KR102508884B1 - 도금성이 우수한 초고장력 냉연강판, 용융아연도금 강판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 내부 산화층의 두께를 제어하여 도금성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법은, 강재를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 연화 열처리를 수행하여, 상기 열연강판에 내부 산화층을 형성하는 단계; 상기 열연강판을 산세 처리하여, 상기 내부 산화층의 일부를 제거하는 단계; 및 상기 열연강판을 냉간 압연하여, 냉연강판을 제조하는 단계;를 포함한다,
Description
본 발명은 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부 산화층의 두께를 제어하여 도금성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 초고장력강의 경우, 일반강 대비 열간압연 이후 열연코일의 높은 강도 및 폭 방향 재질 편차에 의해 냉간압연 시 압하율 부하 및 형상 불량 문제가 발생하고 있다. 따라서 이러한 냉간압연 시 발생되는 문제를 개선하기 위해 열연코일의 강도 및 재질편차 저감을 목적으로 냉간압연 전 열연코일에 대한 연화 열처리 공정 추가가 일부 적용되고 있다.
열간압연 공정 또는 연화 열처리 공정에서 발생하는 내부 산화층은 강재의 품질 문제를 야기하므로 일반적으로 냉간압연 전 산세 공정에서 제거된다. 그러나, 실리콘과 망간을 고함량으로 함유하는 강재의 경우에는, 상기 내부 산화물에 의하여 미도금 불량을 발생시킬 수 있는 실리콘 또는 망간의 표면 산화물의 형성을 억제할 수 있다. 따라서, 내부 산화물을 적절한 수준으로 제어할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 도금성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 내부 산화층의 두께를 제어하여 도금성이 우수한 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 초고장력 냉연강판의 제조방법은, 강재를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 연화 열처리를 수행하여, 상기 열연강판에 내부 산화층을 형성하는 단계; 상기 열연강판을 산세 처리하여, 상기 내부 산화층의 일부를 제거하는 단계; 및 상기 열연강판을 냉간 압연하여, 냉연강판을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 연화 열처리는 580℃ ~ 650℃ 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 연화 열처리는 10 시간 ~ 15 시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 산세 처리는, 70℃ ~ 90℃ 의 온도에서, 5% ~ 15% 염산 농도로, 20초 ~ 40초 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 산세 처리에 의하여 잔존하는 내부 산화층은 1 μm ~ 5 μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 연화 열처리에 의하여 형성된 내부 산화층은 10 μm ~ 20 μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연강판을 제조하는 단계는, 상기 강재를 1,000℃ ~ 1,300℃의 재가열 온도에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 900℃ ~ 1050℃의 조압연 온도와 800℃ ~ 900℃의 마무리압연 종료온도로 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 500℃ ~ 550℃에서 권취하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉연강판을 용융아연 도금욕에 침지하여 용융아연도금하여 용융아연도금 강판을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융아연도금 강판을 형성하는 단계를 수행한 후에, 상기 용융아연도금 강판을 합금화 열처리하여 합금화 용융아연도금 강판을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 초고장력 냉연강판은, 상술한 제조방법에 의하여 제조된 초고장력 냉연강판으로서, 중량%로, 탄소(C): 0.1% ~ 0.3%, 실리콘(Si): 0.5% ~ 2.0%, 망간(Mn): 1.5% ~ 3.5%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 1 μm ~ 5 μm 범위의 두께의 내부 산화층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 연화열처리 공정이 추가된 초고장력강의 산세 공정에서의 내부 산화층 두께 제어를 통해 용융아연도금 특성 및 품질 특성이 우수한 초고장력 냉연강판을 생산할 수 있으며 이를 통해 품질 불량 예방을 통해 제품 품질 비용을 낮출 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금성이 우수한 초고장력 냉연강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 열연강판을 권취한 후에 권취 온도에 따른 내부 산화층의 형성을 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 열연강판을 연화 열처리한 후에 내부 산화층의 형성을 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 내부 산화층에 따른 박리 시험 결과 및 아연도금 품질 평가를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 열연강판을 권취한 후에 권취 온도에 따른 내부 산화층의 형성을 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 열연강판을 연화 열처리한 후에 내부 산화층의 형성을 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 내부 산화층에 따른 박리 시험 결과 및 아연도금 품질 평가를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
열연 코일의 경우 코일 권취시 고온에서 산소와 철 모재의 반응에 따라 표면에 Fe계 산화물, 즉 표면 스케일층이 생성될 수 있다. 이러한 표면 스케일층은 연화 열처리 공정에서 수소환원반응 및 공석반응에 따라 산소가 발생되며, 발생된 산소는 소지철 내 실리콘(Si) 및 망간(Mn) 등의 원소와 반응하여 철 모재의 입계 결정립을 따라 수 μm ~ 수십 μm 두께의 내부 산화물을 형성할 수 있다.
