KR20100001330A

KR20100001330A - 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및그의 제조방법

Info

Publication number: KR20100001330A
Application number: KR1020080061192A
Authority: KR
Inventors: 박형상; 박진성
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-01-06

Abstract

본 발명은 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는 중량 %로 탄소(C) 0.12~0.18 %, 실리콘(Si) 0.1 ~ 0.3 %, 망간(Mn) 2.0~3.0 %, 알루미늄(Al) 0.2~0.5 %, 크롬(Cr) 0.1~0.5%, 인(P) 0.01 % 이하, 황(S) 0.001 % 이하, 질소(N) 0.006 % 이하와, 미량 성분으로 보론(B:붕소)이 함유되고, 나머지 철(Fe)의 합금조성을 가지는 강을, 1200 ℃이상에서 균질화 처리하고, 850~950℃에서 열간압연을 마무리하여 500 ~ 700℃ 사이에서 권취하고, 냉간압하율 50% 이상에서 냉간압연한 후, 소둔공정을 거쳐 용융아연도금 처리를 한 다음 합금화 용융아연도금 처리를 실시하여 제조된다. 이러한 본 발명에 의하면 저항복비를 갖는 연신율 특성이 우수하여 성형성(가공성)이 뛰어나고 도금성이 우수하며 페라이트와 마르텐사이트 비율이 적절히 조합되어 강도와 연성의 균형이 맞추어지고, 980 MPa 이상의 인장강도를 만족시킬 수 있는 초고강도 용융아연도금강판을 얻을 수 있다.

Description

성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그의 제조방법{Ultra high-strength hot- dip galvanized steel sheet having excellent formability and galvanizing property, and method for producing the same}

본 발명은 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형성과 도금성이 우수하고 980 MPa 이상의 인장강도를 만족시킬 수 있는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 환경규제와 승객의 안전에 대한 관심이 증가되면서 차체에 고강도강의 사용비율이 급격히 증가하고 있다. 특히 인강강도 590 MPa 이상의 고강도강의 사용량이 대부분을 차지하고 있으며, 그 중 780 ~ 1180 MPa 라는 매우 높은 고장력강판은 페라이트(ferrite)와 마르텐사이트(martensite)를 주체로 하는 복합조직(Dual Phase, 'DP'라 약칭) 강판으로서 강도와 연성이 모두 우수하기 때문에 범용화되고 있으며, 다른 종류의 고장력강판에 비해 제조하기가 쉽고 가격 경쟁력이 우수하며 프레스 기술의 발달로 인해 복잡한 부품도 성형이 가능하므로 수요가 많이 증가하고 있다.

한편, 자동차용 강판에는 우수한 방식(내식)특성도 요구되고 있으므로, 이들 성형성과 내식특성을 겸비한 강판으로서 복합조직을 가진 용융아연도금강판, 나아가 복합조직을 가진 용융아연도금강판을 합금화 처리한 합금화 용융아연도금강판이 개발되고 있다. 예컨대, 일본특허출원 제1989-198459호, 일본특허출원 제1993-105960호, 일본특허출원 제1999-193419호 등은 성분조성이 제어된 강을 이용하여, 연속식 용융아연도금라인에서 제조조건을 적정화시키므로써 성형성이 우수한 고강도 용융아연도금강판을 제조한다는 것을 그 내용으로 하고 있다. 또한, 비특허문헌, 예컨대 사토시 히로나카 외 3인이 2007년 11월 GALVATECH 07에 발표한 "DEVELOPMENT OF Si BEARING HIGH STRENGTH GALVANNEALED STEEL SHEETS WITH SUPERIOR FORMABILITY"에는 인장강도가 590~980 MPa의 DP type의 GA강판을 개발하였는데, C, Mn, Si 등 합금원소와 제조조건을 조절하여 성형성이 우수한 합금화 용융아연강판을 제조한 내용이 개시되어 있다. 그런데 Si 함량이 1.2% 이상 되어야 강도와 연성의 균형이 잘 맞는 강판을 생산할 수 있으나 실제 Si 함량이 증가할수록 도금특성이 급격히 떨어지는데 이에 대한 해결방법이 정확히 표현되어 있지 않고 통상적으로 강판을 개발할 때 Si 함량을 가급적 적게 하는 것이 일반적인 상황이다. 이에 본 발명에서는 Si 함량을 최대한 줄이는 동시에 이를 해결할 수 있는 Al, Cr 등을 첨가하여 미세조직을 조절할 수 있는 방법을 찾아 강도와 연성의 균형을 맞춰 기존 강판보다 우수한 성형성과 도금특성을 갖는 GA강판을 개발하고자 하였다.

