KR20130023274A - 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

저비례 한도를 갖는 박강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 질량％ 로, C : 0.10 ％ 이하, Si : 0.05 ％ 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ~ 0.10 ％, N : 0.005 ％ 미만, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 냉연판에, 어닐링 온도 : 730 ~ 850 ℃ 범위의 온도에서 30 s 이상 가열한 후, 평균 냉각 속도 : 5 ℃/s 이상의 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도까지 냉각시키는 어닐링 처리를 실시하고, 평균 결정 입경 d : 5 ~ 30 ㎛ 의 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖는 냉연 어닐링판으로 하고, 그 냉연 어닐링판에, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용하고, 조질 압연 신율 R (％) 을, 그 박냉연 어닐링판의 평균 결정 입경 d (㎛) 에 대해서, R = (0.05 ~ 0.20) d 의 범위로 하는 조질 압연을 실시한다. 이로써, 비례 한도가 150 ㎫ 이하인 냉연 박강판이 된다. 또한, 표면에 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층 또는 전기 아연 도금층을 형성해도 된다.

Description

형상 동결성이 우수한 냉연 박강판 및 그 제조 방법{COLD-ROLLED THIN STEEL SHEET HAVING EXCELLENT SHAPE FIXABILITY, AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 전화 제품, 사무용 기기, 자동차용 부재 등의 구조 부재용으로서 바람직한 냉연 박강판에 관한 것으로서, 특히 프레스 성형 후의 높은 치수 정밀도가 요구되는 부재용으로서 바람직한, 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판에 관한 것이다. 또한, 여기서 말하는「박강판」은 판두께 : 0.2 ~ 2.0 ㎜ 의 강판으로서, 강판 및 강대를 포함하는 것으로 한다.

최근, 전기 분야 등의 분야에서는, 원료 가격의 높은 상승에 수반하여, 비용 저감을 위해서 저렴한 소재가 강하게 요구되고, 소재로서 사용하는 강판의 박육화가 가속되고 있다. 또, 자동차 분야에서는, 비용 저감에 더하여, 지구 환경의 보전이라는 관점에서, 자동차의 연비 향상이 강하게 요구되어, 자동차 차체의 경량화를 위해서 소재인 강판의 박육화가 진행되고 있다.

그러나, 소재의 박육화에 의해서 소재 판두께를 감소시키면, 제품 (부재) 의 강성이 저하된다는 문제가 있다. 이와 같은 문제에 대해서, 부재에 비드를 부여하거나 부재 형상을 재검토하고, 단면 2 차 모멘트가 커지도록 연구하여, 원하는 강성을 확보하는 경우가 많아지고 있다. 그 결과, 부재 형상이 복잡해지고, 프레스 성형시에 성형되는 부위가 증가하여 제품 (부품) 형상에 변형이 발생되기 쉬워진다는 문제가 있다. 제품 (부품) 형상에 변형이 발생된 경우에는, 형상을 교정하기 위해서 다시 프레스 성형을 실시할 필요가 있다. 그러나, 다시 프레스 성형을 실시하는 것은, 제조 비용의 증가를 초래하기 때문에 프레스 성형 후의 형상 동결성이 우수한 강판이 강하게 요망되고 있다.

이와 같은 요망에 대해서, 예를 들어, 특허문헌 1 에는 {100} <011> ~ {223} <110> 방위군의 X 선 랜덤 강도비의 평균치가 3.0 이상이고, 또한 {554} <225>, {111} <112>, {111} <110> 의 3 개의 결정 방위의 X 선 랜덤 강도비의 평균치가 3.5 이하인 특정 방위의 집합 조직을 발달시키고, 또한 압연 방향의 r 치 및 압연 방향과 직각 방향의 r 치 중 적어도 하나가 0.7 이하인, 굽힘 가공을 주로 하는, 형상 동결성이 우수한 페라이트계 박강판이 기재되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 강판은, 굽힘 성형성이 현저하게 향상되고, 스프링 백량이 적고, 굽힘 가공을 주로 하고, 형상 동결성이 우수하다고 되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는, 페라이트 기지 중에 마텐자이트를 함유하는 섬상 조직이 분산된 조직을 갖고, 표면 평균 조도 Ha 0.4 ~ 1.8 ㎛ 이고, PPI 값이 0.5 ㎛ 카운트 레벨로 80 이상인 표면 조도를 갖고, 또한 비례 한계 응력이 20 ㎏/㎟ 이하, 즉 200 ㎫ 이하인, 형상 동결성이 우수한 고장력 강철판이 기재되어 있다. 이로써, 프레스 성형시의 펀치면과 강판의 친화성이 향상되어, 프레스 성형 후의 형상 동결성이 우수한 부재 (제품) 가 얻어진다고 되어 있다.

