KR20150060816A

KR20150060816A - 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20150060816A
Application number: KR1020157010234A
Authority: KR
Inventors: 히로노리 사토; 준 마키
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: KR101720891B1; MX380570B; CN104685091A; WO2014054141A1; BR112015007044B1; CN104685091B; JP5825343B2; MX2015004208A; US9850565B2; US20150232977A1; JPWO2014054141A1; BR112015007044A2; IN2015DN02193A

Abstract

탈스케일 압연 강판과, 상기 탈스케일 압연 강판 상에 배치된 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 합금화 용융 아연 도금 강판이며, 상기 합금화 용융 아연 도금 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치한 경우에, 상기 10측정점에 있어서의, 상기 도금층의 P 함유량의 최솟값이, P 함유량의 최댓값과 비교하여, 50％ 이상이다.

Description

합금화 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법 {ALLOYED HOT-DIP ZINC-COATED STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 주로 자동차 분야에 적용되는 프레스 가공용 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 표면 외관이 우수한 프레스 가공용 합금화 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 지구의 온난화를 방지하는 관점에서, 이산화탄소 배출 규제책으로서, 새로운 자동차 연비 개선 목표가 설정되는 등, 자동차의 연비 향상이 요구되고 있다. 자동차의 연비 향상에는, 자동차 차체의 경량화가 유효한 수단이며, 이러한 경량화의 관점에서 자동차 차체용 강판의 박육화가 요망되고 있다. 한편, 자동차 차체의 안전성 확보의 관점에서, 자동차 차체용 강판의 고강도화도 요망되고 있다.

이와 같은 강판의 박육화 및 고강도화의 요청 외에, 복잡한 형상으로 프레스되는 자동차 차체용 강판은, 표면 내식성 및 전착 도장성이 우수하고, 또한 표면 외관이 우수한 것도 요구된다.

일반적으로, 고장력 강판(하이텐)에서는, 강판의 강도를 향상시키기 위해, 강 중에, Si(실리콘), Mn(망간), P(인) 등의 고용 강화 원소를 함유시킨다.

상술한 Si, Mn, P 등의 원소를 함유하는 성분 조성으로 제조된 합금화 용융 아연 도금 강판은, 프레스 가공 후, 표면에 선 형상이나 줄무늬 형상 등의 표면 결함이 종종 나타나고, 도장 후에도 흔적을 남기는 경우가 있어, 외관상 바람직하지 않아, 문제로 되고 있다.

이 표면 결함의 저감책에 대해서는, 주로, 열간 압연 전에 강편(슬래브)을 연삭하는 것이나, 도금 전에 열연 강판 또는 냉연 강판을 연삭하는 것 등이 지금까지 다양하게 제안되어 있다.

예를 들어, 극저탄소 Ti(티탄) 첨가 강판을 기재로 하는, 도금 표면의 모양성 결함이 적은 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법으로서, 연속 주조 시에 주형 내 전자기 교반을 실시하여 주조편의 성분 편석을 방지함으로써, 모양 형상 결함을 방지하기 위해 실시하고 있었던 주조편 용삭량, 강판 연삭량을 대폭으로 저감시키는 방법이 제안되고 있다(특허문헌 1). 또한, 고Si계 강판 또는 고P계 강판을 기재로 하는, 표면 외관, 도금 밀착성 및 가공성이 우수한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법으로서, 피도금 강판의 표면을 연삭하여 표면 거칠기 Ra:0.3∼0.6으로 하고, 용융 아연 도금욕에 침지한 후, 가열 합금화 처리를 행하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 2).

일반적으로, 강판을 고강도화하기 위해, 강에 P이 첨가되지만, P은 매우 편석되기 쉬운 원소로, 슬래브 표면에 편석된 P이, 열간 압연, 냉간 압연에 의해 강판의 길이 방향으로 연신되어 코일 표면에 P의 농화층이 형성된다. 이 P의 농화층에서는 도금 시에 합금화가 지연되기 때문에, 이것이 합금화 용융 아연 도금 강판에 선 형상의 흠집을 발생시키는 원인으로 된다. 이 문제에 대해 P 함유량이 0.03％ 이상인 강판을 기재로 하는 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법으로서, 강판 표면의 불균일성을 해소하기 위해 강판 중 P량에 따른 연삭량으로 강판 표면 연삭을 행하고, 합금화 처리를 유도 가열 방식의 합금화로에서 행하는 방법도 제안되고 있다(특허문헌 3).

또한, 산세 후의 강판 표면에 발생하는 산형 모양의 발생을 방지하기 위해,열연 강판을 통상의 방법의 산세 후에, 더 산세하여, 표층을 1.0㎛ 이상 용해시키는 기술도 제안되어 있다(특허문헌 4).

이들 종래 기술에서는, 합금화 용융 아연 도금 강판의 선 형상 모양의 결함을 방지하기 위해, 예를 들어 P 함유량이 0.03％ 이상인 극저탄소 Ti 첨가 강판을 사용하는 경우에는, 연속 주조 주조편 단계에서 표면을 3㎜ 이상 스커핑(용삭) 제거하고, 또한 도금 전의 강판 단계에서 표면을 5㎛ 이상 연삭하고 있었다. 이에 의해, 도금 후의 모양 형상 결함 발생을 방지하여 표면 품질을 확보하고 있었다. P 함유량이 적은 극저탄소 Ti 첨가 강판을 사용하는 경우에도, 주조편 단계에서 표면을 3㎜ 이상 스커핑(용삭)하고, 냉연 후에 중연삭 브러시에 의해 강판 표면을 2㎛ 이상 연삭하고, 그리고, 산세 후에 산형 모양 방지를 위해 1㎛ 이상 용삭하고 있는 것이 현 상황이다. 이들은 수율 저하의 원인으로 되어 있다.

일본 특허 공개 2004-149866호 공보 일본 특허 공개 2004-169160호 공보 일본 일본 특허 제2576329호 공보 일본 특허 공개 2005-281775호 공보

본 발명의 일 형태는, 가공성을 향상시키기 위해 극저탄소강을 기본 성분으로 하고, 강화 원소인 P을 함유하는 고장력 강판을 기재로 한 합금화 용융 아연 도금 강판이며, 프레스 가공 후에도 훌륭한 표면 외관을 나타내는 프레스 가공용의 합금화 용융 아연 도금 강판과 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 선 형상 모양 등의 표면 결함을 적게 하여 훌륭한 표면 외관을 얻기 위해 실시하는 강판 표면 제거량을 저감시키고, 또한 그 제거량을 최적화하는 것을 가능하게 하는 프레스 가공용의 합금화 용융 아연 도금 강판과 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명의 일 형태에 관한 강판은, 제조 비용도 우수한 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 극저탄소강을 기본 성분으로 하고, 강화 원소인 P을 함유하는 고장력 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해, 선 형상 모양 등의 표면 결함을 발생시키는 P 농도 불균일의 발생 원인을 예의 연구하였다. 그 결과, 이하를 지견하였다. 용융 아연 도금 강판을 합금화할 때에 강판 표면부의 P이 편석되는 부분에서는 합금화 처리 중의 합금화 속도가 저하된다. 이 합금화 속도의 차이에 기인하여 도금 두께에 편차가 발생한다. 이 도금 두께의 편차가, 외관상 희거나, 또는 검은, 세로로 긴 모양(선 형상 모양)의 표면 결함으로 된다. 이 표면 결함을 갖는 합금화 용융 아연 도금 강판을 프레스 가공하면, 강판 표면의 선 형상 모양을 형성하는 볼록부가 깎이기 때문에 모양은 보다 현저해진다. 또한, 열연 강판에서, 스케일(산화 피막)과 강의 계면에 P, Ni(니켈), Cu(구리)가 동일 개소에 편석되면, 가령 산세 공정을 행해도, 이 편석부가 산세되지 않고 잔존한다. 그 결과, 선 형상 모양 등의 표면 결함도 현저해진다.

