KR101344549B1 - 냉연강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

합금 성분의 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 소부경화강의 고용탄소량에 의한 항복점 연신 소멸 및 내시효성 특성이 우수한 냉연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 냉연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si) : 0.02 ~ 0.10 중량%, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 황(S) : 0.001 ~ 0.040 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 890 ~ 930℃로 열간 압연하는 단계; (c) 상기 열간 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 750℃까지 냉각하여 권취하는 단계; (d) 상기 권취된 판재를 산세 처리한 후, 압하율 : 70 ~ 80%로 냉간 압연하는 단계; (e) 상기 냉간 압연된 판재를 소둔 열처리하는 단계; 및 (f) 상기 소둔 열처리된 판재를 서로 상이한 직경을 갖는 상부 롤 및 하부 롤을 이용하여 조질 압연하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉연강판 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE COLD-ROLLED STEEL SHEET}
본 발명은 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고용탄소량을 증가시켜 재질과 표면의 열화 없이 높은 소부경화능을 갖는 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차용 외판재는 다양한 형상에 대한 고객의 지속적인 요구로 성형 전 낮은 항복강도로 우수한 성형성 및 형상 동결성을 필요로 하며, 최종 제품인 자동차에선 외부에서 가해진 힘에 소성변형이 발생하지 않도록 높은 항복강도를 필요로 한다.
이러한 특성을 만족하기 위해 적용되는 소부경화강은 프레스 중에 생성된 전위에 도장 소부 시 활성화된 고용탄소 및 질소가 고착되어 항복강도가 증가하는 특성을 가짐으로써, 강도가 증가하면 성형성 및 연신율이 악화되는 기타 고강도강에 비해 성형을 쉽게 하고자 하는 자동차사와 자동차의 외관을 오래 유지하고자 하는 고객이 동시에 만족하는 외판으로서의 적용성이 우수한 강판이다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0544618호(2006.01.24. 공고)가 있다.
본 발명의 목적은 조질 압연 과정시, 강판 내 가동전위 밀도를 향상시켜 내시효성과 항복점 연신을 개선하여 재질과 표면의 열화 없이 높은 소부경화능을 가질 수 있는 냉연강판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 350MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 4.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.1 Kgf/mm2 이하를 갖는 냉연 강판을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si) : 0.02 ~ 0.10 중량%, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 황(S) : 0.001 ~ 0.040 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 890 ~ 930℃로 열간 압연하는 단계; (c) 상기 열간 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 750℃까지 냉각하여 권취하는 단계; (d) 상기 권취된 판재를 산세 처리한 후, 압하율 : 70 ~ 80%로 냉간 압연하는 단계; (e) 상기 냉간 압연된 판재를 소둔 열처리하는 단계; 및 (f) 상기 소둔 열처리된 판재를 서로 상이한 직경을 갖는 상부 롤 및 하부 롤을 이용하여 조질 압연하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판은 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si) : 0.02 ~ 0.10 중량%, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 황(S) : 0.001 ~ 0.040 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도(TS) : 350 MPa 이상 및 연신율(El) : 40% 이상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 냉연강판 및 그 제조 방법은 조질 압연 과정시, 상하 롤의 직경비를 상이하게 설정함으로써 재질의 열화없이 안정적으로 내시효성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 방법으로 제조되는 냉연강판은 재질의 열화 없이 항복점 연신율을 개선할 수 있고, 높은 고용 탄소량을 유지하는 것이 가능하므로 소부경화량을 향상시킬 수 있다.
이를 통해, 상기 방법으로 제조되는 냉연강판은 인장강도(TS) : 350MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 4.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.1 Kgf/mm2 이하를 만족할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
냉연강판
본 발명에 따른 냉연강판은 인장강도(TS) : 350MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 4.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.1 Kgf/mm2 이하를 만족하는 것을 목표로 한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 냉연강판은 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si) : 0.02 ~ 0.10 중량%, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 황(S) : 0.001 ~ 0.040 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 질소(N) : 0 중량% 초과 ~0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 냉연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 소부경화를 발생시키는 원소로서, 자연시효를 제어하기 위하여 그 함량의 제어가 필수적이다. 이때, 탄소(C)의 함량에 따라 성형성이 저하되거나 자연시효가 가속화되기도 하므로, 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 등의 강한 탄질화물 형성원소를 첨가하여 고용원소를 제어하게 된다. 이 경우, 고용탄소량이 많아지면 성형성이 감소하고 항복강도가 증가한다.
