KR100979020B1

KR100979020B1 - 초심가공용 고강도 박강판과 그 제조방법

Info

Publication number: KR100979020B1
Application number: KR1020030042396A
Authority: KR
Inventors: 강희재; 한상호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2010-08-31
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: CN1273632C; EP1518001A1; US20080210346A1; JP2005520054A; US7806998B2; JP4414883B2; CN1578845A; WO2004003247A1; US20040250930A1; KR20040002768A; EP1518001A4

Abstract

본 발명은 자동차 강판 등의 용도에 유용한 초심가공용 고강도 박강판과 그 제조방법에 관한 것이다. 이 박강판은, 중량%로, C:0.010%이하, Si:0.02%이하, Mn:1.5%이하, P:0.03-0.15%, S:0.02%이하, Sol.Al:0.03~0.40%, N:0.004%이하, Ti:0.005-0.040%, Nb:0.002-0.020%, 여기에 B:0.0001-0.0020%와 Mo:0.005~0.02%에서 선택된 1종, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고,

상기 P, Mn, Ti, Nb, B은 원하는 강도에 따라 관계식 1를 만족하며,

[관계식 1-1]인장강도 35급, 40kg급

29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm) 또는 Mo(%)]=35~44.9

[관계식 1-2]인장강도 45kg급

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm) 또는 Mo(%)]=45~50

상기 Ti, N, C, Nb은 다음의 관계식 2, 3을 만족하며,

[관계식 2]

0.6 ≤(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤3.5,

[관계식 3]

0.4≤(1/0.35)(Nb/7.75C) ≤2.2

Ti계와 Nb계 석출물이 30~60nm의 평균 크기로 분포되는 것이다. 또는, 상기

강판의 표면에 도금층을 가지는 박강판과 그 제조방법 역시 제공된다.

IF강, 가공성, 내파우더링성, 연속소둔, 알루미늄, 권취온도, 석출물

Description

초심가공용 고강도 박강판과 그 제조방법 {SUPER FORMABLE HIGH STRENGTH STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 냉연강판의 석출물거동에 영향을 미치는 강중 Al의 함유량의 영향에 대한 전자현미경 사진으로,

도 1(a)는 강중 sol.Al의 함량이 0.05%의 경우(소둔재결정 완료온도 830℃)

도 1(b)는 강중 sol.Al의 함량이 0.16%의 경우(소둔재결정 완료온도 800℃)

도 2는 냉연강판의 r값에 미치는 강중 Al의 함유량의 영향에 대한 조사결과를 나타내는 그래프이며,

도 3은 아연 도금강판의 파우더링성(도금층 무게 감량)에 미치는 강중 Al의 함유량의 영향에 대한 조사결과를 나타내는 그래프이고,

도 4는 냉연강판의 인장강도에 미치는 P, Mn, Ti, Nb, B 함유량의 영향에 대한 조사결과를 나타내는 그래프이며,

도 5는 냉연강판의 r값에 미치는 Ti, N, C의 함유량의 영향에 대한 조사결과를 나타내는 그래프이고,

도 6은 냉연강판의 r값에 미치는 Nb, C의 함유량의 영향에 대한 조사결과를 나타내는 그래프이고,

도 7은 냉연강판의 r값에 미치는 권취온도의 영향에 대한 조사결과를 나타내는 그 래프이다.

본 발명은 자동차 강판 등의 용도에 유용한 초심가공용 고강도 박강판과 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, Ti-Nb 첨가강으로서 조대한 Ti계 또는 Nb계 석출물이 분포되어 가공성이 우수하고 저온소둔이 가능한 박강판과 그 제조방법에 관한 것이다. 또한, 이 박강판은 표면처리가 적용되며, 내파우더링성이 우수하다.

최근 들어 자동차용 강판은 복잡한 형상으로 일체로서 성형이 되는 경향에 따라 높은 수준의 성형성이 요구되고 있다. 또한, 자동차의 차체 경량화와 안전성 향상을 위해 고강도화가 동시에 요구되고 있다. 따라서, 고강도인 동시에 높은 r값(Lankford value)을 갖춘 강판에 대한 연구개발이 진전되고 있다.

인장강도 35kgf/mm²급 이상이고 r값이 2.0이상인 자동차용 냉연강판에 관한 기술로는 (1) 일본 공개특허공보 평5-230541호, (2) 미국특허공보 US 5,360,493호, (3) 대한민국 공개특허공보 2002-0047573호가 있다.

(1) 일본 공개특허공보 평5-230541호는 Ti-Nb이 첨가된 극저탄소강에 탈산원소로서 Al을 0.2중량%이하로 첨가한 강 슬라브를 Ar₃변태점이하 500℃이상의 온도역에서 윤활 열간압연을 행한 다음, 재결정처리하고 냉간압연후에 연속소둔하고 있다.