따라서, 도금 후의 합금화 처리 시에 선 형상 모양으로 되는 표면 결함이 발생하지 않도록 하기 위해서는, 열간 압연 후에, 스케일과 강의 계면에 편석되는 이들 원소의 편석부를 제거하면, 표면성상에 유해한 P 편석부도 제거되고 무해화되는 것으로 된다.

본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판은, 화학 성분이, 질량％로:C:0.0005％∼0.01％; Si:0.001％∼1.0％; Mn:0.01％∼2.0％; P:0.005％∼0.1％; Al:0.01％∼0.10％;를 함유하고, S:0.02％ 이하; Ni:0.1％ 이하; Cu:0.1％ 이하; N:0.01％ 이하;로 제한하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하는 탈스케일 압연 강판과, 상기 탈스케일 압연 강판 상에 배치된 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 합금화 용융 아연 도금 강판이며, 상기 합금화 용융 아연 도금 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치한 경우에, 상기 10측정점에 있어서의, 상기 도금층의 P 함유량의 최솟값이, P 함유량의 최댓값과 비교하여, 50％ 이상이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판에서는, 상기 탈스케일 압연 강판의 상기 화학 성분이, 질량％로, B:0.0001％∼0.0050％; Nb:0.001％∼0.1％; Ti:0.001％∼0.1％; Mo:0.001％∼0.1％; 중 적어도 하나를 더 함유해도 된다.

(3) 상기 (2)에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판에서는, 상기 탈스케일 압연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치한 경우에, 상기 탈스케일 압연 강판의 상기 10측정점의 각 측정점에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 0.1㎛의 깊이인 탈스케일 압연 강판 표면부의 P, Ni 및 Cu의 함유량이, 판 두께 방향으로 표면으로부터 2㎛ 초과의 깊이인 탈스케일 압연 강판 모재부의 P, Ni 및 Cu의 함유량과 비교하여, 각 성분 모두, 105％ 이상, 150％ 이하이어도 된다.

(4) 상기 (1)에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판에서는, 상기 탈스케일 압연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치한 경우에, 상기 탈스케일 압연 강판의 상기 10측정점의 각 측정점에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 0.1㎛의 깊이인 탈스케일 압연 강판 표면부의 P, Ni 및 Cu의 함유량이, 판 두께 방향으로 표면으로부터 2㎛ 초과의 깊이인 탈스케일 압연 강판 모재부의 P, Ni 및 Cu의 함유량과 비교하여, 각 성분 모두, 105％ 이상, 150％ 이하이어도 된다.

(5) 본 발명의 일 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법은:화학 성분이, 질량％로, C:0.0005％∼0.01％, Si:0.001％∼1.0％, Mn:0.01％∼2.0％, P:0.005％∼0.1％, Al:0.01％∼0.10％를 함유하고, S:0.02％ 이하, Ni:0.1％ 이하, Cu:0.1％ 이하, N:0.01％ 이하로 제한하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하는 용강을, 주조하여 슬래브를 얻는 주조 공정과; 상기 슬래브를 1100∼1300℃에서 가열하는 가열 공정과; 상기 가열 공정 후의 상기 슬래브를, 마무리 온도 800℃ 이상 1050℃ 이하, 권취 온도 500℃ 이상 800℃ 이하의 조건으로 열간 압연하여 열연 강판을 얻는 열연 공정과; 상기 열연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치하고, 상기 열연 강판의 스케일과 강의 계면으로부터 판 두께 방향으로 상기 강측으로 2㎛의 깊이인 강 표면부의, Ni 및 Cu 함유량의 상기 10측정점에 있어서의 최댓값을, 질량％로, Ni_max 및 Cu_max라고 한 경우에, 상기 계면을 기준으로 하여 판 두께 방향으로 상기 강측으로, 단위 ㎛로, 하기하는 수학식 1로 나타내어지는 GL 이상, 하기하는 수학식 2로 나타내어지는 GU 이하의 범위 내에서, 상기 열연 강판의 표면 제거를 행하여 탈스케일 압연 강판을 얻는 표면 제거 공정과; 상기 표면 제거 공정 후의 상기 탈스케일 압연 강판에 용융 아연 도금을 실시하여 용융 아연 도금 강판을 얻는 도금 공정과; 상기 도금 공정 후의 상기 용융 아연 도금 강판에 합금화 열처리를 실시하여 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻는 합금화 공정;을 갖는다.

(6) 상기 (5)에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 상기 용강의 상기 화학 성분이, 질량％로, B:0.0001％∼0.0050％, Nb:0.001％∼0.1％, Ti:0.001％∼0.1％, Mo:0.001％∼0.1％ 중 적어도 하나를 더 함유해도 된다.

(7) 상기 (6)에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 상기 표면 제거 공정 전, 또는 상기 표면 제거 공정 후 중 적어도 한쪽에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 표면을 산세하는 산세 공정을 가져도 된다.

(8) 상기 (5)에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 상기 표면 제거 공정 전, 또는 상기 표면 제거 공정 후 중 적어도 한쪽에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 표면을 산세하는 산세 공정을 가져도 된다.

(9) 상기 (5)∼(8)에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 상기 도금 공정 전의 상기 탈스케일 압연 강판에, 50％ 이상 95％ 이하의 냉연율로 냉간 압연하는 냉연 공정과; 상기 냉연 공정 후의 상기 탈스케일 압연 강판에 재결정 온도 이상의 온도에서 어닐링하는 어닐링 공정;을 더 가져도 된다.

본 발명의 상기 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판은, 인장 강도 등의 기계적 특성을 만족하면서, 동시에, 우수한 가공성을 가짐과 함께, 선 형상 모양 등의 표면 결함이 적은 도금층을 갖고, 프레스 가공해도 훌륭한 표면 외관을 유지할 수 있다. 또한, 선 형상 모양 등의 표면 결함을 적게 하기 위해 실시하는 열연 강판의 표면 제거량을 종래보다 저감시킬 수 있고, 또한 그 제거량을 최적화하여 합금화 용융 아연 도금 강판을 제조할 수 있으므로, 강재의 손실을 적게 할 수 있어 비용이 우수한 점 등의 현저한 효과를 발휘한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판은, 탈스케일 압연 강판 상에 배치된 합금화 용융 아연 도금층을 갖는다. 여기서, 탈스케일 압연 강판이라 함은, 후술하는 표면 제거 공정에 의한 표면 제거를 실시한 압연 강판이라고 정의한다. 표면성상(표면 외관)이 우수한 합금화 용융 아연 도금 강판으로 하기 위해서는, 상기 도금층 중의 P 함유량의 편차가 작을 필요가 있다. 구체적으로는, 합금화 용융 아연 도금 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 등간격인 10개소의 측정점을 설치한 경우에, 이 10측정점에 있어서의, 상기 도금층의 P 함유량의 최솟값이, 그 P 함유량의 최댓값과 비교하여, 50％ 이상(또한 100％ 이하)일 필요가 있다.

상기 10측정점에 있어서의, 도금층의 P 함유량의 최솟값이, 도금층의 P 함유량의 최댓값과 비교하여, 50％ 미만으로 되는 경우, 도금 공정 후의 합금화 열처리 시에 합금화 속도의 차이가 현저해진다. 그 결과, 합금화 용융 아연 도금 강판의 선 형상 모양의 표면 결함도 현저해진다. 따라서, 도금층 중의 P 함유량은, 상기 조건을 만족할 필요가 있다. 보다 바람직하게는, 상기 10측정점에 있어서의, 상기 도금층의 P 함유량의 최솟값이, 상기 도금층의 P 함유량의 최댓값과 비교하여, 60％ 이상이다.

도금층 중의 P 함유량의 측정은, 글로우 방전 발광 분광 장치(GDS:Glow Discharge Spectroscopy) 등을 사용하여 측정할 수 있다. 합금화 용융 아연 도금 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 등간격인 10개소의 측정점을 설치하고, 이 각 측정점에서, GDS에 의해, P 함유량을 측정하면 된다.

또한, 표면성상(표면 외관)이 우수한 합금화 용융 아연 도금 강판으로 하기 위해서는, 합금화 용융 아연 도금층의 두께 편차가 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 10측정점에 있어서의, 상기 도금층의 두께의 최솟값이, 그 두께의 최댓값과 비교하여, 50％ 이상(또한 100％ 이하)인 것이 바람직하다.

