KR100437930B1 - 가공성 및 형상정확도가 우수한 강판 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

가공성 및 형상정확도가 우수한 강판 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

질량%로, 0.04% 이하의 탄소, 0.4% 이하의 규소, 0.5 - 3.0% 의 망간, 0.15% 이하의 인, 0.03% 이하의 황, 0.50% 이하의 알루미늄, 0.01% 이하의 질소, 0.01 - 1.0% 의 몰리브덴, 및 나머지는 철과 불가피한 불순물을 포함하는 고강도 강판을 성형하기 위한 강. 상기 강으로부터 성형된 강판은 자동차용 패널로서 적합하다.

Description

가공성 및 형상정확도가 우수한 강판 및 이를 제조하는 방법 {STEEL SHEET HAVING EXCELLENT WORKABILITY AND SHAPE ACCURACY AND A METHOD FOR ITS MANUFACTURE}
본 발명은, 자동차용 패널 (panel) 과 같이 우수한 외관, 우수한 가공성, 및 우수한 형상정확도 (shape accuracy), 즉 형상유지성 (shape retention) 을 필요로 하는 부품용으로 적합한 고강도 냉간 강판 및 고강도 아연피막 강판 (steel sheet) 에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 강판을 준비하기 위한 강 (steel) 과 그러한 강판을 제조하는 방법에도 관한 것이다.
자동차의 패널 및 다른 외부 부재는, 외관과 흠집저항성 (dent resistance) 과 같은 강도가 우수할 것이 요구된다. 그러한 패널의 외관 상의 흠을 야기하는 주된 원인은 프레스 성형 (press forming) 후의 탄성회복에 의한 표면 변형이다. 그러므로, 상기 패널에는 낮은 항복강도 (yield strength) 를 갖는 재료가 적합하다. 그러나, 성형 후의 패널의 항복강도가 너무 낮으면, 패널의 흠집저항성 (dent resistance) 이 열악해지고, 손가락으로 패널을 눌렀을 때의 자국이 남게 된다.
공개된 일본특허출원 평성2년(1990년) 제111841호는, 성형되는 때에는 부드럽고, 성형 후의 베이크 피니싱 (bake finishing) 을 할 때에 항복응력이 증가하는 강판을 개시한다. 그러나, 상기 강판의 변형시효특성 (strain aging properties) 의 열화 때문에, 그 강판의 항복응력이 증가할 수 있는 데에는 어느정도의 실제적인 한계가 있다.
다상 (multi-phase) 조직 강판은 우수한 변형시효특성과 우수한 베이크 경화성 (bake hardenability) 을 갖는 것으로 알려져 있다. 공개된 일본특허출원 평성4년(1992년) 제173945호는 그러한 강판을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 다상 조직의 강판을 제조하기 위하여는 다량의 탄소 및 망간을 첨가하여야 하고, 따라서 강판의 항복강도가 지나치게 높아지고, 그 강판을 자동차용 패널에 사용하기 곤란하게 된다.
공개된 일본특허출원 제 2000-109965 호는, 낮은 항복강도와 다상 조직 (multi-phase structure) 을 갖는 강판을 제조하는 방법을 개시한다. 그러나, 그 강판은 낮은 r-값 (r-value) 을 갖기 때문에 성형성 (formability) 면에서 충분히 만족스럽지 않다.
다상 조직을 갖는 강판의 성형성을 잔류 오스테나이트 (retained austenite) 로서 향상시키는 방법은, 예를 들면 공개된 일본특허출원 평성11년(1999년) 제131145호에 이미 개시되었다. 그러나, 이 방법에 따르면, 잔류 오스테나이트를 얻기 위하여 다량의 규소 또는 알루미늄을 첨가해야 한다. 베이나이트의 양이 매우 많게 되는 방법에서는, 항복강도가 지나치게 높아지고, 스트레쳐 스트레인 (stretcher strains) 이 발생하기 쉽게 되어, 결과적인 강판이 자동차 패널로 사용하기에 적합하지 않게 된다. 더우기, 용융아연도금 (hot-dip galvanizing) 에서 규소의 양이 지나치게 많으면, 제조할 때의 습윤성 (wettability) 및 갈바닐링 (galvannealing) (합금처리) 을 수행하는 능력에 있어서 문제가 있게 된다.
