KR101235979B1 - 용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재를 형성하는 단계와, 상기 판재를 1차 재가열하는 단계와, 1차 재가열된 상기 판재를 재결정역에서 제 1 압연 단계와, 상기 제 1 압연에 이어서 곧 바로 미재결정역에서 제 2 압연 단계와, 제 2 압연이 마무리된 상기 판재를 제 1 급냉하는 단계와, 제 1 급냉이 완료된 상기 판재 2차 재가열 하는 단계와, 2차 재가열된 판재를 제 2 급냉하는 단계와, 제 2 급냉이 완료된 상기 판재를 템퍼링 처리하는 단계와, 템퍼링이 완료된 상기 판재를 이용하여, 용기의 형상을 만들기 위하여 판재의 중심부를 스탬핑하는 단계 및 상기 스탬핑 공정에 의해서 U자형으로 형성된 판재의 옆면을 밀봉시키는 옆면 용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법{PLATING BATH FOR FABRICATING GALVANIZED STEEL AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융아연을 용기에 넣고 도금작업을 진행할 때, 장기간 사용하여도 변형이 일어나지 않고, 우수한 고온 고강도 특성 및 용손이 적은 용융아연도금용 용기를 제조하는 기술에 관한 것이다.
강판 제조 시 내식성을 향상시키기 위하여 강판의 표면에 용융아연 도금을 실시한다. 용융아연도금 공정은 가열된 용융아연도금용 용액을 용기에 넣고 이곳에 강판을 침적하여 이루어진다.
본 발명의 목적은 용융아연도금 공정 진행 시 장시간 사용하여도 용융아연도금용 용액에 의해서 용손이 일어나지 않는 용융아연도금용 용기를 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 고온강도가 충분히 확보되어 사용 중 변형이 발생하지 않는 용융아연도금용 용기를 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 용융아연도금용 용기의 용접 열영향부의 인성을 확보하기 위해서 적용하던 종래의 소입열 용접을 사용하지 않으므로 고가의 제조비용을 절감시킬 수 있고, 탄화물 안정화에 따른 재질 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금용 용기를 제조하는 방법은 재가열 및 급냉 공정을 2회 연속 수행한 판재를 템퍼링 처리하여 용융아연도금용 용기를 제조하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 판재는 C : 0.01 ~ 0.25 중량%, Si : 0.02 ~ 0.05 중량% 이하, Mn : 0.1 ~ 2.0 중량%, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량%, Mo : 0.1 ~ 2.0중량%, Ti : 0.005 ~ 0.05중량%, Al : 0.002 ~ 0.05 중량%, N : 0.002 ~ 0.01 중량%, Nb : 0.005 ~ 0.05 중량%, V : 0.005 ~ 0.1 중량%, Ca : 0.002 ~ 0.05 중량%, Mg : 0.002 ~ 0.05 중량%, O : 0.002 ~ 0.01 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순원소로 이루어지는 소재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융아연도금용 용기를 제조하는 방법은 (a) 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재를 형성하는 단계와, (b) 상기 판재를 1차 재가열하는 단계와, (c) 1차 재가열된 상기 판재를 재결정역에서 제 1 압연하는 단계와, (d) 상기 제 1 압연에 이어서 미재결정역에서 제 2 압연하는 단계와, (e) 제 2 압연이 마무리된 상기 판재를 제 1 급냉하는 단계와, (f) 제 1 급냉이 완료된 상기 판재 2차 재가열 하는 단계와, (g) 2차 재가열된 판재를 제 2 급냉하는 단계와, (h) 제 2 급냉이 완료된 상기 판재를 템퍼링 처리하는 단계와, (i) 템퍼링이 완료된 상기 판재를 이용하여, 용기의 형상을 만들기 위하여 판재의 중심부를 스탬핑하는 단계 및 (j) 상기 스탬핑 공정에 의해서 U자형으로 형성된 판재의 옆면을 밀봉시키는 옆면 용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (b) 단계는 1150 ~ 1200℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 (c) 단계는 950 ~ 1000℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 (d) 단계는 850 ~ 950℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 (f) 단계는 740 ~ 820℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 (g) 단계는 상기 2차 재가열 단계에서 상기 판재의 단면 조직을 기준으로 30 ~ 70%의 페라이트 생성 후 급냉하여, 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트의 혼합조직으로 형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 (h) 단계는 450 ~ 700℃의 온도에서 수행하고, 상기 판재의 두께를 30 ~ 80mm로 형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 (j) 단계는 대입열용접을 이용하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금용 용기는 상술한 방법으로 제조되어 0.15mg/cm2이하의 일 평균침식속도를 갖고, 용접열영향부의 충격치 105(J)이상 및 1000 hr 이상의 크립파단강도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 실리콘(Si)의 함량을 최소화함으로써, 용융아연도금 공정 진행 시 장시간 사용하여도 용융아연도금용 용액에 의해서 용손이 일어나지 않도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb) 및 바나듐(V)을 미량 첨가하여 고온강도를 충분히 확보할 수 있도록 함으로써, 장기간 사용 중에도 변형이 발생하지 않는 용융아연도금용 용기를 제공할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 저 실리콘 강재를 사용하되, 열간압연과 급냉 공정 후에 또 다시 재가열 한 후 급냉하고, 템퍼링 처리를 함으로써, 탄화물을 안정화시킬 수 있고, 용접 열영향부의 인성을 확보할 수 있으므로, 고가의 제조비용을 절감시킬 수 있고, 재질 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금용 용기 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법을 나타낸 사시도들이다.
일반적으로 용융아연도금은 450 ∼ 500℃정도로 가열된 용융아연도금 용액을 용융아연도금용 용기에 넣고, 강판을 침적한 후 다시 강판을 건져 내는 공정을 통하여 이루어진다. 이때, 용융아연도금용 용기를 장기간 사용하게 되면, 용기의 내벽에 용융아연도금 용액에 의해 용손이 발생하게 된다.
또한, 용융아연도금용 용기가 고온에서 장시간 유지되기 때문에 변형이 일어나 안전성을 잃어버리게 될 수 있다.
이때, 용융아연도금 용액과 용융아연도금용 용기가 접촉하게 되면, 용기의 표면에 아연과 철의 합금층이 형성되고, 이 때 안정한 합금층이 형성되면 용기의 용손이 줄어들지만, 합금층이 불안정한 경우 합금화가 진행되어 용기의 용손이 진행된다.
이를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 용기 제조를 위한 판재에 포함되는 원소 중 실리콘(Si)의 함량을 저하시킨다. 실리콘의 함량이 감소되면, 철아연 합금층내 불안정성이 감소하여 합금층이 안정화 될 수 있다. 한편, 실리콘의 함량이 감소되면, 고온강도가 불충분하여 사용 중 변형억제가 어려워 질 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 용융아연도금용 용기의 사용 중 변형방지를 위하여 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb) 및 바나듐(V)과 같은 구조적으로 보강제를 첨가하거나, 재가열 및 급냉 공정을 2회에 걸쳐서 수행하고, 템퍼링 처리하는 방법을 이용한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금용 용기 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 용융아연도금용 용기를 제조하는 방법은 용기 제조용 판재를 형성하는 단계(S100)와, 상기 판재를 1차 재가열하는 단계(S110)와, 1차 재가열된 상기 판재를 재결정역에서 제 1 압연 단계(S120)와, 상기 제 1 압연에 이어서 곧 바로 미재결정역에서 제 2 압연 단계(S130)와, 제 2 압연이 마무리된 판재를 제 1 급냉하는 단계(S140)를 수행한다.
일반적인 경우 여기까지의 공정으로 용융아연도금용 판재 제조 과정을 마무리 되고 있으나, 본 발명에서는 탄화물의 안정화를 위하여 2차 재가열 하는 단계(S150)를 더 수행한다.
다음으로, 2차 재가열된 판재를 제 2 급냉하는 단계(S160)를 수행한 후 제 2 급냉이 완료된 판재를 템퍼링 처리하는 단계(S170)를 수행한다.
