KR20150000896A - Si 함량이 낮은 강 스트립 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호랑이 줄무늬를 나타내지 않는 2상 또는 복합상의 강 스트립을 제공한다. 본 발명에 의하면, 1000MPa 강 카테고리로 분류되는 최대 인장 강도 Rm을 갖는 강 스트립은 질량%로 0.09-0.19%의 C, 1.9-2.6%의 Mn; 최대 0.1%의 Si; 0.4-0.8%의 Cr; 최대 0.3%의 Mo; 최대 0.4%의 Ni; 0.02-1.3%의 Al; 및 선택적으로 최대 0.08%의 Nb, 0.0005% 이상의 P, 0.015% 이하의 N, 0.1% 이하의 Ti, 0.1% 이하의 V, 0.01% 이하의 B로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 원소, 및 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Cr, Mo 및 Ni의 합은 0.5% 이상이다.

Description

Si 함량이 낮은 강 스트립{STEEL STRIP HAVING A LOW SI CONTENT}

본 발명은 실리콘 함량이 낮은 강 스트립, 바람직하게는 용융 침지 아연도금된(hot dip galvanised) 강 스트립, 더욱 바람직하게는 용융 침지 아연도금된 2상(dual phase) 또는 복합상(complex phase)의 강 스트립에 관한 것이다.

강도 및 연성(성형성)에 대해 균형잡힌 특성을 갖는 2상(DP) 강 스트립이 당업계에 잘 알려져 있다. 냉간 압연된 DP 강 스트립에서, 실리콘은 비용감소 및/또는 제어, 고용 강화(solid solution strengthening), 카바이드 침지를 피하려는 이유에서 매우 흔히 사용되는 합금 원소로, 연성(신장)의 면에서 유리하다. 그러나, Si은 표면-관련 문제들을 일으킨다. 용융 스트립 밀 및 어닐링 라인 공정 동안 형성되는 Si 산화물들은 외관 및 코팅성에 영향을 미치는 이른바 "호랑이 줄무늬(tiger stripe)"의 발생 위험성을 높인다. 따라서, 통상 DP강, 특히 용융 침지 아연도금된(HDP) DP 강에서 실리콘의 사용은 제한된다. 통상, DP강 내의 Si 함량은 HDG DP 시트에서 0.2-0.3 중량%이고, 코팅이 안된 강 시트에서는 0.2-0.5 중량%이다.

EP 2169091 A1에서, 낮은 항복 강도(yield strenght)를 갖는 고강도의 용융-침지 아연도금된 강 시트가 공지되어 있다. 상기 강의 조성은, 질량 함량으로, 0.01-0.12%의 C, 0.2% 이하의 Si, 2% 미만의 Mn, 0.04% 이하의 P, 0.02% 이하의 S, 0.3% 이하의 가용성 Al, 0.01% 이하의 N, 0.3-2%의 Cr, 및 잔부 철 및 불가피한 불순물을 포함하며, 또한 2.1≤[Mn_eq]≤3 및 0.24≤[%Cr]/[%Mn]를 만족시킨다. 강의 미세구조는 페라이트와 제 2 상으로 이루어져 있으며, 제 2 상의 면적비는 2-25%, 제 2상 중의 펄라이트(pearlite) 또는 배이나이트(bainite)의 면적비는 0-20%이고, 제 2 상의 평균 입자 직경은 0.9-7㎛이고, 제 2 상 중의 0.8㎛ 미만의 입자 직경을 갖는 입자들의 면적비는 15% 미만이다. 상기 강 조성은 낮은 Si, 낮은 Al 합금 기술사상에 기초한 수많은 예들이 있다.

