KR20110023911A - 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

도금 불균일이나 부도금, 프레스 성형 후에 줄무늬 형상 결함이 발생하지 않는, 외관인 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판과 그 제조 방법을 제공한다. 강 성분으로서, 질량％ 로, C : 0.0005 ∼ 0.0040 ％, Si : 0.1 ∼ 1.0 ％, Mn : 1.0 ∼ 2.5 ％, P : 0.01 ∼ 0.20 ％, S : 0.015 ％ 이하, Al : 0.01 ∼ 0.10 ％, N : 0.0005 ∼ 0.0070 ％, Ti : 0.010 ∼ 0.080 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％, Cu : 0.05 ∼ 0.50 ％, Ni : 0.03 ∼ 0.50 ％ 를 함유하고, 또한 하기 식 (1) 및 식 (2) 를 만족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 페라이트 단상 조직을 갖고, 인장 강도 (TS) 가 440 ㎫ 이상이다. [Ti]
Figure pct00017
(47.9/14) × [N] + (47.9/12) × [C] (1), [Ni]

Description

외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법{HIGH-STRENGTH HOT-DIP ZINC-COATED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT SURFACE APPEARANCE AND PROCESS FOR PRODUCTION OF SAME}
본 발명은 자동차의 내판 및 외판으로서 바람직한 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, CO2 배출 규제가 엄격화되고, 자동차의 경량화에 의한 연비 향상의 필요성이 커지고 있어, 자동차 부품에 대한 고강도 강판의 적용에 의한 박육화가 진행되고 있다. 적용 범위가 넓어짐에 따라 고강도 용융 아연 도금 강판에 있어서도 성형성과 표면 품질에 대한 요구가 엄격해지고 있다. 이 때문에, 성형성 및 내식성의 관점에서 C 및 N 을 석출 고정시킨, 이른바 IF 강에 고용 강화 원소를 첨가한 고강도의 용융 아연 도금 구리판이 많이 사용되고 있다 (특허문헌 1). 용융 아연 도금 강판의 표면 품질이 열화되는 요인으로는, 지철 표층에서의 Fe-Si 산화물이나 SiO2 등의 Si 산화물의 석출에 의해 도금 불균일이나 부도금이 발생하는 것이나, 열간 압연시에 생성된 스케일이 산세 및 냉연 후에 부분적으로 잔존함으로써 도금 불균일이 되는 스케일성의 표면 결함이 알려져 있다. 또, 소둔 중에 불균일한 질화가 일어나는 경우, 프레스 성형시에 불균일한 변형을 일으켜 제품 표면에 요철 등이 발생하여 줄무늬 형상의 결함이 되는 경우가 있다.
이들 문제를 해결하는 것으로서, 표면 성상과 프레스 성형성이 우수한 세미 극저 탄소 강판 및 그 제조 방법이 개시되어 있다 (특허문헌 2). 또, 열연시에 효과적으로 디스케일링하는 기술로서, 표면 성상이 양호한 열연강판의 제조 방법이 개시되어 있다 (특허문헌 3). 또, 소둔시의 질화를 억제하는 기술로서, 강판의 소둔 과정에 있어서의 침질 (侵窒) 방지법이 개시되어 있다 (특허문헌 4).
일본 공개특허공보 2007-169739호 일본 특허공보 제4044795호 일본 공개특허공보 평6-269840호 일본 공개특허공보 소48-48318호
특허문헌 1 의 기술은 도금 강판의 외관 품질의 향상에 지견을 주는 것은 아니다.
특허문헌 2 의 기술에서는 비교적 C 량이 많아, C 및 N 을 합금 석출물로서 고정시키기 위해 탄질화물 생성 원소인 Nb 및 Ti 를 다량으로 첨가할 필요가 있고, 이 때문에, 소둔 중에서의 질화로 인해 프레스 성형 후에 줄무늬 형상의 결함이 발생할 가능성이 높다. 또, 스케일성의 표면 결함에 대하여 지견을 주는 것은 아니다.
특허문헌 3 의 기술에서는 마무리 압연기 입측에서의 재가열이 필수로 에너지 비용의 증가를 초래한다. 또, 조(粗)압연시에 스케일이 맞물려 결함 원인이 존재하는 경우에는, 재가열의 효과는 한정적이다.
특허문헌 4 의 기술은 저탄소강의 뱃치 소둔시의 질화 방지 기술로서, 극저 탄소 그리고 고강도 강판의 연속 소둔시의 질화의 거동에 대하여 지견을 주는 것은 아니다.
