KR20130018846A - 열연강판의 제조 방법 및 용융 아연 도금 강판의 제조 방법 - Google Patents

열연강판의 제조 방법 및 용융 아연 도금 강판의 제조 방법 Download PDF

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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

열연강판의 제조 방법은, 강 슬래브를 슬래브 가열로에서 가열하는 슬래브 가열 공정, 가열한 강 슬래브를 초벌 압연기 및 마무리 압연기로 열간 압연하여 스트립으로 하는 공정, 스트립을 권취기에 권취하는 권취 공정을 포함한다. 슬래브 가열 공정에서 권취 공정까지의 공정의 분위기는 비(非)산화성 분위기이다. 상기 강 슬래브는, 질량％로, C: 0.01~0.15％, Si: 0.1~1.8％, Mn: 1.0~2.7％, Al: 0.01~1.5％, P: 0.005~0.025％, S: 0.01％ 이하를 포함한다. 용융 아연 도금 강판은, 상기 열연강판을 산 세정하여 산화 스케일을 제거하고, 또는 추가로 냉간 압연하고, 그 후, 용융 아연 도금함으로써 제조된다.

Description

열연강판의 제조 방법 및 용융 아연 도금 강판의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING HOT-ROLLED STEEL SHEET AND PROCESS FOR PRODUCING HOT-DIP GALVANIZED STEEL SHEET}
본 발명은, 강 슬래브(steel slab)를 열간 압연할 때에 강 표면에 산화 스케일이 생성되는 것을 억제하여, 양호한 외관을 갖는 열연강판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 용융 아연 도금에 적합한 Si 함유 열연강판의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, Si 함유 고강도 강판을 모재(base material)로 하여 용융 아연 도금 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열연강판은, 강 슬래브를 열간 압연하여, 권취기(coiler)에 권취되어 제조된다. 권취기에 권취된 열연강판의 표면에는, 슬래브 가열 공정으로부터 권취 공정까지의 열간 압연 공정에서 생성된 산화 스케일(흑피(黑皮) 스케일)이 존재한다.
열연강판에는, 열간 압연 공정에서 생성된 산화 스케일이 존재하는 상태로 출하하는 것(소위 「흑피재」)와, 산화 스케일을 제거한 상태로 출하하는 것(소위 「백피재」)가 있다. 백피재는, 열연강판을 산 세정하여 표면의 산화 스케일을 제거한 후 출하한다.
열간 압연 공정에서 산화 스케일의 생성을 억제할 수 있으면, 산화 스케일을 제거하기 위한 산 세정 공정이 불필요해지지만, 지금까지, 열간 압연 공정에서 산화 스케일의 생성을 억제하는 기술은 제안되어 있지 않다.
최근, 지구 환경의 보전의 관점에서, 자동차의 연비 향상이 중요한 과제가 되고 있고, 차체 재료의 고강도화에 의해 박육(薄肉;reduction of the wall thickness)화를 도모하여, 차체 그 자체를 경량화하려고 하는 움직임이 활발해지고 있다. 강 중에 Si를 첨가하면, 가공성이 우수한 고강도 강판을 제조할 수 있는 가능성이 있다. 그러나, 강 중에 Si를 첨가한 강 슬래브를 사용하면, 열간 압연 공정에서 적색 스케일이라고 불리는 표면 결함(이하 「적색 스케일 홈」이라고 기재함)이 많이 발생하는 문제가 있어, 열연강판의 외관 품질을 열화시킨다.
또한, 최근, 자동차, 가전, 건재(building material) 등의 분야에 있어서, 강판에 방청성을 부여한 표면 처리 강판, 그 중에서도 방청성이 우수한 용융 아연 도금 강판이 사용되고 있다. 열연강판은, 용융 아연 도금 용도로도 사용된다. 용융 아연 도금 용도로 사용할 때는, 열연강판을 산 세정(pickling)하여 표면의 산화 스케일을 제거한 박(薄)강판, 또는 산 세정 후 추가로 냉간 압연을 행한 박강판을 도금의 모재 강판으로 한다. 이 모재 강판을, CGL(continuous galvanizing line;연속 용융 아연 도금 라인)로, 사전 처리 공정에서 탈지하여 재결정 어닐링하고, 그 후, 용융 아연 도금을 행하고, 또는 추가로 합금화 처리를 행함으로써, 용융 아연 도금 강판을 제조한다.
Si 함유 고강도 강판을 용융 아연 도금하면, 적색 스케일 홈에 기인하는 외관 불량뿐만 아니라, 강판 표층에 Si 산화물이 생성되어 도금성을 저해하는 문제가 있다.