상기 10측정점에 있어서의, 도금층의 두께의 최솟값이, 도금층의 두께의 최댓값과 비교하여, 50％ 미만으로 되는 경우, 합금화 용융 아연 도금 강판의 프레스 가공 시에 도금층이 두꺼운 영역이 깎여, 선 형상 모양의 표면 결함도 현저해질 우려가 있다. 따라서, 도금층의 두께는, 상기 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 10측정점에 있어서의, 상기 도금층의 두께의 최솟값이, 상기 도금층의 두께의 최댓값과 비교하여, 60％ 이상이다.

도금층의 두께의 측정은, 상기 표면 결함이 압연 방향과 평행하게 선 형상으로 발생하는 것을 고려하여, 합금화 용융 아연 도금 강판의 압연 방향과 직교하는 판 폭 방향이 관찰면으로 되도록 판 두께 방향을 따라 평면 절단한 절단면에서 행하면 된다. 그리고, 이 도금 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 등간격인 10개소의 측정점을 설치하고, 이 각 측정점에서, 상기 절단면을 관찰하여, 도금층의 두께를 계측하면 된다. 절단면 관찰은, 예를 들어 관찰 시야가 판 폭 방향에서 대략 1000㎛로 되는 배율로 행한다.

상기한 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 기술 구성을 얻기 위해서는, 합금화 용융 아연 도금 강판의 기재인 상기 탈스케일 압연 강판이, 강판 표면에 P, Ni 및 Cu가 편석되어 있지 않은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 탈스케일 압연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 등간격인 10개소의 측정점을 설치한 경우에, 이 10측정점의 각 측정점에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 0.1㎛의 깊이인 탈스케일 압연 강판 표면부의 P, Ni 및 Cu의 함유량이, 판 두께 방향으로 표면으로부터 2㎛ 초과의 깊이인 탈스케일 압연 강판 모재부의 P, Ni 및 Cu의 함유량과 비교하여, 각 성분 모두, 105％ 이상, 150％ 이하인 것이 바람직하다.

상기 탈스케일 압연 강판 표면부의 P, Ni 및 Cu의 함유량이, 상기 탈스케일 압연 강판 모재부의 P, Ni 및 Cu의 함유량과 비교하여, 각 성분 모두, 150％ 초과이면, 탈스케일 압연 강판의 산세를 행해도 탈스케일 압연 강판 표면에 P, Ni 및 Cu의 편석부가 잔존하고, 합금화 용융 아연 강판의 선 형상 모양의 표면 결함이 현저해진다. 또한, 상기 값이 105％ 미만인 경우, 탈스케일 압연 강판의 표면 제거량이 과잉이므로, 표면 제거하기 위한 시간이나 설비에 부담이 되고, 또한 강재의 수율 저하로도 이어진다. 따라서, 탈스케일 압연 강판 표면부의 P, Ni 및 Cu의 함유량은, 상기 조건을 만족할 필요가 있다. 보다 바람직하게는, 상기 범위가, 110％ 이상, 130％ 이하이다.

상기 탈스케일 압연 강판의 P, Ni 및 Cu 함유량의 측정은, GDS에 의해 행할 수 있다. 이때, 탈스케일 압연 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 0.1㎛까지의 측정 평균값을 탈스케일 압연 강판 표면부의 측정 결과로 하고, 표면으로부터 2㎛ 초과의 측정 평균값을 탈스케일 압연 강판 모재부의 측정 결과로 한다. 또한, 탈스케일 압연 강판 모재부의 GDS의 측정 심도는, 2㎛ 초과 4㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

이하에, 상술한 기술 구성을 지견하는 것에 이른 경위를 상세하게 설명한다.

자동차의 연비 향상을 위해 강판의 박육화가, 그리고, 자동차 차체의 안전성 확보를 위해 강판의 고강도화가 요구되고 있다. 그 외에, 자동차 차체용 강판은, 표면 외관이 우수하고, 또한 프레스 성형성이 좋은 것이 요구되고 있다.

강판의 고강도화를 위해, P을 함유한 강판이 피도금 강판으로서 사용된다. 그러나, P은 매우 편석되기 쉬운 원소로, 슬래브 표면에 편석된 P이, 열간 압연, 냉간 압연에 의해 강판의 길이 방향으로 연신되어 강판 표면에 선 형상의 P 편석부가 형성된다. 이 강판에 합금화 용융 아연 도금을 실시하면, 이 P 편석부에서 도금 합금화 속도에 불균일이 발생하고, 이것이 원인으로 되어, 합금화 용융 아연 도금 강판의 표면에 요철이 발생한다. 그 결과, 선 형상 모양의 표면 결함이 발생한다. 또한, 이 도금 강판을 프레스 가공하면, 상기 볼록부가 깎이기 때문에 선 형상 모양은 보다 현저해진다.

본 발명자는, 극저탄소강을 기본 성분으로 하고, 강화 원소인 P을 함유하는 고장력 열연 강판을 사용한 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해, 선 형상 모양 등의 표면 결함을 발생시키는 원인을 예의 연구하였다. 그 결과, 열연 강판의 스케일과 강의 계면에 P, Ni 및 Cu가 동일 개소에 편석되면, 가령 산세 공정을 행해도, 이 편석부가 잔존하는 것, 그리고, 도금 후의 합금화 처리 시에 이 편석부에서 도금 두께에 편차가 발생하여, 선 형상 모양의 표면 결함이 발생하는 것을 지견하였다.

합금화 용융 아연 도금 강판의 표면에 선 형상 모양의 표면 결함이 발생하는 원인으로 되는 P, Ni 및 Cu의 편석 기구에 대해서는, 이어서 설명하는 바와 같은 기구가 생각된다.

일반적으로, 합금화 용융 아연 도금 강판은, 연속 주조한 슬래브를 가열로에서 가열하고, 탈스케일 후에 열간 압연하고, 열연 코일로서 권취되고, 그리고, 이 열연 강판에, 필요에 따라 냉간 압연, 어닐링을 실시하여, 합금화 용융 아연 도금 처리를 실시함으로써 제조되어 있다.

슬래브의 가열 공정에서, 가열로에서 P, Ni 및 Cu를 함유하는 연속 주조 슬래브를 1100∼1300℃에서 가열하면, 슬래브 표면의 Fe(철)은 산화되어 1차 스케일로 된다. 그러나, 강 성분인 Ni 및 Cu는 Fe보다도 산화되기 어려우므로, Ni 및 Cu는 산화되지 않고 이 1차 스케일과 강의 계면에 편석된다.

계속해서, 필요에 따라 행하는 탈스케일(디스케일)에 의해, 1차 스케일은 제거되지만, 강 표면에 편석된 Ni 및 Cu는 제거되지 않고 잔존한다. 열연 공정에서, 이 슬래브를 열간 압연하면, Ni 및 Cu 편석부는 강판의 길이 방향으로 연신되어, Ni 및 Cu 편석부의 두께는 얇아진다. 한편, 열간 압연 중의 강판 표면의 산화에 의해 2차 스케일이 생성되고, 그것에 수반하여, Ni 및 Cu가 강 표면에 더 편석된다.

그리고, 열간 압연 후의 권취 시에, P이 스케일과 강의 계면이나 입계에 편석된다. P이 Ni 및 Cu와 동일한 영역에 편석되면, 이 P은, 가령 산세 공정을 행하였다고 해도, 제거되지 않고 강 표면부에 잔존한다.

이 열연 강판에, 필요에 따라 냉연 및 어닐링을 행하고, 그 후에 합금화 용융 아연 도금 처리를 실시하면, 선 형상 모양의 표면 결함이 발생한다. 이 표면 결함이 발생하는 부위는, P, Ni 및 Cu가 혼재되어 편석되어 있는 부위이다. 이것로부터, 선 형상 모양의 표면 결함의 발생은, P의 편석뿐만 아니라, 표면부에 Ni, Cu 및 P이 혼재되어 편석되어 있는 것에 원인이 있는 것이라고 판단할 수 있다.

