KR20170139149A

KR20170139149A - 열연 강판, 풀하드 냉연 강판 및 열연 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170139149A
Application number: KR1020177033930A
Authority: KR
Inventors: 노리아키 고사카; 요시마사 후나카와; 겐지 가와무라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-12-18
Anticipated expiration: 2036-03-14
Also published as: KR102044086B1; CN107709593A; CN107709593B; JPWO2016194273A1; WO2016194273A1; JP6066023B1; MX2017015332A

Abstract

고강도임과 함께, 판 두께 변동이 작은 풀하드 냉연 강판을 제조하기 위한 열연 강판, 그 열연 강판의 제조 방법, 그 열연 강판을 사용하여 제조하여 이루어지는 풀하드 냉연 강판을 제공한다. 질량％ 로, C : 0.06 ％ 이상 0.18 ％ 이하, Si : 0.3 ％ 미만, Mn : 1.8 ％ 이상 3.2 ％ 이하, P : 0.03 ％ 이하, S : 0.005 ％ 이하, Al : 0.08 ％ 이하, N : 0.0010 ％ 이상 0.0070 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 페라이트립의 평균 어스펙트비가 3.0 이상인 강 조직을 갖는 열연 강판으로 한다.

Description

열연 강판, 풀하드 냉연 강판 및 열연 강판의 제조 방법 {HOT-ROLLED STEEL SHEET, FULL HARD COLD-ROLLED STEEL SHEET, AND METHOD FOR PRODUCING HOT-ROLLED STEEL SHEET}

본 발명은, 열연 강판, 열연 강판의 제조 방법 및 그 열연 강판을 사용하여 제조하여 이루어지는 풀하드 냉연 강판에 관한 것이다.

최근, 지구 환경 보전의 관점에서, CO₂ 배출량의 규제를 목적으로 하여 자동차 업계 전체에서 자동차의 연비 개선이 지향되고 있다. 자동차의 연비 개선에는, 사용 부품의 박육화에 의한 자동차의 경량화가 가장 유효하기 때문에, 최근, 자동차 부품용 소재로서의 고강도 강판의 사용량이 증가하고 있다. 한편, 일반적으로 강판의 고강도화에 수반하여 냉간 압연시의 판 두께 변동은 커진다. 이로써, 라인 내에서의 판 파단의 위험성이 높아져 생산성이 현저하게 저하된다. 또한 자동차 부품에 대한 성형시에는, 판 두께 변동에 의해서 형상 동결성이 저하되어, 형 골링에 의해서 금형이 손상된다. 그 때문에, 자동차 부품 등을 경량화하는데, 고강도에 더하여 양호한 형상성을 겸비한 냉연 강판이 요구되고 있다. 여기서, 양호한 형상성이란, 판 두께 변동이 작은 것을 의미한다.

이상에서, 냉간 압연 후에서의 양호한 형상성과 고강도를 겸비한 강판 개발이 필수이고, 지금까지도 형상을 양호한 것으로 하는 고강도 냉연 강판 및 용융 도금 강판에 대해서 여러 가지 기술이 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에서는, 압연기의 판 두께 제어 방법에 있어서, 압연 종료 후의 측정 판 두께와 목표 판 두께의 편차를 이용하여 판 두께 제어를 행할 때, 판 두께가 공차 내에 있는 경우의 제어 게인을, 판 두께가 공차 외에 있는 경우의 제어 게인보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 압연기의 판 두께 제어 방법을 제안하고 있다.

특허문헌 2 에서는, 강대가, 질량％ 로, C : 0.05 ∼ 0.22 ％, Si : 0.3 ∼ 2.0 ％, Mn : 1.3 ∼ 3.2 ％, P : 0.025 ％ 이하, S : 0.015 ％ 이하, Al : 0.08 ％ 이하를 함유하고, 열연 코일의 미단 (尾端) 으로부터 적어도 200 m 이하의 범위가, 베이나이트 주체의 조직이고, 조직 중의 펄라이트 분율이 15 ％ 이하이고, 펄라이트 분율의 길이 방향의 변동 (최대치 - 최소치) 이 10 ％ 이하인 것을 특징으로 하는, 냉간 압연 후의 판 두께 변동이 작은 냉연 고장력 강판용 열연 강대가 얻어진다고 하고 있다.

일본 공개특허공보 2012-110939호 일본 공개특허공보 2007-111708호

그러나, 특허문헌 1 에서 제안된 기술에서는 코일의 선단 부분의 판 두께 변동을 억제하는 것은 매우 곤란하고, 강판 길이 방향 전체 면에 걸쳐서 판 두께 변동이 작은 코일을 제조할 수 없다.

또, 특허문헌 2 에서 제안된 기술에서는, 특허문헌 2 에 기재된 (1) 식에서 정하는 L 의 값을 제어하려면, 강제 냉각 속도 및 변태 발열의 영향을 가미한 고정밀도 관리가 필요로 된다. 그러나, 런아웃 테이블 상에서는 온도 제어가 곤란하기 때문에 실시는 어려워, 특허문헌 2 의 기술에 의해서도, 고강도와 양호한 형상성의 양립은 곤란하다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 그 목적은, 고강도임과 함께, 판 두께 변동이 작은 풀하드 냉연 강판을 제조하기 위한 열연 강판, 그 열연 강판의 제조 방법, 그 열연 강판을 사용하여 제조하여 이루어지는 풀하드 냉연 강판을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 판 두께 변동이 작은 풀하드 냉연 강판을 얻기 위한 요건에 대해서 예의 검토하였다. 그 결과, 열연 강판의 강 조직에 있어서의 페라이트립의 형상을 제어함으로써 강판 길이 방향에 대해서 기계적 성질의 변동이 작은 강판이 얻어지고, 그럼으로써 냉간 압연시에 안정적인 냉간 압연율이 얻어지는 것이 분명해졌다.

