KR101035767B1

KR101035767B1 - 연질 열연강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101035767B1
Application number: KR1020080106079A
Authority: KR
Inventors: 김동용; 김성주
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2011-05-20
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: KR20100047007A

Abstract

본 발명은 연질 열연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 탄소(C) 0 초과 0.01wt% 이하, 질소(N) 0 초과 0.01wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.01wt% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.15wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.01wt% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.06wt%, 보론(B) 0 초과 0.001wt% 이하, 기타 불순물 원소(구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr)) 0 초과 0.08wt% 이하, 몰리브덴 0.01~0.02wt%, 티타늄(Ti) 0.02~0.08wt%, 니오븀(Nb) 0.005~0.05wt%을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖는다.

본 발명은 극저탄소강을 이용하더라도 고용원소 및 열간압연 온도와 열간압연 이후의 냉각조건을 제어하여 300MPa급 이상의 인장강도와 우수한 연신율, 우수한 r값 그리고 우수한 비시효특성이 확보되는 열연강판을 제조할 수 있으므로 기존의 냉연강판을 대체하여 고성형을 요구하는 부품에 폭넓게 적용될 수 있는 이점이 있다.

열연강판, r값, 가공성, 비시효특성

Description

연질 열연강판 및 그 제조방법{Hot-rolled steel sheet with good formability, and method for producing the same}

본 발명은 연질 열연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 냉연강판이 가지는 재질을 충분히 만족하는 가공성이 우수한 연질 열연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차 업계의 연구관심은 환경오염과 경량화에 집중되고 있으며, 자동차 디자인이 복잡해지고 소비자의 욕구가 다양화됨에 따라 가공성과 성형성이 우수한 강판을 요구하고 있다.

냉연소둔강판 또는 냉연 도금강판 등의 냉연강판은 높은 r-value값(이하 r값이라 칭함)에 의해 우수한 가공성을 확보할 수 있기 때문에 자동차의 외판재 및 여러 산업 분야에서 사용되고 있다.

그러나, 열연강판의 경우에는 냉연소둔강판 또는 냉연도금강판에 비해 r값이 매우 낮아 심가공성을 요하는 분야에는 사용할 수 없는 단점이 있었다.

기본적으로 극저탄소강의 경우에는 고용원소인 탄소(C)와 질소(N)가 매우 낮은 수준으로 함유되므로 가공성이 우수한 냉연강판으로 대부분 사용된다. 가공성을 요하는 대부분의 강판은 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 등의 탄질화물 형성원소를 첨가하여 강 중에 존재하는 고용원소를 석출물로 제거하여 가공성을 향상시킨다.

이런 가공성을 확보하기 위해서는 기본적으로 우수한 r값을 확보해야 한다.냉연도금강판의 경우 열간압연시 열간압연 마무리 온도를 Ar3이상의 온도에서 행하기 때문에 냉각과정중에 페라이트 변태가 발생되어 불규칙한 조직(random texture)에 가까운 집합조직을 형성하여 냉연 소둔후 (111)집합조직을 발달시켜 r값을 향상시킬 수 있다.

오스테나이트역 열간압연법은 압연 마무리 온도가 높기 때문에 압연조건 자체가 까다롭고, 실제 공정에서는 설비상이나 다른 여러가지 문제로 인해 Ar3이하의 온도에서 압연이 되기 때문에 집합조직의 형성이 발달하지 못하여 최종 냉연도금강판의 딥 드로잉성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 최종제품인 냉간압연단계가 아닌 그 이전의 열간압연단계에서 제품을 생산할 때 냉연 소둔에서 얻을 수 있는 집합조직을 열간압연단계에서 확보하여 충분한 r값을 확보해야 한다.

이를 위해 폐라이트역 열간압연법을 이용하여 열간압연의 마무리 압연중 충분한 냉각과정을 거칠 경우, 페라이트역에서 재결정된 미세조직을 얻을 수 있다.

또, 강판의 우수한 성형성을 확보하기 위해서는 높은 평균소성변형비(r_m)와 낮은 평면이방성계수(△r) 값을 확보해야 한다.

평균소성변형비(r_m)와 평면이방성계수(△r)를 구하는 식은 다음과 같다.

r_m = (r₀+ 2r₄₅ + r₉₀) / 4

△r = (r₀ - 2r₄₅ + r₉₀) / 2

여기서 r₀는 압연방향, r₄₅압연의 대각선방향, r₉₀압연의 수직방향 값을 나타낸다.

