KR0143472B1 - 연속소둔로를 이용한 아연-철계 합금도금강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 차체용 강판 및 가전기기의 내,외판용 강판 등에 사용되는 아연-철계 합금도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 환원성 분위기를 갖는 연속소둔로를 이용하여 아연-철계 합금도금 강판을 제조하므로써, 생산성을 향상시킬수 있는 아연-철계 합금도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 통상의 냉연강판의 연속소둔로에서 냉연강판을 연속소둔하는 방법에 있어서, 상기 연속소둔로의 급냉대 또는 과시효대에서 아연분말을 강판 표면에 분사시켜 아연피복층을 형성시킨 다음, 50초 이상 과시효처리하는 것을 특징으로 하는 연속소둔로를 이용한 아연-철계 합금도금 강판의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

연속소둔로를 이용한 아연-철계 합금도금강판의 제조방법

제1도는 본 발명에 따라 아연-철계 합금도금강판을 제조하기 위한 연속소둔로설비의 일례를 나타내는 개략도

제2도는 연속소둔로 내에서의 강판의 온도변화를 나타내는 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:강판 3:연속소둔로

4:도포장치 6:예열 및 가열대

7:균열대 8:서냉대

9:급냉대 10:과시효대

11:최종냉각대

본 발명은 자동차 차체용 강판 및 가전기기의 내,외판용 강판 등에 사용되는 아연-철계 합금도금 강판을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 연속소둔로를 이용하여 아연-철계 합금도금 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

아연을 주요 구성성분으로 하는 아연-철계 합금도금강판은 냉연강판에 비해 도장성, 내식성 및 도장후 내식성 등이 우수하여 자동차 차체용 강판 및 가전기기의 내판 혹은 외판용 강판으로 많이 사용되고 있다.

종래의 아연-철계 합금도금강판의 제조방법은 먼저 냉간압연된 강판을 소둔하여 가공성 및 강도 등의 기계적인 성질을 확보한 후에 도금층을 형성시키는 공정으로 구성되어 있고, 전기도금에 의한 방법 및 용융도금에 의한 방법으로 크게 대별된다.

전기도금에 의하여 제조하는 방법은 냉간압연한 강판을 상소둔(batch annnealing) 혹은 연속소둔하여 기계적인 성질을 확보한 후에 아연 및 철이온을 함유한 도금액중에서 전기도금하여 목적하는 조성의 도금층을 얻는 방법이다. 이 방법에서는 도금부착량 및 도금층 조성을 조절하기 쉬운 장점이 있지만 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째는, 소둔설비와는 별도인 전기도금설비를 이용하므로 강판 제조비용이 증가되는 문제점이 있고, 둘째는 목표로 하는 도금층의 두께가 증가할수록 필요한 전기량이 많아지므로 후도금재의 경우 생산성이 떨어지는 문제가 있어 통상적으로 강판 편면당 도금부착량이 40g/㎡ 이하인 강판을 제조하는데 주로 이용된다. 이러한 도금부착량이 제약되는 것 이외에도 생산량을 증가시키기 위해서는 도금조의 길이가 길어져야 하므로 설비비가 증가되는 문제점이 있다. 또한 도금액에는 염산 혹은 황산이온 및 각종 금속이온이 다량 함유되어 있고 도금후에는 수세처리가 반드시 필요하므로 공해물질의 배출에 따른 환경오염 위험이 큰 문제점이 있다.

한편, 아연-철계 합금도금 강판을 제조하는 또 다른 방법으로 용융도금에 의한 방법이 있다. 용융도금설비는 전기도금설비와는 달리 소둔설비 및 도금설비가 동일 생산라인으로 연결되어 있으며 더욱 구체적으로는 다음과 같다. 냉간압연된 강판을 열처리하기 위한 연속소둔로, 아연을 강판에 부착시키기 위한 용융아연욕조, 도금부착량을 조절하기 위한 에어 와이핑장치 및 아연도금층을 아연-철 합금 도금층으로 변화시키기 위한 합금화로 등으로 구성된다. 용융도금방법에서는 설비가 간단하여 아연-철계 도금제품을 손쉽게 생산할 수 있고, 또한, 합금화로를 선택적으로 사용하므로써 제품생산모드를 신속하게 변경할 수 있는 장점이 있지만, 도금시 강판 표면에 부착된 아연이 응고하기 위해서는 어느 정도의 강판 냉각시간이 확보되어야 하므로 강판의 통판 속도가 분당 200m 를 전후로 제한된다. 또한, 도금부착량 조절이 어려워 편면당 도금부착량이 40g/㎡ 이하인 경우는 제조가 곤란한 문제점이 있다. 특히 아연-철계 합금도금제품 생산시는 합금화 반응에 시간이 필요하므로 용융아연 도금강판에 비해 생산성이 더욱 떨어지는 문제가 있다.

