KR101603175B1

KR101603175B1 - 열연 강판 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR101603175B1
Application number: KR1020147010740A
Authority: KR
Inventors: 카츠토시 다카시마; 유키 도지; 코헤이 하세가와; 신야 야마구치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2016-03-14
Also published as: EP2762584A1; US9574254B2; TW201326417A; EP2762584B1; CN103842538B; US20140299238A1; JP5842515B2; WO2013046693A1; EP2762584A4; KR20140068218A; TWI502078B; JP2013076116A; CN103842538A

Abstract

재질 균일성 및 냉간 압연성이 우수하고, 또한 590㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 냉연 강판용 또는 용융 아연 도금 강판용에 제공하기 적합한, 열연 강판에 대해서 제공한다. 화학 성분은, 질량％로, C: 0.060∼0.120％, Si: 0.10∼0.70％, Mn: 1.00∼1.80％, P: 0.10％ 이하, S: 0.010％ 이하, Al: 0.01∼0.10％, N: 0.010％ 이하 및 Nb: 0.010∼0.100％를, 고용(solute) Nb량이 전체 Nb량의 5％ 이상이 되는 범위에서 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 미크로 조직은, 평균 결정 입경: 15㎛ 이하의 페라이트를 체적 분율로 75％ 이상 포함하고, 잔부는 저온 생성상으로 이루어지는 조직으로 한다.

Description

열연 강판 및 그의 제조 방법{HOT-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 예를 들면 자동차 산업의 분야에서 사용되는 부재로서 적합한, 특히 높은 항복비(high yield ratio)를 갖고, 또한 재질 균일성 및 냉간 압연성이 우수한 냉연 강판용 또는 용융 아연 도금 강판용의 열연 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 항복비(YR)란, 인장 강도(TS)에 대한 항복 강도(YS)의 비를 나타내는 값으로, YR＝YS/TS로 나타난다.

최근, 지구 환경의 보호 의식의 고양으로부터, 자동차의 CO₂ 배출량 삭감을 향한 연비 개선이 강하게 요구되고 있다. 이에 수반하여, 차체 재료를 고강도화하여 박육화(reduction of sheet thickness)를 도모하고, 차체를 경량화하고자 하는 움직임이 활발해지고 있으며, 프레스 가공하여 제조되는 부품에 이용되는 냉연 강판 및 용융 아연 도금 강판에는, TS가 590㎫ 이상인 고강도 강판이 많이 이용되고 있다. 또한, 자동차에 요구되는 충돌 안전성을 확보하기 위해, 충돌 흡수 에너지 특성이 큰 바와 같은 특성이 요구되고 있다. 이 충돌 흡수 에너지 특성을 향상시키기 위해서는, 항복비를 높이는 것이 유효하고, 항복비가 높아지면, 낮은 변형량이라도 효율적으로 충돌 에너지를 흡수시키는 것이 가능하다.

여기에, 590㎫ 이상의 인장 강도를 얻기 위한 강판의 강화 기구로서는, 모상(matrix phase)인 페라이트의 경화, 또는 마르텐사이트와 같은 경질상(hard phase)을 이용하는 방법이 있다. 상기 중에서, Nb 등 탄화물 생성 원소를 첨가한 석출 강화형의 고강도 강판은, 고(高)항복비를 얻기 쉽고, 또한, 소정의 강도를 확보하기 위해 필요한 합금 원소가 소량으로 충분하기 때문에, 염가로 제조 가능하다.

그러나, 열간 압연 후에 냉간 압연하여 어닐링을 행하는 공정에 있어서, 석출 강화형의 고강도 냉연 강판은 석출물이 간간이 조대화(粗大化)되어(become sparsely coarse), 강도나 신장의 특성에 있어서 불균일이 커진다는 문제점이 있었다. 그런데, 강판의 고강도화, 박육화에 의해 형상 동결성은 현저하게 저하되기 때문에, 프레스 성형시에, 이형(separation from mold) 후의 프레스 부품의 형상 변화를 예측하고, 형상 변화량을 예상하여 프레스 금형을 설계하는 것이 널리 행해지고 있다. 여기에서, 강판의 인장 강도가 현저하게 변화하면, 이들을 일정하게 한 예상량으로부터의 차이가 커져, 형상 불량이 발생하고, 프레스 성형 후에 각각의 형상을 금속판 가공 등에서의 수정이 불가결해져, 양산 효율을 현저하게 저하시킨다. 이 때문에, 냉연 강판 및 용융 아연 도금 강판의 특히 강도의 불균일을 가능한 한 작게 하는 것, 즉 재질 균일성이 우수한 것이 요구되고 있다.

이상 서술한 바와 같이, 냉연 강판 및 용융 아연 도금 강판의 강도와 신장의 불균일을 가능한 한 작게 하고, 나아가서는 냉간 압연성을 향상하는 것이 요구되고 있다. 또한, 고강도의 냉연 강판은, 열연 강판의 강판 조직이나 석출량의 영향이 커, 열연 강판에 있어서의 고강도화가 유리하며, 이 열연판에 대해서, 특허문헌 1에는, Nb 및 Ti의 함유량을 조정함으로써, 고연성(excellent ductility)을 갖고, 또한 재질 균일성이 우수한 열연 강판을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 추가로 특허문헌 2에는, Ti 함유량을 조정함으로써, 재질 균일성 및 구멍 확장성(hole expansion formability)이 개선된 열연 강판이 개시되어 있다.