이상의 과정을 거쳐서 본 발명에 따른 용융아연도금용 용기를 제조하기 위한 판재의 재질 특성 확보는 마무리된다.
따라서 그 다음으로는, 용기의 형상을 만들기 위하여 판재의 중심부를 스탬핑하는 단계(S180)를 수행한다.
그 다음으로는, 상기 스탬핑 공정에 의해서 U자형으로 형성된 판재의 옆면을 밀봉시키는 옆면 용접 단계(S190)를 수행하여, 본 발명에 따른 용융아연도금용 용기를 제조하는 모든 공정을 완료한다.
이상의 과정을 통해서 본 발명에 따른 용융아연도금용 용기는 우수한 고온강도를 갖고 탄화물에 안정화된 특성을 갖게 된다. 또한, 저 실리콘(Si)계열의 판재를 사용함으로써, 용손을 감소시킬 수 있다.
여기서, 상기와 같은 특성을 얻을 수 있도록 하기 위한 조건으로서, 용기 제조를 위한 판재의 적정 성분 원소 및 그 함량을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재는 C : 0.01 ~ 0.25 중량%, Si : 0.05 중량% 이하, Mn : 0.1 ~ 2.0 중량%, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량%, Mo : 0.1 ~ 2.0중량%, Ti : 0.005 ~ 0.05중량%, Al : 0.002 ~ 0.05 중량%, N : 0.002 ~ 0.01 중량%, Nb : 0.005 ~ 0.05 중량%, V : 0.005 ~ 0.1 중량%, Ca : 0.002 ~ 0.05 중량%, Mg : 0.002 ~ 0.05 중량%, O : 0.002 ~ 0.01 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순원소로 이루어지는 소재를 사용한다.
- 탄소[C] : 0.01 ~ 0.25 중량%
탄소는 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 특히, 고온강도 확보를 위해서 반드시 필요한 원소인데, 일반적으로 탄소가 0.02 중량% 미만으로 첨가된 강을 극저 탄소강이라하며, 0.02 중량% 이상 0.08 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 저 탄소강이라하며, 0.08 중량% 이상 0.25 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 중 탄소강이라하며, 0.25 중량% 이상 0.6 중량% 미만의 첨가량을 갖는 것을 고 탄소강이라 하며, 0.6 중량% 이상의 첨가량을 갖는 것을 극고 탄소강이라 한다.
이 중에서 본 발명에서 사용하는 강 분류는 극저 탄소강에서부터 중 탄소강 영역까지의 강종을 사용한다.
아울러, 상기 탄소(C)는 고온강도의 모재 및 열영향부의 강도 보상을 위해서 첨가하는 나이오븀(Nb) 및 몰리브덴(Mo)의 효과를 발휘하게 하기 위해 필요하다.
상기 탄소(C)의 첨가량이 전체 중량의 0.01 중량% 미만에서는 강도 증가의 효과가 미미하기 때문에 하한은 전체 중량의 0.01 중량% 이상이 바람직하다.
또한 상기 탄소(C)량이 0.25 중량%를 초과하는 정도로 너무 많으면 용접열영향부(HAZ)의 저온인성에 악영향을 미칠 뿐 아니라, 모재인성 및 용접성도 열화시키므로 전체 중량의 0.25중량%이하가 상한으로 됨이 바람직하다.
- 실리콘[Si] : 0.05 중량% 이하
실리콘(Si)은 시멘타이트 생성을 지연함으로써, 열연강판의 성형성을 향상시키는 역할을 한다. 반면에, 실리콘(Si)은 용손 촉진원소로서 이를 이용하여 용융아연도금 공정을
이러한, 실리콘(Si)은 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재 전체 중량의 0.05중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
실리콘(Si)의 첨가량이 0.05 중량%를 초과할 경우 판재의 표면특성이 저하되고, 이로 인하여 용손이 증가될 수 있다. 따라서, 실리콘(Si)의 함량은 전체 중량의 0.05 중량%이하가 됨이 바람직하다.