따라서, 탄소(C)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.0005 ~ 0.0050 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.0005 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 강판 전체 중량의 0.0050 중량%를 초과할 경우에는 인성이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 탄화물 형성을 억제하여 고용탄소 증가로 소부경화성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 0.02 중량% 미만일 경우에는 상기의 탈산 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘(Si)의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 항복점 연신 현상이 발생하고, 강도가 증가하나 연성이 저하되는 문제가 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 고용강화 효과를 얻기 위해 첨가되는 원소로써, 강 중의 황과 결합하여 MnS를 석출 시켜 FeS의 생성에 의한 열간취성을 방지하며, 연성의 손상 없이 입자를 미세화 시키는 역할을 한다.
상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.1 ~ 1.0 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 강판 전체 중량의 0.1 중량% 미만일 경우에는 강 중의 고용 황(S)에 의하여 열간압연 중 취성이 발생하게 된다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 Mn-C 쌍극자(Dipole) 형성에 의하여, 성형성 및 소부경화성이 열화되며, MnS 석출물의 조대화가 발생한다. 또한, 시멘타이트(Cementite) 형성을 가속화시켜 고용탄소량을 줄임으로써, 소부경화성을 열화시킬 뿐만 아니라, 용융도금 강판 제조시에는 소둔 공정에서 MnO와 같은 산화물이 표면에 다량 생성되어 도금 밀착성을 열화시키고, 줄무늬의 도금결함들이 다량 발생하여 외판재로써 표면품질을 저하시키는 문제점이 있다.
인(P)
인(P)은 고용강화효과가 큰 치환형 합금원소로서, 면내 이방성을 개선하고 강도를 향상시키는 역할을 하며, 탄소(C)와의 자리 경쟁으로 인(P)이 첨가될수록 탄소(C)에 의한 소부경화성이 증가하게 된다. 또한, 인(P)의 첨가에 의해 결정립 사이즈가 감소하므로 결정립 사이즈 감소에 따른 소부경화성, 내시효성의 향상을 기대 할 수 있다.
따라서, 상기 인(P)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 인(P)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 인(P)의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 2차 가공 취성의 발생 및 P편석에 의한 표면결함이 발생하는 문제가 있다.
황(S)
황(S)은 가공성 향상에 일부 기여하는 원소이다.
상기 황(S)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.001 ~ 0.040 중량%의 함량비로 제한하는 것이 바람직하다. 황(S)의 함량이 0.001 중량% 미만일 경우에는 황에 의한 가공성 향상이 어렵고, 아울러 황의 함량을 극소로 제어해야 하므로, 강 제조 비용이 상승하는 문제가 있다. 반대로, 황(S)의 함량이 0.040 중량%를 초과할 경우에는 용접성을 크게 저해하는 문제가 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 강 중의 탈산제로 사용되며, 열간압연시 질소(N)와 질화물 AlN을 석출하여 결정립을 억제하는 역할을 한다.
상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 탈산 효과를 제대로 발휘하기 어려울 뿐만 아니라, 강 중의 고용질소가 잔류할 시 항복강도 및 소부경화성을 급속히 증가시켜 재질의 관리가 어려워지는 문제가 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 제강 및 연주 조업시 개재물이 과다 형성되며, 도금표면에 불량이 발생하는 문제를 야기할 수 있다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 강력한 탄질화물 형성원소로써, 열간압연 시 강 중에 존재하는 탄소(C) 및 질소(N)와 미세한 석출물을 형성하여 결정립 성장을 억제한다. 또한, 니오븀(Nb)은 결정립 미세화 효과를 통해 강도향상 및 2차 가공취성을 억제하는 효과를 갖는다.
상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.005 ~ 0.015 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.005 중량% 미만일 경우에는 일정량의 고용 탄소량이 과다하여 항복점 연신 및 시효현상이 가속화된다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.015 중량%를 초과할 경우에는 고용탄소량이 감소하여 소부경화성을 확보하기 어려워질 뿐만 아니라, 결정립 미세화로 인한 항복강도 증가현상이 가속화되어 페라이트 내에 고용된 상태로 존재하여 오히려 인성을 저하시키는 문제가 있다.
