KR20090122366A

KR20090122366A - 캔용 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20090122366A
Application number: KR1020097020456A
Authority: KR
Inventors: 유카 니시하라; 카츠미 고지마; 히로키 이와사; 요 야마시타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-11-27
Also published as: CN101663412B; US8795443B2; KR101146596B1; EP2138596A1; WO2008136290A1; US20100116832A1; EP2138596A4; JP2008274332A; JP5135868B2; CN101663412A; EP2138596B1

Abstract

성분으로서, Nb: 0.005∼0.05%, Ti: 0.005∼0.05%, B: 0.0005∼0.005%의 1종 이상을 함유함으로써, 석출 강화, 결정립 미세화한 강판을 연속 소둔에 의해 제조한다. Nb, Ti, B의 1종 이상을 첨가한 강을 열연 후, 40℃/s 이하의 냉각 속도로 냉각하고 550℃ 이상에서 권취함으로써, 냉압, 재결정 소둔 후의 시멘타이트 석출을 촉진한다. 그 결과, 450∼550MPa의 인장 강도, 20% 이상의 전연신(total elongation)을 갖고, 나아가서는 항복 연신이 5% 이하가 되는 캔용 강판이 제조된다.

캔, 강판, 항복 연신, 전연신

Description

캔용 강판 및 그 제조 방법 {STEEL SHEET FOR USE IN CAN, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은, 고(高)가공도의 캔 몸통 가공(can barrel forming)을 수반하는 3피스 캔, 양압(positive pressured) 캔과 같이 내압(耐壓) 강도를 필요로 하는 2피스 캔 등의 소재로서 이용되는 캔용 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 항복 연신이 작고, 그리고, 고연성(high ductility), 고강도의 캔용 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 스틸 캔의 수요를 확대하기 위해, 캔 제조 비용의 저감, 보틀(bottle) 캔이나 이형(異形; special shaped) 캔과 같은 신규 캔종의 시장 투입 등의 대책이 취해지고 있다.

캔 제조 비용의 저감책으로서는, 소재의 저(低)비용화를 들 수 있어, 드로잉 가공을 행하는 2피스 캔은 물론, 단순한 원통 성형이 주체인 3피스 캔이라도, 사용하는 강판의 박육화(thickness reduction)가 진행되고 있다.

단, 단순히 강판을 박육화하면 캔체 강도가 저하되기 때문에, DRD캔이나 용접 캔의 캔 몸통부와 같은 고강도재가 이용되고 있는 개소에는 단순히 박육화하기만 한 강판을 이용할 수 없어, 고강도이고 매우 얇은 캔용 강판이 요망되고 있었 다. 현재, 매우 얇고 경질인 캔용 강판은, 소둔 후에 2차 냉연(cold rolling)을 행하는 Duble Reduce법(이하, DR법이라고 칭함)으로 제조되고 있다. DR법을 이용하여 제조된 강판은 고강도이며, 또한 항복 연신이 작다는 특징이 있다. 한편, 최근 시장에 투입되고 있는 이형 캔과 같은 높은 가공도의 캔 몸통 가공을 수반하는 캔에, 연성이 결여된 DR재는 가공성이 떨어지기 때문에 적용이 어렵다. 덧붙여서, DR재는 통상의 소둔 후 조압(temper rolling)하는 강판에 비하여, 제조 공정도 늘어나기 때문에 비용이 높다.

이러한 DR재의 결점을 회피하기 위해, 2차 냉연을 생략하고, 여러 가지 강화법을 이용하여 1차 냉압 및 소둔 공정으로 특성을 제어하는 Single Reduce법(SR법)에 의해 고강도 강판을 제조하는 방법이 하기 특허에 제안되어 있다.

특허문헌 1에서는, C, N을 다량으로 첨가하여 소부 경화(bake hardening)시킴으로써, DR에 필적하는 고강도 캔용 강판을 얻는 것이 제안되어 있다. 도장 소부 처리(lacquer baking treatment) 후의 항복 응력이 550MPa 이상으로 높고, N의 첨가량, 열처리로 얻어지는 경도를 조정할 수 있다고 되어 있다.

특허문헌 2에서도, 특허문헌 1과 동일하게, 도장 후 소부 처리에 의해 +50MPa 정도 고강도화하고 있다.

특허문헌 3에서는, Nb 탄화물에 의한 석출 강화나 Nb, Ti, B의 탄질화물에 의한 미세화 강화를 복합적으로 조합함으로써 강도-연성 밸런스가 잡힌 강판을 제안하고 있다.

특허문헌 4에서는, Mn, P, N 등의 고용 강화를 이용하여 고강도화하는 방법 이 제안되어 있다.

특허문헌 5에서는, Nb, Ti, B의 탄질화물에 의한 석출 강화를 이용하여 인장 강도가 540MPa 미만이며, 산화물계 개재물의 입자경을 제어함으로써 용접부의 성형성을 개선하는 캔용 강판이 제안되어 있다.