한편, 실리콘(Si) 첨가량에 대해서는 0 중량%를 초과하는 경우라면 어느 것이든 가능하나, 현실적으로 0.02 중량% 미만의 비율로 첨가하기 어려운 면이 있다.
- 망간[Mn] : 0.1 ~ 2.0 중량%
망간(Mn)은 강의 강도 및 인성을 증가시키고 강의 소입성을 증가시키는 원소이다. 이러한 망간은 강의 제조 공정 중에 불가피하게 함유되는 황(S)과 철(Fe)이 결합한 황화철(FeS) 형성에 의한 적열취성을 방지하기 위해 첨가된다.
따라서, 망간(Mn)의 첨가는 일반적으로 탄소의 첨가보다 강도 상승 분에 따른 연성의 저하 현상이 적다.
그러나 탄소 함량이 높아도 망간의 양이 판재 전체 중량의 0.1 중량% 미만으로 낮으면 강도의 확보가 이루어 지지 않으며, 망간의 함량을 2 중량%를 초과하는 양으로 과도하게 증가시키면 비금속개재물의 양이 증가하여 용접 시 크랙이 발생 등의 결함이 발생할 수 있고, 중심 편석, 미소 편석 등의 편석 현상이 심해져서 가공성이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 망간의 함량을 0.1 ~ 2.0 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
- 인[P] : 0.02 중량% 이하
인은 판재의 제조 시 편석 가능성이 큰 원소로서 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 성형 후 일정 시간이 지난 후에 파괴가 되는 지연 파괴의 원인이 될 수 있다.
즉, 인(P)의 함량이 많으면, 입계강도를 약하게 하여 아연의 입계침입을 용이하게 하기 때문에 용손이 증가되면서 용융아연도금용 용기의 균열 발생이 쉽게 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 인의 함량을 0.02 중량% 이하로 제한하되, 가능한 최소량이 첨가될 수 있도록 조절하는 것이 바람직하다.
- 황[S] : 0.01 중량% 이하
황(S)은 망간과 결합하여 MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하여 조관 공정 중에 후크 크랙과 같은 결함을 발생시킬 수 있다. 특히, 모재와 용접열영향부(HAZ)인성을 저하시키는 원소로서 작용한다.
따라서, 황(S)은 완전히 배제하는 것이 좋으나, 완전한 황(S) 제거를 위해서는 비용이 많이 들고, 현실적으로 불가능한 일이므로 최대한 그 함량을 0.01 중량% 이하로 감소시키는 것이 바람직하다.
- 몰리브덴[Mo] : 0.1 ~ 2.0중량%
본 발명에서 몰리브덴(Mo)은 판재의 고온 강도를 확보하기 위한 필수 원소이다.
특히 상기 몰리브덴(Mo)은 고용체 강황에 의해서 페라이트기지 강화에 유리하다. 여기에, 나이오븀(Nb) 및 바나듐(V)을 미량 첨가할 경우 나이오븀(Nb) 및 바나듐(V) 탄화물이 강 중에 생성되고, 고온에서 사용중에 이들이 탄질화물을 핵으로 하여 몰리브덴(Mo) 탄화물이 미세하게 석출되기 때문에 고온강도는 보다 더 상승하게 된다.
따라서 몰리브덴(Mo)의 첨가량이 판재 전체중량의 0.1 중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 고온 강도 상승효과가 떨어질 수 있다.
또한, 그 첨가량이 판재 전체중량의 2.0 중량%를 초과하게 되면 고온 강도는 상승할 수 있으나, 조대 탄화물을 생성하여 용접열영향부(HAZ)인성을 저하시키는 원소로서 작용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 몰리브덴(Mo)의 첨가량은 0.1 ~ 2.0중량%로 하는 것이 바람직하다.
- 티타늄(Ti) : 0.005 ~ 0.05중량%
본 발명에서 티타늄(Ti)은 TiN을 형성하여 강재의 조직 미세화를 도모하고, 재가열 및 템퍼링시에 아주 미세하고 균일한 오스테나이트 결정립을 생성하는 역할을 한다. 즉, 용접열영향부(HAZ)인성 저하를 방지하여 오스테나이트 결정입 조대화를 방지한다.
