KR101020887B1

KR101020887B1 - 냉연강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101020887B1
Application number: KR1020087015506A
Authority: KR
Inventors: 에이코 야스하라; 노부코 나카가와; 레이코 스기하라; 타다시 이노우에
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2007-01-05
Publication date: 2011-03-09
Also published as: WO2007080992A1; EP1975268A1; KR20080073761A; US20100221600A1; JP2007211337A

Abstract

질량%로, C： 0.010∼0.040%, Si： 0.02% 이하, Mn： 1.0∼2.5%, P： 0.02% 이하, S： 0.015% 이하, N： 0.004% 이하, Al： 0.020∼0.07%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 페라이트상과 제2상으로 이루어지고, 또한 상기 제2상의 체적율이 0.2% 이상 10% 미만인 마이크로 조직을 갖고, 또한 AI가 50MPa 이하, -0.20≤△r≤0.20, 판두께가 0.5mm 이하이고, 염가이며, 생산성을 저하시키는 일 없이 제조가능한, 내변형시효성이 뛰어나고 면내이방성이 작은 냉연강판.

Description

냉연강판 및 그 제조방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 전지 캔(Steel Sheet for battery can)용으로서 적합한 판두께 0.5mm 이하의 냉연강판에 관한 것이다.

냉연강판을 전지 캔으로 가공하는 방법으로서는, 딥 드로잉(deep drawing) 및 아이어닝 가공(ironing)을 적절하게 조합시킨 방법이 사용된다. 예를 들면, 드로잉 컵(drawing cup)으로 가공한 후, 아이어닝 가공을 실시하는 DI가공, 드로잉 컵으로 가공한 후, 인장(stretch)과 굽힘(bent), 굽힘 되돌림(bent back) 가공하고, 더 필요에 따라 아이어닝 가공을 실시하는 스트레치 드로잉(stretch drawing) 가공, 몇 단계의 드로잉 가공을 실시한 후, 아이어닝 가공을 실시하는 다단(多段) 드로잉 가공 등의 방법을 들 수 있다.

전지 캔의 가공에 있어서는, 가공 후의 캔 원주방향의 캔 높이가 고르지 않게 되는, 즉 귀발생(earing)을 억제하는 것이 요구된다. 냉연강판 등의 딥 드로잉성을 나타내는 지표로서 r값(랭크포드값： Lankford value)이 있지만, 상기 귀(ear)의 높이는 r값의 면내이방성(Planar inisotropy)을 나타내는 △r과 좋은 상관(相關)이 있다는 것이 일반적으로 알려져 있다. 구체적으로는, △r이 0에 가까 워지면, 귀의 높이는 낮아지게 된다고 여겨진다. 따라서, 귀의 발생을 억제하기 위해서는, △r를 0으로 하는 것이 바람직하지만, 일반적으로는, -0.20≤△r≤0.20이면 귀의 발생은 실질적으로 확인되지 않는다.

또한, 딥 드로잉 가공시에 스트레쳐·스트레인(stretcher strain)으로 불리우는 주름(wrinkle)이 발생하면, 이에 기인하여 외관의 악화나 형상 불량에 따라, 캔 형상이 열화(劣化)된다. 이를 방지하기 위해서, 전지 캔용 냉연강판에는, 내변형시효성(non-ageing property)이 뛰어난 것이 요구된다. 실용적으로는, 변형시효성 지수(ageing index) AI가 50MPa 이하인 것이 필요하다.

내변형시효성이 뛰어나고, 면내이방성이 작은 전지 캔용 냉연강판으로서, 예를 들면 일본특허공개 2002-88446호 공보에는, 질량%로, C： 0.015∼0.06%, Si： 0.03% 이하, Mn： 0.1∼0.6%, P： 0.02% 이하 , S： 0.04% 이하, Cr： 0.03∼0.10%, Al： 0.03∼0.12%, N： 0.0030% 이하, B： 5PPm≤B-(11/14) N≤30 PPm, 잔부(殘部) Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 표면 평균거칠기 Ra가 0.02∼0.2㎛이고, 이방성이 뛰어난 전지 캔용 Ni도금 강판이 개시되어 있다. 이 강판의 제조에 있어서는, 내변형시효성의 개선을 위해서, 상자형 소둔로(box annealing furnace)에 의해 고용 C(solute C)의 석출처리가 행하게 된다.

