KR20020053851A

KR20020053851A - 고장력 용융도금강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20020053851A
Application number: KR1020027006087A
Authority: KR
Inventors: 이시이가즈히데; 가또찌아끼; 교노가즈아끼; 모찌즈끼가즈오
Original assignee: 에모또 간지; 가와사끼 세이데쓰 가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2002-07-05
Also published as: CA2715303A1; US20030054195A1; CN1395623A; BR0107195B1; CA2390808C; DE60143989D1; US6797410B2; CA2715303C; TW536557B; EP1342801A4; CA2390808A1; KR100786052B1; CN100374585C; AU8450701A; AU780763B2; WO2002022893A1; EP1342801B1; BR0107195A; EP1342801A1

Abstract

본 발명은, 강의 조성에 있어서, Si 함량을 소정 범위로 규제함과 동시에, Nb 와 Cu, Ni, 또는 Mo 를 복합 첨가한 후에, 재결정소둔을 실시함으로써, 강판의 표면 바로 아래에 내부 산화물층을 생성시키고, 그 내부 산화물층과 동시에 강판의 표면에 생성되는 표면 산화물을 산세에 의해 제거한다. 그러면, 그 후의 도금전 가열시에는, 상기의 내부 산화물층이 확산 장벽이 되어, 강판 표면에서의 Si 나 Mn 등의 산화물 생성이 격감된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 도금성이 매우 우수한 고장력 용융도금강판을 얻을 수 있다.

Description

고장력 용융도금강판 및 그 제조방법{HIGH TENSILE STRENGTH HOT DIP PLATED STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

최근, 자동차의 안전성, 경량화 및 저연비화, 나아가서는 지구환경보전의 측면에서, 자동차용 강판으로서, 강판 표면에 용융아연도금 등을 실시한 고장력 용융도금강판의 적용이 증가하고 있다.

이와 같은 고장력 용융도금강판을 얻기 위해서는, 우수한 도금성을 가지며, 용융도금욕을 통과한 후, 또는 용융도금욕을 통과한 다음 추가로 합금화처리가 실시된 후에, 원하는 강도와 가공성 (프레스 성형성 등) 이 얻어지는 강판을 원판(原板)으로서 사용하는 것이 중요하다.

일반적으로, 강판의 강도를 증가시키기 위해서는, 강판에 Si 나 Mn 등을 첨가하고 있으나, 이들 원소를 첨가한 강판에 대한 도금을 예컨대 연속용융아연도금라인 (CGL : Continuous Galvanizing Line) 에서 실시하면, 도금전의 소둔공정에서, 강판의 표면에 Si 나 Mn 등의 산화물이 생성되어, 도금성이 저하되는 것으로 알려져 있다.

상기 현상이 발생하는 이유는, 도금전에 환원성 분위기에서 소둔이 실시될 때에, 그 분위기는, Fe 에 대해서는 환원성이지만, 강중의 Si 나 Mn 등에 대해서는 산화성이므로, Si 나 Mn 등이 강판의 표면상에서 선택적으로 산화되어 산화물을 형성하기 때문이다.

상기 표면 산화물은 용융아연의 강판에 대한 젖음성을 현저하게 저하시키기 때문에, 고장력 강판을 도금 원판(原板)으로 사용한 용융아연도금강판에서 도금성이 저하되며, 특히 Si 나 Mn 등의 함량이 높으면, 부분적으로 도금되지 않거나, 소위 미도금부(未鍍金部)가 발생하는 문제점이 있었다.

그러한 고장력 강판에서의 도금성의 저하를 개선하는 것으로서, 예컨대 일본 공개특허공보 소55-122865호 및 일본 공개특허공보 평9-13147호에는, 도금시에, 가열에 앞서 고(高) 산소분압하에서 강판을 강제적으로 산화시킨 다음 환원시키는 방법이 제안되어 있다. 또한, 일본 공개특허공보 소58-104163호에는, 용융도금을 실시하기 전에 예비 도금을 실시하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 상기 전자(前者)의 방법은, 강제 산화에 의한 표면 산화물의 제어가 충분히 이루어지지 않는다는 문제와, 강중의 성분 및 도금조건에 따라서는, 안정된 도금성이 확실히 보장되지 않는다는 문제점을 갖고 있다. 한편, 후자(後者)의 방법은, 필요 이상의 추가 공정을 필요로하므로, 제조 비용의 상승을 초래한다는 문제점을 갖고 있다.

그 외에, 일본 공개특허공보 평6-287684호에는, P, Si 및 Mn 의 첨가량을 최적화함으로써 도금성을 개선한 고강도의 강판이 개시되어 있다. 또한, 일본 공개특허공보 평7-70723호 및 일본 공개특허공보 평8-85858호에는, 도금전에 미리 재결정소둔을 실시하여 표면 산화물을 생성시키고, 이 산화물을 산세 처리한 후, 용융아연도금을 실시하는 방법이 제안되어 있다.

상기의 방법에 의해, 고장력강의 강의 대부분에 대해 미도금부의 발생을 방지할 수 있게 되었다.

