti≥3.42N을 만족시키고, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 항복강도가 낮고, 가공 경화성이 우수하고, 열처리 경화성이 우수하며, BH≥3kg/㎟, WH≥4kg/㎟, 항복비가 0.55 이하이며, 평균 r값이 1.6 이상이고, 성형성이 뛰어난 고강도 냉연 강판 및, 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.
5. 중량으로, C : 0.0005∼0.009%, Si : 0.03 초과∼0.8% 이하, Mn : 0.5 초과∼3.0%, Cr : 0.2∼3.0%, P : 0.01∼0.12%, S : 0.0010∼0.015%, Al : 0.01∼0.1%, N : 0.0005∼0.0060%, B : 0.0001∼0.0005% 미만, Ti : 0.005∼0.1%, Nb : 0.003∼0.1% 또한 Nb와 Ti의 함량이 Ti≥3.42N을 만족시키고, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 항복강도가 낮고, 가공 경화성이 우수하고, 열처리 경화성이 우수하며, BH≥3kg/㎟, WH≥4kg/㎟, 항복비가 0.55 이하이며, 평균 r값이 1.6 이상이고, 성형성이 뛰어난 고강도 냉연 강판 및, 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판.
6. 제1항 내지 제5항에 기재된 화학 조성으로 이루어지는 슬래브를 (Ar3-100)℃ 이상의 온도에서, 열간 압연 마무리하는 단계와, 실온에서 750℃까지의 온도에서 권취하는 단계와, 60% 이상의 압연율로 냉간 압연을 하는 단계 및 700∼900℃의 소둔온도에서 연속 소둔하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연 강판의 제조 방법.
7. 제1항 내지 제5항에 기재된 화학 조성으로 이루어지는 슬래브를 (Ar3-100)℃ 이상의 온도에서, 열간 압연 마무리하는 단계와, 실온에서 750℃까지의 온도에서 권취하는 단계와, 60% 이상의 압연율로 냉간 압연을 하는 단계 및 700∼900℃의 소둔온도에서 인라인 소둔형의 용융 아연 도금을 행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반 파우더링 특성이 뛰어난 용융 아연 도금 고강도 냉연 강판의 제조 방법.