또, 페라이트립의 평균 어스펙트비 상승에 의해서, 냉간 압연시의 강판면 내에서의 가공 경화의 변동이 작아지고, 냉간 압연에 의한 결정립의 회전이 더욱 작아져, 형상을 저하시키는 보이드 생성을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다

또, 페라이트립의 형상은, 특히 열연 공정의 조압연 및 마무리 압연의 압연 방법에 따라서 크게 상이하기 때문에, 열연 공정을 엄밀하게 관리할 필요가 있는 것이 판명되었다. 그리고, 페라이트립의 형상과 열연 공정 조건의 관계를 정밀 조사한 결과, 재결정이 진행되고 있지 않은 가공 오스테나이트의 가공도의 증대와 함께, 그곳으로부터 변태한 페라이트립의 평균 어스펙트비는 커지는 것을 지견하였다.

본 발명은 상기의 지견에 기초하여 완성된 것으로서, 그 요지는 다음과 같다.

［1］질량％ 로, C : 0.06 ％ 이상 0.18 ％ 이하, Si : 0.3 ％ 미만, Mn : 1.8 ％ 이상 3.2 ％ 이하, P : 0.03 ％ 이하, S : 0.005 ％ 이하, Al : 0.08 ％ 이하, N : 0.0010 ％ 이상 0.0070 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과 페라이트립의 평균 어스펙트비가 3.0 이상인 강 조직을 갖는 열연 강판.

［2］상기 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 Ti : 0.005 ％ 이상 0.060 ％ 이하, V : 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하, W : 0.001 ％ 이상 0.2 ％ 이하, Hf : 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하, Nb : 0.001 ％ 이상 0.08 ％ 이하, Cu : 0.001 ％ 이상 0.1 ％ 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는［1］에 기재된 열연 강판.

［3］상기 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 Cr : 0.001 ％ 이상 0.8 ％ 이하, Ni : 0.001 ％ 이상 0.5 ％ 이하, Mo : 0.001 ％ 이상 0.5 ％ 이하, B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는［1］또는［2］에 기재된 열연 강판.

［4］상기 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 REM, Mg, Ca, Sb 의 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.0002 ％ 이상 0.01 ％ 이하 함유하는［1］내지［3］중 어느 하나에 기재된 열연 강판.

［5］하기 방법으로 측정된 항복 강도의 최대치와 최소치의 차가 35 ㎫ 이하이고, 하기 방법으로 측정된 가공 경화 지수의 최대치와 최소치의 차가 0.015 이하인［1］내지［4］중 어느 하나에 기재된 열연 강판.

(측정 방법)

길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다 폭 방향 중앙으로부터 샘플을 20 개 채취하고, 이 20 개의 샘플의 항복 강도 및 가공 경화 지수를 측정한다.

［6］［1］내지［5］중 어느 하나에 기재된 열연 강판을 냉간 압연하여 이루어지고,

하기 방법으로 측정된 판 두께의 최대치와 최소치의 차가 50 ㎛ 이하이고, 그 판 두께의 표준 편차가 20 ㎛ 이하인 풀하드 냉연 강판.

(측정 방법)

길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다 폭 방향 중앙으로부터 샘플을 20 개 채취하고, 이 20 개의 샘플의 판 두께를 측정한다.

［7］［1］내지［4］중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 강 소재를, 1000 ℃ 이상 1300 ℃ 이하에서 가열하고, 조압연 개시부터 완료까지의 압하율을 80 ％ 이상 92 ％ 이하, 조압연의 압연 간격 시간을 5 초 이상 30 초 이하로 하는 조압연을 실시하고, 마무리 압연의 최종 패스로부터 세어 4 패스 전의 압하로부터 최종 패스하는 동안까지의 시간 및 압하율을 각각 5 초 이하 및 40 ％ 이상, 마무리 압연 온도를 800 ℃ 이상 920 ℃ 이하로 하는 마무리 압연을 실시하고, 마무리 압연 완료로부터 3.0 초 이내에 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 강제 냉각을 개시하고, 하기 방법으로 측정된 권취 온도를 500 ℃ 이상 720 ℃ 이하, 그 권취 온도의 표준 편차를 30 ℃ 이내로 하여 권취하는 열연 강판의 제조 방법.

(측정 방법)

길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다, 폭 방향 중앙의 20 개 지점의 측정 지점에서 권취 온도를 측정한다.

본 발명의 열연 강판을 사용하면, 자동차의 구조 부재 등의 용도에 바람직한, 양호한 형상성 및 고강도를 갖는 풀하드 냉연 강판이 얻어진다. 본 발명에 의하면, 자동차 부품의 경량화나 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.

＜열연 강판＞

본 발명의 열연 강판은, 특정한 성분 조성과 특정한 강 조직을 갖는다. 이하, 본 발명의 열연 강판에 대해서, 성분 조성, 강 조직의 순으로 설명한다.

성분 조성

본 발명의 열연 강판은, 질량％ 로, C : 0.06 ％ 이상 0.18 ％ 이하, Si : 0.3 ％ 미만, Mn : 1.8 ％ 이상 3.2 ％ 이하, P : 0.03 ％ 이하, S : 0.005 ％ 이하, Al : 0.08 ％ 이하, N : 0.0010 ％ 이상 0.0070 ％ 이하를 함유한다. 이하의 성분 조성의 설명에 있어서, 성분의 함유량을 나타내는 「％」는 「질량％」를 의미한다.