[특허문헌 1] 일본공개특허공보 2001-107186호

[특허문헌 2] 일본공개특허공보 평11-199991호

[특허문헌 3] 일본공개특허공보 평8-325670호

[특허문헌 4] 일본공개특허공보 2004-183074호

[특허문헌 5] 일본공개특허공보 2001-89828호

우선, 박(thinner)게이지화 하기 위해 강도 확보는 필수이다. 한편, 캔 확장 가공과 같은 높은 수준의 캔 몸통 가공을 행하는 캔체, 높은 수준의 플랜지 가공을 행하는 캔체에 강판을 이용하는 경우에는, 고연성인 강을 적용할 필요가 있다. 또한, 캔 확장 가공에서는 캔 높이 변동을 작게 하는 강이 필요하게 된다.

2피스 캔의 보텀 가공, 캔 확장 가공을 대표로 하는 3피스 캔의 캔 몸통 가공에는 수%의 인장 가공과 동일 레벨의 변형이 들어가기 때문에, 스트레처-스트레인(stretcher-strain)의 발생을 방지하기 위해 항복 연신이 작은 강판을 적용할 필요가 있다. 또한, 부식성이 강한 내용물로의 적용도 고려하면 내식성이 양호한 강판으로 할 필요가 있기 때문에, 내식성을 저해하는 과잉의 원소 첨가는 행해서는 안 된다.

상기 특성을 감안한 경우, 전술의 종래 기술에서는, 강도, 연성, 항복 연신, 내식성 중의 어느 하나를 충족시키는 강판을 제조하는 것은 가능하지만, 모두를 만족하는 강판은 제조할 수 없다.

예를 들면, 특허문헌 1, 2에 기재된 C, N을 다량으로 첨가하여 소부 경화성에 의해 강도를 상승시키는 방법은, 강도 상승에는 유효한 방법이지만, 강 중의 고용 C, N양이 많은 점에서, 항복 연신은 클 것으로 생각된다.

특허문헌 3에서는 석출 강화에 의해 고강도화 하는 것을 들고 있어, 강도-연성 밸런스가 높은 강이 제안되어 있지만, 항복 연신에 대해서 기재되어 있지 않고, 통상의 제조 방법으로는 본 발명에서 목표로 하는 항복 연신은 얻을 수 없다.

특허문헌 4에서는, 고용 강화에 의한 고강도화를 제안하고 있지만, 일반적으로 내식성을 저해하는 원소로서 알려져 있는 P, Mn이 과잉으로 첨가되어 있기 때문에, 내식성을 저해할 우려가 높다.

특허문헌 5에서는, Nb, Ti 등의 석출, 세립화(細粒化) 강화를 이용함으로써 목표 강도를 얻고 있지만, 용접부의 성형성, 표면성상의 관점에서 Ti, Ca, REM의 산화물 첨가가 필수이며, 또한 산화물의 입자경을 제어할 필요가 있기 때문에, 비용 증가, 조업상의 과제가 예상된다.

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 도장 소부 후에 450∼550MPa의 인장 강도, 20% 이상의 전연신(total elongation), 항복 연신이 5% 이하가 되는 특성을 갖고, 또한 부식성이 강한 내용물에 대해서도 내식성이 양호한 캔용 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행했다. 그 결과, 이하의 인식을 얻었다.

석출 강화, 결정립 미세화 강화의 복합적인 조합에 착안하여, Nb, Ti, B에 의한 석출 강화 및 결정립 미세화를 도모함으로써 연신을 손상시키지 않고 고강도화할 수 있다. 또한, Nb, Ti, B를 첨가하고, 그리고 열연(hot rolling) 후의 냉각 속도를 작게 하고, 경우에 따라 권취(coiling) 후의 열처리를 가함으로써, 열연재 중의 시멘타이트율을 증가시킨다. 재결정 소둔 후의 냉각 과정에서는, 강 중 고용 C가, 냉압시에 파쇄된 시멘타이트를 핵으로 하여 석출하기 때문에, 소둔 후의 강 중 고용 C량을 최대한 저감하려면, 열연재 중의 시멘타이트율을 높게 할 필요가 있다. 그 결과, 최종 제품에서는 0.5% 이상의 시멘타이트를 포함하는 페라이트 조직이 되어, 항복 연신을 작게 하는 효과를 얻는다. 또한, 내식성에 지장이 없는 범위의 원소 첨가량으로 원판(original sheet)의 성분 설계를 행함으로써, 부식성이 강한 내용물에 대해서도 양호한 내식성을 나타낸다.

본 발명은, 상기 인식에 기초하여 성분, 제조 방법을 종합적으로 관리함으로써, 고강도 고연성 캔용 강판 및 그 제조 방법을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은, 이상의 인식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

[1] 질량%로, C: 0.03∼0.13%, Si: 0.03% 이하, Mn: 0.3∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.012% 이하와, 추가로, Nb: 0.005∼0.05%, Ti: 0.005∼0.05%와 B: 0.0005∼0.005%로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 시멘타이트율이 0.5% 이상인 페라이트 조직을 갖고, 상기 페라이트 조직은 7㎛ 이하의 페라이트 평균 결정 입경을 갖고, 도장 소부 처리 후의 인장 강도가 450∼550MPa, 전연신이 20% 이상, 항복 연신이 5% 이하인 캔용 강판.

[2] 페라이트 조직이 0.5∼10%의 시멘타이트율을 갖는 [1]에 기재된 캔용 강판.