CGL의 가열로(heating furnace)의 형식에는, DFF(direct firing type;직화형NOF(non-oxidizing type;무산화형), 올 라디언트 튜브형(all-radiant-tube type) 등이 있지만, 최근, 조업하기 쉽고, 로(furnace) 내 롤에 픽업이 발생하기 어려운 점에서 올 라디언트 튜브형 CGL의 건설이 증가하고 있다. 올 라디언트 튜브형 CGL은, DFF(직화형), NOF(무산화형)와 상이하게, 사전에 산화 공정이 없기 때문에, Si, Mn등의 이(易)산화성 원소를 포함하는 고강도 강판은 강판 표층에 Si 산화물, Mn 산화물이 생성되어, 양호한 도금성을 확보함에 있어서 불리하다.
특허문헌 1은, 도금의 모재 강판으로 Si, Mn 등의 이산화성 원소를 다량으로 포함하는 고강도 강판을 사용하여, 올 라디언트 튜브형 CGL로 양호한 도금성을 확보하는 기술에 관한 것이다. 이 특허문헌 1은, 용융 아연 도금한 채로의 도금층을 갖는 용융 아연 도금 강판(GI)을 제조할 때에 환원로에 있어서의 가열 온도를 분위기의 수증기 분압과의 관계로 규정함과 함께, 노점(露点)을 올려, 산소 포텐셜을 올림으로써, Si, Mn 등을 내부 산화시키는 기술을 개시하고 있다.
특허문헌 2는, 용융 아연 도금 후 도금층을 합금화 처리하는 용융 아연 도금 강판(GA)을 제조할 때에 환원로에 있어서의 가열 온도를 분위기의 수증기 분압과의 관계로 규정함과 함께, 노점을 올리고, 산소 포텐셜을 올림으로써, Si, Mn 등을 내부 산화시키는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이들 기술에서는, 로체(furnace body)의 손상이 심하기 때문에 양호한 외관을 갖는 Si 함유 고강도 용융 아연 도금 강판을 제조할 수 없다.
특허문헌 3은, 환원대(reducing zone)의 분위기로서, 산화성 가스인 H2O, O2 농도의 규정에 더하여, 추가로 CO2 농도를 규정함으로써, 산소 포텐셜을 올려 Si, Mn 등을 내부 산화시켜 외부 산화를 억제하고, 도금 외관을 개선하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이 기술에는, CO2에 기인하는 로 내 오염에 의한 도금 외관의 열화나, 강판 표층으로의 침탄(浸炭)에 의한 기계 특성의 변화 등의 우려가 있다.
그 때문에, 도금의 모재 강판으로서, Si, Mn 등의 이산화성 원소를 다량으로 포함하는 고강도 강판을 사용한 경우, 올 라디언트 튜브형 CGL로는, 양호한 도금성을 갖는 용융 아연 도금 강판을 제조할 수 없었다.
일본공개특허공보 2004-323970호 일본공개특허공보 2004-315960호 일본공개특허공보 2006-233333호
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 열간 압연 공정에서 강판 표면에 산화 스케일(흑피 스케일)의 생성을 억제할 수 있는 열연강판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은, Si 함유 열연강판에 대하여, 추가로, 적색 스케일 홈의 발생을 방지하여, 미려한 외관을 갖는 열연강판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은, 불도금(galvanization omission)이나 적색 스케일 홈에 기인하는 외관 불량의 발생을 방지하여 미려한 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판의 제조에 적합한 열연강판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은, CGL의 가열로의 형식에 관계없이, 불도금이나 적색 스케일 홈에 기인하는 외관 불량이 발생하지 않고, 미려한 외관을 갖는 용융 아연 도금 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 수단은, 다음과 같다.
[1] 강 슬래브를 슬래브 가열로에서 가열하는 슬래브 가열 공정, 가열한 강 슬래브를 초벌 압연기 및 마무리 압연기로 열간 압연하여 스트립으로 하는 공정, 스트립을 권취기에 권취하는 권취 공정을 행하는 열연강판의 제조 방법에 있어서,
슬래브 가열 공정에서 권취 공정까지의 공정을 비(非)산화성 분위기에서 행하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조 방법.
[2] 상기 비산화성 분위기는 N2 분위기인 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 열연강판의 제조 방법.
[3] 상기 비산화성 분위기는, H2를 1~10ｖol％ 포함하는 N2 분위기이며, 그리고, ―40℃~＋20℃의 노점을 갖는 것을 특징으로 하는 [2]에 기재된 열연강판의 제조 방법.