평균소성변형비(r_m)가 높다는 것은 딥드로잉(deep darwing)성이 우수하여 복잡한 형상을 쉽게 가공할 수 있음을 의미하고, 평면이방성계수값(△r)이 낮다는 것은 판재의 면방향으로 변형률 분포가 균일하다는 것을 의미한다. 즉, 높은 평균소성변형비(r_m)와 낮은 평면이방성계수값(△r)은 성형 후 변형이 균일하여 원하는 부품으로 제조가 용이하고 형상동결성이 우수하다는 것을 의미한다.

또한, 강재가 충분한 성형성을 가지기 위해서는 높은 r(소성변형비)값을 확보해야 한다. r값은 성형성을 나타내는 지수로 r값을 높이기 위해서는 강 중에 존재하고 있는 고용원소인 탄소(C)와 질소(N)의 함량을 낮추어야 한다. 상기 강 중에 존재하고 있는 고용원소인 탄소(C)와 질소(N)는 티타늄(Ti)와 니오븀(Nb)의 첨가에 의해 제거된다. 즉, 강내에 티타늄(Ti), 니오븀(Nb)을 첨가하여 강 중에 존재하는 탄소(C)와 질소(N) 등의 고용원소를 석출물로 석출시킴으로서 충분한 r값을 확보하는 것이다.

하지만 상술한 방법은 강 내에 존재하는 탄소(C)와 질소(N)가 충분히 제거되지 않고 고용원소로 존재하게 되면 시효현상을 발생한다. 이러한 시효현상은 스트 레쳐 스트레인(Strecher Strain)이라는 결함을 유발한다. 따라서 고성형성을 요하는 연질의 냉연강판을 제조하기 하기에는 현실적으로 어렵다.

그리고, 불순물 원소인 주석(Sn), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등이 첨가되어 있는 경우에는 충분한 연신율과 r값을 확보하기가 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 극저탄소강에서 집합조직을 제어함으로써 높은 연신율과 r-value가 확보되도록 열간압연공정에서 페라이트 열간압연을 이용하는 가공성이 우수한 연질 열연강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 탄소(C) 0 초과 0.01wt% 이하, 질소(N) 0 초과 0.01wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.01wt% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.15wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.01wt% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.06wt%, 보론(B) 0 초과 0.001wt% 이하, 기타 불순물 원소(구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr)) 0 초과 0.08wt% 이하, 몰리브덴 0.01~0.02wt%, 티타늄(Ti) 0.02~0.08wt%, 니오븀(Nb) 0.005~0.05wt%을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖는다.
상기 티타늄(Ti), 탄소(C), 질소(N), 황(S)의 함량은 식 Ti≥4C + 3.4N + 1.5S를 만족하고, 상기 니오븀(Nb), 탄소(C)의 함량은 식 Nb≥0.5C * (93/12)를 만족한다.
탄소(C) 0 초과 0.01wt% 이하, 질소(N) 0 초과 0.01wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.01wt% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.15wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.01wt% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.06wt%, 보론(B) 0 초과 0.001wt% 이하, 기타 불순물 원소(구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr)) 0 초과 0.08wt% 이하, 몰리브덴 0.01~0.02wt%, 티타늄(Ti) 0.02~0.08wt%, 니오븀(Nb) 0.005~0.05wt%을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖되, 상기 티타늄(Ti), 탄소(C), 질소(N), 황(S)의 함량은 식 Ti≥4C + 3.4N + 1.5S를 만족하고, 상기 니오븀(Nb), 탄소(C)의 함량은 식 Nb≥0.5C * (93/12)를 만족하는 강 슬라브를 Ac3점 이상의 온도로 재가열하여 1-2시간 동안 유지하고, Ar3점 이하의 온도인 800~850℃ 온도범위에서 열간압연을 마무리하여 500~650℃에서 권취한 후 공냉한다.

삭제

상기 열간압연 후에는 20~50℃/sec의 냉각속도로 710~750℃ 온도범위까지 냉각하여 5~10초 동안 유지하고, 이 후 20~50℃/sec의 냉각속도로 권취온도까지 냉각하는 계단냉각을 실시한다.

본 발명은 극저탄소강을 이용하되, 탄질화물 형성원소인 티타늄(Ti), 니오븀(Nb)을 첨가하여 강내의 고용원소를 제어하고 열간압연 마무리 온도 및 열간압연 이후의 냉각조건을 제어하는 계단식 페라이트역 열간압연을 실시하여 냉간압연의 소둔과정과 마찬가지로 상변태가 없고 우수한 r값이 확보되는 열연강판을 제조한다.