2상 조직강은 오스테나이트와 페라이트 2상 영역에서 급냉하여 마르텐사이트 를 약 10~30%(부피분율) 정도 생성시킨다. 석출강화강에 비하여 연성 및 장출가공성이 우수하며, 충격에너지 흡수능이 크기 때문에 임팩트 바, 범퍼 등에 적용된다.

자동차 부품은 그 대부분이 프레스 가공을 통하여 원하는 형상으로 성형되기 때문에 강판에는 우수한 프레스 가공성(성형성)이 요구된다. 프레스 가공성을 높이기 위해서는 우선적으로 연신율의 향상을 꾀할 수 있는 방법을 모색해야 한다. 또한 형상 동결성을 확보해야 하는 점도 간과해서는 안된다. 이런 이유로 자동차 부품에 사용될 수 있는 우수한 연신율과 저항복비를 구현할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다. 그리고, 높은 내식성을 요구하는 부품에 적용될 수 있는 소재의 개발도 요구되고 있다. 특히 우수한 연신율과 저항복비를 가진 고강도 용융아연도금강판의 개발은 시대적 요구사항이다.

종래 일본 특개평 8-134591에는 저항복비를 가지며 프레스 성형성이 우수한 고강도 합금화 용융아연도금강판이 제시되어 있으나, 연신율이 떨어지는 단점이 있다. 그리고, 일본특허 JP-B-35900에 언급된 기술은 고강도를 얻기 위해서 100℃/s 이상의 냉각속도가 요구되므로, 가스제트 냉각방식으로는 구현하기 힘들다는 문제점이 있다.

종래 미국특허 US 2003/0129444A1 에서는 바나듐(V) 함량을 조절하여 780 MPa를 실현하고 있으나, 바나듐은 고가이므로 상대적으로 많은 양을 첨가하는 것이 힘들며, 또한 실리콘(Si)의 함량이 높으므로 용접성이 만족하지 못하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 요구에 부합하고 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 우수한 연신율과 저항복비를 가져 성형성이 우수하고 도금성을 향상시키면서도 980 MPa 이상의 인장강도를 만족시킬 수 있는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고가의 성분 함량을 없애고 합금원소들을 미량 조절하여 제조원가의 절감 및 강도와 연성을 균형있게 조절할 수 있도록 한 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 강의 주요성분인 탄소(C) 및 실리콘(Si)의 함량을 줄이고, 대신에 부족한 강도를 향상시키기 위해 망간(경우에 따라서는 구리를 추가)을 증가시킨다. 그리고 저항복비를 구현하기 위해 크롬을 첨가하여 연신율을 향상시킨다. 또한 뛰어난 도금특성을 확보하기 위해 실리콘(Si)함량을 최소로 하고 니오븀과 티타늄을 첨가하여 결정립 미세화를 극대화하여 도금성과 연신율을 향상시키고, 미량의 보론(B:붕소)을 첨가하여 베이나이트나 펄라이트 변태를 일어나지 않게 하고 결정립을 미세화하며 재질편차를 줄인다.

구체적으로 본 발명의 성분 조성은, 중량 %로 탄소(C) 0.12~0.18 %, 실리콘(Si) 0.1~0.3 %, 망간(Mn) 2.0~3.0 %, 알루미늄(Al) 0.2~0.5 %, 크롬(Cr) 0.1~0.5%, 인(P) 0.01 % 이하, 황(S) 0.001 % 이하, 질소(N) 0.006 % 이하와, 미량 성분으로 보론(B:붕소)이 함유되고,나머지 철(Fe)의 합금조성을 가진다.

상기 보론(B: 붕소)은 0.001~0.0025%의 범위로 함유된다.

상기 성분에 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti) 중의 적어도 1종이 추가로 함유될 수 있다. 상기 보론(B:붕소), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti)의 함량은 (B + Nb + Ti) ≤0.15%의 식을 만족하는 범위이다.

