KR20140066594A - 압하율 변화를 이용하여 도금성이 우수한 ｄｐ강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

압하율 변화를 이용하여 도금성이 우수한 ｄｐ강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

도금성이 우수한 DP 강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 DP 강판 제조 방법은 열연강판을 냉간압연하는 단계; 및 냉간압연된 강판을 재결정 소둔 처리하는 단계;를 포함하고, 상기 냉간압연을 65~85%의 압하율로 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

압하율 변화를 이용하여 도금성이 우수한 ＤＰ강판 및 그 제조 방법 {DUAL PHASE STEEL SHEET WITH EXCELLENT GALVANIZING PROPERTY AND METHOD OF MANUFACTURING THE STEEL SHEET}
본 발명은 미세조직이 페라이트와 마르텐사이트로 이루어지는 DP(Dual Phase) 강판 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉간압연의 압하율 변화를 이용하여 도금성이 우수한 DP 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 자동차 부품은 연비 향상을 위하여 점차 고강도화되는 추세에 있다.
이러한 고강도 부품을 제조하기 위한 강판으로, 페라이트와 마르텐사이트의 미세조직을 갖는 DP(Dual Phase)강이 주로 사용된다.
이러한 DP 강판을 제조하기 위해서는 실리콘, 망간 등의 첨가 원소가 요구된다. 그러나, 실리콘(Si), 망간(Mn) 등은 열처리 중 표면 농화에 의해 생성되는 산화물로 인하여 도금성을 저해시키는 요인이 된다.
이를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0023617호(2012.03.13. 공개)에 개시된 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법에서는 예비산화가 없는 All-RTF 타입의 로구조에서 로내 노점을 -40℃ 이하로 관리하여 Mn 및 Si의 산화를 최소화하여 도금성을 향상시키는 방안 이 제안된 바 있다.
그러나, 상기 문헌에 제시된 방법의 경우 다음과 같은 문제점이 있다.
실제 공정상 로내 노점은 투입 강종 및 강종의 표면상태 등에 따라서 변화할 수 있으며, 안정적으로 -40℃ 이하로 낮게 관리하는 것이 쉽지 않다. 또한 Si이 많은 경우 -40℃이하에서 산화가 발생하여 도금성을 열화 시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 냉간압연의 압하율 변화를 이용하여 도금성이 우수한 DP 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 DP 강판 제조 방법은 열연강판을 냉간압연하는 단계; 및 냉간압연된 강판을 재결정 소둔 처리하는 단계;를 포함하고, 상기 냉간압연을 65~85%의 압하율로 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 DP강 제조 방법은 상기 냉간압연을 75~85%의 압하율로 수행하는 것이 보다 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 DP 강판 제조 방법은 열연강판을 냉간압연하는 단계; 냉간압연된 강판을 재결정 소둔 처리하는 단계; 및 상기 재결정 소둔 처리된 강판을 도금처리하는 단계;를 포함하고, 상기 냉간압연을 65~85%의 압하율로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 DP 강판 제조 방법에 의하면, 냉간압연의 압하율을 종래 50% 정도에서 65~85%, 보다 바람직하게는 75~85%로 상향시켜 DP 강판을 제조한다.
그 결과, 낮은 온도에서 재결정이 일어나기 때문에, 실리콘(Si) 및 망간(Mn)이 표면으로 이동하는 재결정 소둔 처리 초기 원자확산 거동 속도를 감소시킬 수 있다. 이에 의해 재결정 소둔 처리 과정에서 실리콘, 망간의 표면 농축을 억제할 수 있고, 그 결과 표면 산화물 발생을 억제할 수 있어 도금성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 DP 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DP 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명에 따른 냉간압연의 압하율 변화를 이용하여 도금성이 우수한 DP강판 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 DP 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 DP 강판 제조 방법은 냉간압연 단계(S110) 및 재결정 소둔 처리 단계(S120)를 포함한다.