또한, 주로 판두께 0.15∼0.25 mm 정도의, 음료수 캔 전용 용도를 상정(想定)한 캔용 강판에서는, 일본특허공개 평4-337049호 공보에, 질량%로, C： 0.15% 이하, Si： 0.10% 이하, Mn： 3.00% 이하, Al： 0.150% 이하, P： 0.100% 이하, S： 0.010% 이하, N： 0.0100% 이하, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 페 라이트상(ferrite phase)과 마르텐사이트상(martensite phase) 또는 베이나이트상(banite phase)인 제2상(second phase)과의 복합조직(complex phase micrstructure)을 갖고, 인장강도(TS： tensile strength)가 40kgf/mm² 이상, 연신(elongation)이 15% 이상, 소부경화성(bake hardenability)이 5kgf/mm²(50MPa) 이상이며, 또한 면내이방성이 작은 캔용 고강도· 양호한 가공성 냉연강판이 개시되어 있다. 이 강판의 제조에는, 층상(層狀)조직을 개선하거나 면내이방성을 작게 하기 위해서, 2회 냉간압연 - 2회 소둔법이 채용되고 있다.

그리고, 본원의 최초의 기초출원보다 후에 공지된 기술로서 일본특허공개 2006-137988호 공보에는, C： 0.04∼0.60%, Si： 0.80∼3.0% 이하, Mn： 0.3∼3.0%, P： 0.06% 이하, S： 0.06% 이하, Al： 0.1% 이하, N： 0.0010∼0.0150% 이하, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 전지 캔용 강판이 개시되어 있다. 이 강판은 소형 전지의 용량을 증대하기 위해서 캔 벽을 얇게 해도 전지 캔의 강도를 확보할 수 있도록 한 450MPa 이상의 인장강도를 갖는 고강도 강판이다.

즉, 최근에, 전지 용량을 크게 하기 위해서, 전지 캔의 캔 벽을 박육화(薄肉化)하는 것이 시도되고 있지만, 그를 위해 400MPa 이상의 인장강도를 갖는 고강도 강판이 요구되고 있다. 상기 일본특허공개 2006-137988호 공보에 기재한 기술은 이 요청에 따르려고 하는 것이다. 그리고, 팽창·수축력을 반복하여 받는 2차 전지의 고(高)수명화에도, 전지 캔용 강판의 고강도화는 유효하다고 기대된다.

발명의 개시

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나, 일본특허공개 2002-88446호 공보에 기재한 전지 캔용 Ni도금 강판에서는, N량과 B량을 엄밀하게 제어할 필요가 있다. 즉, BN(질화붕소)으로서 석출하기 위해서 필요한 B량이 부족한 경우, 잉여의 N은 미세한 AlN를 생성하고, 이것은 귀의 발생을 야기한다는 문제가 있다. 또한, 상소둔(batch annealing)이 필요하기 때문에, 특성이 불균일하게 되거나 생산성이 현저하게 저하하거나 하는 등의 문제가 있다.

또한, 일본특허공개 평 4-337049호 공보에 기재한 캔용 고강도·양호한 가공성 냉연강판에서는, AI(변형시효성 지수)에는 언급하지 않고, 뛰어난 내변형시효성을 얻을 수 있을지 아닐지가 불분명하다. 또한, 2회 냉간압연 - 2회 소둔법으로 제조할 필요가 있어, 현저한 제조비용의 증가나 생산성의 저하를 초래한다는 문제가 있다.

일본특허공개 2006-137988호 공보에 기재한 전지 캔용 강판에서는, 뛰어난 내변형시효성을 얻지 못하고, 또한, 반드시 -0.20≤△r≤0.20으로는 되지 않는, 즉 면내이방성이 작지는 않다는 문제가 있다. 또한, 고강도화를 위해서 Si의 고용강화를 이용하기 때문에, 항복강도(YS： yield strength)가 400MPa 이상으로 되는 경우가 있어, 딥 드로잉 가공시의 부하를 과도하게 크게 하여, 생산성을 저하시키거나 금형(die)을 열화시킨다는 문제를 일으킨다.

본 발명은 염가로, 생산성을 저하시키는 일 없이 제조가능하고, AI가 50MPa 이하이고 내변형시효성이 뛰어나며, -0.20≤△r≤0.20으로 면내이방성이 작은 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 고강도이면서 YS가 낮은 냉연강판 및 그 제조방법을 선택사항으로서 더 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명자들이 1회의 연속소둔으로, 내변형시효성이 뛰어나고, △r이 작은 강판을 제조하는 방법에 대해 여러 가지 검토하였다. 그 결과, 통상의 저(低)탄소강을 베이스(base)로 설계한 성분계(成分系)를 사용하고, 냉간압연시의 압하율(壓下率)을 80∼88%로 하며, 또한 적정한 비율로 페라이트상과 제2상으로 이루어지는 복합조직으로 함으로써, AI가 50MPa 이하이고 내변형시효성이 뛰어나며 -0.20≤△r≤0.20으로 면내이방성이 작은 냉연강판을 제조할 수 있다는 것을 찾아냈다.

본 발명은 이러한 발견에 근거하여 이루어진 것이다.