열간압연 공정 및 연화 열처리 공정에서 발생한 표면 스케일 및 내부 산화물은 산세 공정에서 제거되는 것이 일반적이다. 이러한 내부 산화층을 충분히 제거하지 않은 채 냉간압연을 실시하면, 잔존하는 내부 산화층이 박리되어 철 모재에 크랙이 발생하거나 소둔 처리시 롤 표면에 픽업되어 제품 표면에 덴트를 발생시켜 품질 문제를 야기할 수 있다. 따라서 일반적인 산세 공정에서는 이러한 내부 산화층의 완전한 제거가 요청된다.
반면, 실리콘(Si)과 망간(Mn)을 다량으로 함유하고 있는 초고장력강의 경우에는, 소둔 열처리시 실리콘과 망간 등의 첨가원소가 강판의 표면으로 확산하여 표면 산화물을 형성하게 되고, 이러한 표면 산화물은 도금 공정에서 용융아연과의 젖음성을 악화시켜 미도금 불량이 발생시킬 수 있다. 산세 및 냉간 압연 후 잔존하는 상기 내부 산화층에 의해 상기 표면 산화물의 형성을 억제할 수 있고, 이는 철 모재 내서 내부 산화층에 의하여 실리콘과 망간 등의 표면 농화가 억제되기 때문으로 분석된다.
따라서 용융아연도금 및 품질 특성이 우수한 초고장력 냉연강판을 제조하기 위해 연화열처리 공정에서 발생한 내부 산화층 두께를 적절하게 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 기술적 사상은 초고장력 냉연강판을 제조하는 방법에 관한 것이고, 더 상세하게는 자동차용 초고장력 냉연강판 소둔시, 강중에 포함되어 있는 실리콘과 망간의 표면 농화 및 산화를 잔존하는 내부 산화층을 이용하여 억제하고, 강판 전체에 걸쳐 균일하게 도금을 행하는 것이 가능한 도금품질이 우수한 초고강도 용융아연도금 강판을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면 열연강판을 연화 열처리 공정을 통해 강판 전체에 내부 산화층을 균일하게 형성하고, 산세 공정에서 적절한 산세 처리를 통해 냉연강판에 잔존하는 내부 산화층의 두께를 제어할 수 있다. 따라서, 상기 냉연강판은 철 모재 내에 내부 산화층을 포함하고, 상기 내부 산화층의 두께는 5 μm 이하일 수 있다. 이에 따라, 냉연강판의 품질불량 예방을 통해 제품 품질 비용을 낮추며, 제품 표면 특성이 개선되어 표면 특성이 우수한 냉연강판 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 도금성이 우수한 초고장력 냉연강판의 제조방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 열연강판은 연화 열처리 공정을 통해 연질화 처리된다. 연화 열처리 공정 시 열연강판 전체에 내부 산화층이 균일하게 형성되고, 이후 산세 공정을 통해 내부 산화층의 두께를 필요한 수준으로 잔존시킨다. 이어서, 상기 열연강판은 소정 치수를 갖도록 냉간 압연되어 최종적으로 냉연강판이 제조된다. 이러한 내부 산화층이 형성된 냉연강판의 경우, 후속의 소둔 열처리 시 실리콘 및 망간의 표면 산화를 효과적으로 억제하여, 용융아연 도금 특성을 개선시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에 관하여 설명한다.