이상 기존의 아연-철계 합금도금강판은 냉연강판에 비해 내식성 및 표면외관이 우수한 장점이 있고, 용융도금 및 전기도금에 의해 제조된 아연-철계 합금도금강판은 수요가가 요구하는 도금층의 조성 및 도금층의 품질수준을 충분히 만족시킬 수 있지만 생산성 측면에서 냉연강판과 비교하면 도금공정이 추가됨에 따라 상기 언급한 공정상에서의 기본적인 제약에 의해 생산성이 크게 떨어지게 되고 결과적으로 아연-철 합금도금강판의 생상원가가 증가되어, 제품가격이 냉연강판에 비해 훨씬 비싸게 되고, 강판의 수요가에게 경제적으로 큰 부담을 주는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 환원성 분위기를 갖는 연속소둔로를 이용하여 아연-철계 합금도금강판을 제조하므로써, 생산성을 향상시킬 수 있는 아연-철계 합금도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 강판을 760-840℃ 의 온도구간까지 가열하는 가열대, 760-840℃ 의 온도구간에서 강판을 균열하는 균열대, 760-840℃ 의 온도구간에서 680-700℃ 의 온도구간까지 서냉하는 서냉대, 680-700℃의 온구구간에서 380-440℃까지 급냉시키는 급냉대, 380-440℃의 온도구간에서 강판을 과시효처리시키는 과시효대 및 380-400℃ 의 온도구간에서 강판을 과시효처리시키는 과시효대 및 380-400℃ 의 온도구간에서 최종냉각시키는 최종냉각대로 이루어진 연속소둔로에서 강판을 연속소둔하는 방법에 있어서,

상기 급냉대 또는 과시효대에서 아연분말을 강판 표면에 분사시켜 아연피복층을 형성시킨 다음, 50초 이상 과시효처리하는 연속소둔로를 이용한 아연-철계 합금도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 피막특성이 우수한 아연-철계 합금도금강판을 제조하기 위한 필요조건은 다음과 같다.

1)도포된 아연과 강판과의 밀착력 확보를 위해 아연분말 도포전 강판 표면은 거의 산화물이 형성되지 않은 거의 금속에 가까운 상태여야 하며 이를 위해서는 아연 피복시의 분위기가 환원성을 가져야 한다.

2)도금층이 강판과 어느 정도의 밀착력을 가지기 위하여 아연 분말이 도포될때의 강판 표면온도는 도포된 아연분말중 일부 혹은 전부가 용해될 수 있는 온도여야 한다.

3)아연-철 합금도금층을 얻기 위해서는 도금층 중의 아연원자와 강판중의 철원자의 확산이 필요하며 이를 위해 아연 도포후에 열처리 과정이 필요하다.

본 발명자들은 상기한 필요조건이 통상의 연속소둔로에서 달성될 수 있다는 것을 인식하고, 연속소둔로를 이용하여 아연-철계 합도금 강판을 제조할 수 있는 방법을 제안하기에 이른 것이다.

통상, 강판의 연속소둔 공정은, 제1도에 나타난 바와같이, 코일 상태의 강판(1)을 소둔 전처리 장치인 탈지처리장치(2)를 통과시켜 표면의 이물질을 제거한 후에 적정한 조건으로 조정된 연속소둔로(3)를 통과시키므로써 목표로 하는 강판의 기계적 성질을 확보하는 공정이며, 연속소둔된 소둔강판은 조질압연기(5)를 통과하므로써 굴곡 등의 형상불량이 교정된다.

연속소둔로(3)는 통상 연속소둔시 내부에서의 강판의 온도변화에 따라 예열 및 가열대(6), 균열대(7), 서냉대(8), 급냉대(9), 과시효대(10) 및 최종냉각대(11)로 구성된다.

