KR101707981B1 - 용융 아연 도금 강판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

고(高)Si 함유 강판을 모재(母材)로 하여 표면 결함이 없는 미려한 외관을 갖고, 제품 수율이 높은 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법을 제공한다.
mass％로, C: 0.05∼0.25％, Si: 0.1∼3.0％, Mn: 0.5∼3.0％, P: 0.001％∼0.10％, Al: 0.01％∼3.00％, S: 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판에 용융 아연 도금을 행함에 있어서, 가열대(加熱帶)에 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}에 기초하여 어닐링로의 가열대에 있어서의 로 내 온도 T를 제어하면서 강판 표면의 도달 온도를 600∼790℃의 범위로 가열하는 열처리를 행하고, 이어서, 수소 분압 P_H2 및 수증기 분압 P_H2O가, 1000㎩≤P_H2≤50000㎩ 및 P_H2O≤610㎩인 수소 가스 및 수증기 가스를 포함하여 잔부 N₂ 및 불가피적 불순물인 분위기 중에서 균열 온도 630∼850℃로 강판을 가열한 후, 용융 아연 도금 처리를 행하는 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

Description

용융 아연 도금 강판의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING GALVANIZED STEEL SHEET}

본 발명은, Si 함유 고강도 강판을 모재(母材)로 하는 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 관한 것으로, 불도금이나 눌림 자국과 같은 표면 결함이 없는 미려한 외관을 갖고, 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차, 가전, 건재(building material) 등의 분야에 있어서는, 소재 강판에 방청성(corrosion resistance)을 부여한 표면 처리 강판, 그 중에서도 방청성이 우수한 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판이 사용되고 있다.

일반적으로, 용융 아연 도금 강판은, 이하의 방법으로 제조된다. 우선, 슬래브를 열연, 냉연 혹은 열처리를 행한 박(薄)강판을 이용하여, 모재 강판 표면을 전(前)처리 공정으로 탈지 및/또는 산세정하여 세정하거나, 혹은 전처리 공정을 생략하고 예열로(preheating furnace) 내에서 모재 강판 표면의 유분을 연소 제거한 후, 비(非)산화성 분위기 중 혹은 환원성 분위기 중에서 가열함으로써 재결정 어닐링을 행한다. 그 후, 비산화성 분위기 중 혹은 환원성 분위기 중에서 강판을 도금에 적합한 온도까지 냉각하고, 대기에 접촉하는 일 없이 미량 Al(0.1∼0.2mass％ 정도)을 첨가한 용융 아연욕 중에 침지한다. 이에 따라 강판 표면이 도금되어, 용융 아연 도금 강판이 얻어진다. 또한, 합금화 용융 아연 도금 강판은, 용융 아연 도금 후, 강판을 합금화로 내에서 열처리함으로써 얻어진다.

그런데, 최근, 자동차의 분야에서는 소재 강판의 고성능화와 함께 경량화가 촉진되고 있으며, 방청성을 갖는 고강도 용융 아연 도금 강판의 사용이 증가하고 있다. 강판의 고강도화에는, Si, Mn 등의 고용강화 원소의 첨가에 의해 실현된다. 그 중에서도, Si는 강의 연성을 손상시키지 않고 고강도화할 수 있는 이점이 있어, Si 함유 강판은 고강도 강판으로서 유망하다. 한편으로, 강 중에 Si를 다량으로 함유하는 고강도 강판을 모재로 하여 용융 아연 도금 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판을 제조하고자 하는 경우, 이하의 문제가 있다.

전술과 같이 용융 아연 도금 강판은 도금 전에 환원 분위기 중에 있어서 어닐링된다. 그러나, 강 중의 Si는 산소와의 친화력이 높기 때문에, 환원 분위기 중에 있어서도 선택적으로 산화되어 강판 표면에 산화물을 형성한다. 이들 산화물은 강판 표면의 젖음성(wettability)을 저하시키기 때문에, 도금시, 불도금 결함의 원인이 된다. 또한, 불도금에 이르지 않는 경우라도, 도금 밀착성을 저하시킨다는 문제가 있다.