상기 성분에 0.3% 이하의 구리(Cu)가 추가로 함유될 수 있다.

본 발명의 제조방법은, 중량 %로 탄소(C) 0.12~0.18 %, 실리콘(Si) 0.1 ~ 0.3 %, 망간(Mn) 2.0~3.0 %, 알루미늄(Al) 0.2~0.5 %, 크롬(Cr) 0.1~0.5%, 인(P) 0.01 % 이하, 황(S) 0.001 % 이하, 질소(N) 0.006 % 이하와, 미량 성분으로 보론(B:붕소)이 함유되고, 나머지 철(Fe)의 합금조성을 가지는 강을, 1200 ℃이상에서 균질화 처리하고, 850~950℃에서 열간압연을 마무리하여 500 ~ 700℃ 사이에서 권취하고, 냉간압하율 50% 이상에서 냉간압연한 후, 소둔공정을 거쳐 용융아연도금 처리를 한 다음 합금화 용융아연도금 처리를 실시한다.

상기 용융아연도금 처리 및 합금화 용융아연도금 처리는, 상기 냉간압연 후에 Ar1(A1변태점)이상 Ar3(A3변태점)이하의 온도에서 일정시간 유지한 다음 급냉하는 공정을 거쳐 용융아연도금 처리를 한 다음, 450 ~ 550℃ 의 온도영역으로 재가열하여 합금화 용융아연도금 처리를 실시한 후 급냉처리함에 의해 이루어진다.

본 발명의 합금원소의 성분 조절 및 열처리 과정을 통해, 미세조직의 평균 입계사이즈가 5~20㎛ 페라이트가 50~60%로 상이 형성되고 제2상(마르텐사이트 포 함)이 40~50%로 형성되어, 강도와 연성의 균형이 맞추어지고, 성형성과 도금성이 우수한 980 MPa이상의 초강도 용융아연도금강판이 제조된다.

본 발명에 의하면, 성형성(프레스 가공성)과 도금성이 우수하고 980 Mpa 이상의 인장강도와 우수한 연신율을 가지는 초고강도 용융아연도금강판을 얻을 수 있다. 즉, 저항복비를 갖는 연신율 특성이 우수하여 성형성(가공성)이 뛰어나고 도금성이 우수하며 페라이트와 마르텐사이트 비율이 적절히 조합되어 강도와 연성의 균형이 맞추어지고, 980 MPa 이상의 인장강도를 만족시킬 수 있는 초고강도 용융아연도금강판을 얻을 수 있다.

이하 본 발명에 의한 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판 및 그의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 초고강도 용융아연도금강판은, 중량 %로 탄소(C) 0.12~0.18 %, 실리콘(Si) 0.1~0.3 %, 망간(Mn) 2.0~3.0 %, 알루미늄(Al) 0.2~0.5 %, 크롬(Cr) 0.1~0.5%, 인(P) 0.01 % 이하, 황(S) 0.001 % 이하, 질소(N) 0.006 % 이하와, 미량 성분으로 보론(B:붕소)이 함유되고, 나머지 철(Fe)의 합금조성을 가지는 강으로 제조된다.

이와 같은 조성의 본 발명에 의한 초고강도 용융아연도금강판은, 탄소(C) 및 실리콘(Si)의 함량을 줄이고, 대신에 부족한 강도를 향상시키기 위해 망간을 증가시킨다. 그리고 저항복비를 구현하기 위해 크롬을 첨가하여 연신율을 향상시킨다. 또한 뛰어난 도금특성을 확보하기 위해 실리콘(Si)함량을 최소로 한다.

상기 보론(B: 붕소)은 0.001~0.0025%의 범위로 함유되어, 베이나이트와 펄라이트 변태가 일어나지 않게 하며 결정립을 미세화하고 재질편차를 줄인다.

상기 성분에 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti) 중의 적어도 1종이 추가로 함유될 수 있다. 상기 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti)은 결정립 미세화를 극대화하여 도금성과 연신율을 향상시킨다.

상기 보론(B:붕소), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti)의 함량은 (B + Nb + Ti) ≤0.15%의 식을 만족하는 범위로 하여, 석출 및 결정립 미세화를 통해 강도와 연성의 균형이 조절되도록 한다.

