KR20100076758A - 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고주파 유도가열로를 이용하므로써 소지철 내부의 조직이 변태되지 않으며, 따라서 고강도가 확보되는 합금화 용융아연도금강판 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, Si 및 Mn 난도금 성분을 포함하는 냉연강판을 합금화 용융아연도금하여 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 고주파 유도가열로를 이용하여 합금화 처리함을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금강판 제조방법이 제공된다. Si 및 Mn 난도금 성분을 포함하는 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 있어서, 고주파 유도가열로를 이용하여 합금화 처리하므로써 강판의 극표층은 열에 의하여 소지철과 아연도금층이 합금화되지만 소지철 내부에는 열영향이 적으므로 소둔 및 냉각중에 형성된 강의 조직, 구체적으로는 잔류오스테나이트 및/또는 마텐사이트 조직이 변태되지 않고 그대로 존재하므로 강재중에 별도로 고가의 합금원소를 투입하거나 도금욕에 첨가원소를 투입하지 않더라도 합금화 용융아연도금강판의 우수한 기계적 특성, 구체적으로는 고강도 및 고인성이 확보된다.
합금화 용융아연도금강판, 고강도강, 표면외관, 고주파 유도가열
Description
본 발명은 난도금성 성분을 포함하는 고강도 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 고주파 유도가열로를 이용하므로써 소지철 내부의 조직이 변태되지 않으며, 따라서 고강도가 확보되는 합금화 용융아연도금강판 제조방법에 관한 것이다.
차체경량화와 안정성이 요구되는 자동차용 부품에 사용하기 위한 강판은 높은 강도와 내식성이 요구된다.
이러한 요구에 대응하기 위해 개발된 강판은 주로 변태조직을 이용하여 강도를 높인 고강도강(Advance High Strength Steel: 이하,'AHSS강'이라 함.)으로서 주로 Si 및 Mn을 다량(예를들어, Si 0.05~2 중량% 및 Mn 0.5~2.5 중량% 포함)함유한다.
난도금성 성분인 Si 및 Mn은 고강도의 변태조직강 제조에는 바람직하게 사용되는 성분이지만 이들은 소둔시 Si 및 Mn등이 강판 표면에 농화되어 산화물을 형성하며, Si, Mn 산화물 피막으로 인하여 용융아연도금시 젖음성(아연도금의 부착성)을 저해한다.
따라서, Si 및 Mn의 표면농화 및 산화물 형성을 방지하기 위한 방법으로, 미국 특허공개 2006-108032는 아연도금욕에 Cr을 첨가하여 도금성을 개선하고 있다. 그러나, 도금욕 중에 Cr을 첨가할 경우, 용융아연에 대한 고용한도의 제한으로 Cr을 충분히 첨가할 수 없고 Cr이 도금욕 표면에 산화층을 형성시켜 드로스를 발생시키는 문제점이 있다. 미국특허공개 2008-53576은 강중에 Ni을 첨가하여 소둔중에 Ni의 내부산화를 통해 Si 및 Mn의 표면농화를 억제하여 도금성을 확보하고 있다. 그러나, 강중에 첨가되는 Ni 은 고가이므로 제조원가가 상승하는 문제점이 있다. 또한, 미국특허 US 6913658에서는 소둔로의 이슬점을 제어하여 도금성을 확보하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 로내 이슬점을 제어하기 어려우며 다른 강종에는 표면산화를 일으킬 수 있는 문제점을 가지고 있다.
또한, 상기한 Si 및 Mn을 포함하는 강종을 합금화 용융아연도금으로 제조할 경우, 표면에 농화되어 있는 Si 또는 Mn의 산화물로 인해 합금화 온도가 증가되는 문제점이 있다. 그뿐만 아니라, 변태조직을 이용하여 강도를 확보하는 고강도강(AHSS)은 합금화 후에도 잔류오스테나이트나 마텐사이트 조직이 잔존하여야 하는데, 상기한 이유로 합금화 온도가 증가할 경우에는 높은 합금화 온도로 인하여 이들 조직이 변태되어 페라이트나 베이나이트 조직으로 바뀌게 되는 문제가 있다. 이렇게 강재 조직이 변태될 경우에는 강도 및 인성이 낮게 된다.
따라서, 고강도의 합금화 용융아연도금강판을 제조할 수 있는 새로운 방법이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 합금화 용융아연도금강판의 제조공정중 합금화 단계에서 강 내부는 열영향으로 인한 온도상승이 억제되고 강판의 극표층만이 가열되어 합금화 이후에도 우수한 강도 및 인성이 확보되는 합금화 용융아연도금강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면,
Si 및 Mn 난도금 성분을 포함하는 냉연강판을 합금화 용융아연도금하여 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서,
고주파 유도가열로를 이용하여 합금화 처리함을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금강판 제조방법이 제공된다.
