KR100362085B1 - 수직형 전기아연도금설비에서 도금층 눌림방지 강판제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기아연도금시, 도금강판의 배면에 고용탄소에 의해 발생되는 선상 도금표면 눌림현상으로 인한 품질 결함을 제거하기 위하여, 연속냉간압연기 (TCM) 및 조질압연기(SPM) 압연로울 가공모드 및 연속소둔라인에서 연신율조정을 통하여 제품의 기타 물성에 영향을 주지 않는 범위 내에서, 고용탄소에 의한 선상 도금표면 눌림현상을 제거한 작업방법 및 이론에 관한 것이다.

뱃치 아닐링로(BAF) 소둔설비가 아닌 연속소둔설비를 갖추고 있는 상황에서 탄소함유량 200ppm 이상 소재를 전기도금라인에 투입할 경우 고용탄소에 의해 선상으로 나타나는 도금표면 눌림현상이 발생하는데, 이러한 고용탄소에 의한 선상 도금표면 눌림현상이 생기면 냉연 제품의 경우 품질 자체에는 문제가 되지 않으나 이를 원료로 제품생산시에 커다란 수요가 불만이 발생된다. 그러나, 고용탄소에 의한 선상 도금표면 눌림현상을 제거하기 위하여 IF스틸(Interstitial Free-Steel)을 사용할 경우 원가 상승 요인이 됨으로 인하 가격경쟁력이 떨어질 수밖에 없다.

따라서 본 발명은, IF스틸이 아닌 일반 탄소강 CQ(탄소 200ppm 이상) 소재를 투입하여도 고용탄소에 의한 도금표면 눌림현상을 제거하여 수요가 불만 사항인, 도금 강판 배면과 상부면과 품질 차이를 동일한 수준으로 생산할 수 있도록 한 도금층 눌림방지 강판제조기술을 제공한다.

Description

수직형 전기아연도금설비에서 도금층 눌림방지 강판제조방법{The technology to prevent that the Zn-layer is pressed down by the Conductor roll in Vertical cell in Electolytic Galvanizing Line}

본 발명은 전기도금 강판(인산염 강판 및 내지문 강판)의 가장 큰 장점인 미려한 외관품질을 요하는 도금강판에 있어 그 배면의 선상 도금층 표면눌림 현상으로 인한 품질결함을 해결하기 위한 수직형 전기아연도금설비에서의 도금층 눌림방지 강판의 제조방법에 관한 것이다.

전기도금 강판은 그 배면에 발생하는 선상 스트렛치 스트레인(stretch strain)으로 인해 선상 도금층 표면눌림 현상이 생기면 빛의 난반사로 인해 발생되는 상부면과 배면과의 색차가 외관을 중시하는 용도에 문제가 생기고, 나아가 수요가들에게 도금 품질상의 문제로까지 인식된다. 이러한 현상은 특히 탄소함유량 200ppm 이상의 소재를 전기도금라인에 투입할 때 자주 발생하는데, 연구결과 선상도금층 눌림현상은 고용탄소에 의한 영향때문에 주로 발생한다는 사실을 확인할 수 있었다.

특히 BAF 소둔 설비가 아닌 연속 소둔 설비로 게다가 특히 탄소함유량 200ppm 이상 소재를 전기도금라인에 투입할 경우 고용탄소에 의해 선상으로 나타나는 도금표면 눌림현상이 자주 발생하고, 이러한 고용탄소에 의한 선상 도금표면 눌림현상이 생기면 냉연제품의 경우 품질상에 문제가 되지 않으나 다음의 전기아연도금 제품생산시 외관불량이 되기 쉬우므로, 고용탄소에 의한 이와 같은 선상 도금표면 눌림현상을 제거하기 위하여 IF스틸(Interstitial Free-Steel)을 사용할 경우 원가상승 요인이 됨으로 인하가격 경쟁력이 떨어질 수 밖에 없다.따라서, 특히 탄소함유량 200ppm 이상의 소재를 투입하여도 고용탄소에 의한 도금표면 눌림현상이 없도록 도금강판 배면과 상면과의 품질차이를 동일한 수준으로 생산가능하도록 장시간 연구결과, 냉간압연공정 및 조질압연 공정, 그리고 최종 전기도금공정에 이르기까지 연속냉간압연기(TCM) 워크로울 가공모드조정, 연속소둔라인(CAL)의 조질압연기(SPM) 로울 가공모드조정, 그리고 조질압연기 연신율(SPM elongation)조정 및 수직형 전기아연도금설비의 도금조 압하량 조정들을 통해 불용성 양극을 사용하는 수직형 전기도금라인에서 선상 도금층 표면 눌림현상을 제거할 수 있는 최적의 작업조건을 도출하는 것을 본 발명의 과제로 하였다.

