KR101076092B1 - Hot dip galvanized hot rolled steel sheet having high strength and high elongation property and the method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉연강판에 비해 제조단가가 낮은 열연강판을 이용하여 고강도와 고연신율 및 우수한 도금특성을 갖도록 성분 원소의 조성비를 조절하고 이에 적합한 열처리 과정을 거쳐 적정 분율의 페라이트, 잔류오스테나이트 및 베이나이트 분율을 갖도록 한 고강도와 고연신율을 갖는 열연용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention uses a hot rolled steel sheet having a lower manufacturing cost than a cold rolled steel sheet to adjust the composition ratio of the component elements to have high strength, high elongation, and excellent plating characteristics, and through appropriate heat treatment, ferrite, residual austenite, and bainite The present invention relates to a hot-rolled hot-dip galvanized steel sheet having a high strength and a high elongation to have a fraction and a method of manufacturing the same.
본 발명은 중량 %로 탄소(C) 0.08~0.20 %, 실리콘(Si) 0.3~1.0 %, 망간(Mn) 0.5~2.5 %, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 %, 인(P) 0.1 % 이하, 황(S) 0.005 %, 구리(Cu) 0.5 % 이하, 질소(N) 0.02 % 이하, 안티몬(Sb) 0.01~0.4%를 기본조성으로 하여 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti) 중 1종 또는 2종 이상이 추가로 함유되고, 나머지 잔부가 철(Fe) 및 기타 불가피한 첨가물로 조성된 강을 1100 ~ 1300 ℃ 에서 균질화 처리하고, Ar3 ~ Ar3+100 ℃ 에서 열간압연을 마무리하는 단계와; In the present invention, by weight% of carbon (C) 0.08 ~ 0.20%, silicon (Si) 0.3 ~ 1.0%, manganese (Mn) 0.5 ~ 2.5%, aluminum (Al) 0.5 ~ 1.5%, phosphorus (P) 0.1% or less, Niobium (Nb), Vanadium (V), Titanium (Ti) with 0.005% of sulfur (S), 0.5% of copper (Cu), 0.02% of nitrogen (N), 0.01% to 0.4% of antimony (Sb) One or two or more of them are additionally contained, and the remainder is made of iron (Fe) and other unavoidable additives to homogenize the steel at 1100 to 1300 ° C, and to finish hot rolling at Ar3 to Ar3 + 100 ° C. Steps;
열간 압연의 마무리 단계후에 열연 강판의 연신율 확보를 위하여 660℃~750℃로 수냉각 후 6~10초 공랭시켜 50~60%의 페라이트 분율을 확보하는 단계와; Securing a ferrite fraction of 50 to 60% by air cooling for 6 to 10 seconds after water cooling to 660 ° C. to 750 ° C. to secure the elongation of the hot rolled steel sheet after finishing the hot rolling;
공냉후에 350~420℃에서 권취하여 10~20%의 잔류오스테나이트와 20~30%의 베이나이트 분율을 확보하는 단계와; 70~85℃로 가열된 15%~18% HCl 용액에 10~25초간 침지하여 열연 산화물층을 제거하는 단계와; Winding up at 350-420 ° C. after air cooling to ensure 10-20% residual austenite and 20-30% bainite fraction; Immersing in a 15% -18% HCl solution heated to 70-85 ° C. for 10-25 seconds to remove the hot rolled oxide layer;
열연 산화물층이 제거된 열연 강판을 480~500℃로 가열하고 30~40초 유지한 뒤 460~480℃에서 용융아연도금하고 500~520℃로 가열하여 합금화 열처리를 실시하 는 단계로 이루어진다.The hot rolled steel sheet from which the hot rolled oxide layer is removed is heated to 480 to 500 ° C. and maintained for 30 to 40 seconds, followed by hot dip galvanizing at 460 to 480 ° C., and heating to 500 to 520 ° C. to perform alloying heat treatment.
본 발명은 열연강판을 이용한 열연변태유기소성강판의 제조과정에서 냉연강판보다 제조단가를 절감시킬 수 있으며, 강판의 내식성을 향상시키고, 열처리를 통해 충분한 연신율을 확보하도록 분율을 조정함과 아울러 고강성을 갖는 유용한 효과를 갖는다.The present invention can reduce the manufacturing cost than the cold rolled steel sheet in the manufacturing process of the hot rolled metamorphic organic plastic steel sheet using the hot rolled steel sheet, improve the corrosion resistance of the steel sheet, and adjust the fraction to ensure sufficient elongation through heat treatment and high rigidity Has a useful effect.
Description
본 발명은 고강도와 고연신율을 갖는 열연용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 냉연강판에 비해 제조단가가 낮은 열연강판을 이용하여 용융아연도금특성을 갖도록 성분 원소의 조성비를 조절하고 이에 적합한 열처리 과정을 거쳐 적정 분율의 페라이트, 잔류오스테나이트 및 베이나이트 분율을 갖도록 함으로써, 고강도와 고연신율 및 우수한 도금특성을 갖도록 한 것이다.The present invention relates to a hot-rolled hot-dip galvanized steel sheet having a high strength and a high elongation and a method for manufacturing the same, in particular, by using a hot-rolled steel sheet having a lower manufacturing cost than a cold rolled steel sheet to adjust the composition ratio of the component elements to have a hot-dip galvanizing characteristic By appropriate heat treatment process to have an appropriate fraction of ferrite, residual austenite and bainite fraction, it has a high strength, high elongation and excellent plating properties.
기존 자동차 산업은 경쟁이 심화됨에 따라 자동차 품질에 대한 고급화, 다양화 요구가 높아지고 있으며, 강화되고 있는 안전 및 환경규제에 대한 법규를 만족시키기 위해 자체 강성을 증대시키고 연비 효율을 향상시키기 위한 노력을 하고 있다.As the competition in the existing automobile industry intensifies, there is an increasing demand for quality and diversification of automobile quality.In order to satisfy the stricter regulations on safety and environmental regulations, efforts are being made to increase its own rigidity and improve fuel efficiency. have.