즉, 본 발명은 질량%로, C： 0.010∼0.040, Si： 0.02% 이하, Mn： 1.0∼2.5%, P： 0.02% 이하, S： 0.015% 이하, N： 0.004% 이하, Al： 0.020∼0.07%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 페라이트상과 제2상으로 이루이고, 또한 상기 제2상의 체적율이 0.2% 이상 10% 미만인 마이크로 조직(microstructure)을 갖고, AI가 50MPa 이하, △r이 -0.20 이상, 0.20 이하, 판두께가 0.5mm 이하인 것을 특징으로 하는, 내변형시효성이 뛰어나고 면내이방성이 작은 냉연강판을 제공한다.

고강도이면서 저(低)YS를 실현하는 관점으로부터는, 본 발명의 강판은 질량%로, Mn： 1.8∼2.5%인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 강판에서는, 질량%로, Cr： 1% 이하, Mo： 1% 이하, B： 0.01% 이하 중에서 선택된 적어도 1종의 원소가 더 함유되는 것이 바람직하고, 그 중에서도 특히 Cr의 첨가가 바람직하다.

본 발명의 강판은 예를 들면, 질량%로, C： 0.010∼0.040%, Si： 0.02% 이하, Mn： 1.0∼2.5%, P： 0.02% 이하, S： 0.015% 이하, N： 0.004% 이하, Al： 0.020∼0.07%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강편(slab)을, Ar₃ 변태점 이상의 압연종료온도(마무리 압연 출구측 온도： finisher delivery temperature)로 열간압연하고, 540∼730℃의 권취온도(coiling temperature)로 권취하여 열연판으로 하고, 이어서 상기 열연판을, 압하율 80∼88%로 냉간압연하여 냉연판으로 하고, 상기 냉연판을 700∼850℃의 소둔온도로 연속소둔하는 방법에 의해 제조할 수 있다(본 발명의 제조방법).

그리고, 열간압연에 있어서는, 강편이 식기 전에 직접 열간압연해도 좋고, 식은 후에 가열로에 삽입하여 재가열(reheating)하고나서 행하여도 좋다. 또한, 열간압연 후, 냉간압연에 앞서 산세(酸洗)를 실시해도 좋다. 또한, 소둔 후, 조질압연(temper rolling)을 실시해도 좋다.

본 발명의 제조방법에서는, 질량%로, Mn： 1.8∼2.5%인 강편을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제조방법에서는, 질량%로, Cr： 1% 이하, Mo： 1% 이하, B： 0.01% 이하 중에서 선택된 적어도 1종의 원소가 더 함유되는 강편을 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 특히 Cr의 첨가가 바람직하다.

본 발명의 강판은 전지의 부품인 전지 캔용으로 사용할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 강판을 딥 드로잉 가공(아이어닝 가공 등, 다른 가공을 병용하는 경우를 포함함)하여, 전지 캔으로 성형하여, 전지의 제조에 제공할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하에, 본 발명인 내변형시효성이 뛰어나고, 면내이방성이 작은 냉연강판의 상세한 사항을 설명한다. 그리고, 이하의 성분 함유량의 단위인 「%」는 특별히 단정하지 않는 한 「질량%」를 나타낸다.

(1) 성분

C： 0.010 이상, 0.040% 이하

C는 DI가공이나 딥 드로잉 가공에 있어서, 강도에 큰 영향을 미치는 원소이며, 또한, 본원에 있어서 핵심(point)인 제2상을 얻기 위해서 중요하다. C량이 0.010% 미만에서는, 제2상을 얻지 못하고, 또한 필요한 강도도 얻을 수 없다. 한편, C량이 0.040%를 넘으면, 탄화물의 증대에 의해 가공성이 저하하고, 또한 내변형시효성도 열화된다. 또한, 탄화물의 증대에 의해 경질화(硬質化)하여 냉간가공성(cold workability)이 열화되고, 본원의 제조방법인 압하율 80∼88%로 냉간압연을 행하면, 냉간압연시의 압연 부하(압연 하중)이 지나치게 커진다. 이 때문에, 냉간압연성을 저해함과 아울러 형상 불량이나 표면특성 열화의 문제를 일으킨다. 따라서, 강(綱) 중의 C함유량은 0.040% 이하로 한다. 그리고, 더 바람직하게는 0.030% 이하, 더욱 더 바람직하게는 0.025% 이하로 한다.

Si： 0.02% 이하

Si는 불순물 원소이며, Si량이 0.02%를 넘으면, 경질화나 도금성의 현저한 열화를 초래한다. 이 때문에, 강 중의 Si함유량은 0.02%로 제한한다. 그리고, 공업적으로 저감할 수 있는 Si의 하한값은 0.001% 정도이다.

Mn： 1.0% 이상, 2.5% 이하

일반적으로, Mn는 강 중의 S를 MnS로서 석출시켜, 강편의 열간 균열을 방지하는데 유효한 원소이다. 또한, 본원에 있어서는, C와 마찬가지로 제2상을 얻는데 있어서 중요한 원소이며, 1회의 냉간압연 및 연속소둔으로 제2상을 안정되게 형성시키기 위해서는 Mn량을 1.0% 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mn량이 2.5%를 넘으면, 강편 비용의 현저한 증대를 초래할 뿐만 아니라, 가공성을 저하시킨다. 따라서, 강 중의 Mn함유량은 1.0∼2.5%로 한다. 더 바람직하게는 1.3% 이상이다.