본 발명은, 자동차의 외부 부재로서 사용될 수 있고, 우수한 프레스-성형성, 우수한 흠집저항성, 우수한 형상정확도, 상온에서 시효되는 능력 (변형시효) 을 가진 아연피막 강판 및 냉간 압연 강판을 성형하는데 적합한 강 (steel) 을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 압연에 직교하는 방향으로 강판을 인장시키는 동안에 적절량의 몰리브덴을 탄소량이 적은 강에 첨가하면, 자동차 패널로 사용하기 적합한 300MP 이하의 항복점이 실현된다는 것을 알아내었다. 또한, 발명자들은, 풀림 후에 상기 강을 소정의 온도 범위에서 유지시키면, 적절한 양의 오스테나이트가 잔류한다는 것을 알아내었다. 실질적으로 잔류 오스테나이트 및 페라이트와 베이나이트/마르텐사이트의 경상 (hard phase) 으로 금속 조직을 성형하므로써, 변형시효특성이 열화되지 아니하고 적절한 가공성이 보장된다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 고강도 강판을 성형하기 위하여 사용되는 강은, 질량%로, 0.04% 이하의 탄소, 0.4% 이하의 규소, 0.5-3.0% 의 망간, 0.15% 이하의 인, 0.03% 이하의 황, 0.50% 이하의 알루미늄, 0.01% 이하의 질소, 0.01-1.0% 의 몰리브덴, 및 나머지는 철과 불가피한 불순물을 포함한다.
상기 강은, 1.5% 미만의 크롬, 0.15% 이하의 티타늄, 및 0.01% 이하의 붕소 중의 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 상기 강은, 베이나이트 및 마르텐사이트 중의 1종 이상의 경상 및 페라이트의 다상 조직인 잔류물과, 체적비로 0.5% 이상 10% 미만의 잔류 오스테나이트를 포함하는 금속 조직을 갖는다.
상기 강은, 자동차 패널으로 사용하기 적합한 고강도 냉간 압연 강판으로 성형된다. 바람직한 실시형태에서는, 상기 냉간 압연강판의 압연 방향에 직교하는 방향의 인장력테스트에서, 항복점이 300MPa 이하이고, 2% 프리스트레인 (prestrain) 의 가공경화 (WH, work hardening) 량 및 BH량 양자가 30MPa 이상이며, 항복비가 75% 이하이다.
상기 냉간 압연 강판은 다양한 도금 방법에 의해서 아연도금되어, 아연피막 강판을 성형한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 고강도 아연도금 강판을 제조하는 방법은, 상기 강의 슬라브 (slab) 를 주조하는 단계, 곧바로 또는 1300℃ 이하의 온도로 가열한 후에 열간 조압연 (hot rough rolling) 을 수행하는 단계, 곧바로 또는 재열이나 지열 (온도 유지) 후에 열간 다듬질 압연 (hot finish rolling) 을 개시하는 단계, 780℃ 이상의 온도로 다듬질 압연을 완료하는 단계, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각시킨 후에 코일링 (coiling) 하는 단계, 필요에 따라 곧바로 또는 스케일의 제거 (scale removal) 후에 냉간 압연을 수행하는 단계, 700℃ 이상의 풀림 (annealing) 온도로 가열했다가 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계, 10초 이상 동안 450 - 600℃ 범위의 온도에서 유지하는 단계, 냉각 후에 용융아연도금 (hot dip galvanizing) 을 수행하는 단계, 및 필요에 따라 합금화 (alloying) 를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 고강도 강판을 제조하는 방법은, 상기 강의 슬라브를 주조하는 단계, 곧바로 또는 1300℃ 이하의 온도로 가열한 후에 열간 조압연을 수행하는 단계, 곧바로 또는 재열이나 지열 후에 열간 다듬질 압연을 개시하는 단계, 780℃ 이상의 온도로 다듬질 압연을 완료하는 단계, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각시킨 후에 코일링하는 단계, 필요에 따라 곧바로 또는 스케일의 제거 후에 냉간 압연을 수행하는 단계, 700℃ 이상의 풀림온도로 가열했다가 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계, 10초 이상 동안 250 - 600℃ 범위의 온도에서 유지하는 단계, 및 냉각하는 단계를 포함한다. 필요하다면, 결과물인 강판을, 아연을 주된 성분으로 갖는 합금 또는 금속으로 전기도금하여, 고강도 아연피막 강판을 제조할 수 있다.
바람직한 실시형태
본 발명에 의한 강은, 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판으로부터 성형되는 아연-피막 강판, 또는 냉간 압연 강판을 성형하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 풀림 가열 패턴과 성분들을 이용하면, 아연 기재의 (Zn-based) 임의의 도금에 있어서, 본 발명의 예상되는 효과들이 얻어질 수 있다. 용융도금 (hot dip plating), 전기도금 (electroplating), 기상증착도금 (vapor deposition plating),및 화염분사 (flame spraying) 등과 같은 다양한 형태의 제조방법에 의하여, 본 발명에 따른 아연-피막 강판이 생산될 수 있다. 도금 조성물은, 예를 들어, 순수한 아연이거나 Zn - Fe, Zn - Ni, Zn - Al, Zn - Mn, Zn - Cr, Zn - Ti 또는 Zn - Mg 과 같이 아연을 주된 성분으로 갖는 조성물일 수 있으며, Fe, Ni, Co, Al, Pb, Sn, Sb, Cu, Ti, Si, B, P, N, S 또는 O 와 같이 내부식성 또는 다른 특성을 향상시키는 불순원소들과 하나 이상의 합금원소를 포함하는 조성물일 수 있다. 또한, SiO2또는 Al2O3와 같은 파인세라믹 입자 (fine ceramic particles), 또는 TiO2또는 BaCrO4과 같은 산화물, 또는 아크릴수지와 같은 유기폴리머가 상기 도금층에 퍼져있을 수 있다. 도금은, 도금층의 두께 방향으로 단일한 조성물을 갖거나, 또는 상기 조성물은 층마다 또는 연속적으로 다른 것일 수 있다. 다층 도금 강판에 있어서는, 최외각층의 도금 조성물은 순수한 아연이거나 Zn - Fe, Zn - Ni, Zn - Al, Zn - Mn, Zn - Cr, Zn - Ti 또는 Zn - Mg 과 같이 아연을 주된 성분으로 갖는 것일 수 있으며, 내부식성과 같은 특성을 향상시키는 불순원소들 또는 1종 이상의 합금원소를 더 포함할 수 있고, 또한 필요하다면 SiO2또는 Al2O3와 같은 파인세라믹 입자 (fine ceramic particles), 또는 TiO2또는 BaCrO4과 같은 산화물, 또는 아크릴수지와 같은 유기폴리머가 상기 도금층에 퍼져 있을 수 있다.
