KR20090122346A - 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립, 및 그 제조방법 - Google Patents

냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립, 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20090122346A
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데이비드 닐 핸런
마르고트 줄리아 블로트
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코루스 스타알 베.뷔.
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Abstract

본 발명은 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립에 관한 것으로서, 중량%로, 0.04 - 0.30% C, 1.0 - 3.5% Mn, 0 - 1.0% Si, 0 - 2.0% Al, 0 - 1.0% Cr, 0 - 0.02% P, 0 - 0.01% S, 0 - 0.25% V, 0 - 0.1% Nb, 0 - 0.20% Ti, 0 - 0.015% N, 0 - 0.010% B, 불가피한 불순물, 잔부 철을 포함하며, 용융아연도금 또는 용융아연합금 코팅층을 갖고, 상기 아연합금은 0.3 - 4.0% Mg, 0.05 - 6.0% Al; 선택적으로 최대 0.2%의 하나 또는 2 이상의 추가 원소; 불가피한 불순물; 잔부 아연으로 구성되며, 또한 상기 강 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립, 및 그 제조방법{COLD ROLLED AND CONTINUOUSLY ANNEALED HIGH STRENGTH STEEL STRIP AND METHOD FOR PRODUCING SAID STEEL}
본 발명은 아연합금 코팅층을 구비한 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고강도 강은 중량 감소의 경향의 결과로서 자동차 또는 빌딩용도의 사용이 증가되고 있다. 차량 구조에 사용된 재료의 두께를 감소시키기 위한 보상으로서, 고강도를 갖는 재료가 고려되어야 한다. 그러나, 통상적으로 고강도는 성형성에 관한 대가를 요구한다. 그 결과, 양호한 성형성을 갖는 많은 고강도 강이 현재 주목받고 있다. 이들 강 개발은 미세구조와 화학조성의 매우 특정한 조합 및 설계되고 제어된 제조공정에서 제조된 강에서 통상적으로 얻어진다.
고강도를 갖는 얇은 강을 사용하는 것은 부식에 대한 적절한 보호를 요구한다. 이 보호는 강에 금속 코팅을 제공하는 것에 의해 달성될 수 있다. 특히 자동차 및 빌딩용도의 강 스트립에 아연코팅을 제공하는 것이 잘 알려져 있다. 경제적으로 강 스트립상의 얇은 아연층을 얻기 위해, 강을 용융 아연조를 통해 이동시키는 용융아연도금(hot dip galvanizing)에 의해 강 스트립을 코팅하는 것이 일반적인 실시이다. 용융 아연이 강에 접착되고, 욕으로부터의 강의 출발 시점에서, 대부분의 경우에 잉여 아연은 얇은 코팅층을 얻기 위해 통상적으로 가스 나이프를 사용하여 강으로부터 제거된다. 아연 코팅의 품질을 개선 및/또는 강 스트립을 코팅하는 공정을 개선하기 위해, 욕에 소정 화학 원소를 첨가하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려져 있다. 이러한 원소로서, 종종 알루미늄 및 마그네슘이 선택되고 있다.
고강도 강의 제조에서 미세구조의 변동의 결과로 기계적 특성에 상당한 변동이 일으나기 쉽기 때문에 신중한 조율의 조합이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 공정 변동에 덜 민감한 일정한 기계적 특성을 갖는 고강도 강을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 고강도 강을 아연도금할 때, 이들 강은 강에 사용된 합금 원소의 높은 함량의 결과로 아연코팅층에 대한 낮은 젖음성을 나타내는 문제점을 갖는다. 비활성 계면(금 위의 물과 같은) 사이의 젖음의 열역학적 평형 상태와는 대조적으로, 용융도금에 의한 액체 Zn-코팅과 강 표면의 커버링은 복잡한 반응성 젖음 공정이다. 그러나, Mn, Al, Si 등과 같은 산소에 높은 친화력을 갖는 합금 원소는 어닐링공정 동안 강 표면에 풍부한 산화물을 유도하는 것으로 알려져 있다. 이러한 산화물과 액체 아연의 젖음성은 일반적으로 매우 낮은 것으로 알려져 있다.
본 발명의 목적은 강의 합금 원소의 높은 레벨이 완전한 젖음성을 달성하기 위해서는 불리한 것에도 불구하고, 고강도 강 기재의 완전한 젖음성을 제공하는 아연코팅층을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 목적은 하기 조성(달리 언급되지 않는 한 모든 퍼센테이지는 wt%임)을 포함하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립에 의해 달성된다.
