KR101493542B1 - 고장력강 또는 초고장력강 스트립 재료의 용융 침지 아연도금 방법 및 고장력강 또는 초고장력강 - Google Patents

고장력강 또는 초고장력강 스트립 재료의 용융 침지 아연도금 방법 및 고장력강 또는 초고장력강 Download PDF

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타타 스틸 이즈무이덴 베.뷔.
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Abstract

본 발명은 2상 강, 변태유기소성강, 변태유기소성지원 2상 강 및 쌍정유기소성강 스트립 재료와 같은 고장력 또는 초고장력강 스트립 재료의 용융 침지 아연도금 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 스트립 재료는 산세 후 스트립 재료가 용융 침지 아연도금되기 전에 연속 어닐링 온도 미만의 온도로 가열되는 것을 특징으로 한다.

Description

고장력강 또는 초고장력강 스트립 재료의 용융 침지 아연도금 방법 및 고장력강 또는 초고장력강{METHOD FOR HOT DIP GALVANISING OF AHSS OR UHSS STRIP MATERIAL, AND SUCH MATERIAL}
본 발명은 고장력강 또는 초고장력강 스트립 재료의 용융 침지 아연도금 방법에 관한 것이다.
고장력강(AHSS) 또는 초고장력강(UHSS)은 통상의 C-Mn 강 및 고장력 강 보다 더 높은 항복강도를 갖는 강 형식을 표시하는데 일반적으로 사용된다. 고장력강은 400 MPa 이상의 항복강도를 가지며, 초고장력강은 600 MPa 이상의 항복강도를 갖는다. 설명의 편의를 위해, 고장력강 및 초고장력강은 본 명세서에서 고장력강으로 표시할 것이다.
고장력강 형식은 자동차 산업을 위해 특별하게 개발되었다. 예를 들면, AHSS 형식은 2상(DP) 강, 변태유기소성(TRIP) 강, TRIP 지원 2상(TADP) 강 및 쌍정유기소성(TWIP) 강이다. 이들 강 형식은 항복강도를 표시하는 약어 뒤에 숫자, 예컨대 DP 600 및 TRIP 700과 같은 숫자를 일반적으로 갖는다. AHSS 형식의 일부는 이미 제품화 되었으며, 다른 일부는 개발중이다.
자동차용의 대부분은, 아연층(때때로 최대 몇 퍼센트의 다른 원소를 포함하는 아연층)으로 코팅된 AHSS 스트립 재료를 요구한다. 그러나, AHSS 형식은 용융 침지 아연도금을 사용하여 아연층으로 코팅하는 것이 어렵다는 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 이는 TWIP 강과 같은 다량의 합금화 원소를 갖는 AHSS에 대해 특히 어렵다는 것이 알려져 있다. 종래 기술에 따른 AHSS 형식의 용융 침지 아연도금은 무도금(bare spot), 아연층의 플레이킹(flaking) 및 아연코팅 AHSS 재료의 변형 동안 아연층내의 균열 형성이 발생한다.
본 발명의 목적은 AHSS 강 스트립 재료의 용융 침지 아연도금(hot dip galvanizing)을 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 아연층의 무도금 및 플레이킹의 형성이 감소되거나 제거되고, AHSS 스트립 재료의 변형 동안 아연층내의 균열 형성이 감소되거나 제거되는 AHSS 스트립 재료의 용융 침지 아연도금 방법을 제공하는 것이다.
더욱이, 본 발명의 목적은 상기 용융 침지 아연도금된 AHSS 스트립 재료를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적들의 하나 또는 2 이상은 DP 강, TRIP 강, TRIP 지원 DP 강 및 TWIP 강 스트립 재료와 같은 고장력 또는 초고장력강 스트립 재료의 용융 침지 아연도금 방법에 있어서, 상기 스트립 재료는 산세한 후 스트립 재료가 용융 침지 아연도금되기 전에 연속 어닐링 온도 미만의 온도로 가열되는 방법을 이용하여 달성된다.