티타늄(Ti)
티타늄(Ti)은 TiC, TiN 석출물 형성원소로서, 슬라브 재가열시 TiC, TiN을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여 강도를 증대시키는 역할을 한다. 특히, TiC, TiN 석출물은 높은 용해온도로 인하여 고온에서 쉽게 용해되지 않으며, 이로 인해 용접 열영향부(HAZ)에서 결정립을 미세화시키는 역할을 한다.
상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 강판 전체 중량의 0.01 중량% 미만일 경우에는 상기의 티타늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 강판 전체 중량의 0.10 중량%를 초과할 경우에는 TiC, TiN 석출물 등이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하되고, 제조되는 강판의 표면 결함을 유발시킬 수 있다.
질소(N)
질소(N)는 탄소(C)와 함께 소부경화성 및 시효현상을 일으키는 합금원소로써, 탄소(C)에 비하여 소부경화 향상 능력이 크나 연신율 및 성형성의 열화 및 시효현상 역시 급속히 증가하고, 항복점 연신 발생구간이 급속히 증가하여 소부경화 용도로 적용이 어려운 합금원소이다.
다만, 질소(N)의 함량이 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.005 중량%를 초과할 경우에는 질화물의 크기기 급속히 증가하고, 성형성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소(N)의 함량을 강판 전체 중량의 0 중량% 초과 ~0.005 중량% 이하로 제한하였다.
냉연강판 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉연강판의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 냉연강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각/권취 단계(S130), 산세 단계(S140), 냉간압연 단계(S150), 소둔 열처리 단계(S160), 조질 압연 단계(S170) 및 냉각 단계(S180)를 포함한다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서는 실시하는 것이 더 바람직하다.
본 발명에 따른 냉연강판 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si) : 0.02 ~ 0.10 중량%, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 황(S) : 0.001 ~ 0.040 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 질소(N) : 0 중량% 초과 ~0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.
슬라브 재가열
슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상기 조성을 갖는 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열한다. 여기서, 상기 슬라브 판재는 제강공정을 통해 원하는 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 얻어질 수 있다. 이때, 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 연속주조공정을 통해 확보한 슬라브 판재를 재가열하는 것을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용한다.
본 단계에서, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 뿐만 아니라 소부경화능 및 내시효성도 감소할 뿐만 아니라, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.
열간 압연
열간압연 단계(S120)에서는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 890 ~ 930℃로 열간 압연한다.
마무리 압연 온도(FDT)가 890℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 문제가 있을 뿐만 아니라 급격한 상변화에 의해 열간압연 중 통판성이 급격히 저하되는 문제가 발생한다. 반대로, 마무리 압연 온도(FDT)가 930℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되어 소부경화능 및 내시효성이 감소하는 문제가 있다.
냉각/ 권취
냉각/권취 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 750℃까지 냉각하여 권취한다. 이때, 냉각/권취 단계(S130)에서는 망간(Mn) 및 실리콘(Si)의 표면농화 및 탄화물의 조대화를 방지하기 위하여 마무리 열간 압연된 판재를 전단 급냉 방식으로 냉각한다.
본 단계에서, 권취 온도가 580℃ 미만일 경우에는 강도 확보 측면은 유리하나, 연성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 권취 온도가 750℃를 초과하여 실시될 경우에는 충분한 강도 확보에 어려움이 따른다.
산세
산세 단계(S140)에서는 권취된 판재, 즉 상기의 열연과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위하여 산세(acid pickling)한다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 산세 단계(S140) 이후, 강판 표면의 산화를 방지하기 위해 오일을 도포하는 단계(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
냉간 압연
냉간 압연 단계(S150)에서는 산세 처리된 판재를 냉간 압하율 : 70 ~ 80%로 냉간 압연한다.
냉간 압하율이 70% 미만일 경우에는 열연 조직의 변형효과가 작다. 반대로, 냉간 압하율이 80%를 초과하는 경우에는 냉간 압연에 소요되는 비용이 상승할 뿐만 아니라, 드로잉성을 저해하고 강판의 가장자리에 균열의 발생으로 강판이 파단되는 문제를 야기할 수 있다.
소둔 열처리
소둔 열처리 단계(S160)에서는 냉간 압연된 판재를 780 ~ 880℃로 소둔 열처리한다.