최근 철강업계 및 자동차 업계의 연구관심은 환경오염과 고강도, 경량화에 집중되고 있으며, 자동차 디자인이 복잡해지고 소비자의 욕구가 다양화됨에 따라 자동차 업계에서는 고강도이면서 가공성과 성형성이 우수한 강을 요구하고 있다.Recently, the research interests of the steel industry and the automotive industry are focused on environmental pollution, high strength, and light weight, and as the automobile design is complicated and the needs of consumers are diversified, the automotive industry demands steel having high strength and excellent workability and formability. .
그중 자동차 차체 등 구조부재에 사용되는 고강도강에 사용되는 주 개발강종은 이상조직강(DP : Dual Phase)이나 변태유기소성(TRIP : TRansformation Induced Plasticity)을 이용한 잔류 오스테나이트강이다.Among them, the main developed steel grades used for high strength steels used in structural members such as automobile bodies are residual austenite steels using dual phase steel (DP) or TRansformation Induced Plasticity (TRIP).
기존에는 소입성 강화원소인 Si, Mn, Cr등을 첨가하여 냉각후 저온변태조직을 형성시킴으로써 이 조직에 의한 강도상승을 도모하는 방법이 있고, 이러한 방법으로 제조된 대표적인 강으로써 변태조직강 (베이나이트강, 이상조직강, 복합조직강 등)이 있으며, 이때 얻어지는 강도는 통상 780MPa 이하수준으로 냉각조건과 첨가하는 합금량에 따라 강도를 조절하는 것이다.Conventionally, there is a method of increasing the strength by adding a hardenable element Si, Mn, Cr, etc. to form a low temperature transformation structure after cooling. Knight steel, abnormal tissue steel, composite tissue steel, etc.), the strength obtained at this time is usually 780MPa or less level is to adjust the strength in accordance with the cooling conditions and the amount of alloy added.
페라이트와 마르텐사이트의 2상으로 되는 이상조직강(Dual Phase Steel)은 프레스 성형시에 균열이 발생하여 가공성에 취약한 특성을 보이고 있다.Dual phase steel, which consists of two phases of ferrite and martensite, exhibits characteristics that are vulnerable to workability due to cracking during press molding.
한편, 폴리고날 페라이트 또는 베이나이트 조직에 잔류 오스테나이트를 분포시켜 잔류 오스테나이트가 가공 초기에 변태유기소성을 일으킴으로써, 연성이 향상되도록 하는 방법이 있는 데, 이 방법으로 제조된 대표적인 강으로써 TRIP강이 있다. On the other hand, there is a method to distribute the residual austenite in the polygonal ferrite or bainite structure, the residual austenite causes metamorphic organic plasticity at the beginning of processing, thereby improving the ductility, TRIP steel as a representative steel manufactured by this method There is this.
이 TRIP(Transformation Induced Plasticity)강은 오스테나이트의 냉각시 펄라이트 변태가 일어나지 않도록 합금첨가량에 따른 적절한 냉각을 행하고, 그 후 권취단계에서 다시 오스테나이트가 베이나이트로 변태되는 것을 지연시킴으로써, 최종냉각중 오스테나이트의 일부는 마르텐사이트로 변태되고 나머지는 잔류된 강으로서, 이때 잔류 오스테나이트는 초기에 가공에 의하여 마르텐사이트로 변태되며, 이 과정에서 연성이 형성되는데, 이러한 현상을 변태유기소성이라고 하고, 이런 거 동을 보이는 강종을 말한다.This TRIP (Transformation Induced Plasticity) steel performs appropriate cooling according to the alloying amount so that pearlite transformation does not occur during the cooling of the austenite, and then delays the transformation of the austenite to bainite in the winding step again, thereby maintaining the austenite during final cooling. Part of the nitrate is transformed into martensite and the remainder is steel, where residual austenite is initially transformed to martensite by processing, and ductility is formed in the process, which is called metamorphic organic plasticity. It refers to a steel grade that exhibits behavior.
통상 TRIP강에서 열간압연 또는 냉연 후 소둔 열처리시 냉각과정에서 합금첨가와 온도제어를 통하여 변태유기소성을 발생시키는 잔류 오스테나이트를 다량으로 형성시키는 것이 중요하다. In general, it is important to form a large amount of residual austenite that generates metamorphic organic plasticity through the addition of alloys and temperature control during the annealing heat treatment after hot rolling or cold rolling in TRIP steel.
강중 잔류 오스테나이트를 함유시키면 소재의 가공 중 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태함에 따라 가공경화가 커지므로 균일 연신율이 증가하게 된다. 이러한 현상을 이용하여 기존에는 제조조건 적정화를 통해 고강도 및 고연성을 보이는 열연 변태유기소성강에 대한 특허를 제출한 바 있다.The inclusion of residual austenite in steel increases the work hardening as the residual austenite is transformed into martensite during processing of the material, thereby increasing the uniform elongation. Using this phenomenon, a patent has been submitted for hot-rolled metamorphic organic plastic steel that exhibits high strength and high ductility through optimization of manufacturing conditions.
일본특허공개공보 평 6-145892 에서는 0.06~0.22%C, 0.05~1.0Si, 0.5~2.0Mn, 0.25~1.5%Al을 함유한 강에 필요에 따라 0.03~0.3%Mo을 첨가하여 3~20%의 잔류오스테나이트를 함유하고 500MPa 이상의 인장강도와 35% 이상의 연신율을 갖는 프레스가공성, 심가공성 및 굽힘성이 우수한 강을 제조하는 방법을 제시하였으나 이 방법으로 제조된 강종의 경우 다량의 실리콘 첨가로 인해 용융아연도금을 저해하는 Mn-Si계 산화물이 형성될 수 있으며 고가의 합금원소인 Mo을 사용하여 제조단가가 상승하는 단점이 있다.In Japanese Patent Laid-Open No. 6-145892, 0.03-0.22% C, 0.05-1.0 Si, 0.5-2.0 Mn, 0.25-1.5% Al is added in an amount of 3-20% by adding 0.03-0.3% Mo as needed. A method of manufacturing a steel having excellent austenite, deep workability, and bendability, containing residual austenite and having a tensile strength of 500 MPa or more and an elongation of 35% or more, has been proposed. Mn-Si-based oxides that inhibit hot dip galvanization may be formed, and manufacturing cost increases using Mo, an expensive alloying element.