그러나, 상기의 방법이라해도, Si 함량이 높은 강종(鋼種)에 대해서는 미도금부의 발생을 완전하게는 방지할 수 없는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은, 고장력 강판의 표면에 아연 (또는 아연 합금, 이하 동일), 알루미늄, 아연-알루미늄 합금, 아연-알루미늄-마그네슘 합금 등을 용융도금하여 제조되는, 자동차의 차체 등에 사용되기 적합한 고장력 용융도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은, 전술한 문제점을 유리하게 해결하기 위하여, Si 나 Mn 의 함량이 높은 고장력강판이 도금 원판으로 사용되는 경우에도 미도금부의 발생이 효과적으로 방지될 수 있는 고장력 용융도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 전술한 문제점을 해결하기 여러 가지 연구를 수행한 바, 하기와 같은 점을 발견하였다.

a) 강 성분에 대하여, Si 함량을 소정의 범위로 조절하면서, Nb 와 Cu, Ni, 또는 Mo 을 복합 첨가하고,

b) 연속소둔라인 (CAL : Continuous Annealing Line) 에서의 소둔 (이하 재결정 소둔이라고 칭함) 에 의해, 강판의 표면 바로 아래에 내부 산화물층을 생성시키고, 동시에 생성된 표면 산화물을 소둔후에 산세 제거한 다음,

c) 연속용융아연도금라인 (CGL) 에서 도금전에 가열 (이하, 도금전 가열이라고 함) 을 실시할 때, 상기의 내부 산화물층이 확산 장벽 (diffusion barrier) 으로 작용하므로, 강판 표면에서의 Si 나 Mn 등의 산화물 생성이 격감되고, 그 결과 도금성의 대폭적인 향상을 달성할 수 있다.

본 발명은 상기의 발견을 바탕으로 달성되었다.

즉, 본 발명의 요지 및 구성은 다음과 같다.

1. 강판의 표면에 용융도금층을 갖는 고장력 용융도금강판으로서,

C : 0.010 질량% 이하 또는 0.03 질량% 내지 0.20 질량%,

Nb : 0.005 질량% 내지 0.2 질량%,

Cu : 0.5 질량% 미만, Ni : 1.0 질량% 미만, 및 Mo : 1.0 질량% 미만 중에서 선택된 1 종 이상 성분의 합계 : 0.03 질량% 내지 1.5 질량%,

Al : 0.10 질량% 이하,

P : 0.100 질량% 이하,

S : 0.010 질량% 이하,

N : 0.010 질량% 이하

를 함유하고, 또한, C 함량이 0.010 질량% 이하인 경우에는,

Si : 0.25 질량% 내지 1.2 질량%,

Mn : 0.50 질량% 내지 3.0 질량%,

Ti : 0.030 질량% 이하,

B : 0.005 질량% 이하를,

C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에는,

Si : 0.5 질량% 내지 1.5 질량%,

Mn : 1.2 질량% 내지 3.5 질량% 를,

상기 각각의 경우에 대하여, "1.5 ×Si (질량%)〈 Mn (질량%)" 를 만족시키는 범위에서 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성의 강판을, 0℃ 내지 -45℃ 의 이슬점을 갖는 환원성 분위기중에서 750℃ 이상의 온도로 재결정 소둔한 후, 냉각시킨 다음, 강판 표면에 생성된 산화물을 산세 제거한 후, -20℃ 이하의 이슬점을 갖는 환원성분위기중에서 650℃ 이상 및 850℃ 이하의 온도로 재가열하고, 이 재가열온도로부터의 강온(降溫) 도중에 용융도금처리를 실시하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판.

2. 상기 1 항에 있어서, C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에, Ti 및 V 중의 1 종 또는 2 종을,

Ti 및 V 중의 1 종 또는 2 종의 함량 합계 : 0.5 질량% 이하, 및

Ti (질량%)〈 5 ×C (질량%)

를 만족시키는 범위에서, 강판에 추가로 함유시킨 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판.

3. 상기 1 항 또는 2 항에 있어서, C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에, Cr 을,

Cr : 0.25 질량% 이하, 및

Si (질량%) 〉3 ×Cr (질량%)

을 만족시키는 범위에서, 강판에 추가로 함유시킨 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판.

4. C : 0.010 질량% 또는 0.03 질량% 내지 0.20 질량%,

Nb : 0.005 질량% 내지 0.2 질량%,

Cu : 0.5 질량% 미만, Ni : 1.0 질량% 미만, 및 Mo : 1.0 질량% 미만 중에서 선택된 1 종 이상의 합계 : 0.03 질량% 내지 1.5 질량%,

Al : 0.10 질량% 이하,

P : 0.100 질량% 이하,

S : 0.010 질량% 이하,

N : 0.010 질량% 이하

를 함유하고, 또한, C 함량이 0.010 질량% 이하인 경우에는,

Si : 0.25 질량% 내지 1.2 질량%,

Mn : 0.50 질량% 내지 3.0 질량%,

Ti : 0.030 질량% 이하,

B : 0.005 질량% 이하를,

C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에는,

Si : 0.5 질량% 내지 1.5 질량%,

Mn : 1.2 질량% 내지 3.5 질량% 를,

상기 각각의 경우에 대하여, "1.5 ×Si (질량%)〈 Mn (질량%)" 를 만족시키는 범위에서 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성의 강판을, 0℃ 내지 -45℃ 의 이슬점을 갖는 환원성 분위기중에서 750℃ 이상의 온도로 재결정소둔한 후, 냉각시킨 다음, 강판의 표면에 생성된 산화물을 산세 제거한 후, -20℃ 이하의 이슬점을 갖는 환원성 분위기중에서 650℃ 내지 850℃ 의 온도로 재가열하고, 이 재가열온도로부터의 강온(降溫) 도중에 용융도금처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판의 제조방법.

5. 상기 4 항에 있어서, C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에, Ti 및 V 중의 1 종 또는 2 종을,

Ti 및 V 중의 1 종 또는 2 종의 함량 합계 : 0.5 질량% 이하, 및

Ti (질량%)〈 5 ×C (질량%)

를 만족시키는 범위에서, 강판에 추가로 함유시킨 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판의 제조방법.

6. 상기 4 항 또는 5 항에 있어서, C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에, Cr 을,

Cr : 0.25 질량% 이하, 및

Si (질량%) 〉3 ×Cr (질량%)

을 만족시키는 범위에서, 강판에 추가로 함유시킨 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판의 제조방법.