냉간압연 단계(S110)에서는 열연강판을 정해진 압하율로 냉간압연한다. 보다 구체적으로, 권취된 상태의 열연코일을 언코일링하면서 산세 처리한 후 냉간압연한다.
냉간압연시 적용되는 압하율은 통상 50% 정도이다.
그러나, 본 발명에서는 냉간압연시 압하율이 65~85%이고, 보다 바람직하게는 75~85%이다.
냉간압연의 압하율을 상기와 같이 65% 이상으로 상향시킨 결과, 770℃ 정도의 낮은 온도에서 재결정이 일어날 수 있다. 이처럼 낮은 온도에서 재결정이 일어나면, 재결정 소둔 처리 초기에 실리콘(Si)과 망간(Mn)이 표면에 농화하는 원자확산 거동 속도를 감소시킬 수 있고, 그 결과 도금성에 악영향을 미치는 이들 원소들의 산화물 형성을 억제할 수 있어, 결과적으로 도금성을 향상시킬 수 있다.
냉간압연의 압하율이 65% 미만일 경우, 재결정 온도가 일어나는 온도가 낮추어지는 효과가 불충분할 수 있다. 반대로, 냉간압연의 압하율이 85%를 초과하기는 어렵다.
재결정 소둔 처리 단계(S120)에서는 페라이트와 마르텐사이트로 이루어지는 최종 미세조직을 형성하기 위하여, 재결정을 통하여 냉간압연된 강판의 오스테나이트 분율을 조정한다.
상기 재결정 소둔 처리는 770~830℃에서 대략 100~150초 정도 수행되는 것이 바람직하다. 재결정 소둔 온도가 770℃ 미만이면 재결정 불충분으로 인하여 오스테나이트 확보가 어렵다. 반대로, 재결정 소둔 처리 온도가 830℃를 초과하면 결정립 조대화로 인하여 강도가 저하될 수 있다.
재결정 소둔 처리 후에는 5~40℃/sec의 냉각 속도로 냉각하는 단계가 포함될 수 있다. 냉각속도가 5℃/sec 미만일 경우, 펄라이트 변태 등 냉각도중 원하지 않는 변태가 발생할 수 있다. 반대로, 냉각속도가 40℃/sec를 초과하는 경우, 제조되는 DP 강판의 연성이 저하되고 취성이 증가될 수 있다.
냉각은 마르텐사이트 온도 영역까지 다이렉트로 수행될 수 있다. 다만, 이 경우, 제조되는 DP 강판의 취성이 증가할 수 있으므로, 대략 450~550℃ 정도까지 1차 냉각한 후, 상기 온도범위에서 대략 200초 정도 과시효 처리한 후, 마르텐사이트 온도 영역까지 최종 냉각하는 방법이 보다 바람직하다.
상기 DP강 제조 방법에 적용되는 강판, 즉 냉간압연 대상이 되는 열연강판은 DP강 제조가 가능한 것이라면 공지된 어떠한 강종을 이용하여도 무방하며, 도금성 향상 측면에서 보다 바람직하게는 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.05~0.2%, Mn : 1.5~2.5%, P : 0.02%이하 , S : 0.003%이하, 가용성 Al : 0.02 ~ 0.04%, Cr : 0.3 ~ 0.7%, Mo : 0.02~0.08%, N : 40ppm이하 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 강판을 제시할 수 있다.
이하, 상기 강판에 포함되는 각 성분들의 역할 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.
탄소(C)는 강의 강도 확보를 위해 첨가한다. 또한 탄소는 오스테나이트 상에 농화되는 양에 따라 오스테나이트 상을 안정화시키는 역할을 한다.
상기 탄소는 강판 전체 중량의 0.11~0.15 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 첨가량이 0.11 중량% 미만일 경우 본 발명에 따른 강판에서 충분한 강도를 확보하기 어렵다. 탄소의 함량이 0.15 중량%를 초과하면 강도는 증가하나 인성 및 용접성이 크게 저하될 수 있다.
실리콘(Si)은 강 중 탈산제 역할을 하며, 페라이트를 안정화 원소로서 강도 확보에 기여한다.
상기 실리콘은 강 전체 중량의 0.05~0.2중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.05 중량% 미만일 경우 상기의 실리콘 첨가 효과를 제대로 얻을 수 없다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.2 중량%를 초과하는 경우, 냉간압연의 압하율 상향에도 불구하고 표면에 Mn2SiO4 등과 같은 산화물을 형성하여 도금 특성을 저하시킬 수 있다.
망간(Mn)은 고용강화 및 소입성을 통하여 강의 강도 향상에 기여한다. 상기 망간은 강 전체 중량의 1.5~2.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.
망간의 함량이 1.5중량% 미만일 경우에 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 2.5중량%를 초과하면 망간밴드 조직이 형성되고 편석이 급격히 증가하여 강의 가공성 및 용접성을 저해시킨다.
인(P)은 고용강화에 의하여 강의 강도를 향상시키는데 기여하나, 인이 다량 함유될 경우, 열간 취성의 원인이 되며, 용접성을 악화시킨다. 이러한 점에서, 본 발명에서는 인의 함량을 강판 전체 중량의 0.02 중량% 이하로 제한하였다.