C : 0.06 ％ 이상 0.18 ％ 이하

C 는 열연에서의 재결정을 억제하는 효과가 있다. 이 효과를 얻으려면, C 를 0.06 ％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편으로, C 함유량이 0.18 ％ 를 상회하면 과도한 펄라이트가 생성되고, 마텐자이트 경도가 상승하기 때문에, 강판 길이 방향의 기계적 성질이 변동되는 요인이 된다. 따라서, C 함유량은 0.06 ％ 이상 0.18 ％ 이하로 한다. 하한에 대해서 바람직한 C 함유량은 0.07 ％ 이상이고, 하한에 대해서 바람직한 C 함유량은 0.17 ％ 이하이다.

Si : 0.3 ％ 미만

Si 는 페라이트를 생성시키기 쉽게 하는 원소로서, 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태 온도를 상승시키는 효과가 있다. 0.3 ％ 이상의 Si 를 함유하면, 마무리 압연 후의 냉각 과정의 고온역에서 페라이트 변태가 개시된다. 고온역에서 생성된 페라이트립은 등축 (等軸) 에 가까워 냉간 압연시의 형상을 악화시킨다. 그 때문에, Si 함유량은 0.3 ％ 미만으로 하였다. 바람직한 Si 함유량은 0.25 ％ 이하이다. 하한은 특별히 정하지 않지만, 0.01 ％ 의 Si 는 불가피적으로 강 중에 혼입되는 경우가 있다.

Mn : 1.8 ％ 이상 3.2 ％ 이하

Mn 은, 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태의 변태점을 저하시켜, 등축의 페라이트립의 생성을 억제한다. 또, Mn 은 열연 공정에서의 재결정을 저해하기 때문에, 가공 오스테나이트가 쉽게 얻어지게 된다. 그러기 위해서는, Mn 을 1.8 ％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편으로, Mn 함유량이 3.2 ％ 를 상회하면 권취 후 마텐자이트가 생성되어, 권취 중의 강판 길이 방향의 냉각 속도의 차에서 기인되는 마텐자이트 분율의 변동이 불가피해진다. 이상으로부터, Mn 함유량의 범위는 1.8 ％ 이상 3.2 ％ 이하로 하였다. 하한에 대해서 바람직한 Mn 함유량은 1.9 ％ 이상이고, 상한에 대해서 바람직한 Mn 함유량은 3.0 ％ 이하이다.

P : 0.03 ％ 이하

P 는, 입계에 편석함으로써 냉간 압연시에 편석에서 기인한 보이드를 생성시킨다. 보이드 생성에 의해서 냉간 압연시의 형상이 악화되기 때문에, P 함유량은 최대한 저감하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 P 함유량은 0.03 ％ 까지 허용할 수 있다. 바람직한 P 함유량은 0.02 ％ 이하이다. P 함유량은 최대한 저감하는 편이 바람직하지만, 제조상, 0.001 ％ 는 불가피적으로 혼입되는 경우가 있다.

S : 0.005 ％ 이하

S 는, 강 중에서 MnS 등의 개재물로서 존재한다. 이 개재물은, 매트릭스와 강성이 현저하게 상이하기 때문에, 냉간 압연시에 매트릭스와 MnS 의 계면에서 보이드가 생성되어, 열연 강판을 냉간 압연하여 얻어지는 풀하드 냉연 강판의 판 두께 변동이 커진다. 따라서, 본 발명에서는, S 함유량은 최대한 저감하는 것이 바람직하고, 0.005 ％ 이하로 한다. 바람직한 S 함유량은 0.003 ％ 이하이다. S 함유량은 최대한 저감하는 편이 바람직하지만, 제조상, 0.0001 ％ 는 불가피적으로 혼입되는 경우가 있다.

Al : 0.08 ％ 이하

Al 을 제강의 단계에서 탈산제로서 첨가하는 경우, Al 을 0.02 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편으로, Al 함유량이 0.08 ％ 를 초과하면 알루미나등의 개재물의 영향으로 냉간 압연시에 보이드가 생성되어, 냉간 압연시의 형상이 악화된다. 따라서, Al 함유량은 0.08 ％ 이하로 한다. 바람직한 Al 함유량은 0.07 ％ 이하이다.

N : 0.0010 ％ 이상 0.0070 ％ 이하

N 은, Ti 와 결합하여 Ti 계 질화물로서 석출된다. 이 Ti 계 질화물은 오스테나이트의 재결정을 저해하고 가공 오스테나이트 생성에 기여한다. 이 효과를 얻으려면, 적어도 N 을 0.0010 ％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편으로, N 함유량이 0.0070 ％ 를 상회하면 상기 효과가 포화될 뿐만아니라, Ti 계 질화물에 의해서 냉간 압연시에 보이드가 생성되어 풀하드 냉연 강판의 두께 변동이 커진다. 하한에 대해서 바람직한 N 함유량은 0.0020 ％ 이상이고, 상한에 대해서 바람직한 N 함유량은 0.0060 ％ 이하이다. 또한, Ti 계 질화물을 생성하지 않아도 본 발명의 효과는 얻어지지만, 후술하는 함유량으로 Ti 를 함유하여, Ti 계 질화물을 생성시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 열연 강판의 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 Ti : 0.005 ％ 이상 0.060 ％ 이하, V : 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하, W : 0.001 ％ 이상 0.2 ％ 이하, Hf : 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하, Nb : 0.001 ％ 이상 0.08 ％ 이하, Cu : 0.001 ％ 이상 0.1 ％ 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 임의 성분으로서 함유할 수 있다.