이 방법으로, AHSS 스트립 재료는 폐쇄 억제층(closed inhibition layer)을 형성하도록 충분히 높은 온도로만 가열된다. 이 온도는 (기계적 특성에 영향을 끼치는 재결정화와 같은) 야금학적 이유에 필요한 일반적인 연속 어닐링 온도보다 더 낮다. AHSS 스트립 재료가 일반적인 연속 어닐링 온도 미만의 온도로 가열된다는 사실로 인해, 강 스트립 재료의 표면상의 산화물 형성이 감소될 수 있다.
바람직하게는, 연속 어닐링 온도 미만의 온도는 400 내지 600℃이다. 이 온도 범위에 있어서, 산화물 형성이 상당히 감소되며, 스트립 재료는 후속 용융 침지 아연도금을 위해 충분히 가열된다.
바람직한 실시예에 따르면, 스트립 재료내의 Fe는 연속 어닐링 온도 미만의 온도로 가열하는 동안 또는 가열 후 그리고 용융 침지 아연도금 전에 환원된다. 스트립 재료를 환원시킴으로써, 형성된 Fe-산화물이 감소되며, 이러한 방식으로 용융 침지 아연도금 전의 스트립 재료의 표면상에 존재하는 산화물의 양이 상당히 감소된다.
바람직하게는, 환원은 환원 분위기내에서 H2N2, 더욱 바람직하게는 5-30 vol% H2N2를 사용하여 실시된다. 이 분위기의 사용으로, 대부분의 산화물이 제거될 수 있다는 것을 발견하였다.
바람직한 실시예에 따르면, 스트립 재료의 가열 동안 또는 가열 후 그리고 스트립 재료의 환원 전에 과잉 양의 O2가 상기 분위기에 제공된다. 과잉 산소량을 제공하는 것은 용융 침지 아연도금 전의 강 스트립 재료의 표면 품질을 개선시키며, 따라서 AHSS 스트립 재료에 코팅된 아연층의 품질이 개선된다. 산소는 스트립 재료의 표면과 내부 양쪽에서 AHSS 스트립 재료의 합금화 원소와 결합되는 것으로 생각되며, 이러한 방식으로 형성된 산화물은 스트립 재료의 표면으로 이동될 수 없다. 그 후, 산화 후에 이어지는 환원 분위기가 스트립 재료의 표면에 있는 산화물을 환원시키며, 이러한 방식으로 스트립 재료의 표면에 있는 산화물 양은 실험에서 보여지는 바와 같이 상당히 감소되거나 또는 거의 존재하지 않는다.
삭제
바람직하게는, 과잉 양의 O2는 0.05 - 5 vol% O2의 양으로 제공된다. 이 산소량은 충분한 것으로 밝혀졌다.
제 1 바람직한 실시예에 따르면, 강 스트립 재료는 열간압연 스트립 재료로써 용융 침지 아연도금된다. 따라서, 열간압연 AHSS 스트립 재료는 용융아연도금될 수 있으며, 어떤 방식이던지 스트립 재료는 예컨대 반연속 주조에 의해 제조된다.
바람직하게는, 열간압연 스트립 재료는 스트립 재료의 열간압연과 용융 침지 아연도금 사이에서 연속 어닐링 단계 없이 용융 침지 아연도금된다. 상기 연속 어닐링 단계는 본 발명의 방법에 따라 필요하지 않으며, 이러한 방식으로 상당한 비용 절감이 얻어진다.
제 2 바람직한 실시예에 따르면, 강 스트립 재료는 냉간압연 후 및 산세 전에 어닐링되는 냉간압연 제품으로써 용융 침지 아연도금된다. 이러한 방식으로, 자동차 산업에 적합한 냉간압연 융용 침지 아연도금 AHSS 스트립 재료가 제공된다.
바람직하게는, 강 스트립 재료는 냉간압연 전에 산세된다. 산세는 산화물이 압연되는 것을 방지하도록 냉간압연 전에 산화물을 제거하는 것이 (종종) 필요하다.
바람직하게는, 냉간압연 스트립 재료는 열간압연 스트립 재료 또는 벨트 주조 스트립 재료로부터 제조된다. 특히, AHSS 스트립 재료에 대해, 적절한 주조 및 열간압연 방법을 선택하는 것이 필요하다.
따라서, 냉간압연 AHSS 재료에 관한 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것에 대해, 산세는 냉간압연 단계 전후 양쪽에서 실시된다는 것이 명확하다.
바람직한 실시예에 따르면, 고장력 또는 초고장력강 스트립 재료는 0.04 - 0.30 wt% C, 1.0 - 3.5 wt% Mn, 0 - 1.0 wt% Si, 0 - 2.0 wt% Al 및 0 - 1.0 wt% Cr을 포함한다. V, Nb, Ti 및 B와 같은 기타 원소가 존재할 수 있지만, 통상적으로 소량으로 존재한다.
바람직하게는, 강 스트립 재료는 변태유기소성강 스트립 재료이며, 0.15 - 0.30 wt% C, 1.5 - 3.5 wt% Mn, 0.2 - 0.8 wt% Si 및 0.5 - 2.0 wt% Al, 바람직하게는 0.15 - 0.24 wt% C, 1.5 - 2.0 wt% Mn, 0.2 - 0.6 wt% Si 및 0.5 - 1.5 wt% Al을 포함하며, 소량의 기타 합금화 원소가 존재할 수 있다.