초고장력 냉연강판의 제조방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 상기 초고장력 냉연강판의 제조방법은, 강재를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계(S110); 상기 열연강판을 연화 열처리하는 단계(S120); 상기 연화 열처리된 열연강판을 산세 처리하는 단계(S130); 및 상기 산세 처리된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계(S140)를 포함한다.
또한, 필요한 경우, 상기 초고장력 냉연강판의 제조방법은, 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 필요한 경우, 상기 냉연강판을 용융아연 도금욕에 침지하여 용융아연도금하여 용융아연도금 강판을 형성하는 단계(S160);를 더 포함할 수 있다. 또한, 필요한 경우, 상기 초고장력 냉연강판의 제조방법은, 상기 용융아연도금 강판을 합금화 열처리하여 합금화 용융아연도금 강판을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법에서 열연 및 냉연공정의 대상이 되는 반제품은 예시적으로 슬라브(slab)일 수 있다. 반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.
열연강판 제조단계(S110)
열연강판 제조단계(S110)에서는 먼저 강재를 준비한다. 상기 강재는 다양한 조성 및 함량을 포함할 수 있고, 예를 들어 상기 강재는 고 함량의 실리콘과 망간을 포함할 수 있다. 상기 강재는, 예를 들어 중량%로, 탄소(C): 0.1% ~ 0.3%, 실리콘(Si): 0.5% ~ 2.0%, 망간(Mn): 1.5% ~ 3.5%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
상기 강재를, 예를 들어 1,000℃ ~ 1,300℃ 범위의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,000℃ 미만인 경우에는, 열간압연하중이 급격히 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,300℃를 초과하는 경우에는, 슬라브 휨으로 인해 가열로에서 장입 및 토출이 어려울 수 있으며, 초기 오스테나이트 결정립의 조대화로 인해 최종 생산 강판의 강도 확보가 어려울 수 있다. 상기 재가열 온도는 강재에 따라 변화될 수 있다.
이어서, 재가열된 상기 강재를 열간압연하고, 예를 들어 900℃ ~ 1050℃의 조압연 온도(Roughing Delivery Temperature, RDT)와 800℃ ~ 900℃의 마무리압연 종료온도(finish delivery temperature, FDT)에서 열간압연을 수행할 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 900℃를 초과할 경우에는, 강판의 표면 스케일 발생으로 인해 강판의 품질이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 마무리 압연 종료온도가 800℃ 미만인 경우에는, 압연부하 증가 및 생산성 감소를 야기할 수 있다. 상기 조압연 온도 및 상기 마무리압연 종료온도는 강재에 따라 변화될 수 있다.
이어서, 상기 열간압연된 강재를 냉각한 후에, 예를 들어 500℃ ~ 550℃ 범위의 권취온도(coiling temperature, CT)에서 권취한다. 상기 권취온도는 강재에 따라 변화될 수 있다. 상기 권취온도가 550℃를 초과하는 경우에는, 열연강판 또는 권취된 열연코일에 원하지 않는 내부 산화층이 발생할 수 있다. 이와 같이 권취된 열연코일은 내부 산화가 편차를 가지게 되므로 내부 산화층의 두께를 균일하게 제어하기 어려울 수 있다. 상기 권취온도가 500℃ 미만인 경우에는 원하지 않는 저온 조직이 형성될 수 있다.
연화 열처리 단계(S120)
연화 열처리 단계(S120)에서는, 상기 열연강판을 연화 열처리를 수행하여, 상기 열연강판에 내부 산화층을 형성하는 단계를 수행한다. 상기 연화 열처리는, 예를 들어 580℃ ~ 650℃ 온도에서 수행될 수 있다. 상기 연화 열처리는, 예를 들어 10 시간 ~ 15 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 연화 열처리에 의하여 상기 열연강판에 형성된 내부 산화층은 10 μm ~ 20 μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 내부 산화층은 상당한 수준의 균일한 두께로서 형성될 수 있다.
상기 연화 열처리가 580℃ 미만인 경우에는, 상기 내부 산화층이 원하는 두께로 형성되지 않을 수 있고, 따라서 산세 후에 상기 내부 산화층을 균일한 두께로 제어하지 못할 수 있다. 상기 연화 열처리가 650℃를 초과하는 경우에는, 상기 내부 산화층이 과도한 두께로 형성될 수 있고, 이에 따라 공정 시간이 증가될 수 있고, 도금 품질이 오히려 저하될 수 있다.