따라서, 강판 표면에 편석된 P의 편석부를 저감시키는 것에 대해, 다양한 강판에서 통계적으로 검토하였다. P의 잔존은 Ni 및 Cu도 편석되어 있는 부위인 점에서, 열연 강판의 스케일과 강의 계면의 Ni 및 Cu 편석부에 착안하였다. 이 결과, 상기 계면으로부터 강측인 강 표면부의 Ni 및 Cu 함유량에 따라, P을 무해화하기 위해 필요한 표면 제거량이 비례적으로 증가하는 것이 명확해졌다. 구체적으로는, 열연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 등간격인 10개소의 측정점을 설치하고, 그리고, 이 열연 강판의 스케일과 강의 계면으로부터 판 두께 방향으로 강측으로 2㎛의 깊이인 강 표면부의, Ni 및 Cu 함유량의 상기 10측정점에 있어서의 최댓값을, 질량％로, Ni_max 및 Cu_max라고 한 경우에, 상기 계면을 기준으로 하여 판 두께 방향으로 상기 강측으로, 단위 ㎛로, 하기하는 수학식 A로 나타내어지는 GL 이상, 하기하는 수학식 B로 나타내어지는 GU 이하의 범위 내에서, 상기 열연 강판의 표면 제거를 행하여 탈스케일 압연 강판으로 함으로써, Ni 및 Cu의 편석부 외에, P의 편석부도 제거되어 무해화되는 것이 명확해졌다. 즉, P, Ni 및 Cu의 편석부는, 산세 공정에서 제거할 수 없으므로, 이 편석부를 제거하기 위해, 제거량을 상기 범위 내로 하는 표면 제거를 행하는 것이 중요해진다. 또한, 이 표면 제거량은, 최적화된 것이며, 종래의 제거량보다도 적음에도 불구하고, 확실하게 P 편석부를 제거할 수 있다.

[수학식 A]

[수학식 B]

이 표면 제거를 행한 탈스케일 압연 강판을 기재로 하여, 합금화 용융 아연 도금을 실시함으로써, 선 형상 모양 등의 표면 결함이 없는 도금층을 갖고, 프레스 가공해도 훌륭한 표면 외관을 유지하는 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻을 수 있다. 또한, 이 표면 제거를 행한 후의 탈스케일 압연 강판에, 필요에 따라, 냉연 공정 또는 어닐링 공정을 실시하고, 그 후, 합금화 용융 아연 도금을 실시해도, 상기와 동등한 효과가 얻어진다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 기재로 되는 탈스케일 압연 강판의 성분 원소에 대해 설명한다. 여기서, 기재하는 ％는, 질량％이다.

자동차용 강판으로서는, 고장력화와 함께, 딥 드로잉성 등의 프레스 성형성을 만족하는 것이어야만 한다. 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 기재로 되는 탈스케일 압연 강판은, 가공성을 향상시키기 위해, 극저탄소강을 기본 성분으로 하고, 강화 원소인 Si, Mn, P 등을 첨가한 고장력 강판을 사용한다. 이하에 기본 성분 원소의 첨가 이유와 그 한정 이유를 설명한다.

C:0.0005∼0.01％

C(탄소)는 프레스 가공성에 관한 연신율 및 r값(랭크포드값)을 저감시키는 원소이다. C 함유량은 적은 편이 바람직하지만, 0.0005％ 미만으로 저감시키기 위해서는 제강 프로세스의 비용이 들어 조업상 현실적이지 않다. 한편, 0.01％를 초과하면 가공성의 지표인 r값을 저해하는 것으로 되므로, 상한을 0.01％로 하였다. 바람직하게는, 상한이 0.008％이다.

Si:0.001∼1.0％

Si(실리콘)은 강의 강도를 높이는 원소이며, 다른 강화 원소와 조합하여 사용한다. Si 함유량이, 0.001％ 미만에서는, 상기 효과를 얻지 못한다. 한편, Si 함유량이 1.0％ 초과에서는, 강판 표면에 Si 산화물이 형성되고 용융 아연 도금 시에 비도금이나 도금 밀착성을 저하시키는 것으로 되고, 또한 가공성의 지표인 연신율이나 r값을 저하시킨다. 또한, 더욱 인장 강도를 높이기 위해서는, 0.1％ 이상의 함유량으로 하는 것이 바람직하다.

Mn:0.01∼2.0％

Mn(망간)은 강의 강도를 높이는 원소이며, 다른 강화 원소와 조합하여 사용한다. Mn 함유량이, 0.01％ 미만에서는, 상기 효과가 얻어지지 않고, 또한 정련 비용이 높아지기 때문에, 하한을 0.01％로 한다. 한편, 2.0％를 초과하여 함유하면 강판이 경화되어 가공성의 지표인 r값을 저하시키는 것으로 되고, 또한 강판의 표면에 Mn 산화물이 생성되고, 용융 아연 도금성이 저하되므로, Mn 함유량의 상한을 2.0％로 하였다. 또한, 더욱 인장 강도를 높이기 위해서는, 0.15％ 이상의 함유량으로 하는 것이 바람직하다.

P:0.005∼0.1％

P(인)은 강의 강도를 높이는 능력이 큰 원소이며, 가공성에 대한 악영향도 Si, Mn 등에 비교하여 적어, 강의 강화에 유용하다. P 함유량이, 0.005％ 미만에서는 그 효과가 얻어지지 않는다. 더욱 인장 강도를 높이기 위해서는, 0.01％ 이상의 함유량으로 하는 것이 바람직하다. 한편, P은 용융 아연 도금의 합금화 반응을 지연시키는 원소로, 도금 표면에 선 형상 모양을 발생시켜 표면성상을 열화시키고, 스폿 용접성에도 악영향을 미치는 원소이다. 따라서, P 함유량의 상한을 0.1％로 하였다.

Al:0.01∼0.10％

Al(알루미늄)은 강의 탈산 원소로서 함유되고, 또한 강의 강도를 높이는 원소이다. Al 함유량이, 0.01％ 미만에서는 상기 효과가 얻어지지 않고, 탈산이 불충분하여 산화물이 잔존하여, 강의 가공성이 얻어지지 않는다. 또한, Al 함유량이, 0.10％를 초과하면 가공성의 지표인 r값의 저하를 초래하므로, 상한을 0.10％로 하였다.

이상의 기본 원소 외에, 선택 원소로서, B, Nb, Ti, Mo 중 적어도 하나를 더 함유해도 된다. 이하에, 선택 원소의 첨가 이유와 그 한정 이유를 설명한다. 여기서, 기재하는 ％는, 질량％이다.

B:0.0001∼0.0050％

B(붕소)는 N(질소)와의 친화력이 강하여, 응고 시 또는 열간 압연 시에 질화물을 형성하여, 강 중에 고용되어 있는 N를 저감시켜 가공성을 높이고, 또한 강의 강도를 높이는 효과가 있다. 이들 효과를 얻기 위해, B 함유량은, 0.0001％ 이상인 것이 바람직하다. 그러나, B 함유량이 0.0050％를 초과하면, 용접 시에 용접부 및 그 열 영향부가 경질화되어 인성이 열화된다. 또한, 열연 강판의 강도도 높아지고, 냉간 압연 시의 부하가 높아진다. 또한, 재결정 온도가 높아짐으로써, 가공성의 지표인 r값의 면 내 이방성이 커져 프레스 성형성이 열화된다. 따라서, B 함유량은, 0.0001∼0.0050％인 것이 바람직하다. 또한, B 함유량이, 0％∼0.0050％이라면, 합금화 용융 아연 도금 강판의 각 특성값에 악영향을 미치는 일은 없다.