또한, 이들 산화물은 용융 아연 도금 후의 합금화 과정에 있어서 합금화 속도를 현저하게 저하시킨다. 그 결과, 합금화 용융 아연 도금 강판의 생산성을 대폭으로 저하시킨다. 한편, 생산성 확보를 위해 고온에서 합금화 처리를 행하면, 내(耐)파우더링성(powdering resistance)이 저하되는 문제도 있어, 효율적인 생산성과 양호한 내파우더링성을 양립시키는 것은 곤란하다. 또한, 고온에서의 합금화 처리는 잔류 γ상을 불안정하게 하기 때문에, Si 첨가에 의한 이점을 손상시킨다. 이와 같이, 기계적 특성과 도금 품질을 양립하는 고강도 용융 아연 도금 강판을 제조하는 것은 매우 곤란하다.

이러한 문제에 대하여, 몇 가지의 기술이 개시되어 있다. 우선 산화 분위기 중에 있어서 강판 표면에 산화철을 형성한 후, 환원 어닐링에 의해 강판 표면에 환원철층을 형성함으로써, 용융 아연과의 젖음성이 개선되는 기술이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 또한, 예열 중의 산소 농도 등의 분위기를 제어함으로써 양호한 도금 품질을 확보하는 기술이 특허문헌 2에 개시되어 있다. 또한, 눌림 자국 발생을 억제하기 위해, 가열대(加熱帶;heating zone)를 A∼C대의 3단계로 나누고, 각각의 가열대를 적절한 온도 및 산소 농도로 제어함으로써 강판 표면에 불도금도 눌림 자국도 없는 미려한 외관의 용융 아연 도금 강판을 제조하는 기술이 특허문헌 3에 개시되어 있다.

일본공개특허공보 평4-202630호 일본공개특허공보 평6-306561호 일본공개특허공보 2007-291498호

특허문헌 1, 2와 같은 산화 환원 기술을 적용하여 고(高)Si 함유 강에 용융 아연 도금 처리를 하는 방법에서는, 불도금 결함이 개선되는 한편으로 눌림 자국과 같은 산화 환원 기술 특유의 결함이 발생한다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 3과 같은 A∼C 가열대의 온도 및 산소 농도를 각각 제어하는 방법에서는, 불도금이나 눌림 자국과 같은 표면 결함이 없는 용융 아연 도금 강판을 제공할 수 있다. 그러나, 가열대의 적정한 온도 범위가 제조 조건(제조 계획)마다 상이하다는 문제가 있다. 즉, 가열대의 온도를 동일한 온도로 제어해도, 제조 조건에 따라서는 불도금이나 눌림 자국이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 가열대의 온도 범위를 변경할 필요가 있어, 제품의 수율이 낮다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 고Si 함유 강판을 모재로 하여 표면 결함이 없는 미려한 외관을 갖고, 제품 수율이 높은 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

어닐링로의 가열대에서의 연소 반응에 의한 열처리에 있어서, 강판 표면에 형성되는 산화물량은 어닐링로의 가열대에 있어서의 로(furnace) 내 온도 및 산소 농도에 영향을 받는 것이 알려져 있다. 본 발명자들은, 가열대의 로 내 온도 및 산소 농도 이외에 고Si 함유 강판의 산화량 불균일에 영향을 미치는 인자에 관하여, 연구를 행했다. 그 결과, 산화량의 불균일은 가열대에 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}에 크게 의존하며, 특히 P_H2O ^{in Air}≤3000㎩의 범위에서는 수증기 분압의 증가에 수반하여 산화량의 불균일이 증가하는 것이 밝혀졌다. 즉, 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}에 기초하여 로 내 온도를 제어함으로써, 강판 표면에 형성하는 산화량의 불균일을 저감하여, 보다 안정적으로 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판을 제조할 수 있으며, 제품 수율이 개선되는 것을 발견했다.