상기 성분에 0.3% 이하(바람직하게는 0.1% ~ 0.3%)의 구리(Cu)가 추가로 함유될 수 있다. 상기 구리(Cu)는 망간(Mn)과 마찬가지로 탄소(C)와 실리콘(Si)의 함량을 줄임에 의한 부족한 강도를 향상시킨다.

이하 본 발명의 합금원소들의 기능과 함유량에 대하여 상세히 설명한다.

탄소(C): 0.12~0.18 wt%

탄소(C)는 강판의 강화에 불가결한 원소로서, 소망하는 강도를 얻기 위해 0.12 wt%이상 첨가한다. 단, 0.18 wt%를 초과하면 스폿용접성이 저하하므로 그 상한치를 0.18 wt %로 한다.

실리콘(Si): 0.1~0.3 wt%

실리콘(Si)은 페라이트에 고용되는 페라이트 안정화 원소로 강도에 기여하며, 탈산제로 첨가되는 경우가 일반적이다. 실리콘은 복합조직강에서 냉각시 오스 테나이트-페라이트 변태를 촉진시켜 페라이트 분율을 증가시킨다. 그러나 과잉으로 첨가하면 도금특성을 떨어뜨리는 작용을 하기 때문에 되도록 적게 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 그 상한치를 0.3 wt%로 한다. 또한 0.1 wt%이하인 경우 페라이트의 강도가 감소하고 탄화물 억제효과가 감소하므로 0.1 wt%이상 첨가한다.

망간(Mn): 2.0~3.0wt%

망간(Mn)은 고용강화와 소입성을 개선하는 효과를 통해 강도를 증가시키는 원소로 오스테나이트 안정화 원소이다. 본 발명에서는 Mn의 저감화가 아니고 그 대신 C의 저감화에 따라 스폿용접성을 향상시키고자 하는 것이다. C의 함량을 줄이지 않으면 우수한 스폿용접성과 재료안정성이 얻어지지 않는다. 따라서, C를 저감화함에 따라 이러한 사항들을 감안하여 Mn 함유량은 가급적 2.0% 이상 첨가한다. Mn을 과도하게 많이 첨가하는 경우에는 용접성, 도금성이 저하되고, 개재물 형성에 의해 수소 유기 취성을 야기하며, 열간압연시 판재 중앙에 편석대를 형성하므로 최대 3.0 wt%이하로 제한한다.

황(S): 0.001 wt% 이하

황(S)이 0.001 wt%를 초과하면 유화물계 개재물을 형성하고 크랙 등의 발생원인이 되므로, 특히 본 발명에서는 Mn 다량 첨가하므로 S량은 더욱 적은 것이 좋아, 그 상한치를 0.001 wt% 로 한다.

인(P): 0.01 wt% 이하

인(P)는 재료의 강도확보에 유용한 원소이며, 그러나 다량으로 첨가하면 가공성이 저하할 뿐 아니라 용접성도 저하하므로 그 상한치를 0.01 wt%로 제한한다.

알루미늄(Al): 0.2~0.5 wt%

알루미늄(Al)은 탈산제로 주로 사용되는 원소로서, 연신율을 개선하는 효과가 있는 실리콘 양을 줄였기 때문에 이를 보상하기 위해 0.2 wt% 이상 첨가하여야 하지만 다량 첨가하면 탈산제로서의 작용이 포화되어 경제적으로 효용이 없고 도금 불량을 유발하지 않고 페라이트형과 오스테나이트상 중의 C확산을 촉진하므로 0.5 wt% 이하로 첨가하여야 한다.

크롬(Cr): 0.1~0.5wt%

크롬(Cr)은 페라이트 형성원소로서, 오스테나이트를 펄라이트나 베이나이트로 변태하는 것을 지연시켜 이상 역 소둔 후 오스테나이트를 상온에서 마르텐사이트로 변태시키는 효과가 있고 강도를 향상시키는 역할을 한다. 크롬은 0.1 wt% 이하로 첨가되면 충분한 강도를 얻기 힘들고 0.5 wt% 이상 첨가할 때는 강도와 연성의 균형이 깨어지는 문제가 발생하므로 그 상한치를 0.5 wt%이하로 제한한다.