Nb:0.001∼0.1％

Nb(니오븀)은 C 및 N와의 친화력이 강하여, 응고 시 또는 열간 압연 시에 탄질화물을 형성하여, 강 중에 고용되어 있는 C 및 N를 저감시켜 가공성을 높이고, 또한 강의 강도를 높이는 효과가 있다. 이들 효과를 얻기 위해, Nb 함유량은, 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. 그러나, Nb 함유량이 0.1％를 초과하면 재결정 온도가 높아짐으로써, 가공성의 지표인 r값의 면 내 이방성이 커져 프레스 성형성이 열화된다. 또한, 용접부의 인성도 열화된다. 따라서, Nb 함유량은, 0.001∼0.1％인 것이 바람직하다. 또한, Nb 함유량이, 0％∼0.1％이라면, 합금화 용융 아연 도금 강판의 각 특성값에 악영향을 미치는 일은 없다.

Ti:0.001∼0.1％

Ti은, 강 중의 N를 TiN으로서 고정하여, 고용 N량을 저감시킴으로써, 가공성을 개선하고, 또한 강의 강도를 높이는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해, Ti 함유량은, 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. 그러나, Ti 함유량이, 0.1％를 초과하여 첨가해도 그 효과는 포화되고, 오히려 TiC을 형성하여 가공성의 지표인 r값을 열화시킨다. 따라서, Ti 함유량은, 0.001∼0.1％인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.015％∼0.09％로 한다. 또한, Ti 함유량이, 0％∼0.1％이라면, 합금화 용융 아연 도금 강판의 각 특성값에 악영향을 미치는 일은 없다.

Mo:0.001∼0.1％

Mo은, 미량 첨가함으로써 시효가 억제되어, 지시효성을 얻을 수 있는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, Mo의 함유량은, 0.001％ 이상인 것이 바람직하다. 그러나, Mo의 함유량이 0.1％를 초과하여 첨가해도 그 효과는 포화될 뿐만 아니라, 강판이 경화되어 가공성이 저하된다. 따라서, Mo 함유량은 0.001∼0.1％인 것이 바람직하다. 또한, Mo 함유량이, 0％∼0.1％이라면, 합금화 용융 아연 도금 강판의 각 특성값에 악영향을 미치는 일은 없다.

본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 기재로 되는 탈스케일 압연 강판에는, 상기 성분의 이외에, 불가피적 불순물이 함유된다. 여기서, 불가피적 불순물이란, 스크랩 등의 부원료나, 도금 공정으로부터 불가피적으로 혼입되는, S, Ni, Cu, N, Mg, Pb, Sb, Sn, Cd 등의 원소를 의미한다. 이 중에서, S, Ni, Cu, N는, 본 발명의 효과를 충분히 발휘시키기 위해, 이하와 같이 제한하는 것이 바람직하다. 이들 불순물 함유량은 적을수록 바람직하므로, 이들 불순물 함유량의 제한 범위에는 0％가 포함된다. 여기서, 기재하는 ％는, 질량％이다.

S:0.02％ 이하

S(황)은 강 중에 불가피하게 함유되는 불순물이다. S 함유량이 0.02％ 초과이면, 딥 드로잉성의 지표인 r값의 저하를 초래한다. S 함유량을, 0％ 이상 0.02％ 이하로 제한하면, 실질적인 악영향은 없고, 허용할 수 있는 범위이다.

Ni:0.1％ 이하

Ni은 강 조성을 제강에 의해 조정할 때, 제거하기 어려운 원소로, 미량(예를 들어 0.001％ 이상) 함유되지만, 0.1％를 초과하면 용융 아연 도금 강판에서 모양이 발생하기 쉬워지기 때문에, 0％ 이상 0.1％ 이하로 제한한다. 또한 다량으로 첨가할 때는, 고가의 Ni을 억지로 첨가할 필요가 있어 비용 상승을 초래하므로, 상한을 0.1％로 한다.

Cu:0.1％ 이하

Cu도 Ni과 마찬가지로 강 조성을 제강에 의해 조정할 때, 제거하기 어려운 원소로, 미량(예를 들어 0.001％ 이상) 함유되지만, 0.1％를 초과하면 용융 아연 도금 강판에서 모양이 발생하기 쉬워지기 때문에, 또한 입계 취화나 비용 상승으로도 이어지기 때문에, 0％ 이상 0.1％ 이하로 제한한다.

N:0.01％ 이하

N는, 강 중에 불가피하게 함유되는 불순물이다. N 함유량이 0.01％ 초과이면, 딥 드로잉성의 지표인 r값의 저하를 초래한다. N 함유량을, 0％ 이상 0.01％ 이하로 제한하면, 실질적인 악영향은 없고, 허용할 수 있는 범위이다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

주조 공정으로서, 상기한 화학 성분을 만족하는 용강을 주조함으로써 슬래브를 얻는다. 주조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 진공 주조법이나 연속 주조법 등을 사용하면 된다.

가열 공정으로서, 이 슬래브를 1100∼1300℃에서 가열한다. 슬래브를 1100∼1300℃에서 가열하는 이유는, 1100℃ 미만에서는, 열간 압연에서의 부하가 높아지고, 또한 원하는 열연 마무리 온도를 확보할 수 없다. 한편, 1300℃를 초과하는 가열은, 에너지를 과잉으로 사용하여 비용 증가를 초래한다. 또한, 필요에 따라, 이 가열 공정 후에, 1차 스케일 제거 공정으로서, 슬래브 표면의 1차 스케일을 제거하는 탈스케일(디스케일)을 행해도 된다.

열연 공정으로서, 상기 가열한 슬래브를, 마무리 온도 800℃ 이상, 1050℃ 이하, 권취 온도 500℃ 이상, 800℃ 이하의 조건으로 열간 압연하여 열연 강판을 얻는다. 열간 압연에서 마무리 온도가 800℃ 미만으로 되면, 혼입 조직으로 되고, 재질이 변동되는 원인으로 되고, 또한 압연 온도가 지나치게 낮기 때문에 강도가 상승하여 가공성의 지표인 r값을 열화시킨다. 한편, 1050℃ 이상의 마무리 온도로 하기 위해서는, 가열 온도를 고온으로 할 필요가 있어, 비용 증대로 이어지고, 또한 강도 저하 원인으로도 된다. 따라서, 열연 마무리 온도는 800℃ 이상, 1050℃ 이하로 한다.

권취 온도는 500℃ 미만이면 형상 불량의 원인으로 된다. 한편, 800℃를 초과하여 권취하면 스케일 흠집이 생성되기 쉬워진다. 따라서, 권취 온도를 500℃ 이상, 800℃ 이하로 한다. 또한, 필요에 따라, 이 열연 공정 후에서 후술하는 표면 제거 공정 전에, 산세 공정으로서, 열연 강판 표면의 스케일을 산세 제거하는 산세를 행해도 된다.

표면 제거 공정으로서, 상기 열연 강판의 표면 제거를 행한다. 구체적으로는, 열연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 등간격인 10개소의 측정점을 설치하고, 그리고, 이 열연 강판의 스케일과 강의 계면으로부터 판 두께 방향으로 강측으로 2㎛의 깊이인 강 표면부의, Ni 및 Cu 함유량의 상기 10측정점에 있어서의 최댓값을, 질량％로, Ni_max 및 Cu_max라고 한 경우에, 상기 계면을 기준으로 하여 판 두께 방향으로 강측으로, 단위 ㎛로, 하기하는 수학식 C로 나타내어지는 GL 이상, 하기하는 수학식 D로 나타내어지는 GU 이하의 범위 내에서, 상기 열연 강판의 표면 제거를 행하여 탈스케일 압연 강판을 얻는다.

[수학식 C]

[수학식 D]

표면 제거의 방법으로서는, 기계 가공에 의해 행하는 것이 간편하고, 예를 들어 와이어 브러시 롤이나 지립 벨트나 쇼트 블라스트 등을 사용하는 것이 좋지만, 상술한 양의 제거가 가능하면 수단은 어느 방법이어도 된다.

표면 제거량이, 단위 ㎛로, GL 미만이면 P, Ni 및 Cu의 편석부가 강 표면부에 잔존한다. 단위 ㎛로, GU를 초과하여 제거하면, 제거하기 위한 시간이나 설비에 부담이 되어 비용 증가를 초래하고, 또한 강재의 수율 저하로도 이어진다.

