KR20190100370A - 고강도 용융 아연 도금 열연 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 성분 조성으로서, 질량％ 로, C : 0.02 ％ 이상 0.30 ％ 이하, Si : 0.01 ％ 이상 2.5 ％ 이하, Mn : 0.3 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.08 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판 상에, 편면당 도금 부착량이 20 ∼ 120 g/㎡ 인 아연 도금층을 갖는다. 강판 표면의 비표면적률 r 이 2.5 이하이고, 또한, 아연 도금층에 함유되는 Si 량 (g/㎡) 및 Mn 량 (g/㎡) 이, Si 량 × r ≤ 0.06, Mn 량 × r ≤ 0.10 을 만족한다.

Description

고강도 용융 아연 도금 열연 강판 및 그 제조 방법

본 발명은 Si, Mn 을 함유하는 고강도 열연 강판을 모재로 하는, 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 자동차용 강판 분야를 중심으로, 소재 강판 (이하, 모재라고 칭하기도 한다) 에 녹방지성을 부여한 표면 처리 강판, 그 중에서도 녹방지성이 우수한 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판이 사용되어 왔다. 또, 소재 강판으로는, 제조 비용이 저렴한 열연 강판이 사용되는 경우가 있었다.

일반적으로, 용융 아연 도금 강판은, 슬래브를 열간 압연이나 냉간 압연한 강판을 소재 강판으로 사용하고, 소재 강판을 CGL 의 어닐링로에서 재결정 어닐링하고, 그 후, 용융 아연 도금 처리를 행하여 제조된다. 또, 합금화 용융 아연 도금 강판은, 용융 아연 도금 후, 추가로 합금화 처리를 행하여 제조된다.

상기와 같은 용도에 사용되는 용융 아연 도금 강판은, 표면 외관이나 도금 밀착성이 양호한 것에 더하여, 구멍 확장 가공을 비롯한 가공이 실시된 부분의 내식성이 매우 중요하다. 그러나, Si 를 함유하는 용융 아연 도금 강판은, 산세 후의 표면에 국소적인 스케일 잔여물이나 과도한 산세에 의한 국소적인 스머트 생성이 있는 경우가 많아, 불 (不) 도금이나 합금화 미처리 등의 결함이 발생되기 쉽다. 불도금은, 용융 아연 도금 처리에서 도금이 강판 표면의 일부에 부착되지 않아, 강판 표면이 노출되는 현상으로서, 그 사이즈는 통상적으로 ㎜ 오더이기 때문에, 그 존재를 육안으로 볼 수가 있다.

상기 문제를 해결하기 위해서 몇 가지 제안이 이루어져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, Si, Mn, P 등을 함유하는 합금화 용융 아연 도금 강판을 제조할 때의 합금화 불량 등의 도금 결함 방지 대책으로서, 모재의 열연 강판의 산세 탈스케일시에 쇼트 블라스트 처리나 브러시 연삭을 실시하는 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 2 에는, 모재 표면을 연삭한 후에 환원성 분위기 중에서 600 ℃ 이상으로 가열하고, 냉각시켜 용융 아연 도금 처리하고, 이어서 합금화 처리하는 도금 피막의 밀착성 개선 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 3 에서는, 열간 압연 공정에 있어서 강 표층에 내부 산화층을 형성시키는 것에 더하여, 압연 후의 강판에 고압수 분사에 의한 디스케일링을 실시함으로써, 도금 밀착성을 개선하는 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 4 에는, 열간 강판 또는 어닐링 종료 냉연 강판에, 압하율이 1.0 ∼ 20 ％ 의 경 (輕) 압하를 실시하고, 520 ∼ 650 ℃ 에서 5 초 이상 유지하는 저온 가열 처리를 실시하고, 질량％ 로 Al : 0.01 ∼ 0.18 ％ 를 함유하는 용융 아연 도금욕에 침지하고, 이어서 합금화 처리하는 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법이 제안되어 있다.

그러나, 특허문헌 1 에서 제안되어 있는 방법은, 도금 전의 모재에 대해서 쇼트 블라스트나 브러시 연삭을 필요로 한다. 특허문헌 2 에서 제안되어 있는 방법은 연삭 처리를 필요로 한다. 이와 같이, 특허문헌 1, 특허문헌 2 모두 비용과 시간이 드는 처리를 필요로 하기 때문에, 생산성의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.

특허문헌 3 에서는, 도금 밀착성은 개선되기는 하지만, 가공시에 내부 산화를 기점으로 하여 강판 표층부 및 도금층에 미세한 크랙이 발생되고, 가공부의 내식성이 열화된다는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 4 에서 제안되어 있는 방법에서는, 현재의 고강도 강판에서 요구되는 높은 강도, 가공성에 대응할 수 있는, 충분히 높은 레벨의 도금 밀착성은 얻어지지 않아, 가공부의 내식성에 반드시 기여하는 것은 아니었다.