또한, TiN 상에 MnS를 석출시켜 미세 페라이트의 생성이 가능해지도록 할수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 대입열용접 공정을 사용하여도 용접열영향부(HAZ)인성 저하를 방지할 수 있다.
상기 티타늄(Ti)의 첨가량이 판재 전체중량의 0.005중량% 미만에서는 상기의 효과가 적기 때문에 첨가량의 하한을 0.005중량% 이상으로 한다. 한편, 첨가량이 0.05중량%를 초과하면 TiC가 석출되기 때문에, 용접열영향부(HAZ)인성을 저하시키는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 상기 티타늄(Ti) 첨가량은 판재 전체중량의 0.005 ~ 0.05중량%로 하는 것이 바람직하다.
- 알루미늄[Al] : 0.002 ~ 0.05 중량%
알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 용융아연도금용 용기 중에 존재하는 산소를 Al2O3의 형태로 제거하여 비금속 재재물의 형성을 방지하며, 상기의 실리콘(Si)과 함께 페라이트 안정화 효과를 가져온다.
이러한, 알루미늄은 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.06중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.06중량%를 초과하면 표면 품질이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
이상의 기본 성분계에 의해서도 본 발명의 목적 달성이 가능하다. 다만, 내화성 강재의 강도, 인성 등 특성을 높이기 위해서 하기의 원소에서 1종 이상을 더 추가하여 선택적으로 첨가할 수 있다.
- 나이오븀[Nb] : 0.005 ~ 0.05 중량%
본 발명에서 나이오븀(Nb)은 미세한 탄질화물을 형성하고 상온에서 강재의 강도, 인성 확보에 유효하다.
상기 나이오븀(Nb) 첨가량이 전체중량의 0.005중량% 미만이면 고온 강도 및 인성 확보에 효과가 불충분하다. 따라서 상기 나이오븀(Nb) 첨가량은 전체중량의 0.005 중량% 이상으로 하한을 한정한다.
다만, 0.05 중량%를 초과하면 내화성 강재의 용접부 용접열영향부(HAZ)인성을 열화시킨다. 따라서, 상기 나이오븀(Nb)의 첨가량은 상한을 전체중량의 0.05중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
- 바나듐[V] : 0.005 ~ 0.1 중량%
본 발명에서 바나듐(V)은 내화성 강재의 용접열영향부(HAZ)인성을 향상시키는 역할을 한다.
특히, 상기 바나듐(V) 첨가량은 전체중량의 0.005 내지 0.1중량%의 범위에서 내화성 강재의 용접열영향부(HAZ)인성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 바나듐(V) 첨가량이 판재 전체중량의 0.005중량% 미만에서는 상기의 효과가 불충분하다. 또한, 상기 바나듐(V) 첨가량이 전체중량의 0.1중량%를 초과하면 내화강의 용접열영향부(HAZ)인성에 좋지 않은 영향을 미친다.
따라서 상기 바나듐(V)의 첨가량은 전체중량의 0.005 내지 0.1중량% 인 것이 바람직하다.
- 질소[N] : 0.002 ~ 0.01 중량%
질소(N)는 본 발명에서 TiN을 생성시키는 원소로서 작용한다. 따라서, 질소(N)의 함량이 판재 전체 중량의 0.002 중량% 미만으로 너무 작으면 TiN 석출량이 너무 적어질 수 있고, 0.01 중량%를 초과하면 프리 질소(Free N)의 영향으로 인성 저하의 원인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 질소(N)의 첨가량은 판재 전체 중량의 0.002 ~ 0.01 중량%인 것이 바람직하다.
- 칼슘[Ca] : 0.002 ~ 0.05 중량% 및 마그네슘[Mg] : 0.002 ~ 0.05 중량%
칼슘(Ca) 또는 마그네슘(Mg)은 단독으로 산화물, 유화물 또는 알루미늄(Al)과의 복합 산화물을 형성하고 이들 미립자의 피닝 작용에 의해 용접열영향부(HAZ)인성부 오스테나이트 결정립 성장을 억제하고, 혹은 용접열사이클 냉각과정 중 이들입자가 핵으로되어 미세 페라이트를 생성하여 용접열영향부(HAZ)인성 조직을 미세화하고 용접열영향부(HAZ)인성을 향상시키는 효과가 있다.