상기 강 표면부의 Ni 및 Cu 함유량의 측정은, 글로우 방전 발광 분광 장치(GDS)나 전자 프로브 X선 마이크로 해석(EPMA:Electron Probe Micro Analyzer) 등을 사용하여 측정할 수 있다. 열연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 등간격인 10개소의 측정점을 설치하고, 이 각 측정점에서, GDS 또는 EPMA에 의해, Ni 및 Cu 함유량을 측정하면 된다. GDS를 사용하여 분석하는 경우, GDS 측정용 시료의 표면 스케일을 미리 제거하고 나서 GDS 측정하는 것이, 측정 시간 단축의 관점에서 바람직하다. 또한, EPMA를 사용하여 분석하는 경우, 상기 열연 강판의 압연 방향과 직교하는 판 폭 방향이 관찰면으로 되도록 판 두께 방향을 따라 평면 절단한 절단면을 연마한 후에, 이 절단면의 EPMA 측정을 행하면 된다.

또한, 필요에 따라, 산세 공정으로서, 표면 제거 공정 후의 탈스케일 압연 강판의 표면을 산세 제거해도 된다. 산세 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 황산 또는 염산 등을 사용하는 통상적인 방법의 산세 방법이어도 된다. 또한, 상기한 바와 같이 열연 공정 후에서 표면 제거 공정 전, 또는 표면 제거 공정 후에서 후술하는 도금 공정 전 중 적어도 한쪽에서, 탈스케일 압연 강판의 표면을 산세하는 산세 공정을 행하는 것이 바람직하다. P, Ni 및 Cu의 편석부는, 산세 공정에서 제거할 수 없으므로, 이 편석부를 제거하기 위해, 제거량을 상기 범위 내로 하는 표면 제거를 행하는 것이 필요해진다. 단, 상기 산세 공정을 행함으로써, 탈스케일 압연 강판과 합금화 용융 아연 도금층의 밀착성이 높아지므로 바람직하다.

일반적으로, 가열 공정 및 열연 공정 중에, 강판의 스케일과 강의 계면에, P, Ni 및 Cu가 편석된다. 그리고, 열간 압연에 의해, 이 편석부가, 강판의 길이 방향으로 연신되고, P, Ni 및 Cu의 선 형상인 편석부가 형성된다. 그리고, 열연 공정의 권취 중에, P이 스케일과 강의 계면에 더 편석된다. Ni 및 Cu는 산세에 의해 제거되지 않기 때문에, 표면 제거 공정 후의 강판에, Ni 및 Cu 편석부가 잔존하고 있으면, 가령 산세 공정을 행하였다고 해도, 강판 표면에는, Ni 및 Cu 편석부가 잔존한다. 이 Ni 및 Cu 편석부에 존재하는 P이, 합금화 공정 시에 합금화 반응을 지연시켜, 선 형상 모양의 표면 결함을 발생시킨다. P이 단독으로 편석되는 경우, 산세 공정에서 P은 제거되고, 무해화되어 선 형상 모양의 표면 결함을 발생시키는 일은 없다.

본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 상기 열연 강판의 표면 제거를 최적으로 행함으로써, Ni 및 Cu 편석부에 존재하는 P을 제거하여 무해화한다. 이 표면 제거량은, 최적화된 것이며, 종래의 제거량보다도 적음에도 불구하고, 확실하게 P 편석부를 제거할 수 있다.

또한, 필요에 따라, 표면 제거 공정 후의 탈스케일 압연 강판에, 또는 산세 공정 후의 탈스케일 압연 강판에, 냉연 공정으로서, 50％ 이상 95％ 이하의 냉연율로 냉간 압연을 행해도 된다. 50％ 이상 95％ 이하의 냉간 압연을 행함으로써, r값을 확보하여 가공성을 확보하면서, 탈스케일 압연 강판을 원하는 두께로 제어할 수 있으므로 바람직하다. 냉연율이 50％ 미만이면 열연 공정에서 열연 강판의 코일 길이를 길게 할 필요가 있어, 설비적으로도 비용 증가로 이어질 우려가 있다. 한편, 냉연율을 95％ 초과로 하기 위해서는, 고하중을 견디는 냉연기를 필요로 하여 비용 증가로 이어질 우려가 있다. 또한, 표면 제거 공정 후에, 산세 공정 및 냉연 공정의 양쪽 공정을 행하는 경우에는, 공정순을, 표면 제거 공정, 산세 공정, 냉연 공정으로 하면 된다.

또한, 필요에 따라, 냉연 공정 후의 탈스케일 압연 강판에, 어닐링 공정으로서, 재결정 온도 이상의 온도에서 어닐링을 행해도 된다. 재결정 온도 이상의 온도에서 어닐링함으로써 압연에 의해 발생한 변형이 제거되고, 연질화되어 가공성을 향상시킬 수 있다. 또한, 탈스케일 압연 강판에, 상기한 바와 같이 필요에 따라 냉연 공정 또는 어닐링 공정을 실시해도, 본 발명의 일 형태의 효과는 변함없이 얻어진다.

이어서, 도금 공정으로서, 표면 제거 공정 후, 산세 공정 후, 냉연 공정 후 또는, 어닐링 공정 후의 탈스케일 압연 강판에, 용융 아연 도금을 실시하여 용융 아연 도금 강판을 얻는다. 또한, 어닐링 공정을 행하는 경우에는, 어닐링 공정과 도금 공정 사이에서 탈스케일 압연 강판을 실온까지 냉각하는 일 없이, 연속 어닐링로를 사용하여 연속적으로 처리를 행하는 것이 바람직하다.

합금화 공정으로서, 도금 공정 후의 용융 아연 도금 강판에 합금화 열처리를 실시함으로써, 합금화 용융 아연 도금 강판으로 한다. 이때, 도금 공정과 합금화 공정 사이에서 용융 아연 도금 강판을 냉각하는 일 없이, 연속적으로 처리를 행하는 것이 바람직하다.

실시예 1

이하, 실시예에 의해 본 발명의 일 형태의 효과를 더욱 구체적으로 설명하는데, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한일 조건예이며, 본 발명은 이 일 조건예로 한정되지 않는다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있다.

표 1에 나타내는 강 조성, 및 표 2 및 표 3에 나타내는 제조 조건으로, 합금화 용융 아연 도금 강판을 제조하였다. 구체적으로는, 연속 주조에 의해 표 1에 나타내는 강 조성의 공시재 주조편(슬래브)을 제조하였다. 이 슬래브를 가열로에서 가열 유지한 후(가열 공정), 추출하여 탈스케일(디스케일)을 행하고, 표 2에 나타내는 열연 마무리 온도 및 권취 온도의 조건으로 열간 압연에 제공하였다(열연 공정). 열간 압연 후의 열연 강판의 표면을, 필요에 따라 산세한 후(산세 공정), 열연 강판의 표면 제거를 행하고 탈스케일 압연 강판으로 하였다(표면 제거 공정). 그 후, 필요에 따라 산세에 의해 표면을 청소하였다(산세 공정). 이 탈스케일 압연 강판을, 필요에 따라, 냉간 압연하여 소정의 두께로 조정한 후(냉연 공정), 연속 어닐링로에서 어닐링을 행하였다(어닐링 공정). 그리고, 용융 아연 도금욕에 침지하여 용융 아연 도금을 하고(도금 공정), 합금화 처리를 행하여(합금화 공정), 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻었다. 표 2 및 표 3 중에서, 예를 들어 산세를 행한 경우를 C.O.(Carrying Out)와, 산세를 행하지 않았던 경우를 Not C.O.(Not Carrying Out)로 나타내었다. 타공정도 마찬가지로 나타내었다.

또한, 표 1에 나타내는 강 조성에 있어서의 성분의 잔량부는, Fe 및 불가피적 불순물이다. 또한, 표에 있어서의 밑줄은, 본 발명의 범위 외인 것을 나타낸다.