일본 공개특허공보 평6-158254호 일본 공개특허공보 평10-81948호 일본 공개특허공보 2013-108107호 일본 공개특허공보 2002-317257호

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기한 과제를 해결하기 위해서 예의 검토하였다. 그 결과, 강판 표면 형상이나 도금 전의 어닐링 후의 소재 강판 표면의 산화물량을 제어 함으로써, 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판이 얻어지는 것을 알아내었다.

본 발명은 상기 지견에 기초하는 것으로서, 요지는 이하와 같다.

[1] 성분 조성으로서, 질량％ 로, C : 0.02 ％ 이상 0.30 ％ 이하, Si : 0.01 ％ 이상 2.5 ％ 이하, Mn : 0.3 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.08 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판 상에, 편면당 도금 부착량이 20 ∼ 120 g/㎡ 인 아연 도금층을 갖고, 상기 강판 표면의 비표면적률 r 이 2.5 이하이고, 또한, 상기 아연 도금층에 함유되는 Si 량 (g/㎡) 및 Mn 량 (g/㎡) 이, Si 량 × r ≤ 0.06, Mn 량 × r ≤ 0.10 을 만족하는 고강도 용융 아연 도금 열연 강판.

[2] 성분 조성으로서, 추가로, 질량％ 로, Ti : 0.01 ％ 이상 0.40 ％ 이하, Nb : 0.001 ％ 이상 0.200 ％ 이하, V : 0.001 ％ 이상 0.500 ％ 이하, Mo : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하, W : 0.001 ％ 이상 0.200 ％ 이하 중 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 상기 [1] 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 열연 강판.

[3] 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대해서, 열간 압연, 산세하고, 이어서, 표면 조도 (Ra) 0.3 ∼ 1.0 을 갖는 롤을 사용하여 압하율 1 ∼ 10 ％ 로 압연하고, 이어서, 용융 아연 도금 처리를 행하는 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법.

[4] 상기 열간 압연에 있어서, 조(粗)압연 후, 마무리 압연 전에, 충돌압 0.3 ㎫ 이상 1.8 ㎫ 미만에서 고압수 분사에 의한 디스케일링을 행하고, 마무리 압연 온도 800 ℃ 이상에서 마무리 압연하고, 권취 온도 400 ∼ 650 ℃ 에서 권취하는 상기 [3] 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법.

[5] 상기 용융 아연 도금 처리 전에, 노 내 분위기를 수소 농도 2 ∼ 30 vol％ 그리고 노점 －60 ∼ －10 ℃ 로 하고, 강판 도달 온도 600 ∼ 950 ℃ 에서 연속 어닐링하는 상기 [3] 또는 [4] 에 기재된 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법.

[6] 상기 용융 아연 도금 처리 후, 추가로 합금화 처리를 행하는 상기 [3] ∼ [5] 중 어느 하나에 기재된 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법.

또한, 본 발명에 있어서, 고강도 용융 아연 도금 열연 강판이란, 인장 강도 (TS) 가 590 ㎫ 이상인 용융 아연 도금 열연 강판이다.

본 발명에 의하면, 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판이 얻어진다. 가공후에도 높은 내식성을 갖는 점에서, 복잡한 성형을 갖는 부재로서 효과적이고, 본 발명에 의해서 얻어지는 공업상의 효과는 크다.

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 강 성분 조성의 각 원소의 함유량 단위 및 도금의 성분 조성의 각 원소의 함유량 단위는 모두「질량％」이고, 특별히 언급하지 않는 한 간단히「％」로 나타낸다. 또, 수소 농도의 단위는「vol％」이고, 특별히 언급하지 않는 한 간단히「％」로 나타낸다.

본 발명의 표면 외관 및 도금 밀착성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판은, 질량％ 로, C : 0.02 ％ 이상 0.30 ％ 이하, Si : 0.01 ％ 이상 2.5 ％ 이하, Mn : 0.3 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.08 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, Al : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판 상에, 편면당 도금 부착량이 20 ∼ 120 g/㎡ 인 아연 도금층을 가지며, 상기 강판 표면의 비표면적률 r 이 2.5 이하이고, 또한, 상기 아연 도금층에 함유되는 Si 량 (g/㎡) 및 Mn 량 (g/㎡) 이, Si 량 × r ≤ 0.06, Mn 량 × r ≤ 0.10 을 만족하는 것이 중요하다.