본 단계에서, 소둔 열처리 온도가 780℃ 미만일 경우에는 연성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 소둔 열처리 온도가 880℃를 초과할 경우에는 결정립 사이즈 증가로 인한 강도 확보에 어려움이 따르며, 내시효성이 저하되는 문제가 있다.
조질 압연
조질 압연 단계(S170)에서는 열처리된 판재를 서로 상이한 직경을 갖는 상부 롤 및 하부 롤을 이용하여 조질 압연한다.
이러한 조질 압연을 실시하는 이유는 냉간 압연된 판재의 경우 너무 연질이거나 가공 중에 줄무늬가 생기는 등의 문제가 있으므로, 이를 제거하고 경도를 향상시키기 위함이다.
이때, 조질 압연 단계(S170)에서, 조질 압하율은 적정 소부경화성과 더불어 상온 내시효성을 확보할 목적으로 0.8 ~ 1.2%로 실시하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 조질 압하율은 판재에 가동전위를 형성시켜 상온 내시효성을 개선시키기 위해 1.2%를 초과하는 과도한 조질압연을 수행하였으나, 본 발명에서는 상하롤 직경비를 변경하여 판재에 작용하는 변형상태와 전위 형성거동을 변화하여 상대적으로 최소한의 압하율로도 원하는 바를 이룰 수 있다. 따라서, 상기 조질 압하율은 냉연강판의 형상을 교정할 수 있는 정도인 0.8% 이상의 조질 압연을 행하는 것만으로 원하는 효과를 기대할 수 있다.
반대로, 조질 압하율이 1.2%를 초과할 경우에는 마찰 계수의 증가로 성형시 소재 유입이 감소하여 성형성이 열화될 뿐만 아니라, 박물이 많은 외판재의 특성상 설비상의 이유로 설정된 조질 압하율이 실제 적용되지 못하여 항복점 연신율 및 자연시효 개선 효과가 감소하는 문제가 있다
한편, 본 발명에서는 조질 압연시, 조질 압연기의 상부 롤과 하부 롤의 직경비를 상이하게 설정함으로써 판재 전체에 전단 변형이 약하게 발생하도록 함으로써 동일 압하율 내에서 판재의 전위 밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이 결과, 본 발명에서는 안정적으로 내시효성 및 항복점 연신율 개선이 가능하므로, 조질 압하율의 증가시 발생할 수 있는 재질 열화 및 표면 품질 저하 등의 문제를 개선할 수 있다. 이를 통해, 높은 소부경화능을 확보할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 조질 압연기의 상부 롤과 하부 롤의 직경비가 1.05 : 1 ~ 1.30 : 1인 것을 이용하여 조질 압연하는 것이 바람직하다. 상부 롤과 하부 롤의 직경비가 1.05 : 1 미만일 경우에는 상부 롤과 하부 롤 간의 직경비 차이가 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 상부 롤과 하부 롤의 직경비가 1.30 : 1을 초과할 경우에는 슬립에 의한 표면 마찰 흠 및 판재의 표면 형상에 변형을 일으켜 품질을 저해하는 문제를 야기할 수 있다.
냉각
냉각 단계(S180)에서는 소둔구간을 지난 판재를 가스젯 쿨링(Gas Jet Cooling : GJC) 등의 방식으로 냉각한다. 이때, 냉각은 후속 공정이 합금화 열처리라는 점을 감안할 때, 600 ~ 750℃까지 냉각될 수 있다.
이때, 냉각은 5℃/sec 이상의 속도로 실시하는 것이 바람직하데, 이는 냉각 속도가 5℃/sec 미만일 경우에는 고용탄소와 니오븀 간에 재석출이 발생하여 소부경화량(BH)이 급격히 저하되는 문제가 있기 때문이다.
도면으로 도시하는 않았지만, 냉각 단계(S180) 이후에는 과시효대(Over Aging Section : OAS)에서 100 ~ 200초간 유지하는 과시효 처리 단계(미도시)와, 상기 과시효 처리된 판재를 아연 욕에 침적하여 용융아연도금을 실시한 다음, 합금화 열처리를 수행하는 용융아연도금/합금화열처리 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 합금화 열처리 온도는 450 ~ 550℃인 것이 바람직하다. 합금화 열처리 온도가 450℃ 미만으로 너무 낮을 경우에는 적정 합금화도 및 도금층의 안정적 성장을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 합금화 열처리 온도가 550℃를 초과할 경우에는 재질 저하가 발생할 수 있다.
