KR102348509B1 - 법랑용 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 법랑용 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.003% 이하 (0은 제외), 티타늄(Ti): 0.05 내지 0.1%, 질소(N): 0.05 내지 0.1% 및 크롬(Cr): 1.0 내지 3.0%를 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 법랑용 강판은 강판 표면에서부터 내부 방향으로 50 내지 300nm 두께의 Cr 부동태 피막이 존재하고, Cr 부동태 피막 내의 TiN 석출물의 평균 입경이 0.1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.

Description

법랑용 강판 및 그 제조방법 {STEEL SHEET FOR ENAMEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명의 일 실시예는 법랑용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 Cr 및 Ti를 적절히 첨가하여, 내피쉬스케일성과 법랑 밀착성이 우수한 법랑용 강판 및 제조 방법에 관한 것이다.
법랑강판은 열연강판 또는 냉연강판과 같은 소지 강판 위에 유리질 유약을 도포한 후, 고온에서 소성시켜 내식성, 내후성, 내열성 등을 향상시킨 일종의 표면처리 제품이다. 이런 법랑강판은 건축 외장용, 가전용, 식기용 및 다양한 산업용 소재로써 사용되고 있다.
기존에는 법랑제품에서 가장 치명적인 결함으로 알려진 피쉬스케일 (fishscale) 결함을 방지하거나 성형성을 향상시킨 법랑용 강판을 제공하기 위하여, 탈탄 소둔 공정 또는 상소둔을 경유하여 소지 강판 내부에 수소 흡장원으로 작용하는 탈탄 void를 생성시켜 줌으로써 법랑 강판의 내피쉬스케일성을 확보하였다.
내피쉬스케일성을 확보하기 위한 방법으로, Ti를 첨가하고 연속 소둔 공정을 이용하는 방법이 제시되었다. 그러나, 이는 Ti의 높은 함량으로 인해 연주 작업시 노즐 벽에 Ti계 산화물이 부착되어 노즐 막힘을 일으키는 문제가 있다. 또한, 이들 개재물이 강판 표면에 노출될 경우 기포 결함을 일으키는 문제점이 있으며, 재결정온도가 높아 고온에서 소둔 처리를 해야 하므로 생산성이 낮은 단점이 있다.
또한, 산소의 함량을 높여, 강 중 산화물을 이용하여 수소 흡장능을 확보한 고산소강에 대해서도 제안된 바 있으나, 이 경우 높은 산소 함량으로 내화물의 용손이 과다하게 발생함에 따라 연주생산성이 매우 낮은 단점이 있다.
다른 방안으로써 강 중 크롬 (Cr)을 첨가하여 Cr-Mn 복합 산화물 석출로 기인하는 microvoid로 수소 흡장능을 확보한 법랑강에 대해서도 제시된 바 있다. 그러나, 이 경우에도 금속 표면에 수소가 많이 발생될 수 있는 열처리 조건에서는 내피쉬스케일성과 법랑 밀착성이 떨어질 수 있다. 이를 막기 위해 Ni 도금된 법랑강판도 제시된 바 있으나, 최종 법랑강판을 제조하기 위해 Ni 도금이라는 추가 공정이 들어가는 단점이 있다.
이상과 같이, 종래의 법랑강판의 경우 소지 금속의 내부에 석출물 또는 산화물을 이용한 microvoid라는 수소흡장원만을 활용하여 법랑강판의 내피쉬스케일성을 확보하거나 표면의 다른 금속 원소의 도금을 통해 내피쉬스케일성을 확보하고 있으나 금속 표면에 수소가 많이 발생될 수 있는 열처리 조건에서는 아직까지도 피쉬스케일 문제와 법랑 밀착성 문제가 계속 발생하고 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 법랑용 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. 보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에서는 Cr 및 Ti를 적절히 첨가하여, 내피쉬스케일성과 법랑 밀착성이 우수한 법랑용 강판 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 법랑용 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.003% 이하 (0은 제외), 티타늄(Ti): 0.05 내지 0.1%, 질소(N): 0.05 내지 0.1% 및 크롬(Cr): 1.0 내지 3.0%를 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 법랑용 강판은 강판 표면에서부터 내부 방향으로 50 내지 300nm 두께의 Cr 부동태 피막이 존재하고, Cr 부동태 피막 내의 TiN 석출물의 평균 입경이 0.1㎛ 내지 10㎛ 일 수 있다.