이와 같이 IF 강을 베이스로 한 고강도의 용융 아연 도금 강판에 있어서는, Si 산화물에서 기인하는 도금 불균일이나 부도금, 스케일성의 도금 불균일, 소둔시의 질화에 의한 프레스 성형 후의 줄무늬 형상 결함을 완전하게 방지할 수 없어 충분한 외관 품질을 달성할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 과제는 상기 종래 기술의 문제점을 해소하여 Si 산화물에서 기인하는 도금 불균일이나 부도금, 스케일성의 도금 불균일이 없고, 소둔시의 질화에 의한 프레스 성형 후의 줄무늬 형상 결함이 발생하지 않는, 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해, 강 성분 및 제조 조건에 대하여 검토하여 이하의 지견을 얻음으로써 본 발명에 이르렀다.
Si 산화물에서 기인하는 도금 불균일에 대해서는, 강 성분으로서 Cu, Ni 첨가에 의해 슬라브 가열시의 지철 표층에서의 Si 농화 및 Si 산화물의 생성을 억제함과 함께, 생성된 Si 산화물을 조압연 및 마무리 압연시의 디스케일링 강화로 제거함으로써 방지할 수 있다.
스케일성의 도금 불균일에 대해서는 조압연 및 마무리 압연에서의 디스케일링 강화를 실시하고, 추가로 소둔로의 수소 농도를 제어함으로써 억제할 수 있다.
소둔시의 질화에 의한 프레스 성형 후의 줄무늬 형상 결함에 대해서는, 소둔로 내의 수소 농도가 높은 경우에는 질화는 보다 발생하기 쉬워지지만, 강 성분으로서 Cu 및 Ni 를 동시에 첨가함으로써, 수소 농도가 높은 경우에도 표층의 질화를 억제할 수 있고, 또한 열연에서의 디스케일링 강화에 의해 강판의 표면 상태가 균일해져, 약간의 질화가 발생하는 경우에 있어서도 질화가 균일하게 일어남으로써 프레스 성형 후에 줄무늬 형상의 결함이 되지 않는다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 수단은 하기와 같다.
[1] 강 성분으로서, 질량％ 로, C : 0.0005 ∼ 0.0040 ％, Si : 0.1 ∼ 1.0 ％, Mn : 1.0 ∼ 2.5 ％, P : 0.01 ∼ 0.20 ％, S : 0.015 ％ 이하, Al : 0.01 ∼ 0.10 ％, N : 0.0005 ∼ 0.0070 ％, Ti : 0.010 ∼ 0.080 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％, Cu : 0.05 ∼ 0.50 ％, Ni : 0.03 ∼ 0.50 ％ 를 함유하고, 또한 하기 식 (1) 및 식 (2) 를 만족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 페라이트 단상 조직을 갖는 강판 표면에, 용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층을 갖고, 인장 강도 (TS) 가 440 ㎫ 이상을 갖는 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판이다.
[Ti]
Figure pct00001
(47.9/14) × [N] + (47.9/12) × [C] … (1)
[Ni]
Figure pct00002
0.4 × [Cu] … (2)
단, [원소] 는 원소의 함유량 (질량％) 이다.
[2] 강 성분으로서, 추가로 Sb : 0.0030 ∼ 0.0150 ％, Sn : 0.0020 ∼ 0.0150 ％ 중 어느 1 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, [1] 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판이다.
[3] 강 성분으로서, 추가로 Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％, V : 0.01 ∼ 0.08 ％, Mo : 0.01 ∼ 0.10 ％ 중 어느 1 종 이상을 함유하고, Nb 또는 V 를 함유하는 경우에는 하기 식 (3) 을 만족하는 것을 특징으로 하는, [1] 또는 [2] 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 강판이다.
[Ti] + [Nb] + [V]
Figure pct00003
0.08 … (3)
단, [원소] 는 원소의 함유량 (질량％) 이다.
[4] [1], [2] 또는 [3] 에 기재된 조성으로 이루어지는 강 슬라브를, 열간 압연 공정에 있어서, 1100 ℃ 이상으로 가열하고, 조압연을 3 패스 이상에서 실시하고, 또한 상기 조압연의 각 패스 중 적어도 3 패스는 압연 전에 디스케일링을 실시하고, 추가로 마무리 압연 전에 충돌압 1.0 ㎫ 이상의 디스케일링을 실시하고, 마무리 압연을 Ar3 점 이상 950 ℃ 이하에서 종료한 후, 550 ℃ 이상 680 ℃ 이하에서 감고, 산세 후에 50 ％ 이상 80 ％ 이하의 압하율로 냉간 압연을 실시하고, 그 후 소둔 공정에 있어서, 수소 농도 7.0 용적％ 이상의 환원 분위기 중에서 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하에서 30 s 이상 균열 (均熱) 한 후, 용융 아연 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 페라이트 단상 조직 그리고 인장 강도 (TS) 가 440 ㎫ 이상인, 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법이다.