일본국 공개특허공보 2001-303175 호 일본국 공개특허공보 소58-25456호

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 기술에 의해서 제조된 강판에서는, 주로 굽힘 가공이 행해지는 제품 (부재) 에 있어서는 원하는 형상 동결성을 확보할 수 있으나, 예를 들어 장출 가공과 같은, 굽힘 가공 이외의 가공이 행해지는 제품 (부재) 에 있어서는 만족할 수 있는 형상 동결성이 반드시 확보되고 있지는 않다는 문제가 있었다. 또, 특허문헌 2 에 기재된 기술에 의해서 제조된 강판에서는, 페라이트 기지 중에 마텐자이트를 함유하는 섬상 조직을 분산시킨 조직으로 하기 때문에, 경질화된 강판이 되기 쉽고, 장출 높이가 높은 성형의 경우에는, 균열이 발생하는 경우가 많다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해결하여, 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판 및 그 제조 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명자들은 형상 동결성에 미치는 각종 요인에 대해서 예의 연구하였다. 본 발명자들은 프레스 성형시의 제품 (부재) 의 형상 불량은, 프레스 성형시에 도입된 탄성 변형이 프레스 금형으로부터 제품 (부재) 을 꺼낼 때 개방됨으로써 발생되는 것으로 생각하여, 강판의 비례 한도에 주목하였다.

비례 한도란, 탄성체에 외력을 가했을 때, 비틀림과 비례 관계를 유지할 수 있는 응력의 한도를 말한다. 응력이 작은 동안에는, 훅의 법칙이 성립되므로 비례 관계가 보인다. 각종 비례 한도를 갖는 강판을 준비하여, 프레스 성형에 의해서 소정 형상의 부품을 성형하고, 성형 후의 형상 동결성에 대해서 조사하였다. 그 결과, 원하는 우수한 형상 동결성을 확보하기 위해서는, 강판의 비례 한도를 150 ㎫ 이하로 저감할 필요가 있는 것을 지견 (知見) 하였다.

본 발명의 기초가 된 실험 결과에 대해서 설명한다.

각종 비례 한도를 갖는 판두께 : 0.8 ㎜ 의 박강판 (시험재) 을 프레스 성형하고, 도 1 에 나타내는 치수의 모자 형상의 부품으로 하였다. 또한, 블랭크 홀더압은 20 ton 으로 하였다. 성형 후, 금형으로부터 부품을 꺼내어, 모자 형상의 열림량 X 를 측정하였다. 도 2 에, 강판의 비례 한도와 열림량 X 의 관계를 나타낸다. 도 2로부터, 강판의 비례 한도가 150 ㎫ 이하이면 열림량 X 의 증가는 적고, 우수한 형상 동결성을 유지할 수 있지만, 강판의 비례 한도가 150 ㎫를 웃돌아 커지면, 열림량 X 는 급격하게 증대되고, 형상 동결성이 현저하게 저하되는 것을 알 수 있다.

다음으로, 본 발명자들은 상기한 비례 한도를 갖는 강판을 안정적으로 제조하기 위해서, 강판의 비례 한도에 미치는 각종 요인에 대해서 예의 연구하였다. 그 결과, 비교적 큰 결정 입경을 갖는 페라이트상을 주체로 하는 강판에, 표면 조도가 작은 롤을 사용한 조질(調質) 압연을 실시함으로써, 용이하게 비례 한도를 저감할 수 있는 것을 알아냈다.

다음으로, 상기한 지견의 기초가 된 실험 결과에 대해서 설명한다.

질량％ 로, 0.040 ％ C - 0.01 ％ Si - 0.20 ％ Mn - 0.01 ％ P - 0.01 ％ S - 0.04 ％ Al - 0.003 ％ N - 잔부 Fe 의 조성을 갖고, 평균 결정 입경 : 10 ㎛ 의 페라이트 단상으로 이루어지는 조직을 갖는 냉연 어닐링판 (판두께 : 0.8 ㎜) 에 압연 신율 1 ％ 의 조질 압연을 실시하였다. 조질 압연시에는, 표면 조도 Ra 를 0.2 ~ 2.5 ㎛ 로 조정한 각종 압연 롤을 사용하였다. 조질 압연이 종료된 각 강판으로부터 각각 인장 방향이 압연 방향이 되도록 JIS 5 호 시험편을 채취하고, 인장 시험을 실시하여 각 강판의 비례 한도를 구하였다.

비례 한도는, 평행부 양면에 길이 5 ㎜ 의 변형 게이지를 첩부(貼付)한 인장 시험편을 사용하여, 인장 속도 : 1 ㎜/min 로 인장 시험을 실시하여 구하였다. 비례 한도는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 응력-변형 곡선의 기울기 (Δσ/Δε) 와 응력 (σ) 의 관계로부터, 응력 증가에 의해서 기울기가 작아지기 시작하는 점으로 하였다.

얻어진 결과를, 강판의 비례 한도와 사용한 압연 롤의 롤 표면 조도 Ra 의 관계로 도 4 에 나타낸다. 또한, 롤 표면 조도 Ra 는 JIS B 0601-2001 의 규정에 준거하여 측정하였다. 도 4 로부터, 롤 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용하여 조질 압연을 실시하면, 용이하게 강판의 비례 한도가 150 ㎫ 이하로 되는 것을 알 수 있다.