황(S)은 강의 인성과 용접성을 저해하고, 강중 MnS 비금속 개재물을 증가시킨다. 이러한 점에서, 본 발명에서는 황의 함량을 강판 전체 중량의 0.003 중량% 이하로 제한하였다.
가용성 알루미늄(S-Al)은 실리콘과 함께 탈산제로 작용하여 강 중 산소를 제거함으로써, 슬라브 제조시 균열을 방지한다. 또한, 가용성 알루미늄은 표면에 도금 젖음성에 유리한 FeAl2O4 산화물을 형성한다.
상기 가용성 알루미늄은 강판 전체 중량의 0.02~0.04 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 가용성 알루미늄의 함량이 0.02 중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 가용성 알루미늄의 첨가량이 0.04 중량%를 초과하는 경우, 연속주조성을 저하시키고, 슬라브 내 알루미늄 질화물(AlN)을 형성하여 열연 크랙을 유발할 수 있다.
크롬(Cr)은 페라이트 결정립을 안정화하여 연신율을 향상시키며, 오스테나이트 상 내 탄소 농화량을 증진하여 오스테나이트 상을 안정화시킴으로써 강도 향상에 기여한다.
상기 크롬은 강 전체 중량의 0.3~0.7 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬의 함량이 0.3 중량% 미만일 경우, 크롬 첨가에 따른 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬의 함량이 0.7 중량%를 초과하면, 용융 도금성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
몰리브덴(Mo)은 강의 강도 향상에 기여한다. 또한 몰리브덴은 질소와 결합하여 NMo를 형성하는데, NMo는 실리콘, 알루미늄과 같이 베이나이트 영역에서 열처리시 베이나이트 변태를 지연시키는 효과가 있어 잔류 오스테나이트 확보에 유리한게 작용한다.
상기 몰리브덴은 강판 전체 중량의 0.02~0.08 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴의 첨가량이 0.02중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴의 첨가량이 0.08중량%를 초과하는 경우, 그 효과가 포화되며, 인성이 저하될 수 있다.
질소(N)는 연신율을 저해하여 강의 성형성을 열화시킨다. 이에 본 발명에서는 질소의 함량을 강판 전체 중량의 40ppm 이하로 제한하였다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 DP 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 도시된 DP 강판 제조 방법은 냉간압연 단계(S210), 재결정 소둔 처리 단계(S220) 및 도금 처리 단계(S230)를 포함한다. 냉간압연 단계(S210) 및 재결정 소둔 처리 단계(S220)는 도 1에서 설명한 냉간압연 단계(S110) 및 재결정 소둔 처리 단계(S120)와 공통되고, 냉간압연의 대상이 되는 열연강판의 합금 성분 역시 공통되는 것이므로, 이하에서는 도금 처리 단계(S230)에 대하여만 설명하기로 한다.
도금 처리 단계(S230)에서는 재결정 소둔 처리된 강판을 도금처리한다.
도금처리 단계(S230)는 용융아연도금(galvanizing) 과정을 포함할 수 있다.
이때, 용융아연도금은 460 ~ 480℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 용융아연도금 온도가 460℃ 미만일 경우 강판 표면에 충분한 도금이 이루어지기 어렵다. 반대로, 용융아연도금 온도가 480℃를 초과하는 경우, 도금 밀착성이 저하될 수 있다.
또한, 도금처리 단계(S230)는 상기의 용융아연도금 후 합금화열처리 과정을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 합금화열처리는 510~530℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 합금화열처리 온도가 510℃ 미만인 경우 용융아연 도금층의 안정적 성장이 어렵다. 반대로 합금화열처리 온도가 530℃를 초과하는 경우 도금밀착성이 저하될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 강판의 제조
중량%로, C : 0.12%, Si : 0.15%, Mn : 2.0%, P : 0.01% , S : 0.002%, 가용성 Al : 0.03%, Cr : 0.5%, Mo : 0.05%, N : 40ppm 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 열연강판(현대제철 제조)을 산세 처리한 후 표 1에 도시된 압하율로 냉간압연하였다.
이후, 냉간압연된 강판을 780℃까지 가열하여 120초동안 재결정 소둔 처리한 후, 10℃/sec의 평균냉각속도로 520℃까지 1차 냉각하였다. 이후, 200초동안 과시효 처리를 수행한 후, 470℃에서 용융아연도금을 수행하였다.
[표 1]
Figure pat00001