제 1 도는 도금층 표면 눌림현상 발생 요인도를 나타낸 것이다.

제 2 도는 본 발명상의 두께별 및 조질압연기 연신율 조정에 따른 브라잇스폿등급의 분포를 일 실시예로 나타낸 그래프이다.

본 발명은 전술한 바와 같이, 수직형 전기도금라인에 공급되는 탄소함유량 200ppm 이상의 연속소둔된 강판에 있어 발생되는 선상의 도금층 표면 눌림결함은 연속냉간압연 및 조질압연라인에서의 로울 가공모드조정, 전기도금라인 및 연속소둔라인에서의 텐션조정, 조질압연기에서의 두께별 연신율조정, 도금조에서의 텐션조정등에 의하여 선상의 도금층 표면 눌림현상을 제거하도록 한 수직형 전기아연 도금설비에서의 도금층 눌림방지를 위한 강판의 제조방법에 관한 것이다.

상술한 과제를 달성하기 위하여 본 발명자들은 우선 선상 도금층 표면 눌림현상 발생원인을 추정해 보았고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

또한, 도금강판의 배면에 발생하는 선상 도금층 표면 눌림현상의 영향을 확인하기 위하여 연속냉간압연기의 제 1 번 워크로울 가공모드를 1) 방전가공(EDT) 임펄스(imp)(+)모드 2) 방전가공(EDT) 용량(cap.)(-) 모드 3) 숏 블라스트(Shot blast) 및 4) 브라이트 모드(Bright mode) 가공등을 통해 그 영향을 평가하였다. 그 결과는 표 1 과 같았다.도 1 에서 보는 바와 같이, 전술한 선상 스트렛치 스트레인(stretch strain)의 발생은 연속냉간압연(TCM) 전공정에서는 상기 연소아닐링라인(CAL) 처리후 조질압연시 방전가공 워크로울시 파상도가 잔존하고, 특히 탄소함량 200ppm 이상 함유되는 소위 보통 탄소강재(CQ재)에서 스트렛치 스트레인이 발생하기 쉬운 것임을 알게 되었다.일단 스트렛치 스트레인이 발생된 강판에 도금을 하더라도 내지문처리후 또는 기타 전기도금라인에서 눌린자국을 후처리하더라도 흔적이 잔존함을 알 수 있었고, 인산염 결정에도 편차가 발생함을 알 수 있었다.이러한 현상은 PCM 압연의 경우에도 전기도금라인에서 도금중 눌림자국이 발생되는 것으로 보아 알 수 있었다.이에 따라, 상기 스트렛치 스트레인을 제거하기 위하여 연속냉간압연기(TCM)의 워크로울 가공모드, 연속소둔라인(CAL)의 조질압연기(SPM)로울 가공모드, 그리고 조질압연기(SPM) 연신율 상향조정 및 수직형 전기아연도금설비의 도금조 압하량 조정등을 통해 최적 작업조건을 도출하여 보았다.본 발명자들은 표 1 에서 보는 바와 같이 연속냉간압연기 No. 5 워크로울 및 SPM 워크로울 가공모드별 도금표면 눌림현상을 조사하였다. 표 1 에서 조도 A∼D 별로 명시된 숫자는 시편갯수로서, 이로 미루어보아 두께가 특히 탄소함유량 200ppm 이상의 CQ재의 경우 두께가 두꺼울 수록 그 영향이 커서 조도가 떨어지는 것을 알 수 있었다.

표 1

표 1 에서 보는 바와 같이 연속압연기(TCM) No. 5(#5) 워크로울의 경우 0.5 브라이트 모드(Bright mode) 작업시 조도에 있어, A, B 급이 많이 분포되는 등 양호한 실적을 나타내었으며, 특히 두께 0.8mm 이하의 경우 상당히 양호한 실적을 나타내었다. 조질압연기(SPM) 워크로울의 경우 워크로울의 조도가 낮을수록(2.0 방전가공 용량(-)모드)에서 가장 양호한 개선효과를 나타내었다. 이 들 결과에 따라 가공로울 표면조도가 도금강판 표면에 전사되면서 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명자들은 강판 표면의 조도값인 Ra값을 종래의 1.0∼0.7 에서 0.7∼0.4 로 하향관리할 수 있게 되었다.

다음으로 조질압연기(SPM)에서의 연신(Elongation)에 의한 선상 도금층 표면눌림현상의 영향을 평가한 결과 표 2 와 같은 데이터를 얻을 수 있었다.