상기한 표면 조도가 작은 롤을 사용한 조질 압연에 의한 비례 한도 감소의 메커니즘에 대해서는, 현재까지 충분히 그 상세한 것이 해명되어 있지 않으나, 본 발명자들은 다음과 같이 추정하고 있다.

결정 입경 5 ~ 30 ㎛ 의 조대한 페라이트를 주체로 하는 강판에, Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 작은 표면 조도의 압연 롤을 사용하여 조질 압연을 실시하면, 판두께 방향으로 균일한 변형을 도입할 수 있고, 또한 페라이트 결정립 내에 대한 가동 전위의 도입을 촉진할 수 있어 비례 한도를 현저하게 저감할 수 있는 것으로 생각한다. 한편, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 를 초과하여, 큰 표면 조도의 압연 롤을 사용하여 조질 압연을 실시한 경우에는, 도입되는 변형이 강판 표층에 집중되기 때문에, 전위가 탱글화되고, 가동 전위가 감소되어, 비례 한도의 저감을 얻을 수 없게 된 것으로 생각된다.

본 발명은 이러한 지견에 기초하고, 더욱 검토하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 질량％ 로, C : 0.10 ％ 이하, Si : 0.05 ％ 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ~ 0.10 ％, N : 0.005 ％ 미만을 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 평균 결정 입경 d : 5 ~ 30 ㎛ 의 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖는 박강판에, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용한 조질 압연을 실시하여 이루어지는 박강판으로서, 150 ㎫ 이하의 비례 한도를 갖는 것을 특징으로 하는 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판.

(2) (1) 에 있어서, 상기한 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ti : 0.005 ~ 0.08 ％, Nb : 0.010 ~ 0.030 ％, B : 0.0003 ~ 0.0030 ％, Cr : 0.1 ~ 1.0 ％, Mo : 0.1 ~ 1.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 조성으로 하는 것을 특징으로 하는 냉연 박강판.

(3) (1) 또는 (2) 에 기재된 냉연 박강판의 적어도 일방의 표면에, 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층, 또는 전기 아연 도금층을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판.

(4) 강 소재에 열연 공정과, 냉연 공정을 순차적으로 실시하여 냉연판으로 하고, 그 냉연판에 어닐링 공정을 실시하여 냉연 어닐링판으로 하는 냉연 박강판의 제조 방법에 있어서, 상기한 강 소재가, 질량％ 로, C : 0.10 ％ 이하, Si : 0.05 ％ 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ~ 0.10 ％, N : 0.005 ％ 미만을 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강 소재이고, 상기한 어닐링 공정이, 상기한 냉연판에, 어닐링 온도 : 730 ~ 850 ℃ 범위의 온도에서 30 s 이상 가열한 후, 5 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도까지 냉각시키는 어닐링 처리를 실시하고, 평균 결정 입경 d : 5 ~ 30 ㎛ 의 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖는 냉연 어닐링판으로 하는 공정이고, 상기한 어닐링 공정 후에, 상기한 냉연 어닐링판에, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용하고, 조질 압연 신율을, 그 냉연 어닐링판의 평균 결정 입경 d (㎛) 에 대응하여, d/20 ~ d/5 ％ 의 범위로 하는 조질 압연을 실시하고, 비례 한도가 150 ㎫ 이하인 냉연 박강판으로 하는 것을 특징으로 하는 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판의 제조 방법.

(5) (4) 에 있어서, 상기한 어닐링 공정 대신에, 상기한 냉연판에, 어닐링 온도 : 730 ~ 850 ℃ 범위의 온도에서 어닐링하여, 5 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도까지 냉각시키고, 용융 아연 도금을 실시하는 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정으로 하는 것을 특징으로 하는 냉연 박강판의 제조 방법.

(6) (5) 에 있어서 상기한 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정을 거친 후, 추가로 용융 아연 도금을 합금화 처리하는 합금화 처리 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 냉연 박강판의 제조 방법.

(7) (4) 내지 (6) 의 어느 하나에 있어서, 상기한 강 소재의 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ti : 0.005 ~ 0.08 ％, Nb : 0.010 ~ 0.030 ％, B : 0.0003 ~ 0.0030 ％, Cr : 0.1 ~ 1.0 ％, Mo : 0.1 ~ 1.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 조성으로 하는 것을 특징으로 하는 냉연 박강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 비례 한도가 150 ㎫ 이하인 냉연 박강판을 저렴하게 그리고 안정적으로 제조할 수 있고, 성형 후의 부재의 형상 동결성이 현저하게 향상되어, 산업상 각별한 효과를 발휘한다.

도 1 은 모자상 부품의 형상 치수를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 2 는 모자상 부품의 열림량 X 에 미치는 강판의 비례 한도의 영향을 나타내는 그래프이다.
도 3 은 응력-변형 곡선의 기울기 (Δσ/Δε) 와 응력 (σ) 의 관계로부터, 비례 한도 결정의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 비례 한도에 미치는 롤 표면 조도 Ra 의 영향을 나타내는 그래프이다.
도 5 는 조질 압연이 종료된 강판의 비례 한도 (㎫) 와 R/d 의 관계를 나타낸다.