이러한 열연강판은 300MPa급 이상의 인장강도와 45% 이상의 연신율 및 우수한 r값과 비시효특성을 갖는다. 따라서 종래의 냉연강판을 대체하는 것이 가능하므로 보다 저렴한 비용으로 고성형성을 요구하는 부품에 폭넓게 적용할 수 있는 유용한 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 연질 열연강판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 탄소(C) 0 초과 0.01wt% 이하, 질소(N) 0 초과 0.01wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.01wt% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.15wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.01wt% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.06wt%, 보론(B) 0 초과 0.001wt% 이하, 기타 불순물 원소(구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr)) 0 초과 0.08wt% 이하, 몰리브덴 0.01~0.02wt%, 티타늄(Ti) 0.02~0.08wt%, 니오븀(Nb) 0.005~0.05wt%을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖는다.
티타늄(Ti), 탄소(C), 질소(N), 황(S)의 함량은 식 Ti≥4C + 3.4N + 1.5S를 만족하고, 상기 니오븀(Nb), 탄소(C)의 함량은 식 Nb≥0.5C * (93/12)를 만족한다.

이러한 조성을 가진 강슬라브를 Ac3점 이상의 온도로 재가열하여 1~2시간 유지하고, Ar3점 이하에서 열간압연을 마무리한다. 열간압연 후에는 강판이 페라이트 조직을 갖도록 710~750℃의 온도범위에서 5~10초 유지한 후 500~650℃의 온도 범위에서 권취한다.

본 발명은 상기 중량 %의 합금원소 및 불가피하게 포함되는 불순물을 포함하는 강슬라브를 재가열, 열간압연 하여서 300MPa급 이상의 인장강도와 비시효 특성 및 우수한 연신율과 우수한 r-value(소성변형비)가 확보되도록 하는 것이다.

더 상세히 설명하면 탄질화물 형성원소인 티타늄(Ti), 니오븀(Nb)을 첨가하여 강내의 고용원소를 제어하고, 열간압연 마무리 온도 및 열간압연 이후의 냉각조건을 제어하는 계단식 페라이트역 열간압연을 실시하여 냉간압연의 소둔과정과 마찬가지로 상변태가 없고 우수한 r값이 확보되도록 한다.

그리고, 전기로 공정에서 불가피하게 포함되는 불순물 원소(Cu, Sn, Ni, Cr)에 의해 상승되는 강도는 종래의 강도향상을 목적으로 첨가한 망간(Mn)과 인(P) 원소의 함량을 최대한으로 낮추어 상쇄되게 함으로써 높은 r값이 확보되도록 한다.

한편, 합금설계시 티타늄(Ti)의 함량은 티타늄(Ti)이 온도에 따라서 석출되어 고용원소를 제거할 수 있는 능력의 범위로 설계된다. 이를 위해 티타늄(Ti), 탄소(C), 질소(N), 황(S)의 함량은 식 Ti≥4C + 3.4N + 1.5S를 만족한다.

삭제

티타늄(Ti)은 온도에 따라 TiN, TiS, TiC 의 순서로 석출된다. 티타늄(Ti)의 첨가량이 상기 계산식의 값보다 적은 경우에는 강 중에 고용원소가 존재하여 r값이 저하되므로 성형성을 저하시키게 된다. 그리고 티타늄(Ti)의 첨가량이 상기 계산식을 만족하거나 상기 계산식보다 클 경우에는 r값의 확보가 가능하므로 우수한 성형성을 확보할 수 있다.

그리고, 합금설계시 니오븀(Nb)의 함량은 니오븀(Nb)이 온도에 따라 NbC의 석출물을 석출할 수 있도록 설계되며, 이를 위해 니오븀(Nb), 탄소(C)의 함량은 식 Nb≥0.5C * (93/12)를 만족한다.

삭제

상기 식은 티타늄(Ti)과 마찬가지로 니오븀(Nb)이 온도에 따라 NbC의 석출물로 석출할 수 있는 능력을 나타내는 식으로 니오븀(Nb)의 첨가량이 상기 계산식의 값보다 적은 경우에는 강 중에 고용원소가 존재하여 r값이 저하되므로 성형성이 저하되고, 니오븀(Nb)의 첨가량이 계산식보다 클 경우에는 우수한 성형성을 확보하기 위한 r값을 확보할 수 있다.

