KR101505297B1

KR101505297B1 - 법랑용 열연강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101505297B1
Application number: KR1020130074731A
Authority: KR
Inventors: 이경호; 임지형
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2015-03-23
Also published as: KR20150001464A

Abstract

니오븀의 첨가량을 줄이고 티타늄의 함량을 상향 조절하여 고강도 및 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 열연강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 법랑용 열연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.05 ~ 0.08 중량%, 실리콘(Si) : 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.8 ~ 2.2 중량%, 인(P) : 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0.02 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.12 ~ 0.16 중량%, 니오븀(Nb) : 0.02 ~ 0.06 중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1100 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finish Delivery Temperature) : 750 ~ 900℃ 조건으로 열간압연하는 단계 및 (c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

법랑용 열연강판 및 그 제조 방법{HOT-ROLLED STEEL SHEET FOR ENAMEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 열연강판 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고강도 및 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 열연강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 법랑용 열연강판은 용도에 맞는 다양한 형태로 성형 가공된 다음, 표면에 법랑처리하고 고온에서 소성하여 법랑제품으로 제조된다. 이러한 법랑용 열연강판에 요구되는 주요 특성으로는, 강판과 법랑층과의 밀착성, 내피쉬스케일(Fishcale)성 및 성형성 등이 있다. 법랑밀착성은 강판과 법랑층과의 밀착성으로 이는, 강판에 첨가되는 첨가원소 및 표면조도에 영향을 받는 것으로 알려져 있다.

그리고, 피쉬스케일(Fishcale)은 법랑제품 제조공정에서 소성전 또는 고온 소성시 강중에 고용되었던 수소가 방출되면서 생기는 수소압력에 의해 강판표면에 이미 경화된 법랑층이 물고기 비늘모양으로 깨어지는 결함을 말한다. 피쉬스케일 결함의 방지를 위해서는 강 내부에 수소를 흡착할 수 있는 위치를 만들어 줄 필요가 있으며, 이는 주로 강판에 존재하는 비금속개재물 또는 석출물의 양에 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다.

지금까지 피쉬스케일을 방지하기 위해 제시된 강종들은 티타늄, 보론, 질소 및 산소 등을 첨가하여 티타늄황화물, 티타늄질화물, 티타늄탄화물, 보론질화물 또는 망간산화물 등의 수소 흡장원으로 알려진 석출물 또는 산화물을 석출시키거나, 고탄소강을 탈탄 소둔하여 내피쉬스케일성을 확보한 티타늄첨가강, 보론첨가강, 고산소강 및 탈탄 소둔강이 대부분이다.

또한, 성형성은 법랑제품이 법랑 처리하기 전에 원하는 형태로 가공을 하기 때문에 법랑용 소재의 성형성은 매우 중요하게 받아들어지고 있다.

현재까지 개발된 법랑용 열연강판은 법랑밀착성, 내피쉬스케일성 및 소지강판의 성형성의 특성을 모두 만족하지 못하고, 어쩔 수 없이 어느 하나의 특성을 확보하는 대신 이중 몇 가지 특성의 희생하는 문제점이 있었다.

본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0106631호(2004.12.18. 공개)에 개시된 내피쉬스케일성 및 밀착성이 우수한 법랑강판의 제조방법이 있다.

본 발명의 목적은 티타늄의 함량을 높이고 니오븀의 함량을 감소시켜 고강도 및 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 열연강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 법랑용 열연강판 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 0.05 ~ 0.08 중량%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.8 ~ 2.2 중량%, 인(P) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.12 ~ 0.16 중량%, 니오븀(Nb) : 0.02 ~ 0.06 중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1100 ~ 1200℃로 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finish Delivery Temperature) : 750 ~ 900℃ 조건으로 열간압연하는 단계 및 (c) 상기 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 560 ~ 700℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 법랑용 열연강판은 탄소(C) : 0.05 ~ 0.08 중량%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.8 ~ 2.2 중량%, 인(P) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.12 ~ 0.16 중량%, 니오븀(Nb) : 0.02 ~ 0.06 중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 항복강도(YP) : 530 ~ 630 MPa 및 인장강도(TS) : 640 ~ 740 MPa을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 법랑용 열연강판 제조 방법은 니오븀의 첨가량을 줄이고 티타늄의 함량을 상향 조절하여 고강도 및 내피쉬스케일성이 우수한 법랑용 열연강판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 법랑용 열연강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따른 강판의 미세조직을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 강판의 미세조직을 나타낸 것이다.

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.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 법랑용 열연강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

열연강판

본 발명에 따른 법랑용 열연강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.05 ~ 0.08 중량%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.8 ~ 2.2 중량%, 인(P) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.12 ~ 0.16 중량%, 니오븀(Nb) : 0.02 ~ 0.06 중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

이하 본 발명에 따른 법랑용 열연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.

탄소(C)

탄소(C)는 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다.