여기서 비표면적률 r 이란, 강판 표면의 미소 요철을 고려한 실표면적과 강판 표면의 요철을 고려하지 않은 이차원 평면의 면적의 비율 (실표면적/면적) 에 상당한다. 비표면적률의 측정법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 레이저 현미경을 사용하여 구할 수 있다. 그 밖에도 삼차원 SEM 관찰이나 단면 TEM 에 의한 평가도 생각되지만, ㎚ 오더의 미세한 요철을 광범위하게 평가할 수 있는 점에서, 레이저 현미경이 가장 적합하다고 생각된다. 또, 아연 도금층에 함유되는 Si 량 및 Mn 량은, 도금욕과 강판이 반응하여, FeAl 혹은 FeZn 합금상이 형성됨으로써, 아연 도금층 중에 도입되는 열처리 공정에서 형성된 Si 및 Mn 산화물에 상당한다. 또한, Si 량 및 Mn 량에 비표면적률 r 을 곱하는 것은, 표면 조도와 젖음성의 관계를 나타내는 모델의 하나인「Wenzel 모델」에 기초한다. 이것은, 미소 요철에 의해서 고액 계면의 표면적이 r 배로 증가하면, 강판 표면의 Si 및 Mn 산화물이 도금성에 미치는 영향이 보다 현재화되기 때문이다.

이상과 같이, 본 발명은 강판 표면 형상 및 어닐링 후의 산화물량을 제어함으로써 반응 불균일을 억제한다. 또한, 가공부의 국소적인 내식성 열화를 방지한다. 그 결과, 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판이 얻어지게 된다.

먼저, 본 발명의 대상으로 하는 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 강 성분 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다.

C : 0.02 ％ 이상 0.30 ％ 이하

C 는 적을수록 모재의 성형성이 양호해지지만, C 를 함유시킴으로써 강판의 강도를 저렴하게 높일 수 있다. 따라서, C 함유량은 0.02 ％ 이상으로 한다. 바람직하게는, C 함유량은 0.04 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, C 함유량은 0.06 ％ 이상이다. 한편, C 를 과잉으로 함유시키면 강판의 인성이나 용접성이 저하된다. 따라서, C 함유량은 0.30 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, C 함유량은 0.20 ％ 이하이다.

Si : 0.01 ％ 이상 2.5 ％ 이하

Si 는 고용 강화 원소로서 유효하고, 강판의 강도를 높이기 위해서도 0.01 ％ 이상이 필요하다. 그러나, Si 를 과도하게 함유시키면 용융 아연 도금시의 젖음성을 저해하고, 합금화 반응성을 저해하기 때문에, 합금화의 조정이 곤란해져, 도금 외관이나 도금 밀착성의 저하를 초래한다. 이상으로, Si 함유량은 0.01 ％ 이상 2.5 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, Si 함유량은 0.03 ％ 이상이고, 2.00 ％ 이하이다.

Mn : 0.3 ％ 이상 3.0 ％ 이하

Mn 은 강의 강도를 높이는 데 유용한 원소이다. 이 효과를 얻으려면, Mn 을 0.3 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Mn 을 과도하게 함유시키면 용융 아연 도금시의 젖음성을 저해하고, 합금화 반응성을 저해하기 때문에, 합금화의 조정이 곤란해져, 도금 외관이나 도금 밀착성의 저하를 초래한다. 이상으로, Mn 함유량은 0.3 ％ 이상 3.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, Mn 함유량은 0.3 ％ 이상 2.6 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Mn 함유량은 1.0 ％ 이상이고, 2.2 ％ 이하이다.

P : 0.08 ％ 이하

P 가 0.08 ％ 를 초과하여 함유하면, 용접성이 열화됨과 함께 표면 품질이 열화된다. 또, 합금화 처리시에는 합금화 처리 온도를 보다 높이지 않으면 원하는 합금화도로 할 수 없다. 그러나, 합금화 처리 온도를 상승시키면, 모재 강판의 연성이 열화됨과 동시에 합금화 용융 도금층의 밀착성이 열화된다. 그 때문에, P 함유량은 0.08 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, P 함유량은 0.03 ％ 이하이다. 또한, P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 필요 이상의 저감에 의해서 비용의 증대가 우려된다. 그 때문에, P 함유량은 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.02 ％ 이하

S 는 입계에 편석 또는 MnS 가 다량으로 생성되었을 경우, 인성을 저하시키기 때문에, 함유량을 0.02 ％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, S 함유량은 0.005 ％ 이하이다. S 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 불순물 정도여도 된다.

Al : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하

Al 은 용강의 탈산을 목적으로 함유되지만, 그 함유량이 0.001 ％ 미만인 경우, 그 목적이 달성되지 않는다. 한편, Al 은 0.20 ％ 를 초과하여 함유하면, 개재물이 다량으로 발생되어, 강판의 흠집의 원인이 된다. 그 때문에, Al 함유량은 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, Al 함유량은 0.005 ％ 이상이고, 0.1 ％ 이하이다.

잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.

본 발명에서는, 하기의 것을 목적으로 하고, 추가로 질량％ 로, Ti : 0.01 ％ 이상 0.40 ％ 이하, Nb : 0.001 ％ 이상 0.200 ％ 이하, V : 0.001 ％ 이상 0.500 ％ 이하, Mo : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하, W : 0.001 ％ 이상 0.200 ％ 이하 중 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 수 있다.