또한, 최근 요구되는 고강도화를, YS를 과대로 하지 않고 달성하기 위해서는, Mn량을 1.8% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명자들이 검토하였던 바, 본 발명에 있어서도, TS가 400MPa 이상의 경우는 YS를 255MPa 이하로 하면 이러한 문제는 확실히 일어나지 않게 되어, 그렇다면 강 중의 Mn함유량을 1.8∼2.5% 로 하는 것이 바람직하다.

P： 0.02% 이하

P는 불순물 원소이며, P량이 0.02%를 넘으면, 가공성을 저하시키기 때문에, 강 중의 P함유량의 상한은 0.02%로 제한한다. 그리고, 공업적으로 저감할 수 있는 P의 하한값은 0.001% 정도이다.

S： 0.015% 이하

S는 불순물 원소이며, S량이 0.015%를 넘으면, 열간압연 중에 적열취성(赤熱脆性)을 일으키기 때문에, 강 중의 S함유량의 상한은 0.015%로 제한하지만, 적을수록 바람직하다. 그리고, 공업적으로 저감할 수 있는 S의 하한값은 0.0001% 정도이다.

N： 0.004% 이하

N은 불순물 원소이며, N량이 0.004%를 넘으면, 강편의 연속주조 중에 AlN이 석출하여 열간취성(熱間脆性)에 기인하는 강편 균열을 유발하기 때문에, 강 중의 N함유량의 상한은 0.004%로 제한한다. 그리고, 공업적으로 저감할 수 있는 N의 하한값은 0.0001% 정도이다.

Al： 0.020% 이상, 0.07% 이하

Al은 강의 탈산에 필요한 원소이기 때문에, Al량을 0.020% 이상으로 할 필요가 있다. 즉 Al량이 0.020% 미만인 경우, 탈산이 불완전하게 되기 때문에 집합조직이 불안정하게 되고, 예를 들면 △r를 안정되게 ±0.20 이내로 하는 것이 곤란하게 된다. 한편, Al량이 0.07%를 넘으면, 개재물(介在物)이 증가하여 표면결함이 발생하기 쉬워지기 때문에, Al량의 상한은 0.07%로 한다.

잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이지만, Cr： 1% 이하, Mo： 1% 이하, B： 0.01% 이하 중에서 선택된 적어도 1종의 원소가 더 함유되는 것이 이하의 이유에 의해 바람직하다.

Cr, Mo, B ; Cr： 1% 이하, Mo： 1% 이하, B： 0.01% 이하

Cr, Mo 및 B는 강의 담금질성을 향상시켜, 안정되게 제2상을 형성시키는데 유효한 원소이다. 그러나, Cr과 Mo의 양이 각각이 1%를 넘으면, 또한 B량이 0.01%를 넘으면, 강의 강도를 상승시켜 가공성을 저하시키기 때문에, Cr과 Mo의 양은 각각 1% 이하, 바람직하게는 0.8% 이하로 하고, B량은 0.01% 이하, 바람직하게는 0.008% 이하로 한다. 그리고, 안정되게 제2상을 형성하기 위해서는 Cr과 Mo량은 각각 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.01% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 또한, 동일한 이유에 의해, B량은 0.0002% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

그리고, Mo 및 B는 YS나 TS를 과잉으로 상승시키는 경향이 있다. 안정되게 TS： 400∼480MPa 또한 저(低)YS를 달성하는 관점으로부터는, 상기 3종 중에서는, Cr이 현격히 뛰어난 첨가 원소이다.

(2) 마이크로 조직

AI가 50MPa 이하로 되도록 하는 뛰어난 내변형시효성을 얻기 위해서는, 페라이트상과 제2상으로 이루어지는 마이크로 조직으로 하고, 한편 제2상의 체적율을 0.2% 이상으로 할 필요가 있다. 제2상의 존재가 내변형시효성을 개선하는 이유는 반드시 명확하지 않지만, 제2상에 C를 농화(濃化)시킴으로써 페라이트상 중의 고용(固溶) C가 저감하기 때문이라고 추측된다. 그리고, 충분한 가공성을 얻기 위해서, 제2상의 체적율은 10% 미만으로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 5% 이하이다. 더 바람직한 상한은 3% 이다. 또한, 바람직한 하한은 0.5%, 더 바람직하게는 1.0% 이다.