상기 연화 열처리를 10 시간 미만으로 수행하는 경우에는, 상기 내부 산화층이 원하는 두께로 형성되지 않을 수 있다. 상기 연화 열처리를 15 시간을 초과하여 수행하는 경우에는, 상기 내부 산화층이 과도한 두께로 형성될 수 있다.
상기 내부 산화층은 강판에 전제적으로 가능한 균일하게 형성되는 것이 바람직하므로, 권취 단계에서의 내부 산화층은 가능한 억제하고 상기 연화 열처리에서 상기 내부 산화층을 형성시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연화 열처리는 냉간압연 작업 효율성을 위하여 연화 열처리를 통해 열연강판을 연하게 만들어주어 냉간압연성을 확보할 수 있다. 열연강판의 강도가 높을 경우 냉간압연 중 두께헌팅, 형상불량 등의 문제점이 야기될 수 있다. 상기 연화 열처리를 수행한 후에 상온으로, 예를 들어 0℃ ~ 40℃ 범위의 온도로 냉각될 수 있다.
산세 처리 단계(S130)
산세 처리 단계(S130)에서는, 상기 연화 열처리를 수행한 후에, 상기 열연강판을 산으로 세정하는 산세 처리를 수행할 수 있다. 상기 열연강판을 산세 처리하여, 상기 내부 산화층의 일부를 제거할 수 있다. 상기 산세 처리는, 예를 들어 70℃ ~ 90℃ 의 온도에서, 예를 들어 5% ~ 15% 염산 농도로, 예를 들어 20초 ~ 40초 동안 수행될 수 있다. 또한, 0.1 ~ 0.5 %의 인히비터 농도를 가질 수 있다.
상기 산세 처리가 40초를 초과하는 경우에는, 상기 내부 산화층이 완전히 제거될 수 있다. 상기 산세 처리가 20초 미만인 경우에는, 상기 내부 산화층의 두께가 과도하게 두꺼울 수 있다.
상기 산세 처리에 의하여 상기 열연강판에 잔존하는 내부 산화층은 1 μm ~ 5 μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 이러한 내부 산화층은 거의 동일한 두께로서 후속에 제조되는 냉연강판에도 존재할 수 있다.
냉연강판 제조단계(S140)
냉연강판 제조단계(S140)에서는, 상기 산세 처리된 열연강판을, 예를 들어 40% ~ 60%의 평균 압하율 및, 예를 들어 700 ton ~ 1800 ton 의 압하력으로 냉간압연을 수행할 수 있고, 이에 따라 냉연강판을 제조할 수 있다. 냉연강판의 미세조직은 열연강판의 조직이 연신된 형상을 가지며, 후속의 열처리에서 최종 생산되는 강판의 미세조직이 결정된다.
소둔 열처리 단계
필요한 경우, 상기 냉연강판을 통상의 서냉각 구간이 있는 연속 소둔로에서 소둔 열처리를 수행할 수 있다. 상기 소둔 열처리는 후속의 냉간압연의 조업성을 향상시키고, 또한 해당 강판의 목표 최종 재질을 얻기 위한 온도로 수행될 수 있다. 상기 소둔 열처리는, 예를 들어 780℃ ~ 830℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 소둔 열처리를 종료한 후에, 상기 냉연강판은 냉각될 수 있고, 예를 들어 상온으로, 예를 들어 0℃ ~ 40℃ 범위의 온도로 냉각되거나 또는 후속의 용융아연 도금에서 사용되는 용융아연 도금욕의 온도 범위로, 예를 들어 420℃ ~ 480℃의 온도로, 예를 들어 455℃ ~ 465℃의 온도로 냉각될 수 있다.