Ti, Nb, V, Mo 및 W 는, 소재 강판 중에 석출물 (특히, 탄화물) 을 석출시키기 위해서 필요한 원소로서, 이들 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 이들 원소는, 소재 강판 중에서 이들 원소를 함유하는 석출물의 형태로 함유되는 경우가 많다.

이들 원소 중에서, 특히 Ti 는 석출 강화능이 높고, 비용의 관점에서도 유효한 원소이다. 그러나, Ti 의 함유량이 0.01 ％ 미만에서는, 합금화 용융 도금층 중에 석출물 (특히, 탄화물) 을 함유시키기 위해서 필요한 소재 강판 중의 석출물량이 불충분한 경우가 있다. Ti 의 함유량이 0.40 ％ 를 초과하면 그 효과는 포화되고, 비용 상승이 된다. 그 때문에, Ti 를 함유하는 경우에는, Ti 함유량은, 0.01 ％ 이상 0.40 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Ti 함유량은 0.02 ％ 이상이다.

또한, Nb, V, Mo, W 에 대해서도 상기 Ti 의 함유 범위의 상한 및 하한에 관한 동일한 이유에서, 함유할 경우에는, Nb 함유량은 0.001 ∼ 0.200 ％, V 함유량은 0.001 ∼ 0.500 ％, Mo 함유량은 0.01 ∼ 0.50 ％, W 함유량은 0.001 ∼ 0.200 ％ 이다.

다음으로, 아연 도금층 및 소재 강판의 형상에 대해서 설명한다.

본 발명에 있어서, 아연 도금층은, 편면당 도금 부착량이 20 ∼ 120 g/㎡ 이다. 부착량이 20 g/㎡ 미만에서는 내식성의 확보가 곤란해진다. 바람직하게는, 부착량은 30 g/㎡ 이상이다. 한편, 부착량은 120 g/㎡ 를 초과하면 내도금 박리성이 열화된다. 바람직하게는, 부착량은 90 g/㎡ 이하이다.

소재 강판 표면의 비표면적률 r 은 2.5 이하이다. 비표면적률은 낮을수록 바람직하고, 비표면적률이 높으면 어닐링 후에 형성되는 Si 산화물량 및 Mn 산화물량이 소량이어도, 도금 젖음성을 크게 저해한다. 또한, 비표면적률이 높은 경우에는 도금 부착량 불균일도 커지기 쉬운 경향이 있고, 비표면적률 r 은 2.5 를 초과하면 내파우더링성·가공후 내식성이 현저하게 열화된다. 바람직하게는, 비표면적률 r 은 2.3 이하이다. 또한, 비표면적률 r 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 조도를 부여한 롤로 압연했을 경우, 강판 표면을 완전한 평활 상태 (r = 1) 로 하는 것은 이론상 불가능하다. 그 때문에, 비표면적률 r 은 1.1 이상으로 하는 것이 바람직하다.

도금 전의 열처리 공정에서 형성된 Si 산화물, Mn 산화물은, 도금욕과 소재 강판이 반응하여 FeAl 혹은 FeZn 합금상이 형성될 때에 아연 도금층 중에 들어간다. Si 산화물량 및 Mn 산화물량이 과잉인 경우에는, 도금과 지철 계면에 Si 산화물량 및 Mn 산화물량이 잔류하여 도금 밀착성을 열화시킨다. 그 때문에, 아연 도금층 중에 함유되는 Si 산화물량 및 Mn 산화물량에 하한은 없고, 낮을수록 바람직하다. 구체적으로는, 아연 도금층 중의 Si 및 Mn 량이 Si 량 × r ≤ 0.06, Mn 량 × r ≤ 0.10 을 만족할 필요가 있다. 아연 도금층 중의 Si 및 Mn 량이, 각각 0.06 g/㎡ 초과, 0.10 g/㎡ 초과에서는 FeAl 혹은 FeZn 합금상의 형성 반응이 불충분해져, 불도금의 발생이나 내도금 박리성의 저하를 초래한다. 또한, 아연 도금층 중의 Si 및 Mn 량의 측정은 실시예에 기재된 방법으로 행한다.

다음으로, 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대해서, 열간 압연, 산세하고, 이어서, 표면 조도 (Ra) 가 0.3 ∼ 1.0 을 갖는 롤을 사용하여 압하율 1 ∼ 10 ％ 에서 압연하고, 이어서, 용융 아연 도금 처리를 행한다. 열간 압연에 있어서, 조압연 후, 마무리 압연 전에, 충돌압 0.3 ㎫ 이상 1.8 ㎫ 미만에서 고압수 분사에 의한 디스케일링을 행하고, 마무리 압연 온도 800 ℃ 이상에서 마무리 압연하고, 권취 온도 400 ∼ 650 ℃ 에서 권취하는 것이 바람직하다. 또, 용융 아연 도금 처리 전에, 노 내 분위기를 수소 농도 2 ∼ 30 vol％ 그리고 노점 －60 ∼ －10 ℃ 로 하고, 강판 도달 온도 600 ∼ 950 ℃ 에서 연속 어닐링하는 것이 바람직하다. 또, 용융 아연 도금 처리 후, 추가로 합금화 처리를 행해도 된다.