일본특허공보 제3767132호 일본공개특허공보 제2000-212687호

그러나, 특허문헌 1 및 2에는, 고연성 또는 구멍 확장성이 우수한 열연 강판의 제조 방법이 제시되어 있고, 냉연 강판을 제조하기 위한, 특히 냉간 압연성에 입각한 열연 소재 및 용융 아연 도금을 제조하기 위한 열연 소재로서는 고려되어 있지 않다. 그 때문에, 어닐링 후에 재질 균일성이 우수하고, 게다가 냉간 압연성이 우수한 냉연 강판용 열연 강판, 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 개발이 과제가 된다.

따라서, 본 발명의 과제는, 상기 종래 기술의 문제점을 해소하고, 재질 균일성 및 냉간 압연성이 우수하며, 또한 590㎫ 이상의 인장 강도를 갖는 냉연 강판용 또는 용융 아연 도금 강판용으로 제공하기 적합한, 열연 강판 및 그의 제조 방법에 대해서 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 재질 균일성 및 냉간 압연성이 우수하고, 또한 고항복비를 갖는 냉연 강판용 또는 용융 아연 도금 강판용의 열연 강판을 얻기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 이하의 것을 발견했다. 즉, 열간 압연을 종료 후에 실온까지 냉각한 열연판에 있어서, Nb를 전부 석출물(탄질화물)로서 석출시키지 않고, Nb를 5％ 이상 고용한(solute) 상태에서 열연 강판으로 하고, 그 후의 어닐링 과정에서, 열연 강판시에 고용하고 있던 Nb를 탄질화물로서 석출시킴으로써, 강판 내에 Nb가 미세하게 석출하는 결과, 강도 및 신장의 재질 불균일이 억제되고, 또한, 열연 강판의 페라이트의 평균 결정 입경을 제어함으로써, 어닐링 후의 강도 확보와 재질 불균일이 더욱 억제되는 것이 분명해졌다.

또한, 열연 강판 중의 고용 Nb를 5％ 이상 함유하고, 추가로 페라이트의 체적 분율을 75％ 이상으로 제어함으로써, 석출 강화나 저온 생성상인 경질상에 의한 강도 상승이 억제되어, 냉간 압연성이 향상된다는 효과도 발견했다.

이상으로부터, 어닐링 후의 강도 및 신장이 안정된 고항복비를 갖는 냉연 강판용 열연 강판 및 용융 아연 도금 강판용 열연 강판의 창제가 가능해졌다.

본 발명은, 이상의 인식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 구성은 다음과 같다.

(1) 화학 성분이, 질량％로, C: 0.060∼0.120％, Si: 0.10∼0.70％, Mn: 1.00∼1.80％, P: 0.10％ 이하, S: 0.010％ 이하, Al: 0.01∼0.10％, N: 0.010％ 이하 및 Nb: 0.010∼0.100％를, 고용 Nb량이 전체 Nb량의 5％ 이상이 되는 범위에서 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 미크로 조직(micro structure)이, 평균 결정 입경: 15㎛ 이하의 페라이트를 체적 분율로 75％ 이상 포함하고, 잔부는 저온 생성상으로 이루어지는 복합 조직인 것을 특징으로 하는 열연 강판.

(2) Fe 성분의 일부를 대신하여, 추가로 질량％로, Ti: 0.05％ 미만을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 열연 강판.

(3) Fe 성분의 일부를 대신하여, 추가로 질량％로, V: 0.10％ 이하, Cr: 0.50％ 이하, Mo: 0.50％ 이하, Cu: 0.50％ 이하, Ni: 0.50％ 이하 및 B: 0.0030％ 이하로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 열연 강판.

(4) Fe 성분의 일부를 대신하여, 추가로 질량％로, Ca: 0.001∼0.005％ 및 REM: 0.001∼0.005％로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 열연 강판.

(5) 상기 열연 강판이, 냉연 강판용 또는 용융 아연 도금 강판용인 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 열연 강판.

(6) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브(slab)를, 열간 압연 개시 온도: 1150∼1270℃, 마무리 압연의 종료 온도: 900℃ 이상의 조건에서 열간 압연하고, 650℃까지의 온도역을 평균 냉각 속도 20∼90℃/s로 냉각하고, 그 후, 470∼640℃의 온도역에서 권취할 때의 당해 권취 온도(coiling temperature)까지 평균 냉각 속도 5∼30℃/s로 냉각하여 상기 권취를 행하는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 재질 균일성 그리고 냉간 압연성이 우수하고, 게다가 높은 항복비를 갖는 냉연 강판용 열연 강판이나 용융 아연 도금 강판용 열연 강판을 제공할 수 있다. 그리고, 이 열연 강판을 냉연 강판 및 용융 아연 도금 강판에 제공함으로써 얻어지는, 냉연 강판 및 용융 아연 도금 강판을, 예를 들면, 자동차 구조 부재에 적용함으로써, 자동차에 있어서의 충돌 안전성을 확보하면서 차체 경량화에 의한 연비 개선을 도모할 수 있다. 또한, 냉간 압연에서의 압연 부하도 경감 가능하기 때문에, 양산 안정성이 향상된다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 발명의 열연 강판의 각 성분의 함유량의 한정 이유를 설명한다. 또한, 이하에 있어서, 강(steel)의 화학 성분에 관한 「％」표시는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미한다.