도금 강판의 몇몇 예시로서는, 용융아연도금 강판, 증착아연도금 강판 (a vapor deposited zinc-coated steel sheet), 용융 철-아연 갈바닐드 강판 (hot-dipped iron-zinc galvannealed steel sheet), 알루미늄, 철, 등이 함유되고 아연을 주된 성분으로 하는 아연합금을 도금재료로 하는 용융아연도금 강판, 도금의 단면 방향에서의 하부층이 합금인 (일반적으로 반합금 (half-alloy) 라고 불리우는 합금) 용융 갈바닐드 강판, 일면에는 철과 아연의 합금으로 용융 갈바닐링 되어 있고 타면에는 용융 아연도금이 되어 있는 도금 강판, 철 또는 니켈을 함유하고 아연을 주된 성분으로 갖는 도금 또는 아연도금이 전기도금, 기상증착도금 등에 의하여 상기의 도금된 것의 위에 도금된 강판, 전기증착 아연-피막 강판, 아연, 니켈, 크롬 등의 합금으로 도금된 전기도금 강판, 단일 합금층 또는 복수 합금층을 갖는 전기도금 강판, 또는 아연을 함유한 금속이나 아연으로 기상증착도금된 강판이 있다. 또한, SiO2또는 Al2O3와 같은 파인세라믹 입자, 또는 TiO2또는 BaCrO4와 같은 파인 산화 입자 (fine oxide particles), 또는 유기폴리머가 아연 또는 아연 합금 도금에 퍼져 있을 수 있다.
본 발명에 따른 강의 조성과 본 발명에 따른 강판을 위한 제조 조건에 대한 제한의 이유는 아래에서 상세히 설명한다. 달리 언급하지 않는 한, 강의 조성을 표현하는 "%" 는 "질량%"를 의미한다.
(A) 강의 조성
탄소: 탄소는 다상 조직과 잔류 오스테나이트를 얻기 위하여 필수적이다. 그러나, 탄소 함량이 0.04% 보다 많으면, 강판의 항복강도가 너무 높아지고, 자동차 패널로서 사용하기에 적합하지 않게 된다. 따라서, 상기 탄소 함량은 0.04% 이하로 되고, 0.001% 이상인 것이 바람직하며, 0.005% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0.01% 이상인 것이 더더욱 바람직하다.
규소: 규소는 강도를 증가시키는 데에는 효과적이지만, 인성 (toughness) 는 감소시키며, 표면 상태를 악화시킨다. 또한, 규소는 오스테나이트를 안정시켜서, 잔류 오스테나이트의 양이 증가한다. 아연-피막 강판의 제조 중에, 규소는 도금의 습윤성을 방해하고, 갈바닐링 처리 (합금 처리) 를 방해한다. 따라서, 규소함량의 상한은 0.4% 로 된다. 상기 상한은 0.2% 인 것이 바람직하며, 0.1% 인 것이 더 바람직하다.
망간: 다상 조직을 얻기 위하여 0.5% 이상의 망간을 첨가하는 것이 필요하다. 그러나, 망간 함량이 3.0% 를 초과하면, 강판의 항복강도가 너무 높아지고, 자동차용 패널로 사용하기에 적합하지 않게 된다. 따라서, 망간 함량은 0.5 - 3.0% 로 되며, 1.0 - 2.0% 인 것이 바람직하다.
인: 인은 강도를 증가시키는 데에는 유익하지만, 다량의 인을 첨가하는 것은 용접성 (weldability) 을 악화시킨다. 따라서, 인 함량의 상한은 0.15% 로 되며, 0.05% 미만인 것이 바람직하다. 용접성을 악화시키는 인과 탄소의 합한 양은 0.08% 미만인 것이 바람직하며, 0.05% 미만인 것이 더 바람직하다.