하기 식 1로 계산되는 I 값이 3.5 내지 31.0을 만족할 수 있다.
[식 1]
I = ([Ti]+[Cr])/(100Х[C])
(식 1에서 [Ti], [Cr] 및 [C]는 각각 Ti, Cr 및 C의 함량(중량%)을 나타낸다.)
피쉬스케일 결함이 발생하지 않는 법랑 소성로 내부의 최대 노점 온도가 25℃ 이상일 수 있다.
법랑 밀착성이 90% 이상일 수 있다.
Mn: 0.05중량% 이하, P: 0.05중량% 이하, 및 S: 0.05중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 법랑용 강판의 제조 방법은 중량%로, 탄소(C): 0.003% 이하 (0은 제외), 티타늄(Ti): 0.05 내지 0.1%, 질소(N): 0.05 내지 0.1% 및 크롬(Cr): 1.0 내지 3.0%를 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 슬라브를 1100 내지 1200℃의 온도로 가열하는 단계; 가열된 슬라브를 900 내지 1000℃의 온도에서 마무리 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 열연강판을 65 내지 90% 압하율로 냉간압연하여 냉연 강판을 제조하는 단계; 및 냉연 강판을 800 내지 900℃에서 소둔하는 단계;를 포함한다.
열연 강판을 제조하는 단계에서 550 내지 650℃에서 권취할 수 있다.
소둔하는 단계에서 1 내지 5 분 동안 소둔할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 강의 합금 조성 및 제조 조건을 최적화시킴으로써 법랑 처리 후 피쉬스케일 등 표면 결함의 발생이 없고 법랑 밀착성이 우수한 법랑용 강판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 법랑용 강판은 법랑제품의 소지금속으로 유리하게 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001 중량%이다.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 법랑용 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.003% 이하 (0은 제외), 티타늄(Ti): 0.05 내지 0.1%, 질소(N): 0.05 내지 0.1% 및 크롬(Cr): 1.0 내지 3.0%를 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함한다.
먼저, 강판의 성분을 한정한 이유를 설명한다.
C: 0.003 중량% 이하
탄소(C)는 너무 많이 첨가하면 강 중 고용 탄소의 양이 증가하여 강도는 높아지고 소둔시 집합조직 발달을 방해하여 성형성을 저하시키는 원인이 된다. 또한, 시효현상이 발생하여 생산 후 오랜 시간이 지난 후에 가공을 행할 경우 표면결함 (Stretcher Strain 결함)이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 전술한 범위로 C를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 C를 0.002 중량% 이하 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.0005 내지 0.0020 중량% 포함할 수 있다.
Ti: 0.05 내지 0.10 중량%
티타늄(Ti)은 피쉬스케일 발생을 방지하기 위한 TiN 석출물을 형성시키는데 중요한 첨가 원소이다. Ti를 너무 적게 포함하면, 생성되는 석출물의 양이 너무 적어 피쉬스케일 결함이 발생할 가능성이 높다. 반면 Ti를 너무 많이 포함하면, 제강 작업시 Ti계 산화물이 과도하게 생성되고, 상기 산화물이 노즐벽에 붙어 제강 작업성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Ti를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.06 내지 0.09 중량% 포함할 수 있다.
N: 0.050 내지 0.100 중량%
질소(N)은 강 중에 첨가량이 증가할수록 성형성은 낮아지며, 기포결함이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 그 상한을 0.10 중량%로 할 수 있다. 반대로 질소(N) 함량이 너무 낮을 경우에는 피쉬스케일 발생을 방지하기 위한 TiN 석출물을 형성시키기 어려울 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 N을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 N을 0.070 내지 0.095 중량% 포함할 수 있다.