본 발명은, Si 함량을 적정화하면서, Nb 와 Cu, Ni, 또는 Mo 를 복합 첨가하고, 재결정소둔시에 강판의 표면 바로 아래에 내부 산화물층을 형성시키고, 그 내부 산화물층과 동시에 강판 표면에 생성된 표면 산화물을 산세에 의해 제거한 후, 도금전 가열을 거쳐 용융도금을 실시하는 것을 주요 특징으로 한다.

이하에, 본 발명의 성분 조성의 범위 및 재결정소둔, 도금전 가열 등과 같은 제조 조건을 상기의 범위로 한정한 이유에 대하여 설명한다.

본 발명에서는, C 함량의 범위를 2 개의 영역으로 분류하여, 인장강도가 400∼600 ㎫ 수준이고 연성이 우수한 고장력강 용융도금강판과, 그 보다 연성은 떨어지지만 인장강도가 500∼1200 ㎫ 수준인 고장력강 용융도금강판의 2 종류를 얻을 수 있다.

먼저, 인장강도가 400∼600 ㎫ 수준인 고장력 용융도금강판에 대하여 설명하면, 이 고장력강 용융도금강판에서는, C 함량과 Si, Mn, Ti, 및 B 의 각각의 함량을 다음의 범위로 한정할 필요가 있다.

C : 0.010 질량% 이하

강판의 신율 및 r 값을 향상시키기 위해서는, C 함량을 저감시키는 것이 바람직하다. 특히, C 함량이 0.010 질량% 를 초과하면, 적당량의 Ti 와 Nb 를 함유시켜도 이들 원소에 의한 물성 (특히 프레스 성형성) 개선 효과를 얻을 수 없게 되기 때문에, C 함량은 0.010 질량% 이하로 한정된다. 또한, C 함량이 0.001 질량% 미만이 되면, 재결정소둔시에 내부 산화물층이 생성되기 어려워지므로, C 함량은 0.001 질량% 이상이 되는 것이 바람직하다.

Si : 0.25 질량% 내지 1.2 질량%

Si 는, 강의 강화에 유효한 원소이지만, 종래에는, 도금전 가열시에 강판 표면에 Si 산화물이 생성되지 않게 하기 위해, 가능한 Si 함량을 저감시킬 필요가 있었다. 그러나, 본 발명에서는, Si 를 0.25 질량% 이상 함유하여도, Nb 와 Cu, Ni, 또는 Mo 를 복합 첨가함으로써, 재결정소둔시에 강판의 표면 바로 아래에 Si 나 Mn 의 내부 산화물층이 생성되고, 이 내부 산화물층이, 후속하는 도금전 가열시에 강판 표면에 Si 나 Mn 의 산화물이 생성되는 것을 억제하므로, 본 발명에 따른 강은 양호한 도금성을 나타낸다. 또한, 이 기구에 대해서는, 내부 산화물층이, 강중의 Si 나 Mn 이 강판 표면으로 이동하는 것에 대하여, 확산 장벽으로 작용함에 의한 것으로 사료된다.

상기 효과는, Si 를 0.25 질량% 이상 함유시키지 않으면 얻을 수 없다. 한편, Si 를 1.2 질량% 를 초과하여 함유시키면, 재결정소둔시에 강판 표면에 SiO₂가 생성되는 데, 그러한 표면 산화물은, 후속의 산세 단계에서 완전히 제거되지 않으며, 그 일부가 잔류함으로써 미도금부를 발생시킨다. 따라서, Si 함량은 0.25∼1.2 질량% 의 범위로 한정된다.

1.5 ×Si (질량%)〈 Mn (질량%)

또한, Si 함량이, 후술될 Mn 함량과의 관계에 있어 "1.5 ×Si (질량%) ≥Mn (질량%)" 의 관계를 충족시키면, 재결정소둔시에 강판 표면에 SiO₂가 생성되고, 후속의 산세 단계에서 그러한 표면 산화물이 완전히 제거되지 않기 때문에 미도금부가 발생한다.

따라서, 상기의 '0.25∼1.2 질량% 의 범위' 의 조건과, "1.5 ×Si (질량%)〈 Mn (질량%)" 의 관계를 각각 만족시키는 범위에서, Si 를 함유시키는 것이 중요하다.

Mn : 0.50 질량% 내지 3.0 질량%

Mn 은, 강도의 향상에 기여할 뿐만 아니라, 재결정소둔시에 강판의 표면에 SiO₂가 생성되는 것을 억제하여, 산세에 의해 용이하게 제거될 수 있는 Si 와 Mn 의 복합 산화물을 생성시키는 효과를 제공한다. 그러나, Mn 함량이 0.50 질량% 미만이면 상기 효과가 부족하고, Mn 함량이 3.0 질량% 를 초과하면, 도금전 가열시에 강판 표면에 Mn 산화물이 생성되어, 미도금부가 쉽게 발생하고, 또한 강이 너무 경화되어 냉간압연을 실시하기가 어려워진다. 따라서, Mn 함량은 0.50∼3.0 질량% 의 범위로 한정된다.

Ti : 0.030 질량% 이하

Ti 는, 탄화물이나 질화물을 생성시켜 강의 가공성 향상에 기여하는 효과가 있으므로, 필요에 따라 함유시킨다. 그러나, Ti 가 과도하게 함유되면, 재결정소둔시에 생성되는 Si 나 Mn 의 표면 산화물이 많아지고, 이와 같은 산화물의 산세에 의한 제거가 어려워진다. 따라서, Ti 함량은 0.030 질량% 이하로 한정되며, 뿐만 아니라, Ti 를 반드시 함유시킬 필요도 없다.