[3] 페라이트 평균 결정 입경이 4∼7㎛인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[4] 전연신이 20∼30%인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[5] 항복 연신이 1.5∼5%인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[6] 적어도 하나의 원소가 0.005∼0.05%의 Nb인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[7] 적어도 하나의 원소가 0.005∼0.05%의 Ti인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[8] 적어도 하나의 원소가 0.0005∼0.005%의 B인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[9] 적어도 하나의 원소가 0.005∼0.05%의 Nb와 0.005∼0.05%의 Ti인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[10] 적어도 하나의 원소가 0.005∼0.05%의 Nb와 0.0005∼0.005%의 B인 [1]에 기재된 캔용 강판.

[11] 질량%로, C: 0.03∼0.13%, Si: 0.03% 이하, Mn: 0.3∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.012% 이하와, 추가로, Nb: 0.005∼0.05%, Ti: 0.005∼0.05%와 B: 0.0005∼0.005%로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을, Ar₃ 변태점 이상의 마무리 온도로 열간 압연하는 공정,

열간 압연된 강판을 권취까지 40℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하는 공정,

냉각된 열연 강판을 550℃ 이상에서 권취하는 공정,

권취된 강판을 산 세척(pickling)하는 공정,

산 세척된 강판을 80% 이상의 압하율로 냉간 압연하는 공정,

냉간 압연된 강판을 670∼760℃의 균열(soaking) 온도, 40s 이하의 균열 시간으로 연속 소둔하는 공정,

연속 소둔된 강판을 조질 압연(temper rolling)하는 공정을 갖는 캔용 강판의 제조 방법.

[12] 상기 권취 공정 후에, 200∼500℃의 온도에서 열처리하는 공정을 갖는 [11]에 기재된 캔용 강판의 제조 방법.

[13] 상기 연속 소둔 공정 후, 200∼500℃의 온도에서 과시효 처리를 행하는 공정을 갖는 [11]에 기재된 캔용 강판의 제조 방법.

[14] 상기 냉각 공정이, 열간 압연된 강판을 권취까지 20∼40℃/s의 평균 냉각 속도로 냉각하는 것으로 이루어지는 [11]에 기재된 캔용 강판의 제조 방법.

[15] 상기 권취 공정이, 냉각된 열연 강판을 550∼750℃의 권취 온도에서 권취하는 것으로 이루어지는 [11]에 기재된 캔용 강판의 제조 방법.

[16] 상기 연속 소둔 공정이, 냉간 압연된 강판을 670∼760℃의 균열 온도, 10∼40s의 균열 시간으로 연속 소둔하는 것으로 이루어지는 [11]에 기재된 캔용 강판의 제조 방법.

또한, 본 명세서에 있어서, 강의 성분을 나타내는 %는, 모두 질량%이다. 또한, 본 발명에 있어서, 도장 소부 처리란, 도장 소부, 래미네이트(laminate)에 상당하는 처리를 말하며, 구체적으로는 170∼265℃, 12초∼30분의 범위에서 열처리를 행하고 있다. 또한, 본 명세서의 실시예에서는 표준적인 조건으로서 210℃, 20분의 열처리를 실시하고 있다.

본 발명에 의하면, 450∼550MPa의 인장 강도, 20% 이상의 전연신을 갖고, 나아가서는 항복 연신이 5% 이하가 되는 고강도 고연성 캔용 강판을 얻을 수 있다.

상세하게, 본 발명은, Nb, Ti에 의한 석출 강화 및 세립화 강화를 행함으로써, 다른 특성에 폐해(弊害) 없이, 복합 강화하여 강도를 상승시켰기 때문에, 최종 제품에서 확실하게 인장 강도가 450∼550MPa의 강판을 제조할 수 있다.

그리고, 원판의 고강도화에 의해, 용접캔을 박(thinner)게이지화 해도 높은 캔체 강도를 확보하는 것이 가능해진다. 보텀부의 내압 강도를 필요로 하는 양압캔 용도에 관해서도, 현행 게이지인 채로 높은 내압 강도를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 연성을 높게 함으로써, 용접캔에서 이용되는 캔 확장 가공과 같은 높은 수준의 캔 몸통 가공을 행하는 것도 가능해진다.

또한, 항복 연신을 5% 이하로 함으로써, 2피스 캔의 보텀 가공이나, 캔 확장 가공 등의 3피스 캔의 캔 몸통 가공에서 스트레처-스트레인 발생을 방지할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

본 발명의 캔용 강판은, 인장 강도(이하, TS라고 칭하는 경우도 있음) 450∼550MPa, 전연신 20% 이상, 항복 연신 5% 이하의, 내식성이 양호하고 또한 시효성이 작은 고강도 고연성 캔용 강판이다. 본 발명에서 제안하고 있는 탄소량의 강에서는 통상의 조건으로 제조하면 10% 정도의 항복 연신이 발생한다. 이에 대하여, 본 발명에서는, Nb, Ti, B 등의 석출 강화 원소를 첨가하고, 열연시의 마무리 압연 후의 냉각 속도를 작게 하고, 경우에 따라 권취 후의 열처리를 가함으로써, 열연재 중의 시멘타이트율을 증가시킨다. 그것을 핵으로 하여, 냉압, 소둔 후의 강 중 고용 C를 시멘타이트로서 석출시켜, 강 중의 고용 C량을 감소시킴으로써 항복 연신을 상기의 범위로 하는 것을 가능하게 한다. 또한, 연신에 대해서도, 상기에 나타내는 성분계로 상기의 방법을 적용함으로써, 높은 연신을 얻는 것을 가능하게 한다. 이들은, 본 발명의 특징이며, 가장 중요한 요건이다. 이와 같이, 석출 강화 원소, 결정립 미세화 강화 원소를 중심으로 하는 성분, 조직, 그리고, 제조 조건을 적정화함으로써, 항복 연신이 5% 이하이고, 20% 이상이나 되는 높은 연신을 갖는 고강도 캔용 강판을 얻을 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 캔용 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다.

