면내이방성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법 document_id A220623018942

본 발명은 자동차, 가전 및 용기용으로 주로 사용되고 딥 드로잉(deep drawing) 방법에 의해 성형되는 냉연강판에 관한 것이다. 보다 상세하게는 저탄소 베이스의 알루미늄-킬드강에서 I(222)/I(110) 성분의 집합조직비를 제어함에 의해 면내이방성 및 컵 성형성이 우수한 냉연강판과 그 제조방법에 관한 것이다. 자동차, 가전 및 용기 등으로 사용되는 냉연강판은 대부분 열연재를 대상으로 적용 용도에 따라 1차압연 후 소둔을 통하여 적절한 가공성 및 강도를 확보하고 있다. 냉연강판의 가공방법으로는 연성과 밀접한 관계를 가지는 스트레칭(Stretching)가공, 랭크포드(Lankford)값과 관련된 딥 드로잉(Deep drawing)가공, 인장강도에 대한 항복강도의 비와 밀접한 연관성을 가지는 밴딩(Bending)가공 등이 있다. 대부분의 냉연강판은 복합적인 가공 모드에 의해 성형이 이루어지고 있으며, 이 중 딥 드로잉 방법은 일반적으로 컵(Cup)의 형상을 제작하는 가공방법과 유사한 가공 모드로서 소재의 재질 중 두께방향의 변형률에 대한 폭방향의 변형률로 표현되는 랭크포드(Lankford)값(이하, r값이라고 칭함)과 관련성을 가지는 것으로 알려져 있다. 특히, 압연 방향에 대하여 방향별로 측정한 r값으로부터 측정한 △r값은 면내이방성을 대표하는 값으로, 그 값은 다음식으로부터 계산한다. [관계식] △r= (r0 + r90 - 2r45)/2 여기서, ri는 압연방향으로부터 io방향에서 채취한 시편에서 측정한 r값을 나타낸다. △r값이 0에 가까울수록 모든 방향으로의 변형률이 일정하여 등방적(Isotropic)인 성질을 나타내므로 컵 가공시 귀발생(Earing)이 적어 가공 후 소재의 절단에 따른 손실을 최소화할 수 있는 것이다. 여기서, 귀발생은 성형 후 컵의 이방성에 의하여 가공부에서 높이의 차이를 보이는 것이다. 또한, 등방적인 특성을 가지는 냉연강판은 딥 드로잉 가공에 의해 주로 성형되고 있으며, 그러한 성형물로는 2피스 캔의 몸체 등을 예로 들 수 있다. 면내이방성(Planar Anisotropy)이란 소재의 물리학/기계적 성질이 방향성을 가지는 정도를 나타낸다. 면내 이방성을 유발하는 요인으로는 탄화물/개재물과 같은 2상 조직의 조합, 표면 마찰 효과, 국부적인 강판 두께 또는 특성의 차이 등이 있다. 면내이방성은 근본적으로 소성변형 등을 받은 각각의 페라이트 결정립들이 강한 방향성을 나타내는 것에 기인한다. 가공 등을 겪은 결정립들이 만약 랜덤하게 존재한다면 이들 결정들은 방향성을 가지지 않게 될 것이며, 면내이방성과 관계가 깊은 귀발생 등의 문제도 발생하지 않을 것이다. 그러나, 열연-냉연 및 재결정 소둔 공정을 경유한 페라이트 결정립들은 강한 방향성을 나타내며, 이는 가공을 행하면 소성거동의 이방성으로 나타나게 되는 것이다. 도 1은 성형 컵의 귀발생을 나타내는 모식도이다. 도 1(a)에서 나타난 바와 같이 압연 방향으로부터 45도 방위에서 컵높이가 최대(Peak)를 나타내는 경우에는 90도 간격으로 산이 형성되면 전체적으로 4개의 귀(Ear)가 발생하고 있음을 알 수 있다. 반면, 압연 방향으로부터 60도 방위에서 최대(Peak) 높이를 나타내는 도 1(b)의 경우에는 60도 간격으로 최대(Peak)를 나타내면 6개의 산이 생겨 전체적인 귀발생율을 낮출 수 있다. 일반적으로 컵의 귀(Ear)는 0도와 90도를 기준으로 산을 발생하다가 압하율이 증가함에 따라 0도와 60도, 그리고 45도로 컵의 최대(Peak)부가 전이되며, 이와 같은 현상은 반복적으로 일어난다. 또한, 이와 같은 컵 성형시의 귀발생 현상은 면내이방성 및 집합조직의 성분과도 밀접한 관계를 가지는 것으로 알려져 있다. 종래의 경우 성형성 향상을 위해 저탄소강을 이용하여 상소둔방법으로 제조함으로써 침입형 고용원소를 감소시키는 방법이 적용되었다. 그러나, 이러한 방법의 경우 생산성이 떨어지고 품질 편차가 크게 나타나는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제강공정의 발전에 따라 극저탄소강을 기본으로 탄질화물 형성원소인 Ti 또는 Nb 등의 원소들을 첨가한 소재를 연속소둔 하는 방안이 적극적으로 채택되고 있다. 그러나, 이들 소재의 경우 성형성은 확보되는 반면 면내이방성이 높을 뿐만 아니라 석출물에 기인하여 재결정 온도가 올라감에 따라 소둔 작업성을 떨어뜨리는 문제점이 대두되었다.