이러한 효과는 특히 대입열용접에서 현저하게 나타날 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 아연도금용 용기에 이들 원소를 함유시켜 대입열용접이 가능하게 하였다.
칼슘(Ca) 또는 마그네슘(Mg)의 각 첨가량이 판재 전체 중량의 0.002 중량%로 첨가되는 경우 상기 대입열용접 효과가 나타나지 않을 수 있으며, 0.05 중량%를 초과하는 경우에는 용접열영향부(HAZ)인성이 저하될 수 있다.
이상의 성분 원소들 및 적정 첨가 범위를 통해서 본 발명에 따른 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재를 제조할 수 있다. 특히, 우수한 고온강도를 갖고 용손을 저감시킨 후판을 제조한 후 이를 가공하여 용융아연도금용 용기를 제조하기 이전에 2번의 재가열 단계, 급속 냉각 및 템퍼링 처리를 수행할 수 있는데, 그 구체적 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 1차 재가열하는 단계는 1150 ~ 1200℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 1차 재가열 온도가 1150℃미만일 경우 오스테나이트 조직 형성이 미흡할 수 있고, 1200℃를 초과하는 경우에는 급냉을 위한 에너지 소모가 증가되고, 가공 특성 또한 저하될 우려가 있다.
다음으로, 950 ~ 1000℃ 재결정역에서 제 1 압연을 수행하고, 이어서 곧바로 850 ~ 950℃의 미재결정역에서 제 2 압연하는 단계는 단계를 수행한다.
그 다음으로, 740 ~ 820℃의 온도에서 2차 재가열을 수행함으로써 판재의 단면 조직을 기준으로 30 ~ 70%의 페라이트가 형성되도록 한다. 상기의 온도 범위는 오스테나이트와 페라이트 이상공존역으로 이 상태에서 제 1 급냉을 수행하면 페라이트, 마르텐 사이트 및 베이나이트의 혼합 조직이 제조된다.
그 다음으로, 판재에 경도를 부여하고, 탄화물 안정화를 위해 템퍼링(Tempering)처리를 한다. 이때, 본 발명에서 상기 템퍼링 처리 온도는 450 내지 700℃ 범위에서 실시함이 바람직하다.
그 다음으로, 상기와 같은 용융아연도금용 용기를 제조하기 위한 판재를 가공하여 용기를 형성하는 방법 및 그 형태에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금용 용기 및 이를 제조하는 방법을 나타낸 사시도들이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재(200)를 제조한다. 이때, 상기 판재를 구성하는 원소 성분은 상기 도 1의 설명에 제시된 성분 및 그 함량 범위를 준수하는 것이 바람직하며, 그 최종 두께는 30 ~ 80mm인 후판 형태로 제조하는 것이 바람직하다. 이때, 30mm 미만의 두께를 갖는 후판을 이용하는 경우 후속의 스탬핑 공정 시 판재에 손상이 가해질 수 있으며, 용기 형성 후에도 장기간 사용에 따른 변형이 나타날 확률이 높다.
또한, 80mm를 초과하는 두께의 후판을 이용하는 경우에는, 그 두께가 너무 두꺼워서 후속의 스탬핑 공정이 정상적으로 이루어지지 않을 수 있다.
다음으로 도 3을 참조하면, 스탬퍼(300)를 이용하여 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재(200)를 가공한다.