C: 0.060∼0.120％

탄소(C)는, 강판의 고강도화에 유효한 원소로서, 특히, Nb와 같은 탄화물 형성 원소와 미세한 합금 탄화물, 혹은, 합금 탄질화물을 형성하여 강판의 강화에 기여한다. 이 효과를 얻기 위해서는, 0.060％ 이상의 첨가가 필요하다. 한편, C 함유량을 0.120％보다도 많이 함유시키면, 스폿 용접성(spot weldability)이 저하되는 점에서, C 함유량의 상한은 0.120％로 한다. 또한, 보다 양호한 용접성을 확보하는 관점에서는, C 함유량을 0.100％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

Si: 0.10∼0.70％

규소(Si)는, 높은 가공 경화능을 갖는 점에서 강도 상승에 대하여 연성의 저하가 비교적 적어, 어닐링 후의 강도-연성 균형의 향상에도 기여하는 원소이다. 또한, 열연 단계에서의 페라이트 변태의 촉진에 의해, 소망하는 페라이트의 결정 입경 및 체적 분율을 확보하는 데에 기여하는, 재질 균일성을 향상시키기 위해 필요한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, Si 함유량을 0.10％ 이상으로 하는 것이 필요하다. 또한 재질 균일성을 높이기 위해서는, Si 함유량을 0.35％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Si 함유량이 0.70％보다도 많으면, 어닐링 후의 용융 아연 도금성의 열화가 현저해지기 때문에, Si 함유량을 0.70％ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.60％ 이하이다.

Mn: 1.00∼1.80％

망간(Mn)은, 고용(solid solution) 강화에 의해 어닐링 후의 고강도화에 기여하는 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는 Mn 함유량은 1.00％ 이상으로 하는 것이 필요하고, 바람직하게는 1.20％ 이상이다. 한편, Mn 함유량이 1.80％보다도 많으면, 열연 단계에서의 페라이트 변태와 펄라이트 변태를 지연하여, 소망하는 페라이트의 결정 입경 및 체적 분율을 확보하는 것이 어렵고, 재질 균일성이 저하될 우려가 있기 때문에, 그 함유량은 1.80％ 이하, 바람직하게는 1.70％ 이하로 한다.

P: 0.10％ 이하

인(P)은, 고용 강화에 의해 고강도화에 기여하는 원소로서, 이 효과를 얻기 위해서는 P의 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, P 함유량이 0.10％보다도 많으면, 입계(grain boundaries)로의 편석이 현저해져 입계를 취화(embrittlement)시키고, 또한 용접성이 저하되어, 재질 균일성이 열화되기 때문에, P의 함유량의 상한값은 0.10％로 한다. 바람직하게는, 0.05％ 이하이다.

S: 0.010％ 이하

황(S)의 함유량이 많은 경우에는, MnS 등의 황화물이 많이 생성되고, 어닐링 후의 신장 플랜지성(stretch flangeability)으로 대표되는 국부 신장이 저하되기 때문에, 함유량의 상한을 0.010％로 한다. 보다 바람직하게는, 0.005％ 이하이다. 또한, S 함유량의 하한값에 대해서는 특별히 한정할 필요는 없지만, 극저(ultra lower) S화는 제강 비용의 상승을 초래하기 때문에, 0.0005％ 이상의 범위에 있어서 저감하면 좋다.

Al: 0.01∼0.10％

알루미늄(Al)은, 탈산에 필요한 원소로서, 이 효과를 얻기 위해서는 0.01％ 이상 함유하는 것이 필요하지만, 0.10％를 초과하여 함유해도 효과가 포화되기 때문에, 0.10％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.05％ 이하이다.

N: 0.010％ 이하

질소(N)는, C와 동일하게 Nb와 화합물을 형성하여, 합금 질화물이나 합금 탄 질화물이 되어, 고강도화에 기여한다. 그러나, 질화물은 비교적 고온에서 생성되기 쉽기 때문에 조대해지기 쉽고, 탄화물에 비하여 강도로의 기여가 상대적으로 작다. 이 때문에, 어닐링 후의 고강도화에는 N 함유량을 저감하여 합금 탄화물을 보다 생성하는 것이 유리하다. 이러한 관점에서, N의 함유량은 0.010％ 이하, 바람직하게는 0.005％ 이하로 한다.