황: 황은 고온 취성을 유발하며 표면의 품질을 악화시키므로, 바람직하지 않은 원소이다. 따라서, 그 양은 가능한 적은 것이 바람직하며, 황 함량은 0.03% 이하로 된다.
질소: 질소는 신속하게 확산되므로, 상온에서의 시효에 의하여 야기되는 특성의 열화에 큰 영향을 미친다. 따라서, 질소 함량은 낮은 것이 바람직하며, 상한은 0.01% 로 된다.
알루미늄: 알루미늄은 용융된 강의 준비시에 강의 탈산 (deoxidation) 을 수행하기 위하여 첨가된다. 그러나, 다량의 알루미늄이 첨가되면, 알루미늄의 효과는 한계에 다다르고, 대응되는 특성의 향상없이 비용만 증가하게 되므로, 알루미늄 함량의 상한은 0.50% 로 된다. 알루미늄 함량은 0.10% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 알루미늄은 질화물을 성형함으로써 고체 용해 질소의 량을 감소시키는 효과도 있으므로, 0.005% 이상의 알루미늄을 참가하는 것이 바람직하다.
몰리브덴: 본 발명에서, 0.01% 이상의 몰리브덴을 첨가하므로써, 자동차 패널용으로서 적합한 낮은 항복강도를 갖고 잔류 오스테나이트를 포함하는 다상 조직 강판이 얻어질 수 있다. 그러나, 몰리브덴 함량이 1.0% 를 초과하면, 강판의 항복강도가 너무 높아져서, 상한은 1.0% 로 된다. 따라서, 첨가되는 몰리브덴의 양은 0.01 - 1.0% 이며, 0.1 - 0.6% 인 것이 바람직하다.
붕소: 붕소는 질화물을 성형하므로써, 고체 용해 질소를 감소시키는 효과를 가지므로, 필요하다면 첨가될 수 있다. 그러나, 다량의 붕소가 첨가되면, 붕소의 효과는 한계에 다다르고, 대응되는 특성의 향상없이 비용만 증가하게 되므로, 붕소 함량의 상한은 0.01% 로 된다.
크롬: 크롬은 다상 조직의 성형을 촉진하므로, 필요하다면 첨가될 수 있다. 그러나, 1.5% 이상의 크롬이 첨가되면, 크롬의 효과는 한계에 다다르게 되므로, 크롬 함량은 1.5% 미만으로 되며, 1.0% 미만인 것이 바람직하다.
티타늄: 티타늄은, 시효 악화를 촉진하는 질소 고정의 효과가 있으므로, 필요하다면 티타늄이 첨가될 수 있다. 그러나, 티타늄 함량이 0.15% 를 초과하면, 석출 경화에 의하여 항복점이 증가하는 문제점이 있다. 따라서, 티타늄 함량은 0.15% 이하로 되며, 0.03% 이하로 되는 것이 바람직하다.
상기의 원소 외의 다른 원소는, 그들이 본 발명이 향상시키고자 하는 특성의 열화를 야기하지 않는 범위 내의 양이 첨가될 수 있다. 예를 들면, 구리, 니켈 등은 각각 0.1% 이하의 양이면 첨가할 수 있으며, 니오븀 (Nb) 은 0.15% 이하의 양이면 허용가능하고, 바나듐 (V), 칼슘 (Ca), 주석 (Sn), 안티몬 (Sb) 등은 각각 0.03% 이하의 양이면 첨가될 수 있다.
(B) 금속 조직
바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 강의 금속 조직은 0.5% 이상 10% 미만의 체적비 (이하에서, 금속 조직에 대한 "%" 는 체적비를 의미한다) 의 잔류 오스테나이트를 함유한다. 다상 조직 강판의 낮은 r-값과 열악한 성형성의 문제는 잔류 오스테나이트의 TRIP (transformation induced plasticity) 효과를 통하여 연신 (elongation) 을 증가시킴으로써 해결될 수 있다. 이 효과를 얻기 위하여는 잔류 오스테나이트의 양이 0.5% 이상이 되어야 한다. 고도의 가공경화가 TRIP 효과로부터 얻어지며, 따라서 흠집저항성에 효과적인 2% 프리스트레인의 가공경화량 또한 높다. 그러나, 상기 체적비가 10% 이상이면, 많은 가공경화량에 기인하는 많은 변형이 초과하여 얻어지므로, 상기 강도가 지나치게 높아지고 연성 (ductility) 이 감소하여, 표면의 품질을 저하시키는 항복점 연신 (YPE, yield point elongation) 이 발생하게 된다. 잔류 오스테나이트의 체적비는 0.5 - 5% 의 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 0.5 - 4% 인 것이 보다 바람직하다.
이 바람직한 실시형태에서, 금속 조직의 잔여물이 페라이트와 경상의 다상 조직이 되는 것이 바람직하다. 상기 경상은 200 HV 이상의 비커스 경도를 갖고 베이나이트 및/또는 마르텐사이트인 것이 바람직하지만, 기본적으로는 마르텐사이트인 것이 바람직하다.
