KR100711356B1 - 가공성이 우수한 아연도금용 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

가공성이 우수한 아연도금용 강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주로 자동차 내.외판용으로 사용되는 초심가공용 연질 및 고강도 박강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 중량 %로, C:0.010%이하, Si:0.1%이하, Mn:0.06%~1.5%, P: 0.15%이하, S:0.020%이하, Sol.Al: 0.1-0.40%, N:0.010%이하, Ti:0.003-0.010%, Nb:0.003-0.040%, B:0.0002-0.0020%, 및 Mo:0.05%이하를 포함하고, 여기에 Sb: 0.005~0.05% 및 Sn 0.005~0.05%중 1종 또는 2종을 첨가하고, 2종 첨가시에는 그 합이 0.005∼0.1%이고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 그 표면에 평균직경이 1㎛이하인 크기의 농화물이 형성되어 있고, 그리고 28~50kg/mm2의 인장강도를 갖는 가공성이 우수한 아연도금용 강판 및 그 제조방법을 그 요지로 한다.
본 발명에 의하면, 28~50kg/mm2의 인장강도, 우수한 성형성, 우수한 내2차가공취성, 및 우수한 용접부 피로특성을 가질 뿐만 아니라 우수한 표면품질을 갖는 가공성이 우수한 아연도금용 강판이 제공된다.
가공성, 아연, 도금, 표면농화물, 용접성

Description

가공성이 우수한 아연도금용 강판 및 그 제조방법{Steel Sheet for Galvanizing with Superior Formability and Method for Manufacturing the Steel Sheet}
도 1은 강종 및 소둔온도 별 강판 표면농화물 양의 변화를 나타내는 그래프
도 2는 강종별 및 열연권취후의 공냉재 및 수냉재에 대한 강판 표면농화물의 분포상태를 나타내는 사진
도 3은 강종 및 소둔온도 별 강판 표면농화물의 분포상태를 나타내는 사진
본 발명은 주로 자동차 내.외판용으로 사용되는 초심가공용 연질 및 고강도 박강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 28~50kg/mm2의 인장강도, 우수한 성형성, 우수한 내2차가공취성 및 우수한 용접부 피로특성을 가질 뿐만 아니라 우수한 표면품질을 갖는 가공성이 우수한 아연도금용 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 자동차용 강판으로는 자동차 성형품의 복잡화, 일체화 경향으로 더욱 더 높은 수준의 성형성을 갖는 강판이 요구되고 있을 뿐만 아니라, 한편으로는 자동차 사용환경의 측면에서 내2차가공취성 및 용접부 피로특성이 우수하고, 도금표면이 미려한 강판이 요구되고 있다.
하지만, 일반적으로 강판의 성형성 및 강도를 올리기 위해서는 강중의 불순물을 최소화시킨 고순도강을 이용하며, Si, Mn, Ti, Nb, Al 등을 첨가함으로써 제조하는 것이 보통이다.
냉간압연 후 가공 경화된 조직을 재결정시키기 위하여 700℃이상의 온도에서 소둔 열처리를 수행하게 되는데, 그러나 상기 첨가 원소들은 대부분 Fe에 비하여 산소 친화성 원소이므로 냉연 소둔 공정중 MnO, SiO2, Al2O3, TiO 등 단독 혹은 복합 형태의 표면 농화물로 성장한다.
이들 표면 농화물의 양이 증대할수록 용융도금시 도금욕의 젖음성을 저하시키고, 합금화 반응을 저해하므로 미도금 등의 표면 결함을 유발하기 쉽다.
또한, 표면 농화물이 조대화하는 경우, 연속 소둔로의 허쓰 롤( Hearth Roll)에 흡착하여 도금 강판 표면에 미소 덴트(dent)등을 유발하여 표면 품질에 대단한 악영향을 끼치게 된다.
상기와 같은 도금 결함의 문제점을 개선시키기 위한 기술로는 Cr,Sb 등 특정원소를 첨가함으로서 도금을 향상시키는 기술(JP2002-146477, JP2001-64750, JP2002-155317), 냉간압연 전의 열연코일에 대하여 예비산화 함으로서 냉연 소둔시 표면에 형성되는 농화물을 억제하는 기술(JP2001-288550)등이 제안되어 있다.