Cr: 1.0 내지 3.0 중량%
크롬(Cr)은 Cr2O3 부동태 피막을 쉽게 형성하여 강판의 내식성을 향상시킬 뿐만 아니라 다량 첨가되더라도 강판의 가공성을 크게 떨어뜨리지 않기 때문에 대표적인 내식성 향상 원소로 이용될 수 있다. Cr의 함량이 너무 낮을 경우, 내식성 효과가 있는 부동태 피막이 충분히 생성되지 않기 때문에 법랑 처리 중 소지철 표면에서 물과 반응하여 발생되는 수소의 양을 줄일 수 없다. Cr을 너무 적게 포함하는 경우, 충분한 효과를 얻기 어려울 수 있다. Cr을 너무 많이 포함할 경우, 용강 내에서 산소 친화력이 높아 정련 공정에서 C의 함량을 제어하기 매우 어렵게 되어 생산성을 떨어뜨리고, 냉각 과정에서 펄라이트 상 및 페라이트 상 중에서 하나 이상의 형성을 유발하여 가공성을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Cr을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Cr을 1.3 내지 2.5 중량% 포함할 수 있다.
하기 식 1로 계산되는 I 값이 3.5 내지 31.0을 만족할 수 있다.
[식 1]
I = ([Ti]+[Cr])/(100Х[C])
(식 1에서 [Ti], [Cr] 및 [C]는 각각 Ti, Cr 및 C의 함량(중량%)을 나타낸다.)
식 1에서 I 값은 Ti 첨가에 의해 생성되는 석출물에 의해 작용하는 수소흡장원의 효과, Cr 첨가에 의한 부동태 피막의 형성으로 기인하는 부식 방지를 통한 수소 생성 억제의 효과, 그리고 C 첨가에 의한 법랑강의 가공성 및 시효 발생 변화의 효과를 같이 고려할 수 있는 parameter 이다. I 값이 너무 작은 경우 Ti의 함량이 부족하여 석출물의 생성이 부족하거나 Cr의 함량이 부족하여 부동태 피막의 형성이 불가하여 수소 발생을 억지하지 못하여 피쉬스케일의 발생을 효과적으로 막지 못한다. 또는 탄소의 함량이 Ti와 Cr 함량에 비해 많이 높으므로 법랑 강판이 요구하는 연신율 35% 이상을 만족하지 못할 수 있다. I값이 너무 큰 경우 Ti와 Cr의 함량이 과도하여 제품의 연신율 저하와 가공성 저하의 원인이 될 수 잇다.. 또한 C함량이 매우 적은 경우에는 시효 (aging)가 발생할 수 있다. 따라서, I 값을 3.5 내지 31.0으로 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 I 값을 10.0 내지 20.0으로 조절할 수 있다.
상기 성분 이외에 본 발명은 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 상기 성분 이외에 유효한 성분의 첨가를 배제하는 것은 아니다. 불가피한 불순물로서 Mn, P, S등을 들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 Mn, P, 및 S를 의도적으로 첨가하지 않으며, Mn: 0.05중량% 이하, P: 0.05중량%이하, 및 S: 0.05중량% 이하로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 강판 표면에서부터 내부 방향으로 Cr 부동태 피막이 존재할 수 있다. Cr 부동태 피막은 50nm 내지 300nm 두께로 형성될 수 있다. Cr이 적절히 첨가되지 못하거나, 후술할 공정 조건을 만족하지 못하는 경우, Cr 부동태 피막이 적절히 형성되지 못한다. Cr 부동태 피막을 적절히 형성함으로써, 부식 방지를 통한 수소 생성 억제의 효과를 얻을 수 있다. 더욱 구체적으로 Cr 부동태 피막은 100 내지 200nm 두께로 형성될 수 있다. Cr 부동태 피막은 강판 기재와는 강판 기재 보다 Cr을 2배 이상 포함하는 부분으로 구분한다. 더욱 구체적으로 Cr 부동태 피막은 Cr을 5 중량% 이상 포함하는 부분으로 구분한다.
한편, TiN 석출물을 포함하며, 이 때 TiN 석출물의 평균 입경은 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. Ti가 적절히 첨가되지 못하거나, 후술할 공정 조건을 만족하지 못하는 경우, TiN 석출물이 적절히 형성되지 못한다. TiN 석출물을 적절히 형성함으로써, 피쉬스케일 발생을 방지할 수 있다. 더욱 구체적으로 TiN 석출물의 평균 입경은 1.0㎛ 내지 5.0㎛ 일 수 있다. TiN 석출물은 강판 전체에 분포하며, Cr 부동태 피막 내에도 존재할 수 있다. 석출물의 입경은 석출물과 동일한 면적의 원을 가정하여 그 원의 직경으로 구한다. 기준면은 압연면(ND면)과 평행한 면일 수 있다.