구리(Cu): 0.1~0.3 wt%

구리(Cu)는 강도향상 효과가 있지만 열간취성을 유발할 수 있는 문제점이 있기 때문에 적당량을 첨가하여야 하고 0.3%이상 함유하였을 경우 고가의 니켈을 1:1 비율로 첨가하여야 하므로 0.1~0.3 wt%로 한정하는 것이 바람직하다.

티타늄(Ti) : 0.02~0.1 wt%

티타늄(Ti)는 강도를 향상시키는 원소로서 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되는 것을 도와주는 역할을 한다. Ti의 탄화물은 페라이트 결정립 미세화를 촉진시켜 원하는 결정립 크기를 얻는데 중요한 역할을 한다. Ti의 첨가량이 0.02 wt% 미만이면 미세하게 분산된 복합탄화물의 양은 충분히 발휘할 수 없고, Ti의 첨가량이 0.05 wt%를 초과하는 경우 복합탄화물이 조대해져 강도를 저하시킨다.

니오븀(Nb) : 0.01~0.05 wt%

니오븀(Nb)는 Nb(CN)과 NbC 석출물을 형성하여 열간압연과 이상역 소둔시 입계성장을 막아 미세한 입계사이즈를 형성한다. 고용원소로 Nb는 강도향상 역할을 하고 오스테나이트가 펄라이트나 베이나이트로 변태하는 것을 막아준다. Nb를 0.05 wt% 이상 첨가하였을 때 연성을 감소시키고 항복강도가 상승하는 문제가 있고, 0.01 wt% 미만으로 첨가하였을 때는 강화효과를 발휘할 수 없다.

보론(B:붕소): 0.001~0.0025 wt% 이하

보론(B)은 강의 담금질성을 향상시키는 원소이고 재질 편차를 줄일 수 있는 원소이다. 강의 소입성(담금질성)을 증가시키고 열처리시 결정립계에 확산하여 오스테나이트의 펄라이트 변태 및 마르텐사이트의 페라이트 역 변태를 지연시키는 역할을 한다. 그러나 과다 첨가시 고용 보론의 증가로 연신율이 감소하며 또한 보론이 표면상에 확산하여 도금성을 저하시킬 수 있으므로 그 상한치를 0.0025 wt%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

질소(N): 0.006 wt% 이하

질소(N)는 미량 첨가시 오스테나이트 형성을 증가시키고, 질화알루미늄(AlN) 또는 질화티타늄(TiN)을 형성하여 강도를 증가시키므로 그 첨가량을 가급적 낮게 유지하는 것이 유리하다. 특히, 질소는 과다 첨가시 연신율을 저감시켜 가공성을 저해하므로 0.006 wt% 이하의 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 강판은 상기 성분을 함유하고, 잔부는 실질적으로 철(Fe) 및 불가피 불순물이며, 원료, 자재, 제조설비 등의 상황에 따라 들어가는 원소로서 0.01 wt % 이하의 불가피 불순물의 혼입도 허용된다.

상기한 바와 같은 조성을 갖는 슬라브는 제강공정을 통해 용강을 얻은 다음에 주괴 또는 연속주조공정을 통해 슬라브로 제조된 후, 통상적인 공지의 방법으로 열간압연을 실시하고 다시 냉간압연하여 강판으로 제조한 후, 소둔을 거쳐 그 강판의 표면에 용융아연도금 처리 및 합금화 용융아연도금 처리를 실시하는 공정을 거치게 된다.

상기 냉간압연된 강판은 이상역 온도영역까지 가열하여 5 ~ 120초간 유지한 후, 5 ℃/s의 속도로 500 ℃ 이하 온도까지 급냉한 후, 용융아연도금 처리를 실시하고 450~550 ℃의 온도영역으로 재가열하여 용융아연도금피막의 합금화를 실시한 다음, 5 ℃/s 이상의 냉각속도로 300 ℃까지 급냉 처리한다. 전체 조직 중에서 마르텐사이트 분율이 증가할수록 강도가 증가하고 페라이트 분율이 증가할수록 연성이 증가하는데, 강도 상승을 위하여 마르텐사이트 분율이 너무 커지면 상대적으로 페라이트 비율이 감소하여 오히려 연성이 저하된다. 따라서 페라이트와 마르텐사이트 비율을 적절히 조합하여 강도와 연성의 균형을 맞춘다.