Si 및 Mn 난도금 성분을 포함하는 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 있어서,
고주파 유도가열로를 이용하여 합금화 처리하므로써 강판의 극표층은 열에 의하여 소지철과 아연도금층이 합금화되지만, 소지철 내부에는 열영향이 적으므로 소둔 및 냉각중에 형성된 강의 조직, 구체적으로는 잔류오스테나이트 및/또는 마텐사이트 조직이 변태되지 않고 그대로 존재하므로 강재중에 별도로 고가의 합금원소를 투입 하거나 도금욕에 첨가원소를 투입하지 않더라도 합금화 용융아연도금강판의 우수한 기계적 특성, 구체적으로는 고강도 및 고인성이 확보된다.
본 발명은 Si 및 Mn을 포함하는 냉연강판의 합금화 용융아연도금강판 제조방법에 있어서, 고주파 유도가열로를 이용하여 합금화 처리함을 특징으로 한다.
변태조직을 이용한 변태강화강인 고강도강(Advance High Strength Steel: AHSS)에는 Si 및 Mn이 함유된다. 즉, 이러한 고강도강은 Si 및 Mn등의 고용원소가 침입 또는 치환되어 스트레인 필드(Strain Field)를 형성하는 강화기구에 의해 고강도가 달성된다. 그러나, Si 및 Mn을 포함하는 강종은 소둔중에 Si 및 Mn이 표면에 농화되어 산화물을 형성하며, 이러한 산화물로 인하여 합금화 용융아연도금강판 제조과정중 합금화 단계에서 합금화 온도가 상승된다. 한편, 높은 강도 확보를 위해서는 합금화 용융아연도금강판중에 잔류오스테나이트나 마텐사이트 조직이 잔존하여야 하나, 높은 합금화 온도로 인하여 잔류오스테나이트나 마텐사이트 조직이 페라이트나 베이나이트 조직으로 변태되며, 따라서, 합금화 용융아연도금강판에서 충분한 강도 및 인성이 확보되지 않는다.
따라서, 본 발명의 일 구현에 의한 방법에서는 Si 및 Mn을 포함하는 냉연강판의 합금화 용융아연도금처리 공정의 합금화단계에서 고주파 유도가열로 합금화처리하므 로서 고강도가 확보됨을 특징으로 한다. 종래의 합금화단계에서는 약 100kHz의 저주파로 유도가열하였다. 그러나, 이러한 저주파 유도가열은 강판 소재 조직 내부까지 깊숙이 침투하므로 강재 내부의 조직 또한 페라이트나 베이나이트 조직으로 변태되며, 따라서, 저주파 유도가열로 합금화처리하여 얻어진 합금화 용융아연도금강판은 충분한 강도 및 인성등의 기계적 특성이 확보되지 않는다.
그러나, 본 발명의 일 구현에 의한 방법에서와 같이 고주파, 구체적으로는 100kHz 초과 내지 1,000KHz의 고주파(100 kHz < f ≤ 1,000 kHz )로 유도가열하여 합금화하는 경우에, 강판의 극표층은 가열되어 소지철 표면과 아연도금층이 합금화되지만 소지철 내부에 대한 열영향은 적기 때문에 소둔 및 냉각중에 형성된 강 내부의 조직, 구체적으로는 잔류오스테나이트 및/또는 마텐사이트 조직은 변태되지 않고 잔류하므로 우수한 기계적 특성을 나타낸다. 이때 고주파 유도가열로의 주파수 결정이 중요한데 주파수가 너무 낮을 경우에는 열영향부가 커서 강판의 내부조직에도 열의 영향이 미치게 되어 조직이 분해(변태)되는 단점이 있고 주파수가 너무 높을 경우에는 강판의 에지(edge)부에서 스파크가 일어나거나 합금층의 소지철과의 밀착성이 열화되는 단점이 있다. 따라서, 100kHz 초과 내지 1000kHz의 고주파, 바람직하게는 200kHz 내지 800kHz (200kHz ≤ f ≤ 800kHz)의 고주파, 보다 바람직하게는, 300kHz 내지 500kHz (300kHz ≤ f ≤ 500kHz)의 고주파로 유도가열하는 것이 좋다.
본 발명의 일 구현에 의한 합금화 용융아연도금강판 제조방법은 Si 및 Mn을 포함하는 어떠한 냉연강판도 적용될 수 있다. 따라서, 강판의 조성을 한정할 필요는 없지만, 상술한 바와 같이 Si와 Mn의 농화가 심각한 강에서 더욱 유리한 효과를 얻을 수 있으므로 그 예를 든다면, Si 0.05~2 중량% 및 Mn 0.5~2.5 중량% 를 포함하는 강재에 적용될 수 있다. 특히, 이상조직강(Dual Phase Steel, DP) 혹은 변태유기소성강(Transformation Induced Plasticity, TRIP)에 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 구체적인 합금화 용융아연도금 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1에 합금화 용융아연도금처리에 사용되는 장치의 개략적인 도면을 도시하였다.