(2) 미국특허공보 US 5,360,493호는 Nb 단독 첨가된 저탄소강에 AlN을 석출고정하기 위해 Al을 0.2중량%이하를 첨가한 강슬라브를 Ar₃변태점이하 500℃이상의 온도역에서 윤활 열간압연을 행하고 재결정처리한 다음 냉간압연후 연속소둔하고 있다.

상기 (1)(2)의 선행기술은 페라이트역에서 윤활압연을 행하는 기술이므로, 일반적인 열연설비에서 생산할 수 없다는 한계가 있다. 더욱이, 냉간압연전에 재결정 열처리해야 하는 단점이 있으며, 연속소둔온도가 실질적으로 890℃로 극히 높다.

한편, (3) 대한민국 공개특허공보 2002-0047573호는 Ti-Nb첨가 극저탄소강에 탈산원소로서 Al을 0.15%이하로 첨가한 냉연강판의 제조방법으로, 본 발명자가 제안한 것이다. 이 냉연강판은 열연판의 재결정처리를 행하지 않으면서도 인장강도가 40kgf/mm²급의 고강도이면서 r값도 2.0이상으로 성형성도 우수하다. 그러나, 이 기술 또한, 연속소둔온도를 830℃까지 낮추고 있지만 여전히 높은 편이다.

상기한 (1)(2)(3)의 선행기술들은 자동차용 냉연강판으로 아연도금 또는 합금화 용융아연도금이 적용된다. 따라서, 도금층의 내파우더링성 또한 중요하나, 내파우더 링성에 대해서는 고려하지 않고 있다.

본 발명에서는 저온에서도 연속소둔이 가능하고 또한, 가공성과 함께 도금층의 내파우더링성이 우수한 고강도 박강판과 그 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박강판은, 중량%로, C:0.010%이하, Si:0.02%이하, Mn:1.5%이하, P:0.03-0.15%, S:0.02%이하, Sol.Al:0.03~0.40%, N:0.004%이하, Ti:0.005-0.040%, Nb:0.002-0.020%, 여기에 B:0.0001-0.0020%와 Mo:0.005~0.02%에서 선택된 1종, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고,

상기 P, Mn, Ti, Nb, B은 원하는 강도에 따라 관계식 1을 만족하며,

[관계식 1-1]-인장강도 35급, 40kg급

29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm) 또는 Mo(%)]=35~44.9

[관계식 1-2]-인장강도 45kg급

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm) 또는 Mo(%)]=45~50

상기 Ti, N, C, Nb은 다음의 관계식 2, 3을 만족하며,

[관계식 2]

0.6 ≤(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤3.5,

[관계식 3]

0.4≤(1/0.35)(Nb/7.75C) ≤2.2

Ti계와 Nb계 석출물이 30~60nm의 평균 크기로 분포되는 것이다.

또한, 본 발명의 박강판은,

중량%로, C:0.010%이하, Si:0.02%이하, Mn:1.5%이하, P:0.03-0.15%, S:0.02%이하, Sol.Al:0.03~0.40%, N:0.004%이하, Ti:0.005-0.040%, Nb:0.002-0.020%, 여기에 B:0.0001-0.0020%와 Mo:0.005~0.02%에서 선택된 1종, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고,

[관계식 1-1]-인장강도 35급, 40kg급

29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm) 또는 Mo(%)]=35~44.9

[관계식 1-2]-인장강도 45kg급

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm) 또는 Mo(%)]=45~50

상기 Ti, N, C, Nb은 다음의 관계식 2, 3을 만족하며,

[관계식 2]

0.6 ≤(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤3.5,

[관계식 3]

0.4≤(1/0.35)(Nb/7.75C) ≤2.2

Ti계와 Nb계 석출물이 30~60nm의 평균 크기로 분포되고, 강판 표면에 아연도금층을 갖으며, 상기 강판의 Al의 함량은 다음의 관계, 도금층 무게 감량=-0.0642Ln(강중 sol. Al의 함량(%))-0.0534에서 구해진 Al의 함량 이상으로 함유되는 것이다.

또한, 본 발명의 냉연강판 제조방법은,

[관계식 1-1]-인장강도 35급, 40kg급

29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm) 또는 Mo(%)]=35~44.9

[관계식 1-2]-인장강도 45kg급

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm) 또는 Mo(%)]=45~50

상기 Ti, N, C, Nb은 다음의 관계식 2, 3

[관계식 2]

0.6 ≤(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤3.5,

[관계식 3]

0.4≤(1/0.35)(Nb/7.75C) ≤2.2를 만족하는 강 슬라브를

오스테나이트 단상역에서 열간마무리압연을 완료하여 다음의 조건, 730√(1-(Ti*/0.027)²) ± 15℃[여기서, Ti*=Ti(%)-3.43N(%)]를 만족하는 온도에서 권취한 다음, 냉간압연한 후, 780℃~830℃의 온도구간에서 연속소둔하는 것을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서 박강판은 냉연강판, 아연도금강판과 같은 표면처리강판을 의미하며, 아연도금강판은 합금화 아연도금강판을 포함한다. 또한, 인장강도 35kg급은 인장강도가 35~39.9kgf/mm²인 것, 40kg급은 인장강도 40~44.9kgf/mm² 인 것, 45kg급은 인장강도 45~44.9kgf/mm²인 것을 의미한다.