[5] [1], [2] 또는 [3] 에 기재된 조성으로 이루어지는 강 슬라브를, 열간 압연 공정에 있어서, 1100 ℃ 이상으로 가열하고, 조압연을 3 패스 이상에서 실시하고, 또한 상기 조압연의 각 패스 중 적어도 3 패스는 압연 전에 디스케일링을 실시하고, 추가로 마무리 압연 전에 충돌압 1.0 ㎫ 이상의 디스케일링을 실시하고, 마무리 압연을 Ar3 점 이상 950 ℃ 이하에서 종료한 후, 550 ℃ 이상 680 ℃ 이하에서 감고, 산세 후에 50 ％ 이상 80 ％ 이하의 압하율로 냉간 압연을 실시하고, 그 후 소둔 공정에 있어서, 수소 농도 7.0 용적％ 이상의 환원 분위기 중에서 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하에서 30 s 이상 균열한 후, 용융 아연 도금을 실시하고, 합금화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 페라이트 단상 조직 그리고 인장 강도 (TS) 가 440 ㎫ 이상인, 외관이 우수한 고강도 합금 용융 아연 도금 강판의 제조 방법이다.
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판은, 도금 불균일이나 부도금이 없고, 또한 프레스 성형 후에 있어서도 줄무늬 형상의 표면 결함이 발생하지 않아 우수한 외관이 얻어진다. 본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판은, 자동차의 내판이나 외판의 부재에 사용되는 강판으로서 유용하다.
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판에 대하여 강 성분의 한정 이유를 설명한다. 또한, 강 성분에 관한 「％」표시는, 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 를 의미한다.
C : 0.0005 ∼ 0.0040 ％
C 는 낮은 편이 성형성에 유리하고, 또 C 량에 따라 탄화물로서 고정시키는 Ti 등의 합금 첨가량도 증가하기 때문에, 상한을 0.0040 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.0030 ％ 이하이다. 하한은 낮은 편이 바람직하지만, C 량을 극단적으로 낮게 하는 경우에는 제강 비용이 상승하기 때문에, 하한을 0.0005 ％ 로 한다.
Si : 0.1 ∼ 1.0 ％
Si 는 고용 강화 원소로서 유효하고, 비교적 성형성을 떨어뜨리지 않고 강도를 상승시킬 수 있다. 이 효과를 얻기 위해 하한을 0.1 ％ 로 한다. 과잉으로 첨가된 경우에는, 슬라브 가열시의 표면 농화나 표층에서의 Si 산화물의 생성이 현저히 많아지고, Cu 및 Ni 첨가나 열연에서의 디스케일링에 의해서도 Si 산화물이 충분히 제거되지 않아 불균일이나 부도금이 발생하기 때문에, 상한을 1.0 ％ 로 한다. 외관 품질의 관점에서 바람직하게는 0.7 ％ 이하이다.
Mn : 1.0 ∼ 2.5 ％
Mn 은 고용 강화 원소로서 유효하고, 고강도화를 위해 하한을 1.0 ％ 로 한다. 바람직하게는 1.5 ％ 이상이다. 과잉으로 첨가된 경우에는, 성형성이나 내 (耐) 2 차 가공 취성이 저하되기 때문에, 상한을 2.5 ％ 로 한다. 바람직하게는 2.2 ％ 이하이다.
P : 0.01 ∼ 0.20 ％
P 는 고용 강화 원소로서 유효하고, r 값을 상승시키는 효과도 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상 첨가할 필요가 있다. 바람직하게는 0.03 ％ 이상이다. 과잉으로 첨가된 경우에는, 입계에 대한 편석이 현저해져 입계를 취화시키거나 중앙에 편석되기 쉬워지기 때문에, 상한을 0.20 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.
S : 0.015 ％ 이하
S 의 함유량이 많은 경우에는, MnS 등의 황화물이 많이 생성되어 신장 플랜지성으로 대표되는 국부 연성이 저하되기 때문에, 상한을 0.015 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.010 ％ 이하이다. S 에는 스케일 박리성을 향상시키는 효과도 있기 때문에, 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Al : 0.01 ∼ 0.10 ％
Al 은 탈산에 필요한 원소이며, 이 효과를 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상 첨가할 필요가 있지만, 0.10 ％ 를 초과하여 첨가해도 효과가 포화되기 때문에, 상한을 0.10 ％ 로 한다.
N : 0.0005 ∼ 0.0070 ％
N 는 C 와 같이 마찬가지로 낮은 편이 성형성에 유리하고, 또 N 량에 따라 질화물로서 고정시키는 Ti 등의 합금 첨가량도 증가하기 때문에, 상한을 0.0070 ％ 로 한다. 하한은 낮은 편이 바람직하지만, N 량을 극단적으로 낮게 하는 경우에는 제강 비용이 상승하기 때문에, 하한을 0.0005 ％ 로 한다.
Ti : 0.010 ∼ 0.080 ％, [Ti]
Figure pct00004
(47.9/14) × [N] + (47.9/12) × [C]
Ti 는 고용 C 및 N 을 TiC, TiN 으로서 고정시킴으로써 성형성을 향상시키기 위해 첨가한다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.010 ％ 이상 첨가할 필요가 있고, 또한 C 및 N 을 충분히 고정시키기 위해서는 C 및 N 량에 따라 첨가량을 변화시킬 필요가 있어, 하기 식 (1) 을 만족할 필요가 있다.