C: 0.03∼0.13%

본 발명의 캔용 강판에 있어서는, 연속 소둔 후에 소정 이상의 강도(인장 강도 450∼550MPa)를 달성함과 동시에 20% 이상의 전연신을 갖는 것이 필수이며, 그러기 위해서는 페라이트 평균 결정 입경을 7㎛ 이하로 하는 것이 필요하다. 또한, 본 발명의 중요한 특징이 되는 항복 연신을 5% 이하로 하기 위해서는, 소둔 후의 냉각 과정에서 고용 C량을 감소할 필요가 있어, 고용 C의 석출 사이트가 되는 시멘타이트율이 중요해진다. 이들 특성을 충족하는 강판을 제조할 때에, C 첨가량은 중요해진다. 또한, 입계(粒界)에 탄화물을 석출시킴으로써, P의 입계 편석이 억제되는 효과도 있다. 상기 특성을 충족하는 조건으로서, C 함유량 하한은 0.03%로 한정했다. 특히, 인장 강도를 500MPa 이상, 항복 연신을 4% 이하로 할 경우에 C 함유량은 0.07% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, C 첨가량이 0.13%를 초과하면, 강의 용제 중 냉각 과정 중에서 아포정(hypoperitectic) 균열을 일으키기 때문에, 상한은 0.13%로 한정한다.

Si: 0.03% 이하

Si는 고용 강화에 의해 강을 고강도화시키는 원소이지만, 0.03%를 초과하여 첨가하면 내식성이 현저하게 손상된다. 따라서, Si 첨가량은 0.03% 이하로 한다.

Mn: 0.3∼0.6%

Mn은 고용 강화에 의해 강의 강도를 증가시키고, 결정 입경도 작게 한다. 결정 입경을 작게 하는 효과가 현저하게 발생되는 것은 Mn 첨가량이 0.3% 이하이며, 목표 강도를 확보하려면 적어도 0.3%의 Mn 첨가량이 필요하게 된다. 따라서, Mn 첨가량의 하한은 0.3%로 한다. 한편, 0.6%를 초과하여 함유하면 내식성, 표면 특성이 떨어진다. 따라서, 상한은 0.6%로 한다.

P: 0.02% 이하

P는 고용 강화능(能)이 큰 원소이기는 하지만, 0.02%를 초과하여 첨가하면 내식성이 떨어지기 때문에, 0.02% 이하로 한다.

Al: 0.1% 이하

Al 함유량이 증가하면, 재결정 온도의 상승이 초래되기 때문에, 소둔 온도를 높게 할 필요가 있다. 본 발명에 있어서는, 강도를 증가시키기 위해 첨가한 다른 원소로 재결정 온도의 상승이 초래되어, 소둔 온도가 높아지기 때문에, Al에 의한 재결정 온도의 상승은 최대한 회피하는 것이 상책이다. 따라서, Al 함유량은 0.1% 이하로 한다.

N: 0.012% 이하

N은 시효 경화를 증가시키기 위해 필요한 원소이다. 한편, 다량 첨가하면, 연속 주조시, 온도가 저하되는 하부 교정대(lower bending zone)에서 슬라브 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 0.012% 이하로 한다. 시효 경화의 효과를 발휘시키기 위해서는, 0.005% 이상 첨가하는 것이 바람직하다.

Nb: 0.005%∼0.05%

Nb는, 본 발명에 있어서 중요한 첨가 원소이다. Nb는 탄화물 생성능이 높은 원소로서, 미세한 탄화물을 석출시켜, 세립화함으로써 강도를 상승시킨다. 또한, 입경은 강도뿐만 아니라, 드로잉 가공시의 표면성상에도 영향을 준다. 최종 제품 의 페라이트 평균 결정 입경이 7㎛를 초과하면, 드로잉 가공 후, 일부에서 표면 거칠어짐 현상이 발생하여, 표면 외관의 미려함을 잃어버리게 된다. Nb 첨가량에 의해 강도나 표면성상을 조정할 수 있다. 또한, Nb를 첨가하여 열연시의 마무리 후의 냉각 속도를 작게 하여, 고온에서 권취함으로써, 시멘타이트의 석출을 촉진하고, 항복 연신을 작게 할 수 있다. 0.005%를 초과할 때에 이 효과가 발생하기 때문에, 하한은 0.005%로 한정한다. 한편, Nb는 재결정 온도의 상승을 초래하기 때문에, 0.05%를 초과하여 함유하면, 본 발명에서 기재하고 있는 670∼760℃의 소둔 온도, 40s 이하의 균열 시간에서의 연속 소둔으로는 미(未)재결정이 일부 잔존하는 등, 소둔하기 어려워지기 때문에, Nb 첨가량의 상한은 0.05%로 한정한다.