본 발명자들은 대한민국 공개특허공보 2002-0047573호에 제안한 냉연강판의 특성을 개량하기 위한 것이다. 본 발명자가 제안한 선행기술에서는 이 기술분야의 다른 선행기술들과 마찬가지로 Ti-Nb 첨가강에서 Al을 단순히 탈산원소로만 인식하고 있었다. 이는 일본 공개특허공보 평5-230541호도 마찬가지이다. 이와는 달리, 미국특허공보 US 5,360,493호의 경우 Al을 고용N의 석출 고정하는 원소로서 다른 시각에서 보고 있다. 그러나, 이 경우 Al은 Nb단독 첨가강에서 고찰한 것이다.

본 발명자들은 Ti-Nb 복합 첨가강에서 탈산원소로만 인식하고 있던 Al의 새로운 작용 특히, 석출물의 관계에 대해 주목하여 본 발명을 완성한 것이다.

첫째, Ti-Nb 복합 첨가강에서 Al은 Ti계 또는 Nb계 석출물의 구동력에 영향을 주어 r값을 크게 증가시킨다.

Ti-Nb복합 첨가강에서는 FeTiP의 석출물을 억제하는 것과 함께 Ti계와 Nb계 미세석출물(TiC, NbC, TiS, Ti₄C₂S₂)을 수십nm로 좀더 조대하게 형성되도록 할 때 가공성이 좋아진다.

본 발명에 따르면, Ti계와 Nb계 석출물은 30~60nm로서 조대하게 형성되어 가공성을 증진시킨다. Ti계와 Nb계 석출물의 형성과 그 크기에 영향을 주는 인자는 Al의 함량과 권취조건이다. Al의 함유는 Ti계와 Nb계 석출물이 분포수를 줄이면서 조대하게 되며, 이때, 권취온도가 그러한 석출물의 형성에 결정적인 영향을 준다. 즉, 강중의 질소와 결합하고 남은 유효 Ti(이하, Ti^*로 표기)의 양이 FeTiP 또는 TiC의 석출물의 구동력에 영향을 준다. 따라서, Ti^*의 양에 따라 권취온도를 적절히 조절하면 FeTiP 대신 TiC 등과 같은 석출물을 유도할 수 있으며, 이때의 TiC 등과 같은 석출물의 크기는 Al의 함유량에 영향을 받는다. 한편, 도 1은 저Al의 강과 고Al의 강에 대한 전자현미경사진으로, 고 Al의 강에서 석출물의 분포가 상대적으로 줄어들면서 그 크기도 보다 큰 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, Ti-Nb강에서 Al과 권취조건이 석출물의 분포수도 줄이고 조대하게 하는 놀라운 사실을 발견한 것이다.

이와 같이, Ti-Nb복합 첨가강에서 Al과 권취온도의 관계에 의해 얻어지는 석출물의 분포와 크기에 따른 효과는 r값으로 확인할 수 있다.

도 2에 나타난 바와 같이, Ti-Nb 복합첨가강에서 Al의 함유량이 높아지면 r값이 커진다. Al의 함유량이 0.151%이상, 특히, 0.21%이상될 때 r값은 더 크게 향상된다.

둘째. Al은 Ti-Nb 복합 첨가강에서 연속소둔온도를 낮춘다.

Ti-Nb 복합첨가강에서는 강도상승을 위해 P를 첨가하는데, 이 P는 재결정을 억제한다. 그런데, Al의 첨가량이 0.151%이상 특히 0.21%이상일 때 P의 재결정억제 작용을 방해하여 재결정을 촉진시켜서 연속소둔온도를 낮출 수 있다. 이와 함께 본 발명의 강에서는 조대한 석출물이 분포하므로 미세한 석출물에 의한 소둔재결정 지연현상이 방지된다.

셋째. Al은 Ti-Nb 복합 첨가강에서 내파우더링성을 개선한다.