[4] 상기 강 슬래브는, 질량％로, C: 0.01~0.15％, Si: 0.1~1.8％, Mn: 1.0~2.7％, Al: 0.01~1.5％, P: 0.005~0.025％, S: 0.01％ 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 [1], [2] 또는 [3]에 기재된 열연강판의 제조 방법.
[5] 상기 강 슬래브는, 추가로, 질량％로, Cr: 0.05~1.0％, Mo: 0.05~1.0％, Nb: 0.005~0.05％, Ti: 0.005~0.05％, Cu: 0.05~1.0％, Ni: 0.05~1.0％, B: 0.001~0.005％로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 [4]에 기재된 열연강판의 제조 방법.
[6] [4] 또는 [5]에 기재된 방법으로 제조한 열연강판을 산 세정하여 산화 스케일을 제거하고, 또는 추가로 냉간 압연하고, 그 후, 용융 아연 도금하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
[7] [6]에 기재된 방법으로 제조한 용융 아연 도금 강판을 추가로 합금화 처리하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 슬래브 가열로부터 열간 압연하여 권취할 때까지의 공정을 비산화성 분위기로 제어함으로써, 강판 표면의 산화 스케일(흑피 스케일)의 생성이 억제되어, 표면에 산화 스케일이 없는 열연강판을 제조할 수 있다. 이 열연강판은, 산화 스케일을 제거하는 산 세정 공정을 행하지 않고 「백피재」인 열연강판으로서 출하할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 산 세정 공정의 생략 및 산 감소가 없어짐에 의한 수율 향상이 가능하게 된다.
Si 함유 열연강판에서는, Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소가 내부 산화되어 있기 때문에, 적색 스케일 홈의 발생, 템퍼 컬러(temper color)의 발생이 방지되어, 미려한 외관의 열연강판을 제조할 수 있다. 이 Si 함유 열연강판을 용융 아연 강판의 모재 강판으로 하면, CGL로 어닐링시에 Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소가 선택 외부 산화되는 경우가 없기 때문에, Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소의 선택 외부 산화에 기인하는 불도금의 발생을 방지할 수 있고, 또한 적색 스케일 홈에 기인하는 외관 불량도 발생하지 않기 때문에, 미려한 외관의 용융 아연 도금 강판이 얻어진다.
도 1은 분위기 제어 설비를 설명하는 개략 사시도이다.
이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은, 본 발명을 실시할 때에 사용하는 분위기 제어 설비의 실시 형태를 설명하는 개략 사시도이다. 도 1에 있어서, 1은 강 슬래브, 2는 슬래브 가열로, 3은 초벌 압연기, 4는 마무리 압연기, 5는 권취기, 6은 열연강판(스트립)이다. 강 슬래브(1)는, 슬래브 가열로(2)에서 소정 온도로 가열되고, 초벌 압연기(3) 및 마무리 압연기(4)로 열간 압연되어 소정 두께의 열연강판(6)이 되고, 권취기(5)에서 권취된다.
종래 기술에서는, 슬래브 가열로~권취기로 권취될 때까지의 공정에서, 대기 산화에 의해 강판 표면에 산화 스케일이 불가피적으로 생성된다. 또한, Si 함유 강 슬래브를 사용하면, 적색 스케일 홈이 발생하는 문제가 있다. 적색 스케일 홈이란, 슬래브 가열시에 어떠한 원인으로 국소적으로 Fe 산화 스케일이 생성된 곳과, 지철(地鐵) 계면에 Fe2SiO4(파이어라이트(fayalite))가 생성되어 Fe 산화 스케일의 생성이 억제된 곳이 발생되고, Fe 산화 스케일이 열간 압연으로 늘어나 줄무늬 형상의 스케일 모양이 된 표면 결함으로, Si 함유 강판에 특유의 표면 결함이다.
본 발명에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 슬래브 가열로(2)에서 권취기(5)까지의 사이는, 울타리를 설치하여 바깥 공기를 차단하여 산소가 혼입되지 않는 설비로 되고, 이 울타리 내의 분위기를 철이 산화되지 않는 비산화성 분위기로 제어한다.
철이 산화되지 않는 비산화성 분위기는, N2 분위기, He 분위기, Ar 분위기이다. 비용면을 고려하면, N2 분위기가 바람직하다.