Ti: 0.005% 이상 0.05% 이하

Ti에 대해서도 Nb와 동일한 이유로 강도, 항복 연신을 얻는 것을 목적으로 하여 첨가한다. 0.005% 이상 함유할 때에 이 효과가 발생하기 때문에, 하한을 0.005%로 한다. 상한에 대해서도 Nb와 동일하게, 재결정 온도의 관점에서 0.05%로 한다.

B: 0.0005% 이상 0.005% 이하

B는 페라이트입(粒) 내의 B계 석출물을 핵으로 하여 시멘타이트 석출을 촉진시키기 때문에, 항복 연신을 작게 하는 효과를 나타낸다. 0.0005% 이상 함유할 때에 이 효과가 발생하기 때문에, 하한을 0.0005%로 한다. 상한에 대해서는 재결정 온도의 관점에서 0.005%로 한다.

또한, S는 청구항에서 특별히 한정하고 있지 않지만, 본 특허를 실시하는 데 에 있어 바람직한 조건은 이하에 나타내는 범위이다.

S: 0.01% 이하

본 발명 강은 Nb, C, N 함유량이 높기 때문에, 연속 주조시 교정대에서 슬라브 엣지(edge)가 균열되기 쉬워진다. 슬라브 균열을 방지하는 점에서 S 첨가량은 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하다.

잔부는 Fe 및 불가피 불순물로 한다.

다음으로 본 발명의 캔용 강판의 조직에 대해서 설명한다.

시멘타이트를 0.5% 이상 포함하는 페라이트 단상(單相) 조직, 페라이트 평균 결정 입경: 7㎛ 이하

우선, 본 발명에서는 시멘타이트를 0.5% 이상 포함하는 페라이트 단상 조직으로 한다. 항복 연신을 5% 이하로 하기 위해서는, 소둔 후의 냉각 중에 강 중 고용 C를 시멘타이트로서 석출시킬 필요가 있다. 시멘타이트율이 0.5% 미만인 강에서는 고용 C가 잔존하여, 본 발명이 목표로 하는 항복 연신을 얻을 수 없기 때문에, 시멘타이트율을 0.5% 이상으로 했다. 항복 연신을 4% 이하로 할 경우는, 시멘타이트율은 1.0% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 고용 C의 지표가 되는 시효 지수에 대해서는 후술한다. 한편, 시멘타이트율이 10% 초과에서는, 연성이 저하되기 때문에, 시멘타이트의 상한은 10%가 바람직하다. 또한, 시멘타이트율은, 광학 현미경으로 관찰한 시야에서 단위 면적당 시멘타이트가 점유하는 면적률을 측정하여 산출했다.

페라이트 평균 결정 입경이 7㎛를 초과하면, 드로잉 가공 후, 일부에서 표면 거칠어짐 현상이 발생하여 표면 외관의 미려함을 잃어버리기 때문에, 페라이트 결정 입경은 7㎛ 이하로 했다. 페라이트 결정 입경은 인장 강도를 높이는 점에서는 작을수록 바람직하다. 작은 결정 입경을 얻는 것은, 예를 들면 열간 압연, 냉간 압연에서의 압하량을 높임으로써 달성할 수 있다. 단, 4㎛보다도 작은 결정 입경을 얻으려면, 상기 압연 공정에서의 압부하(rolling load)가 과대해지는 것이나, 압연 공정에서의 판두께 변동이 증대되는 등의 문제가 발생한다. 그 때문에, 페라이트 결정 입경은 4㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 페라이트 결정 입경은, 예를 들면, JIS G0551의 절단법에 의한 페라이트 평균 결정 입경에 준하여 측정하는 것으로 한다. 또한, 페라이트 평균 결정 입경은, 성분, 냉간 압연율, 소둔 온도에 의해 목표치로 제어한다. 구체적으로는, C: 0.03∼0.13%, Si: 0.03% 이하, Mn: 0.3∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.012% 이하이며, 추가로 Nb: 0.005∼0.05%, Ti: 0.005∼0.05%, B: 0.0005∼0.005% 중 1종 이상을 첨가하여, Ar₃ 변태점 이상의 마무리 온도에서 열간 압연하고, 그 후 40℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각, 권취, 이어서 산 세척, 80% 이상의 압하율로 냉간 압연을 행한 후에, 670∼760℃의 균열 온도, 40s 이하의 균열 시간의 조건으로 연속 소둔, 조질 압연을 행함으로써 7㎛ 이하의 결정 입경이 얻어진다.

인장 강도: 450∼550MPa

인장 강도는 용접 캔의 덴트(dent) 강도, 2피스 캔의 내압 강도를 0.2mm 정도의 판두께재에 대해서 확보하기 위해 450MPa 이상으로 한다. 한편, 550MPa 초과 의 강도를 얻고자 하면 다량의 원소 첨가가 필요해져, 내식성을 저해할 위험이 있기 때문에, 강도는 550MPa 이하로 한다.