Ti : 0.005 ％ 이상 0.060 ％ 이하

상기와 같이, Ti 는 N 과 결합하여 질화물을 생성한다. 이 생성을 위해서 Ti 함유량을 0.005 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편으로, Ti 함유량이 0.060 ％ 를 상회하면 결합하는 N 량이 부족하기 때문에, 질화물에 의한 가공 오스테나이트 생성 효과가 얻어지지 않게 된다. 그 때문에, Ti 함유량의 범위는 0.005 ％ 이상 0.060 ％ 이하로 하였다. 하한에 대해서 바람직한 Ti 함유량은 0.010 ％ 이상이고, 상한에 대해서 바람직한 N 함유량은 0.055 ％ 이하이다.

V : 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하,

V 는 주로 석출물로서 미세하게 분산되기 때문에, 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 한편으로, V 를 과도하게 함유한 경우에는, 슬래브 가열시에 V 가 용해되지 않고 조대한 탄화물로서 잔존하거나, 또는 열연 권취시에 조대하게 입자 성장하여 냉간 압연시에 보이드 생성의 요인이 된다. 그 때문에, 상기 효과를 얻기 위해서는, V 함유량은 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하로 한다.

W : 0.001 ％ 이상 0.2 ％ 이하

W 는 주로 석출물로서 미세하게 분산되기 때문에, 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 한편으로, W 를 과도하게 함유한 경우에는, 슬래브 가열시에 W 가 용해되지 않고 조대한 탄화물로서 잔존하거나, 또는 열연 권취시에 조대하게 입자 성장하여 냉간 압연시에 보이드 생성의 요인이 된다. 그 때문에, 상기 효과를 얻기 위해서는, W 함유량은 0.001 ％ 이상 0.2 ％ 이하로 한다.

Hf : 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하

Hf 는 주로 석출물로서 미세하게 분산되기 때문에, 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 한편으로, Hf 를 과도하게 함유한 경우에는, 슬래브 가열시에 Hf 가 용해되지 않고 조대한 탄화물로서 잔존하거나, 또는 열연 권취시에 조대하게 입자 성장하여, 냉간 압연시에 보이드 생성의 요인이 된다. 그 때문에, 상기 효과를 얻으려면, Hf 함유량은 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하로 한다.

Nb : 0.001 ％ 이상 0.08 ％ 이하

Nb 는 주로 석출물로서 미세하게 분산되기 때문에, 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 한편으로, Nb 를 과도하게 함유한 경우에는, 슬래브 가열시에 Nb 가 용해되지 않고 조대한 탄화물로서 잔존하거나, 혹은 열연 권취시에 조대하게 입자 성장하여, 냉간 압연시에 보이드 생성의 요인이 된다. 그 때문에, 이 효과를 얻으려면, Nb 함유량은 0.001 ％ 이상 0.08 ％ 이하로 한다.

Cu : 0.001 ％ 이상 0.1 ％ 이하

Cu 는 주로 석출물로서 미세하게 분산되기 때문에, 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 한편으로, Cu 를 과도하게 함유한 경우에는, Cu 에서 기인한 결함 발생의 원인이 된다. 본 발명에 있어서는 0.1 ％ 까지는 허용할 수 있다. 이상의 관점에서, Cu 함유량은 0.001 ％ 이상 0.1 ％ 이하로 한다.

본 발명의 열연 강판의 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 Cr : 0.001 ％ 이상 0.8 ％ 이하, Ni : 0.001 ％ 이상 0.5 ％ 이하, Mo : 0.001 ％ 이상 0.5 ％ 이하, B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 임의 성분으로서 함유할 수 있다.

상기 원소는 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태를 억제하는 효과가 있는 원소로서, 고온에서의 페라이트 변태 개시에 의한 등축 페라이트립 생성을 억제하는데 기여한다. 한편으로, 과도하게 첨가하면 권취 공정시에 마텐자이트 변태가 진행되고, 강판 길이 방향의 냉각 속도의 상이함에서 기인되는 강판의 경도 변동이 발생되어, 냉간 압연시의 형상이 악화된다. 그 때문에, Cr : 0.001 ％ 이상 0.8 ％ 이하, Ni : 0.001 ％ 이상 0.5 ％ 이하, Mo : 0.001 ％ 이상 0.5 ％ 이하, B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하로 하였다.

본 발명의 열연 강판의 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 REM, Mg, Ca, Sb 의 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.0002 ％ 이상 0.01 ％ 이하를 임의 성분으로서 함유할 수 있다.

REM (REM : 원자 번호 57 에서 71 까지의 란타노이드 원소), Mg 및 Ca 는, 베이나이트 중에서 석출되는 세멘타이트를 구상화시킨다. 이로써, 세멘타이트 주위에서의 응력 집중이 저하되기 때문에, 냉간 압연시에서의 보이드 생성을 억제시킬 수 있다. 또, Sb 는 탈탄이나 흡질 (吸窒) 을 억제하기 때문에 표층부의 조직의 이상화 (異常化) 를 억제하는 효과가 있어, 굽힘성의 개선에 기여한다. 한편으로, REM, Mg, Ca, Sb 의 어느 1 종 또는 2 종 이상의 합계 함유량이 0.01 ％ 를 초과하면 세멘타이트의 형태 변화의 효과가 포화되는 데다가, 연성에 악영향을 초래한다. 이상으로, REM, Mg, Ca, Sb 의 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.0002 ％ 이상 0.01 ％ 이하로 하였다. 바람직하게는, REM, Mg, Ca, Sb 의 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.0005 ％ 이상 0.005 ％ 이하이다.

상기 이외의 성분은, Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물이란, 제조 중에 불가피적으로 혼입되는 성분 이외에, 원하는 특성 부여를 위해서 첨가해야만 하는 성분으로서, 본 발명의 효과를 해치지 않을 것도 포함한다. 또, 상기 임의 성분의 함유량이 상기 하한치 미만인 경우에는, 상기 임의 성분은 불가피적 불순물로서 함유되는 것으로 한다.