여기서, 제2상이란, 강판을 페라이트 단상역(單相域)보다 고온의 영역에서 냉각함에 있어서, 통상의 폴리고날(polygonal) 페라이트로 변태하지 않고 다른 상(相)이 출현 또는 잔존한 부분을 가리킨다. 본원에서 제2상은 주로 마르텐사이트상이지만, 그 이외에 펄라이트상, 베이나이트상, 잔류 오스테나이트상, 탄화물 등이 함유되어도 좋다. 그리고, 이러한 마르텐사이트 이외의 상은 내변형시효성을 개선을 위해서, 제2상 중에 차지하는 체적율을 40% 이하로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 체적율은 강판의 단면 관찰에 의해 얻어지는 면적율과 같은 것으로 간주한다.

페라이트상과 체적율로 0.2% 이상, 바람직하게는 O.5% 이상, 더욱 더 바람직하게는 1.0% 이상, 한편 10% 미만, 바람직하게는 5% 이하, 더욱 더 바람직하게는 4.0% 이하의 제2상과의 복합조직을 실현하기 위해서는, 강판의 조성을 상기 범위로 조정한 다음, 제조조건, 특히 연속소둔조건을 후술하는 바와 같이 제어한다.

(3) 그 밖의 특징

본 발명의 강판은 전지 캔 성형 등의 가공에서의 스트레쳐·스트레인을 방지하기 위해서, AI를 50MPa 이하로 한다. 특히 C량 및 마이크로 조직을 상기와 같이 조정함으로써, AI： 50MPa 이하를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 강판은 전지 캔 성형 등의 가공에서의 귀의 발생을 억제하기 위해서, △r를 -0.20 이상, 0.20 이하로 한다. r값 및 △r은 주로 강판의 결정립 방위(집합조직)의 영향을 받는다. △r： -0.20 이상, 0.20 이하로 되는 집합조직을 얻기 위해서는 강판의 조성을 상기 범위로 조정한 다음, 제조조건, 특히 냉연압하율을 후술하는 바와 같이 제어한다. 그리고, △r은 압연 방향으로 평행, 45° 및 90°의 3 방향의 r값인 r0, r45, r90으로부터, △r = (r0+r90-2×r45)/2에 의해 구하게 된다.

본 발명의 강판은 전지 캔으로서 많이 사용되는 0.5 mm 이하로 할 필요가 있고, 박육화의 요구에 응하기 위해 0.4 mm 미만으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 판두께는 0.25mm를 넘는 것이 바람직하고, 0.3mm 이상으로 하는 것이 더 바람직하다. 본 발명의 조성·제조조건은 특히 상기 판두께 범위에 있어서 상기 마이크로 조직이나 △r의 달성이 용이해지도록, 최적화되어 있다.

본 발명의 강판은 TS： 400MPa 이상이면서 YS： 255MPa 이하의 고강도 저YS강판인 것이 바람직하다. 그러나 이러한 범위에 한정은 되지 않으며, TS가 약 380MPa 이상, YS 약 300MPa 이하에서도 문제는 없다. TS의 상한은 특별히 없고, 약 600MPa 정도의 것까지 제조할 수도 있지만, 적합한 값으로서는 성형성, 특히 아이어닝 가공에서의 금구(金具)에 대한 부하를 경감하는 관점으로부터, 480MPa 이하인 것이 좋다.

(4) 제조방법

본 발명의 냉연강판은 상기 조성을 갖는 강편을, 예를 들면 연속주조법에 의해 제조한 후, 강편이 식기 전에 직접 혹은 식은 강편을 재가열한 후, Ar₃ 변태온도 이상의 압연종료온도로 열간압연하고, 540∼730℃의 권취온도로 권취하여 열연판으로 하고, 이어서 상기 열연판을, 산세(酸洗)한 후, 압하율 80∼88%로 냉간압연하여 냉연판으로 하고, 상기 냉연판을 700∼850℃의 소둔온도로 연속소둔하는 방법에 의해 제조할 수 있다.

주조편을 재가열하는 경우의 가열온도는 1050∼1300℃의 범위가 바람직하다. 이것은 1050℃ 미만의 가열온도에서는, 열간압연의 압연종료온도를 Ar₃ 변태온도 이상으로 하는 것이 곤란하게 되기 쉽고, 1300℃를 넘는 가열온도에서는, 주조편 표면에 생성하는 산화물량이 많아져, 표면결함이 발생하기 쉬워지기 때문이다. 강편에 직접 압연을 시작하는 경우의 열간압연 개시온도도, 1050∼1300℃의 온도범위가 바람직하다.

열간압연의 압연종료온도를 Ar₃ 변태온도 이상으로 하는 이유는 압연 후의 결정립 직경을 균일하게 하고, 또한 열연판 단계에서의 이방성을 작게하기 위해서이다. 그리고, Ar₃ 변태온도는 종래 공지의 방법으로 구하면 좋고, 예를 들면 포머스터 시험장치(Formaster)에 의해 시험편을 가열한 후, 냉각 중의 열팽창율의 변화를 관찰함으로써 구할 수 있다.