상기의 과정(S110 ~ S180)으로 제조되는 냉연강판은 조질 압연 과정시, 상하 롤의 직경비를 상이하게 설정함으로써 재질의 열화 없이 안정적으로 내시효성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 냉연강판은 재질의 열화 없이 항복점 연신율을 개선할 수 있고, 높은 고용 탄소량을 유지하는 것이 가능하므로 소부경화량을 향상시킬 수 있다.
이를 통해, 상기 방법으로 제조되는 냉연강판은 인장강도(TS) : 350MPa 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 4.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.1 Kgf/mm2 이하를 만족할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
표 1의 조성 및 표 2 ~ 표 3의 공정 조건으로 비교예 1 및 실시예 1 ~ 4에 따른 시편들을 제조하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure 112011085035322-pat00001

[표 2]
Figure 112011085035322-pat00002
[표 3]
Figure 112011085035322-pat00003
2. 기계적 물성 평가
표 4는 비교예 1 및 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
[표 4]
Figure 112011085035322-pat00004
표 1 내지 표 4를 참조하면, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 항복점(YP) : 200 ~ 260MPa, 인장강도(TS) : 350MPa 이상, 연신율(EL) : 40% 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 4.0 Kgf/mm2 이상 및 시효 지수(AI) : 3.1 Kgf/mm2 이하를 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
반면, 실시예 1과 비교하여 대부분의 합금 성분 및 공정 조건은 유사하나, 상부 롤과 하부 롤의 직경비가 1.00 : 1로 동일한 압연기를 이용하는 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 항복점(YP) 및 연신율(El)은 목표값을 만족하였으나, 인장강도(TS), 항복점 연신율(YP-EL), 소부경화량(BH) 및 시효 지수(AI)가 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간 압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계
S140 : 산세 단계
S150 : 냉간 압연 단계
S160 : 소둔 열처리 단계
S170 : 조질 압연 단계
S180 : 냉각 단계

Claims (9)

  1. (a) 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si) : 0.02 ~ 0.10 중량%, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 황(S) : 0.001 ~ 0.040 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 질소(N) : 0 중량% 초과 ~ 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 890 ~ 930℃로 열간 압연하는 단계;
    (c) 상기 열간 압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 750℃까지 냉각하여 권취하는 단계;
    (d) 상기 권취된 판재를 산세 처리한 후, 압하율 : 70 ~ 80%로 냉간 압연하는 단계;
    (e) 상기 냉간 압연된 판재를 소둔 열처리하는 단계;
    (f) 상기 소둔 열처리된 판재를 서로 상이한 직경을 갖는 상부 롤 및 하부 롤을 이용하여 조질 압연하는 단계;
    (g) 상기 조질 압연된 판재를 냉각하는 단계; 및
    (h) 상기 냉각된 판재를 과시효대(Over Aging Section : OAS)에서 100 ~ 200초간 유지한 후, 용융아연도금 및 합금화 열처리하는 단계;를 포함하며,
    상기 상부 롤과 하부 롤의 직경비는
    1.05 : 1 ~ 1.30 : 1인 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature : SRT)는 1150 ~ 1250℃인 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    소둔 열처리 온도는 780 ~ 880℃인 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서,
    조질 압하율은 0.8 ~ 1.2%인 것을 특징으로 하는 냉연강판 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 탄소(C) : 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 실리콘(Si) : 0.02 ~ 0.10 중량%, 망간(Mn) : 0.1 ~ 1.0 중량%, 인(P) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 황(S) : 0.001 ~ 0.040 중량%, 알루미늄(Al) : 0.01 ~ 0.06 중량%, 니오븀(Nb) : 0.005 ~ 0.015 중량%, 티타늄(Ti) : 0.01 ~ 0.10 중량%, 질소(N) : 0 중량% 초과 ~ 0.005 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
    인장강도(TS) : 350 MPa 이상, 연신율(El) : 40% 이상, 항복점 연신율(YP-EL) : 0.2% 이하, 소부경화량(BH) : 4.0 Kgf/mm2 이상 및 시효지수(AI) : 3.1 Kgf/mm2 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 냉연강판.
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  9. 삭제
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