Nb: 0.010∼0.100％

니오브(Nb)는, C나 N과 화합물을 형성하여 탄화물이나 탄질화물이 되고, 탄질화물의 석출 강화에 의해 어닐링 후에 고항복비 및 고강도화를 얻기 위해 필요한 원소이다. 또한, Nb는 열연 냉각시의 결정립 미세화에 효과가 있어, 재질 균일성 확보를 위한 페라이트의 결정 입경 및 체적 분율을 제어하는 데에 중요한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, Nb 함유량을 0.010％ 이상으로 하는 것이 필요하고, 바람직하게는 0.020％ 이상이다. 그러나, Nb 함유량이 0.100％보다도 많으면, 열연 강판 중의 탄질화물이 과잉하게 생성되어, 냉간 압연성을 저하시키기 때문에, Nb 함유량의 상한값을 0.100％로 했다. 바람직하게는, 0.080％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.050％ 미만이다.

고용 Nb량이 전체 Nb량의 5％ 이상

또한, 어닐링 후에 양호한 재질 균일성 및 냉간 압연성을 확보하기 위해, 열연판에 있어서의 고용 Nb량이 전체 Nb량의 5％ 이상으로 하는 것이 중요하다. 고용 Nb량이 전체 Nb량의 5％ 미만에서는, 어닐링 후에 Nb의 탄질화물이 불균일하게 조대화하고, 강도나 신장의 불균일이 커지는 데다, 열연판 강도가 높아져, 냉간 압연성이 열화되기 때문에, 열연판의 고용 Nb량을 전체 Nb량으로 나눈 값은 5％ 이상으로 하고, 바람직하게는 15％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 25％ 이상이다. 전체 Nb량에 대한 고용 Nb의 비율의 상한은, 특별히 한정되지는 않지만, 고강도화를 확보하는 관점에서 70％ 이하가 바람직하다.

본 발명에서는, 상기의 기본 성분에 더하여, 이하에 나타내는 임의 성분을, 필요에 따라서 소정의 범위에서 함유해도 좋다.

Ti: 0.05％ 미만

티탄(Ti)은, Nb와 동일하게, 미세한 탄질화물을 형성하고, 결정립 미세화에도 효과가 있어, 강도 상승에 기여할 수 있기 때문에, 필요에 따라서 함유할 수 있는 원소이지만, Ti 함유량이 0.05％ 이상이면, 성형성이 현저하게 저하되기 때문에, Ti 함유량은 0.05％ 미만으로 하고, 바람직하게는 0.035％ 이하이다. 또한, 어닐링 후의 강도 상승 효과를 발휘함에 있어서, Ti를 함유시키는 경우에는, 0.005％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

V: 0.10％ 이하

바나듐(V)도 또한, Nb와 동일하게, 미세한 탄질화물을 형성하고, 결정립 미세화에도 효과가 있어, 강도 상승에 기여할 수 있기 때문에, 필요에 따라서 함유할 수 있는 원소이지만, V 함유량을 0.10％보다도 많게 해도, 0.10％를 초과한 만큼의 강도 상승 효과는 작고, 게다가, 합금 비용의 증가도 초래해 버린다. 이 때문에, V 함유량은 0.10％ 이하로 한다. 또한, 강도 상승 효과를 발휘함에 있어서, V를 함유시키는 경우에는, 0.005％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

Cr: 0.50％ 이하

크롬(Cr)은, 어닐링시의 퀀칭성을 향상시켜, 제2상(phase)을 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 첨가할 수 있는 원소이지만, 이 효과를 발휘시키기 위해서는, Cr 함유량을 0.10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cr 함유량을 0.50％보다 많게 해도, 효과의 향상은 확인할 수 없게 되기 때문에, Cr 함유량은 0.50％ 이하로 한다.

Mo: 0.50％ 이하

몰리브덴(Mo)은, 어닐링시의 퀀칭성을 향상시켜, 제2상을 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 첨가할 수 있는 원소이지만, 이 효과를 발휘시키기 위해서는, Mo 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mo 함유량을 0.50％보다 많게 해도, 효과의 향상은 확인할 수 없게 되기 때문에, Mo 함유량은 0.50％ 이하로 한다.

Cu: 0.50％ 이하

구리(Cu)는, 고용 강화에 의해 고강도화에 기여하고, 또한, 어닐링시의 퀀칭성을 향상시켜, 제2상을 생성함으로써도 고강도화에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 첨가할 수 있는 원소이다. 이 효과를 발휘시키기 위해서는, Cu 함유량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cu 함유량이 0.50％보다 많게 해도, 효과의 향상은 확인할 수 없게 되고, 또한, Cu에 기인하는 표면 결함이 발생하기 쉬워지기 때문에, Cu 함유량은 0.50％ 이하로 한다.

Ni: 0.50％ 이하

니켈(Ni)도 또한, Cu와 동일하게, 고용 강화에 의해 고강도화에 기여하고, 또한, 어닐링시의 퀀칭성을 향상시켜, 제2상을 생성함으로써도 고강도화에 기여하고, 또한, Cu와 함께 첨가하면, Cu 기인의 표면 결함을 억제하는 효과가 있기 때문에, 필요에 따라서 첨가할 수 있는 원소이다. 이 효과를 발휘시키기 위해서는, Ni 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ni 함유량을 0.50％보다 많게 해도, 효과의 향상은 확인할 수 없게 되기 때문에, Ni 함유량은 0.50％ 이하로 한다.