표 2

표 2의 결과를 토대로 종래의 작업방법보다 연신율(Elongation)을 상향조정하면 양호한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었으며, 이를 토대로 두께별 연신율 작업범위를 설정하게 되었다.

표 3

다음, 강판내부에 침입형(틈새형) 형태로 존재하는 고용탄소에 의해 발생되는 도금층 눌림현상을 방지하고, 소재의 불균일 변형을 주기 위하여 종래의 연신범위보다 높은 연신율을 적용하여 보았다. 표 3에서 보는 바와 같이 전술한 작업소재의 두께보다 0.2% 이상 높은 연신율을 적용하였다. 예를 들어 두께 0.5mm∼~1.0mm의 경우 연신율을 두께수치 +0.2% 이상을 적용하였으며, 두께 1.1mm 이상인 경우 연신율을 두께수치 +0.1% 이상을 적용하였다. 예를 들어 두께 0.7mm 의 경우 연신율을 0.9, 그리고 두께 1.2mm 의 경우 연신율을 1.3 을 적용하므로써 양호한 결과를 얻을 수 있게 된 것이다.

다음으로 수직형 전기도금설비에서 유도로울(Conductor roll)과 도금강판과의 마찰에 의한 영향을 확인하고자 전기도금라인(EGL) 및 연속소둔라인(CAL)에서 텐션(tension), 도금전류, CD 로울직경, 조질압연 연신율, 워크로울모드등으로 나누어 표 4 와 같은 테스트를 실시하였다. 수직형 전기도금설비에서 가장 큰 영향은 표 4 에서 보는 바와 같이 도금조의 입출측에서의 텐션(tension)에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 그 결과 압하량을 감소시킬수록 개선의 효과가 더욱 크게 나타났다. 즉, 표 5 에서 보는 바와 같이 종래의 작업방법과 비교하여 도금조 입측의 텐션은 낮게 관리하고, 도금조 출측의 텐션은 높게 관리할 경우 도금층 눌림현상은 현저히 개선되는 결과를 나타내고 있다. 가장 개선의 효과가 높은 0.8mm 두께 ×1219mm 폭을 가진 강판의 경우, 종래의 작업방법은 도금조 입측 텐션 20, 도금조 출측 텐션 38 일 때 도금층 눌림현상 등급이 2 등급이 나왔으나, 도금조 입측의 텐션 15 로 낮게 관리하고, 도금조 출측의 텐션 42 로 높게 관리할 경우 도금층 눌림현상 등급이 1 등급이 나올정도로 현저히 개선되었다. 그러나 이와 반대로 도금조 입측의 텐션을 높게 관리하고 도금조 출측의 텐션을 낮게 관리할 경우 도금층 눌림현상의 개선효과는 볼 수 없었다. 한편, 전류밀도는 도금층 눌림현상에 크게 영향이 없는 것으로 나타났다.

표 4

상술한 각종 테스트를 통해 선상 도금층 표면 눌림현상을 제거할 수 있는 작업방법을 표 5 와 같이 도출하게 되었다.

표 5

본 발명은 수직형 전기도금라인에 공급되는 공급되는 탄소함유량 200ppm 이상 연속소둔된 강판의 고용탄소에 의해 발생되는 것으로 규명된 선상형태의 도금층 표면 눌림결함을 본 발명상의 전기도금라인, 연속소둔라인등에서의 작업공정 개선을 통하여 IF스틸 및 뱃치아닐닝소둔 소재가 아닌 탄소함량 200ppm 이상의 일반탄소강 소재를 이용하여 선상 도금층 표면 눌림현상 제거할 수 있게 됨에 따라 품질향상은 물론 저비용으로도 고품질의 전기아연도금강판을 제조함으로써 원가절감을 할 수 있음을 알 수 있었다.

Claims (1)

1. 연속소둔설비 및 수직형 전기아연도금설비에서 탄소함량 200ppm 이상의 강판소재의 선상 도금층 표면 눌림현상을 제거하기 위하여, 전기아연도금강판의 제조를 위해 부여되는 전기아연도금 전 소지 표면의 조도 Ra 를 0.7∼0.4, 강판두께 0.5∼1.0mm 의 경우 적용되는 연신율을 1.0∼1.2% 범위로 두께 1.1mm 의 경우 1.2∼1.4%, 두께 1.2mm 의 경우 1.3% 적용을 특징으로 하는 강판제조방법과 전기아연도금 작업시 강판 스트립의 장력을 부여하는 유도로울(conduct roll)의 입측은 14, 출측은 42 인 압하량을 특징으로 하는 수직형 전기아연도금설비에서의 도금층 눌림 방지 강판의 제조방법