일본특허공개공보 평 5-179396 에서는 0.18% 이하의 C, 0.5~2.5%Si, 0.5~2.5%Mn, 0.05%이하의 P, 0.02%이하의 S, 0.01~0.1%Al의 강에 0.02~0.5%Ti와 0.03~1.0%Nb 을 단독 또는 복합적으로 첨가하여 820~720℃ 온도구간에서 10초이상을 유지하고 10℃/sec 이상의 낸각속도로 냉각하여 500℃ 이하의 온도에서 권취하여 700MPa 이상의 인장강도를 가지며 점용접성과 피로특성 및 연성이 우수한 장점 을 갖는 강의 제조방법이 제안되어 있다. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-179396, 0.18% or less of C, 0.5-2.5% Si, 0.5-2.5% Mn, 0.05% or less of P, 0.02% or less of S, 0.01 to 0.1% Al of steel of 0.02 to 0.5 Ten percent or more of 0.03 ~ 1.0% Nb is added alone or in combination to maintain more than 10 seconds at 820 ~ 720 ℃ temperature section, and to cool at the inking speed more than 10 ℃ / sec It has been proposed a method of manufacturing steel with the advantages of having excellent weldability, fatigue properties and ductility.
또한 일본 공개 특허공보 평 5-311323 에서는 0.1~0.2%C, 0.8~1.6%Si, 3.0~6.0%Mn 및 0.5%이하의 Al을 함유하는 강을 2상역에서 1~20시간 유지한 다음 노냉시키는 방식으로 잔류 오스테나이트를 10%이상 함유하며 800MPa 이상의 인장강도를 갖는 가공성이 우수한 강재의 제조방법이 제안되어 있다. In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. 5-311323 maintains a steel containing 0.1 to 0.2% C, 0.8 to 1.6% Si, 3.0 to 6.0% Mn and 0.5% or less of Al in a two-phase station for 1 to 20 hours, and then to A method for producing a steel having excellent workability, containing 10% or more of retained austenite and a tensile strength of 800 MPa or more, has been proposed.
그러나 상기 방법으로 제조된 강종의 경우 높은 인장강도로 인해 열연재 권취가 곤란한 문제점이 있으며 권취이후 코일의 위치별 냉각속도가 달라져 코일 안쪽에서 잔류오스테나이트가 분해되는 등 재질 열화의 문제점이 발생한다.However, in the case of the steel produced by the above method, it is difficult to wind the hot rolled material due to the high tensile strength, and the cooling rate of the coil varies depending on the position of the coil after winding, resulting in a problem of material deterioration such that residual austenite is decomposed inside the coil.
또한 상기 방법들을 이용하여 생산한 열연 변태유기소성강판의 경우 피클링 처리를 거친 후 별도의 도금처리 없이 자동차용 부품으로 적용됨으로써 냉연용융아연도금강판 대비 내식성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the hot rolled transformation organic plastic sheet produced using the above method has a problem that the corrosion resistance compared to the cold rolled molten zinc plated steel sheet is applied to the automotive parts without a separate plating process after pickling treatment.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 냉연강판보다 제조 단가가 싼 열연강판을 이용하여 합금화 용융아연도금이 가능하도록 내식성을 향상시킴과 아울러, 고강도와 고연신율을 갖도록 한 열연용융아연도금강판을 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to improve corrosion resistance to enable alloyed hot dip galvanizing using a hot rolled steel sheet having a lower manufacturing cost than a cold rolled steel sheet, and high strength and high elongation. It is to provide a hot-rolled hot dip galvanized steel sheet having a.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량 %로 탄소(C) 0.08~0.20 %, 실리콘(Si) 0.3~1.0 %, 망간(Mn) 0.5~2.5 %, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 %, 인(P) 0.1 % 이하, 황(S) 0.005 %, 구리(Cu) 0.5 % 이하, 질소(N) 0.02 % 이하, 안티몬(Sb) 0.01~0.4%를 기본조성으로 하여 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti) 중 1종 또는 2종 이상이 추가로 함유되고, 나머지 잔부가 철(Fe) 및 기타 불가피한 첨가물로 조성된 강을 1100 ~ 1300 ℃ 에서 균질화 처리하고, Ar3 ~ Ar3+100 ℃ 에서 열간압연을 마무리하는 단계와; The present invention for achieving the above object by weight% carbon (C) 0.08 ~ 0.20%, silicon (Si) 0.3 ~ 1.0%, manganese (Mn) 0.5 ~ 2.5%, aluminum (Al) 0.5 ~ 1.5%, phosphorus (P) 0.1% or less, sulfur (S) 0.005%, copper (Cu) 0.5% or less, nitrogen (N) 0.02% or less, and antimony (Sb) 0.01 to 0.4% as base compositions, and niobium (Nb) and vanadium ( V), one or two or more of titanium (Ti) is additionally contained, and the remainder is made of iron (Fe) and other inevitable additives, homogenizing the steel at 1100 to 1300 ° C., and Ar3 to Ar3 + 100 Finishing hot rolling at 占 폚;
상기 열간 압연의 마무리 단계후에 열연 강판의 연신율 확보를 위하여 660℃~750℃로 수냉각 후 6~10초 공랭시켜 50~60%의 페라이트 분율을 확보하는 단계와; Securing a ferrite fraction of 50 to 60% by air cooling for 6 to 10 seconds after water cooling to 660 ° C. to 750 ° C. to secure the elongation of the hot rolled steel sheet after the finishing of the hot rolling;
상기 공냉후에 350~420℃에서 권취하여 10~20%의 잔류오스테나이트와 20~30%의 베이나이트 분율을 확보하는 단계와; 70~85℃로 가열된 15%~18% HCl 용액에 10~25초간 침지하여 열연 산화물층을 제거하는 단계와; Winding up at 350 to 420 ° C. after the air cooling to obtain 10 to 20% of retained austenite and 20 to 30% of bainite; Immersing in a 15% -18% HCl solution heated to 70-85 ° C. for 10-25 seconds to remove the hot rolled oxide layer;
상기 열연 산화물층이 제거된 열연 강판을 480~500℃로 가열하고 30~40초 유지한 뒤 460~480℃에서 용융아연도금하고 500~520℃로 가열하여 합금화 열처리를 실시하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The hot rolled steel sheet from which the hot rolled oxide layer has been removed is heated to 480 to 500 ° C. and maintained for 30 to 40 seconds, followed by hot dip galvanizing at 460 to 480 ° C. and heating to 500 to 520 ° C. to perform alloying heat treatment. It is done.