B: 0.0030％ 이하

붕소(B)는, 어닐링시의 퀀칭성을 향상시켜 제2상을 생성함으로써, 고강도화에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이 효과를 발휘하기 위해서는, 0.0005％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 0.0030％ 초과를 함유시켜도 효과가 포화되기 때문에, 그 함유량을 0.0030％ 이하로 한다.

Ca: 0.001∼0.005％ 및 REM: 0.001∼0.005％로부터 선택되는 1종 이상

칼슘(Ca) 및 희토류 원소(REM)는, 황화물의 형상을 구상화(spheroidizing)하여, 구멍 확장성으로의 황화물의 악영향을 개선하는 데에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 이러한 효과를 발휘하기 위해서는, 각각 0.001％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 0.005％ 초과 함유시켜도 효과가 포화되기 때문에, 그 함유량을 각각 0.005％ 이하로 한다.

상기 화학 성분의 다른 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다.

여기에서, 불가피적 불순물로서는, 예를 들면, Sb, Sn, Zn, Co 등을 들 수 있고, 이들 함유량의 허용 범위로서는, Sb: 0.01％ 이하, Sn: 0.1％ 이하, Zn: 0.01％ 이하, Co: 0.1％ 이하이다. 또한, 본 발명에서는, Ta, Mg, Zr을 통상의 강 조성의 범위 내에서 함유해도, 그 효과는 상실되지 않는다.

다음으로, 본 발명의 열연판의 미크로 조직에 대해서 상세하게 설명한다.

열연판 조직은, 페라이트가 평균 결정 입경 15㎛ 이하이고 또한 체적 분율이 75％ 이상인 것을 특징으로 한다. 여기에서 서술하는 체적 분율은 강판의 조직 전체에 대한 체적 분율로서, 이하 동일하다.

열연판 조직의 페라이트의 체적 분율이 75％ 미만에서는, 경질인 제2상이 많이 존재하게 되기 때문에, 냉간 압연성이 열화된다. 그 때문에 페라이트의 체적 분율은 75％ 이상으로 한다. 페라이트의 체적 분율의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 99％ 이하가 바람직하다.

또한, 페라이트의 평균 입경이 15㎛ 초과에서는, 어닐링 후의 냉연 강판이나 용융 아연 도금 강판의 조직에 있어서도 페라이트의 조대한 결정립이 간간이 존재하게 되어, 강도 및 신장의 불균일이 커지기 때문에, 페라이트의 평균 결정 입경은 15㎛ 이하로 한다. 페라이트의 평균 결정 입경의 하한은 특별히 한정되지는 않지만, 어닐링 후의 냉연 강판이나 용융 아연 도금 강판의 양호한 재질 균일성을 확보하기 위해서는, 3㎛ 이상이 바람직하다.

이 페라이트 이외의 잔부 조직은, 펄라이트, 마르텐사이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트 및 구상 시멘타이트(speroidized cementite) 등으로부터 선택되는 1종 혹은 2종 이상의 저온 생성상을 조합한 혼합 조직이다. 상기 페라이트의 체적 분율 및 평균 결정 입경, 나아가서는 고용 Nb량과 전체 Nb량과의 비율이 충족되어 있으면, 잔부 조직의 체적 분율 및 평균 결정 입경은 특별히 한정되지 않지만, 경질인 잔부 조직이 다량으로 존재하면, 냉간 압연성이 저하되기 때문에, 잔부 조직의 체적 분율은 25％ 이하로 한다.

다음으로, 열연 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 고항복비를 갖는 냉연 강판 또는 용융 아연 도금 강판의 소재인 열연 강판은, 상기의 성분 조성 범위에 적합한 성분 조성을 갖는 강 슬래브를, 열간 압연 개시 온도: 1150∼1270℃, 마무리 압연의 종료 온도: 900℃ 이상의 조건에서 열간 압연하고, 650℃까지의 온도역을 평균 냉각 속도: 20∼90℃/s로 냉각하고, 그 후, 470∼640℃의 온도역에서 권취할 때의 당해 권취 온도까지 평균 냉각 속도 5∼30℃/s로 냉각하여 상기 권취를 행함으로써 제조할 수 있다.

열간 압연 공정에서는, 강 슬래브를 주조 후, 재가열하는 일 없이 1150∼1270℃에서 열간 압연을 개시하거나, 또는 1150∼1270℃로 재가열한 후, 열간 압연을 개시한다. 여기에서 사용하는 강 슬래브는, 성분의 매크로 편석을 방지하기 위해 연속 주조법으로 제조하는 것이 바람직하지만, 조괴법(ingot casting method), 박슬래브 주조법(thin slab casting method)에 의해서도 제조하는 것이 가능하다.

본 발명에서는, 강 슬래브를 제조한 후, 일단 실온까지 냉각하고, 그 후 재가열하는 종래법에 더하여, 냉각하는 일 없이 온편(hot steel slab)인 채로 가열로에 넣거나, 균열(均熱)을 행한 후에 즉시 압연하거나, 혹은 주조 후 그대로 압연하는 등, 직송 압연·직접 압연 등의 에너지 절약 프로세스도 문제없이 적용할 수 있다.

[열간 압연 공정]

·압연 개시 온도: 1150∼1270℃

열간 압연 개시 온도는, 1150℃보다도 낮아지면 압연 부하가 증대하여, 생산성이 저하되고, 한편 1270℃보다 높게 해도 가열 비용이 증대할 뿐이기 때문에, 1150∼1270℃로 한다.