0.04 - 0.30% C
1.0 - 3.5% Mn
0 - 1.0% Si
0 - 2.0% Al
0 - 1.0% Cr
0 - 0.02% P
0 - 0.01% S
0 - 0.25% V
0 - 0.1% Nb
0 - 0.20% Ti
0 - 0.015% N
0 - 0.010% B
불가피한 불순물
잔부 철,
상기 강 스트립에 용융아연도금 아연합금 코팅층이 제공되며,
상기 아연합금 코팅층은 0.3 - 4.0% Mg, 0.05 - 6.0% Al 및 선택적으로 최대 0.2%의 하나 또는 2 이상의 추가 원소; 불가피한 불순물; 잔부 아연으로 구성된다.
0.2 wt% 미만의 소량으로 첨가될 수 있는 추가 원소는 Pb 또는 Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr 또는 Bi이다. Pb, Sn, Bi 및 Sb는 통상적으로 스팽글(spangle)을 형성하기 위해 첨가된다. 바람직하게는, 아연합금내의 추가 원소의 전체량은 최대 0.2%이다. 이들 소량의 추가 원소는 코팅의 특성도를 변경시키지 않고 또한 욕을 통상의 용도에 대해 임의의 상당한 범위로 변경시키지 않는다. 바람직하게는, 하나 또는 2 이상의 추가 원소는 각각 ＜0.02 wt%, 바람직하게는 각각 ＜0.01 wt%의 양으로 아연합금 코팅내에 존재한다. 이는 추가 원소가 마그네슘 및 알루미늄의 첨가와 비교하여 상당한 범위로 내부식성을 변화시키지 않고, 코팅된 강 스트립을 매우 비싸게 만들기 때문이다. 추가 원소는 용융아연도금용 용융 아연합금을 갖는 욕내에서 드로스 형성을 방지하기 위해서, 또는 코팅층내에 스팽글을 형성하기 위해서만 통상적으로 첨가된다. 따라서, 추가 원소는 가능한한 낮게 유지되어야 한다. 아연합금 코팅층의 두께는 대부분의 용도에서 두꺼운 코팅이 필요하지 않기 때문에 3 내지 12 ㎛가 바람직하다. 본 발명에 따른 아연합금 코팅층은 최대 12 ㎛의 두께가 최대 모든 용도에서 충분하며 부식에 대한 보호를 개선시킨다. 얇은 코팅층은 또한 본 발명에 따른 코팅층을 구비한 2개의 강 시트를 함께 용접, 예컨대 레이저 용접하는데 유익하다. 바람직한 실시예에 있어서, 아연합금 코팅층은 3 - 10 ㎛의 두께를 가지며, 이는 자동차 용도에 대해 바람직한 두께 범위이다. 더욱 바람직한 실시예에 따르면, 아연합금 코팅층은 3 - 8 ㎛ 또는 7 ㎛의 두께를 갖는다. 이 두께는 스페이서 없이 형성되는 개선된 레이저 용접이 중요할 때 더욱 바람직하다.
본 발명자들은 본 발명에 따른 강은 강 기재의 젖음성에 역효과로 알려진 높은 레벨의 합금 원소에도 불구하고, 본 발명에 따른 아연합금 코팅층에 대한 우수한 기재 젖음성을 제공하는 것을 발견하였다. 본 발명에 따른 강은 니켈이 Mg와 MgNi2 및 Mg2Ni 화합물을 형성하기 때문에 합금 원소로서 니켈을 함유하지 않는다는 것이 중요하다. 강 중의 니켈이 도금욕의 Mg와 이들 화합물을 형성하면, 도금욕의 바람직하지 않은 Mg-고갈과 조합하여 바람직하지 않은 드로스 형성이 발생된다. 이러한 이유로, 니켈-함유 기재는 바람직하지 않다.