본 발명의 목적은 강 조성, 특히 호랑이 줄무늬의 발생을 피할 수 있는 충분한 표면 품질, 뿐만 아니라 강도, 특히 1000MPa 이상의 최대 인장 강도 및 연성에 대해 바람직한 미세구조 특성을 겸비한 2상(DP) 또는 복합상(CP)의 강 조성을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코팅성이 우수한 강 조성을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 질량%로 하기에 기재된 원소들을 포함하며 1000MPa 강 카테고리로 분류되는 최대 인장 강도(Rm)을 갖는 강 스트립이 제공된다:

C 0.09-0.19%;

Mn 1.9-2.6%;

Si 최대 0.1%;

Cr 0.4-0.8%;

Mo 최대 0.3%;

Ni 최대 0.4%;

Al 0.02-1.3%;

하기에 기재된 원소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 선택적인 원소;

Nb 최대 0.08%;

P 0.0005% 이상;

N 0.015% 이하;

Ti 0.1% 이하;

V 0.1% 이하;

B 0.01% 이하;

상기 Cr, Mo 및 Ni의 총합이 0.5% 이상;

Fe 잔여물 및 불가피한 불순물.

놀랍게도, 본 발명에 의한 강 조성물은 높은 수준의 강도 및 성형성에서 호랑이 줄무늬를 나타내지 않는 것으로 발견되었다.

야금적 측면에 대해, 하기의 가이드라인이 적용되는 것으로 고려되었다:

C는 0.09-0.19%, 바람직하게는 0.12-0.17%이다. C가 상기 상한을 초과하는 경우, 양호한 스팟 용접성(spot weldability)를 보장하기 어려워진다. C가 0.09% 미만인 경우, 탄소 함량은 DP나 CP 미세구조를 형성하기에는 너무 적다.

Si는 최대 0.1%이다. Si는 호랑이 줄무늬의 원인이 되는 주요 인자인 것으로 드러났다. 안전한 방식으로 이러한 표면 결함의 발생 위험을 피하기 위하여, 그 양은 최대 0.1%로 제한된다. 바람직하게는, Si 함량은 0.08% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.02-0.08%이다.

통상, Al의 첨가 및 Si의 첨가는 강의 성형성에 대해 유사하게 유익한 효과를 갖는다. 그러나, 호랑이 줄무늬의 측면에서, Al은 무시해도 될 정도의 효과를 갖는다. 따라서, Al은 0.02-1.3% 범위이다. 바람직하게는, Al은 0.02-0.35% 범위이다.

Mn은 1.9-2.6%의 수준으로 존재하여 낮은 Si 함량에 의해 야기되는 강도의 감소를 보충하며, 바람직하게는 2.10-2.50% 범위로 존재한다.

Cr, Mo 및 Ni도 또한 본 발명의 강 스트립의 DP 또는 CP 미세 구조를 결정하는 강도 및 강화 요인(hardening reason)으로 존재한다. 본 발명에 의하면, 이러한 원소들의 총합은 0.5% 이상이다. 개별 원소들의 양은 하기와 같다:

Cr 0.4-0.8%, 더욱 바람직하게는 0.5% 초과 최대 0.70%;

Mo 0-0.3%, 바람직하게는 0.01% 미만; 및

Ni 0-0.4%, 바람직하게는 0.05% 미만.

본 발명에 의한 강 스트립의 조성은 선택적으로 소량의 다른 합금 원소들을 포함할 수 있다. 불가피한 불순물 및 다른 합금 원소들의 합계는 유리하게는 1.25% 미만이다. 바람직하게는, 추가적인 합금 원소들 및 개별적인 불순물들의 합계는 이하와 같다:

P 0.0005% 이상, 유리하게는 0.005-0.05%의 범위;

N 최대 0.015%;

Nb 최대 0.08%, 더욱 바람직하게는 최대 0.04%;

Ti 최대 0.1%;

V 최대 0.1%;

B 최대 0.01%.

유리한 구현예에서, 본 발명에 의한 강 스트립은 면적%로 하기의 것들을 포함하는 미세 구조를 갖는다:

마르텐사이트(martensite) 5-40%;

페라이트/상부 배이나이트(ferrite/upper bainite) 30-95%;

하부 배이나이트/템퍼드 마르텐사이트(lower bainite/tempered martensite) 0-30%; 및,

선택적으로 펄라이트(pearlite) 5% 미만.