본 발명의 합금원소들의 기능과 함유량은 다음과 같다.

탄소(C):0 초과 0.01wt% 이하

탄소(C)는 강판 내에 고용원소로 존재하여 냉연 가공 및 소둔 시 강판의 집합조직의 형성과정에서 가공성에 유리한 (111) 집합조직의 형성을 저해하여 강의 가공성 및 성형성을 저하시킨다. 또한, 탄소가 강 중에 고용원소로 존재하는 경우 시효문제를 일으켜 스트레쳐 스트레인(Stretcher Strain)이라는 결함을 유발한다. .

따라서 탄소함량이 많아지면 탄화물 형성 원소인 티타늄과 니오븀의 첨가량을 늘려 탄소를 석출해야 한다. 이 경우 강의 제조원가가 상승될 뿐만 아니라 니오븀과 티타늄의 다량 첨가에 의해 강의 재질 및 표면물성이 저하될 수 있다. 이러한 이유로 탄소는 함량이 적을수록 유리하지만, 강의 도금특성이 취약해지고 강도가 낮아지는 제강기술의 한계 및 입계취화 현상이 발생할 수 있는 문제점이 존재하므로 0.01wt% 이하로 제한한다.

질소(N):0 초과 0.01wt% 이하

질소(N)는 탄소(C)와 마찬가지로 강 중에 고용원소로 존재하여 연신율과 r값을 감소시켜 강판의 가공성 및 성형성을 저하시킨다. 질소(N)는 함량이 많아지면 티타늄과 니오븀의 함량을 증가시켜 원가상승을 유발하고, 함량이 적으면 적을수록 성형성에는 유리하나 제강수준 및 원가를 고려하면 어렵다. 따라서 질소(N)는 제강수준 및 원가를 고려하여 0.01wt% 이하로 제한한다.

황(S):0 초과 0.01wt% 이하

황(S)은 함량이 증가하면 유화물계(MnS 등) 개재물을 형성하고, FeS를 형성하여 에지크랙 등을 발생시키므로, 0.01 wt% 이하의 범위 내로 규제한다. 특히, 황은 제강탈질시 황이 강의 표면에 위치하고 있어 탈질효과를 저하시키므로 그 상한을 규제해야 한다.

망간(Mn):0 초과 0.15wt% 이하

망간(Mn)은 강도향상과 함께 강에 고용된 황(S)을 MnS로 석출하여 황(S)에 의한 크랙발생을 방지한다. 망간(Mn)은 함유량이 0.15%이상 초과시에는 망간(Mn)의 입계편석에 의해 가공성 및 성형성을 저하시킨다. 본 발명에서는 강도상승의 효과보다는 가공성 향상이 목적이므로 상한값을 0.15wt% 이하로 제한한다.

인(P):0 초과 0.01wt% 이하

인(P)은 고용강화 효과가 높으면서 r값(소성변형비)의 저하가 적은 원소로 소량첨가에 의한 효과가 상당하다. 인은 IF강에서 강도상승의 목적으로 많이 첨가된다. 인(P)은 함량이 증가할 경우 결정입계에 편석되어 2차가공취성을 발생시킨다. 인에 의한 2차가공취성의 유발은 보론의 첨가로 억제가능하다. 그러나 본 발명에서는 강도상승의 효과보다는 가공성 향상을 목적으로 하므로 인의 함량을 0.01 wt% 이하로 규제한다.

알루미늄(Al):0.01~0.06wt%

알루미늄(Al)은 탈산제로서의 역할을 하는 성분으로서, 강 중 용존 산소량을 충분히 낮은 상태로 유지한다. 또한, 알루미늄은 고용원소인 질소와 반응하여 AlN의 석출물을 생성하여 고용원소를 제거한다.

알루미늄은 탈산제의 역할로서는 상한 이상 첨가하면 연주시 문제가 발생할 수 있고 0.01% 미만으로 첨가하면 AlN의 석출량이 감소되어 충분한 강도를 확보할 수 없다. 따라서 알루미늄의 함량은 0.01~0.06 wt% 범위가 적당하다.

보론(B):0 초과 0.001wt% 이하

보론(B)의 가장 대표적인 역할은 2차 가공취성유발의 억제이다. IF강에서 보론은 인의 입계편석을 방지하는 역할을 하여 인편석에 의한 2차 가공취성유발을 억제한다. 보론의 함량이 높을 경우 강도상승이 유발되기에 그 상한값을 0.001wt%로 두었다.