열간 압연

열간 압연 개시 온도 (슬래브 가열 온도) (적합 조건)

Ti 나 Nb 등의 미세 석출의 분산을 행하기 위해서는, 열간 압연을 행하기 전에 Ti 나 Nb 등을 일단 강판 중에 용해시킬 필요가 있다. 그 때문에, 열간 압연하기 전의 가열 온도 (슬래브 가열 온도) 는 1100 ℃ 이상이 바람직하다. 한편으로, 1300 ℃ 를 초과하여 가열한 경우에는, 강 표층에서의 내부 산화가 촉진되어, 표면 성상이 열화될 우려가 있다. 따라서, 열간 압연 전의 슬래브 가열 온도는 1100 ℃ 이상 1300 ℃ 이하가 바람직하다.

고압수 분사에 의한 디스케일링 (적합 조건)

조압연 후, 마무리 압연 전에, 충돌압 0.3 ㎫ 이상 1.8 ㎫ 미만에서 고압수 분사에 의한 디스케일링을 행하는 것이 바람직하다. 고압수 분사에 의한 디스케일링에서의 고압수의 충돌압이 0.3 ㎫ 미만에서는 스케일이 다량으로 잔존하기 때문에, 스케일성 결함의 원인이 되는 경우가 있다. 고압수 분사에 의한 디스케일링의 충돌압은 스케일 박리의 관점에서 일반적으로는 큰 편이 바람직하다. 특히 Si 를 함유하는 강판에서는, 스케일의 박리성이 열화되기 때문에 고압의 디스케일링이 일반적이다. 그러나, 충돌압은 노즐로부터의 거리 및 이웃하는 디스케일링 노즐로부터의 고압수의 간섭에 의해서 강판 폭 방향에서 차가 발생되기 때문에 스케일 박리에 차가 발생되는 경우가 있다. 스케일의 박리 불균일이 발생된 영역에서는, 부착량 및 합금화도가 불균일해지지 않은 경우여도, 표면 성상이 상이하기 때문에 합금화 후에 선상의 모양이 되는 경우가 있다. 이들 강판 폭 방향의 불균일이 발생되는 경향은, 충돌압이 1.8 ㎫ 이상에서 현저해진다. 이 때문에, 충돌압은 0.3 ㎫ 이상 1.8 ㎫ 미만이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 충돌압은 0.5 ㎫ 이상이고, 1.6 ㎫ 이하이다.

마무리 압연 온도 (적합 조건)

열간 압연시의 변형 저항을 작게 하고, 조업을 용이하게 하기 위해서, 마무리 압연 온도를 800 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 1000 ℃ 를 초과하여 마무리 압연한 경우에는, 스케일 흠집이 발생하기 쉬워져, 표면 성상이 열화되는 경우가 있다. 따라서, 마무리 압연 온도는 바람직하게는 800 ℃ 이상으로 한다. 바람직하게는 1000 ℃ 이하로 한다. 보다 바람직하게는, 마무리 압연 온도는 850 ℃ 이상이고, 950 ℃ 이하이다.

열연 권취 온도 (적합 조건)

본 발명에 관련된 강판은, Si 나 Mn, Ti 를 비롯한 산화 용이성 원소를 함유한다. 그 때문에, 강판의 과도한 산화를 억제하여, 양호한 표면 성상을 확보하기 위해서는, 권취 온도는 650 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 권취 온도가 400 ℃ 미만인 경우에는, 냉각 불균일에서 기인된 코일 성상 불량이 발생되기 쉬워지기 때문에, 생산성을 저해할 우려가 있다. 따라서, 열연 권취 온도는 400 ℃ 이상 650 ℃ 이하가 바람직하다.

산세

열간 압연에 의해서 얻어진 열연 강판은, 산세에 의해서 탈스케일을 실시하고, 그 후, 경도 (輕度) 의 압연을 행한다. 산세는 특별히 한정되지 않고, 상법 (常法) 이면 된다. 또한, 산세의 전단계에서 5 ％ 이하의 압연을 실시해도 되고, 이 경도의 압연에 의해서 탈스케일성이 향상되어, 표면 성상의 개선으로 이어진다.