상기 강의 조성에서 도금성 확보를 위해 Al+Si+Sb≤1.5%의 식을 만족하는 범위인 것이 바람직하다.It is preferable that the composition satisfy the formula of Al + Si + Sb ≤ 1.5% to secure the plating property in the composition of the steel.
본 발명의 다른 특징적인 요소인 고강도와 고연신율을 갖는 열연용융아연도금강판은 상기한 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.Another characteristic element of the present invention is hot-rolled hot-dip galvanized steel sheet having high strength and high elongation, characterized in that it is produced by the above-described method.
본 발명은 열연강판을 이용한 열연변태유기소성강판의 제조과정에서 냉연강판보다 제조단가를 절감시킬 수 있으며, 강판의 내식성을 향상시키고, 열처리를 통해 충분한 연신율을 확보하도록 분율을 조정함과 아울러 고강성을 갖는 유용한 효과를 갖는다.The present invention can reduce the manufacturing cost than the cold rolled steel sheet in the manufacturing process of the hot rolled metamorphic organic plastic steel sheet using the hot rolled steel sheet, improve the corrosion resistance of the steel sheet, and adjust the fraction to ensure sufficient elongation through heat treatment and high rigidity Has a useful effect.
본 발명은 중량 %로 탄소(C) 0.08~0.20 %, 실리콘(Si) 0.3~1.0 %, 망간(Mn) 0.5~2.5 %, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 %, 인(P) 0.1 % 이하, 황(S) 0.005 %, 구리(Cu) 0.5 % 이하, 질소(N) 0.02 % 이하, 안티몬(Sb) 0.01~0.4%를 기본조성으로 하여 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti) 중 1종 또는 2종 이상을 추가로 함유시키고, 나머지 잔부를 철 및 기타 불가피한 첨가물로 조성된 열연용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한것이다. In the present invention, by weight% of carbon (C) 0.08 ~ 0.20%, silicon (Si) 0.3 ~ 1.0%, manganese (Mn) 0.5 ~ 2.5%, aluminum (Al) 0.5 ~ 1.5%, phosphorus (P) 0.1% or less, Niobium (Nb), Vanadium (V), Titanium (Ti) with 0.005% of sulfur (S), 0.5% of copper (Cu), 0.02% of nitrogen (N), 0.01% to 0.4% of antimony (Sb) The present invention relates to a hot-rolled hot-dip galvanized steel sheet further containing one or two or more thereof, and the remainder of which is composed of iron and other unavoidable additives.
먼저, 본 발명의 제조공정은 다음과 같다.First, the manufacturing process of the present invention is as follows.
열간압연 공정Hot rolling process
상기와 같은 조성을 갖는 강슬라브를 1100 ~ 1300 ℃ 에서 균질화 처리한 후 Ar3 ~ Ar3+100 ℃ 에서 열간압연을 마무리한 다음에, 660~750℃로 수냉각 후 6~10초 공랭시키고 350~420℃에서 권취한다. 마지막으로 피클링하여 열간압연공정에서 생긴 산화물을 제거한다.After homogenizing the steel slab having the composition as described above at 1100 ~ 1300 ℃ and hot rolling finish at Ar 3 ~ Ar 3 +100 ℃, after cooling water to 660 ~ 750 ℃ 6-6 seconds air-cooled and 350 ~ Wind up at 420 ° C. Finally, pickling removes the oxides produced during the hot rolling process.
상기한 균질화 처리 온도가 1100 ℃ 미만일 경우에는, 슬라브의 온도가 낮아 열간 압연 부하가 커지고 편석된 성분이 재고용되지 못하는 문제점이 있고, 반대로 1300 ℃ 를 초과할 경우에는 석출물 생성으로 인해 냉연강판의 가공성이 낮아지고 오스테나이트 결정입도가 증가할 뿐만 아니라, 압연후 페라이트의 결정입도 또한 증가하여 강도가 감소하게 되는 문제점이 있으므로 균질화 처리 온도는 1100 ~ 1300 ℃ 로 제한하는 것이 바람직하다.When the homogenization treatment temperature is less than 1100 ℃, the slab temperature is low, the hot rolling load is increased and segregated components are not reusable, on the contrary, when it exceeds 1300 ℃, the workability of the cold rolled steel sheet due to the formation of precipitates It is preferable that the homogenization treatment temperature is limited to 1100 to 1300 ° C. because the austenite grain size is lowered and the grain size of the ferrite after rolling is also increased to decrease the strength.
또한 마무리 열간압연 온도가 Ar3 미만일 경우에는, 압연시 압연하중이 증가하여 생산성이 감소하고 열간압연 중에 형성된 페라이트 내에 많은 전위가 도입되고 이 페라이트가 냉각 또는 권취중에 성장하여 표면 조대립이 발생하는 문제점이 있고 Ar3+100 ℃ 를 초과하면 생산비용이 상승되는 문제점이 있으므로 상기 마무리 열간압연 온도는 Ar3 ~ Ar3+100 ℃ 로 제한하는 것이 바람직하다. In addition, when the finish hot rolling temperature is less than Ar 3 , the rolling load increases during rolling, which leads to a decrease in productivity, a large potential is introduced into the ferrite formed during hot rolling, and the ferrite grows during cooling or winding, resulting in surface coarse grains. this may be desirable to limit the finish hot rolling temperature to Ar 3 ~ Ar 3 +100 ℃ when it is more than Ar 3 +100 ℃ it is a problem that production cost is increased.