B : 0.005 질량% 이하

B 는, 2차가공취성에 대한 내성(耐性)의 개선에 유효한 원소이지만, B 함량이 0.005 질량% 를 초과하면, 상기 개선 효과를 기대할 수 없게 되고, 소둔조건에따라서는 오히려 2차가공취성에 대한 내성의 열화를 초래한다. 또한, B 를 과도하게 함유시키면, 열연성(熱延性)의 저하가 초래된다. 따라서, B 함량의 상한은 0.005 질량% 가 된다. 또한, B 함량의 하한은 특별히 한정되지 않으나, 2차가공취성에 대한 내성의 개선이 얼마나 요구되는 지에 따라 함유시키면 되고, 통상적으로는, 0.0010 질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

다음으로, 500∼1200 ㎫ 수준의 인장강도를 갖는 고장력 용융도금강판에 대하여 설명하면, 이 고장력강 용융도금강판에서는, C 함량 및 Si 와 Mn 각각의 함량을 이하의 범위로 한정할 필요가 있다.

C : 0.03 질량% 내지 0.20 질량%

C 는, 강의 중요한 기본 성분의 하나로서, 저온에서 생성되는 베이나이트상이나 마르텐사이트상을 통하여 강도의 향상에 기여하는 것 외에도, Nb, Ti, V 등의 탄화물을 석출시켜 강도 향상에 기여하는 원소이다. C 함량이 0.03 질량% 미만이면, 상기의 석출물은 물론, 베이나이트상이나 마르텐사이트상도 생성되기 어려워지며, C 함량이 0.20 질량% 를 초과하면, 스폿 용접성이 열화되기 때문에, C 함량의 범위는 0.03∼0.20 질량% 가 되며, 바람직한 C 함량은 0.05∼0.15 질량% 이다.

Si : 0.5 질량% 내지 1.5 질량%

Si 는, α상중에 고용(固溶)된 C 의 양을 감소시킴으로써 신율 등의 가공성을 향상시키는 원소이지만, 종래에는, 도금전 가열시에 강판 표면에 Si 산화물이 생성되지 않도록, Si 함량을 가능한 한 저감시킬 필요가 있었다. 그러나, 본 발명에서는, Si 를 0.5 질량% 이상 함유하여도, Nb 와 Cu, Ni, 또는 Mo 가 복합 첨가되어, 재결정소둔시에 강판의 표면 바로 아래에 Si 나 Mn 의 내부 산화물층이 생성되고, 이 내부 산화물층이, 후속하는 도금전 가열시에 강판 표면에 Si 나 Mn 의 산화물이 생성되는 것을 억제하기 때문에, 본 발명에 따른 강은 양호한 도금성을 나타낸다. 또한, 상기 기구(mechanism)에 대해서는, 강중의 Si 나 Mn 이 강판 표면으로 이동하는 것에 대하여, 내부 산화물층이 확산 장벽으로 작용하기 때문인 것으로 사료된다.

상기 효과는, Si 를 0.5 질량% 이상 함유시키지 않으면 얻을 수 없다. 그러나, C 함량이 0.03 질량%∼0.20 질량% 인 경우에, Si 를 1.5 질량% 를 초과하여 함유시키면, 재결정소둔시에 강판 표면에 SiO₂가 생성되는 데, 그러한 표면 산화물은, 후속의 산세 단계에서 완전히 제거되지 않고 그 일부가 잔류함으로써 미도금부를 발생시킨다. 따라서, Si 함량은 0.5∼1.5 질량% 의 범위로 한정된다.

또한, 500∼1200 ㎫ 수준의 인장강도를 갖는 강판에서도, 미도금부의 발생을 억제하기 위해서는, Si 함량에 대해, 후술될 Mn 함량과의 관계에 있어 "1.5 ×Si (질량%)〈 Mn (질량%)" 을 만족시키는 범위로 제어할 필요가 있는 것은, 전술된 400∼600 ㎫ 수준의 인장강도를 갖는 강판의 경우와 동일하다.

Mn : 1.2 질량% 내지 3.5 질량%

Mn 은,상을 많게 하여 마르텐사이트 변태를 촉진시키는 효과를 제공한다. 또한, Mn 은, 재결정소둔시에 강판의 표면에 SiO₂가 생성되는 것을 억제하여, 산세에 의해 용이하게 제거될 수 있는 Si 와 Mn 의 복합 산화물을 생성시키는 효과를제공한다. 그러나, Mn 함량이 1.2 질량% 미만이면 상기 효과가 얻어지지 않으며, Mn 함량이 3.5 질량% 를 초과하면 스폿 용접성 및 도금성이 현저하게 저하된다. 따라서, Mn 함량은, 1.2∼3.5 질량%, 바람직하게는 1.4∼3.0 질량% 의 범위로 한정된다.

이상에서는, 400∼600 ㎫ 수준의 인장강도를 갖는 강판 및 500∼1200 ㎫ 수준의 인장강도를 갖는 강판으로 나누어, 각각의 강판의 조성에 있어, 각 강판에 고유한 성분에 대한 한정 이유를 설명하였는데, 하기의 원소는, 상기 양(兩) 강판에 공통적으로 함유될 필요가 있다.

Nb : 0.005 질량% 내지 0.2 질량% 이하

Nb 는, 재결정소둔에 의해 생성되는 강판의 결정립을 작게 만들어, 강판의 표면 바로 아래에 Si 나 Mn 의 내부 산화물층이 생성되는 것을 촉진시킴으로써, 도금성의 향상에 기여한다. 상기 효과는, Nb 를 0.05 질량% 이상 함유시키지 않으면 얻을 수 없다. 또한, Nb 함량이 0.2 질량% 를 초과하면, 강이 경화되어 열간압연이나 냉간압연이 어려워질뿐만 아니라, 재결정온도가 높아져서 재결정소둔이 어려워지며, 표면결함도 발생시킨다. 따라서, Nb 함량은 0.005∼0.2 질량% 의 범위로 한정된다.