피쉬스케일 결함이 발생하지 않는 법랑 소성로 내부의 최대 노점 온도가 25℃ 이상일 수 있다. 피쉬스케일 결함은 소성 중 공기중에 포함된 수분과 밀접한 관련이 있다고 알려져 있다. 피쉬스케일 결함이 발생하지 않는 법랑 소성로 내부의 최대 노점이 25℃보다 낮을 경우에는 공기 중의 낮은 습도에서도 피쉬스케일 결함이 쉽게 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 피쉬스케일 결함이 발생하지 않는 법랑 소성로(furnace) 내부의 최대 노점의 하한은 25℃가 되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 법랑용 강판의 제조 방법은 중량%로, 탄소(C): 0.003% 이하 (0은 제외), 티타늄(Ti): 0.05 내지 0.1%, 질소(N): 0.05 내지 0.1% 및 크롬(Cr): 1.0 내지 3.0%를 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 열연강판을 냉간압연하여 냉연 강판을 제조하는 단계; 및 냉연 강판을 소둔하는 단계;를 포함한다.
먼저, 전술한 조성을 만족하는 슬라브를 준비한다. 제강단계에서 전술한 조성으로 성분이 조정된 용강은 연속주조를 통하여 슬라브로 제조될 수 있다. 법랑용 강판의 제조 공정 중에서 합금 성분이 실질적으로 변동하지 않으므로, 슬라브의 합금 성분은 전술한 법랑용 강판과 실질적으로 동일하다. 합금 성분에 대해서는 전술하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
그 후, 제조된 슬라브를 가열한다. 가열함으로써 후속되는 열간압연 공정을 원활히 수행하고, 슬라브를 균질화 처리할 수 있다. 보다 구체적으로 가열은 재가열을 의미할 수 있다.
이 때, 슬라브 가열 온도는 1100 내지 1200℃일 수 있다. 슬라브 가열 온도는 석출물의 크기 및 분포량을 결정하는 데에 중요한 영항을 미친다. 이때의 온도는 강에 첨가되는 원소의 종류 및 함량에 따라 석출물의 재용해/석출 온도가 달라진다. 이러한 가열 온도가 너무 높으면 석출물의 입경이 너무 작아져 피쉬스케일 결함이 발생할 가능성이 높다. 가열 온도가 너무 낮으면 석출물의 용해가 잘 일어나지 않아 슬라브가 잘 압연되지 않을 수 있다. 더욱 구체적으로 슬라브 가열 온도는 1130 내지 1170℃일 수 있다.
다음으로, 가열된 슬라브를 900 내지 1000℃의 온도에서 마무리 열간 압연하여 열연 강판을 제조한다.
열간 마무리 압연온도가 너무 낮으면 연신된 페라이트의 생성으로 후속적으로 실시되는 소둔 공정 후 {111} 집합조직이 크게 저하된다. {111} 집합조직이 저하되면 r값이 크게 낮아져 가공성이 저하되는 문제가 있다. 열간 마무리 압연 온도가 너무 높으면 열연판의 산화가 극심하여 스케일 발생이 용이해져서 열연판 품질이 열위해지는 문제가 있다. 더욱 구체적으로 마무리 열간압연 온도는 930 내지 970℃일 수 있다.
열연 강판을 제조하는 단계에서 550 내지 650℃에서 권취할 수 있다. 권취시 온도가 너무 낮으면 석출물의 입경이 너무 작고, 열연 결정립도 작아져 성형성이 낮아지는 문제가 있다. 권취시 온도가 너무 높으면 석출물의 입경이 너무 커져 성형성이 낮아지는 문제가 있다.
다음으로, 열연강판을 65 내지 90% 압하율로 냉간압연하여 냉연 강판을 제조한다. 냉간압연시 냉간압하율이 너무 낮으면 석출물과 기지금속 간의 미세공공의 양이 적어 피쉬스케일 결함이 발생하게 되고, 재결정 집합조직의 발달이 낮아 성형성이 저하되는 문제가 있다. 냉간압하율이 너무 높으면 재료의 가공경화율이 매우 높아져 냉간 압연시 판재가 깨져버리는 경우가 발생되고, 압연 설비에도 무리를 줄 수 있다. 더욱 구체적으로 ?膀牡꼭? 70 내지 85% 일 수 있다.