페라이트 및 경상의 다상 조직을 성형함에 의하여, 고강도 냉간 압연 강판 또는 고강도 아연피막 강판이 얻어질 수 있는데, 이 강판은, 압연 방향에 직교하는 방향의 인장력테스트에서, 항복점이 300MPa 이하이고, 2% 프리스트레인의 가공경화 및 BH 양자가 30MPa 이상이며, 항복비가 75% 이하이고, 우수한 변형시효특성과 우수한 성형성 및 형상유지성을 갖는다. 상기 항복점은 280MPa 이하, 인장강도는 510MPa 이하, 가공경화량은 50MPa 이상, BH량은 50MPa 이상인 것이 바람직하다. 상기 항복점은 250MPa 이하인 것이 더 바람직하다.
(C) 열간 압연 조건
열간 조압연은, 연속적인 주조 후 또는 1300℃ 이하의 온도로의 가열 후 또는 주조 슬라브 온도 (cast slab temperature) 에서의 유지 후에 즉시 개시된다. 열간 조압연의 완료 후에, 조압연 후 즉시 또는 필요하다면 러프바 (rough bar) 의 재열 또는 상기 유지를 수행한 후에 다듬질 압연이 개시된다. 다듬질 압연은 780℃ 이상의 온도에서 완료되고, 코일링은 3℃/sec 이상의 평균 속도로 750℃ 이하로 냉각시킨 후에 수행된다.
연속적인 주조에 의해서 제조되는 슬라브의 열연 조압연은 고온에서 곧바로 개시될 수 있으며, 또한 1300℃ 이하로 가열 또는 지열한 후에 압연이 개시될 수도 있다. 가열 또는 지열이 수행되는 때에, 석출물을 조대화 (coarsen) 하고 r-값을 증가시키기 위하여, 그 온도는 1300℃ 이하로 된다. 온도를 감소시켜서 1200℃ 이하로 하는 것이 바람직하며, 1100℃이하로 하는 것이 더 바람직하다.
조압연의 완료 후, 다듬질압연이 개시되고, 압연은 780℃ 이상의 다듬질온도에서 완료된다. 전술한 바와 같이, 슬라브 가열 온도가 감소하면 다듬질온도를 유지하는 것이 어렵다. 이 문제점을 해소하는 수단으로서, 다듬질압연을 시작하기 전에 러프바의 일부분 또는 전부의 온도를 유지하거나 재열하는 것이 매우 효과적이다. 재열 또는 유지의 방법으로서, 러프바가 코일의 형상으로 감겨지고 노 (furnace) 내로 위치되거나, 또는 유도가열에 의하여 러프바를 가열하는 러프바 가열기에 의하여 러프바가 가열될 수 있는데, 가스버너로 가열되거나 또는 전류가 러프바를 통하여 직접 통과하는 유도 가열 방법이 사용될 수 있다. 러프바 가열기를 사용하는 가열방법이 특히 바람직하다.
다듬질압연 전에, 복수의 러프바들을 함께 결합하여 연속적인 압연을 수행하는 것이 유리한데, 왜냐하면 다듬질은 속도의 큰 감소없이 짧은 시간 내에 고속으로 수행될 수 있기 때문이다.
다듬질 온도가 780℃ 미만으로 감소하면, 열간 압연 강판에 적합하지 않은 조직의 양이 증가하고, 최종 생산물의 r-값이 감소하는데, 이는 바람직하지 않다. 다듬질 온도는 820℃ 이상인 것이 바람직하며, 850℃ 이상인 것이 더 바람직하다.
다듬질압연 후에, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각이 이루어지고, 그 후에 코일링이 수행된다. 3℃/sec 이상의 속도로 750℃ 이하의 온도로 급냉시키는 것은 페라이트 결정립을 미세화하기 위한 것이다. 결정립이 조대해지면, 카바이드 (carbides) 가 풀림 후에 쉽게 석출되고, 베이나이트와 마르텐사이트의 경상, 및 잔류 오스테나이트가 얻어지지 않는다. 결정립을 미세화하거나 베이나이트 조직을 얻기 위하여는, 냉각 속도가 10℃/sec 이상인 것이 바람직하며, 코일링 온도는 300 - 600℃ 인 것이 바람직하고 400 - 550℃ 이면 더 바람직하다.
(D) 풀림 조건
열연 압연 후, 스케일의 제거가 이루어지고, 필요하다면 냉간 압연이 수행된다. 스케일의 제거는 보통 산세 (pickling) 에 의해 수행된다. 스케일의 제거 전 또는 후에, 조질압연 (skin pass rolling) 에 의하거나 또는 레벨러 (leveler) 를 이용하여 레벨링 (leveling) 이 수행된다.
냉간 압연은 통상의 방법에 의해 이루어진다. 압하율 (reduction) 은 40% 이상인 것이 바람직한데, 그렇게 함으로써 적합한 조직이 얻어질 수 있기 때문이다.