상기 예열 및 가열대(6)에서는 제2도에 나타난 바와같이, 폐가스에 의하여 강판이 예열되고 목표온도인 760-840℃ 의 온도구간까지 가열되며, 균열대(7)에서는 강판이 760-840℃ 의 온도구간에서 유지된다.

상기 서냉대(8)에서는 열교환기에서 냉각된 가스를 강판표면에 분사하여 5-15℃/sec 의 냉각속도로 680-700℃ 의 온도구간까지 냉각하게 되며, 상기 급냉대(9)에서는 롤냉각설비와 가스분사방식으로 50-100℃/sec 의 냉각속도로 680-700℃ 의 온도구간에서 380-440℃ 까지 급냉시킨다.

그리고, 상기 과시효대(10)에서는 상기와 같이 급냉된 강판을 유지시켜 시효처리시키며, 시효처리된 강판은 최종냉각대(11)에서 상온까지 냉각된다.

상기 연속소둔로(3)의 내부는 외부보다 약간 높은 압력의 환원성 가스로 채워져 있으므로 강판표면에 산화물의 형성이 억제된다.

연속소둔로의 환원성가스로 사용되는 것으로는 질소가스에 수소 또는 수소와 일산화탄소가 혼합된 것을 들 수 있으며, 이들 가스들의 적정한 비율이상에서는 산화물의 생성은 거의 없는 것으로 알려져 있다.

본 발명은 상기와 같이 구성되는 연속소둔로를 이용하여 아연-철합금 도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 환원성 분위기를 갖는 연속소둔로에서의 강판의 연속소둔시 연속소둔로의 급냉대 또는 과시효대에서 아연분말을 강판표면에 분사시켜 아연 피복층을 형성한 다음, 과시효대에서 과시효시킴으로써 합금화되어 아연-철계 합금도금강판이 제조된다.

본 발명에 있어, 아연분말의 분사는 급냉대의 불활성 제트가스 분사장치를 이용하거나 또는 상기 급냉대 또는 과시효대에 제1도에 나타난 바와같이, 별도의 아연 분말분사 장치(4)를 설치하여 행해질 수 있다.

상기한 급냉대 및 과시효대의 온도는 각각 680-700℃ 및 380-440℃로 유지되므로, 아연분말을 강판표면에 분산시키므로 강판표면이 아연분말로 피복되어 강판이 갖고있는 있는 열에 의해 표면에 부착된 아연분말이 일부 또는 전부 용해되어 아연도금층이 형성된다.

상기한 아연분말의 입도는 50μm 이하로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 아연분말의 입도가 50μm 이상인 경우에는 형성된 도금층이 불균일하게 되기 때문이며, 이러한 측면을 고려하면, 보다 바람직한 아연분말의 입도는 0.1-10μm 이다.

상기와 같이 아연분말이 피복된 강판은 계속되는 열처리 과정, 즉 과시효대에서의 과시효처리 및 냉각과정을 통해 아연원자 및 출원자의 확산반응이 일어나게 되어 아연-철계 합금도금 강판이 제조된다.

본 발명에 있어, 아연분말의 피복은 급냉대 또는 과시효대중에서 아연분말 피복후 50초 이상 과시효대에서 과시효되는 위치에서 행해져야 하는데, 그 이유는 아연분말 피복후 50초 이하동안 과시효대에서 과시효되는 경우에는 합금화 시간이 너무 짧아 충분한 합금화가 이루어지지 않기 때문이다.

통상, 냉연강판을 연속소둔로에서 연속소둔하는 경우 강판의 이동속도는 300-500m/min 정도이므로, 상기 아연피복 위치는 상기 강판의 이동속도에 따라 적절히 선정될 수 있다.

상기한 아연분말과 함께 Al, Pb, Sb 및 Ni 로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 1종 혹은 2종 이상의 금속분말을 분사하여 피복시키거나 또는 상기 Al, Pb, Sb 및 Ni 중의 1종 또는 2종 이상의 아연계 합금분말을 분사하여 코팅시킬 수도 있다. 이 경우에는 도금밀착성 및 내식성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어 아연 부착량은 아연분말의 분사량 및 강판온도 등에 의해 적절히 제어될 수 있으며, 300g/㎡ 까지는 가능하게 될 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

본 발명의 효과를 조사하기 위하여 아연-철 합금도금강판을 하기표 1과 같은 조건으로 제조한 다음, 피막특성을 조사하고, 그 결과를 하기표 1에 나타내었다.