그러나, 상기 기술들은 특정 원소 첨가의 효과가 명확하지 않고, 현재의 일반적인 열연-냉연-연속소둔의 설비에서는 구현할 수 없는 제조방법이기 때문에 실제로 상업적인 생산은 이루어지지 않고 있는 실정이다.
본 발명은 28~50kg/mm2의 인장강도, 우수한 성형성, 우수한 내2차가공취성, 및 우수한 용접부 피로특성을 가질 뿐만 아니라 우수한 표면품질을 갖는 가공성이 우수한 아연도금용 강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 가공성이 우수한 아연도금용 강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 중량 %로, C:0.010%이하, Si:0.1%이하, Mn:0.06%~1.5%, P: 0.15%이하, S:0.020%이하, Sol.Al: 0.10-0.40%, N:0.010%이하, Ti:0.003-0.010%, Nb:0.003-0.040%, B:0.0002-0.0020%, 및 Mo:0.05%이하를 포함하고, 여기에 Sb: 0.005~0.05% 및 Sn 0.005~0.05%중 1종 또는 2종을 첨가하고, 2종 첨가시에는 그 합이 0.005∼0.1%이고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 그 표면에 평균직경이 1㎛이하인 크기의 농화물이 형성되어 있고, 그리고 28~50kg/mm2의 인장강도를 갖는 가공성이 우수한 아연도금용 강판에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 아연도금용 강판은 소둔온도 10℃ 증가에 대하여 농화물 의 평균직경의 성장이 10% 이내로 억제되는 것이다.
또한, 본 발명은 중량 %로, C:0.010%이하, Si:0.1%이하, Mn:0.06%~1.5%, P: 0.15%이하, S:0.020%이하, Sol.Al: 0.10-0.40%, N:0.010%이하, Ti:0.003-0.010%, Nb:0.003-0.040%, B:0.0002-0.0020%, 및 Mo:0.05%이하를 포함하고, 여기에 Sb: 0.005~0.05% 및 Sn 0.005~0.05%중 1종 또는 2종을 첨가하고, 2종 첨가시에는 그 합이 0.005∼0.1% 이고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 재가열한 후, 오스테나이트 단상영역에서 열간마무리압연한 열연강판을 냉간압연한 후, 700℃이상의 온도범위에서 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 아연도금용 강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
상기 강판의 조성에 대하여 설명한다.
상기 강중 C은 침입형 고용원소로 작용하여 냉연 및 소둔 시 강판의 집합조직 형성과정에서 가공성에 유리한 {111} 집합조직의 형성을 저해할 뿐 만 아니라, 강중 함유량이 많을 경우, 탄질화물 형성원소인 Ti 및 Nb첨가량을 높여야 하기 때문에, 경제적으로도 불리하므로 그 함량은 0.010%이하로 제한한다.
상기 Si은 표면 스케일결함을 유발할 뿐만 아니라, 소둔시 템퍼 칼라 및 도금시 미도금을 발생시키므로 그 함량은 0.1%이하로 제한한다.
상기 Mn은 강도확보를 위해 치환형 고용강화 원소로서 첨가되지만, 그 함량이 1.5%를 초과하게 되면 연신율과 함께 r값이 급격히 저하하며, 또한 0.06%미만인 경우에는 강중 S에 의한 취성이 우려되므로 그 함량은 0.06%~1.5%로 제한한다.
상기 P도 Mn과 함께 강도상승을 위해 첨가되는 대표적인 고용강화 원소로서, 본 발명에서와 같은 Ti-Nb계 성분계의 강종에서는 강도상승 뿐만 아니라 결정립미세화 및 입계편석등에 의해 r값에 유리한 {111}집합조직의 발달을 가져오지만, 그 함량이 0.15%를 초과하게 되면 연신율의 급격한 하락과 함께 강의 취성이 크게 증가하기 때문에 그 함량은 0.15%이하로 제한하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03-0.15%로 제한하는 것이다.