강 조직

본 발명의 열연 강판의 강 조직은, 페라이트립의 평균 어스펙트비가 3.0 이상인 것을 특징으로 한다.

페라이트립의 평균 어스펙트비가 3.0 이상

페라이트상은 연질의 조직으로서, 냉간 압연시에는 우선적으로 변형된다. 본 발명에 있어서, 페라이트상보다 고경도인 펄라이트상, 베이나이트상 및 마텐자이트상 등의 제 2 상은 불가피적으로 생성되지만, 페라이트상에 있어서의 페라이트립의 평균 어스펙트비가 3.0 이상인 경우, 페라이트상과 제 2 상의 경도차에서 기인되는 보이드 생성이 억제된다. 이 원인으로서, 페라이트립의 평균 어스펙트비가 3.0 이상인 경우, 페라이트립의 결정 회전이 작고, 많은 미끄럼면이 활동하지 않기 때문에, 페라이트상의 가공 경화가 크며, 또한 페라이트립 간의 가공 경화의 차이가 작아지는 것을 생각할 수 있다. 또한 페라이트립의 평균 어스펙트비의 상승에 수반하여, 제 2 상에 있어서의 결정립의 어스펙트비도 상승하며, 또한 결정립이 미세하게 분산되기 때문에, 페라이트상과 제 2 상의 변형 구배가 작아지는 경향이 있다. 이 경향도 풀하드 냉연 강판의 형상 개선에 기여할 가능성이 있다. 제 2 상의 결정립의 어스펙트비는 2.0 이상인 것이 바람직하고, 제 2 상의 평균 결정립경은 5.0 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에서 얻어지는 상기 페라이트립의 평균 어스펙트비의 바람직한 상한은 6.0 이다. 또, 상기 페라이트립의 평균 어스펙트비는 5.1 이상이어도 된다. 또한, 상기와 같이, 본 발명의 강 조직은, 제 1 상인 페라이트상과 제 2 상인 펄라이트상, 베이나이트상 및 마텐자이트상으로 구성된다. 본 발명에서는, 제 1 상인 페라이트의 면적률은 40 ％ 이상 70 ％ 이하이고, 제 2 상인 펄라이트 등의 합계 면적률은 30 ％ 이상 70 ％ 이하인 것이 페라이트상과, 제 2 상의 경도차에서 기인되는 보이드 생성이 억제된다는 이유에서 바람직하다. 또, 하기 방법으로 측정된 페라이트상 및 제 2 상의 면적률의 표준 편차는 각각 10 ％ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 평균 어스펙트비의 측정도 하기 방법으로 이루어진다.

(측정 방법)

먼저, 길이가 약 1000 m 인 열연 강판으로부터, 강판 길이 방향으로 50 m 간격으로 20 개의 샘플을 폭 방향 중앙 위치로부터 채취한다. 이어서, 각 샘플의 관찰 시야수는 10 으로 하여, 각 시야에서 강 조직을 관찰하고, 페라이트상의 면적률의 10 시야에 있어서의 평균치, 제 2 상의 합계 면적률의 10 시야에 있어서의 평균치를 산출한다. 그 후, 20 개의 샘플에서의 페라이트상의 면적률의 평균치, 제 2 상의 평균치를 산출하고, 이 평균치를 페라이트상의 면적률, 마텐자이트상의 면적률로 한다. 또, 10 시야 × 20 샘플 (합계 200 개) 의 면적률의 결과로부터 표준 편차를 산출한다.

평균 어스펙트비는 다음의 방법으로 도출한다. 각 샘플에 있어서의 1 시야에서의 관찰에 있어서, 50 ∼ 100 개의 페라이트립을 랜덤하게 선택하고, 이들 페라이트립의 어스펙트비의 평균치를 도출한다. 이어서, 1 샘플 (10 시야) 에서의 평균치를 산출하고, 또한 다른 19 개의 샘플에서도 동일하게 실시하여 전체 (20 개) 에서의 평균치를 산출하고, 이 전체의 평균치를 페라이트립의 평균 어스펙트비로 한다.

본 발명에서는 페라이트립의 형상 제어에 의해서, 특성 등의 강판면 내에서의 변동을 작게 한 것에 특징이 있다. 구체적으로는, 본 발명의 열연 강판은, 하기 방법으로 측정된 항복 강도의 최대치와 최소치의 차가 35 ㎫ 이하인 것이 바람직하고, 하기 방법으로 측정된 가공 경화 지수의 최대치와 최소치의 차가 0.015 이하인 것이 바람직하다.

(측정 방법)

냉간 압연시의 변형 저항은, 열연 강판의 항복 강도 및 가공 경화 지수에 의해서 결정된다. 그 때문에, 냉간 압연 후의 형상을 양호한 것으로 하려면, 강판 길이 방향에 대한 항복 강도 및 가공 경화 지수의 변동 (상기 측정에 있어서의 최대치와 최소치의 차) 을 각각 35 ㎫ 이하 및 0.015 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 항복 강도 및 가공 경화 지수의 변동은 30 ㎫ 이하 및 0.012 이하이다. 본 발명의 열연 강판의 항복 강도는, 오스테나이트의 가공도, 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태의 변태 개시 온도 및 권취 온도의 영향을 받기 때문에, 각 공정을 후술하는 바와 같이 제어하면 강판 길이 방향의 항복 강도의 변동이 35 ㎫ 이하인 열연 강판이 얻어진다. 강판 길이 방향의 가공 경화 지수의 변동을 0.015 이하로 하려면, 강판 길이 방향의 항복 강도의 변동을 억제한 후에, 주로 페라이트상의 가공 경화를 안정화시킬 필요가 있어, 본 발명에서는 페라이트립의 평균 어스펙트비를 3.0 이상으로 한다.