탄소(C)는 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.05 ~ 0.08 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C) 첨가량이 0.05 중량% 미만일 경우, 원하는 강도를 확보하기 어렵다. 반대로, 탄소(C) 첨가량이 0.08 중량%를 초과하는 경우, 가공성을 저해하여 복잡한 형상의 법랑을 제조하기 어려운 문제점이 있다.

실리콘(Si)

본 발명에서 실리콘(Si)은 제강공정에서 강판 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한, 실리콘(Si)은 고용강화 효과도 갖는다.

실리콘(Si)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 0.1 중량%를 초과할 경우에는 강 표면에 비금속 개재물을 과다하게 형성하여 인성을 저하시키는 문제점이 있다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 강의 강도 및 인성을 증가시키고, 적열취성을 방지하는 역할을 한다.

망간(Mn)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 1.8 ~ 2.2 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)이 첨가량이 1.8 중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간(Mn)의 첨가량이 2.2 중량%를 초과하는 경우, 성형성을 저해하는 문제점이 있다.

인(P), 황(S)

인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나, 저온 충격인성을 저하시키는 대표적인 원소로써 그 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 강판 전체 중량의 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하로 제한하였다.

황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하여 적열취성을 방지하는데 기여한다. 따라서, 황(S)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 황(S)의 첨가량이 0.02 중량%를 초과하는 경우, 망간(Mn) 이외 철과 결합하여 오히려 적열취성을 유발할 수 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 질소(N)와 반응하여 미세한 AlN 석출물을 형성하여 결정립미세화와 더불어 석출강화에 의해 강도 향상에 기여하는 원소이다.

알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.1 중량%를 초과할 경우에는 연주 공정에 어려움이 발생하여 생산성을 저하시키며, 항복 강도를 과도하게 상승시키는 문제가 있다.

티타늄(Ti)

티타늄(Ti)은 고온안정성이 높은 Ti(C, N) 석출물을 생성시킴으로써, 용접 시 오스테나이트 결정립 성장을 방해하여 용접부의 조직을 미세화시켜 강의 인성 및 강도를 향상시키는 효과를 갖는다.

티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.12 ~ 0.16 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.12 중량% 미만일 경우에는 석출을 하지 않고 남은 고용탄소와 고용질소로 인해 시효경화가 발생하는 문제가 있다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.16 중량%를 초과할 경우에는 다량의 개재물이 강판의 표면에 존재하여 법랑의 밀착성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 강중에서 고용 상태로 존재하는 탄소 및 질소를 석출하여 소둔 집합조직을 발생시킨다. 이로 인하여 니오븀(Nb)은 탄소강의 성형성을 향상시키는 역할을 한다.

니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.06 중량%의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.02 중량% 미만일 경우에는 소둔 집합조직의 발달이 적어 소성이방성 지수값이 낮아진다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.06 중량%를 초과할 경우에는 소둔 결정립이 미세해져서 연신율이 낮아짐에 따라 스트래칭 가공성이 낮아진다.

본 발명에 따른 법랑용 열연강판은 합금성분 및 후술하는 공정 제어를 통하여, 항복강도(YP) : 530 ~ 630 MPa, 인장강도(TS) : 640 ~ 740 MPa 및 연신율(EL) : 18 ~ 25%를 나타낼 수 있으며, 아울러 법랑 처리시 피쉬스케일 발생을 억제할 수 있다.

열연강판 제조 방법

이하, 상기 조성을 갖는 본 발명에 따른 열연강판 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 법랑용 열연강판 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 법랑용 열연강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120) 및 냉각/권취 단계(S130)를 포함한다.

슬라브 재가열 단계

슬라브 재가열 단계(S110)는 전술한 조성을 갖는 반제품 상태의 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분 및 석출물을 재고용한다.

슬라브 재가열은 1100 ~ 1200℃의 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature; SRT)에서 실시되는 것이 바람직하다. 슬라브 재가열이 1100℃ 미만에서 실시되는 경우, 석출물의 재고용 혹은 균질화 효과가 불충분해질 수 있다. 반대로, 재가열이 1200℃를 초과하여 실시되는 경우, 결정립 조대화로 인하여 강도 확보가 어려워질 수 있고, 과도한 가열로 인한 경제성이 저하될 수 있다.

열간압연 단계

열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 판재를 열간 압연한다.

열간압연은 마무리 압연 온도(Finish Delivery Temperature; FDT) : 750 ~ 900℃ 조건으로 수행되는 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연 온도 조건에서, 냉각 전 강판의 조직이 오스테나이트 상이 될 수 있다. 마무리 압연 온도가 750℃ 미만인 경우, 이상역 압연으로 인하여 강판 재질이 열화될 수 있다. 반대로, 마무리 압연 온도가 900℃를 초과하는 경우, 결정립 조대화로 인하여 강도 확보가 어려워질 수 있다.

냉각/권취 단계

냉각/권취 단계(S130)에서는 상기 열간압연된 판재를 권취온도(Coiling Temperature; CT) : 560 ~ 700℃ 조건에서 권취한다.