또한, 인장 강도는 성분, 냉간 압연율, 소둔 온도에 의해 목표치로 제어한다. 구체적으로는, C: 0.03∼0.13%, Si: 0.03% 이하, Mn: 0.3∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.012% 이하이며, 추가로 Nb: 0.005∼0.05%, Ti: 0.005∼0.05%, B: 0.0005∼0.005%의 1종 이상을 첨가하여, Ar₃ 변태점 이상의 마무리 온도에서 열간 압연하고, 그 후 40℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각, 권취, 이어서 산 세척, 80% 이상의 압하율로 냉간 압연을 행한 후에, 670∼760℃의 균열 온도, 40s 이하의 균열 시간의 조건으로 연속 소둔, 조질 압연을 행함으로써 목표치로 제어한다.

전연신: 20% 이상

전연신이 20%를 하회하면, 예를 들면 캔 확장 가공과 같은 높은 수준의 캔 몸통 가공을 수반하는 캔으로의 적용이 곤란해진다. 따라서, 전연신의 하한은 20%로 한정한다. 캔 몸통 가공의 관점에서, 전연신의 상한은 높을수록 바람직하다. 단, 전연신을 높이는 것은 동시에 인장 강도의 저하를 초래한다. 본 발명에서 규정한 인장 강도를 확보하는 관점에서는, 전연신을 30% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전연신은 성분, 열간 압연시의 마무리 후의 냉각 속도, 권취 온도에 의해 목표치로 제어한다.

항복 연신: 5% 이하

2피스에서의 보텀 가공, 3피스 캔의 캔 몸통 가공에서 스트레처-스트레인의 발생을 방지하기 위해 항복 연신은 5% 이하로 한다. 특히, 스트레처-스트레인에 엄격한 용도에서는, 항복 연신을 4% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 항복 연신은, 성분, 열간 압연시의 마무리 후의 냉각 속도, 권취 온도, 권취 후의 열처리, 소둔 후의 과시효 처리에 의해 목표치로 제어한다. 항복점의 하한은 낮을수록 바람직하다. 낮은 항복점 연신을 얻기 위해서는, 열간 압연시의 마무리 후의 냉각 속도를 저하시키고, 권취 온도를 높이고, 권취 후의 탄화물 석출을 촉진하고, 그리고 소둔 후의 과시효 처리를 장시간 행할 필요가 있다. 이들 조업 조건에서는 생산성이 저해되고 제조 비용이 증대된다. 생산성을 저해하지 않는 범위에서 항복점 연신을 저감하려면, 항복점 연신을 1.5% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

시효 지수에 대해서는 특별히 한정하고 있지 않지만, 본 발명을 실시하는 데 있어 바람직한 조건은 이하에 나타내는 범위이다.

시효 지수: 20MPa 이하

목표의 항복 연신을 얻으려면, 소둔 후의 냉각 과정에서 강 중 고용 C를 시멘타이트로서 석출시킴으로써 고용 C량을 작게 할 필요가 있다. 본 발명이 목표로 하는 5% 이하의 항복 연신을 얻으려면, 시효 지수를 20MPa 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명의 캔용 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

전술한 화학 성분으로 조정된 용강(溶鋼)을, 전로(轉爐) 등을 이용한 통상 공지의 용제 방법에 의해 용제하고, 다음으로 연속 주조법 등의 통상 이용되는 주조 방법으로 압연 소재로 한다.

다음으로, 상기에 의해 얻어진 압연 소재를 이용하여 열간 압연에 의해 열연판으로 한다. 압연 개시시에는, 압연 소재가 1250℃ 이상이 되는 것이 바람직하다. 마무리 온도는 Ar₃ 변태점 이상으로 한다. 또한, 권취까지 40℃/s 이하의 속도로 냉각하고, 550℃ 이상의 온도에서 권취한다. 이어서, 산 세척하고, 80% 이상의 압하율로 냉간 압연을 행한 후에, 670∼760℃의 균열 온도, 40s 이하의 균열 시간으로 연속 소둔을 행하고, 조질 압연을 행한다.

열간 압연 마무리 온도: Ar₃ 변태점 이상

열간 압연에 있어서의 마무리 압연 온도는, 강도를 확보하는 데에 있어 중요 인자가 된다. 마무리 온도가 Ar₃ 변태점 미만에서는, γ+α의 2상역(phase zone) 열연에 의해 입자 성장하기 때문에, 강도가 저하된다. 따라서, 열간 압연 마무리 온도는, Ar₃ 변태점 이상으로 한정했다.

마무리 압연 후, 권취까지의 평균 냉각 속도: 40℃/s 이하

본 발명에서 중요 항목이 되는 항복 연신은 마무리 압연 후의 냉각 속도의 영향을 크게 받는다. 냉압, 소둔 후의 항복 연신, 전연신을 본 발명의 목표치로 하려면, 열연 후의 냉각 속도를 작게 하여 열연재에서 시멘타이트를 석출시킬 필요가 있다. 그 조건으로서, 마무리 후의 평균 냉각 속도는 40℃/s 이하로 한정했다. 한편, 냉각 속도가 40℃/s를 하회하면 열연 강판의 입경이 증대되어, 강의 인장 강 도의 저하를 초래하기 때문에, 20℃/s 이상으로 하는 것이 바람직하다.