하기표 1에서 비교예(1)은 기존의 전기도금방법에 의해 제조한 아연-철 합금도금강판을 나타낸 것이고, 비교예(2)는 기존의 용융도금방식으로 제조한 합금화 용융아연 도금강판을 나타낸 것이다. 비교예(3-6), 발명예(1-4)는 본 발명에서 제안한 바와같이 냉간압연된 강판을 연속소둔하는 과정중에 아연 분말을 분사하여 아연-철계 합금도금강판을 제조하는 방법에 대한 것으로, 시편은 두께 0.8mm, 크기 10cm x 20cm 이며, 환원성 분위기의 조정이 가능한 연속소둔 모사장치를 이용하였다. 로내 환원성 분위기의 조성은 이슬점 온도가 0℃ 이하가 되도록 질소가스와 수소가스를 혼합하였고, 산화성 분위기는 공기를 로내에 최입한 조건이다. 아연 분말은 분위기 가스와 함께 강판 표면에 분사하였으며 강판에 도포된 아연분말의 양은 편면 ㎡ 당 40-60g 이 되도록 하였다.

상기와 같이 제조된 아연-철합금 도금층에 대하여 도금층중의 Fe 중량% 및 내파우더링성을 조사하고, 그 결과를 하기표 1에 나타내었다.

하기표 1에 나타난 도금층의 내파우더링성은 도금된 강판을 45도 벤딩 테스트시 박리된 정도를 측정한 것이며, 기존의 합금도금강판의 일반적인 수준을 0, 그 보다 못한 수준을 X로 표시하여 나타내었다.

상기 표1에 나타난 바와같이, 기존 도금 방법에 의해 제조된 비교예(1) 및 비교예(2)의 경우에는 모두 양호한 내파우더링성 및 도금층중 Fe 함량을 갖고 있음을 알 수 있다.

그러나, 비교예(1) 및 (2)의 경우에는 생산성이 낮게 된다.

또한, 비교예(3)은 연속소둔로내의 균열대에서 아연분말을 도포한 것으로 도금층중에 Fe 함량이 지나치게 높고 내파우더링성도 불량함을 알 수 있다.

또한, 비교예(4) 및 (5)는 산화성 분위기하에서 아연분말을 도포한 것으로 내파우더링성이 불량하고, 또한, 비교예(6)은 산화성 분위기를 갖는 연속소둔로 내의 최종냉각대에서 아연분말을 도포한 경우에는 도금층이 형성되지 않으며, 내파우더링성이 불량하게 나타남을 알 수 있다.

한편, 본 발명에 따라 제조된 발명예(1-4)의 경우에는 모두 기존의 도금방법과 동일한 범위의 도금층중 Fe 함량 및 내파우더링성을 갖고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 연속소둔로를 이용하여 아연-철계 합금도금강판을 제조하므로써, 종래의 전기도금방법 및 용융도금방법에 비해 월등히 높은 생산성을 얻을 수 있는 아연-철계 합금도금강판의 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 760-840℃의 온도구간까지 가열하는 가열대, 760-840℃ 의 온도구간에서 강판을 균열하는 균열대, 760-840℃ 의 온도구간에서 680-700℃ 의 온도구간까지 서냉하는 서냉대, 680-700℃ 온도구간에서 380-440℃까지 급냉시키는 급냉대, 380-440℃의 온도구간에서 강판을 과시효처리시키는 과시효대 및 380-400℃ 의 온도구간에서 최종냉각시키는 최종냉각대로 이루어진 연속소둔로에서 강판을 연속소둔하는 방법에 있어서, 상기 급냉대 또는 과시효대에서 아연분말을 강판 표면에 분사시켜 아연피복층을 형성시킨 다음, 50초 이상 과시효처리하는 것을 특징으로 하는 연속소둔로를 이용한 아연-철계 합금도금강판의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 아연분말이 50μm 이하인 것을 특징으로 하는 연속소둔로를 이용한 아연-철계 합금도금강판의 제조방법