본 발명으로 제조되는 강판의 미세조직은 상기한 바와 같은 페라이트와 마르텐사이트를 포함한 제2상으로 구성되는데, 입계사이즈가 5~20㎛ 페라이트가 50~60%로 상이 형성되고 제2상(마르텐사이트 포함)이 40~50%로 형성되어 강도와 연성의 균형을 맞추어진다. 페라이트상이 50% 이하로 형성되면 연성과 성형성(프레스 가공 성)이 낮아지고 페라이트 상이 60% 이상으로 형성되면 강도확보가 곤란하다.

한편, 압연과정에서 오스테나이트를 형성한 후 냉각과정에서 냉각속도와 냉각종료온도 등을 제어하여 상온에서 페라이트, 마르텐사이트를 형성시키고 상대적으로 합금원소 첨가량을 적게 하여 용접성이 우수하며, 강도와 함께 우수한 연신율을 향상시키기 위해 냉각조건을 제어하는 것이 중요하며, 냉각 중에 공냉을 통해 페라이트를 얻고자 냉각패턴을 적정화하고 성분을 최적화하여야 한다. 이를 위하여 본 발명에서는 상기 첨가원소에서 보는 바는 같이 망간, 알루미늄, 크롬 등을 첨가하고, 미량원소인 니오븀(Nb), 티나늄(Ti), 보론(B : 붕소)을 첨가하여 결정립을 미세하게 한다.

이하 공정별로 본 발명으로 제조되는 강판의 제조방법을 더욱 상세히 설명한다.

- 가열로 공정;

본 발명의 슬라브를 주조시 편석된 성분을 재고용하기 위해 1200℃ 이상 (1230 ℃이상이 더욱 바람직함) 에서 재가열하고 2~3시간 유지하여 균질화 처리한다. 재가열온도가 낮은 경우에는 편석된 성분이 재고용되지 못하고, 과도하게 높을 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 페라이트 입도가 조대화되므로 재가열온도는 1200~1300℃사이로 설정하는 것이 바람직하다. 물론, 슬라브 두께에 따라 재가열 온도유지시간을 조절할 수 있다. 두께가 두꺼워질수록 재가열 유지시간을 길게 유지하고 두께가 얇아질수록 재가열 온도유지시간을 짧게 한다.

또한, 균질화 처리시간을 길게 유지하는 것은 경제적으로 유용하지 못하고, 짧을 경우 재질의 균일화 정도가 미비해 제품품질이 저하되는 문제점이 발생될 수 있으므로 1~2시간 유지하는 것이 더욱 바람직하다.

- 열간/ 냉간 압연 공정;

가열로에 균질화 처리한 슬라브를 850 ~ 950 ℃에서 열간압연을 마무리하여 단상의 열연코일을 생산한다. 권취온도는 냉간압연을 용이하게 하기 위하여 500~700℃, 바람직하게는 550~620℃의 코일링 온도(CT)로 마무리한 후 상온까지 노냉처리한 다음, 권취된 열연강판을 산세처리하고 50% 이상의 압하율로 냉간압연을 실시한다.

여기서, 마무리 열간압연 온도는 850 ℃ 미만인 경우 압연시 과도한 전위가 페라이트 내에 도입되어 냉각 또는 권취 중에 표면에 조대한 결정립을 형성하고, 950℃를 초과하면 페라이트 결정입도가 증가하여 강도가 감소한다.

또한, 상기 권취온도는 500℃ 미만인 경우 열연강판에 강도가 높은 제2상이 생성되어 열연판의 강도가 상승하고, 열간압연 후 강판의 형상이 나빠지므로 냉간압연이 어렵고, 700℃ 를 초과하면 열연강판에 조대한 펄라이트가 형성되어 소둔과정에서 재용해가 잘 일어나지 않아 균일한 조직의 소둔강판을 얻을 수 없어 소둔 온도를 증가시켜야 하는 문제점이 있다.

- 소둔 공정;

최종 원하는 재질을 얻기 위해 소둔하는 단계로서, 마르텐사이트와 페라이트 의 분율을 제어하기 위해 냉간압연된 강판을 Ar1 온도 이상 Ar3 온도 이하 영역에서 5~120초간 유지한 후 5~ 50 ℃/s 이상의 냉각속도로 460 ℃온도까지 급냉하여 소둔한다.