바람직하게는, 미세구조는 90 내지 65%, 바람직하게는 85 내지 70%, 더욱 바람직하게는 80 내지 75%의 페라이트를 포함한다. 이상영역 어닐링(inter-critical annealing) OAT 직후에 냉각하기 전에 존재하는 오스테나이트 분율은 비페라이트 미세구조 성분, 바람직하게는 베이나이트, 마르텐사이트, 침상 페라이트로 완전히 변태되거나 또는 잔류 오스테나이트로서 부분적으로 보존된다. 일실시예에 있어서, 강 스트립은 90 내지 65%의 페라이트를 포함하고, 미세구조의 잔부는 침상 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트이다. 바람직하게는, 미세구조는 펄라이트를 함유하지 않지만, 펄라이트내의 층상(lamellae) 형태가 아닌 세멘타이트와 같은 탄화철 석출물이 강내에 존재할 수 있다. 따라서, 양호한 부식 보호를 구비한 소망 기계적 특성을 갖는 강 기재의 조합이 얻어진다. 알루미늄 함량은 용접성을 손상시키지 않도록 6%로 제한된다. Mg-함유 아연층은 비-Mg-함유 아연층 보다 더 단단한 것으로 일반적으로 여겨진다. 이는 이 층들이 더 취성인 것을 일반적으로 의미함에도 불구하고, 본 발명자들은 아연합금 코팅층의 접착이 성형 동안 높은 접촉 압력에도 더 우수하고, 아연합금층은 압력에 굴복당하지 않고 성형 동안 및 후에 제품을 부식에 대해 보호하도록 그 자리에 잔류한다는 것을 발견하였다. 성형 공정에서의 고강도 강 성분의 성형 동안의 높은 접촉 압력은 용융아연도금층에서 종종 일어나는 것과 같은 코팅의 손상이 없으며, 또한 정규 융용아연도금층에서 쉽게 일어나는 것과 같은 벗겨짐도 없다. 이는 Mg 첨가가 코팅된 강과 (열간)성형 공구 사이의 윤활을 촉진시키는 이로움에 의한 것이다. 본 발명자들은 아연욕에서의 Mg-산화물 형성이 코팅 동안 아연의 증발을 보호하는 것으로 믿는다. 감소된 아연 증발은 또한 용융아연도금 동안 스나우트 영역(snout area)에서 효과적이다. 스나우트는 스트립이 아연욕으로 진입하는 위치이다. 일반적으로, 아연은 증발하여 더 찬 영역에서 스나우트내의 스트립과 아연욕에 떨어지는 먼지(아연 또는 아연산화물)를 형성한다. 이는 아연 코팅에 결함을 유발한다. 욕 표면상의 Mg 산화물은 이 영역에서의 아연의 증발을 제한하며, 따라서 아연 코팅에 결함이 생기는 것을 감소시킨다.
Fe2Al5의 형성 때문에, 코팅층이 피착되는 욕은 전술한 바와 같이 추가 원소로서 철을 함유하지 않음에도 불구하고 코팅층은 약간의 철을 항상 함유한다. 철은 강 기재가 사용되기 때문에 불가피한 불순물을 구성한다. 철은 추가 원소는 아니며, 1.5%, 바람직하게는 1.0%를 초과하지 않아야 한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 코팅층내의 철 함량은 0.6% 미만, 바람직하게는 0.4% 미만으로 제한된다. 더욱 바람직하게는, 철 함량은 0.2% 미만으로 제한된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 강 기재는 명시적으로 청구된 합금원소만으로 이루어진다. 산소 또는 희토류원소와 같은 다른 원소는 불가피한 불순물로서만 존재하며, 잔부는 철이다.
Fe와 Zn 사이의 모든 반응을 방지하는 것이 중요하지 않은 경우, 0.05%의 최소 레벨의 알루미늄이 사용될 수 있다. 어떠한 알루미늄 없이, 두꺼운 고체 Fe-Zn 합금은 강 표면에서 성장하며, 코팅 두께는 가스로 닦아내는 것에 의해 매끄럽게 조정되지 않을 수 있다. 0.05%의 알루미늄 함량은 문제의 Fe-Zn 합금 형성을 방지하는데 충분하다. 바람직하게는, 알루미늄 함량은 0.3% 이상이다. 마지막으로, 강의 인산염처리성(phosphatability)은 Mg 첨가의 결과로서 개선된다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 아연합금은 0.3 - 2.3 wt% 마그네슘 및 0.6 - 2.3 wt% 알루미늄을 포함한다. 마그네슘 레벨을 최대 2.3%로 제한하는 것에 의해, 아연욕에 산화물 드로스의 형성이 감소되며, 상당히 높은 레벨에서 부식 보호를 유지한다. 알루미늄 함량을 제한하는 것에 의해, 용접성이 개선된다. 바람직한 실시예에 있어서, 아연합금층내의 실리콘 함량은 0.0010 wt% 미만이다.
바람직한 실시예에 따르면, 강 스트립은 1.6 - 2.3 wt% 마그네슘 및 1.6 - 2.3 wt% 알루미늄을 함유하는 아연합금의 아연합금 코팅층을 갖는다. 이는 이들 값에서 코팅의 부식 보호가 최대이고, 부식 보호가 작은 조성 변화에 영향을 받지 않기 때문에 바람직한 실시예이다. 2.3 wt% 초과의 마그네슘과 알루미늄은 코팅을 취성을 갖게 하고 코팅의 표면 품질을 열화시킨다.
바람직한 실시예에 따르면, 강 스트립은 0.6 - 1.3 wt% 알루미늄 및/또는 0.3 - 1.3 wt% 마그네슘을 함유하는 아연합금의 아연합금 코팅층을 갖는다. 이들 소량의 알루미늄과 마그네슘으로, 종래의 용융아연도금욕 및 장치의 주요 변경이 필요하지 않으며, 0.3 내지 1.3 wt% 레벨의 마그네슘은 내부식성을 상당히 개선시킨다. 통상적으로, 이들 양의 마그네슘에 대해, 0.5 wt% 초과의 알루미늄은 종래의 욕 보다 더 많은 산화물 드로스가 욕에 형성되는 것을 방지하도록 첨가된다:드로스는 코팅의 결함을 유발한다. 이들 마그네슘과 알루미늄 함량을 갖는 코팅은 높은 표면 품질 요구 및 개선된 내부식성이 필요한 용도에 최적이다.