Ti-Nb 복합 첨가강에서 Al는 도금시 결정립계를 따라 표층부로 확산하여 나와 도금층을 치밀하게 만들어 내파우더링성을 개선한다는 사실을 밝혀 내었다. 도 3에 나타난 바와 같이, Ti-Nb 복합 첨가강에서 Al의 함유량과 내파우더링성은 상관성이 있으며, 이러한 상관성이 기초하여 Al의 함유량을 조절하면 원하는 내파우더링성을 얻을 수 있는 것이다. 즉, 강판내 Al의 함유량이 다음의 관계, 도금층 무게 감량=-0.0642Ln(강중 sol. Al의 함량(%))-0.0534에 의해 구해진 Al의 함량 이상으로 함유되는 경우에는 보다 우수한 내파우더링성을 확보할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 Ti-Nb 복합첨가 강에서 조대한 Ti계 또는 Nb계 석출물에 의해 얻어지는 가공성의 개선에 기초하여 완성된 것이다. 이러한 본 발명의 강성분계에서 각 성분의 한정이유를 설명한다.

[C: 0.01%이하]

강중 C는 침입형 고용원소로서, 가공성에 유리한 {111} 집합조직의 형성을 저해하므로 0.01%이하로 제한하는 것이 바람직하다. C의 함량이 높을수록 탄질화물 형성원소인 Ti, Nb첨가량이 높아져서 경제적으로 불리하므로 보다 바람직하게는 C의 함량을 0.005%이하로 하는 것이다.

[Si: 0.02%이하]

강중 Si은 표면 스케일결함을 유발할 뿐만 아니라, 소둔시 템퍼칼라 및 도금시 미도금을 발생시키므로 그 함량을 0.02%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

[Mn: 1.5%이하]

강중 Mn은 치환형 고용강화 원소로서 강도확보를 위해 첨가되지만, 그 함량이 1.5%를 초과하면 연신율과 함께 r값이 급격하게 저하되므로 1.5%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

[P: 0.03~0.15%]

강중 P도 Mn과 마찬가지로 강도상승을 위해 첨가되는 대표적인 고용강화 원소이다. 본 발명강인 Ti-Nb계의 강종에서 P는 강도의 상승뿐만 아니라 결정립미세화 및 입계편석 등에 의해 r값에 유리한 {111}집합조직의 발달을 가져온다. 따라서, P의 함량을 0.03%이상 첨가하나, 그 함량이 0.15%를 초과하면 급격한 연신율의 저하와 함께 강의 취성이 크게 증가한다. 따라서, P의 함량을 0.03%~0.15%로 제한하는 것이 바람직하다.

[S: 0.02%이하]

S은 적으면 적을수록 가공성에 유리하므로 통상 0.005%이하로 낮게 관리한다. 그러나, 본 발명에서는 Mn이 첨가되므로 강중 S는 전부 MnS로 석출되어 고용 S에 의한 가공성 저하를 피할 수 있다. 따라서, S는 압연시의 에지크랙의 발생 위험이 있는 0.02%영역 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

[Sol.Al: 0.03~0.40%]

본 발명에서 Sol.Al은 가장 핵심적인 성분으로 P의 재결정억제 작용을 방해하여 재결정을 촉진시킨다. 또한, 도금시 결정립계를 따라 표층부로 확산하여 나와 도금층을 치밀하게 만들어 내파우더링성을 개선한다. 또한, Al은 Ti계와 Nb계 미세석출물(TiC, NbC, TiS, Ti₄C₂S₂)의 분포수를 줄이면서 좀더 조대하게 형성되도록 하여 r값을 증진시킨다. 이러한 Sol.Al의 작용은 0.03%이상 되어야 가능하며, 바람직하게는 0.151%이상 보다 바람직하게는 0.21%이상에서 큰 효과를 나타낸다. Sol.Al의 함량이 0.4%를 초과하는 경우에는 비용 상승 및 연주조업성 저하를 야기하므로, 그 함량을 0.03~0.40%, 바람직하게는 0.151~0.4%, 보다 바람직하게는 0.21~0.4%로 제한하는 것이다.

[N:0.004%이하]

N는 그 함량이 너무 많으면 가공성에 해가 되므로 그 만큼 Ti의 함량도 증가되어 바람직하지 않다. 따라서, 가능하다면 0.004%이하로 관리하는 것이 바람직하다.

[Ti: 0.005~0.040%, Nb: 0.002~0.020%]

Ti와 Nb은 가공성(특히 r값) 확보측면에서 중요한 원소로서, 이를 위해 Ti은 0.005%이상, Nb은 0.002%이상 첨가한다. 그런데, Ti이 0.040%초과, Nb이 0.020%를 초과하면 경제적인 측면에서 불리하므로 Ti은 0.005~0.04%, Nb은 0.002~0.020%로 하는 것이 바람직하다.