또한, N2 분위기에 H2를 1~10ｖol％ 함유시키고, 노점을 ―40℃~＋20℃의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. H2를 1ｖol％ 이상 함유시키고, 그리고 노점을 ＋20℃ 이하로 함으로써, 분위기에 만일 바깥 공기가 혼입되어 강 표면이 산화되어도 생성된 철 산화물을 환원할 수 있기 때문에, 템퍼 컬러가 없는 미려한 외관을 얻을 수 있다. 노점은, 20℃를 초과하면 철이 산화되고, ―40℃ 미만은 제어가 곤란하고 비용 상승이 되기 때문에, ―40℃~20℃가 바람직하다. H2가 1ｖol％ 미만에서는 강 표면에 생성된 철 산화물을 환원할 수 없게 된다. H2％는 철 산화물 환원의 점에서는 높은 쪽이 유리하지만, 10％를 초과하면 비용 상승이 된다. 따라서, H2는 1~10ｖol％가 바람직하다. 분위기의 노점 제어는, 노점을 올리는 경우는 가습 가스를 취입함으로써, 노점을 내리는 경우는 수분을 저감한 건조 N2를 도입하거나, 분위기의 수분을 흡수 제거함으로써 가능하다.
분위기를 상기와 같이 제어하는 이외의 슬래브 가열 공정에서 권취 공정까지의 제조 조건은 통상의 방법으로 좋다.
또한, 슬래브 제조 공정에서 형성되는 산화 스케일은 슬래브 가열로에 장입(裝入)하기 전에, 연삭 등의 수법으로 제거해 두는 것이 필요하다.
본 발명에서는, 슬래브 가열 공정에서 권취 공정까지의 분위기를 철이 산화되지 않는 비산화성 분위기로 제어함으로써, 강판 표면의 산화 스케일의 생성이 억제되고, 권취기에 권취된 강판 표면에는 산화 스케일이 없기 때문에, 산화 스케일을 제거하기 위한 산 세정을 행하는 일 없이 그대로 백피재로서 출하할 수 있는 표면 상태가 얻어진다. 산화 스케일의 생성을 억제하는 작용이 나타나는 강 슬래브의 성분 조성은 특별히 한정되지 않는다.
강 중에 Si를 첨가한 Si 함유 강은, 슬래브 가열시에 가열 분위기를 비산화성 분위기로 제어하여 Fe 산화 스케일이 생성되지 않도록 함과 동시에 슬래브 표층에 고용(固溶)하는 Si를 내부 산화시킴으로써, 지철 계면에 Fe2SiO4(파이어라이트)가 생성되지 않기 때문에, 열연강판에는 적색 스케일 홈이 발생하지 않는다. 또한, Mn, Al 등의 이산화성 원소가 첨가되어 있는 경우는, 슬래브 가열시에, Mn, Al 등의 이산화성 원소가 내부 산화된다.
Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소가 내부 산화된 열연강판을 산 세정하고, 또는 산 세정 후 추가로 냉간 압연하고, 산 세정한 열연강판 또는 냉간 압연한 냉연강판을 도금의 모재 강판으로 하면, CGL의 어닐링 과정에서, 내부 산화한 Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소가 강판 표면으로 이동하는 경우가 없기 때문에, Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소의 외부 산화에 기인하는 도금 불량이 발생하지 않고, 또한 적색 스케일 홈에 기인하는 외관 불량도 발생하지 않는다.
적색 스케일 홈, 템퍼 컬러의 발생을 방지하고, 또한 CGL에서 Si 등의 이산화성 원소가 외부 산화하여 도금성을 저해하는 것을 방지하는 점에서, 강 중에 Si를 첨가한 강 슬래브는 하기의 성분 조성이 바람직하다. 또한, 성분에 관한 「％」 표시는 특별히 언급하지 않는 한 질량％를 의미하는 것으로 한다.
C: 0.01~0.15％
C는, 강의 고강도화를 위해 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 0.15％ 이하이면 용접성을 확보할 수 있다.
Si: 0.1~1.8％
Si는 강의 고강도화에 유효한 원소이다. Si량이 0.1％ 미만에서는, 본 발명에 의하지 않고서도 적색 스케일 홈이 발생하지 않는다. Si량이 1.8％를 초과하면, 본 발명법으로도 슬래브 가열 공정에서 Si를 충분히 내부 산화하지 못하고, 고용 Si가 잔존하여, Si가 표층에서 선택 산화하여 템퍼 컬러가 발생한다. 또한 CGL의 어닐링 과정에서 잔존한 고용 Si가 선택 외부 산화하여 도금 불량이 된다. 그 때문에, 1.8％ 이하인 것이 바람직하다.
Mn: 1.0~2.7％
강을 고강도화하려면 Mn을 첨가하는 것이 보다 효과적이다. Mn량이 1.0％ 미만에서는 본 발명에 의하지 않고서도 외관 불량이 발생하지 않는다. Mn량이 2.7％를 초과하면, 슬래브 가열 공정에서 Mn을 충분히 내부 산화하지 못하고, 고용 Mn이 잔존하여, Mn이 표층에서 선택 산화하여 템퍼 컬러가 발생한다. 또한 CGL의 어닐링 과정에서 잔존한 고용 Mn이 선택 외부 산화하여 도금 불량이 된다. 그 때문에, 2.7％ 이하인 것이 바람직하다.