·마무리 압연 종료 온도: 900℃ 이상

열간 압연 중의 Nb의 변형 유기 석출(strain-induced precipitation)을 억제하기 위해, 열간 압연의 마무리 압연 종료 온도는 900℃ 이상으로 한다. Nb의 변형 유기 석출을 억제함으로써, 열연 권취 후의 열연 강판 중의 고용 Nb가 전체 Nb 중의 5％ 이상 확보 가능해져, 재질 균일성 및 냉간 압연성이 향상되기 때문에, 열간 압연의 마무리 압연 종료 온도는 900℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 950℃ 이상으로 한다.

·650℃까지의 온도역을 평균 냉각 속도 20∼90℃/s로 냉각

평균 냉각 속도가 20℃/s 미만에서의 냉각에서는, Nb의 석출이 진행되어, 소망하는 고용 Nb량이 얻어지지 않기 때문에, 재질 균일성 및 냉간 압연성이 저하된다. 또한, 평균 냉각 속도가 90℃/s 초과에서의 냉각에서는, 열연판 조직에 있어서, 페라이트 변태가 충분히 진행되지 않아, 소망하는 페라이트 결정 입경 및 체적 분율을 얻을 수 없고, 어닐링판의 재질 균일성이 저하된다. 바람직하게는, 평균 냉각 속도 30∼70℃/s이다.

·권취 온도까지의 온도역을 평균 냉각 속도 5∼30℃/s로 냉각

평균 냉각 속도가 5℃/s 미만에서의 냉각에서는, Nb의 석출이 진행되어, 소망하는 고용 Nb량이 얻어지지 않기 때문에, 재질 균일성 및 냉간 압연성이 저하된다. 또한, 평균 냉각 속도가 30℃/s 초과에서의 냉각에서는, 열연판 조직 중에 베이나이트나 마르텐사이트 등의 경질상이 과잉하게 생성되기 때문에, 소망하는 페라이트 결정 입경 및 체적 분율을 얻을 수 없고, 어닐링판의 재질 균일성 및 냉간 압연성이 저하된다. 바람직하게는, 평균 냉각 속도 10∼25℃/s이다.

·권취 온도: 470∼640℃

권취 온도가 470℃ 미만인 경우, 열연판 조직에 있어서, 마르텐사이트나 베이나이트의 저온 변태상(경질상)을 포함하는 조직이 되고, 열연판의 강도가 상승하여, 냉간 압연성이 저하된다.

또한, 권취 온도가 640℃를 초과한 경우, 권취 중에도 Nb의 석출물이 석출하기 때문에, 소망하는 고용 Nb량이 얻어지지 않아, 재질 균일성 및 냉간 압연성이 저하된다. 그 때문에, 권취 온도는 470∼640℃로 한다. 바람직하게는 470∼550℃이다.

이상의 공정을 거쳐 얻어진 열연 강판은, 통상 공지의 방법으로 산세정하고, 필요에 따라서, 탈지 등의 예비 처리를 실시한 후, 냉간 압연 공정, 혹은 추가로 용융 아연 도금 공정으로 제공된다. 냉간 압연 공정에서는, 냉간 압연을 행하고, 어닐링 처리를 행한다. 혹은 그 후, 용융 아연 도금 처리를 행함으로써, 용융 아연 도금 강판을 제조한다.

냉간 압연을 행하는 경우, 냉간 압연의 압하율이 30％ 미만이 되면, 어닐링시에 페라이트의 재결정이 촉진되지 않고, 미재결정 페라이트가 잔존하여, 어닐링판의 연성이 저하되는 경우가 있기 때문에, 냉간 압연의 압하율은 30％ 이상이 바람직하다. 어닐링 처리는, 750∼900℃의 온도역에서 15∼600s 유지(holding)하는 것이 바람직하다. 어닐링 온도가 750℃ 미만 또는 750∼900℃의 온도역에서의 유지 시간이 15s 미만이 되면, 미재결정 조직이 잔존하여, 연성이 저하되는 경우가 있고, 어닐링 온도가 900℃를 초과, 또는 750∼900℃의 온도역에서의 유지 시간이 600s를 초과하면, 오스테나이트립(grain)의 성장이 현저하고, 최종적으로 불균일한 조직이 형성되어, 재질 안정성이 저하되는 경우가 있기 때문이다.

또한, 일련의 열처리에 있어서는, 열이력 조건만 만족되면, 강판은 어떠한 설비에서 열처리가 행해져도 상관없다. 덧붙여, 용융 아연 도금 후에, 합금화 처리를 행하는 경우는, 합금화 처리 후에 본 발명의 강판에 조질 압연(temper rolling)을 행하여 형상 교정을 행하는 것도 가능하다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 단, 본 발명은, 원래 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당하게 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

표 1에 나타내는 성분 조성을 갖고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강(steel)을 전로(converter)에서 용제하고, 연속 주조법으로 슬래브로 했다. 얻어진 슬래브를, 표 2에 나타내는 열간 압연 조건(열간 압연 개시 온도 및 마무리 압연 종료 온도)에서 판두께가 3.2㎜까지 열간 압연을 행하고, 표 2에 나타내는 권취 온도로 권취했다.