중간 냉각온도가 660℃ 미만이면 조대한 펄라이트가 생성되어 잔류오스테나 이트 분율 확보가 어렵고, 750℃를 초과할 경우에는 페라이트 분율 확보가 어려워 연신율이 저하되는 문제점이 있으므로 중간 냉각온도는 660~750℃로 제한하는 것이 바람직하다. 이후 마르텐사이트의 생성을 억제하고 탄화물의 성장을 방지하기 위해 권취온도는 350~420℃로 제한하는 것이 바람직하다. If the intermediate cooling temperature is less than 660 ℃, coarse pearlite is formed, making it difficult to secure the retained austenite fraction. If it exceeds 750 ℃, the ferrite fraction is difficult to secure and the elongation is lowered. It is preferable to limit to. Since it is preferable to limit the winding temperature to 350 ~ 420 ℃ to suppress the production of martensite and prevent the growth of carbides.
산세공정 및 용융아연도금공정Pickling process and hot dip galvanizing process
권취된 열연 강판을 70~85℃로 가열된 15%~18% HCl 용액에 10~25초간 침지하여 열연 산화물층을 제거한 후 480~500℃로 가열하고 40초 이내로 유지한 뒤 460~480℃에서 용융아연도금 후 480~500℃로 가열하여 합금화 열처리를 실시 후 냉각한다.The wound hot rolled steel sheet was immersed in 15% -18% HCl solution heated to 70-85 ° C. for 10-25 seconds to remove the hot rolled oxide layer, heated to 480-500 ° C. and maintained within 40 seconds, and then maintained at 460-480 ° C. After hot dip galvanizing, it is heated to 480 ~ 500 ℃ and subjected to alloying heat treatment, followed by cooling.
가열 온도가 480℃ 미만이면 dross 발생으로 인해 용융아연도금강판의 표면품질 열화가 초래될 수 있으며 500℃를 초과하거나 유지시간이 40초를 초과하게 되면 열연공정에서 생성된 잔류오스테나이트 상 내의 탄소가 확산함으로써 잔류오스테나이트 상이 베이나이트나 탄화물로 변태하여 잔류오스테나이트 상의 분율이 급격히 감소하는 문제가 발생하므로 가열 온도는 480~500℃, 유지시간은 40초 이내로 제한하는 것이 바람직하다.If the heating temperature is lower than 480 ℃, the dross generation may cause surface quality deterioration of the hot-dip galvanized steel sheet. If the temperature exceeds 500 ℃ or the holding time exceeds 40 seconds, the carbon in the residual austenite phase produced in the hot rolling process The diffusion of the retained austenite phase into bainite or carbide causes a problem that the fraction of the retained austenite phase rapidly decreases. Therefore, it is preferable to limit the heating temperature to 480 to 500 ° C. and the holding time to 40 seconds.
또한 합금화 열처리 온도가 480℃이하인 경우 도금층의 합금 반응속도는 감소하고 도금층내의 Fe 농도가 감소하게 되고 500℃를 초과할 경우 과도한 합금화 반응의 진행으로 성형시 도금층 박리가 발생하기 쉽고 잔류오스테나이트의 분해로 인한 분율이 감소하기 때문에 바람직하지 않다.In addition, when the alloying heat treatment temperature is less than 480 ℃, the alloy reaction rate of the plating layer is reduced and the Fe concentration in the plating layer is reduced, and if the alloying heat treatment temperature exceeds 500 ℃, excessive alloying reaction is likely to occur, the plating layer peeling occurs easily and the decomposition of residual austenite It is not desirable because the fraction due to decreases.
여기서 페라이트 분율이 50% 미만일 경우에는 연성 확보 및 유지에 어려움이 있고, 60%를 초과할 경우에는 강도를 확보하는 데 어려움이 있으므로, 페라이트 분율을 50~60%로 유지하는 것이 바람직하다.If the ferrite fraction is less than 50%, it is difficult to secure and maintain ductility, and if the ferrite fraction is more than 60%, it is difficult to secure the strength, so it is preferable to maintain the ferrite fraction at 50 to 60%.
또, 베이나이트가 20% 미만일 경우에는 강도 확보에 어려움이 있고, 30%를 초과할 경우에는 연성 확보에 어려움이 있으므로, 베이나이트 분율을 20~30%로 유지하는 것이 바람직하다.In addition, when bainite is less than 20%, it is difficult to secure strength, and when it exceeds 30%, it is difficult to secure ductility, so it is preferable to maintain the bainite fraction at 20 to 30%.
이하 본 발명의 화학성분에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the chemical components of the present invention will be described in detail.
탄소[C]: 0.08~0.20 wt %Carbon [C]: 0.08∼0.20 wt%
탄소(C)는 이상역에서 소둔 후 냉각시 오스테나이트 상에 농화되고 베이나이트 변태 온도 범위에서 오스테나이트를 안정화시키고 페라이트 내부에서 오스테나이트로 확산이동, 농축되어 상온으로 냉각후에도 3~20 %의 잔류오스테나이트가 존재하여 가공시 변태유기소성이 발생되어 성형성을 개선하는 기능을 갖는다. Carbon (C) is concentrated on austenite after annealing in an ideal zone, stabilizes austenite in the bainite transformation temperature range, diffuses and transfers to austenite inside ferrite, and remains 3 to 20% after cooling to room temperature. Due to the presence of austenite, transformation organic plasticity is generated during processing, and has a function of improving moldability.