먼저, 본 발명 박강판의 조성 한정 이유에 대해서 설명한다. 이하, 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 는 간단히 ％로 적는다.

C : 0.10 ％ 이하

0.10 ％ 를 초과하는 C 의 함유는, 페라이트립을 미세화하고, 세멘타이트의 형성을 촉진하여 비례 한도를 저하시키는 것을 곤란하게 함과 함께, ?칭성을 높이고, 저온 변태상의 생성을 촉진하여 강도를 증가시키고 연성을 저하시킨다. 이 때문에, C 는 0.10 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다. 본 발명에서는 C 함유량의 하한을 한정할 필요는 없으나, 과잉된 저감은 제조 비용의 높은 상승을 초래하기 때문에 0.0010 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Si : 0.05 ％ 이하

Si 는, 페라이트 안정화 원소로서, 페라이트 중의 C 의 농화를 촉진하고, 세멘타이트, 마텐자이트 등을 생성하기 쉽게 하여 경질화 촉진에 기여하는 원소로서, 가공성 향상의 관점에서는 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 또, Si 는, 어닐링시에 표면에 Si 산화물을 형성하여, 표면 성상, 화성 처리성, 도금성 등에 악영향을 준다. 이와 같은 점에서, Si 는 0.05 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 보다 바람직하게는 0.03 ％ 이하이다.

Mn : 0.1 ~ 1.0 ％

Mn 은, MnS 를 형성하고, S 에 의한 열간 균열을 방지하는 유효한 원소로서, 함유하는 S 량에 따라서 함유시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.1 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 또, Mn 은, 고용시켜 강의 강도를 증가시킴과 함께, ?칭성을 향상시켜 결정립의 미세화에 기여하는 원소로서, 다량의 함유는, 마텐자이트 등의 저온 변태상의 생성을 촉진시키거나, 페라이트립을 미세화하여 비례 한도를 저하시키는 것을 곤란하게 함과 함께, 현저하게 연성을 저하시켜 가공성을 열화시킨다. 이와 같은 경향은, 1.0 ％ 를 초과하여 함유하는 경우에 현저해진다. 이 때문에, Mn 은 0.1 ~ 1.0 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 보다 양호한 가공성이 요구되는 용도에서는 0.5 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

P : 0.05 ％ 이하

P 는, 강 중에 불가피적 불순물로서 함유되는데, 입계에 편석되어 입계 강도를 저하시키는 작용을 갖는다. 이 때문에, 본 발명에서는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하나, 0.05 ％ 까지는 허용할 수 있다. 이 때문에, P 는 0.05 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.03 ％ 이하이다.

S : 0.02 ％ 이하

S 는, 열간에서의 강의 연성을 현저하게 저하시켜, 열간 균열을 유발하여 표면 성상을 현저하게 열화시키는 원소이다. 또, S 는 조대한 황화물을 형성하여 강의 연성, 인성을 저하시킨다. 이 때문에, S 는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하나, 0.02 ％ 정도까지이면 허용할 수 있다. 이와 같은 점에서, S 는 0.02 ％ 이하로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.01 ％ 이하이다.

Al : 0.02 ~ 0.10 ％

Al 은, 강의 탈산제로서 작용하여, 강의 청정도를 향상시키는 작용을 가짐과 함께, 강력하게 N 을 고정시켜 N 에 의한 시효 경화를 억제하는 작용을 갖는다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.02 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.10 ％ 를 초과하는 함유는, 알루미나의 생성에 의한 개재물량의 증가 등, 표면 성상의 악화로 이어진다. 이 때문에, Al 은 0.02 ~ 0.10 ％ 의 범위로 한정하였다. 또한, 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다.

N : 0.005 ％ 미만

N 은, 고용시켜 강의 강도 증가에 기여하고, 비례 한도를 증가시키는 경향을 가짐과 함께, 다량으로 함유하면 슬래브의 열간 균열을 발생시켜 슬래브의 표면 성상을 악화시키는 경향을 갖는 원소로서, 본 발명에서는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하나, 0.005 ％ 미만이면 허용할 수 있다. 이 때문에, N 은 0.005 ％ 미만으로 한정하였다.

상기한 성분이 기본 성분이나, 기본 조성에 더하여 추가로 필요에 따라서, Ti : 0.005 ~ 0.08 ％, Nb : 0.010 ~ 0.030 ％, B : 0.0003 ~ 0.0030 ％, Cr : 0.1 ~ 1.0 ％, Mo : 0.1 ~ 1.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 선택하여 함유할 수 있다.