다음으로, 냉연 강판을 800 내지 900℃에서 소둔한다. 냉연 강판 소둔은 냉간압연된 강판에 연성과 성형성을 부여하기 위한 공정이다. 소둔 온도가 너무 낮으면 재결정이 완료되지 않아, 연성 및 성형성을 확보하기 어려우며, 소둔 온도가 너무 높으면 결정립 입경이 매우 커져 판재 성형시에 표면에 orange peel 현상이 발생하여 성형품의 표면 품질이 매우 열위되는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 소둔 온도는 830 내지 870℃일 수 있다.
소둔 시간은 1 내지 5분일 수 있다. 소둔 시간이 너무 짧을 경우 재결정이 완료되지 않아 연성 및 성형성 확보에 어려움이 있다. 너무 길 경우 결정립 입경이 매우 커져 판재 성형시에 표면에 orange peel 현상이 발생하여 성형품의 표면 품질이 매우 열위되는 문제가 발생할 수 있다. 소둔은 연속 소둔으로 수행될 수 있다.
이렇게 제조된 내피쉬스케일성과 법랑 밀착성이 우수한 법랑용 냉연 강판은 그 연신율 (El)이 35% 이상이어야 한다. 법랑용 냉연 강판의 경우 냄비나 컵 등으로 성형하기 위해 프레스 가공이 필요한데, 연신율이 35% 미만일 경우 프레스 가공 도중 강판이 찢어지는 문제가 발생되므로, 내피쉬스케일성과 법랑 밀착성이 우수한 법랑용 냉연 강판 연신율의 하한은 35%가 되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 법랑 강판은 법랑성이 90% 이상일 수 있다. 법랑 밀착성이 낮을 경우 조그마한 충격에도 법랑층이 소지철로부터 탈락이 되어버리는 문제가 발생되므로, 내피쉬스케일성과 법랑 밀착성이 우수한 법랑용 냉연 강판의 법랑 밀착성의 하한은 90%가 되어야 한다. 더욱 구체적으로 법랑성이 95% 이상일 수 있다. 법랑밀착성은 미국 재료시험협회규격, ASTM C313-78에 정의된 바와 같이 강구로 법랑층에 일정 하중을 가한 후 이 부위의 통전 정도를 평가 함으로써 법랑 유약층의 탈락 정도를 지수화하여 나타낸 수치를 의미한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
실시예
하기 표 1의 조성 및 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강 슬라브를 제조한 후, 하기 표 2의 생산 공정에 따라 3.2mm의 두께를 갖는 열연 강판을 제조하였다. 이 때 권취온도는 600℃로 하였다. 상기 열연 강판을 산세 처리하여 표면의 산화 피막을 제거한 후 표 2의 냉간 압하율로 냉간압연하여 0.8mm의 두께를 갖는 냉연강판을 제조하였다.
이후, 상기 냉연강판을 법랑 특성을 조사하기 위한 법랑처리 시편과 기계적 특성을 조사하기 위한 인장 시편으로 가공한 후, 연속 소둔을 실시하였다. 이때, 상기 법랑처리 시편은 70mm×150mm의 크기로 절단하였으며, 인장시편은 ASTM규격 (ASRM E-8 표준)에 의한 표준 시편으로 가공하였다.
상기와 같은 과정을 거쳐 확보된 소재의 제조조건별 조업성, 법랑성, 조직 특성 등을 하기 표 2 및 표 3에 표시하였다.
소둔이 완료된 강판에서 Cr 부동태 피막 의 두께 및TiN 석출물 입경을 분석하여 하기 표 2에 나타내었다.