냉간 압연 후에, 연속적인 풀림에 의해서 또는 연속적인 용융아연도금 라인에 의해서 풀림이 수행된다. 풀림은 700℃ 이상으로 가열함에 의해서 수행되며, 통상적으로는 Ac1점 보다 높은 720℃ 이상으로 가열한다. 변형시효특성의 열화를 방지하기 위한 경상을 적합하게 보장하기 위하여는, 상기 풀림 온도가 780℃ 이상인 것이 바람직하며, 820℃ 이상인 것이 더 바람직하다.
풀림에 이어서, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각이 이루어진 후, 10 초 이상 동안 250 - 600℃ 의 범위에서 온도를 유지하는 것이 중요하다. 냉각 속도가 3℃/sec 미만이면, 냉각 공정 중에 오스테나이트가 펄라이트 또는 세멘타이트로 분해될 수 있어서, 만족스러운 상온시효특성 (room temperature aging properties) 을 갖는 다상 조직이 얻어지지 않는다. 상기 냉각 속도는 8 - 120℃/sec 인 것이 바람직하다. 냉각 후에, 10 초 이상동안 250 - 600℃ 의 범위에서 온도를 유지하는 것이 중요하다. 이 온도 유지 때문에, 오스테나이트가 세멘타이트로 브레이크다운 (break down) 되지 않으며, 상기 오스테나이트는 탄소와 같은 오스테나이트 안정화 원소의 집중에 의해 안정화된다. 상기 온도 유지는 10 - 18 초 동안 300 - 600℃ 의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하며, 10 - 60 초 동안 450 - 600℃ 의 범위에서 수행되는 것이 더 바람직하다.
아연 용융도금 강판을 제조할 때에, 유지 온도가 450℃ 미만이면 재열이 수행되어야 하는데, 이는 바람직하지 아니하므로 유지 온도는 450 - 600℃ 인 것이 바람직하다.
온도 유지를 수행할 때, 온도는 일정 온도에서 그대로 유지되거나 또는 온도 유지 동안에 2℃/sec 이하의 속도로 온도가 감소될 수 있다.
온도 유지 후, 아연 용융도금을 수행한 후 또는 납-아연 합금처리, 즉 아연도금을 더 수행한 후에, 강판은 3℃/sec 이상의 속도로 냉각될 수 있다. 냉각 속도가 3℃/sec 미만이면, 오스테나이트는 냉각 공정 중에 펄라이트 또는 세멘타이트로 브레이크다운되고, 양호한 변형시효특성을 갖는 다상 조직이 얻어지지 않는다.
다음으로, 표면 거칠기를 조정하거나 레벨링을 수행하기 위하여, 2.0% 이하의 압하로 조질압연이 수행된다. 온도 유지 후에 냉각된 강판의 표면은, 아연을 주로 포함하는 도금으로 전기도금된다. 아연피막된 강판에, 윤활 변성 피막 (lubricating conversion coating) 이 성형되거나 또는 오일이 가해진다. 슬라이딩 특성의 관점에서, 표면 거칠기는 1.2 마이크로미터 이하의 평균 표면 거칠기 (Ra) 인 것이 바람직하며, 1.0 마이크로미터 이하인 것이 더 바람직하다.
실시예
다음으로, 본 발명의 효과를 이하의 실시예에서 상세하게 설명한다.
실시예 1
이 실시예에서, 표 1 에 개시된 화학 조성을 갖는 강은 실험실에서 용융되었으며, 80mm 의 두께를 갖는 슬라브가 제조되었다.
수득한 슬라브는 표 2 에 개시된 조건 하에서 열간 압연되어 두께가 3mm 로 된다. 열간 압연 동안의 조압연은, 러프바를 제조하는 방법을 시뮬레이션하기 위하여, 30mm 의 두께로 패스 간에 5초 이상의 간격을 갖는 4개의 패스를 수행하는 것을 포함한다. 다듬질 압연은, 열간 압연 강판을 제조하기 위하여, 패스 간에 5초 이하의 간격을 갖는 3개의 패스에 의하여 수행된다. 일부 실시예에서는, 다듬질 압연의 입구측의 온도를 조압연의 출구측의 온도보다 높게 하기 위하여, 상기 러프바가 60초 이하 동안의 유도 가열에 의하여 가열된다. 다듬질 압연 후, 물분사 (water spraying) 에 의하여 코일링 온도에 대응하는 온도로 냉각이 수행되고, 상기 코일링 온도에서 강판이 노에 위치되며, 노는 코일링을 시뮬레이션하기 위하여 20℃/hour 로 300℃ 이하로 냉각된다.
강판 표면으로부터 스케일의 제거가 이루어진 후에, 필요하다면 냉간 압연이 수행되고, 표 2 에 개시된 용융아연도금 조건 또는 연속적인 풀림 조건 하에서 풀림이 수행된 후에, 조질압연이 수행된다. 용융아연도금 후의 합금처리 (갈바닐링) 는 30초 동안 500℃에서 수행된다.