이때, 탄소의 함량이 0.08 wt% 보다 작은 경우 충분한 잔류 오스테나이트가 확보되지 않아 연신율 특성을 확보하기 어렵고, 반대로 탄소의 함량이 0.20 wt% 를 초과할 경우에는 고용강화 효과로 인장강도가 증가하고 다량의 잔류오스테나이트 형성으로 내지연파괴와 같은 현상이 나타날뿐만 아니라 용접성도 나빠질 우려가 있다.At this time, when the carbon content is less than 0.08 wt%, sufficient residual austenite is not secured, so it is difficult to secure the elongation characteristics.On the contrary, when the carbon content exceeds 0.20 wt%, the tensile strength is increased due to the solid solution effect and a large amount. As a result, residual austenite formation may not only lead to phenomena such as delayed fracture, but also deteriorate weldability.
따라서 C 함량은 0.08~0.20 wt%의 범위로 하는 것이 바람직하다.Therefore, the C content is preferably in the range of 0.08 to 0.20 wt%.
실리콘[Si] : 0.3~1.0 wt%Silicon [Si]: 0.3 ~ 1.0 wt%
실리콘은 고용강화 효과에 의해 강판의 강도를 향상시키고 페라이트내의 탄소 활동도를 증가시킴으로써 오스테나이트 내의 탄소량을 증가시켜 오스테나이트의 안정도를 증가시키는 역할을 하는 중요한 원소로서, 함량이 0.3 wt% 미만일 경우에는 그 효과를 얻을 수 없고, 1.0 wt% 를 초과할 경우에는 도금 젖음성이 크게 저하되고 미도금 및 도금 박리 등의 용융도금특성을 저해시키므로 실리콘의 함량은 0.3~1.0 wt% 범위로 하는 것이 바람직하다.Silicon is an important element that increases the strength of the steel sheet by the solid solution strengthening effect and increases the carbon activity in the ferrite, thereby increasing the amount of carbon in the austenite to increase the stability of the austenite. When the content is less than 0.3 wt% In the case of more than 1.0 wt%, the plating wettability is greatly lowered and the molten plating characteristics such as unplating and plating peeling are inhibited. Therefore, the silicon content is preferably in the range of 0.3 to 1.0 wt%. .
망간[Mn]: 0.5~2.5 wt %Manganese [Mn]: 0.5-2.5 wt%
망간(Mn)은 펄라이트상 (페라이트 + 세멘타이트) 생성을 억제하고 오스테나이트 형성 및 내부에 탄소 농화를 촉진하여 잔류 오스테나이트 형성에 기여하고 경화능을 높여 냉각시 마르텐사이트의 형성을 용이하게 하는 성분으로서, Mn 함량이 0.5 wt% 미만일 경우에는 매우 빠른 냉각속도가 필요하여 펄라이트 생성을 막기가 산업적으로 불가능하고, 2.5 wt%를 초과할 경우에는 망간 밴드 조직이 형성되고 편석이 급격하게 증가하여 강의 가공성 및 용접성을 저해하므로, 여기서 망간의 함량은 0.5~2.5 wt % 의 범위로 하는 것이 바람직하다.Manganese (Mn) inhibits the formation of the pearlite phase (ferrite + cementite) and promotes austenite formation and carbon thickening inside, contributing to the formation of residual austenite and increasing the hardenability to facilitate the formation of martensite upon cooling For example, when the Mn content is less than 0.5 wt%, a very fast cooling rate is required, and industrially it is impossible to prevent pearlite formation. When the Mn content is more than 2.5 wt%, manganese band structure is formed and segregation increases rapidly, resulting in the processability of steel. And since the weldability is inhibited, the content of manganese is preferably in the range of 0.5 to 2.5 wt%.
알루미늄[Al]: 0.5~1.5 wt%Aluminum [Al]: 0.5 ~ 1.5 wt%
알루미늄(Al)은 주로 탈산제로 사용되지만, 본 발명에서는 도금을 저해하는 원소인 실리콘(Si) 대체원소로서 펄라이트 형성을 억제하고 잔류 오스테나이트 생 성을 촉진하기 위해 페라이트 형성과 오스테나이트 상 중의 탄소농화를 촉진하는데 사용된다. 알루미늄의 양이 0.5 wt% 미만이면 잔류 오스테나이트 형성을 촉진하는 충분한 효과를 얻기가 불가능하고, 1.5 wt% 초과시에는 연주공정중 슬라브제조시 표면결함이 증가하므로 그 함량을 0.5~1.5 wt%의 범위내로 제한하는 것이 바람직하다. Although aluminum (Al) is mainly used as a deoxidizer, in the present invention, as an alternative to silicon (Si), which inhibits plating, carbon concentration in ferrite and austenite phases is suppressed to suppress pearlite formation and promote residual austenite formation. It is used to promote it. If the amount of aluminum is less than 0.5 wt%, it is impossible to obtain a sufficient effect of promoting the formation of retained austenite, and if it exceeds 1.5 wt%, the surface defects increase during the slab manufacturing during the casting process, so the content is in the range of 0.5 to 1.5 wt%. It is desirable to limit to.
인[P]: 0.1 wt% 이하Phosphorus [P]: 0.1 wt% or less
인(P)은 고용강화를 위해 간혹 첨가되지만 Si과 마찬가지로 탄화물의 생성을 억제하고 강도를 증가시키기 위해 첨가된다. 0.1 wt%를 초과하면 용접성이 악화되고 중심편석에 의해 재질편차가 발생하는 문제가 있으므로 0.1 wt% 이하의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.Phosphorus (P) is sometimes added to enhance solid solution, but like Si, it is added to suppress the formation of carbides and to increase strength. When it exceeds 0.1 wt%, there is a problem in that weldability is deteriorated and material deviation occurs due to central segregation, so it is preferable to limit the amount to 0.1 wt% or less.