전술한 모든 실시예의 바람직한 실시예에 따르면, 강 스트립 재료는 10 내지 40 wt% 망간, 바람직하게는 12 내지 25 wt% 망간 및 최대 10 wt% 알루미늄을 포함하는 TWIP강 스트립 재료이다. TWIP강 스트립 재료는 적절한 아연도금이 매우 어려우며, 본 발명에 따른 방법은 전술한 바와 같은 망간량을 갖는 TWIP강 스트립 재료에 대해 적합하다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 제 2 관점에 따르면, 강 스트립 재료상에 용융 침지 아연도금된 아연층을 포함하고, 상기 아연층은 무도금, 플레이크(flake) 또는 변형 동안의 균열이 실질적으로 없는, 전술한 바와 같이 제조된 고장력 또는 초고장력강 스트립 재료를 제공한다. 이 AHSS 스트립 재료는 자동차 산업에 매우 적합하다.
바람직하게는, 강 스트립 재료와 아연층 사이의 산화물은 실질적으로 존재하지 않는다. 산화물의 비존재 때문에, 아연층은 AHSS 스트립 재료상에 매우 잘 접착된다.
바람직하게는, AHSS 스트립 재료는 10 내지 40 wt% 망간을 함유하며, 강 스트립 재료상에 용융 침지 아연도금된 아연층을 포함하고, 상기 아연층은 무도금, 플레이크 또는 변형 동안의 균열이 실질적으로 없는 TWIP강 스트립 재료이다.
도 1은 종래 기술에 따른 용융 침지 아연도금된 TWIP 스트립의 단면에 존재하는 산화물을 도시하는 도면, 및
도 2는 본 발명에 따른 용융 침지 아연도금된 TWIP 스트립의 단면에 존재하는 산화물을 도시하는 도면이다.
본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 예로써 기술한다.
실시예에 따르면, TWIP강 스트립 재료는 합금화 원소로써 14.8 wt% Mn 및 3 wt% Al을 함유한다. 열간압연, 산세 및 냉간압연 후에, TWIP강 스트립 재료는 대략 800℃의 온도로 연속 어닐링되고, 다시 산세된다. 그 후, 스트립 재료는 어닐링 라인에서 527℃의 온도로 가열된 후 대략 450℃에서 아연도금욕에서 용융 침지 아연도금된다.
527℃의 온도로 스트립 재료의 가열 동안, 1 vol%의 과잉양의 O2가 제공된다. 상기 고온에서 제공된 산소는 스트립 재료의 표면에 산화물을 형성할 뿐만 아니라 상기 합금화 원소를 표면 아래의 일정 깊이에서 결합한다.
산소 제공 후에, 스트립 재료는 대략 5 vol% H2N2를 사용하여 환원된다. 스트립 재료의 환원은 표면으로부터 산화물을 제거하지만, 표면 아래에 형성된 산화물은 그곳에 잔류하며, 이들 산화물은 표면으로 이동할 수 없다. 따라서, 표면을 환원시키는 것에 의해, 산화물은 효과적으로 제거되며 표면에 형성될 수 있는 새로운 산화물은 없다.
일반적인 환원에 의하면, AHSS 형식에 다량으로 존재하는 합금화 원소는 합금화 온도에서 매우 빠르게 표면으로 이동하며, 따라서 용융 침지 아연도금을 하기 전에 표면에서 산화물을 다시 형성하는 것으로 생각된다.
정확한 메카니즘이 무엇이든지, 본 발명에 따른 방법의 사용은 TWIP강의 용융 침지 아연도금층에서 발견된 산화물의 양을 확실하게 줄이거나 또는 거의 제거한다는 것을 발견하였다. 도 1은 종래 기술에 따른 아연층의 단면에 존재하는 산화물을 도시한다. 수평축에 아연층 표면 아래의 거리가 주어지며, 수직축에 산화물과 아연 양이 주어져있다(도 1 및 도 2). 도 1로부터, 다수의 산화물이 강 기재로부터 아연 도금으로의 천이에서 존재하는 것이 명확하다. 이들 산화물은 아연층의 기재로의 나쁜 접착을 일으켜, 무도금, 플레이크 및 재료를 굽힐 때 아연층내의 균열 형성을 일으킨다. 도 2는 본 발명에 따라 제조된 용융 침지 아연도금된 TWIP 스트립의 단면에 존재하는 산화물을 도시한다. 산화물은 더 이상 (거의) 존재하지 않으며, 본 발명에 따른 용융 침지 아연도금된 TWIP강 스트립 재료는 종래 기술에 따른 용융 침지 아연도금된 재료와 비교하여 무도금, 플레이킹 및 균열에 대해 훨씬 더 나은 성능을 가진다.