본 발명은, 이상의 인식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

[1] mass％로, C: 0.05∼0.25％, Si: 0.1∼3.0％, Mn: 0.5∼3.0％, P: 0.001％∼0.10％, Al: 0.01％∼3.00％, S: 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판에 용융 아연 도금을 행함에 있어서, 가열대에 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}에 기초하여 어닐링로의 가열대에 있어서의 로 내 온도 T를 제어하면서 강판 표면을 600∼790℃의 범위로 가열하는 열처리를 행하고, 이어서, 수소 분압 P_H2 및 수증기 분압 P_H2O가, 1000㎩≤P_H2≤50000㎩ 및 P_H2O≤610㎩인 수소 가스 및 수증기 가스를 포함하고 잔부 N₂ 및 불가피적 불순물인 분위기 중에서 강판의 도달 온도를 630∼850℃로 가열한 후, 용융 아연 도금 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

[2] 상기 로 내 온도 T를, 이하와 같이 제어하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

P_H2O ^{in Air}≤3000㎩의 경우: 690－0.03×P_H2O ^{in Air}≤T≤790－0.03×P_H2O ^{in Air}

3000㎩＜P_H2O ^{in Air}≤20000㎩의 경우: 600≤T≤700

[3] 상기 성분 조성이, 추가로 Mo: 0.01∼1.00％ 및/또는 Cr: 0.01∼1.00％를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

[4] 용융 아연 도금 처리 후에 도금층을 합금화 처리하는 것을 특징으로 하는 [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 불도금 또는 눌림 자국이 없는 미려한 표면 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판을 안정적으로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명은 일반적으로 용융 아연 도금이 곤란하다고 여겨지는 Si를 0.1％ 이상 함유하는 강판, 즉, 고Si 함유 강판을 모재로 하는 경우에 유효하고, 고Si 함유 용융 아연 도금 강판의 제조에 있어서의 수율을 현저하게 개선하는 방법으로서 유용한 발명이라고 할 수 있다.

도 1은 제조 조건(로 내 온도 T와 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air})과 표면 외관의 평가 결과와의 상관도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

우선, 본 발명에 이용하는 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다. 또한, 성분의 양을 나타내는 ％는, 특별히 언급하지 않는 한 mass％를 의미한다.

C: 0.05∼0.25％

C는 강판의 고강도화를 도모하기 위해 0.05％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, C가 0.25％를 초과하면 용접성이 열화된다. 그 때문에, C는 0.05∼0.25％로 한다.

Si: 0.1∼3.0％

Si는 고강도 강판의 기계적 특성을 개선하는 데에 가장 중요한 원소이기 때문에, 0.1％ 이상 함유할 필요가 있다. 단, Si가 3.0％를 초과하면 산화 피막의 생성 억제가 곤란해져, 도금층의 밀착성이 저하된다. 그 때문에, Si는 0.1∼3.0％로 한다.

Mn: 0.5∼3.0％

Mn은 고용강화 원소로서, 강판의 고강도화를 도모하기 위해 효과적이기 때문에, 0.5％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, Mn은 3.0％를 초과하면 용접성이나 도금 밀착성이 저하되고, 또한 강도 연성 균형의 확보가 곤란해진다. 그 때문에, Mn은 0.5∼3.0％로 한다.

P: 0.001∼0.10％

P는 세멘타이트의 석출을 지연시켜 상(相)변태의 진행을 늦추기 때문에, P는 0.001％ 이상으로 한다. 한편, P가 0.10％를 초과하면 용접성 및 도금 밀착성이 열화된다. 또한, 합금화를 지연시키기 때문에, 합금화 온도가 상승하고, 연성이 열화된다. 그 때문에, P는 0.001∼0.10％로 한다.