Cu : 0.5 질량% 미만, Ni : 1.0 질량% 미만 및 Mo : 1.0 질량% 미만 중에서 선택된 1 종 이상의 합계 : 0.03 질량% 내지 1.5 질량%

Cu, Ni 및 Mo 는, 모두, 재결정소둔시에 강판의 표면 바로 아래에 Si 나 Mn 의 내부 산화물층이 형성되는 것을 촉진시키는 데, 이는, 도금전 가열시에 강판 표면에 Si 나 Mn 의 산화물이 생성되는 것을 억제하므로, 본 발명에 따른 강판은 양호한 도금성을 나타낸다. 상기 효과는, 상기 원소 중에서 선택된 1 종 이상의 함량의 합계가 0.03 질량% 이상이 되지 않으면 얻어지지 않는다. 한편, 상기 원소의 함량의 합계가 1.5 질량% 를 초과하거나, 또는 Cu 함량이 0.5 질량% 이상, Ni 함량이 1.0 질량% 이상, Mo 량이 1.0 질량% 이상이 되면, 열연 강판의 표면 성질이 열화된다. 따라서, 상기 원소의 함량은, 각각, Cu : 0.5 질량% 미만, Ni : 1.0 질량% 미만, Mo : 1.0 질량% 미만이고, 또한 상기 원소 함량의 합계는, 0.03 질량% 내지 1.5 질량% 의 범위로 한정된다.

Al : 0.10 질량% 이하

Al 은, 제강단계에서 탈산제로서 작용할뿐만 아니라, 시효 열화를 일으키는 N 을 AlN 으로 고정시키는 원소로서도 유용하다. 그러나, Al 함량이 0.10 질량% 를 초과하한 경우에는, 제조비용의 상승뿐만 아니라, 표면 성질의 열화를 초래하므로, Al 함량은 0.10 질량% 이하로 한정되며, 바람직하게는 0.050 질량% 이하이다. 더욱이, Al 함량이 0.005 질량% 미만이면 충분한 탈산효과를 기대하기 어려우므로, Al 함량의 하한을 0.005 질량% 로 하는 것이 바람직하다.

P : 0.100 질량% 이하

P 는 강도를 증가시키는 효과를 나타난다. 그러나, P 함량이 0.100 질량% 를 초과하면, 응고시에 편석이 매우 현저하게 발생하므로, 강도의 증가 효과가 포화되는 것과 함께, 가공성의 열화를 초래하고, 또한 2차가공취성에 대한 내성의 대폭적인 열화를 초래하여, 실질적으로 사용할 수 없게 된다. 따라서, P 의 함량은 0.100 질량% 이하로 한정된다. 또한, 합금화 용융아연도금의 경우에는, P 함량을 0.060 질량% 이하로 하는 것이 바람직한 데, 이는, P 가 합금화의 지연을 초래하기 때문이다. 단, P 함량을 0.001 질량% 미만으로 만들기 위해서는 고비용이 소요되므로, P 함량은 0.001 질량% 이상으로 하는 것이 좋다.

S : 0.010 질량% 이하

S 는, 열간압연시에 열간균열을 일으키는 원인이 되는 것 외에, 스폿 용접부의 너깃(nugget)의 파단을 유발하는 원인이 되므로, S 함량을 최대한으로 저감하는 것이 바람직하다. 또한, S 는, 용융아연도금후의 합금화처리에 있어서, 합금화 편차를 일으키는 원인도 되므로, 이와 같은 면에서도 가능한 한 그 함량을 저감하는 것이 바람직하다. 또한, S 함량을 저감시키면, 강중에서의 S 석출물의 감소에 의한 가공성의 향상 및 C 를 고정하는 데에 유효한 Ti 양의 증가에도 기여한다. 따라서, S 함량은 0.010 질량% 이하로 한정되며, 보다 바람직하게는 0.005 질량% 이하이다.

N : 0.010 질량% 이하

N 은, 연성이나 r 값 등의 물성을 확보하기 위해 가능한 한 저감되는 것이 바람직하다. 특히, N 함량이 0.010 질량% 이하로 되면 만족스런 효과가 얻어지므로, N 함량의 상한은 0.010 질량% 로 한정되며, 바람직하게는 0.0050 질량% 이하이다. 그러나, N 을 0.0005 질량% 미만으로 억제하기 위해서는 비용의 상승이 수반되므로, N 함량의 하한은 0.0005 질량% 로 하는 것이 바람직하다.

이상에서는 필수 성분에 대하여 설명하였는데, C 함량이 0.03 질량% 내지0.20 질량% 인 경우에는, 하기의 원소를 적절히 추가 함유시킬 수 있다.

Ti 및/또는 V : "Ti (질량%)〈 5 ×C (질량%)" 를 만족시키는 조건하에서 0.5 질량% 이하

Ti 및 V 는, 모두, 탄화물을 형성하여 강을 고강도화하는데에 유효한 원소이다. 그러나, 이들 원소의 함량이 0.5 질량% 를 초과하면, 비용면에서 불리할 뿐만 아니라, 미세한 석출물이 너무 많아져, 냉연(冷延)후의 회복-재결정을 방해하고, 연성 (신율) 을 저하시킨다. 따라서, Ti 및 V 는, 단독으로 첨가되든 또는 조합되어 첨가되든, 0.5 질량% 이하로 그 함량이 한정되며, 보다 바람직한 함량은 0.005∼0.20 질량% 이다.