[B: 0.0001~0.002%와 Mo:0.005~0.02%에서 선택된 1종]

강중 B와 Mo는 P입계취성을 방지하여 2차가공취성을 방지하는 유용한 원소이다. B과 Mo을 복합 첨가하는 경우에는 r값이 약간 저하하고 비용도 상승되므로, B과 Mo중에서 선택된 1종 첨가하는 것이 바람직하다. B의 경우 그 첨가량을 정확히 제어하기가 용이하지 않다는 측면에서 Mo의 첨가가 용이할 수 있다. 본 발명에서 2차가공취성을 위해 첨가해야 하는 B의 첨가량은 0.0001%이상이고 Mo의 경우 0.005%이상이다. B의 첨가량이 0.002%를 초과 또는 Mo의 첨가량이 0.02% 초과의 경우에는 급격하게 가공성이 하락하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 따라 Ti-Nb복합 첨가강에서는 원하는 등급의 강도를 확보하면서 높은 r 값을 얻기 위해 다음의 관계식 1~3을 만족하도록 구성되는 것이 바람직하다.

아래의 관계식 1-1, 관계식 1-2는 각 성분이 인장강도에 미치는 영향도를 계수화하여 나타낸 경험식을 회귀식으로 구한 것이다. 관계식 1-1과 관계식 1-2는 P, Mn, B외에 Ti와 Nb이 강도에 영향을 준다는 사실에 근거하여 구한 것이다. Ti의 경우는 FeTiP의 석출을 조장하여 고용강화원소인 P의 강도강화 효과를 저감한다. 또한 Nb의 경우는 그 자체가 고용되어 강도를 증진시키는 효과를 부여한다.

즉, P, Mn, Ti, Nb, B을 원하는 강도에 맞추어 관계식 1-1 또는 관계식 1-2를 만족하도록 첨가되는 것이 바람직하다. 관계식 1-1은 35kg급, 40kg급에 적용되며, 관계식 1-2는 45kg급에 적용된다.

[관계식1-1]

29.1 + 89.4P(%) + 3.9Mn(%) - 133.8Ti(%) + 157.5Nb(%) + 0.18(B(ppm) 또는 Mo(%))=35~44.9

[관계식 1-2]

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21(B 또는 Mo)(ppm)=45~50

도 4에 나타난 바와 같이, P, Mn, Ti, Nb, B의 함량에 따라 계산된 관계식 1-1과 관계식 1-2의 값(인장강도 값)이 실측 인장강도 값과 거의 일치함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 냉연강판의 인장강도를 35~50kg/mm₂ 범위에서 원하는 등급으 로 설계할 수 있는 장점이 있다. 도 4에서 35kg급과 40kg급은 관계식 1-1에 의한 것이고, 45kg급은 관계식 1-2에 의한 것이다.

또한, Ti-Nb 복합 첨가강에서 탄질화물 형성원소인 Ti 및 Nb함량이 다음의 관계식 2, 3을 만족할 때, 가공성을 높일 수 있다. 즉, 도 5, 6에 나타난 바와 같이, r값은 관계식 2, 3에 의존하는 것을 알 수 있다.

[관계식2]

0.6 ≤ (1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤ 3.5

[관계식3]

0.4 ≤ (1/0.35)(Nb/7.75C) ≤ 2.2

관계식2는 Ti첨가량에 대해서 규정한 것이다. 강중 Ti량에서 고용 N와 원자 당량적으로 결합하고 남은 양의 65%[=(1/0.65)(Ti-3.43N)]와 강중 고용탄소와의 원자당량비가 0.6미만이면 고용탄소의 고정이 불안정하여 r값이 저하하게 되며, 또한 3.5를 초과하는 경우는 잉여 Ti함량이 너무 많아 강중에 FeTiP석출물이 다량 형성되어 r값이 저하하는 요인이 된다. 따라서, 가공성을 얻기 위한 Ti첨가량은 상기 관계식2로 최적화하는 것이 바람직하다. 상기 관계식2, 3에서 고용 N과 원자당량적으로 결합하고 남은 Ti량의 65%가 고용탄소와 결합한다는 수치는, 본 발명강에 있어서 탄소 석출물은 대부분 (Ti, Nb)C로 석출하며, 이 경우 고용탄소를 고정하는데 참여하는 Ti 및 Nb함량의 비를 실험적으로 구해본 결과, 65%:35%로 확인되었기 때문에 설정된 값이다.