Al: 0.01~1.5％
하한은 불가피적으로 혼입되는 양이다. Al은 잔류 γ상 안정화 효과가 있어, 기계 특성 향상을 위해 첨가할 수 있다. 그러기 위해서는, 0.1％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. Al량이 1.5％를 초과하면, 슬래브 가열 공정에서 Al을 충분히 내부 산화하지 못하고, 고용 Al이 잔존하여, Al이 표층에서 선택 산화되어 템퍼 컬러가 발생한다. 또한 CGL의 어닐링 과정에서 잔존한 고용 Al이 선택 외부 산화하여 도금 불량이 된다. 그 때문에 1.5％ 이하인 것이 바람직하다.
P: 0.005~0.025％
P는 불가피적으로 함유되는 원소이며, 한편 시멘타이트의 석출을 지연시켜 변태(變態)의 진행을 늦추기 위해, 0.005％ 이상 함유시킨다. 0.025％를 초과하면, 용접성이 열화될 뿐만 아니라, 슬래브 가열 공정에서 모두 내부 산화하지 못하고 CGL의 어닐링 과정에서 산화하여 표면 품질이 열화되기 때문에, 0.025％ 이하인 것이 바람직하다.
S: 0.01％ 이하
S는 불가피적으로 함유되는 원소이다. 하한은 규정하지 않지만, 다량으로 함유되면 용접성이 열화될 뿐만 아니라 어닐링시에 S가 표면에 석출하여 외관이 열화되기 때문에, 0.01％ 이하인 것이 바람직하다.
잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 또한, 이들 성분 원소에 더하여, 강판의 기계 특성을 상승시키기 위해, 필요하다면, Cr: 0.05~1.0％, Mo: 0.05~1.0％, Nb: 0.005~0.05％, Ti: 0.005~0.05％, Cu: 0.05~1.0％, Ni: 0.05~1.0％, B: 0.001~0.005％로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 첨가해도 좋다. 또한, Cr, Mo, Nb, Cu, Ni는 단독 혹은 2종 이상의 복합 첨가로 Si의 내부 산화를 촉진하고, 선택 외부 산화를 억제하는 효과를 갖기 때문에, 이들 원소는 기계 특성 개선을 위해서가 아니라, Si의 내부 산화를 촉진시키기 위해 첨가해도 좋다.
상기 원소를 첨가하는 경우의 바람직한 성분 범위를 설명한다.
Cr은 0.05％ 미만에서는 ?칭성이나 Si의 내부 산화를 촉진하는 효과가 얻어지기 어렵고, 1.0％ 초과에서는 오히려 Cr이 선택 외부 산화하기 때문에, 도금성이 열화된다. 그 때문에, Cr은 0.05~1.0％인 것이 바람직하다.
Mo는 0.05％ 미만에서는 강도 조정의 효과나 Nb, Ni, Cu와의 복합 첨가시에 있어서의 Si의 내부 산화를 촉진하는 효과가 얻어지기 어렵고, 1.0％ 초과에서는 비용 상승을 초래한다. 그 때문에, Mo는 0.05~1.0％인 것이 바람직하다.
Nb는 0.005％ 미만에서는 강도 조정의 효과나 Mo와의 복합 첨가시에 있어서의 Si의 내부 산화를 촉진하는 효과가 얻어지기 어렵고, 0.05％ 초과에서는 비용 상승을 초래한다. 그 때문에, Nb는 0.005~0.05％인 것이 바람직하다.
Ti는 0.005％ 미만에서는 강도 조정의 효과가 얻어지기 어렵고, 0.05％ 초과에서는 도금성의 열화를 초래한다. 그 때문에, Ti는 0.005~0.05％인 것이 바람직하다.
Cu는 0.05％ 미만에서는 잔류 γ상 형성 촉진 효과나 Ni나 Mo와의 복합 첨가시에 있어서의 Si의 내부 산화를 촉진하는 효과가 얻어지기 어렵고, 1.0％ 초과에서는 비용 상승을 초래한다. 그 때문에, Cu는 0.05~1.0％인 것이 바람직하다.
Ni는 0.05％ 미만에서는 잔류 γ상 형성 촉진 효과나 Cu나 Mo와의 복합 첨가시에 있어서의 Si의 내부 산화를 촉진하는 효과가 얻어지기 어렵고, 1.0％ 초과에서는 비용 상승을 초래한다. 그 때문에, Ni는 0.05~1.0％인 것이 바람직하다.