Al: 0.01∼3.00％

Al은 Si와 보완적으로 첨가되는 원소이다. Al은 제강 과정에서 불가피적으로 혼입되기 때문에, Al의 하한값은 0.01％ 이상이다. 한편, Al이 3.00％를 초과하면 산화 피막의 생성 억제가 곤란해져, 도금층의 밀착성이 저하된다. 그 때문에, Al은 0.01∼3.00％로 한다.

S: 0.200％ 이하

S는 제강 과정에서 불가피적으로 함유되는 원소이다. 그러나, S가 다량으로 포함되면 용접성이 열화된다. 그 때문에, S는 0.200％ 이하로 한다.

본 발명에 있어서, 상기의 성분 조성 외에, 추가로 Mo 및/또는 Cr을 함유해도 좋다.

Mo: 0.01∼1.00％

Mo는 고강도 연성 균형을 제어하는 원소로서, Mo는 0.01％ 이상 함유할 수 있다. 또한, Mo는 Cr과 같이 Si, Al의 내부 산화를 촉진하고, 표면 농화를 억제하는 효과가 있다. 한편, Mo가 1.00％를 초과하면 비용 상승을 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, Mo를 함유하는 경우, 0.01∼1.00％가 바람직하다.

Cr: 0.01∼1.00％

Cr은 고강도 연성 균형을 제어하는 원소로서, Cr은 0.01％ 이상 함유할 수 있다. 또한, Cr은 Si, Al의 내부 산화를 촉진하고, 표면 농화를 억제하는 효과가 있다. 한편으로, Cr 농도가 1.00％를 초과하면, Cr이 강판 표면에 농화되기 때문에, 도금 밀착성 및 용접성이 열화된다. 그 때문에, Cr을 함유하는 경우, 0.01∼1.00％가 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기의 성분 조성 외에, 소망하는 특성에 따라서 이하의 원소를 함유해도 좋다.

Nb: 0.005∼0.20％

Nb는 고강도 연성 균형을 제어하는 원소로서, Nb는 0.005％ 이상 함유할 수 있다. 한편으로, Nb가 0.20％를 초과하면 비용 상승을 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, Nb를 함유하는 경우, 0.005％∼0.20％가 바람직하다.

Ti: 0.005∼0.20％

Ti는 고강도 연성 균형을 제어하는 원소로서, Ti는 0.005％ 이상 함유할 수 있다. 한편으로, Ti가 0.20％를 초과하면 도금 밀착성을 저하시키는 경우가 있다. 그 때문에, Ti를 함유하는 경우, 0.005％∼0.20％가 바람직하다.

Cu: 0.01∼0.50％

Cu는 잔류 γ상 형성을 촉진하는 원소로서, 0.01％ 이상 함유할 수 있다. 한편으로, Cu가 0.5％를 초과하면 비용 상승을 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, Cu를 함유하는 경우, 0.01％∼0.50％가 바람직하다.

Ni: 0.01∼1.00％

Ni는 잔류 γ상 형성을 촉진하는 원소로서, 0.01％ 이상 함유할 수 있다. 한편으로, Ni가 1.00％를 초과하면 비용 상승을 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, Ni를 함유하는 경우, 0.01％∼1.00％가 바람직하다.

B: 0.0005∼0.010％

B는 잔류 γ상 형성을 촉진하는 원소로서, 0.0005％ 이상 함유할 수 있다. 한편으로, B가 0.010％를 초과하면 도금 밀착성이 열화되는 경우가 있다. 그 때문에, B를 함유하는 경우, 0.0005％∼0.010％가 바람직하다.

상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.