이 공정 중에 2상 영역에서 생성된 오스테나이트 상이 펄라이트나 베이나이트로 변태하지 못하게 충분한 냉각속도로 냉각하는 것이 중요하다. Ar1온도 이상 Ar3 온도 이하 영역에서 5초 미만으로 유지할 경우, 가열중 오스테나이트 상이 충분히 형성되지 않아 적정량의 마르텐사이트 분율을 얻을 수 없고, 120초를 초과할 경우에는 생산성이 저하되므로, 소둔시간은 5~120초간 유지하는 것이 바람직하다.

상기 공정 후, 용융아연도금 공정 및 합금화 용융아연도금 공정이 추가로 실시된다.

- 용융아연도금 공정 및 합금화 용융아연도금 공정;

상기 소둔된 강판을 5~50℃/s의 냉각속도로 460℃까지 급냉하여 도금처리한 후, 450~550℃ 영역까지 재가열하고 합금화처리한 후 250℃까지 5℃/s이상의 냉각속도로 냉각한다.

이하, 상술한 초고강도 용융아연도금강판 및 그 제조방법의 실시예를 발명예를 통해 비교예와 표 및 그래프로 비교하여 설명한다.

표 1은 본 발명의 발명예와 비교예의 성분비를 나타낸 것이다.

구 분	화학성분(wt%)													비 고
구 분	C	Si	Mn	P (max)	S (max)	Al	Cr	Cu	B	Nb	Ti	Ni	N
1	0.15	0.25	2.5	0.01	0.001	0.2	0.25	-	0.0015	0.04	0.02	-	0.006	발명예
2	0.20	0.25	2.5	0.01	0.001	0.2	0.25	-	0.0015	0.04	0.02	-	0.006	비교예
3	0.15	0.25	2.2	0.01	0.001	0.2	0.25	-	0.0015	0.04	0.02	-	0.006	발명예
4	0.17	0.25	2.2	0.01	0.001	0.2	0.25	-	0.0015	0.04	0.02	-	0.006	발명예
5	0.15	0.25	2.8	0.01	0.001	0.2	0.25	-	0.0015	0.04	0.02	-	0.006	발명예
6	0.15	0.25	3.1	0.01	0.001	0.2	-	-	0.0015	0.04	0.02	-	0.006	비교예
7	0.15	0.25	2.5	0.01	0.001	0.2	0.25	-	0.0015	0.06	0.02	-	0.006	비교예
8	0.15	0.25	2.5	0.01	0.001	0.2	0.4	-	0.0015	0.04	0.02	-	0.006	발명예
9	0.15	0.25	2.5	0.01	0.001	0.2	0.25	-	0.0015	0.05	0.02	-	0.006	발명예
10	0.15	0.25	2.5	0.01	0.001	0.05	0.25	0.2	0.0015	0.04	0.02	0.1	0.006	발명예
11	0.15	0.25	2.5	0.01	0.001	0.05	0.25	0.2	0.0015	0.04	-	0.1	0.006	발명예
12	0.15	0.48	2.5	0.01	0.001	0.05	0.25	-	0.0015	0.04	0.02		0.006	발명예

도1은 표1의 조성으로 된 슬라브를 1250 ℃에서 2시간 가열하여 균질화 처리를 한 후, 850 ~ 900 ℃에서 마무리 열간 압연한 다음, 550 ~ 580 ℃로 급냉하여 약 1시간 유지하여 노냉하여 열간압연을 실시한 후, 산세처리한 다음 압하율 50%로 냉간압연을 실시하고 800 ~ 860 ℃에서 소둔처리한 후, 460 ℃까지 급냉하고 도금욕에 담금 후 490 ~ 520 ℃에서 합금화 처리를 실시하는 과정을 그래프로 나타낸 것이다. 그래프에서 AT는 소둔온도를 나타낸다. 그리고, 표2는 도1의 과정에 따라 제조된 합금화 용융아연도금강판의 기계적 성질을 나타내는 표이다.