바람직하게는, 아연합금은 0.8 - 1.2 wt% 알루미늄 및/또는 0.8 - 1.2 wt% 마그네슘을 함유한다. 이들 양의 알루미늄과 마그네슘은 종래의 용융아연도금과 비교하여 제한된 추가비용으로 높은 내부식성, 우수한 표면 품질, 우수한 성형성 및 양호한 용접성을 갖는 코팅층을 제공하는데 최적이다.
바람직한 실시예에 따르면, 강 스트립은 마그네슘 함량(wt%)에서 ± 최대 0.3 wt%의 알루미늄 함량의 용융아연도금 아연합금 코팅층을 갖는다. 욕에 형성된 드로스는 알루미늄 함량이 마그네슘 함량과 같거나 또는 거의 같을 때 상당한 레벨로 억제되는 것을 발견하였다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 아연합금 코팅으로 코팅된 강 스트립은 0.07 - 0.16% C, 1.4 - 2.0%, 바람직하게는 1.5 - 1.8% Mn, 0.2 - 0.4%, 바람직하게는 0.25% 이상의 Si, 0.5 - 1.5% Al, 0.4 - 0.8% Cr, 0 - 0.05% Ti, 0 - 0.03% Nb, 0 - 0.01% N, 불순물로서 0 - 0.002% B 및 V를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 붕소는 합금원소로서 첨가되지 않지만, 존재한다면 불순물로만 존재한다. 붕소는 경화성(hardenability)에 상당히 영향을 주어, 잔류 오스테나이트를 희생하여 마르텐사이트 형성을 자극하며, 이에 의해 강의 성형성을 손상시키는 것으로 알려져 있다. 이 실시예에 따른 강의 미세구조는 펄라이트는 없으며, 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함한다. 바람직하게는, 잔류 오스테나이트의 체적 분율은 1 내지 10%, 바람직하게는 약 5%이다. 베이나이트는 바람직하게는 탄화물이 없다. 이들 강은 높은 연성 및 우수한 내부식성 및 용접성과 조합하여 양호한 인장강도를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 강 스트립은 0.07 - 0.12% C 및 0.5 - 1.0% Al을 포함한다. 이 실시예에 따른 강의 인장강도는 다소 낮으며, 약 600 MPa이다. 합금원소의 감소는 펄라이트 없이 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 미세구조를 얻기 위해 냉간압연 후의 어닐링 처리가 필요하다는 것을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 아연합금 코팅층을 갖는 강 스트립은 0.07 - 0.20% C, 1.2 - 3.5% Mn, 0 - 1.5% Al, 0 - 0.15% Ti, 0 - 0.002% B를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 붕소는 합금원소로서 첨가되지 않지만, 존재한다면 불순물로만 존재한다. 이 실시예에 따른 강의 미세구조는 펄라이트는 없으며, 페라이트, 마르텐사이트 및 탄화물을 포함한다. 바람직하게는, 페라이트의 체적 분율은 70 내지 85%, 바람직하게는 약 80%이다. 아연합금 코팅층의 도포는 양호한 연성을 갖는 고강도 강을 제공한다. 바람직하게는, 강 스트립은 0.07 - 0.17% C, 1.2 - 2.5% Mn 및 0 - 1.0% Al을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 강 스트립은 0.07 - 0.12% C, 1.2 - 2.0% Mn, 0 - 0.4% Si, 0 - 1.0% Al, 0 - 0.05% Ti, 0 - 0.07 Nb, 0 - 0.01% N을 포함한다. 양 바람직한 실시예는 더 높은 연성과 우수한 내부식성 및 용접성과 조합하여 다소 낮은 인장강도를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 아연합금 코팅으로 코팅된 강 스트립은 0.15 - 0.30% C, 1.5 - 3.5% Mn, 0.5 - 2.0% Al, 0 - 0.05% Nb, 0 - 0.01% N, 0 - 0.002% B를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 붕소는 합금원소로서 첨가되지 않지만, 존재한다면 불순물로만 존재한다. 이 실시예에 따른 강의 미세구조는 펄라이트는 없으며, 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함한다. 이 강은 종종 TRIP-강으로 언급된다. 바람직하게는, 잔류 오스테나이트의 체적 분율은 1 내지 10%, 바람직하게는 약 5%이다. 베이나이트는 바람직하게는 탄화물이 없다. 아연합금 코팅층의 도포는 양호한 연성 및 우수한 내부식성 및 용접성을 갖는 고강도 강을 제공한다. 일실시예에 있어서, 강 스트립은 0.15 - 0.24% C, 1.5 - 2.0% Mn, 0.2 - 0.8%, 바람직하게는 0.2 - 0.6%, 바람직하게는 0.25% 이상의 Si, 0.5 - 1.5% Al, 0 - 0.05%, 바람직하게는 최대 0.03%의 Nb를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 강 스트립은 0.15 - 0.20% C를 포함한다.