압연

표면 조도 (Ra) 0.3 ∼ 1.0 을 갖는 롤로 압하율 1 ∼ 10 ％ 에서 압연한다. 강판 표면의 도금성을 개선하기 위해서, 열연, 산세 후에 압연을 실시한다. 이 때, 표면 조도를 갖는 롤로 압연함으로써, 스케일부를 비롯한 요철을 갖는 열연판 표면 형상을 효율적으로 교정할 수 있다. 롤 표면의 조도 (Ra) 는, 0.3 이상으로 함으로써 열연판에서의 오목부를 효율적으로 압연할 수 있어, 도금성의 개선으로 이어진다. 한편, 조도 (Ra) 가 1.0 초과가 되면, 도금 부착량 불균일이나 굽힘 가공시 국부 응력 집중을 유발시켜, 도금 외관 불량이나 내파우더링성·가공후 내식성 저하의 요인이 될 수 있다. 보다 바람직하게는, 조도 (Ra) 는 0.8 이하이다.

압연시의 압하율은, 1 ％ 이상 10 ％ 이하로 한다. 압하를 가함으로써 표면 형상의 제어와 모재 표면에 잔류 응력의 도입을 행한다. 압하율을 1 ％ 이상으로 함으로써 잔류 응력의 도입이 충분해져, 강판 표면의 도금 밀착성이 개선된다. 압하율이 10 ％ 초과에서는, 도금 밀착성의 개선 효과가 포화되는 것에 더하여, 강판 표층에 다량의 전위가 도입됨으로써 도금 처리 전의 어닐링 중에 표층 조직이 조대화되어, 강도의 저하로 이어진다.

어닐링 (적합 조건)

용융 아연 도금 처리 전에, 노 내 분위기를 수소 농도 2 ∼ 30 ％ 그리고 노점 －60 ∼ －10 ℃ 로 하고, 강판 도달 온도 600 ∼ 950 ℃ 에서 연속 어닐링하는 것이 바람직하다. 강판 도달 온도 즉 어닐링 온도가 600 ℃ 보다 낮은 온도인 경우, 산세 후의 산화 피막이 완전히는 환원되지 않아, 원하는 도금 특성을 얻을 수 없는 경우가 있다. 또, 950 ℃ 보다 높은 온도에서는, Si, Mn 등이 표면 농화되어 도금성이 열화될 우려가 있다. 보다 바람직하게는, 어닐링 온도는 650 ℃ 이상이고, 900 ℃ 이하이다.

노 내 분위기는 수소 농도 2 ∼ 30 ％ 그리고 노점 －60 ∼ －10 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 노 내 분위기는 환원성이면 되고, 수소 농도 2 ∼ 30 ％, 노점 －60 ∼ －10 ℃, 잔부가 불활성 가스로 이루어지는 분위기가 바람직하다. 노점이 －10 ℃ 보다 높으면, 강판 표면에 생성되는 Si 산화물의 형태가 막상으로 되기 쉽다. 한편, －60 ℃ 보다 낮은 노점은 공업적으로 실현이 곤란하다. 수소 농도가 2 ％ 보다 낮은 경우에는, 환원성이 약하다. 30 ％ 이하이면 충분한 환원 능력이 얻어진다. 보다 바람직하게는, 노점은 －55 ℃ 이상이고, －20 ℃ 이하이다. 보다 바람직하게는, 수소 농도는 5 ％ 이상이고, 20 ％ 이하이다.

용융 아연 도금 처리

용융 도금 처리는 연속 용융 도금 라인에서, 상기 강판을 환원 어닐링한 후, 용융 아연 도금욕을 사용하여 실시한다.

용융 아연 도금욕의 조성은, 예를 들어, Al 농도 0.01 ∼ 0.25 ％ 의 범위로 하고, 잔부를 Zn 및 불가피적 불순물로 한다. Al 농도가 0.01 ％ 미만인 경우, 도금 처리시에 Zn-Fe 합금화 반응이 일어나고, 도금과 강판의 계면에 깨지기 쉬운 합금층이 발달하여, 도금 밀착성이 열화되는 경우가 있다. Al 농도가 0.25 ％ 를 초과하면 Fe-Al 합금층의 성장이 현저해져, 도금 밀착성을 저해한다. 도금욕 온도는 특별히 한정할 필요는 없고, 통상적인 조업 범위인 440 ℃ 이상, 480 ℃ 이하이면 된다.

합금화 처리

합금화 처리 온도가 550 ℃ 를 초과하면, 합금화 처리시에, (소재) 강판과 도금 피막의 계면에 경질이고 깨지기 쉬운 Γ 상의 생성이 현저하여, 표면 조도가 커짐과 함께 내파우더링성이 열화되는 경우가 있다. 그 때문에, 합금화 처리 온도는 550 ℃ 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 합금화 처리 온도는 530 ℃ 이하이다.

합금화 처리 시간은, 비용이나 제어상의 문제점에서, 10 초 이상 60 초 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 합금화 처리 시간은 40 초 이내이다.