이후, 소둔이 완료된 법랑처리 시편은 완전히 탈지한 후, 하유 유약을 도포하여 200℃에서 10 분간 건조하여 수분을 완전히 제거한 다음, 830℃에서 7 분간 유지하여 소성처리를 실시한 후, 상온까지 냉각하였다. 이후, 하유 법랑처리가 완료된 시편에 다시 상유 유약을 도포한 후, 200℃에서 10 분간 건조하여 수분을 완전히 제거하였다. 건조가 완료된 시편은 800℃에서 7 분 간 유지하여 소성처리를 실시한 후 공냉하는 법랑 처리를 실시하였다. 이때, 소성로의 분위기 조건은 노점 온도를 0 내지 60℃로 설정함으로써, 피쉬스케일 결함 유무를 판단하였다. 특히 피쉬스케일이 발생하지 않는 최대 노점 온도를 T 값으로 결정하였다.
그 다음, 법랑처리가 완료된 시편을 200℃ 유지로에서 20 시간 동안 유지하여 피쉬스케일을 가속 처리하였고, 이후 발생한 피쉬스케일 결함을 육안으로 조사하였다. 법랑 밀착성 평가는 밀착시험기기 (ASTM C313-78규격에 의한 시험기기)를 이용하여 밀착지수를 측정하였다.
소둔이 완료된 인장시편은 인장시험기(INSTRON사, Model 6025)를 이용하여 연신율 (El)을 측정하였다.
상기 각 시편들의 기계적 성질, 법랑 밀착성 등에 대해서는 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 최종적으로 발생한 피쉬스케일 결함은 육안으로 관찰하여 판정하였으며, 이때 발생 여부에 따라 '발생' 및 '발생 없음'으로 분류하여 하기 표 3에 나타내었다.
C Ti N Cr I 값
발명강1 0.001 0.09 0.072 1.3 13.9
발명강2 0.0018 0.08 0.086 2.1 12.11
발명강3 0.002 0.09 0.083 2.5 12.95
발명강4 0.0014 0.07 0.093 1.7 12.64
비교강1 0.002 0.09 0.075 - 0.45
비교강2 0.002 0.09 0.083 0.5 2.95
비교강3 0.006 0.1 0.077 1.4 2.5
비교강4 0.002 0.35 0.086 2.4 13.75
비교강5 0.002 0.09 0.083 4.5 22.95
비교강6 0.01 0.24 0.074 6.1 6.34
구분 강종 가열 온도
(℃)		 마무리 압연 온도
(℃)		 냉간 압하율
(%)		 소둔 온도
(℃)		 TiN 석출물 입경(㎛) 부동태 피막 두께 (nm)
발명재1 발명강1 1150 950 80 850 1.5 104
발명재2 발명강2 1150 950 80 850 2.1 174
발명재3 발명강3 1150 950 80 850 1.8 192
발명재4 발명강4 1150 950 80 850 2.5 142
비교재1 발명강1 950 950 80 850 20 100
비교재2 발명강2 1150 850 80 850 15 168
비교재3 발명강3 1150 950 50 850 0.08 201
비교재4 발명강4 1150 950 75 650 0.05 145
비교재5 비교강1 1150 950 75 850 1.5 0
비교재6 비교강2 1150 950 75 850 1.7 34
비교재7 비교강3 1150 950 75 850 0.08 100
비교재8 비교강4 1150 950 75 850 0.05 180
비교재9 비교강5 1150 950 75 850 1.8 413
비교재10 비교강6 1150 950 75 850 0.03 475
구분 T 값
(℃)		 El (%) 피쉬 스케일 법랑 밀착지수 (%)
발명재1 30 42 O 발생 없음 97 O
발명재2 30 43 O 96 O
발명재3 35 45 O 98 O
발명재4 25 40 O 96 O
비교재1 25 22 X 25 X
비교재2 30 24 X 20 X
비교재3 25 23 X 14 X
비교재4 30 15 X 13 X
비교재5 0 35 O 발생 42 X
비교재6 5 18 X 23 X
비교재7 5 30 X 25 X
비교재8 25 30 X 발생 없음 21 X
비교재9 25 25 X 15 X
비교재10 25 18 X 21 X
표 1 내지 표 3에서 확인할 수 있는 것과 같이, 본 발명의 성분 조성, 제조 조건을 모두 만족하는 발명재 1 내지 4는 Cr 부동태 피막 및 TiN 석출물이 적절히 형성되어, 연신율이 우수하고, 피쉬 스케일 발생이 없으며, 법랑 밀착 지수가 우수함을 확인할 수 있다.