기타 불순물 원소 (Cu, Sn, Ni , Cr : 0 초과 0.08wt%이하)

Tramp 원소로 강의 기계적 성질을 저하시키는 원인이기에 가능한 최소한으로 규제한다. 주로 구리(Cu), 주석(Sn)은 가공성 향상에 있어 악영향을 미치는 원소들이다. 구리의 경우 r값을 저하 시킬 뿐 아니라 표면품질을 저하시키기에 강중의 함량을 최소화 시켜야 한다. 주석의 경우 타 Tramp 원소보다 r값에 치명적이기에 최소화시켜야한다. 특히, 본 발명강은 강도 상승의 목적보다는 성형성 향상에 목적이 있으므로 강도상승을 유발하는 상기 불순물 원소를 0.08wt%이하로 규제한다.

티타늄(Ti):0.02~0.08wt%

티타늄(Ti)은 첨가량이 많을수록 r값을 증가시키고 비시효성을 나타낸다. 티타늄은 강 중의 고용원소로 존재하는 탄소와 질소를 TiN, TiC등의 석출물 형태로 석출시킴으로써 r값을 향상시킨다. 또한 강 중에 탄소가 남아 있을 경우에는 시간이 경화함에 따라 움직여 전위를 구속시키는 시효현상을 나타낸다.

하한값은 고용원소를 화학양론적으로 석출 가능한 양으로 설정하였다. 통상적으로 티타늄(Ti)의 함량이 증가할수록 r값은 증가한다. 하지만, 티타늄(Ti)함량이 증가하면 그 만큼 원가가 상승하기에 상한값으로 규제한다. 따라서 바람직한 티타늄(Ti)의 함량은 0.02~0.08wt%로 정한다.

니오븀(Nb):0.005~0.05wt%

니오븀(Nb) 또한 티타늄(Ti)과 마찬가지로 강 중에 고용원소로 존재하는 탄소와 질소를 NbC, NbN의 석출물 형태로 석출시켜 강 중의 고용원소를 제거함으로써 r값을 향상시키고 비시효성을 나타낸다.

니오븀은 강 중에 고용원소를 화학양론적으로 석출시킬 수 있는 이상의 함량이 첨가되면 r값을 저하시키고 항복강도를 증가시켜 성형성을 약화시키게 된다. 또한 그 만큼의 원가상승으로 제조단가를 높인다. 따라서 강 중에 첨가되는 니오븀의 함량은 0.005~0.05%사이인 것이 바람직하다. 하지만, 강 중에 니오븀은 첨가될수록 우수한 도금특성을 확보한다.

본 발명은 상기 합금강의 성분들을 포함하고, 나머지는 실질적으로 철(Fe) 및 불가피한 원소들이며, 원료, 자재, 제조설비 등의 상황에 따라 함유되는 원소로서 실리콘(Si), 산소(O) 등 불가피한 불순물의 미세한 혼입도 허용된다.

상기와 같이 조성을 갖는 슬라브는 제강공정을 통해 용강을 얻은 다음에 주괴 또는 연속주조공정을 통해 제조된다. 여기서는 열간압연 공정을 거쳐 강판 형태로 제조되는 아래의 공정을 거치게 된다.

[재가열 공정]

상기와 같은 조성을 갖는 강슬라브는 주조시 편석된 성분을 재고용하기 위하여 가열로에서 Ac3이상의 온도인 1100~1300℃에서 1~2시간 동안 가열한다.

재가열 온도가 낮을수록 Ti계열 석출을 조장한다. TiN, TiC석출물의 경우에는 재가열온도에 따라 석출경향이 크게 변화되지 않으나, Ti4C2S2 및 TiS석출물의 경우 재가열온도에 따라 그 변화가 크다. 상기 이유로 가열온도가 저하됨에 따라 석출물 분율이 증가하여 고용원소로 존재하는 C와 N함량이 저하되고 그에 따라 연질 열연강판의 제조시 장점으로 작용한다.

[열간압연 공정]

가열로 공정에서 재가열된 강슬라브를 Ar3점 온도 이하에서 열간압연을 마무리하고, 열간압연 후에는 20~50℃/s의 냉각속도로 710~750℃까지 냉각하여 5~10초 동안 유지한다. 이후 20~50℃/s의 냉각속도로 권취온도까지 냉각한다.