또한, 관계식3은 Nb첨가량에 대해 규정하는 것으로, 강중 Nb량의 35%와 고용탄소량과의 비가 0.4미만인 경우는 불완전 스케벤징(scavenging)이 발생할 위험이 증가하며, 그 값이 2.2를 초과하는 경우는 강중 고용Nb량의 증가에 의해 가공성의 저하가 발생하므로 가공성을 얻기 위한 Nb첨가량은 상기와 같은 관계식으로 최적화하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 Ti-Nb복합 첨가강에는 Ti계와 Nb계의 석출물의 평균크기가 30~60nm로 조대하게 분포되어 있다. 이들 석출물의 평균 크기가 30nm미만의 경우에는 가공성이 좋지 않다. 석출물이 조대하게 분포하면 할수록 좋으나, 석출물의 평균 크기가 60nm를 초과하는 경우에는 가공성에 악영향을 주는 FeTiP의 석출량이 증가하게 되어 바람직하지 않다. 즉, 본 발명에서 60nm보다 큰 석출물을 얻기 위해서는 권취온도를 높여야 하는데, 이 경우 FeTiP석출물의 증가하게 되는 것을 확인하였다. 결국, FeTiP의 석출을 억제하면서 조대한 석출물을 얻을 수 있는 한계는 60nm로 조사되었다.

본 발명의 냉연강판에는 표면에 아연도금층을 가지는데, 이때 아연도금층의 파우더링성은 냉연강판의 Al의 함량에 영향을 받는다. 아래의 관계식은 도 3에 나타난 도금층의 무게감량(파우더링 평가시)과 강중 Al의 함량의 관계를 회귀식으로 구한 것이다.

도금층 무게 감량=-0.0642Ln(강중 sol. Al의 함량(%))-0.0534

따라서, 기준이 되는 도금층 무게 감량을 정하고, 이를 관계식에 대입하여 이 관계에서 구해진 강판내 Al의 함량 이상으로 강판내 Al을 함유시키면 기준이 되는 도금층 무게 감량 보다 도금층 무게 감량이 적은 아연도금강판을 얻을 수 있는 것이다.

다음으로 본 발명의 제조공정에 대하여 설명한다.

[열간압연공정]

상기와 같이 조성되는 강슬라브를 재가열한 후, 오스테나이트 단상역인 Ar₃변태점이상에서 마무리압연하는 조건으로 열간압연한다. 본 발명의 Ti-Nb복합 첨가강에서 Ar3변태점은 대략 900℃의 부근이다. 본 발명에서 마무리압연온도가 Ar₃변태점이하의 2상역에서 행해지는 경우에는 r값에 악영향을 미치는 집합조직이 발달하여 바람직하지 않다.

다음으로 열간압연한 강판을 권취한다.

권취온도(CT)는 관계식 4를 만족하도록 하는 것이다.

[관계식 4]

CT=730√(1-(Ti*/0.027)²) ± 15℃

여기서, Ti*는 Ti(%)-3.43N(%)이다.

Ti*는 강중의 질소와 결합하고 남은 유효 Ti을 의미한다. 따라서, 유효 Ti량이 높은 경우에는 가공성에 악영향을 주는 FeTiP의 석출될 가능성이 높다. 이 경우 FeTiP의 석출을 억제하기 위해서는 저온귄취를 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 유효 Ti량이 낮은 경우에는 고용탄소를 TiC등의 석출물로 고정시켜야 r값이 확보되므로, 이를 위해 고온권취를 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 유효Ti량에 따른 석출물의 구동력을 고려하여 구한 권취온도의 경험식이 관계식 4이다.

도 7에 나타난 바와 같이, 권취온도는 관계식 4에 의존하는 것을 알 수 있다. 도 7에는 관계식 4에 의해 계산된 권취온도를 기준으로 그 차이가 ± 15℃의 범위내에서는 r값이 양호함을 알 수 있다.

[냉간압연공정]

상기와 같이 권취하여 얻은 열연강판을 냉간압연한다.

냉간압연은 높은 r값을 얻기 위하여 70%이상의 냉간 압하율로 행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 70~90%의 냉간압하율로 행하는 것이다.

[연속소둔공정]

냉간압연한 냉연강판은 소둔을 행한다.

소둔은 연속소둔이 바람직하다. 본 발명에서 소둔온도는 780~860℃가 바람직하다. 소둔온도가 780℃미만의 경우에는 2.0이상의 r값을 얻기 어려우며, 860℃를 초과하는 경우에는 고온소둔으로 인해 조업상 스트립의 통판성 등에 문제가 발생할 우려 가 있다. 본 발명의 Ti-Nb첨가강에서 Al의 함량이 0.151%이상 또는 0.21%이상의 경우에는 소둔온도를 830℃이하로 낮출 수 있다. 따라서, 이 경우 소둔온도는 780~830℃에서 행할 수 있다.

연속소둔후의 냉각속도는 7~30℃/sec가 바람직하다. 인장강도 45kg급의 경우에는 연속소둔후의 냉각속도를 15~30℃/sec로 하는 것이 바람직하다. 냉각속도가 15℃/sec미만의 경우에는 45kg급으로서 원하는 강도를 얻기 어렵다.