페라이트 및 마르텐사이트는 가공 경화(work hardening) 및 연성의 측면에서 요구된다. CP 제품에서, 항복 강도에 영향을 주기 때문에 마르텐사이트의 함량은 너무 높아서는 안된다. 베이나이트는 미세구조 내에 강도 및 국소 경도 차이의 균형(balance)을 제공한다. 유리하게는, 펄라이트의 양은 소량이며, 바람직하게는 제로이다. 유리하게는, 입자 크기(grain size)는 강도의 측면에서 10㎛ 미만이다.

바람직한 구현예에서, 강 스트립은 Zn을 포함하는 코팅으로 피복된다. 상기 코팅은 다양한 방식으로 적용될 수 있으나, 표준 GI 코팅욕을 사용하는 용융 침지 아연도금이 바람직하다. 다른 Zn 코팅도 또한 적용될 수 있다. 하나의 예는 WO 2008/102009에 따른 Zn 합금 코팅, 특히 0.3-4.0%의 Mg 및 0.05-6.0%의 Al 및 선택적으로 최대 0.2%의 하나 이상의 추가 원소, 뿐만 아니라 불가피한 불순물 및 잔부 아연으로 이루어진 아연 합금 코팅층을 포함한다. 통상 0.2 중량% 미만의 소량으로 추가된 추가 원소들은, Pb 또는 Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr 또는 Bi를 포함하는 군에서 선택될 수 있다. Pb, Sn, Bi 및 Sb는 통상 스팽글을 형성하기 위해 첨가된다. 바람직하게는, 아연 합금 내의 추가 원소들의 총량은 최대 0.2%이다. 소량의 추가 원소들은 통상의 적용에 대해 유의적인 정도로 코팅이나 욕의 특성을 바꾸지도 않는다. 바람직하게는, 하나 이상의 추가 원소들이 아연 합금 코팅 내에 존재하는 경우, 각각은 ＜0.02 중량%의 양으로 존재하고, 바람직하게는 각각은 ＜0.01 중량%의 양으로 존재한다. 추가 원소들은 통상 용융 침지 아연도금용 용융 아연 합금으로 채워진 욕 내에서 드로스 형성을 방지하거나, 또는 코팅층 내에 스팽글을 형성하도록 첨가된다.

본 발명은 추가로 하기의 실시예에 의해 설명될 것이다:

하기의 표 1에 나타난 조성을 갖는 시트를, 통상의 냉간 압연 및 연속 어닐링 공정에 의해 제조하였다. 예컨대 강 블록을 상기 조성으로 주조하고, 이어서 산업적 용융 압연 시뮬레이션을 실시하였다. 더욱 구체적으로, 스트립을 마무리 온도 880℃, 코일링 온도 650℃에서 원하는 두께, 예컨대 4㎜로 열간 압연하였다. 열간 압연 이후, 스트립을 냉간 압연하여 최종 두께 1㎜로 만들고, 하기와 같이 어닐링하였다.

실시예 1은 상이한 어닐링 처리를 사용하여, 표 2에 나타난 3가지 개별적인 인장 특성 세트를 유도하도록 가공하였다. 각 처리(표 3 참고)는 최대 온도 T1까지 각 시트를 가열하는 단계, 이어서 상기 시트를 온도 T2로 서서히 냉각(속도 1-10℃/s)시키는 단계를 포함한다. T2로부터, 신속히 냉각(속도 20-60℃/s)되어 T3가 되었고, 이 온도에서 상기 시트를 약간의 시간(40-100초) 동안 유지하였다. 이후 상기와 같이 처리된 시트는 공기 중에서 대기 온도(ambient temperature)로 냉각되도록 하였다. 실시예 2-4에서, 냉간 압연 스트립은 표준 강 제조 및 상기에서 개략 설명한 압연 경로를 통하여 제조되었다. 냉간 압연 후, 재료는 상기에서 개략 설명한 바와 같이 표준 어닐링 라인에서 연속적으로 어닐링되었다. 온도 T1으로 가열한 이후, T2로 서서히 냉각을 실시하고, 이어서 온도 T3로 신속히 냉각한다(관련 데이터는 표 3에 제시되었다). 다음으로, 상기 재료는 (a) 실시예 2a 및 3a에서 추가로 실온으로 냉각되거나, 또는 (b) GI(아연도금) 실시예 2b, 2c, 3b 및 4a-4c에서 스트립을 Zn-욕 온도가 되게 하거나, 또는 (c) GA 실시예 2d에서, 추가의 표준 GA(갈바어닐링) 가열 단계를 적용한다.