본 발명강의 종래와 큰 차이점은 열간압연 방법에 있다. 일반적인 극저탄소강의 압연법은 주로 Ar3 이상의 온도에서 열간압연을 실시하고 냉간압연 및 소둔과정을 거쳐서 (111)집합조직을 충분히 발달시켜 r값을 상승시킨다.

이에 반해, 본 발명은 열간압연 단계에서 차후 공정을 거쳐 얻어지는 모든 재질값을 확보해야 하므로 Ar3 이하의 온도인 800~850℃에서 열간압연을 실시한다.

Ar3 온도 이하에서 열간압연을 마무리하는 것은 페라이트역 압연법이다. 이는 종래의 페라이트 압연법과 달리 열간압연 후 710~750℃의 온도범위에서 설정시간 동안 유지하는 것에서 압연재의 결정조직을 발달시켜 r값을 상승시킨다.

본 발명의 페라이트역 압연법은 페라이트내에서 Ti, Nb석출물의 형성이 우수하므로 오스테나이트역 열간압연에 비해 고용탄소 및 고용질소의 함량을 낮추기가 유리하다. 이에 따라 우수한 가공성을 확보할 수 있는 것이다.

이때, 냉각속도는 20℃/s 보다 느리면 그래인 사이즈(grain size)가 급속히 증가하고, 50℃/s 보다 빠르면 그래인 사이즈(grain size)가 너무 미세하여 강도를 상승시켜 연신율이 감소되므로 20~50℃/s의 범위를 준수한다.

열간압연 마무리 후 710~750℃ 온도범위에서 5~10초 동안 유지하는 것에서 압연 재결정 조직을 얻는다. 통상, IF강은 온도가 과도하게 높으면 페라이트 재결정을 지연시켜 r값 상승에 악영향을 미치므로 710~750℃ 온도범위에서 5~10초 동안 유지하는 계단식 페라이트 열간압연법을 이용한다.

[권취온도]

권취는 500~650℃의 온도범위에서 실시하고, 권취후에는 공냉(Air cooling)한다. 이는 탄소를 충분히 제어시켜 비시효특성을 나타낸다.

이하, 표 1은 본 발명의 발명 예와 비교 예의 성분비를 나타낸 것이고, 표 2는 표 1의 발명 예와 비교 예에 의해 제조된 시편의 기계적 성질을 측정한 결과를 나타낸 것이다.

(단위:wt%, 잔부 Fe)

구분	화학성분(wt%)										열간압연 조건
구분	C	Mn	P	S	Al	Ti	Nb	Mo	N	B	열간압연 조건
비교예1	0.0030	0.20	0.015	0.008	0.040	-	-	-	0.003	-	Ar3 이상의 온도에서 열간압연
비교예2	0.0033	0.20	0.015	0.008	0.040	-	-	-	0.003	-	Ar3 이상의 온도에서 열간압연
비교예3	0.0030	0.20	0.015	0.008	0.040	0.050	-	-	0.003	-	Ar3 이하의 온도에서 열간압연
비교예4	0.0040	0.20	0.015	0.008	0.040	0.020	0.040	-	0.003	0.0005	Ar3 이하의 온도에서 열간압연
실시예1	0.0015	0.10	0.010	0.008	0.040	0.030	0.005	0.02	0.003	0.0005	Ar3 이하의 온도에서 열간압연 후 750℃에서 유지후급냉
실시예2	0.0021	0.10	0.010	0.008	0.040	0.030	0.005	0.02	0.003	0.0005
실시예3	0.0029	0.10	0.010	0.008	0.040	0.045	0.005	0.02	0.003	0.0005
실시예4	0.0015	0.10	0.010	0.008	0.040	0.040	0.005	0.02	0.003	0.0005

표 2의 비교예 1과 비교예 2는 표 1에서 비교예 1과 비교예 2의 조성에 해당되는 잉곳을 1220℃에서 2시간 가열하여 Ar3 이상에서 마무리 열간 압연한 다음에 700℃로 권취한 시편의 재질을 측정한 것이고,

표 2의 비교예 3과 비교예 4는 표 1에서 비교예 3과 비교예 4의 조성에 해당되는 잉곳을 1220℃에서 2시간 가열하여 Ar3 이하에서 마무리 열간 압연한 다음에 700℃로 권취한 시편의 재질을 측정한 것이며,

표 2의 실시예는 표 1에서 실시예의 조성에 해당되는 잉곳을 1220℃에서 2시간 가열하여 Ar3 이하에서 마무리 열간 압연한 다음에 750℃에서 5초 이상 유지한 후 500~650℃로 권취한 시편의 재질을 측정한 것이다.