연속소둔후에 형상교정 또는 표면조도 등의 조정을 위해 적당한 압하율로 조질압연을 실시해도 좋다. 또한, 본 발명에 따라 얻어진 냉연강판은 표면처리 강판의 원판에도 적용할 수 있다. 표면처리로서는 아연도금, 합금화 용융아연도금 등을 예로 들 수 있다. 이 경우 연속소둔처리 하고, 아연도금하거나 또는 아연도금후에 추가로 합금화처리가 행해질 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

실시예의 표에서 관계식 1, 2, 3, 4는 다음의 관계식을 이용하였다.

[관계식 1-1]-인장강도 35kg급, 40kg급

29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm) 또는 Mo(%)]=35~44.9

[관계식 1-2]-인장강도 45kg급

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm) 또는 Mo(%)]=45~50

[관계식 2]

0.6 ≤(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤3.5,

[관계식 3]

0.4≤(1/0.35)(Nb/7.75C) ≤2.2

[관계식 4]

730√(1-(Ti*/0.027)²) ± 15℃[여기서, Ti*=Ti(%)-3.43N(%)]

[실시예 1]

하기 표 1에 나타낸 강슬라브를 Ar³변태점이상에서 열간압연하고, 권취한 다음 표 2의 조건으로 냉간압연과 연속소둔처리하였다. 얻어진 냉연강판의 기계적특성을 표 2에 나타내었다. 표 1에서 Si의 함량인 0.01%이고, S의 함량도 0.01%이다.

표 2에서 r값은 15%의 인장예비변형을 준 후 3점법으로 측정하고 L방향(압연방향), D방향(압연방향으로 45도 방향), C방향(압연방향으로 90도 방향)의 평균값을 다음의 식, r=(rL+2rD+rC)/4로써 구하였다. 또한, 파우더링 특성 즉, 도금층의 무게감량은 시편을 100mm의 원형으로 펀칭한 후 드로잉비율 2.0의 조건으로 cupping하는 경우의 무게감량을 측정하여 조사하였다.

표에 나타난 바와 같이, 본 발명을 만족하는 강은 35kg급, 40kg급, 45kg급으로 다 양하게 인장강도 설계가 가능하고 r값이 2.0이상이며, 또한, 파우더링 평가시 도금층의 무게감량도 훨씬 적다.

[실시예 2]

표 3에 나타낸 강슬라브를 Ar₃변태점이상에서 열간압연하고, 권취한 다음 77%의 냉간압하율로 냉간압연하고 830℃에서 연속소둔 처리하였다. 얻어진 냉연강판의 기계적특성을 표 4에 나타내었다. 표 3에서 Si의 함유량은 0.01중량%이고, S의 함유량도 0.01중량%이다.

표 3에서 FDT는 열간 마무리 압연온도이고, CT는 권취온도이다.

[실시예 3]

표 5의 성분조성을 갖는 강 슬라브를 910℃에서 열간마무리 압연을 행하여 3.2mm의 열연강판으로 제조하고 표 6의 조건으로 권취한 다음, 77%의 냉간압하율로 냉간압연한 후, 하기 표 6의 연속소둔조건으로 냉연판을 연속소둔하였다. 제조된 냉연강판의 기계적 성질을 측정하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

하기 표 5의 강중의 Si의 함량은 0.01%이고, S의 함량은 0.01%이었다.

Ti* 는 총Ti량 - 3.43N(%)

상기 표 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 성분이 조성된 강을 이용하여 유효 Ti^*함량에 따라 계산된 권취온도(목표 온도)로 권취하여 박강판을 제조함으로써, 훨씬 더 높은 r값을 갖는 초심가공용 고강도강의 안정적 제조가 가능함을 알 수 있다.

[실시예 4]

표 7의 성분조성을 갖는 강 슬라브를 910℃에서 열간마무리 압연을 행하여 3.2mm의 열연강판으로 제조하고 표 8의 조건으로 권취한 다음, 77%의 냉간압하율로 냉간압연하였다. 이 냉연강판의 소둔재결정 완료온도를 측정하고 그 결과를 기계적성질과 함께 표 8에 나타내었다.

하기 표 7의 강중의 Si의 함량은 0.01%이고, S의 함량은 0.01%이었다.

표 8에 나타난 바와 같이, 권취목표온도 대비 낮은 온도로 권취작업한 경우는 극미세 석출물이 존재하여 r값 하락과 함께 소둔재결정 완료도 상승하였다. 너무 높은 온도로 권취한 경우는 강중 FeTiP가 다량 형성되어 r값이 하락하는 요인이 되었다. FeTiP는 소둔시 분해되어 재결정 집합조직의 발달을 저해하게 된다. 또한, 33번 강종의 경우처럼 S.Al함량이 높은 경우는 석출물이 안정하게 형성되어(크기 다소 증가 수반) 가공성 향상과 함께 소둔재결정온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 TiC등의 석출물의 분포수를 줄이면서 조대하게 분포하도록 하여 가공성이 우수하면서 저온소둔이 가능하고, 또한 내파우더리성이 우수

한 박강판이 제공되는 효과가 있다.