이어서, 얻어진 열연판을 산세정하고, 모든 열연판에 대하여 동일한 조건하에서 냉간 압연을 행했다. 즉, 냉간 압연은, 롤 직경이 500㎜의 롤을 이용하여 5회 압연(5패스(passes))을 실시하고, 그때의 압연 하중을 측정하여, 판두께가 1.2㎜까지 압연을 행했다. 그때, 압연 하중을 판폭으로 나눈 선하중(line load)을 산출하여, 5회 평균의 선하중이 1.3ton/㎜보다 초과한 강판을 냉간 압연성이 「×(열화)」라고 하고, 선하중이 1.3ton/㎜ 이하인 강판을 냉간 압연성이 「○(양호)」라고 판단했다. 선하중이 1.3ton/㎜를 초과하면, 목표로 하는 판두께(특히 1.2㎜ 이하)까지 압연하기 위해, 막대한 패스 수(number of passes)가 필요해져, 양산성이 문제가 되는 것 외에, 롤 자체의 마모에 의한 열화가 앞당겨져, 비용의 증대를 초래하기 때문에, 선하중의 기준을 1.3ton/㎜로 했다.

냉간 압연 후는, 어닐링 온도가 800℃에서 어닐링하고, 필요에 따라서, 용융 아연 도금 처리, 또는 추가로 아연 도금의 합금화 처리를 행하여, 냉연 강판(CR), 용융 아연 도금 강판(GI), 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)의 어닐링판을 얻었다. 용융 아연 도금욕은 용융 아연 도금 강판(GI)에서는, Al: 0.19질량％ 함유 아연욕을 사용하고, 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)에서는, Al: 0.14질량％ 함유 아연욕을 사용하며, 욕온은 460℃로 하고, 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)에 대해서는, 550℃에서 합금화 처리를 행했다. 도금 부착량은 편면당 45g/㎡(양면 도금)로 하고, 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)은, 도금층 중의 Fe 농도를 9∼12질량％로 했다.

여기에서, 열연판의 고용 Nb량은, 전해 추출용 시험편을 채취하여, 당해 시험편에 대해서 전해액: 10v/v％ 아세틸아세톤-1w/v％ 염화 테트라메틸암모늄-메탄올(AA계)을 이용한 전해 처리를 실시하고, 여과에 의해 잔사를 추출했다. 추출된 잔사에 대해서, 고주파 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma) 발광 분광법에 의해 Nb량을 측정하여, 석출물이 되어 있는 석출 Nb량으로 하고, 첨가한 전체 Nb량으로부터 석출 Nb량(Nb(C, N) 석출물 중의 Nb량)을 차감함으로써, 고용 Nb량을 산출했다.

강판의 미크로 조직은, 3％ 나이탈 시약(nital reagent)(3％ 아세트산＋에탄올)을 이용하여, 강판의 압연 방향으로 평행한 수직 단면(판두께 1/4의 깊이 위치)을 부식하고, 500∼1000배의 광학 현미경 및 1000∼10000배의 전자 현미경(주사형 및 투과형)에 의해 관찰, 촬영한 조직 사진을 이용하여, 페라이트의 체적 분율 및 평균 결정 입경을 정량화했다. 각 12시야의 관찰을 행하고, 포인트 카운트법(ASTM E562-83(1988)에 준거)에 의해, 면적률을 측정하여, 그 면적률을 체적 분율로 했다. 평균 결정 입경은, JIS G 0552(1998)의 규정에 준거한 절단법으로 산출했다.

또한, 잔부의 저온 생성상에 대해서는, 주사형 및 투과형 전자 현미경의 관찰에 있어서 판별 가능하다. 즉, 페라이트가 약간 검은 콘트라스트(contrast)인 것에 대하여, 마르텐사이트는 흰 콘트라스트가 붙어 있는 것이다. 또한, 펄라이트는, 층 형상의 조직으로, 판 형상의 페라이트와 시멘타이트가 교대로 나열되어 있는 조직이며, 베이나이트는, 폴리고널(polygonal) 페라이트와 비교하여 전위(dislocation) 밀도가 높은 판 형상의 베이니틱(bainite) 페라이트와 시멘타이트를 포함하는 조직이다. 또한, 구상(spheroidized) 시멘타이트는, 구상화한 형상을 갖는 시멘타이트이다. 잔류 오스테나이트의 유무에 대해서는, 표층으로부터 깊이 방향으로 판두께 1/4의 두께분 만큼 연마한 면에서, Mo의 Kα선을 선원(radiation source)으로 하여, 가속 전압 50keV로, X선 회절법(장치: Rigaku사 제조 RINT2200)에 의해, 철의 페라이트의 {200}면, {211}면, {220}면과, 오스테나이트의 {200}면, {220}면, {311}면의 X선 회절선의 적분 강도를 측정하고, 이들 측정값을 이용하여, 「X선 회절 핸드북」(2000년) 리가쿠 덴키 가부시키가이샤, p.26, 62-64에 기재된 계산식으로부터 잔류 오스테나이트의 체적 분율을 구하고, 체적 분율이 1％ 이상인 경우, 잔류 오스테나이트가 있음으로 판단하고, 체적 분율이 1％ 미만인 경우, 잔류 오스테나이트가 없음으로 판단했다.