반면, 비교재 1은 재가열 온도가 낮아, TiN 석출물이 조대화 되었으며, 연신율 및 밀착지수가 열위하였다.
비교재 2는 마무리 온도가 낮아, TiN 석출물이 조대화 되었으며, 연신율 및 밀착지수가 열위하였다.
비교재 3은 압하율이 낮아, TiN 석출물이 미세하게 석출되었고, 연신율 및 밀착지수가 열위하였다.
비교재 4는 소둔 온도가 낮아, TiN 석출물이 미세하게 석출되었고, 연신율 및 밀착지수가 열위하였다.
비교재 5 및 비교재 6은 Cr이 너무 적게 첨가되어, 적절한 두께의 Cr 부동태 피막이 형성되지 않았고, T값을 만족하지 못해 피쉬스케일 결함이 잘 발생하였고, 법랑 밀착 지수도 매우 열위한 결과를 확인할 수 있다.
비교재 7은 C를 다량 포함하여, TiN 석출물이 미세하게 석출되었고, T값을 만족하지 못해 피쉬스케일 결함이 잘 발생하였고, 법랑 밀착 지수도 매우 열위한 결과를 확인할 수 있다.
비교재 8 내지 10의 경우 탄소 (C), 크롬 (Cr) 및 티타늄 (Ti) 함량의 변화에 따라 연신율 (El)이 열위한 결과를 얻었다. 이는 제품 가공시 성형성의 열위로 인해 불량이 발생할 수 있다. 또한, 법랑 밀착 지수가 95% 미만으로 낮아 제품 성형시 법랑층의 탈락이 불가피함을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.003% 이하 (0은 제외), 티타늄(Ti): 0.05 내지 0.1%, 질소(N): 0.05 내지 0.1% 및 크롬(Cr): 1.0 내지 3.0%를 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함하고,
    하기 식 1로 계산되는 I 값이 3.5 내지 31.0을 만족하고,
    강판 표면에서부터 내부 방향으로 50 내지 300nm 두께의 Cr 부동태 피막이 존재하고, TiN 석출물의 평균 입경이 0.1㎛ 내지 10㎛이고,
    상기 Cr 부동태층은 Cr을 5중량% 이상을 포함하는 법랑용 강판.
    [식 1]
    I = ([Ti]+[Cr])/(100×[C])
    (식 1에서 [Ti], [Cr] 및 [C]는 각각 Ti, Cr 및 C의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    피쉬스케일 결함이 발생하지 않는 법랑 소성로 내부의 최대 노점 온도가 25℃ 이상인 법랑용 강판.
  4. 제1항에 있어서,
    법랑 밀착성이 90% 이상인 법랑용 강판.
  5. 제1항에 있어서,
    Mn: 0.05중량% 이하, P: 0.05중량% 이하, 및 S: 0.05중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 법랑용 강판.
  6. 중량%로, 탄소(C): 0.003% 이하 (0은 제외), 티타늄(Ti): 0.05 내지 0.1%, 질소(N): 0.05 내지 0.1% 및 크롬(Cr): 1.0 내지 3.0%를 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 하기 식 1로 계산되는 I 값이 3.5 내지 31.0을 만족하는 슬라브를 1100 내지 1200℃의 온도로 가열하는 단계;
    상기 가열된 슬라브를 900 내지 1000℃의 온도에서 마무리 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 65 내지 90% 압하율로 냉간압연하여 냉연 강판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연 강판을 800 내지 900℃에서 소둔하는 단계;
    를 포함하고,
    소둔된 강판 표면에서부터 내부 방향으로 50 내지 300nm 두께의 Cr 부동태 피막이 존재하고, TiN 석출물의 평균 입경이 0.1㎛ 내지 10㎛이고,
    상기 Cr 부동태층은 Cr을 5중량% 이상을 포함하는 법랑용 강판의 제조 방법.
    [식 1]
    I = ([Ti]+[Cr])/(100×[C])
    (식 1에서 [Ti], [Cr] 및 [C]는 각각 Ti, Cr 및 C의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열연 강판을 제조하는 단계에서 550 내지 650℃에서 권취하는 법랑용 강판의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 소둔하는 단계에서 1 내지 5 분 동안 소둔하는 법랑용 강판의 제조 방법.
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