본 발명의 두번째 관점에 따르면, 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립을 제조하기 위해 하기 제조단계를 포함하는 제조방법에 관한 것이다:
- 하기 조성의 냉간압연 강 스트립을 제공하는 단계:
0.04 - 0.30% C
1.0 - 3.5% Mn
0 - 1.0% Si
0 - 2.0% Al
0 - 1.0% Cr
0 - 0.02% P
0 - 0.01% S
0 - 0.25% V
0 - 0.1% Nb
0 - 0.20% Ti
0 - 0.015% N
0 - 0.010% B
불가피한 불순물
잔부 철
- 상기 스트립을 이상영역 어닐링 온도(intercritical annealing temperature) IAT로 가열하는 단계:
- 페라이트 대 오스테나이트의 소망 비율을 얻도록 충분한 어닐링 시간 동안 IAT에서 상기 스트립을 유지하는 단계:
- 상기 스트립을 과시효 온도(over-aging temperature) OAT로 냉각하는 단 계:
- 과시효 시간 동안 OAT에서 상기 스트립을 유지하는 단계:
- 상기 스트립을 용융아연도금 온도 GT로 가열하는 단계:
- 상기 강 스트립상에 코팅되는 아연합금 코팅층용 아연합금을 함유하는 아연욕 온도 ZBT를 갖는 용융 욕내로 상기 스트립을 침지하는 것에 의해 상 기 스트립을 코팅하는 단계:
- 상기 스트립을 냉각하는 단계:
IAT로의 강 스트립의 가열 동안, IAT 및 IAT에서의 어닐링 시간에 따라 실질 페라이트계 강 매트릭스는 부분적으로 오스테나이트로 변태된다. 간략화를 위해, IAT는 도 1에 도식적으로 묘사된 바와 같이 일정하게 선택될 수 있지만, 또한 도 2에 도식적으로 묘사된 바와 같이 IAT에서의 어닐링 처리의 말단에서 페라이트 대 오스테나이트의 소망 비율을 달성하도록 스트립을 IAT 보다 약간 낮은 온도로 빠르게 가열하고, 이어서 피크 IAT로 천천히 가열하고, 다시 IAT 보다 약간 낮은 온도로 천천히 냉각시키는 것도 가능하다. 바람직하게는, OAT로의 냉각 전에 오스테나이트 함량의 체적 분율은 최대 50%이다. 그러나, 충분한 경화능을 유지하도록, 체적 분율은 바람직하게는 10 내지 35%, 바람직하게는 15 내지 30%, 바람직하게는 20 내지 25%이다. 본 발명의 일실시예에 있어서, IAT는 750 내지 850℃, 바람직하게는 780 내지 830℃이다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 강 기재는 명확하게 청구된 합금원소만으로 이루어진다. 산소 또는 희토류원소와 같은 다른 원소는 불가피한 불순물로서만 존재하며, 잔부는 철이다.
일실시예에 있어서, IAT로의 가열은 오스테나이트의 빠른 핵형성을 달성하도록 Ac1+20 내지 Ac1+80의 과열로 Ac1 초과 온도로 빠르게 실시된다. 본 발명자들은 이 빠른 가열 단계는 직접가열식 노(DFF)에서의 가열에 부합되는 대부분의 어닐닝 장치에서 일어나며, 따라서 빠른 가열 단계는 DFF의 출구에서 종료되며, 미세구조의 미세화 및 띠 없는 구조(band free structure)의 촉진을 통해 연성의 유지 또는 개선과 함께 강도의 증가가 얻어진다. Ac1 초과의 과열과 조합된 빠른 가열의 효과는 본 발명의 모든 실시예에서 발견되었다. 극한인장강도의 개선은 화학 조성에 따라 30 내지 120 MPa의 범위이다. 바람직하게는, 가열속도는 10 내지 50℃/s, 더욱 바람직하게는 15 내지 40℃/s이다. 가열속도에 대한 적절한 값은 15 내지 25℃/s, 예컨대 약 20℃/s에서 발견되었다. 빠른 가열 후에, IAT로의 잔여 가열은 더 느린 가열속도(도 2 참조)에서 실시될 수 있으며, 또는 IAT는 빠른 가열속도(도 1참조)에 의해 이미 도달되었을 수 있다.