인장 시험은, 인장 방향이 강판의 압연 방향과 평행이 되도록 샘플을 채취한 JIS5호 시험편을 이용하여, JIS Z2241(2010년)에 준거하여 인장 시험을 행하고, 열연판 및 어닐링판(냉연 강판, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판)의 YS(항복 강도), TS(인장 강도), EL(전체 신장), YR(항복비)을 측정했다. 재질 균일성에 관해서는, 열연판 및 어닐링판(냉연 강판, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판)의 판폭 중심부와 양 폭단으로부터 각각 1/8 폭의 위치(전체 폭의 1/8의 위치)와의 YS, TS 및 EL을 측정하고, 판폭 중심부의 특성값과 폭 1/8 위치의 특성값(폭 1/8 위치는 양 단부 합하여 2개소 있지만, 그 평균값)과의 차이(판폭 중심부의 특성값－폭 1/8 위치의 특성값의 절대값)를 각각 ΔYS, ΔTS 및 ΔEL로 하여 산출했다. 또한, 상기 어닐링판의 YS 및 TS는, 판폭 중심부와 1/8 폭의 위치(양 단부로부터 각각 전체 폭의 1/8 위치)의 3개소의 평균값으로 했다. 또한, 본 발명에서는, 상기 ΔYS≤40㎫, ΔTS≤30㎫ 및 ΔEL≤4.0％의 경우를 재질 균일성의 관점에서 양호로 판정했다. 또한, YR≥70％의 경우가 고항복비를 갖는 관점에서 양호로 판정했다.

또한, 재질 불균일을, 폭 중심부와 폭 1/8 위치의 2점에서 평가하는 것은, 예를 들면, 열연판의 폭방향의 중심부와 열연판 폭단부(에지)로부터 판폭이 1/4에 상당하는 위치(폭 1/4 위치)와의 인장 강도의 차이에서는, 에지 부근의 재질이 평가되지 않기 때문에, 충분한 폭방향의 재질 안정성의 평가가 곤란하지만, 추가로 에지 가까이의 폭 1/8 위치와 폭 중심부의 인장 강도의 차이로 평가함으로써, 어닐링판의 재질 안정성의 적절한 평가가 가능해지기 때문이다.

이상에 의해 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

본 발명예의 냉연 강판용 열연 강판 및 용융 아연 도금 강판용 열연 강판은, 그 후의 어닐링 후의 냉연 강판, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판의 TS가 590㎫ 이상이며, 고항복비를 갖고, 재질 균일성 및 냉간 압연성도 우수하다. 한편, 비교예에서는, 인장 강도, 항복비, 재질 균일성, 냉간 압연성 중 어느 하나 이상이 뒤떨어져 있었다.

Claims

질량％로, C: 0.060∼0.120％, Si: 0.10∼0.70％, Mn: 1.00∼1.80％, P: 0.10％ 이하, S: 0.010％ 이하, Al: 0.01∼0.10％, N: 0.010％ 이하 및 Nb: 0.010∼0.100％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
고용(solute) Nb량이 전체 Nb량의 5％ 이상이고,
미크로 조직이, 평균 결정 입경: 15㎛ 이하의 페라이트를 체적 분율로 75％ 이상 포함하고, 잔부는 저온 생성상으로 이루어지는 복합 조직인 것을 특징으로 하는 열연 강판.
제1항에 있어서,
Fe 성분의 일부를 대신하여, 추가로 하기 (A)∼(C)로부터 선택된 적어도 1그룹을 함유하는 것을 특징으로 하는 열연 강판.
(A) 질량%로, Ti: 0.05% 미만
(B) 질량％로, V: 0.10％ 이하, Cr: 0.50％ 이하, Mo: 0.50％ 이하, Cu: 0.50％ 이하, Ni: 0.50％ 이하, B: 0.0030％ 이하로부터 선택되는 1종 이상
(C) 질량％로, Ca: 0.001∼0.005％ 및 REM의 합계: 0.001∼0.005％로부터 선택되는 1종 이상
삭제
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열연 강판이, 냉연 강판용 또는 용융 아연 도금 강판용인 열연 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브(slab)를, 열간 압연 개시 온도: 1150∼1270℃, 마무리 압연의 종료 온도: 900℃ 이상의 조건에서 열간 압연하고, 650℃까지의 온도역을 평균 냉각 속도 20∼90℃/s로 냉각하고, 그 후, 470∼640℃의 온도역에서 권취할 때의 당해 권취 온도까지 평균 냉각 속도 5∼30℃/s로 냉각하여 상기 권취를 행함으로써, 고용 Nb량이 전체 Nb량의 5％ 이상이고, 미크로 조직이, 평균 결정 입경: 15㎛ 이하의 페라이트를 체적 분율로 75％ 이상 포함하고, 잔부는 저온 생성상으로 이루어지는 복합 조직인 열연 강판을 얻는 것을 특징으로 하는 열연 강판의 제조 방법.