연속적인 풀림 조건 하에서 풀림이 수행되는 때에, 결과적인 냉간 압연 강판의 표면은 아연피막으로 전기도금된다.
시험편은 각 강으로부터 채취되었고, 다음의 실험이 수행되었다.
인장 특성은 압연 방향에 직교하는 방향에서 각 강으로부터 채취된 JIS #5 인장 시험편으로 조사되었다. 2% 프리스트레인의 가공경화 (WH) 의 량, 및 2% 프리스트레인 후의 응력과 20분 동안 170℃로 가열한 후의 항복점의 응력 차이 (BH) 가 측정되었다.
14일 동안 70℃에서 열처리가 수행되었고, 변형시효특성의 열화가 YPE 및 열처리 후의 YPE 에 기초하고 열처리의 전후 사이의 연신의 감소에 기초하여 평가되었다.
금속 조직은 나이탈액 (natal liquid) 으로 부식되며, 그 후에 시험편의 표면이 광학현미경과 SEM 으로 관찰되었다. 금속 조직의 판단이 어려울 때에는 TEM 으로 관찰하였다. 잔류 오스테나이트의 양은 강판 두께의 1/4 지점에서 X-레이로 측정되었다.
측정결과는 표 3 에 개시되어 있다. 표 3 에서 개시된 바와 같이, 본 발명의 강은, 300MPa 이하의 YPE ,및 YPE 가 0.3% 이하 감소하고 14일 동안 70℃에서 시효된 후에 연신이 2% 이하 감소하는 양호한 상온시효특성을 갖는다. WH 및 BH 의 양은 둘다 높으며, 흠집저항성이 뛰어난 것을 알 수 있다.
실행 번호 21 은, 인 함량이 너무 높기 때문에 스폿용접성이 불량한 것을 나타낸다.
비교예 1
비교예 1 은 표 4 에 개시된 제조조건을 이용하는 것을 제외하고는 표 1 의 강 A 를 다시 이용하여 실행되었다. 그 결과는 표 5 에 개시되었다.
비교예는 상기 강이 높은 YPE 값을 가지고 WH 양은 적다는 것을 나타낸다. 또한, 상기 강은 변형시효에 의한 연신의 감소가 크다는 것을 알 수 있으며, YPE 를 알 수 있다.
비교예 2
비교예 1 이 표 6 에 개시된 강의 조성을 이용하여 다시 실행되었다.
이 비교예에서는, 냉간 압연 강판이 860℃ 로 가열된 후에 45g/m2의 막으로 아연피막되었다. 아연도금 후에, 갈바닐링 (합금화) 이 수행되었다. 수득된 강판은 인장특성과 BH 의 면에서 평가되었다. 3일 동안 50℃에서 가속시효 (accelerated aging) 된 후의 특성도 평가되었다.
결과는 표 7 에 개시되어 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고강도 아연피막 강판은 종래기술에는 없었던 성형성과 우수한 형상유지성과 흠집저항성을 갖는다. 그러므로, 자동차의외관 부재와 패널의 두께를 감소시킬 수 있게되며, 이는 비용과 무게를 현격하게 감소시킨다.

Claims (20)

  1. 질량%로, 0.04% 이하의 탄소, 0.4% 이하의 규소, 0.5-3.0% 의 망간, 0.15% 이하의 인, 0.03% 이하의 황, 0.50% 이하의 알루미늄, 0.01% 이하의 질소, 0.01-1.0% 의 몰리브덴, 및 나머지는 철과 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 강.
  2. 제 1 항에 있어서, 1.5% 미만의 크롬, 0.15% 이하의 티타늄, 및 0.01% 이하의 붕소 중의 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 베이나이트 및 마르텐사이트 중의 1종 이상의 경상 및 페라이트의 다상 조직인 잔류물과, 체적비로 0.5% 이상 10% 미만의 잔류 오스테나이트를 포함하는 금속 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 강.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항의 강으로부터 성형된 고강도 냉간 압연 강판.
  6. 삭제
  7. 제 3 항의 강으로부터 성형된 고강도 냉간 압연 강판.
  8. 삭제
  9. 제 5 항에 있어서, 압연 방향에 직교하는 방향의 인장력테스트에서, 항복점이 300MPa 이하이고, 2% 프리스트레인의 가공경화량 및 BH량 양자가 30MPa 이상이며, 항복비가 75% 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 냉간 압연 강판.
  10. 제 7 항에 있어서, 압연 방향에 직교하는 방향의 인장력테스트에서, 항복점이 300MPa 이하이고, 2% 프리스트레인의 가공경화량 및 BH량 양자가 30MPa 이상이며, 항복비가 75% 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 냉간 압연 강판.
  11. 아연-피막이 제 5 항의 고강도 냉간 압연 강판에 제공된 고강도 아연-피막 강판.