그 다음으로 도 4를 참조하면, 이와 같이 형성된 U자형 용기(250)의 옆면에 상기 도 2에서 제조한 새로운 옆면 판재(260, 270)를 대고 용접한다. 이때, 대입열용접이 가능하므로, 본 발명에서는 종래의 소입열 용접을 사용하는 경우 보다 더 저렴한 비용으로 제조 공정을 진행할 수 있으며, 용접열영향부(HAZ)인성 저하를 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 과정을 거쳐서 완료된 본 발명의 용융아연도금용 용기(280)를 볼 수 있다. 이때, 도시된 바에 의하면 U자형 용기에 옆면을 용접하여 제조한 형태를 가지고 있으나, 항상 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 스탬핑 과정에서 컵형 용기로 바로 형성할 수도 있으며, 스탬핑 과정 없이 네 측면 및 바닥면을 각각 용접하는 방식으로도 형성할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
1. 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재 형성
실시예 1
C : 0.25 중량%, Si : 0.02 중량%, Mn : 0.1 중량%, P : 0.02 중량%, S : 0.01 중량%, Mo : 2 중량%, Ti : 0.05 중량%, Al : 0.05 중량%, N : 0.01 중량%, Nb : 0.05 중량%, V : 0.1 중량%, Ca : 0.05 중량%, Mg 0.002 중량%, O : 0.01 중량% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 판재를 제조한다.
다음에는, 상기 판재를 1200℃에서 1차 재가열 한 후 1000℃에서 재결정역 압연, 950℃에서 미재결정역 압연을 수행한다.
그 다음에는, 제 1 급냉 과정을 수행한 후 820℃에서 2차 재가열을 실시하였다.
그 다음으로, 70%의 페라이트가 생성된 시점에서 제 2 급냉을 실시하여, 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트의 혼합 조직을 얻고, 700℃의 온도에서 템퍼링을 수행하였다.
실시예2
상기 실시예1에서 실리콘(Si)의 함량을 0.05 중량%로 하고, 나머지 모든 공정은 동일하게 수행하였다.
비교예1
상기 실시예1에서 실리콘(Si)의 함량을 0.06 중량%로 하고, 나머지 모든 공정은 동일하게 수행하였다.
비교예2
상기 실시예1에서 실리콘(Si)의 함량을 0.1 중량%로 하고, 나머지 모든 공정은 동일하게 수행하였다.
비교예3
상기 실시예1에서 실리콘(Si)의 함량을 0.2 중량%로 하고, 나머지 모든 공정은 동일하게 수행하였다.
비교예4
상기 비교예3에서 1차 급냉 공정까지만 수행하고, 나머지 2차 재가열 공정부터 템퍼링 공정까지는 생략하였다.
2. 내식성 및 용접부 특성 실험
상술한 실시예1 및 실시예2와, 비교예1 내지 비교예3의 결과를 하기 표 1에 나타내었으며, 이들 각각의 특성 값들을 살펴보면 다음과 같다.
구분 Si 첨가량
중량%
평균침식속도
mg/cm2/day
침식성 평가 용접열영향부
충격치(J)
실시예1 0.02 0.05 양호 107
실시예2 0.05 0.14 양호 106
비교예1 0.06 1.2 부분침식 103
비교예2 0.1 47 전면침식 36
비교예3 0.2 178 전면침식 29
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘(Si)의 첨가량이 0.05 중량%를 초과하는 비교예1의 경우에서부터 일 평균침식속도가 급격하게 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한 부분적으로 침식이 발생하고 있으므로, 욘손이 증가하게 됨을 알 수 있다.
그리고, 실리콘(Si)의 첨가량이 더 증가하게 되면 용접열영향부충격치 값이 현저하게 떨어져서, 인성저하가 발생되었음을 확인할 수 있다. 따라서, 비교예2 및 비교예3의 경우 장기간 사용시 변형이 발생할 위험이 높다.
아울러, 본 발명에 따른 실시예1과 비교예4의 크립특성을 비교하여 보면, 2회에 걸친 재가열 공정 및 템퍼링 처리에 의해서 크립파단강도가 1021 hr로 우수하게 나타난 반면에 비교예4의 경우에는 169 hr로 매우 열악하게 나타났다.