권취온도가 560℃ 미만에서는 성형성이 저하될 수 있다. 반대로, 권취온도가 700℃를 초과하는 경우 충분한 강도를 확보하기 어렵다.

판재의 냉각 후, 산세 과정이 더 포함될 수 있다. 산세 과정을 통해 판재 표면의 산화 피막을 제거한 후, 법랑 처리를 실시할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 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. 열연강판의 제조

표 1에 기재된 조성을 갖는 슬라브 판재를 1200℃에서 재가열하고, 850℃ 마무리 압연 온도 조건으로 열간압연한 후, 650℃까지 냉각하고 이어서 권취한 후, 상온까지 공냉하여 열연 코일을 제조하였다. 이후 권취된 열연코일을 산세 처리한 후 법랑 처리를 실시하여 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3의 시편을 제조하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

2. 기계적 특성 평가

인장강도(TS), 항복강도(YS) 및 연신율(EL)은 JIS 5호 시험편에 의거한 인장시험을 통하여 측정하였다.

피쉬스케일 발생 여부는 유약을 도포하고 건조한 후, 노점이 20℃이고, 700℃로 유지된 소성로에 10분 동안 법랑 소성한 후, 육안으로 관찰하였다.

표 2는 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시편의 기계적 특성 평가 및 피쉬스케일 평가 결과를 나타낸 것이다.

[표 2]

표 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 강판의 경우, 항복강도(YP) : 530 ~ 630 MPa, 인장강도(TS) : 640 ~ 740 MPa 및 연신율(EL) : 18 ~ 25%를 나타내어 목표로 하는 기계적 물성을 만족하였으며, 특히 법랑 소성 시 피쉬스케일이 발생하지 않았다.

반면, 실시예 1과 비교하여 티타늄(Ti)이 소량으로 첨가되고 니오븀(Nb)이 다량 첨가된 비교예 1에 따라 제조된 시편의 경우, 항복강도(YP), 인장강도(TS) 및 연신율(EL)은 목표값을 만족하였으나 법랑 소성시 피쉬스케일이 발생하였다.

또한, 실시예 1과 비교하여 니오븀(Nb)이 미량 첨가된 비교예 2에 따라 제조된 시편의 경우, 항복강도(YP), 인장강도(TS) 및 연신율(EL)은 목표값을 만족하였으나 법랑 소성시 피쉬스케일이 발생하였다.

또한, 실시예 1과 비교하여 탄소(C) 및 티타늄(Ti)이 소량 첨가된 비교예 3에 따라 제조된 시편의 경우는 인장강도(TS) 및 연신율(EL)은 목표값을 만족하였으나, 항복강도(YP)가 목표값에 미달하였으며, 법랑소성시 피쉬스케일이 발생하였다.

도 2는 본 발명의 비교예 1에 따른 강판의 미세조직을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 강판의 미세조직을 나타낸 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 비교예 1에 의해 제조된 시편의 미세조직은 실시예 1에 의해 제조된 시편의 미세조직에 비해 복합 산화물의 개수가 현저히 적은 것을 알 수 있다. 따라서, 산화물의 개수가 적은 비교예 1에 따른 시편은 수소흡장능이 떨어져 내피쉬스케일이 발생하는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 다른 법랑용 열연강판은 니오븀(Nb)의 함량을 줄이고 티타늄(Ti)의 함량을 상향 조절하함으로써, 법랑 소성시 피쉬스케일 발생을 억제하는데 보다 효과적이고 고강도를 갖는 법랑용 열연강판을 제공할 수 있다는 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 : 열간압연 단계
S130 : 냉각/권취 단계

Claims

(a) 탄소(C) : 0.05 ~ 0.08 중량%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.8 ~ 2.2 중량%, 인(P) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.12 ~ 0.16 중량%, 니오븀(Nb) : 0.02 ~ 0.06 중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1100 ~ 1200℃로 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 판재를 FDT(Finish Delivery Temperature) : 750 ~ 900℃ 조건으로 열간압연하는 단계 및
(c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 법랑용 열연강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 권취는
CT(Coiling Temperature) : 560 ~ 700℃ 조건으로 실시하는 것을 특징으 하는 법랑용 열연강판 제조 방법.
탄소(C) : 0.05 ~ 0.08 중량%, 실리콘(Si) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) : 1.8 ~ 2.2 중량%, 인(P) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 황(S) : 0 중량% 초과 ~ 0.02 중량% 이하, 알루미늄(Al) : 0 중량% 초과 ~ 0.1 중량% 이하, 티타늄(Ti) : 0.12 ~ 0.16 중량%, 니오븀(Nb) : 0.02 ~ 0.06 중량% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며,
항복강도(YP) : 530 ~ 630 MPa 및 인장강도(TS) : 640 ~ 740 MPa을 가지는 것을 특징으로 하는 법랑용 열연강판.
제3항에 있어서,
상기 열연강판은
연신율(EL) : 18 ~ 25%를 가지는 것을 특징으로 하는 법랑용 열연강판.