단, "Ti (질량%) ≥5 ×C (질량%)" 의 범위에서 Ti 를 함유시키면, 탄화물을 생성하지 않는 Ti 의 양이 증가하고, 이는 도금성을 저하시키는 원인이 되므로, Ti 함량은 "Ti (질량%)〈 5 ×C (질량%)" 를 만족시키는 범위로 한정될 필요가 있다.

Cr : "Si (질량%) 〉3 ×Cr (질량%)" 를 만족시키는 조건하에서 0.25 질량% 이하

Cr 은, Mn 과 동일하게, "페라이트＋마르텐사이트" 의 복합 조직을 얻는데에 유효한 원소이지만, Cr 함량이 0.25 질량% 를 초과하거나, "Si (질량%) ≤3 ×Cr (질량%)" 이 되면, 도금전 가열시에 강판 표면에 Cr 산화물이 생성되어 미도금부가 발생하므로, Cr 함량은, "Si (질량%) 〉3 ×Cr (질량%)" 을 만족시키는 조건하에서 0.25 질량% 이하로 한정되며, 보다 바람직하게는 0.20 질량% 이하이다.

또한, 본 발명에서, C 함량의 범위를 「C : 0.010 질량% 이하」또는 「0.03질량% 내지 0.20 질량%」로 하면서, 「C : 0.010 질량% 초과 ∼ 0.03 질량% 미만」의 범위를 제외한 이유는, C 함량이 상기 제외된 범위내에 포함되면, 강도 또는 가공성에 측면에서 특별히 우수한 물성을 갖는 제품이 얻어지지 않기 때문이다.

하기에, 재결정소둔 조건이나 도금전 가열조건을 전술한 범위로 한정한 이유에 대하여 설명한다.

또한, 본 발명에 따른 용융도금강판의 제조방법에서는, 재결정소둔에 이르기까지의 공정, 즉, 열연공정이나 냉연공정에 대해서는 특별한 제약이 없으며, 이들 공정에 대해서는 통상적인 방법에 따라 실시하면 된다.

재결정소둔

재결정소둔은, 재결정화 온도 이상으로 가열 (통상, CAL 을 사용) 함으로써, 냉간압연시에 도입된 변형을 제거하여, 강판에 필요한 기계적 성질과 가공성을 부여하고, 강판의 표면 바로 아래에 Si 나 Mn 의 내부 산화물층을 형성시키기 위해 실시된다.

이것은, 이와 같은 내부 산화물층이 존재하면, 그 후의 도금전 가열시에 강판 표면에 Si 나 Mn 의 산화물이 생성되지 않아, 미도금부의 발생이 억제되기 때문이다.

재결정소둔이 750℃ 미만의 온도에서 실시되면, 내부 산화물층의 형성이 불충분하여 양호한 도금성을 기대할 수 없기 때문에, 재결정소둔은 750℃ 이상의 온도에서 실시할 필요가 있다.

또한, 재결정소둔은, 0℃ 내지 -45℃ 의 이슬점을 갖는 환원성분위기중에서실시할 필요가 있다. 이는, 이슬점이 0℃ 보다 높으면, 산화물이 주로 Fe 산화물로 되며, Si 나 Mn 의 내부 산화물층은 생성되기 어려워지고, 이슬점이 -45℃ 보다 낮으면, 산소량이 부족하여 Si 나 Mn 의 내부 산화물층이 생성되기 어려워지기 때문이다. 환원성분위기로서는, 질소 가스, 아르곤 가스, 수소 가스, 및 일산화탄소 가스를 단독으로 사용하거나, 이들 가스중 2 종 이상의 혼합 가스를 사용하면 된다.

또한, 재결정소둔의 온도이력으로는, 800∼900℃ 에서 0∼120초 동안 유지한 후, 1∼100℃/s 정도의 속도로 냉각하는 방식이 바람직하다.

표면 산화물층의 산세 제거

환원분위기중에서의 재결정소둔에 의해 강판 표면에 생성된 Si 나 Mn 의 산화물을 제거하기 위해 산세한다. 산세액으로는 3∼20 질량% 염산을 사용하는 것이 바람직하며, 산세 시간은 3∼60초 정도로 하는 것이 바람직하다.

도금전 가열

산세에 의해 강판 표면의 Si 나 Mn 의 산화물을 제거한 후, 도금전 가열을 실시한다. 통상적으로, 도금전 가열시에는 CGL 이 사용된다. 또한, 도금전 가열은, -20℃ 이하의 이슬점을 갖는 환원성분위기중에서, 650℃ 내지 850℃ 의 온도로 실시된다.

이것은, -20℃ 를 초과하는 이슬점을 갖는 분위기에서는, 강판 표면에 두꺼운 Fe 산화물이 생성되어 도금 밀착성의 열화를 초래하며, 소둔온도가 650℃ 미만인 경우에는, 강판의 표면이 활성화되지 않고, 용융 금속과 강판의 반응성이 반드시 충분하지도 않으며, 소둔온도가 850℃ 를 초과하면, 강판 표면에 Si 나 Mn 의 표면 산화물이 다시 생성되어 미도금부가 발생하기 때문이다. 분위기에 대해서는, 반드시 전체 공정에 걸쳐 환원성분위기로 할 필요는 없고, 강판이 400∼650℃ 까지 가열되는 단계에서는 산화성분위기에서 실시하고, 그 이상의 온도범위만을 환원성분위기에서 실시하는 방식이어도 된다. 또한, 환원성분위기로는, 질소 가스, 아르곤 가스, 수소 가스, 및 일산화탄소 가스가 단독으로 사용되거나, 이들 가스중 2 종 이상이 혼합된 가스가 사용되어도 된다.