열간압연 종료 후의 권취온도는 강판의 형상, 폭방향의 재질 균일성을 확보하고, 또한, 고용 N을 AlN 등으로 하여 고정해 석출시키기 때문에, 통상의 조건인 540℃ 이상이면 좋다. 그러나, 730℃를 넘으면, 탈스케일성이 열악하게 되고, 또한 결정립직경이 조대화하여 면내이방성을 안정되게 작게 할 수 없게 되므로, 730℃ 이하로 할 필요가 있다.

이렇게 하여 제조된 열연판은 통상, 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위해서 통상 방법에 의해 산세가 실시된다.

그 후, 열연판은 냉간압연에 제공되지만, -0.20≤△r≤0.20으로 하기 위해서, 80∼88%의 압하율로 냉간압연 할 필요가 있다. 압하율이 80% 미만 혹은 88%를 넘으면, 면내이방성이 커져, -0.20≤△r≤0.20으로 하는 것이 곤란하게 된다. 그리고, 냉연판의 판두께는 전술한 바와 같이 전지 캔 용도에 적절한 0.5mm 이하로 할 필요가 있다.

이렇게 하여 제조된 냉연판은 계속 700∼850℃의 소둔온도로 연속소둔된다. 소둔온도의 하한을 700℃로 한 것은, 이보다 낮은 온도에서는, 완전하게 재결정시킬 수 없기 때문이다. 또한, 상한을 850℃로 한 것은, 이보다 높은 온도에서는, 결정립이 조대(粗大)하게 되어, 가공시에 조면화(roughen)가 발생하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 소둔을 연속소둔으로 실시하는 것은, 생산성이 뛰어나고, 제2상 형성을 위한 냉각속도를 확보할 수 있기 때문이다.

소둔의 균열시간은 특별히 규정할 필요는 없지만, 재료 특성의 안정성을 확보하는데 있어서 30초 정도 이상으로 하고, 장시간 소둔해도 비용상승으로 될 뿐이므로 180초 이하로 하는 것이 바람직하다.

그 밖의 연속소둔 조건으로서는, 상기와 같이 소둔온도를 규정하는 이외는 특별히 규정할 필요는 없고, 통상의 연속소둔라인에서 소둔하면 좋다. 그리고, 소둔 후의 평균 냉각속도는 5∼50℃／s의 범위 내로 하는 것이 바람직하지만, 이는 판두께 0.5 mm 이하의 강판에 있어서, 통상의 연속소둔 조업으로 달성할 수 있는 범위이다. 제2상의 체적율을 5% 이하 등의 적합 범위로 제어하는 경우, 판두께를 0.25 mm 초과 등으로 더 적정화함으로써, 연속소둔에서의 달성이 용이하게 된다.

또한, 소둔 후는 강판 형상이나 표면거칠기를 조정하는 것을 목적으로 하여 조질압연을 실시하는 것이 바람직하고, 조질압연의 신장율은 통상의 범위인 0.3∼2.0%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

이상의 제조조건으로 함으로써, AI： 50MPa 이하, 및 10.20≤△r≤0.20이 달성된다.

소둔 후의 강판에는, 필요에 따라, Ni도금, Sn도금, Cr도금 혹은 그러한 합금 도금을 실시해도 좋다. 또한, 도금 후에 300∼800℃ 정도의 온도 범위에서 확산소둔을 실시하여 합금도금으로 해도 좋다. 또한, 소둔 후의 강판이나 도금 후의 강판에는 각종 표면처리를 실시하거나 수지 피복 등을 부여하거나 할 수도 있다.

본 발명의 강판은, 특별히 전지의 부품으로 되는 전지 캔에의 적용에 적합하고, 강판 수율이 좋게 전지 캔을 제조할 수 있다. 전지 캔을 제조함에 있어서는, 이미 설명한, DI가공 등의 여러 가지의 가공방법을 적용할 수 있다. 또한, 전지 캔으로 성형한 후의 캔 벽두께에 대하여, 종래의 0.23∼0.25mm에 대하여, 10%(강판 TS： 380MPa)∼30%(강판 TS： 약 500MPa) 정도 두께를 저감하여 0.18∼0.21mm의 범위에서 전지 캔을 제조할 수 있다. 본 발명의 강판을 적용할 수 있는 전지(화학전지)의 종류에 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 건전지나 2차 전지(리튬 이온 배터리, 니켈수소 전지, 니켈 카드뮴 전지 등)등에 적용할 수 있다. 본 발명의 강판은 특히 2차 전지에 매우 적합하게 적용할 수 있다.

전지의 제조에 있어서는, 전지 캔에 양극 재료, 음극 재료, 세퍼레이터(separator), 단자 등 다른 필요한 소재·부재를 장입(裝入)·장착(裝着)한다.