＜열연 강판의 제조 방법＞

본 발명의 열연 강판은, 상기 성분 조성을 갖는 강 소재를, 1000 ℃ 이상 1300 ℃ 이하에서 가열하고, 조압연 개시부터 완료까지의 압하율을 80 ％ 이상 92 ％ 이하, 조압연의 압연 간격 시간을 5 초 이상 30 초 이하로 하는 조압연을 실시한다. 다음으로, 마무리 압연의 최종 패스로부터 세어 4 패스 전의 압하로부터 최종 패스하는 동안까지의 시간 및 압하율을 각각 5 초 이하 및 40 ％ 이상, 마무리 압연 온도를 800 ℃ 이상 920 ℃ 이하로 하는 마무리 압연을 실시한다. 다음으로, 마무리 압연 완료로부터 3.0 초 이내에 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 강제 냉각을 개시하고, 하기 방법으로 측정된 권취 온도를 500 ℃ 이상 720 ℃ 이하, 그 권취 온도의 표준 편차를 30 ℃ 이내로 하여 권취하는 방법으로 제조된다. 이하, 각 조건에 대해서 설명한다.

(측정 방법)

길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다, 폭 방향 중앙의 20 개 지점의 측정 지점에서 권취 온도를 측정한다

먼저, 가열 대상이 되는 강 소재의 제조 방법에 대해서 설명한다. 강 소재를 제조하기 위한 강의 용제 방법은 특별히 한정되지 않고, 전로, 전기로등, 공지된 용제 방법을 채용할 수 있다. 또, 진공 탈가스로에서 2 차 정련을 행해도 된다. 또, 슬래브 중의 개재물 분포 상태를 균질인 것으로 하기 위해서, 용융 상태에 있는 슬래브 내부에 전자 유도 교반 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 얻어진 강 소재에 조압연 및 마무리 압연을 실시하는 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 조압연에 앞서 강 소재를 가열하여 실질적으로 균질한 오스테나이트상으로 할 필요가 있다. 또, 조대한 개재물의 생성을 억제하기 위해서는 가열 온도의 제어가 중요해진다. 가열 온도가 1000 ℃ 를 하회하면 마무리 압연 온도가 800 ℃ 이상에서 열간 압연을 완료시킬 수 없다. 한편, 가열 온도가 1300 ℃ 를 상회하면, 오스테나이트상의 균일화가 충분하기는 하지만, 스케일 로스에 의해서 수율이 저하된다. 그 때문에, 강 소재의 가열 온도는 1000 ℃ 이상 1300 ℃ 이하로 한다. 바람직하게는 1050 ℃ 이상 1270 ℃ 이하이다.

상기 가열 후, 조압연 개시부터 완료까지의 압하율을 80 ％ 이상 92 ％ 이하, 조압연의 압연 간격 시간을 5 초 이상 30 초 이하로 하는 조압연을 실시한다. 조압연 공정에서는 오스테나이트입을 충분히 재결정시켜, 입경이 균일한 오스테나이트상을 얻을 필요가 있다. 입경이 균일하지 않으면 마무리 압연에서 결정립마다 오스테나이트의 가공도가 상이하고, 재결정 거동에 불균일이 발생되어, 안정적인 오스테나이트상의 가공도가 얻어지지 않게 된다. 조압연의 각 패스에서 오스테나이트입을 충분히 재결정시키는 관점에서, 조압연에서의 압하율의 합계는 80 ％ 이상 92 ％ 이하로 하고, 조압연의 압연 간격 시간을 5 초 이상 30 초 이하로 하였다. 조압연의 간격 시간은, 압하된 부위가 다시 압하되기까지 필요로 하는 시간이다. 조압연에서의 합계 압하율이 80 ％ 미만 혹은 조압연의 압연 간격 시간이 5 초 미만인 경우, 오스테나이트의 재결정에 필요로 하는 구동력이 부족하거나, 혹은 재결정립이 입 성장할 유예 (猶豫) 가 없기 때문에, 충분히 재결정시킬 수 없게 된다. 한편으로, 조압연에서의 압하율 합계가 92 ％ 를 상회하면 마무리 압연에서 충분히 가공할 수 없게 된다. 조압연의 압연 간격 시간이 30 초를 상회하면, 마무리 압연 온도가 800 ℃ 이상에서 마무리 압연을 완료시키는 것이 곤란해진다. 또, 조압연의 압하 횟수 (패스수) 는 3 회 이상인 것이 바람직하다.

상기 조압연 후에 행하는 마무리 압연에서는, 마무리 압연의 최종 패스로부터 세어 4 패스 전의 압하로부터 최종 패스하는 동안까지의 시간 및 압하율이 각각 5 초 이하 및 40 ％ 이상이다. 오스테나이트의 가공도를 제어함에 있어서, 최종 패스로부터 세어 4 패스 전부터 최종 패스까지의 4 회의 압하가 페라이트립의 형상을 결정한다. 이는, 가공 온도 및 시간의 관계로부터, 상기 4 패스분이 오스테나이트의 미재결정 영역에 해당되기 때문이다. 오스테나이트의 가공도를 충분히 얻으려면, 그 4 패스에서의 합계 압하율을 40 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편으로, 상기 합계 압하율이 70 ％ 를 상회하면 열연 강판의 형상이 악화되는 점이나 패스 간에서의 판 파단의 우려가 있기 때문에, 70 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기에서 얻어진 가공 오스테나이트는 시간의 경과와 함께, 입 내의 전위 (轉位) 의 회복 등에 의해서 가공도가 상실된다. 그 때문에, 마무리 압연의 최종 패스로부터 세어 4 패스 전의 압하로부터 최종 패스 동안까지는 5 초 이하에서 완료시킬 필요가 있다.