또한, 도금전 가열의 온도이력으로는, 700∼800℃ 에서 0∼180초 동안 유지한 후, 1∼100℃/s 정도의 속도로 냉각하는 방식이 바람직하다.

또한, 도금전 가열에서는, 기계적성질을 제어할 필요는 없으며, 도금 원판을 가열하여 용융도금전에 요구되는 온도에 도달하게 하면 되지만, 이 도금전 가열을 통하여 기계적성질을 제어할 수도 있다.

용융도금

이어서, 본 발명에서는, 상기의 도금전 가열로부터의 강온(降溫) 도중에 용융도금을 실시하지만, 도금 방법은, 그 것만으로 특정되지 않으며, 종래부터 공지된 방법에 따라 실시하면 된다.

예컨대, 용융아연도금 처리의 경우에는, 도금전에 가열된 강판을, 460∼490℃ 정도의 온도에 있는 용융아연욕에 침지하여 용융도금을 실시한다. 이 때, 욕에 침지되는 강판의 온도는 460∼500℃ 정도가 바람직하다.

상기 용융아연욕에 침지된 강판은, 욕으로부터 끌어올려진 후, 가스 와이핑처리(gas wiping treatment) 등에 의해 도금부착량이 조정되어. 용융아연도금강판이 된다.

또한, 상기 용융아연도금강판은, 그 후에 가열합금화처리를 실시함으로써 합금화 용융아연도금강판으로 만들어질 수도 있다.

또한, 이 외의 용융도금처리로서는, 용융알루미늄도금, 용융아연-알루미늄도금, 용융아연-알루미늄-마그네슘도금 등이 있고, 이들에 대해서는 종래 공지된 방법에 따라 용융도금처리를 실시하면 된다.

또한, 용융도금시의 부착량에 대해서는, 한쪽 면당 20∼100g/㎡ 정도로 하는 것이 바람직하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

실시예 1

표 1 에 나타낸 여러가지 조성의 강편(slab)을, 1200℃ 로 가열하고, '사상압연(仕上壓延) 온도 : 850∼900℃' 의 조건에서 열간압연하였다. 이어서, 이 열연강대를 산세한 후, '압하율 : 77% ' 로 냉간압연하여 '판두께 : 0.7㎜' 의 냉연강판을 얻고, 다시 표 2 에 나타낸 조건에서, CAL 및 CGL 을 이용하여, 재결정소둔-산세-도금전 가열-용융도금의 단계로 이루어지는 처리를 실시하였다. 또한, 분위기 가스로는, 재결정소둔시에는 (7 vol% H₂+ N₂) 가스를 사용하였고, 도금전 가열시에는 (5 vol% H₂+ N₂) 가스를 사용하였다. 특히, 번호 '12' 의 도금전 가열에 있어서는, 600℃ 까지는, 산소를 1 vol% 함유하는 연소 가스 분위기중에서 실시하였고, 600℃ 이상에서는 (10 vol% H₂+ N₂) 의 가스 분위기중에서 실시하였다.

ㆍ용융아연도금조건

욕 온도 : 470℃

침지된 강판 온도 : 470℃

Al 함량 : 0.14 질량%

도금부착량 : 50g/㎡ (한쪽 면당)

도금시간 : 1 초

이렇게 하여 얻어진 각각의 용융아연도금강판으로부터 '40㎜ ×80㎜' 치수의 시험편을 각각 100 장씩 채취하여, 직경이 1㎜ 이상인 미도금부가 1 개라도 관찰된 시험편은 불합격으로 하였다.

표 2 에, 합격된 시험편 개수의 비율로부터 구한 합격율을 나타내었다.

표 2 로부터 알 수있는 바와 같이,본 발명의 모든 실시예는 비교예에 비하여 양호한 도금성을 나타내었다.

또한, 본 발명의 실시예 1 과 실시예 3 에 대해서는, 490℃ 에서 60초의 합금화처리를 실시하였지만, 합금화 편차의 발생은 전혀 관찰되지 않았다.

실시예 2

표 3 에 나타낸 여러가지 조성의 강편을, 1200℃ 에서 가열한 후, '사상압연 온도 : 850∼900℃' 의 조건에서 열간압연을 실시하여 여러 가지 판두께의 열연강판을 얻은 다음, 이를 산세하였다. 이어서, '압하율 : 50∼68%' 로 냉간압연하여 '판두께 : 1.2㎜' 의 냉연강판을 얻은 다음, 표 4 의 조건 및 하기에 나타낸 조건하에서, 재결정소둔-산세-도금전 가열-용융도금의 공정으로 이루어지는 처리를 실시하였다. 특히, 번호 '24' (R 강) 에 대해서는, 열연강판 (판두께 : 1.5㎜) 을 산세한 후, 냉연압연을 실시하지 않고, 재결정소둔-산세-도금전 가열-용융도금공정으로 이루어지는 처리를 실시하였다.

또한, 분위기가스로는, 재결정소둔시에는 (7 vol% H₂＋N₂) 가스를 사용하였고, 도금전 가열시에는 (5 vol% H₂＋N₂) 가스를 사용하였다. 특히 번호 '25' 에 대한 도금전 가열은, 600℃ 에 이르기까지는 산소를 1 vol% 함유하는 연소 가스분위기중에서 실시하였고, 600℃ 이상에서는 (10 vol% H₂＋N₂) 의 가스분위기중에서 실시하였다.

ㆍ용융아연도금조건

욕 온도 : 470℃

침지된 강판 온도 : 470℃

Al 함량 : 0.14 질량%

도금부착량 : 50 g/㎡ (한쪽 면당)

도금시간 : 1초

이렇게 하여 얻어진 각 용융아연도금강판으로부터, '40㎜×80㎜'치수의 시험편을 각 10 장씩 채취하여, '직경 : 1㎜' 이상의 미도금부가 1 개라도 관찰된 시험편은 불합격으로 하였다.