황[S]: 0.005 wt% 이하Sulfur [S]: 0.005 wt% or less
황(S)은 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소이며 유화물계(MnS 등) 개재물을 형성하고, 크랙 등의 발생을 야기하므로, 0.005 wt % 이하의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.Sulfur (S) is an element that is inevitably contained in the manufacture of steel, and forms an emulsion-based (MnS, etc.) inclusions, and causes cracks, etc., and therefore it is preferable to limit it to a range of 0.005 wt% or less.
구리[Cu]: 0.5 wt% 이하Copper [Cu]: 0.5 wt% or less
구리(Cu)는 Al과 더불어 Si 대체 원소로서 베이나이트 변태구간에서 탄소의 석출을 억제하고 잔류 오스테나이트를 생성하는 역할과 더불어 내부식성을 향상시 킨다. 또한 페라이트 결정립을 미세화하는 효과가 있어 강도를 증가시키지만, 0.5wt%를 초과할 경우에는 연신율이 감소하므로 0.5 wt %이하의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.Copper (Cu), along with Al, is an alternative element to Si to inhibit the precipitation of carbon in the bainite transformation zone and to produce residual austenite, and to improve corrosion resistance. In addition, there is an effect of making the ferrite grains finer, but the strength is increased, but when it exceeds 0.5wt%, the elongation is reduced, so it is preferable to limit it to 0.5wt% or less.
질소[N]: 0.02 wt% 이하Nitrogen [N]: 0.02 wt% or less
질소(N)는 미량 첨가시 오스테나이트 형성을 증가시키고, AlN 또는 TiN을 형성하여 강도를 증가시키므로 Si 및 Al 대체재로 사용할 수 있다. 그러나 0.02 wt%를 초과할 경우에는 연신율을 저감시켜 가공성을 저해하므로 0.02 wt% 이하의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.Nitrogen (N) can be used as a substitute for Si and Al because it increases austenite formation when the trace amount is added, and increases strength by forming AlN or TiN. However, when exceeding 0.02 wt%, since elongation is reduced and workability is inhibited, it is preferable to limit to 0.02 wt% or less.
안티몬[Sb] : 0.01~0.4 wt%Antimony [Sb]: 0.01 ~ 0.4 wt%
안티몬(Sb)은 열간압연 동안 산화되지 않고 표면 및 결정립계에 농화되어 용융아연도금특성을 저해하는 Si계 산화층(Mn2SiO4) 형성을 억제하는 효과가 있으나, 0.01wt% 미만일 경우에는 충분한 효과를 얻기가 불가능하고, 0.4 wt%를 초과할 경우에는 제강 및 열간압연에 영향을 미치므로 그 함량을 0.01~0.4 wt% 로 제한하는 것이 바람직하다.Antimony (Sb) has the effect of inhibiting the formation of Si-based oxide layer (Mn2SiO4), which is not oxidized during hot rolling and is concentrated on the surface and grain boundaries and inhibits hot dip galvanizing properties, but when it is less than 0.01wt%, it is impossible to obtain a sufficient effect. In addition, when the content exceeds 0.4 wt%, the steel sheet and hot rolling are affected, so the content is preferably limited to 0.01 to 0.4 wt%.
니오븀[Nb]: 0.1 wt % 이하Niobium [Nb]: 0.1 wt% or less
니오븀(Nb)는 Nb(C,N) 형태의 석출물을 형성하여 변태시 페라이트의 결정립을 미세화 시키게 되고, 이에 따라 초석 페라이트의 양이 증가하고 세멘타이트 석 출을 억제하여 잔류오스테나이트 형성에 기여하므로 첨가한다. 그러나 0.1 wt%를 초과하여 첨가할 경우에는 석출강화효과가 너무 증가하여 연성이 저하되는 문제점이 있으므로 그 함량을 0.1 wt% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Niobium (Nb) forms a precipitate of Nb (C, N) to refine the grains of ferrite during transformation, thereby increasing the amount of cornerstone ferrite and suppressing cementite precipitation, thus contributing to the formation of residual austenite Add. However, when added in excess of 0.1 wt%, there is a problem in that the precipitation strengthening effect is increased so much that the ductility is lowered, so the content is preferably limited to 0.1 wt% or less.
티타늄[Ti]: 0.1 wt% 이하Titanium [Ti]: 0.1 wt% or less
티타늄(Ti)은 Nb과 마찬가지로 결정립 미세화 및 석출강화에 의한 강도를 증가시키기 위하여 첨가할 수 있다. 그러나 산화성이 강하기 때문에 제강중 많은 비금속 개재물을 형성하여 강판표면결함을 유발시키며 재결정 온도를 상승시켜 제조비 상승의 문제점이 있으므로 0.1 wt% 이하의 범위내로 제한한다.Titanium (Ti), like Nb, may be added to increase the strength due to grain refinement and precipitation strengthening. However, due to the strong oxidizing property, many non-metallic inclusions are formed during steelmaking, causing surface defects on the steel sheet and increasing the recrystallization temperature, thereby increasing the manufacturing cost.
바나듐[V] : 0.1 wt% 이하Vanadium [V]: 0.1 wt% or less
바나듐(V)은 Nb과 마찬가지로 강화원소로 첨가된다. 그러나 성형성 저하 및 제조비 상승의 문제점이 있으므로 그 함량을 0.1 wt% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Vanadium (V) is added as a reinforcing element like Nb. However, it is preferable to limit the content to 0.1 wt% or less because there is a problem of deterioration in moldability and production cost.
니켈[Ni]: 0.5 wt% 이하Nickel [Ni]: 0.5 wt% or less
니켈(Ni)은 강도 증가 및 내식성 향상을 위해 Cu 첨가시 발생되는 적열취성을 막기 위한 원소로서 첨가된다. 보통 Cu : Ni = 1 : 1 의 비율로 첨가시 효과가 가장 좋다고 알려져 있다. Cu 첨가 함량에 맞추어 0.5 wt% 이하의 범위내로 규제한다.Nickel (Ni) is added as an element to prevent the red heat brittleness generated when Cu is added to increase strength and improve corrosion resistance. Usually, it is known that the effect is best when added in a ratio of Cu: Ni = 1: 1. It is regulated in the range of 0.5 wt% or less in accordance with the Cu addition content.