다음으로, 본 발명의 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 상기 화학 성분을 갖는 강을 열간 압연한 후, 냉간 압연하여 강판으로 하고, 이어서, 연속식 용융 아연 도금 설비에 있어서 어닐링 및 용융 아연 도금 처리를 행한다. 또한, 필요에 따라서, 용융 아연 도금 처리 후에 합금화 처리를 행해도 좋다. 또한, 이때, 본 발명에 있어서는, 어닐링로의 가열대에 있어서, 로 내에 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}에 기초하여 어닐링로의 가열대의 로 내 온도 T를 제어하면서 강판을 가열하고, 이어서, 수소 분압 P_H2 및 수증기 분압 P_H2O가, 1000㎩≤P_H2≤50000㎩ 및 P_H2O≤610㎩를 포함하며 잔부 N₂ 및 불가피적 불순물인 분위기 중에서 강판의 도달 온도를 630∼850℃로 가열한 후, 용융 아연 도금 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 이것은 본 발명에 있어서, 가장 중요한 요건이다.

열간 압연

통상, 행해지는 조건으로 행할 수 있다.

산세정

열간 압연 후는 산세정 처리를 행하는 것이 바람직하다. 산세정 공정에서 표면에 생성된 흑피 스케일을 제거하고, 그 후 냉간 압연한다. 또한, 산세정 조건은 특별히 한정하지 않는다.

냉간 압연

30％ 이상 90％ 이하의 압하율로 행하는 것이 바람직하다. 압하율이 30％ 미만에서는 재결정이 지연되기 때문에, 기계 특성이 열화되기 쉽다. 한편, 압하율이 90％ 초과에서는 압연 비용이 상승할 뿐만 아니라, 어닐링시의 표면 농화가 증가하기 때문에, 도금 특성이 열화된다.

이어서, 냉간 압연한 강판에 대하여, 어닐링한 후, 용융 아연 도금 처리를 행한다. 본 발명에서는 어닐링로의 가열대에 있어서, 로 내에 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}에 기초하여 어닐링로의 가열대의 로 내 온도 T를 제어하면서 강판을 가열함으로써, 고Si 함유 강판 상에 형성하는 산화물량의 불균일을 저감하여, 수율이 높은 용융 아연 도금 강판의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.

열처리 조건

어닐링로의 가열대에서의 연소 반응에 의한 가열은, 강판 표면에 Fe계 산화물을 형성하기 위해 행하는 것이다. 종래, 강판 표면에 형성되는 산화물량은 어닐링로의 가열대에 있어서의 로 내 온도 및 산소 농도에 영향을 받는 것이 알려져 있다. 본 발명자들은, 강판 표면에 형성되는 산화물량은, 로 내 온도 및 산소 농도 외에 로 내에 도입하는 공기 중에 포함되는 수증기량에 크게 의존한다는 것을 발견했다. 구체적으로는, 가열대 내에 도입하는 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}이, P_H2O ^{in Air}≤3000㎩에서는, 수증기 분압의 증가에 수반하여 산화 속도가 직선적으로 증가하는 것을 알 수 있었다. 이것은, P_H2O ^{in Air}≤3000㎩에서는 산화물 중으로의 수증기의 고용(intrusion)에 의해, 산화물 중의 결함 농도가 증가하는 것에 기인한다고 생각된다. 한편, P_H2O ^{in Air}＞3000㎩에서는, 산화 속도는 수증기 분압에 거의 의존하지 않고 거의 일정해지는 것을 알 수 있었다. 이것은, P_H2O ^{in Air}＞3000㎩에서는 산화물 중으로의 수증기의 고용이 포화되어, 결함 농도가 그 이상 증가하지 않기 때문이라고 생각된다.

이상의 인식에 기초하여, 본 발명에서는, 어닐링로의 가열대에 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}에 기초하여 어닐링로의 가열대에 있어서의 로 내 온도 T(℃)를 제어하면서 강판 표면을 600∼790℃의 범위로 가열하는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 로 내에 도입하는 대기 중의 수증기 분압은 기온ㆍ습도 및 제습ㆍ가습 장치의 성능에 따라 변화한다. 조업 비용 및 로 내 보호의 관점에서 20000㎩ 이하가 바람직하다.