[Ti]
Figure pct00005
(47.9/14) × [N] + (47.9/12) × [C] … (1)
단, [원소] 는 원소의 함유량 (질량％) 이다.
과잉으로 첨가해도 C, N 의 고정 효과가 포화될 뿐만 아니라, 소둔 중에 질화가 일어나기 쉬워져 프레스 성형 후에 줄무늬 형상의 결함이 발생하기 때문에, 상한을 0.080 ％ 로 한다.
Cu : 0.05 ∼ 0.50 ％
Cu 는 본 발명에서 우수한 외관을 얻기 위해 중요한 원소이다. 극저 탄소 고강도 강판에 있어서, Ni 와 동시에 첨가함으로써, 수소 농도가 높은 분위기에서도 소둔시의 질화를 억제하여 프레스 성형 후의 줄무늬 형상의 결함 발생을 억제할 수 있다. 이것은 Cu 와 Ni 의 양방이 표면에 농화됨으로써 소둔시의 질화가 효과적으로 억제되는 것으로 생각된다. 또, 슬라브의 가열시에 Si 의 표면 농화나 Si 산화물의 생성을 억제하는 효과가 있고, 또한 Cu 는 고용 강화 원소로서도 유효하여, 이들 효과를 얻기 위해서는 0.05 ％ 이상 첨가할 필요가 있다. 과잉으로 첨가한 경우에는 비용 상승을 초래할 뿐만 아니라, 열간 압연시에 표면에 미소한 균열이 발생하여 표면 품질이 저하되기 때문에, 상한을 0.50 ％ 로 한다.
Ni : 0.03 ∼ 0.50 ％, [Ni]
Figure pct00006
O.4 × [Cu]
Ni 는 본 발명에서 우수한 외관을 얻기 위해 중요한 원소이다. 극저 탄소 고강도 강판에 있어서, Cu 와 동시에 첨가함으로써, 수소 농도가 높은 분위기에서도 소둔시의 질화를 억제하여 프레스 성형 후의 줄무늬 형상의 결함 발생을 억제할 수 있다. 이것은 Cu 와 Ni 의 양방이 표면에 농화됨으로써 소둔시의 질화가 효과적으로 억제되는 것으로 생각된다. 또, 슬라브의 가열시에 Si 의 표면 농화나 Si 산화물의 생성을 억제하는 효과나, 고용 강화 원소로서의 효과, 그리고 Ni 는 Cu 에서 기인하는 열연시의 표면의 균열을 억제하는 효과가 있어, 이들 효과를 얻기 위해서는 0.03 ％ 이상 첨가할 필요가 있음과 함께, 하기 식 (2) 를 만족하도록 Cu 의 첨가량에 따라 변화시킬 필요가 있다.
[Ni]
Figure pct00007
0.4 × [Cu] … (2)
0.50 ％ 를 초과하여 첨가해도 이들 효과가 포화되고, 또 비용이 상승하기 때문에, 상한을 0.50 ％ 로 한다.
B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％
B 는 내 2 차 가공 취성을 향상시키고, 조직을 세립화하여 고강도화하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해 하한을 0.0005 ％ 로 한다. 0.0020 ％ 를 초과하여 첨가한 경우에는 성형성의 저하가 현저하기 때문에, 0.0020 ％ 를 상한으로 한다.
상기 강 성분 이외에, 이하의 이유 때문에 Sb : 0.0030 ∼ 0.0150 ％, Sn : 0.0020 ∼ 0.0150 ％, Nb : 0.01 ∼ 008 ％, V : 0.01 ∼ 0.08 ％, Mo : 0.01 ∼ 0.10 ％ 중 어느 1 종 이상을 첨가해도 된다.
Sb : 0.0030 ∼ 0.0150 ％
Sb 는 표면 농화에 의해 질화를 억제하는 원소로서, 0.0030 ％ 이상 첨가함으로써, 또한 소둔 중의 질화에서 기인하는 프레스 성형 후의 줄무늬 형상의 결함의 발생을 억제할 수 있다. 0.0150 ％ 이상 첨가해도 효과가 포화될 뿐만 아니라 비용 상승을 가져오기 때문에, 상한을 0.0150 ％ 로 한다.
Sn : 0.0020 ∼ 0.0150 ％
Sn 도 Sb 와 마찬가지로 표면 농화에 의해 질화를 억제하는 원소로서, 0.0020 ％ 이상 첨가함으로써, 또한 소둔 중의 질화에서 기인하는 프레스 성형 후의 줄무늬 형상의 결함의 발생을 억제할 수 있다. 0.0150 ％ 이상 첨가해도 효과가 포화될 뿐만 아니라 비용 상승을 가져오기 때문에, 상한을 0.0150 ％ 로 한다.
Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％
Nb 는 Ti 와 마찬가지로 고용 C, N 을 고정시켜 성형성을 향상시키는 효과가 있고, 또한 세립화에 의해 강도를 향상시키는 효과도 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상 첨가할 필요가 있다. 과잉으로 첨가해도 이들 효과가 포화될 뿐만 아니라, 소둔 중에 질화가 일어나기 쉬워져 프레스 성형 후에 줄무늬 형상의 결함이 발생하기 때문에, 상한을 0.08 ％ 로 한다.
V : 0.01 ∼ 0.08 ％
V 는 Ti 와 마찬가지로 고용 C, N 을 고정시켜 성형성을 향상시키는 효과가 있고, 또한 세립화에 의해 강도를 향상시키는 효과도 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상 첨가할 필요가 있다. 과잉으로 첨가해도 이들 효과가 포화될 뿐만 아니라, 소둔 중에 질화가 일어나기 쉬워져 프레스 성형 후에 줄무늬 형상의 결함이 발생하기 때문에, 상한을 0.08 ％ 로 한다.
[Ti] + [Nb] + [V]
Figure pct00008
0.08 … (3)
Ti 에 추가하여 Nb 및 V 중 1 종 이상을 첨가하는 경우에는, 소둔 중의 질화를 억제하기 위해 첨가량의 총합을 상기 식 (3) 을 만족하도록 규제할 필요가 있다. 이것은 질화물 형성 원소가 존재하면 질화가 일어나기 쉬워지기 때문이다.
Mo : 0.01 ∼ 0.10 ％
Mo 는 고용 강화 원소로서 유효하고, 또 내 2 차 가공 취성을 향상시키는 효과도 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.01 ％ 이상 첨가할 필요가 있다. 0.10 ％ 이상 첨가해도 이들 효과가 포화될 뿐만 아니라 비용이 상승하기 때문에, 상한을 0.10 ％ 로 한다.
다음으로, 강판 조직, 인장 강도 (B) 에 대하여 설명한다.
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판의 강판 조직은 페라이트 단상이다. 페라이트 단상으로 함으로써 우수한 신장이나 딥드로잉성 등이 얻어진다.
상기한 조성과 조직을 갖는 고강도 용융 아연 도금 강판은, 인장 강도 (TS) 가 440 ㎫ 이상이다. TS 가 440 ㎫ 이상의 고강도 강판이면, 종래 270 ㎫ 급이나 340 ㎫ 급의 강판이 사용되고 있었던 부품에 적용함으로써 소재의 박육화가 가능하여 부품의 경량화에 기여할 수 있다. 또, 페라이트 단상 조직에서 과잉으로 고강도화하면 성형성의 저하가 현저하기 때문에, TS 는 490 ㎫ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 고강도 용융 아연 도금 금판은, 용융 아연 도금 후, 합금화 처리 후에, Si 산화물에서 기인하는 도금 불균일이나 부도금, 스케일성의 도금 불균일의 발생이 없어 양호한 외관을 가지며, 프레스 성형 후에 있어서도 줄무늬 형상의 표면 결함이 발생하지 않아 양호한 외관이 얻어진다.
다음으로, 본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조법에 대하여 설명한다.
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판은, 상기 조성을 갖는 강 슬라브를 열간 압연 공정에서 가열 후, 조압연, 마무리 압연을 실시하고, 그 후에 산세 공정에서 열연강판 표층의 스케일을 제거한 후, 냉간 압연 공정, 소둔 공정을 실시하고, 소둔 공정 후, 용융 아연 도금, 또는 추가로 합금화 처리를 실시함으로써 제조된다.
강 슬라브의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다.
[열간 압연 공정]
슬라브를 가열 후, 조압연, 마무리 압연하고, 압연된 코일을 감는다. 열간 압연 공정 조건의 한정 이유를 설명한다.
슬라브 가열 온도 : 1100 ℃ 이상
슬라브 가열 온도는 1100 ℃ 미만이 되면, 압연 부하가 증대되어 생산성이 저하되기 때문에, 1100 ℃ 이상으로 한다. 가열 온도가 고온이 되어, 1 차 스케일이 증대되면 스케일이 잔존하기 쉬워져 도금 후의 외관 품질이 저하되기 때문에, 1220 ℃ 이하가 바람직하다.
조압연의 패스 수 및 디스케일링 방법
강판으로부터 1 차 스케일을 제거함과 함께, 압연 중에 생성된 2 차 스케일을 제거하여 스케일성의 표면 결함을 방지함과 함께 Si 산화물을 제거하는 효과를 얻기 위해 조압연을 3 패스 이상에서 실시하고, 또한 상기 조압연의 각 패스 중 적어도 3 패스는 압연 전에 디스케일링을 실시한다. 조압연을 5 패스 이상에서 실시하고, 각 패스 전에 디스케일링을 실시하는 것이 보다 바람직하다.