일실시예에 있어서, 과시효 온도 OAT는 GT 보다 최대 150℃, 바람직하게는 GT 보다 최대 100℃, 더욱 바람직하게는 GT 보다 최대 70℃, 가장 바람직하게는 GT 보다 최대 50℃ 더 낮다. OAT를 GT 보다 더 낮게 함으로써, 공정은 IAT로부터의 냉각 후의 소망 미세구조 및 후속 용융도금으로부터 독립적으로 OAT에서의 과시효 처리를 달성하도록 맞춰질 수 있다. GT 미만의 온도에서의 과시효는 강도 및 연성의 매우 양호한 조합을 제공하는 것이 발견되었다. 한편, 용융도금 처리는 우수한 부식 보호, 코팅 커버리지 및 코팅 접착을 달성하도록 최적화될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, OAT는 GT보다 10℃ 이상, 바람직하게는 GT 보다 20℃ 이상, 더욱 바람직하게는 GT 보다 30℃ 이상 더 낮다. 본 발명의 일실시예에 있어서, OAT로부터 GT로의 온도 증가는 유도가열 단계에 의해 달성된다. 유도가열은 융융도금되는 강 스트립의 표면을 오염시키지 않도록 빠르고 깨끗한 가열공정이며, 매우 짧은 가열섹션이면 충분하다. 강 스트립의 OAT로부터 GT로의 가열을 달성하는데 있어 가열 단계에 제한은 없지만, 본 발명자들은 OAT와 GT 사이의 10 내지 75℃의 온도차가 유도가열에 경제적인 것을 발견하였다.
일실시예에 있어서, 아연욕 온도 ZBT는 GT보다 최대 25℃, 바람직하게는 GT 보다 최대 20℃, 더욱 바람직하게는 GT 보다 최대 15℃, 가장 바람직하게는 GT 보다 최대 10℃ 더 낮다. 바람직하게는, 용융 아연합금 욕으로 도입되기 전의 강 스트립의 온도 GT는 380℃ 내지 850℃, 바람직하게는 용융 아연합금 욕의 온도와 욕 온도의 25℃ 초과 사이이다. 강 스트립의 온도는 아연 욕의 국부 응고를 방지하도록 아연합금의 융점 보다 더 낮지 않아야 한다. 높은 강 스트립 온도는 아연의 더 높은 증발을 유도하여 먼지(dust) 형성을 가져온다. 또한, 높은 강 스트립 온도는 아연 욕을 가열시킬 수 있고 욕내의 아연의 연속적인 냉각을 요구하기 때문에 고비용이 들 수 있다. 이들 이유로, 강 스트립의 온도는 욕 온도 보다 약간 높은 것이 바람직하다.
일실시예에 있어서, OAT는 350 내지 450℃, 바람직하게는 380 내지 430℃이다. 이들 온도 경계내의 OAT는 고강도 및 연성을 달성하기 위한 최적의 미세구조를 제공하는 것을 발견하였다.
일실시예에 있어서, ZBT는 430 내지 490℃, 바람직하게는 440 내지 480℃, 더욱 바람직하게는 450 내지 470℃이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 용융 아연 ZBT의 온도는 380℃ 내지 550℃, 바람직하게는 430℃ 내지 490℃에서 유지된다. 440℃의 하한은 어떠한 응고를 피하는데 절대적이다. 아연 욕 온도를 증가시키는 것은 아연 증발을 증가시키며 아연도금 라인에서의 먼지 형성을 유발하여 표면 결함을 일으킨다. 따라서, 상한은 기술적으로 기능한 상한으로서, 당연히 550℃, 바람직하게는 480℃ 이하여야 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 전술한 제욕방법에 따른 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립을 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 강 스트립은 wt%로 하기 조성을 포함하거나 바람직하게 하기 조성으로 이루어진다:
0.04 - 0.16% C, 바람직하게는 0.08 - 0.12% C
1.4 - 2.0% Mn, 바람직하게는 1.5 - 1.8% Mn
0.2 - 0.4% Si, 바람직하게는 0.25% 이상
0.5 - 1.5% Al
0.4 - 0.8% Cr
0 - 0.05% Ti
0 - 0.03% Nb
0 - 0.01% N
0 - 0.002% B, 바람직하게는 불순물로서의 붕소
불순물로서의 V
불가피한 불순물
잔부 철
바람직한 실시예에 있어서, 붕소는 합금원소로서 첨가되지 않지만, 존재한다면 불순물로만 존재한다. 강 기재 조성, 어닐링 처리, 용융도금 처리 및 용융도금처리로부터 독립적으로 미세구조를 제어할 수 있는 능력의 이 조합은 우수한 강도, 일관성(consistency) 및 연성의 고강도 강 스트립을 제공하며, 코팅 처리는 코팅의 가장 좋은 품질을 얻도록 과시효 처리로부터 독립적으로 실시될 수 있다. 이는 일반적으로 어닐링 공정의 초기 단계에서 생성된 미세구조 성분 및 그에 의한 기계적 특성이 이후의 용융아연도금 처리 단계에서 악영향을 받기 때문에 큰 이점을 갖는다. 과시효와 용융도금 사이에서의 스트립의 가열은 바람직하게는 유도가열에 의해 얻어진다. 바람직한 실시예에 있어서, 강 스트립은 0.04 - 0.12% C 또는 0.08 내지 0.12% C를 포함한다. 본 발명자들은 40초 내지 150초, 바람직하게는 60초 내지 100초, 더욱 바람직하게는 70초 내지 90초의 과시효 시간 동안 OAT가 380 내지 430℃로 선택될 때, 이 특정 조성, 특히 0.3 내지 0.7%의 알루미늄 함량을 갖는 강에 대해 강도와 연성의 매우 양호한 조합이 얻어진 것을 발견하였다. 강의 알루미늄 함량이 약 1%일 때, 400 내지 420℃의 OAT에서의 120초의 어닐링 시간은 양호한 결과를 제공하였다.