합금화 처리에 있어서의 가열 방법은 특별히 한정할 필요가 없고, 복사 가열, 통전 가열, 고주파 유도 가열 등 공지된 어느 방법이어도 된다. 합금화 처리를 실시한 후에는 상온까지 냉각시킨다. 도금 후의 후처리는 특별히 한정할 필요는 없고, 조질 압연에 의한 재질의 조정이나 레벨링 등에 의한 평탄 형상의 조정, 나아가서는 필요에 따라서 크로메이트 처리 등 통상적으로 행해지는 후처리를 실시해도 상관 없다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것은 아니다.

표 1 에 나타내는 성분을 갖는 강 슬래브를 사용하여, 통상적인 주조 후, 표 2 에 나타내는 조건에서 열간 압연, 경(輕)압연, 연속 어닐링, 용융 아연 도금 처리, 그리고 일부에 대해서는 합금화 처리를 행하였다.

용융 아연 도금 처리를 실시할 때, 아연 도금욕 온도는 460 ℃ 에서 행하고, 와이핑에 의해서 부착량을 50 g/㎡ 로 조정하였다. 합금화 처리는, 합금화 온도 530 ℃ 에서 실시하였다.

이상에 의해서 얻어진 용융 아연 도금 강판에 대해서, 하기에 나타내는 시험을 행하여, 도금 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공후 내식성을 평가하였다. 측정 방법 및 평가 기준을 하기에 나타낸다.

아연 도금층 중의 Si 량 및 Mn 량

아연 도금층 중의 Si 량 및 Mn 량에 대해서는, 도금층을, 인히비터를 첨가한 불산으로 용해하고, ICP 발광 분광 분석법을 사용하여 측정하였다.

강판 표면의 비표면적률 r

상기, 도금층의 용해를 행한 후의 강판 표면에 대해서, 레이저 현미경 (Keyence 제조 : VK-X250) 을 사용하여 표면 형상을 주사하였다. 관찰 배율을 3000 배로 하고, z 축의 분해능 0.5 ㎚, x 축 및 y 축의 분해능 0.1 ㎛ 의 조건하에서 관찰·해석을 행하였다. 또 면적률의 도출시에, 강판별로 임의의 시야를 5 개 지점 선택하고, 그 평균치를 비표면적률 r 로 하였다.

인장 강도 (TS)

용융 아연 도금 강판 (GI) 혹은 합금화 용융 아연 도금 강판 (GA) 으로부터 압연 방향에 대해서 직각 방향으로 JIS 5호 인장 시험편 (JIS Z2201) 을 채취하고, 변형 속도를 10^-3/s 로 하는 JIS Z 2241 의 규정에 준거한 인장 시험을 행하여, TS 를 구하였다.

외관성

외관성은, 용융 아연 도금 후 및 합금화 처리 후의 외관을 육안으로 관찰하고, 다음 기준에 비추어 기호 (○, ×) 를 붙였다.

○ 불도금, 합금 불균일이 없는 것

× 불도금이나 합금 불균일이 있는 것

도금 밀착성

용융 아연 도금 강판의 도금 밀착성은, 볼 임팩트 시험으로 평가하였다. 볼 중량 2.8 ㎏, 낙하 높이 1 m 의 조건에서, 볼 임팩트 시험을 행하고, 가공부를 테이프 박리하여, 도금층의 박리 유무를 육안으로 판정하고, 하기의 기준에 비추어 기호 (○, ×) 를 붙였다.

○ 도금층의 박리 없음

× 도금층이 박리

내파우더링성

합금화 용융 아연 도금 강판의 도금 밀착성은, 내파우더링성을 시험함으로써 평가하였다. 합금화 용융 도금 강판에 셀로판 테이프를 붙이고, 테이프면에 90 도 굽힘, 굽힘 복귀를 실시하여, 테이프를 벗긴다. 벗긴 테이프에 부착된 강판으로부터, 굽힘 복귀부 10 ㎜ × 40 ㎜ 당 박리된 도금의 양을, 형광 X 선에 의한 Zn 카운트 수로서 측정하여, 하기 기준에 비추어 평가하고, 기호 (◎, ○, ×) 를 붙였다. 형광 X 선에 의한 Zn 카운트수가 클수록 열등하다.

형광 X 선 카운트수 랭크

3000 미만 : ◎ (양호)

3000 이상 6000 미만 : ○

6000 이상 : × (열등)

가공후 내식성

내도금 박리성 시험과 동일한 가공을 행하여, 테이프 박리를 하지 않은 시험편을 준비하고, 니혼 파커라이징사 제조의 탈지제 : FC-E2011, 표면 조정제 : PL-X 및 화성 처리제 : 펄 본드 PB-L3065 를 사용하여, 하기의 표준 조건에서 화성 처리 피막 부착량이 1.7 ∼ 3.0 g/㎡ 가 되도록 화성 처리를 실시하였다.

