KR20080108518A

KR20080108518A - 가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20080108518A
Application number: KR1020087024326A
Authority: KR
Inventors: 쥰지 하지; 가오루 가와사끼; 기요까즈 이시즈까; 데루아끼 야마다
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-12-15
Also published as: US10023931B2; EP2009130B1; RU2402627C2; CA2648429A1; US20090151820A1; CN101415856B; MX2008011946A; EP2009130A4; BRPI0710644B1; RU2008144113A; EP2009130A1; BRPI0710644A2; KR101087871B1; WO2007119665A1; JP2007277652A; JP4804996B2; CN101415856A; CA2648429C

Abstract

본 발명은, 센지미어법이나 무산화로 방식에 비해 가공성이 양호하고 또한 파우더링성이나 미끄럼 이동성도 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법을 제공하는 것으로, 질량 ％로 C : 0.01 내지 0.12 ％, Mn : 0.05 내지 0.6 ％, Si : 0.002 내지 0.1 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.03 ％ 이하, sol.Al : 0.005 내지 0.1 ％, N : 0.01 ％ 이하를 포함하고, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강편을 열연, 산세, 냉연 후, 650 내지 900 ℃에서 어닐링하고, 250 내지 450 ℃까지 냉각하여 120초 이상 유지 후 실온까지 냉각 후 산세하고, 조질 압연을 행하지 않고 Ni 또는 Ni-Fe를 예비 도금하고, 5 ℃/초 이상으로 430 내지 500 ℃까지 가열 후 도금욕 중에서 아연 도금하고, 와이핑 후 20 ℃/초 이상의 승온 속도로 460 내지 550 ℃까지 가열하고, 균열 시간을 취하지 않거나, 5초 미만의 균열 유지 후 3 ℃/초 이상으로 냉각하고, 최종의 조질 압연을 0.4 내지 2 ％의 연신율로 행하는 것을 특징으로 한다.

아연 도금 강판, 파우더링성, 조질 압연, 무산화로, 도금욕

Description

가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING ALLOYED HOT-DIP ZINC-COATED STEEL SHEET SATISFACTORY IN PROCESSABILITY, NON-POWDERING PROPERTY, AND SLIDING PROPERTY}

본 발명은 가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차용 등으로 합금화 용융 아연 도금 강판이 대량으로 사용되고 있다. 이 합금화 용융 아연 도금 강판은, 통상 센지미어법(sendzimir)이나 무산화로(無酸化爐) 방식으로 제조되지만, 냉연 후에 800 ℃ 정도의 고온으로 가열할 필요가 있어, 도금 후, 연속 어닐링 라인과 같은 과시효 처리를 할 수 없다. 그로 인해, 연질의 저탄소 Al 킬드강이나 B 첨가 저탄소 Al 킬드강의 경우, 고용 C가 다량으로 남아, 냉연 - 연속 어닐링 프로세스에서 제조한 냉연 강판에 비해 항복 강도가 높고, 항복점 연신이 발생하기 쉬워 연신이 낮은 등 가공성의 열화를 피할 수 없다. 구체적으로는, 연신에 의해 4 ％ 이상의 열화가 발생한다.

한편, 일본 특허 제2783452호 공보에는, Ni 예비 도금 후 430 내지 500 ℃까지 급속 가열하고, 아연 도금 후에 합금화 처리를 행한다고 하는 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 방법의 경우, 최고라도 합금화 처리 시의 550 ℃ 정도까지밖에 온도를 높일 필요는 없으며, 원판으로서 냉연 - 연속 어닐링 프로세스에서 제조한 냉연 강판을 사용하는 것이 가능하다. 그러나 냉연 강판에 있어서는 버클링이라 불리는 줄무늬 모양의 발생 방지나 형상 교정을 위해 0.6 내지 1.5 ％ 정도의 연신율로 조질(調質) 압연을 행하는 것이 통상이다. 그 정도의 조질 압연을 행한 저탄소 Al 킬드강의 냉연 강판을, 상기한 Ni 예비 도금법에 의한 아연 도금 프로세스를 통과시킨 경우, 승온시에 가동 전위에 고용 C가 고착하여 가공성이 열화되는 왜곡 시효 현상이 발생한다.