아연합금 코팅의 품질을 더 개선시키기 위해, 아연합금 코팅 단계 후 및 대기온도로의 냉각단계 전에 용융아연도금 단계가 사용될 수 있다. 용융아연도금 단계는 예를 들면 470 내지 550℃에서 20초 내지 40초 동안 스트립을 가열하고 바로 이어서 아연합금 코팅에서의 철 함량을 최대 15%, 바람직하게는 7 내지 13%, 예컨대 약 10%로 달성하도록 용융도금하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 있어서, 아연합금은 0.3 - 4.0% Mn 및 0.3 - 6.0% Al; 선택적으로 최대 0.2%의 하나 또는 2 이상의 추가 원소; 불가피한 불순물; 잔부 아연으로 구성된다. 바람직하게는, 아연합금은 0.3 - 2.3 wt% 마그네슘; 0.5 - 2.3 wt% 알루미늄; 선택적으로 ＜0.2 wt%의 하나 또는 2 이상의 추가 원소; 불가피한 불순물; 잔부 아연으로 구성된다. 바람직하게는 아연합금은 0.0010 wt% 미만의 실리콘을 포함한다.
일실시예에 있어서, 아연합금욕은 1.5 - 2.3 wt% 마그네슘 및 1.5 - 2.3 wt% 알루미늄을 함유한다. 바람직하게는 아연합금욕은 0.6 - 1.3 wt% 알루미늄, 바람직하게는 0.7 - 1.2 wt% 알루미늄을 함유하며, 그리고 아연합금욕은 0.3 - 1.3 wt% 마그네슘, 바람직하게는 0.7 - 1.2 wt% 마그네슘을 모두 함유하거나 어느 하나를 함유한다. 산업적 시험은 본 발명에 따른 조성을 갖는 다양한 강 기재로 실시되었다. 아연합금 코팅층은 각각 1.5 내지 2.0% 범위의 실질적으로 동등한 알루미늄 및 마그네슘 함량을 포함하였다. 접착은 훌륭하였으며, 상당한 양의 합금원소의 사용에도 불구하고 강 기재의 조성에 독립적이었다.

Claims (19)

  1. 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립에 있어서,
    하기 조성(wt%)을 포함하며,
    0.04 - 0.30% C
    1.0 - 3.5% Mn
    0 - 1.0% Si
    0 - 2.0% Al
    0 - 1.0% Cr
    0 - 0.02% P
    0 - 0.01% S
    0 - 0.25% V
    0 - 0.1% Nb
    0 - 0.20% Ti
    0 - 0.015% N
    0 - 0.010% B
    불가피한 불순물
    잔부 철,
    용융아연도금 또는 용융아연도금 아연합금 코팅층을 갖고,
    상기 아연합금은 0.3 - 4.0% Mg, 0.05 - 6.0% Al 및 선택적으로 최대 0.2%의 하나 또는 2 이상의 추가 원소; 불가피한 불순물; 잔부 아연으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아연합금은 0.3 - 2.3 wt% 마그네슘 및 0.6 - 2.3 wt% 알루미늄을 포함하며, 바람직하게는 상기 아연합금은 1.6 - 2.3 wt% 마그네슘 및 1.6 - 2.3 wt% 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강 스트립은 90 내지 65% 페라이트, 잔부는 침상 페라이트, 베이나이트, 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트립은
    0.04 - 0.30% C
    1.0 - 3.5% Mn
    0 - 1.0% Si
    0 - 2.0% Al
    0 - 1.0% Cr
    0 - 0.02% P
    0 - 0.01% S
    0 - 0.25% V
    0 - 0.1% Nb
    0 - 0.20% Ti
    0 - 0.015% N
    0 - 0.010% B
    불가피한 불순물
    잔부 철로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트립은
    0.07 - 0.16% C, 바람직하게는 0.08 - 0.12% C
    1.4 - 2.0% Mn, 바람직하게는 1.5 - 1.8% Mn
    0.2 - 0.4% Si, 바람직하게는 0.25% 이상의 Si
    0.5 - 1.5% Al, 바람직하게는 0.5 - 1.0% Al
    0.4 - 0.8% Cr
    0 - 0.05% Ti
    0 - 0.03% Nb
    0 - 0.01% N
    0 - 0.002% B,
    불순물로서의 V
    불가피한 불순물
    잔부 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트립은
    0.07 - 0.20% C, 바람직하게는 0.07 - 0.17% C
    1.2 - 3.5% Mn, 바람직하게는 1.2 - 2.5% Mn
    0 - 1.5% Al, 바람직하게는 0 - 1.0% Al
    0 - 0.15% Ti
    0 - 0.002% B를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 강 스트립은
    0.07 - 0.12% C
    1.2 - 2.0% Mn
    0 - 0.4% Si
    0 - 1.0% Al
    0 - 0.05% Ti
    0 - 0.07% Nb
    0 - 0.01% N