＜표준 조건＞

· 탈지 공정 : 처리 온도가 40 ℃, 처리 시간이 120 초

· 스프레이 탈지, 표면 조정 공정 ; pH 가 9.5, 처리 온도가 실온, 처리 시간이 20 초

· 화성 처리 공정 ; 화성 처리액의 온도가 35 ℃, 처리 시간이 120 초

상기 화성 처리를 실시한 시험편의 표면에, 닛폰 페인트사 제조의 전착 도료 : V-50 을 사용하여, 막두께가 25 ㎛ 가 되도록 전착 도장을 실시하고, 하기의 부식 시험에 제공하였다.

＜염수 분무 시험 (SST)＞

화성 처리, 전착 도장을 실시한 상기 시험편의 합금화 용융 아연 도금 강판에서는 굽힘 가공부 표면 및 용융 아연 도금 강판에서는 볼 임팩트 부분에, 커터로 도금에 도달하는 커트 흠집을 부여한 후, 이 시험편을, 5 mass％ NaCl 수용액을 사용하여, JIS Z2371 : 2000 에 규정된 중성 염수 분무 시험에 준거하여 240 시간의 염수 분무 시험을 행한 후, 크로스 커트 흠집부에 대해서 테이프 박리 시험하고, 커트 흠집부 좌우를 합친 최대 박리 전체 폭을 측정하였다. 하기의 기준에 비추어 기호 (○, ×) 를 붙였다. 이 최대 박리 전체 폭이 2.0 ㎜ 이하이면, 염수 분무 시험에 있어서의 내식성은 양호로 평가할 수 있다.

○ : 커트 흠집으로부터의 최대 박리 전체 폭 2.0 ㎜ 이하

× : 커트 흠집으로부터의 최대 박리 전체 폭 2.0 ㎜ 초과

이상의 결과를 조건과 함께, 표 2 에 나타낸다.

표 2 로부터, 본 발명예는, 표면 외관, 도금 밀착성 (내파우더링성), 가공후 내식성 모두가 양호하다. 한편, 비교예에서는, 표면 외관, 도금 밀착성 (내파우더링성), 가공후 내식성 중 어느 하나 이상이 열등하다.

산업상 이용가능성

본 발명의 고강도 용융 아연 도금 열연 강판은, 최근 급속히 고강도화·박육화가 진행되고 있는 자동차 부품으로서 바람직하게 사용된다.

Claims (6)

1. 성분 조성으로서, 질량％ 로,
   C : 0.02 ％ 이상 0.30 ％ 이하,
   Si : 0.01 ％ 이상 2.5 ％ 이하,
   Mn : 0.3 ％ 이상 3.0 ％ 이하,
   P : 0.08 ％ 이하,
   S : 0.02 ％ 이하,
   Al : 0.001 ％ 이상 0.20 ％ 이하
   를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판 상에,
   편면당 도금 부착량이 20 ∼ 120 g/㎡ 인 아연 도금층을 갖고,
   상기 강판 표면의 비표면적률 r 이 2.5 이하이고,
   또한, 상기 아연 도금층에 함유되는 Si 량 (g/㎡) 및 Mn 량 (g/㎡) 이,
   Si 량 × r ≤ 0.06
   Mn 량 × r ≤ 0.10
   을 만족하는 고강도 용융 아연 도금 열연 강판.
2. 제 1 항에 있어서,
   성분 조성으로서, 추가로, 질량％ 로,
   Ti : 0.01 ％ 이상 0.40 ％ 이하,
   Nb : 0.001 ％ 이상 0.200 ％ 이하,
   V : 0.001 ％ 이상 0.500 ％ 이하,
   Mo : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하,
   W : 0.001 ％ 이상 0.200 ％ 이하
   중 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 고강도 용융 아연 도금 열연 강판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대해서, 열간 압연, 산세하고,
   이어서, 표면 조도 (Ra) 0.3 ∼ 1.0 을 갖는 롤을 사용하여 압하율 1 ∼ 10 ％ 로 압연하고,
   이어서, 용융 아연 도금 처리를 행하는 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 열간 압연에 있어서, 조압연 후, 마무리 압연 전에, 충돌압 0.3 ㎫ 이상 1.8 ㎫ 미만에서 고압수 분사에 의한 디스케일링을 행하고,
   마무리 압연 온도 800 ℃ 이상에서 마무리 압연하고,
   권취 온도 400 ∼ 650 ℃ 에서 권취하는 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 용융 아연 도금 처리 전에,
   노 내 분위기를 수소 농도 2 ∼ 30 vol％ 그리고 노점 －60 ∼ －10 ℃ 로 하고, 강판 도달 온도 600 ∼ 950 ℃ 에서 연속 어닐링하는 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용융 아연 도금 처리 후, 추가로 합금화 처리를 행하는 고강도 용융 아연 도금 열연 강판의 제조 방법.