또한, 표 2 중에, 상기한 열연 강판의 표면 제거(표면 제거 공정)에 있어서의 처리 조건을 나타낸다. 여기서, 표면 제거 전의 열연 강판의 스케일과 강의 계면으로부터 판 두께 방향으로 강측으로 2㎛의 깊이인 강 표면부의 Ni_max 및 Cu_max 함유량을 측정하고, 표면 제거하기 위한 적정 범위인 GL과 GU를, 단위 ㎛로 계산하였다. 또한 실제로 행한 표면 제거량도 표 2 중에 나타내었다. 또한, Ni_max 및 Cu_max 함유량의 측정은, EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)를 사용하여 측정하였다. 열연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치하고, 이 각 측정점에서, EPMA에 의해, Ni 및 Cu 함유량을 측정하였다. 이때, 열연 강판의 상기 계면을 기준으로 하여 판 두께 방향으로 강측으로 표면으로부터 2㎛까지의 측정 평균값을 강 표면부의 측정 결과로 하였다. 그리고, Ni 및 Cu 함유량의 상기 10측정점에 있어서의 최댓값을, 질량％로, Ni_max 및 Cu_max라고 하였다.

마찬가지로, 표면 제거 후의 탈스케일 압연 강판의 표면부 및 모재부에 있어서의 P, Ni 및 Cu 함유량도 측정하고, 편석 상태를 확인하였다. P, Ni 및 Cu 함유량의 측정은, 탈스케일 압연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치하고, 이 10측정점의 각 측정점에서 GDS를 사용하여 측정하였다. 이때, 탈스케일 압연 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 0.1㎛까지의 측정 평균값을 탈스케일 압연 강판 표면부의 측정 결과로 하고, 표면으로부터 2㎛ 초과로 4㎛까지의 측정 결과를 탈스케일 압연 강판 모재부의 측정 결과로 하였다. 그리고, 탈스케일 압연 강판 표면부의 P, Ni 및 Cu의 함유량을, 각 성분에 대해, 탈스케일 압연 강판 모재부의 P, Ni 및 Cu와 비교하여, 백분율로 편석 상태를 나타내었다. 이 결과가, 각 성분 모두, 105％ 이상, 150％ 이하인 경우에 합격으로 된다. 표 5에, 탈스케일 압연 강판 표면부와 탈스케일 압연 강판 모재부의 비로 나타낸 P, Ni 및 Cu의 편석 상태의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 이 표 5에는, 상기 10측정점에 있어서의 P, Ni 및 Cu의 편석 상태의 측정 결과 중, 127.5％(105％와 150％의 중간값)로부터 가장 값이 이격되어 있는 1측정점의 결과만을 나타내었다.

이어서, 상기 방법으로 제작한 실시예 및 비교예의 각 합금화 용융 아연 도금 강판에 대해, 인장 특성, 딥 드로잉 가공의 지표인 r값(랭크포드값) 및 표면성상을 평가하였다. 이하, 그 평가 방법에 대해 설명한다.

인장 특성은, 예를 들어 JIS Z 2241:2011 또는 ISO 6892-1:2009에 따라서, 각 합금화 용융 아연 도금 강판으로부터 인장 방향이 압연 방향 및 판 두께 방향과 직교되도록 하여 채취한 JIS5호 시험편을 사용하여 인장 시험을 행하고, 단위㎫로 인장 강도(TS)를, 그리고 단위 ％로 연신율(El)을 평가하였다. 그리고, 인장 강도가 320㎫ 이상, 연신율이 25％ 이상인 경우를 합격으로 하였다.

딥 드로잉 가공의 지표인 r값의 평가는, 예를 들어 JIS Z 2254:2008 또는 ISO 10113-1:2006에 따라서, 각 합금화 용융 아연 도금 강판으로부터 압연 방향으로 평행 방향, 45°방향, 직각 방향의 3방향에 대해, JIS5호 인장 시험편을 채취하고, 각 시험편의 r값을 측정하였다. 예를 들어, r값의 측정은, 상기한 인장 시험에서 10％ 정도의 인장 변형을 행한 시점에서의 판 두께의 변화값과 판 폭의 변화값을 측정하고, 판 두께에 대한 판 폭의 변화값의 비율을 구하면 된다. 그리고, 압연 방향으로 평행한 r값을 r₀, 45°방향의 r값을 r₄₅, 직각 방향의 r값을 r₉₀으로 하였을 때, 하기하는 수학식 E에 의해 구해지는 각 방향의 r값의 평균값 r_ave에 의해 평가하였다. 또한, 본 실시예에서는 r_ave가 1.2 이상인 경우를 합격으로 하였다.

[수학식 E]

표면성상의 평가는, 합금화 용융 아연 도금층 중의 P 함유량 조사, 이 도금 두께의 편차 조사 및 표면 모양 유무의 관찰에 의해 행하였다.

도금층 중의 P 함유량의 측정은, GDS를 사용하여 측정하였다. 합금화 용융 아연 도금 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치하고, 이 각 측정점에서, GDS에 의해, 도금층 중의 P 함유량을 측정하였다. 이 10측정점에 있어서의, 합금화 용융 아연 도금 강판의 도금층의 P 함유량의 최솟값을, 그 P 함유량의 최댓값과 비교하여, 50％ 이상을 합격으로 하였다.

도금층의 두께의 측정은, 합금화 용융 아연 도금 강판의 압연 방향과 직교하는 판 폭 방향이 관찰면으로 되도록 판 두께 방향을 따라 평면 절단한 절단면에서 행하였다. 이 도금 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치하고, 이 각 측정점에서, 상기 절단면의 금속 조직을 관찰하여, 도금층의 두께를 계측하였다. 금속 조직 관찰은, 관찰 시야가 판 폭 방향에서 대략 1000㎛로 되는 배율로 행하였다. 이 10측정점에 있어서의, 합금화 용융 아연 도금 강판의 도금층의 두께의 최솟값을, 그 두께의 최댓값과 비교하여, 50％ 이상을 합격으로 하였다.

표면 모양 유무 판정은, 합금화 용융 아연 도금 강판의 표면에 지석질을 한 후에 육안 관찰을 실시하였다. 이 지석질은 프레스 가공에서의 마찰을 상정한 것이며, 이 방법에 의해 실제의 프레스 가공으로 모양이 발생하는지의 여부의 대략 판정이 가능하다. 표 5 중에, 이 방법에 의해 모양이 발생하지 않았던 합금화 용융 아연 도금 강판은 Good, 모양이 발생한 합금화 용융 아연 도금 강판을 Bad라고 나타내었다.

이상의 결과를 하기 표에 나타낸다. 표 4에, 기계 특성인 인장 강도, 연신율, r_ave값을 나타낸다. 표 5에, 탈스케일 압연 강판에 있어서의 P, Ni, Cu의 편석 상태, 합금화 용융 아연 도금층 중의 P 함유량의 편차, 이 도금 두께의 편차 및 표면 모양 유무를 나타낸다.

표 4 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 실시예인 합금화 용융 아연 도금 강판은, 기계적 특성을 만족하면서, 동시에, 우수한 가공성을 가짐과 함께, 도금층 중의 P 함유량의 편차나 도금 두께의 편차도 적고, 표면의 모양 발생도 없었다.

이에 대해, 그 이외의 합금화 용융 아연 도금 강판은, 본 발명의 범위로부터 벗어난 비교예이다.

강 No.C, 강 No.M은, 표면 제거량이 하한인 GL 이하이므로, 표면 제거 공정 후에서도 강 표면부에 P, Ni 및 Cu가 편석되어 있다. 그로 인해, 도금층 중의 P 함유량과 도금층 두께가, 최솟값과 최댓값의 비로 50％ 미만으로 되고, 선 형상 모양의 결함이 발생하였다.

강 No.G, 강 No.J는 표면 제거량이 상한을 초과하고 있다. 그로 인해, 표면 제거량이 최적이 아니고 과다하여, 제거에 시간이 걸리고, 비용 상승을 초래하였다.

강 No.Q는 P 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 합금화 속도가 느려진 결과, 표면성상에 편차를 발생시켜, 일부가 모양과 같이 인지되었다.

강 No.R은 Mn 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, r값이 1.1로 낮은 값이었다. 또한, 용융 아연 도금성이 악화되었기 때문에, 일부에 비도금부가 인지되었다.