통상 심가공용 강을 제조하는 경우, 강중 S함량은 0.005%이하로 낮게 제한되는 것이 보통이나, 본 발명에서는 Mn이 첨가되는 강이기 때문에 강중 S는 전부 MnS로서 석출되어 고용 S에 의한 가공성 하락은 피할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 S함량을 압연시의 에지 크랙의 발생 위험이 있는 영역을 피할 수 있는 함량인 0.020%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
강중의 Sol.Al은 강중 용존 산소량을 충분히 낮은 상태로 유지하면서 경제적인 측면을 고려하여 냉연제품의 경우, 그 함유량을 0.02~0.07%정도로 관리하여 생산하는 것이 일반적이다.
하지만, 본 발명 강에 있어서 Sol.Al은 비교적 낮은 소둔온도에서도 심가공성을 안정적으로 확보할 수 있게 해주는 역활을 한다.
즉, 본 발명 강에 있어서 강중 Sol.Al이 0.10%이상인 경우에는 강중 석출물의 크기를 조대화하고 P의 재결정억제 작용을 방해하는 효과를 뚜렷하게 나타내어 재결정을 촉진시킬 뿐만 아니라 {111}계열의 집합조직을 발달시키는 역할을 나타내나, 그 함유량이 0.40%를 초과하는 경우에는 비용 상승 및 연속주조업성을 해치기 때문에 그 함량은 0.10%~0.40%로 제한한다.
또한, 본 발명 강에 있어서 강중 Sol.Al은 탄질화물인 Ti,Nb계 석출물의 형성거동에 영향을 미쳐 석출물의 크기를 조대하게 하기 때문에 통상의 IF강에 비해 Ti,Nb를 적게 첨가하고도 더 양호한 가공성을 얻을 수 있도록 해주는 역할을 하는 것이다.
상기 강중 N는 고용상태로 존재하는 경우 가공성을 크게 해칠 뿐만 아니라, 그 양이 많을 경우 석출물로 고정하기 위한 Ti 및 Nb첨가량을 증가시켜야 하기 때문에 그 함량은 0.010%이하로 제한한다.
상기 강중 B은 입계강화원소로서 점용접부의 피로특성을 향상시키고, P입계취성을 방지하기 위하여 첨가되는 원소로서, 첨가효과를 나타내기 위해서는 0.0002%이상 첨가되어야 하고, 그 함량이 0.0020%를 초과하게 되면 가공성이 급격히 하락하고 도금강판의 표면특성이 열화되기 때문에 그 함량은 0.0002~0.002%로 한정한다.
상기 강중 Mo은 내2차가공취성 및 도금성을 개선시키기 위하여 첨가되는 원소로서, 그 함량이 0.05%를 초과하는 경우에는 개선효과가 크게 감소될 뿐만 아니라 경제적으로도 불리하므로 그 함량은 0.05%이하로 제한한다.
본 발명에서 Ti 및 Nb은 강의 가공성 확보 측면에서 매우 중요한 원소들로서 가공성(특히 r값) 상승효과를 내기 위한 최소. 최적량을 고려하여 Ti은 0.003-0.010%, Nb는 0.003-0.040%의 범위로 한정한다.
상기 강중 Sb은 본 발명에 있어서 매우 중요한 원소로서, MnO, SiO2, Al2O3 등의 표면 농화 발생을 억제하고 또한 온도 상승 및 열연 공정 변화에 따른 표면 농화물의 조대화를 억제하는데 탁월한 효과가 있다. 상기 효과를 얻으려면 그 함량은 최소 0.005% 이상 필요하나 특정 한도 이상 첨가될 경우 소정의 효과를 얻을 수 없기 때문에 그 상한은 0.05%로 제한한다.
상기 강중 Sn은 상기 Sb와 유사한 효과를 갖는 성분으로서, 그 첨가 효과를 얻기 위해서는 그 함량은 최소 0.005% 이상 필요하지만, 특정 한도 이상 첨가될 경우 소정의 효과를 얻을 수 없기 때문에 그 상한은 0.05%로 제한한다.
또한, 상기 Sb와 Sn이 동시에 첨가되는 경우 그 함량의 합은 0.005∼0.1%로 제한한다.
이하, 본 발명의 제조조건에 대하여 설명한다.
상기와 같이 조성된 강 슬라브를 재가열 후, 오오스테나이트 단상영역에서 마무리압연을 완료하여 권취한 열연강판을 냉간압연한 냉연강판을 소재로, 재질의 가공성을 확보하기 위하여는 700℃ 이상의 온도에서 연속소둔하는 것이 바람직하다.