B는 0.001％ 미만에서는 ?칭 촉진 효과가 얻어지기 어렵고, 0.005％ 초과에서는 도금성이 열화된다. 그 때문에, B는 0.001~0.005％인 것이 바람직하다.
단, 말할 필요도 없이 기계적 특성 개선상 첨가할 필요가 없다고 판단되는 경우는 첨가할 필요는 없다.
상기의 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 이용하여 열연강판을 제조할 때에, 슬래브 가열 공정에서 권취 공정까지를, 바깥 공기를 차단하여 산소가 혼입되지 않는 비산화성의 제어 분위기하에 둠으로써, 강판 표층의 Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소를 내부 산화시킬 수 있다. 즉, 산소가 혼입되면 Fe보다 산화하기 쉬운 Si, Mn, Al와 같은 이산화성 원소는 선택 외부 산화되어 내부 산화하지 않지만, 산소가 혼입되지 않는 비산화성 분위기로 하면, 분위기 중의 H2O로부터 공급된 O가 산소 공급원이 되어, Fe가 산화하지 않고 강 중에 고용하고 있는 Si, Mn, Al과 같은 이산화성 원소가 내부 산화된다. 그 결과, 적색 스케일 홈, 템퍼 컬러의 발생을 방지할 수 있다.
권취기에 권취한 열연강판은, 표면에 열간 압연 공정의 도중에 생성된 매우 얇은 산화 피막이 존재하기 때문에, 도금의 모재 강판으로 할 때는, 열간 압연 공정 후, 통상의 산 세정 처리에 의해 산 세정하고, 표면의 산화 피막을 완전하게 제거한다. 산 세정한 열연강판, 또는 산 세정한 열연강판을 통상의 방법으로 냉간 압연한 냉연강판을 도금의 모재 강판으로 하고, 이 모재 강판을 CGL에 장입한다.
상기의 모재 강판(Si 함유 고강도 강판)은, 열간 압연 공정에서 Si, Mn, Al과 같은 이산화성 원소가 내부 산화되어 있고, 적색 스케일 홈도 없기 때문에, CGL에서는, 가열로의 형식에 관계없이, DFF(직화형), NOF(무산화형), 올 라디언트 튜브형 중 어느 가열로에서 가열해도, 내부 산화한 Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소의 산화물은 강판 표면에 확산하지 않기 때문에, 양호한 도금성을 확보할 수 있으며, 또한 적색 스케일 홈에 기인하는 외관 불량이 없어, 양호한 외관이 얻어진다. CGL의 가열로의 조건은 통상의 조건으로 좋다.
도금 부착량은 편면당 20~120g/㎡가 바람직하다. 20g/㎡ 미만은 내식성의 확보가 곤란해지고, 120g/㎡ 초과는 내도금 박리성이 열화한다. 또한 합금화 용융 아연 도금 강판은 도금층의 Fe 함유량은 7~15％가 바람직하다. 7％ 미만은 합금화 얼룩의 발생, 내플레이킹성(flaking resistance)의 열화가 일어나고, 15％ 초과는 내도금 박리성이 열화한다.
용융 아연 도금 조건, 합금화 처리 조건은 통상의 방법으로 좋다.
(실시예 1)
표 1에 나타내는 화학 성분과 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 두께 200㎜의 연강 슬래브를 준비하고, 하기의 조건으로 슬래브 가열 공정에서 권취 공정까지를 행하는 열연강판 제조의 실험실 시험을 행했다. 즉, 슬래브를 가열로에서 가열한 후, 초벌 압연기 및 마무리 압연기로 압연을 행하여 두께 3㎜의 스트립으로 하고, 권취기로 권취했다. 가열로의 슬래브 가열 온도는 1250℃, 마무리 압연의 마무리 온도는 900℃, 권취 온도는 550℃로 했다. 가열로~권취기까지의 분위기를 표 2에 기재한 분위기로 제어했다. 권취한 코일을 냉각한 후 되감고, 외관을 평가했다. 외관은, 색조를 육안으로 관찰하여, 템퍼 컬러의 발생이 없고, 종래의 백피재와 동등한 외관을 갖는 것을 「백색」, 종래의 흑피재와 동등한 흑색의 외관을 하는 것을 「흑색」, 템퍼 컬러가 발생하여, 박갈색(light brown)으로 변색한 외관을 갖는 것을 「박갈색」으로 평가했다. 평가가 「백색」인 열연강판은, 스케일 제거의 산 세정을 행하는 일 없이 백피재로서 출하 가능한 외관이다. 평가가 「박갈색」, 「흑색」인 열연강판은, 백피재로서 출하하려면, 스케일 제거의 산 세정을 행할 필요가 있는 외관이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
결과를 표 2에 나타낸다. 표 2로부터 명백한 바와 같이, 분위기를 본 발명 범위 내로 제어한 발명예의 열연강판은, 그대로 백피재로서 출하할 수 있는 미려한 외관이 얻어지고 있다. 이에 대하여, 분위기가 본 발명 범위 외의 비교예의 열연강판은, 그대로 백피재로서 출하할 수 있는 미려한 외관을 얻지 못하고 있다.