본 발명에 있어서, 어닐링로의 가열대에 있어서의 로 내 온도 T(℃)는, 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.

P_H2O ^{in Air}≤3000㎩의 경우: 690－0.03×P_H2O ^{in Air}≤T≤790－0.03×P_H2O ^{in Air}

3000㎩＜P_H2O ^{in Air}≤20000㎩의 경우: 600≤T≤700

P_H2O ^{in Air}≤3000㎩의 경우, 690－0.03×P_H2O ^{in Air} 미만에서는, 산화량이 부족하기 때문에, 불도금이 발생한다. 또한, 790－0.03×P_H2O ^{in Air} 초과에서는, 산화량이 과잉하게 되기 때문에, 눌림 자국이 발생한다.

3000㎩＜P_H2O ^{in Air}≤20000㎩의 경우, 600℃ 미만에서는, 산화량이 부족하기 때문에, 불도금이 발생한다. 700℃ 초과에서는, 산화량이 과잉하게 되기 때문에, 눌림 자국이 발생한다.

또한, 도입하는 공기 중의 수증기 분압은, 경면식 노점계(mirror surface-type dew point meter) 또는 정전 용량식 노점계(capacitance-type dew point meter) 등에 의해 측정 가능하고, 측정된 수증기 분압으로부터 상기 온도 범위 내에 로 내 온도를 피드백 제어함으로써, 강판 표면에 형성하는 산화량의 불균일을 저감하는 것이 가능하다.

열처리 후의 어닐링 조건

강판을 가열한 후의 어닐링은, 강판 표면을 환원 처리하기 위해 행하는 것이다. 본 발명에 있어서, 충분한 환원 능력을 얻기 위해, 수소 분압 P_H2는 1000㎩이상 필요하다. 한편, P_H2가 50000㎩ 초과에서는 조업 비용이 높아진다. 또한, 수증기 분압 P_H2O＞610㎩에서는, 산화물이 환원되기 어렵기 때문에, 도금 특성이 열화된다. 이상으로부터, 가열 후의 어닐링시, 수소 분압은 1000㎩≤P_H2≤50000㎩, 수증기 분압은 P_H2O≤610㎩가 되는 수소 가스 및 수증기 가스를 포함한 분위기하로 한다. 잔부는 잔부 N₂ 및 불가피적 불순물로 한다.

이러한 분위기하에서, 균열 온도 630∼850℃로 강판을 가열하여 환원 어닐링한다. 강판의 도달 온도가 630℃ 이하에서는, 재결정이 지연되기 때문에 기계적 특성이 열화된다. 강판의 도달 온도가 850℃ 초과에서는, 표면 농화가 촉진되기 때문에 불도금이 발생한다.

용융 아연 도금 처리

어닐링 후, 용융 아연 도금 처리를 행한다. 또한, 용융 아연 도금 처리 후, 필요에 따라서 합금화 처리를 행하여 합금화 용융 아연 도금 강판으로 할 수 있다.

용융 아연 도금 처리 및 합금화 처리에 있어서의 Zn욕의 욕온(temperature of Zn bath)으로서는, 욕온 440∼550℃의 Zn욕을 이용하는 것이 바람직하다. 욕온이 440℃ 미만에서는 욕 내부의 온도 불균일이 크고, Zn의 응고가 일어날 수 있기 때문에 적합하지 않다. 한편으로, 550℃를 초과하면 Zn욕 성분의 증발이 심화되어, 조업 비용 또는 Zn욕 증발에 의한 조업 환경 열화의 문제가 발생한다. 또한, 강판 침지시에 합금화가 진행되기 때문에, 과합금이 되기 쉽다.