Claims (17)

  1. 2상 강, 변태유기소성강, 변태유기소성지원 2상 강 또는 쌍정유기소성강 스트립 재료의 용융 침지 아연도금 방법에 있어서,
    상기 스트립 재료는 산세 후 스트립 재료가 용융 침지 아연도금되기 전에 400 내지 600℃의 온도로 가열되고,
    상기 스트립 재료 내의 Fe는 상기 400 내지 600℃의 온도로 가열 동안 또는 가열 후 그리고 용융 침지 아연도금 전에 환원되며,
    상기 환원은 H2N2를 이용한 환원 분위기 내에서 실시되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  2. 제 항에 있어서,
    상기 환원은 5 - 30 vol% H2N2를 사용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스트립 재료의 가열 동안 또는 가열 후 그리고 상기 스트립 재료의 환원 전에 상기 분위기 내에 O2의 양이 제공되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 O2의 양은 0.05 - 5 vol% O2로 제공되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강 스트립 재료는 열간압연 스트립 재료로써 용용 침지 아연도금되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열간압연 스트립 재료는 스트립 재료의 열간압연과 용융 침지 아연도금 사이에 연속 어닐링 단계 없이 용융 침지 아연도금되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강 스트립 재료는 냉간압연 제품으로써 용용 침지 아연도금되며,
    냉간압연 후 및 산세 전에 어닐링되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 강 스트립 재료는 냉간압연 전에 산세되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 냉간압연 스트립 재료는 열간압연 스트립 재료 또는 벨트주조 스트립 재료로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강 스트립 재료는 0.04 - 0.30 wt% C, 1.0 - 3.5 wt% Mn, 0 - 1.0 wt% Si, 0 - 2.0 wt% Al 및 0 - 1.0 wt% Cr, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스트립 재료는 0.15 - 0.30 wt% C, 1.5 - 3.5 wt% Mn, 0.2 - 0.8 wt% Si 및 0.5 - 2.0 wt% Al, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 변태유기소성강 스트립 재료인 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스트립 재료는 0.15 - 0.24 wt% C, 1.5 - 2.0 wt% Mn, 0.2 - 0.6 wt% Si 및 0.5 - 1.5 wt% Al, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 변태유기소성강 스트립 재료인 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강 스트립 재료는 10 내지 40 wt% 망간 및 최대 10 wt% 알루미늄을 포함하는 쌍정유기소성강 스트립 재료인 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 강 스트립 재료는 12 내지 25 wt% 망간 및 최대 10 wt% 알루미늄을 포함하는 쌍정유기소성강 스트립 재료인 것을 특징으로 하는 용융 침지 아연도금 방법.
  15. 강 스트립 재료상에 용융 침지 아연도금된 아연층을 포함하며, 상기 아연층은 실질적으로 무도금, 플레이크 또는 변형 동안의 균열이 없는, 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 방법에 따라 제조된 강 스트립 재료.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 강 스트립 재료와 아연층 사이에 산화물이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 강 스트립 재료.
  17. 삭제
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