강 No.S는 C 함유량이 상한을 초과하고 있고, 또한 표면 제거량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, r값이 0.9로 가공성이 뒤떨어져 있고, 또한 표면 제거량이 최적이 아니고 과다하여, 비용 상승을 초래하였다.

강 No.T는 Ti 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, r값이 0.9로 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.U는 Ni 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 또한, 강 No.V는 Cu 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 또한, 이들 강은, 표면 제거량이 하한 이하이기 때문에, 이들 도금 강판은, 표면 도금 성상이 변동되고, 모양이 인지되었다.

강 No.W는 Nb 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, r값이 1.1로 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.KK는 C 함유량이 하한 이하로 되는 비교예이다. 이 도금 강판은, C량을 저감시키기 위해 제강에서의 부하가 크고 비용 상승을 초래하였다.

강 No.LL은 C 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.MM은 Si 함유량이 하한 이하로 되는 비교예이다. 이 도금 강판은, 인장 강도가 뒤떨어져 있었다.

강 No.NN은 Si 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.OO는 Mn 함유량이 하한 이하로 되는 비교예이다. 이 도금 강판은, 인장 강도가 뒤떨어져 있었다.

강 No.PP는 P 함유량이 하한 이하로 되는 비교예이다. 이 도금 강판은, 인장 강도가 뒤떨어져 있었다.

강 No.QQ는 Al 함유량이 하한 이하로 되는 비교예이다. 이 도금 강판은, 탈산이 불충분하여 산화물이 잔존하였기 때문에, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.RR은 Al 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.SS는 S 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.TT는 B 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.UU는 가열 공정에서의 가열 온도가 하한 이하로 되고, 그리고, 열연 공정에서의 마무리 온도가 하한 이하로 되어 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.VV는 열연 공정에서의 마무리 온도가 하한 이하로 되어 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.WW는 열연 공정에서의 권취 온도가 하한 이하로 되어 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 형상 불량으로 되고, 제품으로서 사용할 수 없게 되었다.

강 No.XX는 열연 공정에서의 권취 온도가 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 스케일 흠집이 과다해지고, 제품으로서 사용할 수 없게 되었다.

강 No.AB는 Mo 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

강 No.AC는 N 함유량이 상한을 초과하고 있는 비교예이다. 이 도금 강판은, 가공성이 뒤떨어져 있었다.

본 발명의 상기 형태에 의하면, 인장 강도 등의 기계적 특성을 만족하면서, 동시에, 우수한 가공성을 가짐과 함께, 선 형상 모양 등의 표면 결함이 적은 도금층을 갖고, 프레스 가공해도 훌륭한 표면 외관을 나타내는 프레스 가공용의 합금화 용융 아연 도금 강판과 그 제조 방법의 제공이 가능하게 되므로, 산업상 이용 가능성이 높다.

Claims

화학 성분이, 질량％로:
C:0.0005％∼0.01％;
Si:0.001％∼1.0％;
Mn:0.01％∼2.0％;
P:0.005％∼0.1％;
Al:0.01％∼0.10％;
를 함유하고,
S:0.02％ 이하;
Ni:0.1％ 이하;
Cu:0.1％ 이하;
N:0.01％ 이하;
로 제한하고,
잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하는 탈스케일 압연 강판과,
상기 탈스케일 압연 강판 상에 배치된 합금화 용융 아연 도금층을 갖는 합금화 용융 아연 도금 강판이며,
상기 합금화 용융 아연 도금 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치한 경우에,
상기 10측정점에 있어서의, 상기 도금층의 P 함유량의 최솟값이, P 함유량의 최댓값과 비교하여, 50％ 이상인 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판.
제1항에 있어서,
상기 탈스케일 압연 강판의 상기 화학 성분이, 질량％로,
B:0.0001％∼0.0050％;
Nb:0.001％∼0.1％;
Ti:0.001％∼0.1％;
Mo:0.001％∼0.1％;
중 적어도 하나를 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판.
제2항에 있어서,
상기 탈스케일 압연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치한 경우에,
상기 탈스케일 압연 강판의 상기 10측정점의 각 측정점에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 0.1㎛의 깊이인 탈스케일 압연 강판 표면부의 P, Ni 및 Cu의 함유량이, 판 두께 방향으로 표면으로부터 2㎛ 초과의 깊이인 탈스케일 압연 강판 모재부의 P, Ni 및 Cu의 함유량과 비교하여, 각 성분 모두, 105％ 이상, 150％ 이하인 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판.
제1항에 있어서,
상기 탈스케일 압연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치한 경우에,
상기 탈스케일 압연 강판의 상기 10측정점의 각 측정점에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 0.1㎛의 깊이인 탈스케일 압연 강판 표면부의 P, Ni 및 Cu의 함유량이, 판 두께 방향으로 표면으로부터 2㎛ 초과의 깊이인 탈스케일 압연 강판 모재부의 P, Ni 및 Cu의 함유량과 비교하여, 각 성분 모두, 105％ 이상, 150％ 이하인 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판.
화학 성분이, 질량％로,
C:0.0005％∼0.01％,
Si:0.001％∼1.0％,
Mn:0.01％∼2.0％,
P:0.005％∼0.1％,
Al:0.01％∼0.10％,
를 함유하고,
S:0.02％ 이하,
Ni:0.1％ 이하,
Cu:0.1％ 이하,
N:0.01％ 이하
로 제한하고,
잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하는 용강을, 주조하여 슬래브를 얻는 주조 공정과;
상기 슬래브를 1100∼1300℃에서 가열하는 가열 공정과;
상기 가열 공정 후의 상기 슬래브를, 마무리 온도 800℃ 이상 1050℃ 이하, 권취 온도 500℃ 이상 800℃ 이하의 조건으로 열간 압연하여 열연 강판을 얻는 열연 공정과;
상기 열연 강판의 판 폭 방향으로 기준 길이 50㎜의 선분 구간을 10등분할함으로써 10개소의 측정점을 설치하고, 상기 열연 강판의 스케일과 강의 계면으로부터 판 두께 방향으로 상기 강측으로 2㎛의 깊이인 강 표면부의, Ni 및 Cu 함유량의 상기 10측정점에 있어서의 최댓값을, 질량％로, Ni_max 및 Cu_max라고 한 경우에, 상기 계면을 기준으로 하여 판 두께 방향으로 상기 강측으로, 단위 ㎛로, 하기하는 수학식 1로 나타내어지는 GL 이상, 하기하는 수학식 2로 나타내어지는 GU 이하의 범위 내에서, 상기 열연 강판의 표면 제거를 행하여 탈스케일 압연 강판을 얻는 표면 제거 공정과;
상기 표면 제거 공정 후의 상기 탈스케일 압연 강판에 용융 아연 도금을 실시하여 용융 아연 도금 강판을 얻는 도금 공정과;
상기 도금 공정 후의 상기 용융 아연 도금 강판에 합금화 열처리를 실시하여 합금화 용융 아연 도금 강판을 얻는 합금화 공정;을 갖는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
[수학식 1]

[수학식 2]
제5항에 있어서,
상기 용강의 상기 화학 성분이, 질량％로,
B:0.0001％∼0.0050％,
Nb:0.001％∼0.1％,
Ti:0.001％∼0.1％,
Mo:0.001∼0.1％,
중 적어도 하나를 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 표면 제거 공정 전, 또는 상기 표면 제거 공정 후 중 적어도 한쪽에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 표면을 산세하는 산세 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 표면 제거 공정 전, 또는 상기 표면 제거 공정 후 중 적어도 한쪽에서, 상기 탈스케일 압연 강판의 표면을 산세하는 산세 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
제5항 내지 제8항에 있어서,
상기 도금 공정 전의 상기 탈스케일 압연 강판에, 50％ 이상 95％ 이하의 냉연율로 냉간 압연하는 냉연 공정과;
상기 냉연 공정 후의 상기 탈스케일 압연 강판에 재결정 온도 이상의 온도에서 어닐링하는 어닐링 공정;을 갖는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.