구분	YP (MPa)	TS (MPa)	EL (%)	r-value	시효지수 (Al)
비교예1	239	331	39	1.10	20
비교예2	228	334	38	1.09	23
비교예3	220	324	42	1.20	10
비교예4	224	320	41	1.29	9
실시예1	179	319	45	1.59	0
실시예2	170	304	46	1.55	0
실시예3	167	301	45	1.58	0
실시예4	160	306	48	1.68	0

[TS(MPa):인장강도, YS(MPa):항복강도, EL(%):연신율, r-value:소성이방성]

표 1과 표 2를 살펴보면, Ar3 이상에서 마무리 열간 압연한 비교예 1과 비교예 2의 경우 r값이 낮았다. Ar3 이하에서 마무리 열간 압연한 비교예 3과 비교예 4의 경우에는 비교적 높은 r값을 나타내었지만 실시예 1 내지 실시예 4에 비해서는 낮은 r값을 나타냄을 알 수 있다.

반면, 실시예 1 내지 실시예 4의 경우에는 1.5이상의 높은 r값이 확보되고 비시효특성도 우수함을 알 수 있다.

즉, 비교예와 실시예로 부터 본 발명강은 기타 불가피한 불순물을 포함하더라도 Ti, Nb, Mo의 첨가와 P와 Mn의 함량제어 및 열간압연 마무리 온도와 열간압연 이후의 냉각조건을 제어하는 계단식 페라이트역 열간압연에 의해 우수한 가공성과 비시효특성을 확보할 수 있음이 확인된다. 따라서 가공성 및 비시효특성이 우수한 연질 열연강판을 생산할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 연질 열연강판을 제조하기 위한 열간압연 방법을 보인 사이클도.

Claims

탄소(C) 0 초과 0.01wt% 이하, 질소(N) 0 초과 0.01wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.01wt% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.15wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.01wt% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.06wt%, 보론(B) 0 초과 0.001wt% 이하, 기타 불순물 원소(구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr)) 0 초과 0.08wt% 이하, 몰리브덴 0.01~0.02wt%, 티타늄(Ti) 0.02~0.08wt%, 니오븀(Nb) 0.005~0.05wt%을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖는 것을 특징으로 하는 연질 열연강판.
청구항 1에 있어서,

상기 티타늄(Ti), 탄소(C), 질소(N), 황(S)의 함량은 식 Ti≥4C + 3.4N + 1.5S를 만족하고, 상기 니오븀(Nb), 탄소(C)의 함량은 식 Nb≥0.5C * (93/12)를 만족하는 것을 특징으로 하는 연질 열연강판.
탄소(C) 0 초과 0.01wt% 이하, 질소(N) 0 초과 0.01wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.01wt% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.15wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.01wt% 이하, 알루미늄(Al) 0.01~0.06wt%, 보론(B) 0 초과 0.001wt% 이하, 기타 불순물 원소(구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 크롬(Cr)) 0 초과 0.08wt% 이하, 몰리브덴 0.01~0.02wt%, 티타늄(Ti) 0.02~0.08wt%, 니오븀(Nb) 0.005~0.05wt%을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 갖되,

상기 티타늄(Ti), 탄소(C), 질소(N), 황(S)의 함량은 식 Ti≥4C + 3.4N + 1.5S를 만족하고, 상기 니오븀(Nb), 탄소(C)의 함량은 식 Nb≥0.5C * (93/12)를 만족하는 강 슬라브를

Ac3점 이상의 온도로 재가열하여 1-2시간 동안 유지하고, Ar3점 이하의 온도인 800~850℃ 온도범위에서 열간압연을 마무리하여 500~650℃에서 권취한 후 공냉하는 것을 특징으로 하는 연질 열연강판의 제조방법.
청구항 3에 있어서,

상기 열간압연 후에는 20~50℃/sec의 냉각속도로 710~750℃ 온도범위까지 냉각하여 5~10초 동안 유지하고, 이 후 20~50℃/sec의 냉각속도로 권취온도까지 냉각하는 계단냉각을 실시하는 것을 특징으로 하는 연질 열연강판의 제조방법.