권취 온도: 550℃ 이상

권취 온도는 본 발명에서 중요해지는 강도, 연성, 항복 연신을 목표치로 제어하는 데에 있어 큰 인자이다. 권취 온도를 550℃ 이하로 하면, 권취까지의 냉각 속도를 40℃/s 초과로 할 필요가 있어, 조업상에서도 다양한 과제가 예상되기 때문에, 550℃를 하한으로 했다. 또한, 항복 연신을 4% 이하로 하기 위해서는, 열연 후에 가능한 한 많은 시멘타이트를 석출시켜, 소둔 공정의 냉각 개시시의 시멘타이트율을 증가시킬 필요가 있다. 그 조건으로서 권취 온도를 620℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 항복 연신을 3% 이하로 하려면, 권취 온도를 700℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 권취 온도가 750℃ 이상이 되면 열연 강판 표면의 철 산화물의 생성량이 많아져, 그 제거 부하가 높아지기 때문에, 권취 온도는 750℃ 이하가 바람직하다.

열연 후의 열처리 조건: 200℃ 이상 500℃ 이하

최대한 스트레처-스트레인의 발생을 억제하는 용도에서는, 연속 소둔 후의 항복 연신을 2% 이하로 할 필요가 있다. 열연재에서 시멘타이트를 석출시키고, 소둔시의 냉각 과정에서 고용 C를 석출시킴으로써 항복 연신을 저감하고 있지만, 권취 공정까지에서 상기의 항복 연신을 얻는 것은 어려워, 권취 후에 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 200℃ 미만에서는 상기의 효과를 얻을 수는 없기 때문에, 하한은 200℃로 한다. 한편, 500℃ 초과에서는 석출하고 있던 시멘타이트가 고용되기 때문에, 상한은 500℃로 한다.

냉간 압연율(압하율): 80% 이상

냉간 압연에 있어서의 압하율은, 이 발명에 있어서 중요한 조건의 하나이다. 냉간 압연에서의 압하율이 80% 미만에서는, 인장 강도가 450MPa 이상의 강판을 제조하는 것이 곤란하다. 또한, DR재에 필적하는 판두께(0.17mm 정도)를 얻기 위해서는 80% 미만의 냉압율에서, 적어도 열연판의 판두께를 1mm 이하로 할 필요가 있어, 조업상 곤란하다. 따라서, 압하율은 80% 이상으로 한다.

소둔 조건: 균열 온도 670℃∼760℃, 균열 시간 40s 이하

소둔은 연속 소둔을 이용한다. 균열 온도는, 양호한 가공성을 확보하기 위해, 강판의 재결정 온도 이상으로 할 필요가 있고, 그리고, 조직을 보다 균일하게 하기 위해서, 균열 온도는 670℃ 이상으로 한정한다. 한편, 760℃ 초과에서 연속 소둔하기 위해서는, 강판의 파단(breakage)을 방지하기 위해 최대한 속도를 떨어뜨릴 필요가 있어, 생산성이 저하된다. 생산성의 점에서, 670℃∼720℃의 범위에 있어서 재결정을 완료하는 것이 바람직하다. 균열 시간에 대해서도 40s 초과가 되는 속도로는 생산성을 확보할 수 없기 때문에, 균열 시간은 40s 이하로 한다. 완전한 재결정을 얻기 위해서, 균열 시간은 10s 이상인 것이 바람직하다.

과시효 처리: 200∼500℃

균열 소둔 후 과시효 처리를 행함으로써, 항복 연신을 작게 한다. 200℃ 미만에서는, C의 확산이 늦어지기 때문에, 강 중 고용 C가 석출되기 어려워지므로, 하한은 200℃로 했다. 한편, 500℃ 이상이 되면 조업이 곤란해지기 때문에, 상한은 500℃로 했다.

또한, 조압율에 대해서는 청구항에서 한정하고 있지 않지만, 본 특허를 실시하는 데에 있어 바람직한 범위는 이하에 나타내는 바와 같다.

조압율: 2.0% 이하

조압율이 높아지면 DR재와 동일하게, 가공시에 도입되는 변형이 많아지기 때문에 연성이 저하된다. 본 발명에서는 극박재(very thin material)로 전연신 20% 이상을 확보할 필요가 있기 때문에, 조압율은 2.0% 이하가 바람직하다.

(실시예 1)

표 1에 나타내는 성분 조성을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 강을 실기(actual) 전로에서 용제하여, 강 슬라브를 얻었다. 얻어진 강 슬라브를 1250℃에서 재가열한 후, 마무리 압연 온도 880∼900℃로 열간 압연하고, 권취까지 냉각 속도 20∼50℃/s로 냉각하고, 권취 온도 550∼750℃로 권취했다. 이어서, 산 세척 후, 90% 이상의 압하율로 냉간 압연하여, 0.2mm의 박강판을 제조했다. 얻어진 박강판을, 가열 속도 15℃/sec로 690∼760℃에 도달시켜, 690℃∼760℃, 20∼30초간의 연속 소둔을 행했다. 이어서, 냉각 후, 압하율이 1∼2%가 되도록 조질 압연을 시행하고, 통상의 크롬 도금을 연속적으로 시행하여, 틴 프리 스틸을 얻었다. 또한, 상세한 제조 조건을 표 2에 나타낸다.