[실시예]

(실시예 1)

표 1에 나타내는 성분 조성의 강 No. 1∼4를 용제하고, 연속주조법으로 강편으로 하였다. 이러한 강편을 1250℃로 가열한 후, 이러한 강의 Ar₃ 변태온도 이상인 900℃의 압연종료온도로 열간압연하고, 700℃의 권취온도로 권취하여 열연판으로 하였다. 이렇게 하여 제작한 열연판을, 산세 후, 표 2에 나타내는 압하율로 냉 간압연하여 판두께를 0.38mm로 하였다. 이어서, 연속소둔라인으로 소둔온도 750℃, 균열시간 45초로 재결정소둔을 실시한 후, 0.5%의 신장율로 조질압연을 실시하여 강판 기호 A∼H 및 Z의 시료를 제작하였다. 연속소둔에서의 냉각속도는 15∼25℃／s로 하였다.

그리고, 강판 기호 H는 냉간압연의 압하율 80%(본 발명의 하한)에서도 냉간압연 부하(하중)가 너무 커서 압연 곤란하였기 때문에, 압하율 65%로 1차 냉간압연 후 소둔온도 800℃, 균열시간 30초로 소둔하고, 압하율 70%로 2차 압연을 실시하여 최종의 재결정소둔을 실시하였다.

얻어진 시료에 대하여, 다음의 방법으로 △r, AI, YS, TS, 마이크로 조직의 조사를 하였다.

△r： 얻어진 강판 시료로부터 압연 방향에 대하여 0°, 45°, 90°방향으로 JIS5호인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241에 따라 0°, 45°, 90°방향의 r값인 r0, r45, r90을 측정하여, △r = (rO+r90-2×r45)/2를 구하였다.

AI： 얻어진 강판 시료로부터 압연 방향에 대하여 0°향향으로 JIS5호 인장 시험편을 채취하고, 7.5%의 인장변형을 하여 가동전위(可動轉位)를 도입한 후, 100℃×1시간의 항온처리를 실시하여, 이하의 식에서 AI를 산출하였다. ,

AI = (항온처리 후의 하(下)항복하중 - 변형 도입 후의 하중)/

(변형 도입전의 시험편 평행부의 단면적)

YS, TS： 얻어진 강판 시료로부터 압연 방향에 대하여 0°방향으로 JIS5호 인장 시험편을 채취하고, 인장속도 10mm/min로 인장시험을 하고, 항복강도 YS와 인 장강도 TS를 구하였다.

마이크로 조직： 얻어진 강판 시료의 판두께 단면의 마이크로 조직을, 주사 전자현미경(SEM)에 의해 관찰하고, 제2상의 종류, 체적율을 측정하였다. ＇

결과를 표 2에 나타낸다. 본 발명인 강판 기호 A, B, D, E는 모두 ±0.20 이내의 △r, 50MPa 이하의 AI를 나타내고, 내변형시효성이 뛰어나며, 면내이방성이 작은 강판인 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명인 강판 기호 A, B, D, E는 그 Mn량이 모두 1.8% 이상이지만, 255MPa 이하의 YS, 400MPa 이상 480MPa 이하의 TS를 가지고 있어 성형성이 뛰어난 고강도 강판인 것을 알 수 있다. 그리고, 본 발명의 강판의 마이크로 조직은 표 2에 나타내는 제2상 이외는 페라이트상이었다.

(실시예 2)

표 3에 나타내는 성분 조성의 강 No. 5∼10을 용제(溶劑)하고, 연속주조법으로 강편으로 하여, 실시예 1과 같은 조건으로 열연판으로 하고, 산세 후, 압하율 84%로 냉간압연하여 판두께 0.38mm로 하였다. 이어서, 실시예 1과 같은 조건으로 재결정소둔, 조질압연하여 강판 기호 1∼N의 시료를 제작하였다. 그리고, 얻어진 시료에 대하여, 실시예 1과 같은 조사를 하였다.

결과를 표 4에 나타낸다. 본 발명인 강판 기호 1∼N는 모두 ±0.20 이내의△r, 50MPa 이하의 AI를 나타내고, 내변형시효성이 뛰어나며, 면내이방성이 작은 강판인 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명인 강판 중, Mn량이 1.8% 이상의 강판 기호 I∼L는 255MPa 이하의 YS, 400∼480MPa의 TS를 가지고 있어 성형성이 뛰어난 고강도 강판이라는 것을 알 수 있다. 한편, Mn량이 1.6%의 강판 기호 M, N에서는, TS가 400MPa에 이르지 않았다. 또 제2상의 체적율이 0.3%의 강판 기호 N에서는, 강도에 대하여 YS가 높아진다. 그리고, 본 발명의 강판의 마이크로 조직은 표 4에 나타내는 제2상 이외는 페라이트상이었다.

(실시예 3)

표 5에 나타내는 성분 조성의 강 No. 11∼19를 용제하고, 연속주조법으로 강편으로 하여, 실시예 1과 같은 조건으로 열연판으로 하고, 산세 후, 압하율 84%로 냉간압연 하여 판두께 0.38mm로 하였다. 이어서, 실시예 1과 같은 조건으로 재결정소둔, 조질압연하여 강판 기호 O∼W의 시료를 제작하였다. 그리고, 얻어진 시료에 대하여, 실시예 1과 같은 조사를 하였다.