Ti : 0.005 ~ 0.08 ％, Nb : 0.010 ~ 0.030 ％, B : 0.0003 ~ 0.0030 ％, Cr : 0.1 ~ 1.0 ％, Mo : 0.1 ~ 1.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

Ti, Nb, B, Cr, Mo 는 모두, 질화물 및/또는 탄화물을 형성하여 내시효성을 열화시키는 고용 C, N 의 감소에 기여하는 원소로서, 필요에 따라서 선택하여 1 종 또는 2 종 이상 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Ti : 0.005 ％ 이상, Nb : 0.010 ％ 이상, B : 0.0003 ％ 이상, Cr : 0.1 ％ 이상, Mo : 0.1 ％ 이상을 각각 함유하는 것이 바람직하나, Ti : 0.08 ％, Nb : 0.030 ％, B : 0.0030 ％, Cr : 1.0 ％, Mo : 1.0 ％ 를 각각 초과하는 함유는, 석출물의 증가나, ?칭성의 향상을 통하여 저온 변태상의 증가 등을 촉진하고, 강을 경질화시키고 연성을 저하시킨다. 이 때문에, 함유하는 경우에는, Ti : 0.005 ~ 0.08 ％, Nb : 0.010 ~ 0.030 ％, B : 0.0003 ~ 0.0030 ％, Cr : 0.1 ~ 1.0 ％, Mo : 0.1 ~ 1.0 ％ 의 범위로 각각 한정하는 것이 바람직하다.

상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

또, 본 발명 박강판은, 상기한 조성을 갖고, 또한, 평균 결정 입경 : 5 ~ 30 ㎛ 의 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖는다. 여기서 말하는「주체로 하는」이란, 조직 전체에 대한 체적률로 95 ％ 이상, 바람직하게는 98 ％ 이상, 보다 바람직하게는 100 ％ 인 경우를 말한다. 주체로 하는 상 이외의 제 2 상은, 세멘타이트나 펄라이트, 베이나이트 등이다. 제 2 상은 체적률로 5 ％ 이하로 한다. 제 2 상이 5 ％ 를 초과하여 많아지면 강판이 경질화되어 성형성 (가공성) 이 저하된다.

또, 페라이트상의 평균 결정 입경이 5 ㎛ 미만에서는, 결정립계가 많아지는 점에서, 조질 압연시의 변형이 특히 입계 3 중점(重點)에 집중되고, 전위가 탄탈화되기 쉬워지기 때문에 비례 한도가 증가되는 경향이 된다. 한편, 페라이트상의 평균 결정 입경이 30 ㎛ 를 초과하여 결정립이 조대화되면, 프레스 성형시에 오렌지 필이라고 하는 요철이 현저해져 부재의 표면 성상이 저하됨과 함께, 비례 한도의 저감에 필요한 가동 전위를 입계 근방에 도입하기가 곤란해진다. 이와 같은 점에서, 페라이트상의 평균 결정 입경은 5 ~ 30 ㎛ 로 한정하였다.

또한, 본 발명 냉연 박강판은, 상기한 조성과 상기한 조직을 갖는 박강판에, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용한 조질 압연을 실시하여 이루어지는 박강판이다. 조질 압연에 사용하는 압연 롤의 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 를 초과하여 거칠은 경우에는, 조질 압연시에 도입되는 변형이 강판 표층에 집중되고, 판두께 방향으로 균일한 변형을 도입할 수 없어, 원하는 비례 한도의 저감이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 본 발명에서는, 상기한 조성과 상기한 조직을 갖는 박강판에, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용한 조질 압연을 실시하는 것으로 하였다.

다음으로, 본 발명 박강판의 바람직한 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명 박강판의 제조 방법에서는, 먼저, 강 소재에 열연 공정, 냉연 공정, 추가로 어닐링 공정을 순차적으로 실시하여 냉연 어닐링판으로 한다.

사용하는 강 소재는, 상기한 강판의 조성과 마찬가지로, 질량％ 로, C : 0.10 ％ 이하, Si : 0.05 ％ 이하, Mn : 0.1 ~ 1.0 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ~ 0.10 ％, N : 0.005 ％ 미만을 함유하고, 혹은 추가로 Ti : 0.005 ~ 0.08 ％, Nb : 0.010 ~ 0.030 ％, B : 0.0003 ~ 0.0030 ％, Cr : 0.1 ~ 1.0 ％, Mo : 0.1 ~ 1.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강 소재로 한다.

강 소재의 제조 방법은 특별히 한정할 필요는 없으나, 상기한 조성의 용강을 전로 등의 상용(常用)되는 용제 방법으로 용제하고, 연속 주조법 등의 상용되는 주조 방법으로 슬래브 등의 강 소재로 하는 것이 바람직하다. 강 소재의 주조 방법은, 성분의 매크로한 편석을 방지하기 위해서 연속 주조법으로 하는 것이 바람직하나, 조괴법, 박슬래브 주조법에 의해서 주조해도 전혀 문제는 없다.

먼저, 상기한 조성의 강 소재에 통상적인 방법에 따라서, 열연 공정과 냉연 공정을 순차적으로 실시하여 냉연판으로 한다.

본 발명에서는, 열연 공정은 강 소재를 가열하여 열간 압연을 실시하고, 그 후 권취하는 공정을 실시하고, 원하는 치수 형상의 열연판을 제조할 수 있으면 되어 특별히 그 조건을 한정할 필요가 없다.