소둔 및 냉각된 강판(1)은 용융아연도금욕(3)에 인입되어 강판에 용융아연이 부착되고 싱크롤(2)에 의해 방향이 전환되고 에어나이프(4)에 의해 아연도금부착량이 조절된다. 에어나이프(4)를 통과한 강판은 고주파 가열유도로(5)를 통과하면서 520 내지 600℃로 가열되고 강판 표면과 아연층이 합금화되어 합금화 용융아연도금강판이 된다. 합금화 온도범위는 일반적인 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명에 의한 방법에서는 상기 고주파 유도가열로(5)에는 100kHz 초과 내지 1,000KHz의 고주파가 인가된다.
고주파 유도가열로(5)를 통과한 합금화 용융아연도금강판은 주변 공기나 수분에 의해 냉각되면서 탑롤(7)까지 이동하면서 고강도 합금화 용융아연도금강판이 완성된다.
합금화 아연도금공정중 고주파수의 유도가열로를 사용함을 제외한 용융아연부착단계에서의 아연도금욕 조성, 아연도금 공정조건, 아연도금부착량, 합금화 온도등은 이 기술분야에서 일반적으로 행하여지는 어떠한 범위 및 조건으로 행할 수 있는 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예
두께 1.2mm인 하기 표 1의 DP 냉연강판을 수소함량이 10부피%인 환원로에서 800℃에서 60초간 소둔하였다. 하기 표 1의 DP 냉연강판은 하기 표 1의 Si, Mn 및 C함량, 기타 불순물로서 Al: 0.04wt%이하, P: 0.01wt%이하, B: 100ppm이하, Sb: 0.5wt%이하 및 잔부 Fe로 조성된다. 하기 환원열처리된 강판을 Al:0.13중량%, Fe:0.02중량%, 및 잔부 Zn으로 조성되는 460℃ 아연도금욕에 3초간 침적하여 도금부착량을 단면기준으로 50g/m2로 용융아연 도금하고, 고주파 유도가열로의 주파수를 하기 표 1과 같이 변경하여 600℃에서 합금화처리하였다.
이렇게 얻어진 합금화 용융아연 도금강판은 기계적 특성을 조사하기 위해 JIS 5호 시편으로 가공하였다. 그 후, 인장시험기를 이용하여 발명예 및 비교예 시편의 인장강도 및 연신율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 소지강판 표면과 아연도금층의 밀착성으로 파우더링 시험(powdering test)법으로 측정하였다. 즉, 아연도금강판을 60°로 벤딩(bending)하고 벤딩된 안쪽의 60°각도를 이루는 부분에 셀로판 테이프를 부착시켰다 떼어내고 이를 흰색 종이에 붙여서 박리된 아연도금의 정도를 육안으로 관찰하여 소지강판 표면과 아연도금층을 밀착성을 평가하였다. 밀착성 평가는 1등급에서 5등급으로 구분하고 1등급과 2등급을 양호로 그리고 3등급 이하를 불량으로 평가하였다. 등급의 판정기준으로 다음과 같다.
(밀착성 평가기준)
1등급- 아연도금량의 10면적% 이하 박리.
2등급- 아연도금량의 10면적 % 초과 20면적 % 이하 박리.
3등급- 아연도금량의 20면적 % 초과 30면적 % 이하 박리.
4등급- 아연도금량의 30면적 % 초과 50면적 % 이하 박리.
5등급- 아연도금량의 50면적 % 초과 박리.
[표 1]
상기 표 1 에 나타낸 바와 같이, 고강도강(AHSS)을 100kHz 초과 내지 1,000KHz의 고주파로 합금화한 경우에 동일 강종에 비하여 우수한 인장강도 및 연신율을 나타내었다. 또한, 발명예의 합금화 용융아연도금강판은 강판 표면과 아연도금층 사이에 우수한 밀착성을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 의한 합금화 용융아연도금강판 제조방법에 사용되는 장치를 나타내는 개략도이다.
* 도면의 주요부위에 대한 간단한 설명 *
1... 강판 2... 싱크롤
3... 용융아연도금욕 4... 에어 나이프
5... 유도로 6... 전력 공급원(power supply)
7... 탑롤
Claims (5)
- Si 및 Mn 난도금 성분을 포함하는 냉연강판을 합금화 용융아연도금하여 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서,고주파 유도가열로를 이용하여 합금화 처리함을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금강판 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고주파 유도가열에서 주파수는 100kHz 초과 내지 1,000KHz임을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금강판 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 고주파 유도가열에서 주파수는 200kHz 내지 800kHz임을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금강판 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 냉연강판은 DP(Dual Phase) 강판임을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금강판 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 냉연강판은 TRIP(Transformation Induced Plasticity) 강판임을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금강판 제조방법.
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-
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