본 발명은 센지미어법이나 무산화로 방식에 비해 가공성이 양호하고, 또한 파우더링성이나 미끄럼 이동성도 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있는 도금 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해 예의 검토한 결과, 냉연 - 연속 어닐링 프로세스와 Ni 예비 도금법에 의한 아연 도금 프로세스 사이의 조질 압연을 전혀 행하지 않거나 또는 0.4 ％ 이하의 연신율로 행함으로써, 가공성의 열화가 적어 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판이 제조 가능한 것, 또한 파우더링성이나 미끄럼 이동성은 합금화 처리시의 온도 패턴을 임의의 조건 내로 함으로써 확보할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다. 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 질량 ％로, C : 0.01 내지 0.12 ％, Mn : 0.05 내지 0.6 ％, Si : 0.002 내지 0.1 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.03 ％ 이하, sol.Al : 0.005 내지 0.1 ％, N : 0.01 ％ 이하를 포함하고, 잔량부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강편을 열연, 산세, 냉연 후, 650 내지 900 ℃에서 어닐링하고, 250 내지 450 ℃까지 냉각하여 상기 온도 영역에서 120초 이상 유지 후 실온까지 냉각 후, 산세하고, 도중의 조질 압연을 행하지 않고 Ni 또는 Ni-Fe를 예비 도금하고, 5 ℃/초 이상으로 430 내지 500 ℃까지 가열 후 아연 도금욕 중에서 아연 도금하고, 와이핑 후에 20 ℃/초 이상의 승온 속도로 460 내지 550 ℃까지 가열하고, 균열 시간을 취하지 않거나, 혹은 5초 미만의 균열 유지 후, 3 ℃/초 이상으로 냉각하고, 최종의 조질 압연을 0.4 내지 2 ％의 연신율로 행하는 것을 특징으로 하는 가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

(2) 강편이, 질량 ％로 B : 0.005 ％ 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

(3) 예비 도금 전에 0.4 ％ 이하의 연신율로 조질 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

도1은 중간의 조질 압연의 연신율을 제외하고 본 발명의 범위 내에서 제조한 각종 도금 강판과 도중 단계에서의 냉연 강판에서, 연신 열화값(냉연 강판의 연신 - 도금 강판의 연신)을 측정하고, 그 평균값을 중간의 조질 압연의 연신율에 대해 플롯한 그래프. 또한, 각각의 중간의 조질 압연의 연신율에 있어서의 도금 강판에 서의 버클링의 발생 상태를, △(경미한 버클링 발생), ○(매우 경미한 버클링 발생), ◎(버클링 발생 없음)로 나타냈다.

우선, 본 발명이 대상으로 하는 강판의 성분 및 성분 범위를 한정한 이유를 서술한다. 또한, 이하 조성에 있어서의 질량 ％는 단순히 ％로 기재한다.

C는 경화 원소이며, C량이 적을수록 가공성에 유리하지만, 0.01 ％ 미만에서는 시효 열화가 크므로 바람직하지 않다. 또한, C량이 많아지면 지나치게 경질로 되고, 0.12 ％를 초과하면 가공성이 열화된다. 따라서, C량을 0.01 내지 0.12 ％로 하였다.

Mn은 인성을 부여하기 위해 필요한 원소이며, 0.05 ％ 이상의 양이 필요하다. 또한, Mn량이 많아지면 가공성이 열화되므로 상한을 0.6 ％로 하였다.

Si는 강의 탈산제로서 첨가되지만, 많아지면 가공성이나 화성 처리성을 열화시키므로 그 범위를 0.002 내지 0.1 ％로 하였다.

P는 불순물로서 불가피적으로 함유되어 연신에 악영향을 미치므로, 상한을 0.05 ％로 하였다.

S는 많아지면 열간 취성의 원인으로 되고, 또한 가공성을 열화시키므로 그 상한을 0.03 ％로 하였다.

Al은 강의 탈산제로서 첨가되어 강 중에 함유되지만, Al은 강 중의 고용 N을 AlN으로서 석출시키므로 고용 N 저감을 위해서는 중요한 원소이며, sol.Al로 0.005 ％ 이상 필요하다. 한편, Al량이 많아짐에 따라서 연신이 향상되지만, 0.1 ％를 초과하면 가공성을 열화시키므로 Al은 0.005 내지 0.1 ％로 하였다.

N은 불가피적 불순물로서 함유되지만, 고용 N의 상태로 잔류하면 버클링의 발생 원인으로 된다. Al이나 B를 첨가함으로써 석출시킬 수 있지만, N량이 많으면 가공성의 열화를 초래하므로 상한을 0.01 ％로 한다.