    0 - 0.002% B를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트립은
    0.15 - 0.30% C, 바람직하게는 0.15 - 0.24% C
    1.5 - 3.5% Mn, 바람직하게는 1.5 - 2.0% Mn
    0.5 - 2.0% Si, 바람직하게는 0.5 - 1.5% Al
    0 - 0.05% Nb
    0 - 0.01% N
    0 - 0.002% B
    불가피한 불순물
    잔부 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 강 스트립은
    0.15 - 0.20% C
    1.5 - 2.0% Mn
    0.2 - 0.6% Si
    0.5 - 1.5% Al
    0 - 0.05% Nb를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립.
  10. 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립 제조방법에 있어서,
    - 하기 조성의 냉간압연 강 스트립을 제공하는 단계:
    0.04 - 0.30% C
    1.0 - 3.5% Mn
    0 - 1.0% Si
    0 - 2.0% Al
    0 - 1.0% Cr
    0 - 0.02% P
    0 - 0.01% S
    0 - 0.25% V
    0 - 0.1% Nb
    0 - 0.20% Ti
    0 - 0.015% N
    0 - 0.010% B
    불가피한 불순물
    잔부 철
    - 상기 스트립을 이상영역 어닐링 온도 IAT로 가열하는 단계:
    - 페라이트 대 오스테나이트의 소망 비율을 얻도록 충분한 어닐링 시간 동안 IAT에서 상기 스트립을 유지하는 단계:
    - 상기 스트립을 과시효 온도 OAT로 냉각하는 단계:
    - 과시효 시간 동안 OAT에서 상기 스트립을 유지하는 단계:
    - 상기 스트립을 용융아연도금 온도 GT로 가열하는 단계:
    - 상기 강 스트립상에 코팅되는 아연합금 코팅층용 아연합금을 함유하는 아연욕 온도 ZBT를 갖는 용융 욕내로 상기 스트립을 침지함으로서 상기 스트립을 코팅하는 단계:
    - 상기 스트립을 냉각하는 단계:
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 OAT는 GT보다 최대 150℃ 및/또는
    상기 OAT는 GT보다 10℃ 이상 낮은 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 OAT로부터 GT로의 온도 증가는 유도가열 단계에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 ZBT는 GT보다 최대 25℃ 더 낮은 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 OAT는 350 내지 450℃ 및/또는
    상기 ZBT는 430 내지 490℃ 및/또는
    상기 IAT는 750 내지 850℃, 바람직하게는 780 내지 830℃인 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 스트립은 wt%로
    0.07 - 0.16% C, 바람직하게는 0.08 - 0.12% C
    1.4 - 2.0% Mn, 바람직하게는 1.5 - 1.8% Mn
    0.2 - 0.4% Si, 바람직하게는 0.25% 이상의 Si
    0.5 - 1.5% Al
    0.4 - 0.8% Cr
    0 - 0.05% Ti
    0 - 0.03% Nb
    0 - 0.01% N
    0 - 0.002% B
    불순물로서의 V
    불가피한 불순물
    잔부 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 OAT는 40초 내지 150초의 과시효 시간 동안 380 내지 430℃인 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅된 강 기재는 코팅 단계 후 및 냉각단계 전에 용융아연도금 처리되는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  18. 제 10 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아연합금은 0.3 - 4.0% Mg 및 0.05 - 6.0% Al; 선택적으로 최대 0.2%의 하나 또는 2 이상의 추가 원소; 불가피한 불순물; 잔부 아연으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 아연합금은 1.5 - 2.3 wt% 마그네슘 및 1.5 - 2.3 wt% 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 냉간압연 및 연속 어닐링 고강도 강 스트립 제조방법.
KR1020097017762A 2007-02-23 2008-02-22 냉간압연 및 연속어닐링 고강도 강 스트립, 및 그 제조방법 KR20090122346A (ko)

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