이하, 상기 용융아연도금 강판 및 그 제조방법을 발명예를 통해 비교예와 비교하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the hot-dip galvanized steel sheet and its manufacturing method will be described in comparison with the comparative example through the invention example.
표 1과 같은 화학성분을 가지는 발명강(1~5번강)의 잉코트(ingot)를 제조하여 1250 ℃ 에서 1시간 재가열 후 열간압연을 2.4mm 두께로 실시하고, 열간압연 마무리온도는 900 ℃, 690℃ 중간냉각온도까지 수냉각 후 8초 유지한 뒤 370℃에서 권취한다. 이후 산세를 실시하고 470℃에서 용융아연도금 후 490℃에서 합금화 열처리를 실시한다. 비교강의 경우 900℃에서 열간압연을 마무리하고 650℃로 권취한 다음 1시간 유지 후 로냉한다. 이후 산세를 실시하고 2.4mm 열연판을 1.4mm 두께로 냉간압연하고 소둔온도를 820 ℃ 과시효온도 460 ℃ GA온도를 520℃ 로 하여 연속소둔을 실시한다Ingot of the inventive steel (steel Nos. 1 to 5) having the chemical composition shown in Table 1 was prepared and reheated at 1250 ° C. for 1 hour, followed by hot rolling to a thickness of 2.4 mm, and hot rolling finish temperature was 900 ° C., After cooling to 690 ° C intermediate cooling temperature for 8 seconds, it is wound up at 370 ° C. After pickling, hot dip galvanizing at 470 ° C. and then alloying heat treatment at 490 ° C. are performed. In the case of comparative steel, hot rolling is finished at 900 ° C, wound up at 650 ° C, and then cooled by furnace for 1 hour. After pickling, the 2.4mm hot rolled sheet is cold rolled to 1.4mm thickness and the continuous annealing is performed with annealing temperature of 820 ℃ and aging temperature of 460 ℃ and GA temperature of 520 ℃.
구분
division
하기 표 2는 본 발명강과 비교강의 제조조건에 따른 기계적 성질의 변화와 도금특성 평가 결과를 나타낸 것이다.Table 2 shows the results of evaluation of the mechanical properties and the plating properties according to the manufacturing conditions of the inventive steel and the comparative steel.
인장시험은 JIS 5호 시편으로 상온인장 시험을 실시하였으며 잔류오스테나이트 분율은 표층으로부터 판두께의 1/4층을 HF+H2O2 혼합용액으로 화학연마 후 X 선 회절 강도로 구한 것이다. Tensile test was carried out at room temperature tensile test with JIS 5 specimens, and the residual austenite fraction was obtained by X-ray diffraction intensity after chemical polishing of 1/4 layer of plate thickness from surface layer by HF + H 2 O 2 mixed solution.
도금 후 외관은 도금층만 20% NaOH 용액으로 박리하고 합금층을 노출시킨 뒤 미도금 발생상황을 육안으로 판정하고 평가한다. 평가 기준은 After plating, the external appearance is evaluated by visually determining the unplated state after peeling only the plating layer with a 20% NaOH solution, exposing the alloy layer. Evaluation criteria
1 : 3개/dm2 2: 4~10개 /dm2 3 : 11~15개 /dm2 4 : 16개 이상 /dm2 이상으로 나누고 1,2 는 합격으로 3,4 는 불합격으로 한다. 도금 밀착성은 60도 V 굽힘 시험 실시 후 테이핑 테스트를 실시하고 그 비율을 탈락 비율을 아래의 기준으로 평가하며 1.2는 합격으로 3,4는 불합격으로 한다.1: 3 / dm 2 2: 4 ~ 10 / dm 2 3: 11 ~ 15 / dm 2 4: 16 or more / dm 2 or more, 1,2 is passed and 3,4 is rejected. Plating adhesion shall be a taping test after 60 degree V bending test, and the ratio shall be evaluated by the following criteria, with 1.2 being passed and 3 and 4 being rejected.
1: 0~10 % 2: 10~20 % 3 : 20~30 % 4: 30% 이상1: 0 to 10% 2: 10 to 20% 3: 20 to 30% 4: 30% or more
본 발명의 각 실시 예들은 열연미세조직 제어를 위해 다단냉각 후 저온 권취하여 미세조직을 페라이트와 마르텐사이트로 구성한 뒤 소둔 열처리 함으로써 잔류오스테나이트 분율의 증가에 따른 연신율 향상 및 이에 따른 우수한 강도-연성 발란스를 확보함을 알 수 있으며 도금성 확보를 위해 Si 을 저감하고 Al, Cu, N 함량을 조절하여 원하는 기계적 특성을 확보하고 Sb 을 첨가하여 보다 우수한 도금 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.Each embodiment of the present invention is to improve the elongation due to the increase of the residual austenite fraction and thereby excellent strength-ductility balance by forming the microstructure consisting of ferrite and martensite after the multi-stage cooling to control the hot-rolled microstructure after low temperature winding It can be seen that to secure the plating properties to reduce the Si and to control the Al, Cu, N content to secure the desired mechanical properties, and it can be seen that more excellent plating properties can be obtained by adding Sb.
또한 Nb, V, Ti 등 micro-alloying 원소의 함량을 (Nb + V + Ti) ≤ 0.3% 의 식을 만족하는 범위로 첨가하여 강도와 연성의 균형이 맞도록 함으로서 강도-연성 발란스 및 도금성이 우수한 590MPa 급 자동차용 강판으로 사용할 수 있는 고강도 용융아연도금 강판을 제조할 수 있음을 알 수 있다In addition, the content of micro-alloying elements such as Nb, V, Ti, etc. is added in a range that satisfies the formula of (Nb + V + Ti) ≤ 0.3% to balance strength and ductility so that strength-ductility balance and plating properties It can be seen that a high strength hot-dip galvanized steel sheet which can be used as an excellent 590MPa grade automotive steel sheet can be produced.
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