B는 강 중의 N을 BN으로서 석출시키므로, 고용 N 저감을 위해서는 중요한 원소이다. 그러나 B량이 증가하면 고용 B의 증가에 의해 재질 열화를 초래하므로, 필요에 따라서 0.005 ％ 이하의 범위에서 첨가해도 좋은 것으로 한다.

다음에, 본 발명에 따른 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다. 용강은 통상의 고로법으로 제조된 것 외에, 전로법과 같이 스크랩을 다량으로 사용한 것이라도 좋다. 슬래브는 통상의 연속 주조 프로세스에서 제조된 것이라도 좋고, 박(薄)슬래브 주조로 제조된 것이라도 좋다. 슬래브는 일단 냉각한 후, 열연 전의 가열로에서 가열해도 좋고, 냉각 도중에 고온 상태로 가열로에 장입하는, 이른바 HCR이나 DR이라도 좋다.

열연은 상기 성분계의 냉연 강판에 있어서의 통상의 제조 조건에서 실시된다. 조압연(粗壓延) 후에 조(粗)바아를 권취하여 보유 지지하는 코일 박스를 사용해도 좋다. 또한, 권취한 조바아를 되감을 때에 선행하는 조바아와 접합하여 압연하는, 이른바 열연 연속화 프로세스라도 좋다.

산세, 냉연에 대해서도 상기 성분계의 냉연 강판에 있어서의 통상의 제조 조건에서 실시된다. 냉연 후의 연속 어닐링 프로세스에서는, 우선 650 내지 900 ℃에서 재결정 어닐링을 실시한다. 650 ℃ 미만에서는 충분히 재결정이 발생하지 않 아 가공성의 열화를 초래한다. 또한, 900 ℃를 초과하면 이상 입성장에 의해 표면 성상이 열화된다. 그때의 유지 시간은 30 내지 200초 정도가 바람직하다.

다음에, 250 내지 450 ℃까지 냉각하고, 그 온도 영역에서 120초 이상 유지하는 과시효 처리에 의해 고용 C를 저감시킨다. 그 온도 영역을 벗어나거나 유지 시간이 짧으면 시멘타이트가 석출되기 어려워 고용 C의 저감이 불충분해진다. 또한, 재결정 어닐링으로부터의 냉각 패턴에 대해서는 특별히 규정하지 않지만, 600 ℃ 이하에서 50 ℃/초 이상의 냉각 속도를 취하는 것이 바람직하다. 과시효 처리의 온도 패턴에 대해서도 특별히 규정하지 않지만, 냉각 종료 온도 근방에서 보온해도 좋고, 그 온도로부터 서랭해도 좋다. 또한, 일단 250 ℃ 정도까지 냉각한 후, 450 ℃ 정도까지 가열하고 나서 서랭하는 패턴은 고용 C 저감의 면에서 바람직하다. 또한, 연속 어닐링시에 생성된 스케일을 제거하기 위해, 연속 어닐링 후에 다시 산세할 필요가 있다.

연속 어닐링 후의 조질 압연은 본 발명에서 가장 중요한 포인트이다. 도1 에 나타내는 바와 같이, 조질 압연의 연신율이 0, 즉 전혀 행하지 않으면 연신 열화는 거의 없다. 그에 의해, 그 후의 시효 열화가 억제되기 때문이다. 그러나 이 경우, 아연 도금 프로세스에서의 승온까지의 롤에서의 굽힘 가공에 의해 경미한 버클링이 발생하고, 도금 후에도 잔존한다. 약간의 버클링은 문제가 되지 않는 용도이면 좋지만, 자동차의 외판 등의 외관 엄격재에서는 문제가 된다. 그 경우는, 0.4 ％ 이하의 연신율로 조질 압연을 행하는 것이 바람직하다. 연신율이 높을수록 도금 강판의 가공성은 열화되지만, 연신에 의한 열화값은 2 ％ 정도까지 억제하는 것이 가능하다. 또한, 버클링 방지와의 양립이 가능해진다. 따라서, 이 중간 단계에서의 조질 압연의 유무 및 연신율에 대해서는 최종 제품의 용도에 따라서 가공성과 표면 품위의 밸런스로 정할 필요가 있다.