구분	소둔온도(℃)												비고
	800				830				860
	YP	TS	EL	도금성	YP	TS	EL	도금성	YP	TS	EL	도금성
1	657	1101	13.6	○	882	1171	8.6	○	694	1214	8.4	○	발명예
2	756	1237	9.5	×	772	1275	8.6	×	788	1297	8.4	×	비교예
3	464	985	17.3	○	598	1006	12.8	○	617	1055	10.9	○	발명예
4	521	1103	13.0	○	573	1148	12.1	○	579	1159	11.9	○	발명예
5	704	1289	10.3	○	802	1337	8.8	○	887	1356	7.8	○	발명예
6	811	1312	8.1	×	839	1332	7.9	×	847	1333	7.6	×	비교예
7	754	1199	11.1	○	759	1211	10.1	○	766	1222	9.4	○	비교예
8	580	1076	13.9	○	637	1124	11.0	○	588	1173	10.3	○	발명예
9	671	1202	13.1	○	723	1161	10.8	○	716	1218	10.3	○	발명예
10	687	1178	10.5	○	769	1231	10.2	○	833	1287	10.1	○	발명예
11	638	1171	13.1	○	672	1139	11.3	○	575	1142	10.8	○	발명예
12	665	1190	12.2	○	724	1210	11.2	○	736	1276	9.4	○	발명예

[TS(MPa):인장강도, YS(MPa):항복강도, EL(%):연신율]

표 1 및 표2에 나타낸 바와 같이 보론(B :붕소)를 첨가하고 크롬(Cr) 및 니오븀(Nb)을 적정량 첨가하여 본 발명의 제조방법에 따라 제조함에 따라, 도금성이 우수하면서 980 Mpa 이상의 인장강도를 나타내면서 저항복비를 가지고 연신율이 높은 합금화 용융아연도금강판을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법을 나타내는 그래프이다.

Claims

중량 %로 탄소(C) 0.12~0.18 %, 실리콘(Si) 0.1~0.3 %, 망간(Mn) 2.0~3.0 %, 알루미늄(Al) 0.2~0.5 %, 크롬(Cr) 0.1~0.5%, 인(P) 0.01 % 이하, 황(S) 0.001 % 이하, 질소(N) 0.006 % 이하와, 미량 성분으로 보론(B:붕소)이 함유되고, 나머지 철(Fe)의 합금조성을 가지는 강으로,

입계사이즈가 5~20㎛ 페라이트가 50~60%로 상이 형성되고 제2상(마르텐사이트 포함)이 40~50%로 형성되는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
청구항 1에 있어서,

상기 보론(B: 붕소)은 0.001~0.0025 wt%의 범위로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
청구항 2에 있어서,

상기 성분에 니오븀(Nb)과 티타늄(Ti) 중의 적어도 1종이 추가로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
청구항 3에 있어서,

상기 보론(B:붕소), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti)의 함량은 (B + Nb + Ti) ≤0.15 wt%의 식을 만족하는 범위로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느한 항에 있어서,

0.3 wt% 이하의 구리(Cu)가 추가로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판.
중량 %로 탄소(C) 0.12~0.18 %, 실리콘(Si) 0.1 ~ 0.3 %, 망간(Mn) 2.0 ~ 3.0 %, 알루미늄(Al) 0.2~0.5 %, 크롬(Cr) 0.1~0.5%, 인(P) 0.01 % 이하, 황(S) 0.001 % 이하, 질소(N) 0.006 % 이하와, 미량 성분으로 보론(B:붕소)이 함유되고, 나머지 철(Fe)의 합금조성을 가지는 강을,

1200 ℃이상에서 균질화 처리하고, 850~950℃에서 열간압연을 마무리하여 500 ~ 700℃ 사이에서 권취하고, 냉간압하율 50% 이상에서 냉간압연한 후, 소둔공정을 거쳐 용융아연도금 처리를 한 다음 합금화 용융아연도금 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법.
청구항 6에 있어서,

상기 용융아연도금 처리 및 합금화 용융아연도금 처리는, 상기 냉간압연 후에 Ar1(A1변태점)이상 Ar3(A3변태점)이하의 온도에서 일정시간 유지한 다음 급냉하 는 공정을 거쳐 용융아연도금 처리를 한 다음, 450 ~ 550℃ 의 온도영역으로 재가열하여 합금화 용융아연도금 처리를 실시한 후 급냉처리함에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,

상기 소둔의 마지막 단계로서 Ar1점~Ar3점 온도 구간 중 5~120초 유지하는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,

상기 합금화 용융아연도금처리 후의 급냉처리는, 250℃까지 5℃/s이상의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 성형성과 도금성이 우수한 초고강도 용융아연도금강판의 제조방법.