결과를 표 6에 나타낸다. 본 발명인 강판 기호 O, Q∼S 및 U∼W는 모두 ±0.20 이내의 △r, 50MPa 이하의 AI를 나타내고, 내변형시효성이 뛰어나며, 면내이방성이 작은 강판인 것을 알 수 있다. 특히 제2상이 5% 이하로, 한편, 실질상 마르텐사이트뿐이며, 강화 원소로서 Cr 이외를 사용하지 않았던 것(강판 기호 O, Q, U, V)은 YS는 255MPa 이하이며, TS는 400∼480MPa의 범위 내이어서, 성형성이 뛰어난 고강도 강판이라는 것을 알 수 있다.

한편, 조성이 본 발명 범위를 벗어난 강판 기호 P 및 T에서는, r값의 면내이방성이 ±0.2 이내로 되지 않았다. 또한 강판 기호 P에 있어서 Ni도금을 시험하였던 바, 현저하고 도금성이 나빴다.

본 발명에 의해, AI가 50MPa 이하, -0.20≤△r≤0.20, 판두께가 0.5 mm 이하인 내변형시효성이 뛰어나고, 면내이방성이 작은 냉연강판을, 1회의 연속소둔으로 제조할 수 있게 되었다. 그 결과, 제조비용 증가나 생산성의 저하를 초래하지 않 는다. 이 강판은 특히 종래부터 얇은 전지 캔에 적합하게 이용함에 있어서, 전지 용량의 향상 등을 도모할 수 있다.

Claims

질량%로,

C： 0.010∼0.040%,

Si： 0.02% 이하,

Mn： 1.0∼2.5%,

P： 0.02% 이하,

S： 0.015% 이하,

N： 0.004% 이하,

Al： 0.020∼0.07%

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고,

페라이트상과 제2상으로 이루어지고, 또한 상기 제2상의 체적율이 0.2% 이상 10% 미만인 마이크로 조직을 갖고,

또한 AI가 50MPa 이하, △r이 -0.20 이상, 0.20 이하, 판두께가 0.5mm 이하인 냉연강판.
제1항에 있어서,

질량%로, Mn： 1.8∼2.5%인 냉연강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

질량%로, Cr： 0.005∼1%, Mo： 0.005∼1%, B： 0.0002∼0.01% 중에서 선택된 적어도 1종의 원소가 더 함유되는 냉연강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

질량%로, Cr : 0.005∼1%가 더 함유되는 냉연강판.
질량%로,

C： 0.010∼0.040%,

Si： 0.02% 이하,

Mn： 1.0∼2.5%,

P： 0.02% 이하,

S： 0.015% 이하,

N： 0.004% 이하,

Al： 0.020∼0.07%

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강편을,

Ar₃ 변태점 이상의 압연종료온도로 열간압연하고, 540∼730℃의 권취온도로 권취하여 열연판으로 하고,

이어서 상기 열연판을, 압하율 80∼88%로 냉간압연하여 냉연판으로 하고,

상기 냉연판을 700∼850℃의 소둔온도로 연속소둔함으로써,

페라이트상과 제2상으로 이루어지고, 또한 상기 제2상의 체적율이 0.2% 이상 10% 미만인 마이크로 조직을 갖고,

또한 AI가 50MPa 이하, △r이 -0.20 이상, 0.20 이하, 판두께가 0.5mm 이하인 냉연강판의 제조방법.
제5항에 있어서,

질량%로, Mn： 1.8∼2.5%인 강편을 사용하는 냉연강판의 제조방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,

질량%로, Cr： 0.005∼1%, Mo： 0.005∼1%, B： 0.0002∼0.01% 중에서 선택된 적어도 1종의 원소가 더 함유되는 강편을 사용하는 냉연강판의 제조방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,

질량%로, Cr： 0.005∼1%가 더 함유되는 강편을 사용하는 냉연강판의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 기재한 강판을 성형하여 이루어지는 전지 캔을 갖는 전지.
제1항 또는 제2항에 기재한 강판에 딥 드로잉(deep drawing) 가공을 하여 전지 캔으로 성형하는 공정을 갖는 전지의 제조방법.
제3항에 기재한 강판을 성형하여 이루어지는 전지 캔을 갖는 전지.
제4항에 기재한 강판을 성형하여 이루어지는 전지 캔을 갖는 전지.
제3항에 기재한 강판에 딥 드로잉(deep drawing) 가공을 하여 전지 캔으로 성형하는 공정을 갖는 전지의 제조방법.
제4항에 기재한 강판에 딥 드로잉(deep drawing) 가공을 하여 전지 캔으로 성형하는 공정을 갖는 전지의 제조방법.