용융아연도금 단계
필요한 경우, 상기 소둔 열처리된 냉연강판을 용융아연 도금욕에 침지하여 용융아연도금하여 용융아연도금 강판을 형성하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 도금욕의 온도는 도금층을 구성하기 위한 합금 원소의 종류 및 비율, 냉연강판의 성분계에 따라 달라질 수 있고, 예를 들어 420℃ ~ 480℃ 범위일 수 있고, 예를 들어 455℃ ~ 465℃ 범위일 수 있다. 상기 냉연강판을, 예를 들어 420℃ ~ 480℃의 온도로, 예를 들어 455℃ ~ 465℃의 온도로 가열한 후, 상기 도금욕에 침지한다. 상기 도금욕 조건에서 냉연강판의 표면에 용융아연도금층이 용이하게 형성되면서, 도금층의 밀착성이 우수할 수 있다. 상기 냉연강판이 1 μm ~ 5 μm 의 내부 산화층을 포함하는 경우에는, 냉연강판과 도금층의 젖음성과 접착성을 향상시켜 도금 품질을 향상시킬 수 있다.
합금화 열처리단계
필요한 경우, 상기 용융아연도금층이 형성된 냉연강판, 용융아연도금 강판을 합금화 열처리하여 합금화 용융아연도금 강판을 형성하는 단계를 더 수행할 수 있다. 상기 합금화 열처리는, 예를 들어 530℃ ~ 580℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 조건으로 합금화 열처리시 용융아연도금층이 안정적으로 성장되면서, 도금층의 밀착성이 우수할 수 있다. 상기 합금화 열처리 온도가 530℃ 미만인 경우에는, 합금화가 충분히 진행되지 못해 용융아연도금층의 건전성이 저하될 수 있다. 상기 합금화 열처리 온도가 580℃를 초과하는 경우에는, 이상역 온도 구간으로 넘어가게 되면서 재질의 변화가 발생할 수 있다. 또한, 상기 합금화 열처리는, 예를 들어 530℃ ~ 580℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
이와 같이 제조된, 냉연강판, 용융아연도금 강판, 및 합금화 용융아연도금 강판은 해당 공정을 종료한 직후 상온으로, 예를 들어 0℃ ~ 40℃의 온도로 냉각할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 측면인 초고장력 냉연강판에 대하여 설명한다.
초고장력 냉연강판
본 발명의 일 측면에 따른 초고장력 냉연강판은, 상술한 제조방법을 이용하여 형성할 수 있고, 중량%로, 탄소(C): 0.1% ~ 0.3%, 실리콘(Si): 0.5% ~ 2.0%, 망간(Mn): 1.5% ~ 3.5%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 초고장력 냉연강판은 1 μm ~ 5 μm 범위의 두께의 내부 산화층을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 초고장력 냉연강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.
탄소(C): 0.1% ~ 0.3%
탄소는 제강에 있어서 가장 중요한 합금 원소이며, 기본적인 강화 역할 및 오스테나이트 안정화를 주요 목적으로 한다. 오스테나이트 내 높은 탄소 농도는 오스테나이트 안정도를 향상시켜 재질 향상을 위한 적절한 오스테나이트 확보에 용이하다. 탄소의 함량이 0.1% 미만인 경우에는, 원하는 항복강도 및 연신율 확보가 어렵다. 탄소의 함량이 0.3%를 초과하는 경우에는, 탄소당량 증가에 따른 용접성의 하락을 가져올 수 있다. 따라서, 탄소의 함량은 강판 전체 중량의 0.1% ~ 0.3%인 것이 바람직하다.
실리콘(Si): 0.5% ~ 2.0%
실리콘은 페라이트 내 탄화물(예를 들어, Fe3C) 형성을 억제하는 원소이며 탄소의 활동도를 높여 오스테나이트의 확산속도를 높인다. 실리콘은 또한 페라이트 안정화 원소로 잘 알려져 있어 냉각 중 페라이트 분율을 높여 연성을 증가시키는 원소로 알려져 있다. 실리콘의 함량이 0.5% 미만인 경우에는, 실리콘 첨가 효과가 불충분하다. 실리콘의 함량이 2.0%를 초과하는 경우에는, 공정 시 강판 표면에 산화물(SiO2)이 형성되어 해당 부분 젖음성 열위에 따른 도금성 저하를 가져올 수 있다. 따라서, 실리콘의 함량은 강판 전체 중량의 0.5% ~ 2.0%인 것이 바람직하다.