이어서, 얻어진 열연판에 냉연 공정을 실시하여 냉연판으로 한다. 냉연 공정에서는, 열연판에 산세를 실시하고, 이어서 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 한다. 산세는 상용되는 산세 방법을 모두 적용할 수 있다. 또, 냉간 압연은 소정 치수 형상의 냉연판으로 할 수 있으면 되고, 상용되는 냉간 압연 조건을 모두 적용할 수 있다.

이어서, 얻어진 냉연판에 어닐링 공정을 실시하여 냉연 어닐링판으로 한다.

어닐링 공정은, 냉연판에 어닐링 온도 : 730 ~ 850 ℃ 범위의 온도에서 30 s 이상 가열한 후, 5 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도까지 냉각시키는 어닐링 처리를 실시하는 공정으로 한다. 이로써, 평균 결정 입경 d : 5 ~ 30 ㎛ 의 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖는 냉연 어닐링판으로 한다.

어닐링 온도가, 730 ℃ 미만에서는, 냉간 압연으로 가공된 페라이트의 재결정의 완료가 곤란해지는 데다, 평균 결정 입경 : 5 ㎛ 이상의 조대 페라이트립을 확보할 수 없다. 한편, 어닐링 온도가 850 ℃ 를 초과하여 고온이 되면, 오스테나이트에 대한 변태가 진행되고, 냉각시에 미세한 페라이트로 변태되거나 혹은 저온 변태상으로 변태되어 페라이트 분율이 작아진다. 이 때문에, 어닐링 온도는 : 730 ~ 850 ℃ 범위의 온도로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 어닐링 온도에서의 유지 (가열) 시간은 30 s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 유지 (가열) 시간이 30 s 미만에서는, 재결정이 완료되지 않거나, 완료되어도 입 성장이 억제되어 원하는 조대 페라이트립을 확보할 수 없게 된다. 또한, 가열 시간의 상한은 특별히 한정하지 않으나, 생산성의 관점에서 대체로 200 s 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 어닐링 공정에서의 어닐링 후의 냉각은, 어닐링 온도로부터 5 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하까지 냉각시키는 것이 바람직하다. 어닐링 후의 냉각 속도가 평균으로 5 ℃/s 미만에서는 페라이트립의 성장이 촉진되어, 원하는 입경 범위의 페라이트 조직으로 할 수 없게 된다. 한편, 어닐링 후 냉연 속도의 상한은, 특별히 한정할 필요는 없으나, 30 ℃/s 를 초과하는 급속한 냉각으로 급랭시키는 경우에는 특별한 냉각 설비를 필요로 하기 때문에 30 ℃/s 이하의 냉각 속도로 냉각시키는 것이 바람직하다. 또한, 냉각 정지 온도가 600 ℃ 를 초과하여 고온이 되면, 그 후의 냉각에서 저온 변태상이 형성될 우려가 있다. 이 때문에, 어닐링 후의 냉각은 5 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하까지 냉각시키는 것으로 하였다. 또한, 600 ℃ 이하의 냉각 속도는 특별히 규정할 필요가 없다.

또한, 얻어진 박냉연 어닐링판에 전기 아연 도금, 화성 처리막을 형성해도 된다.

또, 본 발명에서는, 상기한 어닐링 공정 대신에, 상기한 냉연판에 어닐링 온도 : 730 ~ 850 ℃ 범위의 온도에서 어닐링하여, 5 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도까지 냉각시켜 용융 아연 도금을 실시하는 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정으로 해도 된다. 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정은 연속 용융 아연 도금 라인을 이용하여, 어닐링 후, 통상적인 480 ℃ 근방의 용융 아연 도금 욕에 연속 침지하는 용융 아연 도금 처리를 실시해도 된다. 또한, 추가로 용융 아연 도금층을 합금화 용융 아연 도금층으로 하는 도금층의 합금화 처리 공정을 실시해도 된다. 합금화 처리는, 통상적인 방법에 따라서 500 ℃ 이상 600 ℃ 미만의 온도역으로 재가열하는 처리로 하면 된다.

이와 같은 열연 공정, 냉연 공정, 어닐링 공정 혹은 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정을 거친 냉연 어닐링판 (도금판) 은, 평균 결정 입경이 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖는 냉연 어닐링판 (도금판) 이 된다. 또한, 얻어진 냉연 어닐링판 (도금판) 에 추가로 화성 처리막을 형성해도 된다.

본 발명에서는, 냉연 어닐링판 (도금판) 에, 이어서, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용하여 조질 압연을 실시한다.

사용하는 압연 롤의 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 를 초과하여 거칠어지면, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 150 ㎫ 이하의 비례 한도를 안정적으로 확보할 수 없게 된다. 사용하는 압연 롤의 표면 조도 Ra 의 하한은, 특별히 한정할 필요는 없으나, 사용하는 압연 롤의 표면 조도 Ra 가 작아지면, 얻어지는 강판의 표면 조도도 작아지고, 강판의 마찰 저항이 지나치게 작아져 코일상으로 권취했을 때 코일에 권취 불균일이 발생되어 무너지기 쉬워진다. 이 때문에, 사용하는 압연 롤의 표면 조도 Ra 는 0.2 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 표면 조도 Ra 는 JIS B 0601-2001 의 규정에 준거하여 측정한 값을 사용하는 것으로 한다.