  12. 아연-피막이 제 7 항의 고강도 냉간 압연 강판에 제공된 고강도 아연-피막 강판.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항의 강의 슬라브를 주조하는 단계, 곧바로 또는 1300℃ 이하의 온도로 가열한 후에 열간 조압연을 수행하는 단계, 곧바로 또는 재열이나 지열 후에 열간 다듬질 압연을 개시하는 단계, 780℃ 이상의 온도에서 다듬질 압연을 완료하는 단계, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각시킨 후에 코일링하는 단계, 700℃ 이상의 풀림온도로 가열했다가 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계, 10초 이상 동안 450 - 600℃ 범위의 온도에서 유지하는 단계, 및 냉각 후에 용융아연도금을 수행하는 단계를 포함하는 고강도 아연-피막 강판을 제조하는 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항의 강의 슬라브를 주조하는 단계, 곧바로 또는 1300℃ 이하의 온도로 가열한 후에 열간 조압연을 수행하는 단계, 곧바로 또는 재열이나 지열 후에 열간 다듬질 압연을 개시하는 단계, 780℃ 이상의 온도에서 다듬질 압연을 완료하는 단계, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각시킨 후에 코일링하는 단계, 곧바로 또는 스케일의 제거 후에 냉간 압연을 수행하는 단계, 700℃ 이상의 풀림온도로 가열했다가 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계, 10초 이상 동안 450 - 600℃ 범위의 온도에서 유지하는 단계, 및 냉각 후에 용융아연도금을 수행하는 단계를 포함하는 고강도 아연-피막 강판을 제조하는 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항의 강의 슬라브를 주조하는 단계, 곧바로 또는 1300℃ 이하의 온도로 가열한 후에 열간 조압연을 수행하는 단계, 곧바로 또는 재열이나 지열 후에 열간 다듬질 압연을 개시하는 단계, 780℃ 이상의 온도에서 다듬질 압연을 완료하는 단계, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각시킨 후에 코일링하는 단계, 700℃ 이상의 풀림온도로 가열했다가 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계, 10초 이상 동안 250 - 600℃ 범위의 온도에서 유지하는 단계, 및 냉각하는 단계를 포함하는 고강도 강판을 제조하는 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항의 강의 슬라브를 주조하는 단계, 곧바로 또는 1300℃ 이하의 온도로 가열한 후에 열간 조압연을 수행하는 단계, 곧바로 또는 재열이나 지열 후에 열간 다듬질 압연을 개시하는 단계, 780℃ 이상의 온도에서 다듬질 압연을 완료하는 단계, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각시킨 후에 코일링하는 단계, 곧바로 또는 스케일의 제거 후에 냉간 압연을 수행하는 단계, 700℃ 이상의 풀림온도로 가열했다가 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계, 10초 이상 동안 250 - 600℃ 범위의 온도에서 유지하는 단계, 및 냉각하는 단계를 포함하는 고강도 강판을 제조하는 방법.
  17. 제 15 항의 방법에 의하여 얻어진 강판의 표면을, 아연을 주된 성분으로 갖는 합금 또는 금속으로 전기도금하는 단계를 포함하는 고강도 아연-피막 강판을 제조하는 방법.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항의 강의 슬라브를 주조하는 단계, 곧바로 또는 1300℃ 이하의 온도로 가열한 후에 열간 조압연을 수행하는 단계, 곧바로 또는 재열이나 지열 후에 열간 다듬질 압연을 개시하는 단계, 780℃ 이상의 온도에서 다듬질 압연을 완료하는 단계, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각시킨 후에 코일링하는 단계, 700℃ 이상의 풀림온도로 가열했다가 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계, 10초 이상 동안 450 - 600℃ 범위의 온도에서 유지하는 단계, 냉각 후에 용융아연도금을 수행하는 단계, 및 합금화를 수행하는 단계를 포함하는 고강도 아연-피막 강판을 제조하는 방법.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항의 강의 슬라브를 주조하는 단계, 곧바로 또는 1300℃ 이하의 온도로 가열한 후에 열간 조압연을 수행하는 단계, 곧바로 또는 재열이나 지열 후에 열간 다듬질 압연을 개시하는 단계, 780℃ 이상의 온도에서 다듬질 압연을 완료하는 단계, 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 750℃ 이하의 온도로 냉각시킨 후에 코일링하는 단계, 곧바로 또는 스케일의 제거 후에 냉간 압연을 수행하는 단계, 700℃ 이상의 풀림온도로 가열했다가 3℃/sec 이상의 평균 냉각속도로 600℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계, 10초 이상 동안 450 - 600℃ 범위의 온도에서 유지하는 단계, 냉각 후에 용융아연도금을 수행하는 단계, 및 합금화를 수행하는 단계를 포함하는 고강도 아연-피막 강판을 제조하는 방법.
  20. 제 16 항의 방법에 의하여 얻어진 강판의 표면을, 아연을 주된 성분으로 갖는 합금 또는 금속으로 전기도금하는 단계를 포함하는 고강도 아연-피막 강판을 제조하는 방법.
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