망간(Mn): 1.5% ~ 3.5%
망간은 오스테나이트 안정화 원소로서, 망간이 첨가됨에 따라 마르텐사이트 형성 시작 온도인 Ms가 점차 낮아지게 되어 연속 소둔 열처리 공정 진행 시 잔류 오스테나이트 분율을 증가시키는 효과를 가져올 수 있다. 망간의 함량이 1.5% 미만인 경우에는, 망간 첨가 효과가 불충분하다. 망간의 함량이 3.5%를 초과하는 경우에는, 탄소당량을 높여 용접성을 크게 떨어뜨리고, 공정 시 강판 표면에 산화물(MnO)이 형성되어 해당 부분 젖음성 열위에 따른 도금성 저하를 가져올 수 있다. 따라서, 망간의 함량은 강판 전체 중량의 1.5% ~ 3.5%인 것이 바람직하다.
인(P): 0% 초과 ~ 0.02%
인은 강 내에서 실리콘과 유사한 역할을 수행할 수 있다. 다만, 인이 강판 전체 중량의 0.01%를 초과하여 첨가되는 경우, 강판의 용접성을 저하시키고 취성을 증가시켜 재질 저하를 발생시킬 수 있다. 따라서, 인의 함량은 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.02%로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S): 0% 초과 ~ 0.003%
황은 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, 강의 인성 및 용접성을 저해하고 망간(Mn)과 결합하여 MnS를 형성함으로써 강의 내식성 및 충격특성을 저하시킨다. 따라서, 황의 함량은 강판 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.003%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 초고장력 냉연강판의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제강 과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.
실험예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 조성을 나타내는 표이다.
하기 표 1의 조성(단위: 중량%)을 갖는 강을 준비하고, 소정의 열연 및 냉연 공정을 거쳐 제조한 냉연강판을 준비한다. 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물이다. 실시예 및 비교예 모두 동일한 합금 조성을 가진다.
| 성분 | C | Si | Mn | P | S |
| 함량 | 0.15 | 1.5 | 2.5 | 0.02 | 0.001 |
표 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법의 공정 조건을 나타낸 표이다.
| 구분 | 재가열 온도 (℃) |
조압연 온도 (℃) |
압연 종료 온도 (℃) |
권취 온도 (℃) |
연화 열처리 온도 (℃) |
연화 열처리 시간 (시) |
산세 온도 (℃) |
염산 농도 (%) |
산세 시간 (초) |
| 실시예 | 1200 | 1000 | 920 | 520 | 600 | 12 | 80 | 10 | 30 |
| 비교예1 | 1200 | 1000 | 920 | 520 | 600 | 12 | 80 | 10 | 10 |
| 비교예2 | 1200 | 1000 | 920 | 520 | 600 | 12 | 80 | 10 | 60 |
표 2를 참조하면, 실시예는 본 발명의 범위 내의 산세 시간으로 산세를 수행하였고, 비교예1은 산세 시간을 10초로, 비교예2는 산세 시간을 60초로 본 발명의 범위를 벗어났다. 참고로, 산세에서 인히비터 농도는 0.3% 이었다.
산세를 수행한 후에, 상기 열연강판은 압하율 50%, 압하력 1800 ton으로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하였다. 이어서, 상기 냉연강판에 용융아연도금층을 형성하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 열연강판을 권취한 후에 권취 온도에 따른 내부 산화층의 형성을 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.
도 2를 참조하면, 권취온도가 530℃ 인 경우에는 초고장력 냉연강판의 표면에 표면 산화층인 스케일 층이 형성되었고, 내부 산화층은 거의 형성되지 않았다. 반면, 권취온도가 650℃ 인 경우에는 초고장력 냉연강판의 표면에 스케일 층이 형성되었고, 또한, 상기 초고장력 냉연강판의 내부에 내부 산화층이 형성되었다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 열연강판을 연화 열처리한 후에 내부 산화층의 형성을 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 연화 열처리 후 초고장력 냉연강판의 표면에 스케일 층이 형성되었고, 상기 초고장력 냉연강판의 내부에 약 14 μm ~ 15 μm 수준의 내부 산화층이 형성되었다.