또한, 조질 압연에 있어서의 신율 (조질 압연 신율) R (％) 은, 피압연재인 냉연 어닐링판의 평균 결정 입경을 d (㎛) 로 하면, (0.05 ~ 0.20) d 로 하는 것이 좋다. 그 이유는 다음과 같다. 조질 압연을 실시함으로써, 가동 전위가 도입되어 비례 한도가 저감된다. 그러나, 조질 압연에 의해서 도입되는 가동 전위는 입계 근방에 도입되기 쉽기 때문에, 원하는 비례 한도의 저감에 필요한 가동 전위를 유효하게 입계 근방에 도입할 때에는, 페라이트 입경이 클수록 조질 압연 신율을 크게 할 필요가 있다. 즉, 페라이트 평균 입경 d (㎛) 에 따라서, 조질 압연 신율 R (％) 를 조정하는 것이 중요해진다. 조질 압연이 종료된 강판의 비례 한도 (㎫) 와 R/d 의 관계를 도 5 에 나타낸다. 또한, 도 5 는, 페라이트 평균 결정 입경 d 가 5 ~ 20 ㎛ 인 강판을 사용하고, 표면 조도 Ra 가 0.2 ~ 1.8 ㎛ 인 압연 롤을 사용하여 조질 압연한 결과이다. 도 5 로부터, R/d 가 0.05 ~ 0.20 사이에서 강판의 비례 한도가 150 ㎫ 이하로 되는 것을 알 수 있다.

조질 압연 신율 R (％) 이 0.05 d 미만에서는, 조질 압연의 압하량이 부족하여 원하는 가동 전위를 도입할 수 없고, 원하는 낮은 비례 한도를 확보할 수 없다. 한편, 0.20 d 를 초과하여 압하량이 많아지면, 도입된 전위가 탱글화하고, 비례 한도 저감에 유효하게 기여하는 가동 전위가 부족하여 원하는 낮은 비례 한도를 확보할 수 없게 된다. 이와 같은 점에서, 조질 압연 신율 R (％) 은, 페라이트 평균 결정 입경 d 에 대응하여 (0.05 ~ 0.20) d 의 범위로 한정하였다.

이하, 실시예에 기초하여 더욱 본 발명에 대해서 설명한다.

[실시예]

표 1 에 나타내는 조성의 강 소재에, 1200 ℃ 로 가열하고, 최종 패스의 출측 온도를 900 ℃ 로 하는 열간 압연을 실시하고, 550 ℃ 에서 권취하고, 판두께 : 2.6 ㎜ 의 박열연판으로 하는 열연 공정을 실시하였다. 얻어진 박열연판에 산세를 실시한 후, 냉간 압연을 실시하고, 판두께 0.8 ㎜ 의 냉연판으로 하는 냉연 공정을 실시하였다. 이어서, 얻어진 냉연판에, 표 2 에 나타내는 어닐링 온도, 유지 시간, 및 냉각 속도의 조건에서 어닐링 처리를 실시하는 어닐링 공정을 실시하여 박냉연 어닐링판으로 하였다. 또한, 냉각 속도는 어닐링 온도부터 600 ℃ 까지의 평균으로 하였다.

일부의 강판에서는, 어닐링 처리 대신에, 표 2 에 나타내는 조건에서 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정을 실시하였다. 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정에서는 어닐링 처리에 이어서, 도금욕의 온도 : 480 ℃ 의 용융 아연 도금욕에 연속적으로 침지하는 용융 아연 도금 처리를 실시하였다. 또한, 일부의 강판에는 용융 아연 도금 처리 후, 표 2 에 나타내는 온도로 합금화 처리를 실시하였다.

얻어진 박냉연 어닐링판 (박도금판) 으로부터, 압연 방향으로 평행한 단면이 관찰면이 되도록 조직 관찰용 시험편을 채취하여 연마하고, 나이탈 부식시켜 페라이트상의 평균 결정 입경, 조직 분율을 구하였다. 페라이트상의 평균 결정 입경은, 광학 현미경 (배율 : 100 배) 을 사용하여, 200×200 ㎛ 의 영역에 대해서 절단법으로 구하였다. 또, 페라이트상의 조직 분율은, 광학 현미경 (배율 : 100 배) 을 사용하여, 200×200 ㎛ 의 영역에 대해서 2 장 촬상하고, 화상 해석 장치를 사용하여 산출하였다. 또한, 페라이트 이외의 제 2 상에 대해서도 관찰하였다. 조직 관찰 결과를 표 2 에 병기하여 나타낸다.

이어서, 얻어진 냉연 어닐링판 (도금판) 에, 표 2 에 나타내는 표면 조도 Ra (㎛) 의 압연 롤을 사용하여, 표 2 에 나타내는 조질 압연 신율 R (％) 로 조질 압연을 실시하였다. 압연 롤의 표면 조도 Ra 는 JIS B 0601-2001 의 규정에 준거하여 측정하였다. 또한, 용융 아연 도금 처리를 실시하지 않은 일부 강판에서는 조질 압연후에 전기 아연 도금 처리를 실시하였다.