따라서 본 발명에 따른 용기가 내구성이 더 높고, 용손도 적으면서 사용 중 변형이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
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 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
200 : 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재
250 : U자형 용기
260, 270 : 옆면 판재
280 : 용융아연도금용 용기
300 : 스탬퍼

Claims (15)

  1. 재가열 및 급냉 공정을 2회 연속 수행하되,
    2회 차의 상기 재가열 온도를 740 ~ 820℃의 온도에서 수행한 판재를 템퍼링 처리하여 용융아연도금용 용기를 제조하고,
    상기 판재는
    C : 0.01 ~ 0.25 중량%, Si : 0.02 ~ 0.05 중량%, Mn : 0.1 ~ 2.0 중량%, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량%이하, Mo : 0.1 ~ 2.0중량%, Ti : 0.005 ~ 0.05중량%, Al : 0.002 ~ 0.05 중량%, N : 0.002 ~ 0.01 중량%, Nb : 0.005 ~ 0.05 중량%, V : 0.005 ~ 0.1 중량%, Ca : 0.002 ~ 0.05 중량%, Mg : 0.002 ~ 0.05 중량%, O : 0.002 ~ 0.01 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순원소로 이루어지는 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  2. 삭제
  3. (a) 용융아연도금용 용기 제조를 위한 판재를 형성하는 단계;
    (b) 상기 판재를 1차 재가열하는 단계;
    (c) 1차 재가열된 상기 판재를 재결정역에서 제 1 압연하는 단계;
    (d) 상기 제 1 압연에 이어서 미재결정역에서 제 2 압연하는 단계;
    (e) 제 2 압연이 마무리된 상기 판재를 제 1 급냉하는 단계;
    (f) 제 1 급냉이 완료된 상기 판재를 740 ~ 820℃의 온도에서 2차 재가열 하는 단계;
    (g) 2차 재가열된 판재를 제 2 급냉하는 단계;
    (h) 제 2 급냉이 완료된 상기 판재를 템퍼링 처리하는 단계;
    (i) 템퍼링이 완료된 상기 판재를 이용하여, 용기의 형상을 만들기 위하여 판재의 중심부를 스탬핑하는 단계; 및
    (j) 상기 스탬핑 공정에 의해서 U자형으로 형성된 판재의 옆면을 밀봉시키는 옆면 용접 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    1150 ~ 1200℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    950 ~ 1000℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    850 ~ 950℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제3항에 있어서,
    상기 (g) 단계는
    상기 2차 재가열 단계에서 상기 판재의 단면 조직을 기준으로 30 ~ 70%의 페라이트 생성 후 급냉하여, 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트의 혼합조직으로 형성하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 (h) 단계는
    450 ~ 700℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 (h) 단계는
    상기 판재의 두께를 30 ~ 80mm로 형성하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 (j) 단계는
    대입열용접을 이용하는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기 제조 방법.
  12. C : 0.01 ~ 0.25 중량%, Si : 0.02 ~ 0.05 중량%, Mn : 0.1 ~ 2.0 중량%, P : 0.02 중량% 이하, S : 0.01 중량%이하, Mo : 0.1 ~ 2.0중량%, Ti : 0.005 ~ 0.05중량%, Al : 0.002 ~ 0.05 중량%, N : 0.002 ~ 0.01 중량%, Nb : 0.005 ~ 0.05 중량%, V : 0.005 ~ 0.1 중량%, Ca : 0.002 ~ 0.05 중량%, Mg : 0.002 ~ 0.05 중량%, O : 0.002 ~ 0.01 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순원소로 이루어지는 판재를 이용하되, 상기 제3항 내지 제11항 중 선택된 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 용기는 0.15mg/cm2 이하의 일 평균침식속도를 갖는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 용기는 용접열영향부의 충격치가 105(J)이상 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 용기는 1000 hr 이상의 크립파단강도를 갖는 것을 특징으로 하는 용융아연도금용 용기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002241888A (ja) * 2001-02-16 2002-08-28 Nippon Steel Corp 高温強度が高く且つ溶損が少ない溶融亜鉛釜用鋼
KR100799421B1 (ko) * 2005-09-28 2008-01-30 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 용접성이 우수한 490MPa급 저항복비 냉간성형강관 및 그제조방법

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