2. 미세조직 및 표면 물성 평가
비교예 1 및 실시예 1~2에 따른 강판에 대하여 미세조직을 관찰한 결과, 모두 페라이트와 마르텐사이트로 이루어져, 별다른 차이점이 없었다.
그란, 표면 물성, 즉 흐름 무늬 발생 여부에 대하여는 비교예 1 및 실시예 1~2에 따른 강판이 서로 다른 양상을 나타내었다.
냉간압연의 압하율이 50%인 비교예 1에 따른 DP강판의 경우, 표면에 흐름 무늬가 다수 발생하였다.
냉간압연의 압하율을 70%인 실시예 1에 따른 DP강판의 경우, 표면에 흐름 무늬 발생 정도가 현저히 감소하였으며, 특히, 냉간압연의 압하율을 80%인 실시예 2에 따른 DP강판의 경우, 표면 흐름 무늬가 발생하지 않았다.
이를 통하여 본 발명에 따른 DP 강판의 경우 도금성이 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
S110, S210 : 냉간 압연 단계
S120, S220 : 재결정 소둔 처리 단계
S230 : 도금 처리 단계

Claims (11)

  1. 열연강판을 냉간압연하는 단계; 및
    냉간압연된 강판을 재결정 소둔 처리하는 단계;를 포함하고,
    상기 냉간압연을 65~85%의 압하율로 수행하는 것을 특징으로 하는 DP(Dual Phase) 강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DP강 제조 방법은
    상기 냉간압연을 75~85%의 압하율로 수행하는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 DP강 제조 방법은
    상기 냉간압연 대상이 되는 열연강판이, 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.05~0.2%, Mn : 1.5~2.5%, P : 0.02%이하 , S : 0.003%이하, 가용성 Al : 0.02 ~ 0.04%, Cr : 0.3 ~ 0.7%, Mo : 0.02~0.08%, N : 40ppm이하 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 재결정 소둔 처리는
    770~830℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
  5. 열연강판을 냉간압연하는 단계;
    냉간압연된 강판을 재결정 소둔 처리하는 단계; 및
    상기 재결정 소둔 처리된 강판을 도금처리하는 단계;를 포함하고,
    상기 냉간압연을 65~85%의 압하율로 수행하는 것을 특징으로 하는 DP 강판 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 DP강 제조 방법은
    상기 냉간압연을 75~85%의 압하율로 수행하는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 DP강 제조 방법은
    상기 냉간압연 대상이 되는 열연강판이, 중량%로, C : 0.11 ~ 0.15%, Si : 0.05~0.2%, Mn : 1.5~2.5%, P : 0.02%이하 , S : 0.003%이하, 가용성 Al : 0.02 ~ 0.04%, Cr : 0.3 ~ 0.7%, Mo : 0.02~0.08%, N : 40ppm이하 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 재결정 소둔 처리는
    770~830℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 도금처리는
    용융아연도금을 포함하고, 상기 용융아연도금은 460 ~ 480℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도금처리는
    상기 용융아연도금 후 합금화열처리를 더 포함하고, 상기 합금화열처리는 510~530℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법으로 제조되며,
    미세조직이 페라이트 및 마르텐사이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 DP강판 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107695099A (zh) * 2017-09-20 2018-02-16 武汉钢铁有限公司 基于csp流程生产薄规格热轧dp600钢的方法
CN107716551A (zh) * 2017-09-20 2018-02-23 武汉钢铁有限公司 基于csp流程生产薄规格热轧dp980钢的方法

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