합금화 처리를 수반하지 않는 경우의 욕 중 Al 농도로서는, 0.14∼0.24mass％가 바람직하다. 0.14mass％ 미만에서는, 도금시에 Fe-Zn 합금화 반응이 진행되어 외관 불균일의 원인이 된다. 한편, Al 농도가 0.24mass％를 초과하면, 도금 처리시에 도금층/지철 계면에 Fe-Al 합금층이 두껍게 형성되기 때문에, 용접성이 열화된다. 또한, 욕 중 Al 농도가 높기 때문에, 강판 표면에 Al 산화 피막이 다량으로 부착되어, 표면 외관도 현저하게 손상시킨다.

합금화 처리를 수반하는 경우의 욕 중 Al 농도로서는, 0.10∼0.20％가 바람직하다. 0.10％ 미만에서는, 도금시에 단단하고 무른 Fe-Zn 합금층이 도금층/지철 계면에 생성되기 때문에, 도금 밀착성이 열화된다. 한편, Al 농도가 0.20％를 초과하면, 욕 침지 직후에 Fe-Al 합금층이 도금층/지철 계면에 두껍게 형성되기 때문에, 용접성이 열화된다.

또한, Zn욕에는, 내식성의 향상을 목적으로 하여 Mg를 첨가해도 좋다.

이어서, 필요에 따라서 합금화 처리를 행한다. 도금 처리 후에 합금화 처리를 행하는 경우, 합금화 온도는 460℃ 이상 570℃ 미만이 적합하다. 460℃ 이하에서는 합금화 반응이 늦고, 한편, 570℃ 이상에서는 단단하고 무른 Fe-Zn 합금층이 도금층/지철 계면에 두껍게 형성되기 때문에, 도금 특성이 열화된다. 도금 부착량은 특별히 정하지 않는다. 또한, 내식성 및 도금 부착량 제어상, 도금 부착량은, 10g/㎡ 이상이 바람직하고, 가공성 및 경제적인 관점에서 120g/㎡ 이하가 바람직하다.

실시예 1

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.

표 1에 나타내는 강 조성의 슬래브를 가열로에서 1260℃, 60분간 가열하고, 이어서 2.8㎜까지 열간 압연을 행한 후, 540℃에서 권취했다. 이어서, 산세정에 의해 흑피 스케일을 제거한 후, 1.6㎜까지 냉간 압연을 행했다. 그 후, 분할된 가열대를 갖는 DFF형 CGL를 이용하여, 표 2에 나타내는 조건으로 열처리를 행했다. 이어서, 460℃의 Al 함유 Zn욕에 강판을 침지시켜 도금 처리(GI)를 행하고, 이어서 합금화 처리(GA)를 행하여 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻었다. 또한, 욕 중 Al 농도는 0.10∼0.20％, 도금 부착량은 가스 와이핑에 의해 45g/㎡로 조정했다. 또한, 합금화 처리는 550∼560℃에서 행했다.

이상으로부터 얻어진 용융 도금 강판의 표면 외관 및 도금 밀착성을 하기에 나타내는 방법으로 평가했다.

(1) 표면 외관

표면 외관은, 300×300㎜의 범위를 육안으로, 하기 기준에 비추어 평가했다.

○: 불도금 또는 눌림 자국이 없음.

△: 대체로 양호함. 그러나 저빈도로 불도금이 있음.

▲: 대체로 양호함. 그러나 저빈도로 눌림 자국이 있음.

×: 불도금 또는 눌림 자국이 있어 외관 불량.

(2) 도금 밀착성

도금 표면에 셀로판 테이프를 붙이고, 테이프면을 90℃ 굽히기 및 펴기를 했을 때의 단위 길이 주변의 박리량을, Zn 카운트수로 하여 형광 X선법에 의해 측정하고, 하기 기준에 비추어 평가했다. 또한, 이때의 마스크 지름은 30㎜, 형광 X선의 가속 전압은 50㎸, 가속 전류는 50㎃, 측정 시간은 20초이다.