도 3의 (b)를 참조하면, 연화 열처리된 상기 초고장력 냉연강판에 대하여 산세 처리를 20초 미만으로 수행한 경우로서, 내부 산화층이 본 발명의 범위의 상한인 5 μm 두께를 초과하여 잔류한 상태로 나타나있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 연화 열처리된 상기 초고장력 냉연강판에 대하여 산세 처리를 20초 ~ 40초 범위로 수행한 경우로서, 내부 산화층이 본 발명의 범위인 5 μm 두께 이하로 적정한 수준으로 잔류한 상태로 나타나있다.
도 3의 (d)를 참조하면, 연화 열처리된 상기 초고장력 냉연강판에 대하여 산세 처리를 40초를 초과하여 수행한 경우로서, 내부 산화층이 거의 제거된 상태가 나타나있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초고장력 냉연강판의 제조방법에서 내부 산화층에 따른 박리 시험 결과 및 아연도금 품질 평가를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 실시예는 산세 처리를 20초 ~ 40초 범위로 수행한 경우로서, 4 μm 두께의 내부 산화층을 포함하고, 박리 결과가 양호하고 도금 품질이 양호하였다.
비교예1은 산세 처리를 20초 미만으로 수행한 경우로서, 내부 산화층이 5 μm 를 초과하는 두꺼운 두께를 가지고, 도금 품질은 양호하였으나, 박리 결과가 불량하였다. 이러한 박리 결과의 불량은 냉간압연시 파쇄된 내부산화층이 모재에서 쉽게 떨어져 나왔기 때문으로 분석된다.
비교예2는 산세 처리를 40초를 초과하여 수행한 경우로서, 내부 산화층이 거의 잔존하지 않았으며, 박리 결과는 양호하였으나 도금 품질은 불량하였다. 이러한 도금 품질의 불량은, 내부 산화층이 존재하지 않아서, 표면 산화물이 과도하게 형성되어 용융아연과의 젖음성이 저하된 것으로 분석된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Claims (11)
- 중량%로, 탄소(C): 0.1% ~ 0.3%, 실리콘(Si): 0.5% ~ 2.0%, 망간(Mn): 1.5% ~ 3.5%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.02%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
상기 열연강판을 연화 열처리를 수행하여, 상기 열연강판에 내부 산화층을 형성하는 단계;
상기 열연강판을 산세 처리하여, 상기 내부 산화층의 일부를 제거하는 단계;
상기 열연강판을 냉간 압연하여, 냉연강판을 제조하는 단계; 및
상기 냉연강판을 용융아연 도금욕에 침지하여 용융아연도금하여 아연도금층을 가지는 용융아연도금 강판을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 연화 열처리는, 580℃ ~ 650℃ 범위의 온도에서 10 시간 ~ 15 시간 동안 수행되어, 상기 연화 열처리에 의하여 형성된 내부 산화층은 10 μm ~ 20 μm 범위의 두께를 가지고,
상기 산세 처리는, 70℃ ~ 90℃ 범위의 온도에서, 5% ~ 15% 염산 농도로, 20초 ~ 40초 동안 수행되어, 상기 산세 처리에 의하여 1 μm ~ 5 μm 범위의 두께의 내부 산화층을 잔존시키고,
상기 잔존하는 내부 산화층에 의하여 상기 강재에 포함된 상기 실리콘과 상기 망간의 표면 농화 및 산화를 억제함으로써, 상기 냉연강판과 상기 아연도금층의 젖음성과 접착성을 향상시키는,
용융아연도금 강판의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 열연강판을 제조하는 단계는,
상기 강재를 1,000℃ ~ 1,300℃의 재가열 온도에서 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강재를 900℃ ~ 1050℃의 조압연 온도와 800℃ ~ 900℃의 마무리압연 종료온도로 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 및
상기 열연강판을 500℃ ~ 550℃에서 권취하는 단계;를 포함하는,
용융아연도금 강판의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계;를 더 포함하는,
용융아연도금 강판의 제조방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 용융아연도금 강판을 형성하는 단계를 수행한 후에,
상기 용융아연도금 강판을 합금화 열처리하여 합금화 용융아연도금 강판을 형성하는 단계;를 더 포함하는,
용융아연도금 강판의 제조방법. - 삭제
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