마무리 압연 전에 충돌압 1.0 ㎫ 이상의 디스케일링을 실시하고, 그 후에 마무리 압연을 한다. 강판의 지철 표층의 Si 산화물을 제거하고, 도금 불균일을 없애기 위해서는, 마무리 압연 전에 1.0 ㎫ 이상의 충돌압으로 디스케일링을 실시할 필요가 있다. 표면 품질을 더욱 향상시키는 관점에서는, 충돌압은 1.5 ㎫ 이상인 것이 바람직하다.
마무리 압연 종료 온도 : Ar3 점 이상 950 ℃ 이하
마무리 압연 종료 온도가 Ar3 점 미만이 되면, 열연강판에 가공 조직이 잔존하여, 소둔 후의 성형성이 저하되어 버린다. 950 ℃ 를 초과하면, 열연강판의 조직이 조대화되어, 소둔 후의 강도가 저하된다. 따라서, 마무리 압연 종료 온도는 Ar3 점 이상 950 ℃ 이하로 한다.
권취 온도 : 550 ℃ 이상 680 ℃ 이하
Ti 나 Nb 나 V 를 첨가하고 있는 경우에는, 이들 탄화물이나 질화물을 형성하여 고용 C 및 고용 N 을 고정시키고, 성형성을 향상시키기 위해 550 ℃ 이상에서 감을 필요가 있다. 680 ℃ 를 초과하면, Fe 나 Ti 등을 함유하는 인화물을 생성하여 강도나 성형성이 저하되기 때문에, 680 ℃ 이하로 할 필요가 있다.
열간 압연 공정 후, 산성 공정을 실시하여 열연강판 표층의 스케일을 제거한다. 산세 공정은 특별히 한정되지 않는다. 통상적인 방법이면 된다.
[냉간 압연 공정]
냉압률 : 50 ％ 이상 80 ％ 이하
산세 공정 후, 냉간 압연을 실시한다. 소둔 후의 입경을 세립화하여 소정의 강도를 얻기 위해서는, 냉압률은 50 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 딥드로잉성이 요구되는 경우에는, 냉압률은 60 ％ 이상이 바람직하다. 냉압률이 80 ％ 를 초과하면 냉압 부하가 커서 생산성이 저하되기 때문에, 상한을 80 ％ 로 한다.
[소둔 공정]
소둔 온도 : 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하, 유지 시간 30 s 이상
조직을 재결정시켜 성형성을 향상시키기 위해, 소둔 온도를 700 ℃ 이상 그리고 유지 시간을 30 s 이상으로 한다. 소둔 온도가 850 ℃ 를 초과하면 입경이 조대해져 강도가 저하되기 때문에, 850 ℃ 를 상한으로 한다. 또, 유지 시간이 장시간이 되었을 경우에 입경이 조대해져 강도가 저하되기 때문에 그리고 생산성이 저하되기 때문에, 유지 시간은 300 s 이하로 하는 것이 바람직하다.
수소 농도 : 7.0 용적％ 이상
산세 및 냉연 후에 일부 잔존한 스케일을 완전히 환원함으로써 도금 불균일이나 부도금을 발생시키지 않기 위해서는, 소둔 균열 중의 수소 농도를 7.0 용적％ 이상으로 할 필요가 있다. 스케일성의 결함을 방지하는 관점에서는, 수소 농도를 8.0 용적％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 수소 농도가 높을수록 소둔시의 질화가 일어나기 쉬워지기 때문에, 수소 농도는 15.0 용적％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[도금 공정]
소둔 후의 강판에 용융 아연 도금을 실시하거나 또는 추가로 합금화 처리를 실시함으로써, 본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판을 얻는다. 도금을 실시할 때에는, 아연욕의 욕온을 440 ∼ 480 ℃ 로 하고, 도금 침지할 때의 강판 온도를 도금 욕온 이상, 도금 욕온 + 30 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 합금화 처리를 실시하는 경우에는, 480 ∼ 540 ℃ 의 온도역에서 1 초 이상 유지하는 것이 바람직하다.
실시예 1
다음으로, 본 발명의 실시예를 설명한다. 표 1 에 나타내는 성분의 강을 용제하여 주조하여 230 ㎜ 두께의 슬라브를 제조하였다. 그 슬라브를 1200 ℃ 에서 1 시간 가열하고, 열간 압연을 실시할 때에 조압연을 7 패스로 하고, 각 조압연 패스 전에 디스케일링을 실시하여, 디스케일링을 합계로 7 회 실시하였다. 계속해서 마무리 압연을 실시하기에 앞서, 스케일 브레이커 (FSB) 로 충돌압 1.5 ㎫ 로 디스케일링을 실시하고, 890 ℃ 에서 마무리 압연을 종료하여 두께를 3.2 ㎜ 로 마무리하고, 640 ℃ 까지 냉각시켜, 동일한 온도에서 감았다. 다음으로, 상기에서 제작된 열연강판을 산세하고, 냉압률 62.5 ％ 에서 냉간 압연하여 두께 1.2 ㎜ 로 마무리한 후, CGL 로 수소 농도 8.O 용적％ 의 분위기 중에서, 소둔 온도 820 ℃ 에서 90 s 균열 후, 용융 아연 도금 (편면당 도금 부착량 48 g/㎡) 및 합금화를 실시하고, 신장률 0.7 ％ 의 조질 압연을 실시하여 용융 아연 도금 강판을 제조하였다.