○: Zn 카운트수 0∼5000

△: Zn 카운트수 5000∼10000

×: Zn 카운트수 10000 이상

얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2의 결과로부터, 본 발명 범위(표 2의 실시예)의 용융 아연 도금 강판의 표면은, 모두 미려한 외관을 갖고, 도금 밀착성도 우수하다. 즉, 종래에 비해 제품 수율이 현저하게 개선된다.

도 1은, 표 2에 있어서의 강종 A의 결과에 대해서, 제조 조건(로 내 온도 T와 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air})과 표면 외관의 평가 결과와의 상관도이다. 도 1에 의하면, 본 발명 범위의 용융 아연 도금 강판 표면은, 모두 미려한 외관을 갖고 있다.

또한, 도 1에는, 종래 기술의 비교를 아울러 나타내고 있다. 예를 들면, 가열대에 있어서의 로 내 온도를 750℃로 제어한 경우(종래 기술 비교 1), P_H2O ^{in Air}＝100㎩ 및 1000㎩에서는 외관 양호한 도금 강판을 제조할 수 있다. 그러나, P_H2O ^{in Air}＝2500㎩ 및 5000㎩에서는 눌림 자국 발생이나 외관 불량이 된다. 마찬가지로, 로 내 온도를 650℃로 제어한 경우(종래 기술 비교 2), P_H2O ^{in Air}＝100㎩에서는 불도금이 발생한다. 즉, 종래 기술의 경우, 로 내 온도를 단순히 일정하게 하는 것만으로는 외관 불량이 일어나기는 하지만(종래 기술 비교 1, 2의 점선 상의 △, ▲, ×), 본 발명과 같이, 수증기 분압을 제어함으로써, 외관 불량이 일어나지 않는 것을 알 수 있다(종래 기술 비교 1, 2의 점선 상의 ○).

이상과 같이, 본 발명에서는 안정적으로 미려한 외관을 갖고, 도금 밀착성도 우수한 용융 아연 도금 강판이 제조된다. 즉, 종래의 제조 방법에 비해 제품 수율이 현저하게 개선된다.

기계적 특성이 양호하고, 또한, 도금 외관 및 밀착성도 우수하기 때문에, 자동차, 가전, 건재 등의 분야를 중심으로 폭넓은 용도로의 사용이 전망된다.

Claims (4)

1. mass％로, C: 0.05∼0.25％, Si: 0.1∼3.0％, Mn: 0.5∼3.0％, P: 0.001％∼0.10％, Al: 0.01％∼3.00％, S: 0.200％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판에 용융 아연 도금을 행함에 있어서,
   가열대(加熱帶)에 도입하는 공기 중의 수증기 분압 P_H2O ^{in Air}에 기초하여 어닐링로의 가열대에 있어서의 로 내 온도 T를 이하와 같이 제어하면서 강판 표면의 도달 온도를 600∼790℃의 범위로 가열하는 열처리를 행하고,
   이어서, 수소 분압 P_H2 및 수증기 분압 P_H2O가, 1000㎩≤P_H2≤50000㎩ 및 P_H2O≤610㎩인 수소 가스 및 수증기 가스를 포함하고 잔부 N₂ 및 불가피적 불순물인 분위기 중에서 균열 온도 630∼850℃로 강판을 가열한 후,
   용융 아연 도금 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
   P_H2O ^{in Air}≤3000㎩의 경우: 690－0.03×P_H2O ^{in Air}≤T≤790－0.03×P_H2O ^{in Air}
   3000㎩＜P_H2O ^{in Air}≤20000㎩의 경우: 600≤T≤700
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 성분 조성이, 추가로 Mo: 0.01∼1.00％ 및 Cr: 0.01∼1.00％ 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   용융 아연 도금 처리 후에 도금층을 합금화 처리하는 것을 특징으로 하는 외관성과 도금 밀착성이 우수한 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

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