일반적으로 온도가 증가함에 따라 재질의 연성과 r값은 개선된다.
그러나, 소둔 온도의 증가에 따라 소재 표면에 형성되는 표면 농화물 (Si, Al, Mn 등의 단독 혹은 복합 산화물)은 그 양이 증가하고, 또한 조대화 하는 경향이 뚜렷하며, 이로 인하여 미도금 및 표면 덴트와 같은 표면 결함이 발생하기 쉽 다.
본 발명에서는 소둔온도구간에서의 표면 농화물의 성장이 억제되어 우수한 강판 표면품질을 확보할 수 있다.
본 발명에서 바람직한 강 슬라브 가열온도는 1100∼1300℃이고, 바람직한 열간마무리압연온도는 830∼920℃이고, 그리고 바람직한 권취온도는 500∼700℃이다.
본 발명에서는 열연권취후 공냉을 하거나 또는 수냉하는 경우 모두에 적용된다.
또한, 1.9 이상의 고 r값을 얻기 위해서는 냉간압연시 압하율은 65%이상으로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 냉연강판의 소둔온도가 너무 낮은 경우에는 1.9 이상의 고 r값을 얻기가 어렵고, 너무 높은 경우에는 고온소둔으로 인하여 조업상 스트립의 통판성등에 문제가 발생할 위험성이 있으므로, 상기 소둔온도는 700℃이상, 바람직하게는 780- 860℃로 제한한다.
상기 소둔온도구간에서 소둔온도 10℃ 증가에 대하여 입상형 농화물의 평균직경의 성장이 10% 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다.
통상의 초심가공용 강판의 제조방법에서 냉간압연강판의 연속소둔은 880~930℃정도에서 수행되고 있다.
이와 같이, 본 발명의 연속소둔온도는 통상의 초심가공용 강판의 제조에 적용되는 소둔온도에 비하여 낮기 때문에, 본 발명은 보다 경제적이고, 보다 우수한 조업성을 갖게 된다.
본 발명에 따르면, 그 표면에 평균직경이 1㎛이하인 크기의 농화물이 형성되어 있고, 그리고 28~50kg/mm2의 인장강도를 갖는 가공성이 우수한 아연도금용 강판을 제조할 수 있다.
상기 농화물은 Si, Al, Mn, Ti등의 단독 혹은 복합 산화물을 주성분으로 하고 있다.
상기 농화물은 그 평균직경의 성장이 소둔온도 10℃ 증가에 대하여 10% 이내로 억제되는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예)
하기 표 1과 같이 조성되는 강 슬라브를 1200℃의 온도 범위로 가열하여 890℃의 열간마무리압연온도에서 마무리 압연을 행하고, 660℃의 권취온도에서 권취한 후, 공냉한 다음, 80%의 압하율로 냉간압연하여 냉간압연강판을 제조하였다.
또한, 추가로 강종 4 및 5에 대해서는 상기와 같이 열연강판을 권취한 후, 수냉한 다음, 80%의 압하율로 냉간압연하여 냉간압연강판을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 냉간압연강판중 강종 1∼3에 대해서는 N2-10%H2 분위기에서 780~830℃의 온도구간에서 86초 동안 소둔 열처리를 행한 후, 강판 표면에 농화되는 Mn 및 Al의 양을 조사하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
또한, 상기와 같이 제조된 냉간압연강판중 강종 4 및 5(권취후 공냉 및 수냉재)에 대하여 860℃의 N2-10%H2 분위기에서 86sec.동안 소둔 열처리한 후, 강재 표 면에 생성되는 농화물의 형상을 조사하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
또한, 상기 냉간압연강판중 권취후 공냉된 강종 4 및 5의 냉간압연강판을 800~850℃의 N2-10%H2 분위기에서 86sec.간 소둔 열처리한 후, 강재 표면에 생성되는 농화물의 형상을 조사하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
강강종 화학 성분 (중량%) 비 비고
C Si Mn P S Mo S-Al Nb Ti B Sn Sb N
1 0.0038 0.01 0.81 0.08 0.01 0.01 0.1 0.005 0.04 0.0002 - - 0.0019 비교강
2 0.0037 0.01 0.82 0.08 0.01 0.01 0.1 0.005 0.04 0.0002 0.05 - 0.0022 발명강
3 0.0041 0.01 0.81 0.08 0.01 0.01 0.1 0.005 0.04 0.0002 - 0.05 0.0022 발명강
4 0.0019 0.06 0.87 0.08 0.01 0.09 0.115 0.007 0.021 0.0005 - - 0.0040 비교강
5 0.0023 0.06 0.87 0.08 0.01 0.09 0.15 0.007 0.021 0.0006 - 0.01 0.005 발명강
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 강종 2 및 3은 본 발명의 범위를 벗어나는 강종 1에 비하여 Mn및Al의 표면 농화량이 적음을 알 수 있다.