아연 도금 프로세스에 있어서는, 우선 도금 밀착성을 확보하기 위해 Ni 또는 Ni-Fe 합금을 예비 도금한다. 도금량으로서는 0.2 내지 2 g/㎡ 정도가 바람직하다. 예비 도금의 방법은 전기 도금, 침지 도금, 스프레이 도금 중 어느 것이라도 좋다. 그 후, 도금하기 위해 5 ℃/초 이상으로 430 내지 500 ℃까지 가열한다. 5 ℃/초 미만의 승온 속도로는 고용 C가 움직이기 쉬워 가공성의 열화를 초래한다. 바람직하게는, 30 ℃/초 이상으로 승온함으로써 열화는 더욱 억제된다. 또한, 이 가열 온도가 430 ℃ 미만에서는 도금시에 부도금(不鍍金)을 발생하기 쉽고, 500 ℃를 초과하면 가공부의 내적청성(red rust resistance)이 열화된다. 다음에, 아연 도금욕 중에서 아연 도금하고, 와이핑 후에 20 ℃/초 이상의 승온 속도로 460 내지 550 ℃까지 가열하고, 균열(均熱) 시간을 취하거나, 혹은 5초 미만의 균열 유지 후 3 ℃/초 이상으로 냉각한다. 승온 속도가 20 ℃/초 미만에서는 미끄럼 이동성이 악화된다. 가열 온도가 460 ℃ 미만에서는 합금화가 충분히 발생하지 않으므로 미끄럼 이동성이 악화되고, 550 ℃를 초과하면 가공성의 열화가 커진다. 균열 유지 시간이 5초를 초과하거나, 냉각 속도가 3 ℃/초 미만으로 되면 합금화가 지나치게 진행되어 파우더링성이 나빠진다.

아연 도금 프로세스 후는, 최종적인 형상 교정 및 항복점 연신의 소실을 위해 최종의 조질 압연을 행한다. 이 조질 압연에 있어서는, 연신율 0.4 ％ 미만에 서는 항복점 연신이 소실되지 않고, 연신율 2 ％를 초과하면 경질화 연신의 저하가 크다. 따라서, 연신율을 0.4 내지 2 ％로 하였다.

이상과 같은 열연 후의 각 공정, 산세, 냉연, 연속 어닐링, 조질 압연(중간), 예비 도금, 아연 도금 프로세스(합금화 처리 포함함), 조질 압연(최종)은 각각 독립된 공정이라도 상관없고, 부분적으로 연속되어 있는 공정이라도 상관없다. 생산 효율로부터 고려하면, 모두 연속화되어 있는 것이 이상적이다.

(제1 실시예)

표1에 나타낸 성분 조성을 갖는 250 ㎜ 두께의 연속 주조 슬래브를, 실기 연속 열연 라인에 있어서 1200 ℃로 재가열 후, 조압연하고, 900 ℃에서 마무리 압연을 종료하여 판 두께 2.8 ㎜로 하고, 600 ℃에서 권취 코일로 하였다. 이 열연 코일을 산세 - 냉연 - 연속 어닐링 - 조질 압연까지 연속된 실기 라인에서 냉연 강판으로 하였다. 판 두께 0.8 ㎜까지 냉연하고, 730 ℃에서 60초 어닐링 후, 650 ℃까지 2 ℃/초, 650 ℃로부터 400 ℃까지 100 ℃/초로 냉각하고, 350 내지 400 ℃에서 240초 유지한 후, 실온까지 냉각 후 산세하고, 조질 압연은 행하지 않고 샘플을 채취하였다. 이 샘플을 이후, 실험에서 처리하였다. 조질 압연은 행하지 않거나, 1 ％ 이하의 연신율로 행하였다. 그 후, 강판 한쪽 면당 0.5 g/㎡의 Ni 예비 도금을 행하고, 30 ℃/초로 470 ℃까지 가열 후, 아연 도금욕 중에서 아연 도금하고, 30 ℃/초로 500 ℃까지 가열 후, 5 ℃/초 이상으로 실온까지 냉각하고, 최종의 조질 압연을 0.8 ％의 연신율로 행하였다. 그 강판의 재질을 JIS 5호 인장 시험편에서의 인장 시험으로 조사하였다. 그 재질 및 버클링의 평가 결과를 표2에 나타낸 다. 또한, 비교를 위해 중간 단계에서의 냉연 강판 상태 및 동일 성분의 센지미어법으로 제조한 합금화 용융 아연 도금 강판에서의 재질 및 버클링의 평가 결과도 표2 중에 나타냈다.