Claims

중량%로, C:0.010%이하, Si:0.02%이하, Mn:1.5%이하(0은 제외), P:0.03-0.15%, S:0.02%이하, Sol.Al:0.151~0.40%, N:0.004%이하, Ti:0.005-0.040%, Nb:0.002-0.020%, 여기에 B:0.0001-0.0020%와 Mo:0.005~0.02%에서 선택된 1종, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고,

상기 P, Mn, Ti, Nb, B은 원하는 강도에 따라 관계식 1를 만족하며,

[관계식 1-1]-인장강도 35급, 40kg급

29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm) 또는 Mo(%)]=35~44.9

[관계식 1-2]-인장강도 45kg급

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm) 또는 Mo(%)]=45~50

상기 Ti, N, C, Nb은 다음의 관계식 2, 3을 만족하며,

[관계식 2]

0.6 ≤(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤3.5,

[관계식 3]

0.4≤(1/0.35)(Nb/7.75C) ≤2.2

Ti계와 Nb계 석출물이 30~60nm의 평균크기로 분포되는 것을 특징으로 하는 초심가공용 고강도 박강판.
중량%로, C:0.010%이하, Si:0.02%이하, Mn:1.5%이하(0은 제외), P:0.03-0.15%, S:0.02%이하, Sol.Al:0.151~0.40%, N:0.004%이하, Ti:0.005-0.040%, Nb:0.002-0.020%, 여기에 B:0.0001-0.0020%와 Mo:0.005~0.02%에서 선택된 1종, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고,

상기 P, Mn, Ti, Nb, B은 원하는 강도에 따라 관계식 1를 만족하며,

[관계식 1-1]-인장강도 35급, 40kg급

29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm) 또는 Mo(%)]=35~44.9

[관계식 1-2]-인장강도 45kg급

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm) 또는 Mo(%)]=45~50

상기 Ti, N, C, Nb은 다음의 관계식 2, 3을 만족하며,

[관계식 2]

0.6 ≤(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤3.5,

[관계식 3]

0.4≤(1/0.35)(Nb/7.75C) ≤2.2

Ti계와 Nb계 석출물이 30~60nm의 평균크기로 분포되고, 강판 표면에 아연도금층을 갖으며, 상기 강판의 Al의 함량은 다음의 관계, 도금층 무게 감량=-0.0642Ln(강중 sol. Al의 함량(%))-0.0534에 의해 구해진 Al의 함량 이상으로 함유되는 것을 특징으로 하는 내파우더링성이 우수한 초심가공용 고강도 박강판.
삭제
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 Al은 0.21~0.4%임을 특징으로 하는 초심가공용 고강도 박강판.
중량%로, C:0.010%이하, Si:0.02%이하, Mn:1.5%이하(0은 제외), P:0.03-0.15%, S:0.02%이하, Sol.Al:0.151~0.40%, N:0.004%이하, Ti:0.005-0.040%, Nb:0.002-0.020%, 여기에 B:0.0001-0.0020%와 Mo:0.005~0.02%에서 선택된 1종, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고,

상기 P, Mn, Ti, Nb, B은 원하는 강도에 따라 관계식 1를 만족하며,

[관계식 1-1]-인장강도 35급, 40kg급

29.1+89.4P(%)+3.9Mn(%)-133.8Ti(%)+157.5Nb(%)+0.18[B(ppm) 또는 Mo(%)]=35~44.9

[관계식 1-2]-인장강도 45kg급

29.1+98.3P(%)+4.6Mn(%)-86.5Ti(%)+62.5Nb(%)+0.21[B(ppm) 또는 Mo(%)]=45~50

상기 Ti, N, C, Nb은 다음의 관계식 2, 3

[관계식 2]

0.6 ≤(1/0.65)(Ti-3.43N)/4C ≤3.5,

[관계식 3]

0.4≤(1/0.35)(Nb/7.75C) ≤2.2를 만족하는 강 슬라브를

오스테나이트 단상역에서 열간마무리압연을 완료하여 다음의 조건, 730√(1-(Ti*/0.027)²) ± 15℃[여기서, Ti*=Ti(%)-3.43N(%)]를 만족하는 온도에서 권취한 다음, 냉간압연한 후, 780℃~830℃의 온도구간에서 연속소둔하는 것을 포함하여 이루어지는 초심가공용 고강도 박강판의 제조방법.
삭제
제 5항에 있어서, 상기 Al은 0.21~0.4%임을 특징으로 하는 초심가공용 고강도 박강판의 제조방법.
삭제