또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 강종 5는 본 발명을 벗어나는 강종 4에 비하여 표면농화물의 양이 적고, 그 크기가 작음을 알 수 있다.
특히, 강종 4의 경우에는 열연권취후 수냉하는 경우 공냉재에 비하여 표면농화물의 크기가 현저히 커짐에 반하여, 강종 5의 경우에는 표면농화물이 열연권취후 수냉하는 경우에도 공냉재와 거의 같은 크기를 가지고 있음을 알 수 있다.
또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 강종 4의 경우에는 표면농화물의 크기가 소둔온도의 증가에 따라 커짐에 반하여, 강종 5의 경우에는 표면농화물의 크기가 소둔온도의 증가에 따라 거의 변화되지 않음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 28~50kg/mm2의 인장강도, 우수한 성형성, 우수한 내2차가공취성, 및 우수한 용접부 피로특성을 가질 뿐만 아니라 우수한 표면품질을 갖는 가공성이 우수한 아연도금용 강판이 제공된다.

Claims (8)

  1. 중량 %로, C:0.010%이하, Si:0.1%이하, Mn:0.06%~1.5%, P: 0.15%이하, S:0.020%이하, Sol.Al: 0.10-0.40%, N:0.010%이하, Ti:0.003-0.010%, Nb:0.003-0.040%, B:0.0002-0.0020%, 및 Mo:0.05%이하를 포함하고, 여기에 Sb: 0.005~0.05% 및 Sn 0.005~0.05%중 1종 또는 2종을 첨가하고, 2종 첨가시 그 합은 0.005∼0.1%이고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 그 표면에 1㎛이하의 크기를 갖는 농화물이 형성되어 있고, 그리고 28~50kg/mm2의 인장강도를 갖는 가공성이 우수한 아연도금용 강판
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 농화물은 Si, Al, Mn, 및 Ti의 단독 혹은 복합 산화물을 주성분으로 하고 있는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 아연도금용 강판
  4. 중량 %로, C:0.010%이하, Si:0.1%이하, Mn:0.06%~1.5%, P: 0.15%이하, S:0.020%이하, Sol.Al: 0.1-0.40%, N:0.010%이하, Ti:0.003-0.010%, Nb:0.003-0.040%, B:0.0002-0.0020%, 및 Mo:0.05%이하를 포함하고, 여기에 Sb: 0.005~0.05% 및 Sn 0.005~0.05%중 1종 또는 2종을 첨가하고, 2종 첨가시 그 합은 0.005∼0.1%이고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 1100∼1300℃로 재가열한 후, 830∼920℃의 오스테나이트 단상영역에서 열간마무리압연한 열연강판을 권취한 후, 냉간압연한 다음, 700∼860℃에서 연속소둔하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 아연도금용 강판의 제조방법
  5. 제4항에 있어서, 권취온도는 500∼700℃이고, 냉간압하율은 65%이상이며 소둔온도가 780℃~860℃인 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 아연도금용 강판의 제조방법
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 열연강판을 권취한 후 공냉하거나 또는 수냉하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 아연도금용 강판의 제조방법
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 소둔온도구간에서 농화물의 조대화가 소둔온도 10℃ 증가시 10% 이내로 억제되도록 하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 아연도금용 강판의 제조방법
  8. 제6항에 있어서, 상기 소둔온도구간에서 농화물의 조대화가 소둔온도 10℃ 증가시 10% 이내로 억제되도록 하는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 아연도금용 강판의 제조방법
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