주1 : ΔEL은 냉연 강판 상태에서의 연신에 대한 연신 열화값

주2 : 버클링의 평가는, △(경미한 버클링 발생), ○(매우 경미한 버클링 발생), ◎(버클링의 발생 없음)

표2에 나타낸 바와 같이, 본 발명예에서는 냉연 강판 상태에 대한 연신 열화값(ΔEL)을 2 ％ 이내로 억제하는 것이 가능하다. 그에 대해, 비교예나 센지미어법에서는 연신 열화가 크다.

(제2 실시예)

제1 실시예의 강 종류 A의 실기 제조 냉연 강판을, 0.4 ％의 연신율로 조질 압연을 행하고 강판 한쪽 면당 0.5 g/㎡의 Ni 예비 도금을 행하였다. 그 강판을 30 ℃/초로 470 ℃까지 가열 후, 450 ℃로 보온한 아연 도금욕(욕 Al 농도 0.15 ％) 중에 3초 유지 후, 와이핑으로 코팅 무게를 조정하고, 와이핑 바로 위의 소정의 승온 속도와 온도로 합금화하였다. 그 온도에서 유지하지 않거나 유지한 후, 냉각 가스에 의한 1차 냉각을 15초 행하고, 기수(氣水) 스프레이(air-water spray)로 실온까지 냉각하였다. 그 후, 최종의 조질 압연을 0.8 ％의 연신율로 행하였다.

성능 평가는 제1 실시예와 동일한 인장 시험 외에, 이하의 도금에 관한 평가를 행하였다. 평가 결과를 표3에 나타냈다.

(a) 파우더링성 : 방청 오일을 도포한 샘플에서, 드로잉비 2.0의 조건에서 40 ㎜ø의 원통 프레스[드로우 펀칭(draw-punching)]를 행하고, 그 측면을 테이프 박리하여 흑화도에 의해 평가하였다. 흑화도 0 내지 10 ％ 미만을「◎」, 10 내지 20 ％ 미만을「○」, 20 내지 30 ％ 미만을「△」, 30 ％ 이상을「×」로 평가하였다.

(b) 미끄럼 이동성 : 방청 오일을 도포한 샘플에서 평판 연속 미끄럼 이동 시험을 행하였다. 압착 하중 500 kgf로 5회의 연속 미끄럼 이동을 행하여, 5회째의 마찰 계수로 평가하였다. 마찰 계수 0.13 미만을「◎」, 0.13 내지 0.16 미만을「○」, 0.16 내지 0.2 미만을「△」, 0.2 이상을「×」로 평가하였다.

주1 : ΔEL은 냉연 강판 상태에서의 연신에 대한 연신 열화값

표3에 나타낸 바와 같이, 본 발명예에서는 파우더링성과 미끄럼 이동성이 매우 양호하고, 게다가 냉연 강판 상태에 대한 연신 열화값을 2 ％ 이내로 억제하는 것이 가능하다. 그에 대해, 비교예에서는 파우더링성 또는 미끄럼 이동성이 악화되거나, 연신 열화값이 커지고 있다.

본 발명에 따르면, 센지미어법이나 무산화로 방식에 비해 가공성이 양호하고, 또한 파우더링성이나 미끄럼 이동성도 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻는 것이 가능해 산업상의 장점은 크다.

Claims

질량 ％로

C : 0.01 내지 0.12 ％

Mn : 0.05 내지 0.6 ％

Si : 0.002 내지 0.1 ％

P : 0.05 ％ 이하

S : 0.03 ％ 이하

sol.Al : 0.005 내지 0.1 ％

N : 0.01 ％ 이하

를 포함하고, 잔량부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강편을 열연, 산세, 냉연 후, 650 내지 900 ℃에서 어닐링하고, 250 내지 450 ℃까지 냉각하여 상기 온도 영역에서 120초 이상 유지 후 실온까지 냉각 후, 산세하고, 도중에 조질 압연을 행하지 않고 Ni 또는 Ni-Fe를 예비 도금하고, 5 ℃/초 이상으로 430 내지 500 ℃까지 가열 후 아연 도금욕 중에서 아연 도금하고, 와이핑 후에 20 ℃/초 이상의 승온 속도로 460 내지 550 ℃까지 가열하고, 균열 시간을 취하지 않거나, 혹은 5초 미만의 균열 유지 후, 3 ℃/초 이상으로 냉각하고, 최종의 조질 압연을 0.4 내지 2 ％의 연신율로 행하는 것을 특징으로 하는 가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 강편이 질량 ％로, B : 0.005 ％ 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 예비 도금 전에 0.4 ％ 이하의 연신율로 조질 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 가공성, 파우더링성, 미끄럼 이동성이 양호한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.