(실시예 2)
Si 함유 강 슬래브를 이용하여 열연강판의 제조 실험을 행한 결과를 설명한다.
표 3에 나타내는 화학 성분과 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 두께 300㎜의 강 슬래브를 준비했다.
강 B, C, D는, 질량％로, C: 0.01~0.15％, Si: 0.1~1.8％, Mn: 1.0~2.7％, Al: 0.01~1.5％, P: 0.005~0.025％, S: 0.01％ 이하를 포함하는 강 슬래브이다.
강 E, F, G, H, I, J는, 추가로, 질량％로, Cr: 0.05~1.0％, Mo: 0.05~1.0％, Nb: 0.005~0.05％, Ti: 0.005~0.05％, Cu: 0.05~1.0％, Ni: 0.05~1.0％, B: 0.001~0.005％로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 강 슬래브이다.
강 K는, Si가 0.1~1.8％의 범위를 벗어나 있다.
강 L은, Mn이 1.0~2.7％의 범위를 벗어나 있다.
강 M은, P가 0.005~0.025％의 범위를 벗어나 있다.
강 N은, S가 0.01％ 이하의 범위를 벗어나 있다.
상기의 강을 하기의 조건으로 슬래브 가열 공정에서 권취 공정까지를 행하는 열연강판 제조의 실험실 시험을 행했다. 즉, 슬래브를 가열로에서 가열한 후, 초벌 압연기 및 마무리 압연기로 압연을 행하여 두께 3㎜의 스트립으로 하고, 권취기로 권취했다. 가열로의 슬래브 가열 온도는 1250℃, 마무리 압연의 마무리 온도는 900℃, 권취 온도는 550℃로 했다. 가열로~권취기까지의 분위기를 표 4에 기재한 분위기로 제어했다. 권취한 코일을 냉각한 후 되감고, 외관을 육안으로 관찰하여, 색조와 적색 스케일 홈의 유무를 평가했다. 색조는 실시예 1과 동일한 평가를 행했다. 백피재로서 출하 가능한 외관인지 아닌지의 판단 기준도 실시예 1과 동일하다.
Figure pct00003
Figure pct00004
결과를 표 4에 나타낸다. 표 4로부터 명백한 바와 같이, 하기의 성분을 갖는 강 슬래브를 이용하고, 그리고, 분위기 제어를 하여 열연강판을 제조한 발명예의 열연강판은, 그대로 백피재로서 출하할 수 있는 정도의 미려한 외관이 얻어지고 있고, 적색 스케일 홈의 발생도 없다.
강 슬래브: 질량％로, C: 0.01~0.15％, Si: 0.1~1.8％, Mn: 1.0~2.7％, Al: 0.01~1.5％, P: 0.005~0.025％, S: 0.01％ 이하를 포함한다.
강 슬래브: 질량％로, C: 0.01~0.15％, Si: 0.1~1.8％, Mn: 1.0~2.7％, Al: 0.01~1.5％, P: 0.005~0.025％, S: 0.01％ 이하를 포함하고, 추가로, 질량％로, Cr: 0.05~1.0％, Mo: 0.05~1.0％, Nb: 0.005~0.05％, Ti: 0.005~0.05％, Cu: 0.05~1.0％, Ni: 0.05~1.0％, B: 0.001~0.005％로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함한다.
이에 대하여, 분위기가 본 발명 범위 외의 비교예의 열연강판은, 그대로 백피재로서 출하할 수 있는 미려한 외관이 얻어지지 않고 있다.
(실시예 3)
실시예 2에서 작성한 열연강판을 산 세정하여 열간 압연으로 생성한 산화 피막을 제거하여, 일부는 산 세정한 채로의 열연강판으로 하고, 일부는 산 세정 후 추가로 압하율 50％로 냉간 압연을 행하여 냉연강판으로 했다. 상기에서 제작한 열연강판과 냉연강판을, 올 라디언트형 CGL 시뮬레이터로, 850℃에서 어닐링한 후 용융 아연 도금하고, 일부는 추가로 합금화 처리했다. 용융 아연 도금 후 합금화 처리를 행하는 용융 아연 도금 강판(GA)은 0.14％ Al 함유 Zn욕, 용융 아연 도금 후 합금화 처리를 행하지 않는 용융 아연 도금 강판(GI)은 0.18％ Al 함유 Zn욕을 이용했다. 도금 부착량은 가스 와이핑에 의해 편면(each of the surface)당 50g/㎡로 조절했다. 용융 아연 도금 방법, 합금화 처리 방법은 통상의 방법으로 실시했다.