이상에 의해 얻어진 도금 강판(틴 프리 스틸(tin free steel)에 대하여, 210℃, 20분의 도장 소부 처리를 행한 후, 인장 시험을 행하여, 결정 조직과 평균 결정 입경에 대해서 조사했다. 조사 방법은 이하와 같다.

인장 시험은, JIS5호 사이즈의 인장 시험편을 이용하여 행하고, 인장 강도기(TS), 연신(E1)을 측정하여, 강도, 연성 및 시효성을 평가했다.

결정 조직은, 샘플을 연마하여, 나이탈(nital)로 결정립계를 부식시켜, 광학 현미경으로 관찰했다.

평균 결정 입경은, 상기와 같이 하여 관찰한 결정 조직에 대해서, JIS G5503의 절단법을 이용하여 측정했다.

얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

표 3으로부터, 본 발명예(수준 No 1∼9, 11∼18)는, 조직이 평균 결정 입경 7㎛ 이하이며, 시멘타이트를 0.5% 이상 포함하는 균일 그리고 미세한 페라이트 조직이기 때문에, 항복 연신이 작고, 강도 및 연성의 양자가 우수한 것이 인정된다. 한편, 비교예(No 10)에서는, 마무리 압연 후의 냉각 속도가 크기 때문에, 시멘타이트율이 낮고, 항복 연신이 본 발명예에 비하여 떨어진다.

비교예(No 19)에서는, C, Nb, Ti, B 첨가량이 본 발명 범위 밖이기 때문에, 시멘타이트율이 작고, 강도 및 항복 연신이 본 발명예에 비하여 떨어진다.

본 발명에 의하면, 강도, 연성, 항복 연신의 모든 특성이 우수한 강판을 얻을 수 있기 때문에, 고가공도의 캔 몸통 가공을 수반하는 3피스 캔, 보텀부가 수% 가공되는 2피스 캔을 중심으로 캔용 강판으로서 최적이다.

Claims

질량%로, C: 0.03∼0.13%, Si: 0.03% 이하, Mn: 0.3∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.012% 이하와, 추가로, Nb: 0.005∼0.05%, Ti: 0.005∼0.05%와 B: 0.0005∼0.005%로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 시멘타이트율이 0.5% 이상인 페라이트 조직을 갖고, 상기 페라이트 조직은 7㎛ 이하의 페라이트 평균 결정 입경을 갖고, 도장 소부 처리(lacquer baking treatment) 후의 인장 강도가 450∼550MPa, 전연신(total elongation)이 20% 이상, 항복 연신이 5% 이하인 캔용 강판.
제1항에 있어서,

페라이트 조직이 0.5∼10%의 시멘타이트율을 갖는 캔용 강판.
제1항에 있어서,

페라이트 평균 결정 입경이 4∼7㎛인 캔용 강판.
제1항에 있어서,

전연신이 20∼30%인 캔용 강판.
제1항에 있어서,

항복 연신이 1.5∼5%인 캔용 강판.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 원소가 0.005∼0.05%의 Nb인 캔용 강판.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 원소가 0.005∼0.05%의 Ti인 캔용 강판.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 원소가 0.0005∼0.005%의 B인 캔용 강판.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 원소가 0.005∼0.05%의 Nb와 0.005∼0.05%의 Ti인 캔용 강판.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 원소가 0.005∼0.05%의 Nb와 0.0005∼0.005%의 B인 캔용 강판.
질량%로, C: 0.03∼0.13%, Si: 0.03% 이하, Mn: 0.3∼0.6%, P: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.012% 이하와, 추가로, Nb: 0.005∼0.05%, Ti: 0.005∼0.05%와 B: 0.0005∼0.005%로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나, 잔부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을, Ar₃ 변태점 이상의 마무리 온도로 열간 압연하는 공정,

열간 압연된 강판을 권취까지 40℃/s 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하는 공정,

냉각된 열연 강판을 550℃ 이상에서 권취하는 공정,

권취된 강판을 산 세척(pickling)하는 공정,

산 세척된 강판을 80% 이상의 압하율로 냉간 압연하는 공정,

냉간 압연된 강판을 670∼760℃의 균열(soaking) 온도, 40s 이하의 균열 시간으로 연속 소둔하는 공정,

연속 소둔된 강판을 조질 압연(temper rolling)하는 공정을 갖는 캔용 강판의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 권취 공정 후에, 200∼500℃의 온도에서 열처리하는 공정을 갖는 캔용 강판의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 연속 소둔 공정 후, 200∼500℃의 온도에서 과시효 처리를 행하는 공정 을 갖는 캔용 강판의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 냉각 공정이, 열간 압연된 강판을 권취까지 20∼40℃/s의 평균 냉각 속도로 냉각하는 것으로 이루어지는 캔용 강판의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 권취 공정이, 냉각된 열연 강판을 550∼750℃의 권취 온도에서 권취하는 것으로 이루어지는 캔용 강판의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 연속 소둔 공정이, 냉간 압연된 강판을 670∼760℃의 균열 온도, 10∼40s의 균열 시간으로 연속 소둔하는 것으로 이루어지는 캔용 강판의 제조 방법.