표 4는 실시예 2-4의 미세 구조 및 입자 크기에 대한 데이터를 제시한다. CP 변형예, 실시예 2a 및 4a는 1% 초과의 마르텐사이트, 10% 초과의 페라이트, 50% 초과의 배이나이트+템퍼드 마르텐사이트 및 5% 미만의 펄라이트를 포함하는 미세 구조를 갖는다. DP 변형예, 실시예 2b, 2c, 3a 및 3b의 미세 구조는 5% 이상의 마르텐사이트, 50% 초과의 페라이트, 선택적으로 배이나이트+템퍼드 마르텐사이트 및 5% 미만의 펄라이트를 포함한다.

또한, 시트를 호랑이 줄무늬의 존재가 있는지 시각적으로 조사한다. 호랑이 줄무늬는 관찰되지 않았고, 또한 양호한 코팅성도 얻었다.

Claims (10)

1. 질량%로 하기에 기재된 원소들을 포함하고 1000MPa 강 카테고리로 분류되는 최대 인장강도 Rm를 갖는 강 스트립:
   C 0.09-0.19%;
   Mn 1.9-2.6%;
   Si 최대 0.1%;
   Cr 0.4-0.8%;
   Mo 최대 0.3%;
   Ni 최대 0.4%;
   Al 0.02-1.3%;
   하기에 기재된 원소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 선택적 원소;
   Nb 최대 0.08%;
   P 0.0005% 이상;
   N 0.015% 이하;
   Ti 0.1% 이하;
   V 0.1% 이하;
   B 0.01% 이하;
   상기 Cr, Mo 및 Ni의 총합은 0.5% 이상;
   잔부 Fe 및 불가피한 불순물.
2. 제 1 항에 있어서,
   Si이 최대 0.08%인 강 스트립.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   질량%로 하기에 기재된 원소들을 포함하는 강 스트립:
   C 0.12-0.17%;
   Mn 2.10-2.50%;
   Ai 0.02-0.35%.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   하기에 기재된 원소들을 포함하는 강 스트립:
   Cr 0.50-0.70%;
   Mo 최대 0.01%;
   Ni 최대 0.05%.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   하기에 기재된 원소들을 포함하는 강 스트립:
   Nb 최대 0.04%;
   P 0.05% 미만.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   면적%로 하기의 것들을 포함하는 미세 구조를 갖는 강 스트립:
   마르텐사이트 5-40%
   페리아트/상부 배이나이트 30-95%
   하부 배이나이트/템퍼드 마르텐사이트 0-30% 및,
   선택적으로 펄라이 5% 미만.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   입자 크기는 10㎛ 미만인 강 스트립.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   Zn을 포함하는 코팅으로 피복되는 강 스트립.
9. 제 9 항에 있어서,
   용융 침지 아연도금되는 강 스트립.
10. 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 코팅은 질량%로 하기에 기재된 원소들을 포함하는 강 스트립:
    0.3-4.0%의 Mg와 및 0.05-6.0%의 Al;
    선택적으로, 최대 0.2%의 하나 이상의 추가 원소; 및
    불가피한 불순물 및 잔부 아연.