상기에서 제조한 도금 강판의 외관을 관찰하여, 적색 스케일 홈에 기인하는 결함의 발생 유무, 불도금의 유무를 관찰하고, 적색 스케일 홈에 기인하는 결함, 불도금 중 적어도 한쪽이 확인되는 것을 외관이 불량, 모두 확인되지 않은 것을 외관이 미려하다고 평가했다.
Figure pct00005
조사 결과를 표 5에 나타낸다. 표 5로부터 명백한 바와 같이, C, Si, Mn, Al, P, S가 규정된 범위에 있는 강 슬래브 B, C, D를 이용하여 본 발명 방법으로 제조된 발명예의 용융 아연 도금 강판은, Si, Mn, Al 첨가 강이라도 양호한 외관의 도금 강판이 얻어지고 있다. 또한, 규정된 범위의 Cr, Mo, Nb, Ti, Cu, Ni, B를 적어도 하나 포함하는 강 슬래브 E, F, G, H, I, J를 이용하여 본 발명 방법으로 제조된 발명예의 용융 아연 도금 강판도, 양호한 외관의 도금 강판이 얻어지고 있다. 한편, C, Si, Mn, Al, P, S가 규정된 범위를 벗어나거나, 또는, Cr, Mo, Nb, Ti, Cu, Ni, B가 규정되는 성분 조성 범위를 벗어나는 강 슬래브를 사용하여 제조한 용융 아연 도금 강판, 또는 본 발명법을 벗어나는 분위기 조건에서 제조된 용융 아연 도금 강판은, 적색 스케일 홈 또는 불도금이 발생하고, 외관이 뒤떨어진다.
본 발명에 의하면, 산화 스케일을 제거하는 산 세정 공정을 행하지 않아도 「백피재」로서 출하할 수 있는 열연강판을 제조할 수 있다. Si 함유 열연강판에서는, Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소가 내부 산화되어 있기 때문에, 적색 스케일 홈의 발생, 템퍼 컬러의 발생이 없는 미려한 외관의 Si 함유 열연강판을 제조할 수 있다. 이 Si 함유 열연강판을 용융 아연 강판의 모재 강판으로 하면, CGL의 어닐링시에 Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소가 선택 외부 산화되는 경우가 없어지기 때문에, Si, Mn, Al 등의 이산화성 원소의 선택 외부 산화에 기인하는 불도금의 발생을 방지할 수 있고, 또한 적색 스케일 홈에 기인하는 외관 불량이 없어, 미려한 외관의 용융 아연 도금 강판을 제조할 수 있다.
1 : 슬래브
2 : 슬래브 가열로
3 : 초벌 압연기
4 : 마무리 압연기
5 : 권취기
6 : 열연강판

Claims (7)

  1. 강 슬래브를 슬래브 가열로에서 가열하는 슬래브 가열 공정, 가열한 강 슬래브를 초벌 압연기 및 마무리 압연기로 열간 압연하여 스트립으로 하는 공정, 스트립을 권취기에 권취하는 권취 공정을 행하는 열연강판의 제조 방법에 있어서,
    슬래브 가열 공정에서 권취 공정까지의 공정을 비(非)산화성 분위기에서 행하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비산화성 분위기는 N2 분위기인 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비산화성 분위기는, H2를 1~10ｖol％ 포함하는 N2 분위기이며, 그리고, ―40℃~＋20℃의 노점을 갖는 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 슬래브는, 질량％로, C: 0.01~0.15％, Si: 0.1~1.8％, Mn: 1.0~2.7％, Al: 0.01~1.5％, P: 0.005~0.025％, S: 0.01％ 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강 슬래브는, 추가로, 질량％로, Cr: 0.05~1.0％, Mo: 0.05~1.0％, Nb: 0.005~0.05％, Ti: 0.005~0.05％, Cu: 0.05~1.0％, Ni: 0.05~1.0％, B: 0.001~0.005％로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 기재된 방법으로 제조한 열연강판을 산 세정하여 산화 스케일을 제거하고, 또는 추가로 냉간 압연하고, 그 후, 용융 아연 도금하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.
  7. 제6항에 기재된 방법으로 제조한 용융 아연 도금 강판을 추가로 합금화 처리하는 것을 특징으로 하는 용융 아연 도금 강판의 제조 방법.

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