또, 마무리 압연에 있어서의, 마무리 압연 온도는 800 ℃ 이상 920 ℃ 이하이다. 마무리 압연 온도가 800 ℃ 를 하회하면, 마무리 압연 중에 페라이트 변태가 개시되어 페라이트립이 신전 (伸展) 된 조직이 되는 데다가, 페라이트립의 평균 어스펙트비가 커지기 때문에, 냉간 압연시의 판 두께 정밀도에 악영향을 초래한다. 한편, 마무리 압연 온도가 920 ℃ 를 상회하면 가공된 오스테나이트가 급속히 회복하기 때문에, 원하는 가공도가 얻어지지 않는다. 따라서, 마무리 압연 온도는 800 ℃ 이상 920 ℃ 이하로 한다. 바람직하게는 820 ℃ 이상 900 ℃ 이하이다.

상기 마무리 압연 완료 후, 마무리 압연 완료로부터 3.0 초 이내에 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 강제 냉각을 개시한다. 마무리 압연 완료로부터 3.0 초 이내에 냉각이 개시되지 않으면, 오스테나이트입 내의 전위가 회복되어 어스펙트비가 높은 페라이트립이 얻어지지 않게 된다. 또, 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 미만에서 강제 냉각된 경우, 고온에서 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태가 개시되기 때문에, 등축의 페라이트립이 생성되어, 풀하드 냉연 강판의 판 두께 변동이 커진다. 그 때문에, 마무리 압연 완료로부터 강제 냉각 개시까지는 3.0 초 이내로 하고, 강제 냉각에 의한 평균 냉각 속도는 30 ℃/s 이상으로 하였다. 또한, 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 판의 편차를 발생시키지 않고 안정적인 통판을 한다는 이유에서 100 ℃/s 이하가 바람직하다.

냉각한 후, 하기 방법으로 측정된 권취 온도를 500 ℃ 이상 720 ℃ 이하, 그 권취 온도의 표준 편차를 30 ℃ 이내로 하여 권취한다.

(측정 방법)

강판 길이 방향의 권취 온도에 편차가 발생되면, 열연 강판의 강 조직이 변동된다. 이 때문에, 상기 편차는, 열연 강판의 길이 방향에 대한 기계적 성질의 변동 요인이 된다. 이 악영향은 권취 온도의 상기 표준 편차가 30 ℃ 를 상회하면 현재화하기 때문에, 본 발명에서는 30 ℃ 이내로 하였다. 권취 온도가 500 ℃ 를 하회하면 마텐자이트가 과도하게 생성되어 본 발명에서 상정하는 원하는 형상이 얻어지지 않게 된다. 한편, 720 ℃ 를을 상회하면 등축의 페라이트립이 많아지기 때문에, 원하는 페라이트 결정립 형상이 얻어지지 않게 된다. 이상과 같은 이유에서, 권취 온도의 범위를 500 ℃ 이상 720 ℃ 이하로 하였다. 바람직하게는 530 ℃ 이상 680 ℃ 이다.

＜풀하드 냉연 강판＞

본 발명의 풀하드 냉연 강판은, 본 발명의 열연 강판을, 필요에 따라서 산세 후, 냉간 압연하여 이루어진다. 냉간 압연의 조건은 특별히 한정되지 않고 적절히 설정하면 된다. 여기서, 풀하드 냉연 강판이란, 냉간 압연 후에 어닐링 처리를 실시하지 않는 방법으로 제조된 냉연 강판을 의미한다.

본 발명의 풀하드 냉연 강판은, 본 발명의 열연 강판을 사용하여 제조되기 때문에, 하기 방법으로 측정된 판 두께의 최대치와 최소치의 차가 50 ㎛ 이하이고, 그 판 두께의 표준 편차가 20 ㎛ 이하이다.

(측정 방법)

실시예

표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 두께 250 ㎜ 의 강 소재에, 표 2 에 나타내는 열연 조건으로 열연 강판으로 하고, 그 열연 강판을 산세 후, 표 2 에 나타내는 냉연 조건으로 풀하드 냉연 강판으로 하였다. 또한, 온도는 다중 반사 온도계로 측정한 강판 표면 온도를 기준으로 하였다. 상기에 의해서 열연 강판 혹은 풀하드 냉연 강판으로부터 시험편을 채취하고, 이하의 수법으로 평가하였다.

(i) 조직 관찰 이미지

각 이미지의 면적률은 이하의 수법에 의해서 평가하였다. 열연 강판으로부터, 코일 길이 방향에 대해서 50 m 간격으로 강판 폭 방향 중앙으로부터 샘플을 채취하였다. 압연 방향과 평행한 단면 (斷面) 이 관찰면이 되도록 잘라내고, 판 폭 중심부를 1 ％ 나이탈로 부식 현출하고, 주사형 전자 현미경으로 2000 배로 확대하여 판 두께 1/4 t 부 (강판 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/4 t 의 위치 (t 는 판 두께)) 를 10 시야분 촬영하였다. 페라이트상은 입 내에 부식흔이나 세멘타이트가 관찰되지 않는 형태를 갖는 조직이고, 베이나이트상은 입 내에 부식흔이나 큰 탄화물이 확인되는 조직이다. 마텐자이트상은 입 내에 탄화물이 확인되지 않고, 백색의 콘트라스트로 관찰되는 조직이다. 펄라이트상은 세멘타이트가 라멜라상의 형태로 관찰되는 조직이다. 베이나이트상, 마텐자이트상, 펄라이트상을 제 2 상 조직으로서 계상하였다. 관찰 시야 면적에 대해서, 원하는 금속 조직이 차지하는 면적을 각 금속 조직의 면적률로 하고, 화상 해석에 의해서, 각 상의 면적률, 면적률의 표준 편차를 구하였다. 또, 상기 화상 해석에 기초하여, 페라이트립의 어스펙트비도 구하였다. 페라이트립의 어스펙트비는 각 페라이트립의 장축 방향의 길이를 단축 방향의 길이로 나눈 상의 평균치를 구하였다. 결과를 표 3 에 나타내었다.