조질 압연이 종료된 박강판 (박도금판) 으로부터, 시험 방향이 압연 방향이 되도록 JIS 5 호 시험편 (GL : 50 ㎜) 을 채취하고, JIS Z 2241 의 규정에 준거하여 인장 시험을 실시하여, 인장 특성 (항복 강도 YS, 인장 강도 TS, 신율 El) 을 구하였다. 또, 얻어진 박강판으로부터 시험 방향이 압연 방향이 되도록 JIS 5 호 시험편을 채취하고, 인장 시험을 실시하여 비례 한도를 구하였다.

비례 한도는 평행부 양면에 변형 게이지 (게이지 길이 : 5 ㎜) 에 첩부한 인장 시험편을 사용하여 인장 속도 : 1 ㎜/min 로 인장 시험하고, 응력-변형 곡선의 기울기 (Δσ/Δε) 와 응력 (σ) 의 관계로부터 도 3 에 나타내는 요령으로 구하였다.

또한, 조질 압연이 종료된 박강판에 대해서도 조직을 관찰했으나, 냉연 어닐링판 (도금판) 과 다르지 않은 조직을 갖고 있는 것을 확인하였다. 얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

본 발명예는 모두, 평균 결정 입경 : 5 ~ 30 ㎛ 의 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖고, 150 ㎫ 이하의 낮은 비례 한도를 갖는 박강판으로 되어 있다. 한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예는 비례 한도가 150 ㎫ 를 초과한다.

Claims (7)

1. 질량％ 로,
   C : 0.10 ％ 이하, Si : 0.05 ％ 이하,
   Mn : 0.1 ~ 1.0 ％, P : 0.05 ％ 이하,
   S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ~ 0.10 ％,
   N : 0.005 ％ 미만
   을 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 평균 결정 입경 d : 5 ~ 30 ㎛ 의 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖는 박강판에, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용한 조질 압연을 실시하여 이루어지는 박강판으로서, 150 ㎫ 이하의 비례 한계를 갖는 것을 특징으로 하는 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ti : 0.005 ~ 0.08 ％, Nb : 0.010 ~ 0.030 ％, B : 0.0003 ~ 0.0030 ％, Cr : 0.1 ~ 1.0 ％, Mo : 0.1 ~ 1.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 조성으로 하는 것을 특징으로 하는 냉연 박강판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 냉연 박강판의 적어도 일방의 표면에, 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층, 또는 전기 아연 도금층을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판.
4. 강 소재에 열연 공정과, 냉연 공정을 순차적으로 실시하여 냉연판으로 하고, 그 냉연판에 어닐링 공정을 실시하여 냉연 어닐링판으로 하는 냉연 박강판의 제조 방법에 있어서, 상기 강 소재가, 질량％ 로,
   C : 0.10 ％ 이하, Si : 0.05 ％ 이하,
   Mn : 0.1 ~ 1.0 ％, P : 0.05 ％ 이하,
   S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.02 ~ 0.10 ％,
   N : 0.005 ％ 미만
   을 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 강 소재이고,
   상기 어닐링 공정이, 상기 냉연판에, 어닐링 온도 : 730 ~ 850 ℃ 의 범위의 온도에서 30 s 이상 가열한 후, 평균 냉각 속도 : 5 ℃/s 이상의 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도까지 냉각시키는 어닐링 처리를 실시하고, 평균 결정 입경 d : 5 ~ 30 ㎛ 의 페라이트상을 주체로 하는 조직을 갖는 냉연 어닐링판으로 하는 공정이고,
   상기 어닐링 공정 후에, 상기 냉연 어닐링판에, 표면 조도 Ra 가 2.0 ㎛ 이하인 압연 롤을 사용하고, 조질 압연 신율 (％) 을, 그 냉연 어닐링판의 평균 결정 입경 d (㎛) 에 대응하여, (0.05 ~ 0.20) d (％) 의 범위로 하는 조질 압연을 실시하고, 비례 한계가 150 ㎫ 이하인 냉연 박강판으로 하는 것을 특징으로 하는, 형상 동결성이 우수한 냉연 박강판의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 어닐링 공정 대신에, 상기 냉연판에, 어닐링 온도 : 730 ~ 850 ℃ 의 범위의 온도에서 어닐링하여, 5 ℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 600 ℃ 이하의 온도까지 냉각시키고, 용융 아연 도금을 실시하는 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정으로 하는 것을 특징으로 하는 냉연 박강판의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 어닐링-용융 아연 도금 처리 공정을 거친 후, 추가로 용융 아연 도금을 합금화 처리하는 합금화 처리 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 냉연 박강판의 제조 방법.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 강 소재의 조성에 더하여 추가로, 질량％ 로, Ti : 0.005 ~ 0.08 ％, Nb : 0.010 ~ 0.030 ％, B : 0.0003 ~ 0.0030 ％, Cr : 0.1 ~ 1.0 ％, Mo : 0.1 ~ 1.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 조성으로 하는 것을 특징으로 하는 냉연 박강판의 제조 방법.

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