제조된 용융 아연 도금 강판으로부터 JIS 5 호 인장 시험편을 압연 직각 방향으로부터 채취하여 인장 시험에 제공하고, 또 육안으로 외관 품질을 평가하였다. 외관 품질은 부도금이나 도금 불균일의 유무를 조사하여, 부도금 및 도금 불균일이 없는 것을 도금 외관이 양호 (기호 ○), 부도금이나 도금 불균일이 있는 것을 도금 외관이 불량 (기호 ×) 으로 하였다. 또한, 프레스 성형 후의 외관 품질을 평가하기 위해, 압연 직각 방향을 길이로 300 × 7O0 ㎜ 의 단책 (短冊) 형상의 샘플을 잘라내어, 인장 시험기로 10 ％ 의 인장 가공을 가하고, 숫돌로 강판 표면을 연마하여 줄무늬 형상의 결함 유무를 조사하였다. 줄무늬 형상의 결함이 없는 것을 성형 후의 외관이 양호 (기호 ○), 줄무늬 형상의 결함이 있는 것을 성형 후의 외관이 불량 (기호 ×) 으로 하였다. 또, 강판 조직은 압연 방향에 평행한 판두께 방향 단면에 대하여 기계 연마 및 부식 (부식액 : 나이탈) 을 실시한 후, 광학 현미경으로 미크로 조직을 관찰하였다. 또한, 얻어진 강판의 미크로 조직은 모두 페라이트 단상 조직이었다. 인장 특성, 도금 외관 및 성형 후의 외관 평가의 결과를 표 2 에 나타낸다.
Figure pct00009
Figure pct00010
본 발명의 범위 내인 강 1 ∼ 강 5 에서는, TS
Figure pct00011
440 ㎫ 로 고강도이고 또한 외관 품질이 우수하였다. 강 6 은 Si 량이 범위 밖이기 때문에 부도금이 발생하고, 도금 외관이 열위이며, 또한 성형 후의 외관도 열위이다.
강 7 은 Cu 및 Ni 가 발명의 범위 밖이고, 도금 외관 및 성형 후의 외관이 열위이다. 또, Cu 및 Ni 첨가에 의한 고용 강화를 이용할 수 없기 때문에 강도가 낮다. 강 8, 강 9 는 각각 Ni, Cu 가 발명 범위 밖이고, 강 7 과 마찬가지로 외관 품질이 열위로, 외관 품질의 향상에는 Cu 와 Ni 의 동시 첨가가 필요하다는 것을 알 수 있다. 강 10 은 Ti 량이 발명 범위 밖이고, 도금 외관은 양호하지만, 성형 후에 줄무늬 형상의 결함이 발생하여 성형 후의 외관이 열위이다.
실시예 2
표 1 의 강 No.1 을 사용하여, 표 3 에 나타내는 조건에서 용융 아연 도금 강판을 제조하였다. 또한, 조질 압연의 신장률은 0.7 ％ 로 하였다. 구리판의 인장 특성, 도금 외관 및 성형 후의 외관 평가는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 평가 결과를 표 4 에 나타낸다.
Figure pct00012
Figure pct00013
본 발명법의 제조 조건에서 제조된 강판 A, B, C, D 는, TS 가 440 ㎫ 이상의 고강도이고 또한 외관 품질이 우수하다. 그러나, 본 발명법의 제조 조건의 범위 밖에서 제조된 강판은, 인장 특성, 외관 품질을 양립시키지 못하고 있다. 즉, 강판 E 는 조압연에서의 디스케일링 횟수가 범위 밖이기 때문에, 도금 외관 및 성형 후의 외관이 떨어졌다. 강판 F 는 FSB 충돌압이 범위 밖이기 때문에, 도금 외관 및 성형 후의 외관이 떨어지고, 권취 온도가 범위 밖이고 (400 ℃ 로 낮다), 또 소둔 균열 시간이 범위 밖이기 때문에 (15 초로 짧다), 신장이 낮다. 강판 G 는 권취 온도가 범위 밖이기 때문에 (760 ℃ 로 높다), 인장 강도가 낮다. 강판 H 는 마무리 온도가 높아 범위 밖이기 때문에, 인장 강도가 낮고, 또 수소 농도가 낮기 때문에, 도금 외관 및 성형 후의 외관이 떨어졌다. 강판 I 는 수소 농도가 낮기 때문에, 도금 외관 및 성형 후의 외관이 떨어지고, 소둔 온도가 낮기 때문에, 고강도를 얻을 수 있지만 신장이 낮다. 강판 J 는 FSB 충돌압이 범위 밖이기 때문에, 도금 외관 및 성형 후의 외관이 떨어지고, 소둔 온도가 높기 때문에, 인장 강도가 낮다. 강판 K 는 냉연률이 낮기 때문에, 인장 강도가 낮다.