표 4 에, 합격된 시험편 개수의 비율로부터 구한 합격율을 나타내었다.

표 4 로부터 알 수있는 바와 같이, 본 발명의 모든 실시예는, 비교예에 비하여 양호한 도금성을 나타내었다.

또한, 본 발명의 실시예 7 과 실시예 9 에 대해서는, 490 ℃에서 60 초의 합금화처리를 실시하였지만, 합금화 편차의 발생은 전혀 관찰되지 않았다.

본 발명에 따르면, 고장력을 가지면서 미도금부의 발생이 거의 없는 아연도금강판을 비롯한 각종 용융도금강판을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 합금화처리성이 양호한 용융아연도금강판을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 자동차의 경량화 및 저연비화에 크게 기여한다.

Claims

강판의 표면에 용융도금층을 갖는 용융도금강판으로서,

C : 0.010 질량% 이하 또는 0.03 질량% 내지 0.20 질량%,

Nb : 0.005 질량% 내지 0.2 질량%,

Cu : 0.5 질량% 미만, Ni : 1.0 질량% 미만, 및 Mo : 1.0 질량% 미만 중에서 선택된 1 종 이상 성분의 합계 : 0.03 질량% 내지 1.5 질량%,

Al : 0.10 질량% 이하,

P : 0.100 질량% 이하,

S : 0.010 질량% 이하,

N : 0.010 질량% 이하

를 함유하고, 또한, C 함량이 0.010 질량% 이하인 경우에는,

Si : 0.25 질량% 내지 1.2 질량%,

Mn : 0.50 질량% 내지 3.0 질량%,

Ti : 0.030 질량% 이하,

B : 0.005 질량% 이하를,

C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에는,

Si : 0.5 질량% 내지 1.5 질량%,

Mn : 1.2 질량% 내지 3.5 질량% 를,

상기 각각의 경우에 대하여, '1.5 ×Si (질량%)〈 Mn (질량%)' 를 만족시키는 범위에서 추가로 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성의 강판을, 0℃ 내지 -45℃ 의 이슬점을 갖는 환원성 분위기중에서 750℃ 이상의 온도로 재결정소둔한 후, 냉각시킨 다음, 강판의 표면에 생성된 산화물을 산세 제거한 후, -20℃ 이하의 이슬점을 갖는 환원성 분위기중에서 650℃ 내지 850℃ 의 온도로 재가열하고, 이 재가열온도로부터의 강온(降溫) 도중에 용융도금처리를 실시하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판.
제 1 항에 있어서, C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에, Ti 및 V 중의 1 종 또는 2 종을,

Ti 및 V 중의 1 종 또는 2 종의 함량 합계 : 0.5 질량% 이하, 및

Ti (질량%)〈 5 ×C (질량%)

를 만족시키는 범위에서, 강판에 추가로 함유시킨 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판.
제 1 항 또는 2 항에 있어서, C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에, Cr 을,

Cr : 0.25 질량% 이하, 및

Si (질량%) 〉3 ×Cr (질량%)

를 만족시키는 범위에서, 강판에 추가로 함유시킨 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판.
C : 0.010 질량% 이하 또는 0.03 질량% 내지 0.20 질량%,

Nb : 0.005 질량% 내지 0.2 질량%,

Cu : 0.5 질량% 미만, Ni : 1.0 질량% 미만, 및 Mo : 1.0 질량% 미만 중에서 선택된 1 종 이상의 합계 : 0.03 질량% 이상 내지 1.5 질량%,

Al : 0.10 질량% 이하,

P : 0.100 질량% 이하,

S : 0.010 질량% 이하,

N : 0.010 질량% 이하

를 함유하고, 또한, C 함량이 0.010 질량% 이하인 경우에는,

Si : 0.25 질량% 내지 1.2 질량%,

Mn : 0.50 질량% 내지 3.0 질량% 이하,

Ti : 0.030 질량% 이하,

B : 0.005 질량% 이하를,

C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에는,

Si : 0.5 질량% 내지 1.5 질량%,

Mn : 1.2 질량% 내지 3.5 질량% 이하를,

상기 각각의 경우에 대하여, '1.5 ×Si (질량%)〈 Mn (질량%)' 를 만족시키는 범위에서 추가로 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성의 강판을, 0℃ 내지 -45℃ 의 이슬점을 갖는 환원성 분위기중에서 750℃ 이상의 온도로 재결정소둔한 후, 냉각시킨 다음, 강판의 표면에 생성된 산화물을 산세 제거한 후, -20℃ 이하의 이슬점을 갖는 환원성 분위기중에서 650℃ 내지 850℃ 의 온도로 재가열하고, 이 재가열온도로부터의 강온(降溫) 도중에 용융도금처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판의 제조방법.
제 4 항에 있어서, C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에, Ti 및 V 중의 1 종 또는 2 종을,

Ti 및 V 중의 1 종 또는 2 종의 함량 합계 : 0.5 질량% 이하, 및

Ti (질량%)〈 5 ×C (질량%)

를 만족시키는 범위에서, 강판에 추가로 함유시킨 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판의 제조방법.
제 4 항 또는 5 항에 있어서, C 함량이 0.03 질량% 내지 0.20 질량% 인 경우에, Cr 을,

Cr : 0.25 질량% 이하, 및

Si (질량%) 〉3 ×Cr (질량%)

을 만족시키는 범위에서, 강판에 추가로 함유시킨 것을 특징으로 하는 고장력 용융도금강판의 제조방법.