(ⅱ) 인장 시험

얻어진 강판으로부터 압연 방향에 대해서 수직 방향으로 JIS5 호 인장 시험편을 제조하고, JIS Z 2241 (2011) 의 규정에 준거한 인장 시험을 5 회 행하고, 항복 강도 및 가공 경화 지수 (n 값) 를 구하였다. 인장 시험의 크로스 헤드 스피드는 10 ㎜/min 으로 하였다. 가공 경화 지수는 JIS Z 2253 (1996) 에서 정하는 방법에 따라서 구해지는 값으로서, 진 (眞) 변형역이 0.02 ∼ 0.05 에서 구하였다. 항복 강도의 변동, n 값의 변동 결과를 표 3 에 나타내었다. 또한, 항복 강도의 변동, n 값의 변동은, 길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다 폭 방향 중앙으로부터 샘플을 20 개 채취하고, 이 20 개의 샘플의 항복 강도 및 가공 경화 지수를 측정함으로써 구하였다. 또한, 변동이란 최대치와 최소치의 차다.

(ⅲ) 풀하드 냉연 강판의 형상성

길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다 폭 방향 중앙으로부터 샘플을 20 개 채취하고, 이 20 개의 샘플의 판 두께를 측정하였다. 판 두께 변동과 판 두께의 표준 편차의 결과를 표 3 에 나타내었다.

본 발명예는 모두, 풀하드 냉연 강판의 판 두께 변동이 50 ㎛ 이하, 판 두께의 표준 편차가 20 ㎛ 이하이고, 양호한 형상이 얻어지는 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는, 페라이트 결정립의 어스펙트비의 증대에 따라서, 특히 가공 경화 지수의 변동이 커졌다. 그 결과, 냉간 압연시의 가공 경화에 편차가 발생되어, 풀하드 냉연 강판의 형상은 악화되었다.

Claims

질량％ 로, C : 0.06 ％ 이상 0.18 ％ 이하, Si : 0.3 ％ 미만, Mn : 1.8 ％ 이상 3.2 ％ 이하, P : 0.03 ％ 이하, S : 0.005 ％ 이하, Al : 0.08 ％ 이하, N : 0.0010 ％ 이상 0.0070 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
페라이트립의 평균 어스펙트비가 3.0 이상인 강 조직을 갖는 열연 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 Ti : 0.005 ％ 이상 0.060 ％ 이하, V : 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하, W : 0.001 ％ 이상 0.2 ％ 이하, Hf : 0.001 ％ 이상 0.3 ％ 이하, Nb : 0.001 ％ 이상 0.08 ％ 이하, Cu : 0.001 ％ 이상 0.1 ％ 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 열연 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 Cr : 0.001 ％ 이상 0.8 ％ 이하, Ni : 0.001 ％ 이상 0.5 ％ 이하, Mo : 0.001 ％ 이상 0.5 ％ 이하, B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 열연 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 질량％ 로, 추가로 REM, Mg, Ca, Sb 의 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.0002 ％ 이상 0.01 ％ 이하 함유하는 열연 강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 방법으로 측정된 항복 강도의 최대치와 최소치의 차가 35 ㎫ 이하이고,
하기 방법으로 측정된 가공 경화 지수의 최대치와 최소치의 차가 0.015 이하인 열연 강판.
(측정 방법)
길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다 폭 방향 중앙으로부터 샘플을 20 개 채취하고, 이 20 개의 샘플의 항복 강도 및 가공 경화 지수를 측정한다.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 열연 강판을 냉간 압연하여 이루어지고,
하기 방법으로 측정된 판 두께의 최대치와 최소치의 차가 50 ㎛ 이하이고, 그 판 두께의 표준 편차가 20 ㎛ 이하인 풀하드 냉연 강판.
(측정 방법)
길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다 폭 방향 중앙으로부터 샘플을 20 개 채취하고, 이 20 개의 샘플의 판 두께를 측정한다.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 소재를, 1000 ℃ 이상 1300 ℃ 이하에서 가열하고,
조압연 개시부터 완료까지의 압하율을 80 ％ 이상 92 ％ 이하, 조압연의 압연 간격 시간을 5 초 이상 30 초 이하로 하는 조압연을 실시하고,
마무리 압연의 최종 패스로부터 세어 4 패스 전의 압하로부터 최종 패스하는 동안까지의 시간 및 압하율을 각각 5 초 이하 및 40 ％ 이상, 마무리 압연 온도를 800 ℃ 이상 920 ℃ 이하로 하는 마무리 압연을 실시하고,
마무리 압연 완료로부터 3.0 초 이내에 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 강제 냉각을 개시하고, 하기 방법으로 측정된 권취 온도를 500 ℃ 이상 720 ℃ 이하, 그 권취 온도의 표준 편차를 30 ℃ 이내로 하여 권취하는 열연 강판의 제조 방법.
(측정 방법)
길이 1000 m 의 열연 강판으로부터 길이 방향 50 m 마다, 폭 방향 중앙의 20 개 지점의 측정 지점에서 권취 온도를 측정한다.