산업상 이용가능성
본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판은 도금 불균일이나 부도금이 없고, 또한 프레스 성형 후에 있어서도 줄무늬 형상의 표면 결함이 발생하지 않기 때문에, 자동차의 내판이나 외판의 부재로서 바람직하다. 본 발명의 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법은, 상기 고강도 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법으로서 이용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 강 성분으로서, 질량％ 로, C : 0.0005 ∼ 0.0040 ％, Si : 0.1 ∼ 1.0 ％, Mn : 1.0 ∼ 2.5 ％, P : 0.01 ∼ 0.20 ％, S : 0.015 ％ 이하, Al : 0.01 ∼ 0.10 ％, N : 0.0005 ∼ 0.0070 ％, Ti : 0.010 ∼ 0.080 ％, B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％, Cu : 0.05 ∼ 0.50 ％, Ni : 0.03 ∼ 0.50 ％ 를 함유하고, 또한 하기 식 (1) 및 식 (2) 를 만족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 페라이트 단상 조직을 갖는 강판 표면에, 용융 아연 도금층 또는 합금화 용융 아연 도금층을 갖고, 인장 강도 (TS) 가 440 ㎫ 이상을 갖는 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판.
    [Ti]
    Figure pct00014
    (47.9/14) × [N] + (47.9/12) × [C] … (1)
    [Ni]
    Figure pct00015
    0.4 × [Cu] … (2)
    단, [원소] 는 원소의 함유량 (질량％) 이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    강 성분으로서, 추가로 Sb : 0.0030 ∼ 0.0150 ％, Sn : 0.0020 ∼ 0.0150 ％ 중 어느 1 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    강 성분으로서, 추가로 Nb : 0.01 ∼ 0.08 ％, V : 0.01 ∼ 0.08 ％, Mo : 0.01 ∼ 0.10 ％ 중 어느 1 종 이상을 함유하고, Nb 또는 V 를 함유하는 경우에는 하기 식 (3) 을 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융 아연 도금 강판.
    [Ti] + [Nb] + [V]
    Figure pct00016
    0.08 … (3)
    단, [원소] 는 원소의 함유량 (질량％) 이다.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 조성으로 이루어지는 강 슬라브를, 열간 압연 공정에 있어서, 1100 ℃ 이상으로 가열하고, 조(粗)압연을 3 패스 이상으로 실시하고, 또한 상기 조압연의 각 패스 중 적어도 3 패스는 압연 전에 디스케일링을 실시하고, 추가로 마무리 압연 전에 충돌압 1.0 ㎫ 이상의 디스케일링을 실시하고, 마무리 압연을 Ar3 점 이상 950 ℃ 이하에서 종료한 후, 550 ℃ 이상 680 ℃ 이하에서 감고, 산세 후에 50 ％ 이상 80 ％ 이하의 압하율로 냉간 압연을 실시하고, 그 후 소둔 공정에 있어서, 수소 농도 7.0 용적％ 이상의 환원 분위기 중에서 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하에서 30 s 이상 균열 (均熱) 한 후, 용융 아연 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 페라이트 단상 조직 그리고 인장 강도 (TS) 가 440 ㎫ 이상인, 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
  5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 기재된 조성으로 이루어지는 강 슬라브를, 열간 압연 공정에 있어서, 1100 ℃ 이상으로 가열하고, 조압연을 3 패스 이상으로 실시하고, 또한 상기 조압연의 각 패스 중 적어도 3 패스는 압연 전에 디스케일링을 실시하고, 추가로 마무리 압연 전에 충돌압 1.0 ㎫ 이상의 디스케일링을 실시하고, 마무리 압연을 Ar3 점 이상 950 ℃ 이하에서 종료한 후, 550 ℃ 이상 680 ℃ 이하에서 감고, 산세 후에 50 ％ 이상 80 ％ 이하의 압하율로 냉간 압연을 실시하고, 그 후 소둔 공정에 있어서, 수소 농도 7.0 용적％ 이상의 환원 분위기 중에서 700 ℃ 이상 850 ℃ 이하에서 30 s 이상 균열한 후, 용융 아연 도금을 실시하고, 합금화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 페라이트 단상 조직 그리고 인장 강도 (TS) 가 440 ㎫ 이상인, 외관이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
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