KR100398405B1

KR100398405B1 - 전기주석도금강판의 제조방법

Info

Publication number: KR100398405B1
Application number: KR10-1999-0062501A
Authority: KR
Inventors: 손영징; 박상욱
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2003-09-19
Also published as: KR20010078519A

Abstract

본 발명은 전기주석도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 리플로우 공정에서 머플 퍼네이스내를 통과하는 주석도금강판의 양 표면에 염화수소(HCl)가스를 분사시킴으로써, 나무결모양의 강판표면결함의 발생을 방지할 수 있는 전기주석도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 주석도금강판표면에 광택을 부여하는 리플로루공정을 포함하는 전기주석도금강판의 제조방법에 있어서,

상기 머플 퍼네이스의 입측과 상기 입측 롤사이에, 상기 머플 퍼네이스내를 통과하는 강판의 양 표면에 개스를 분사시키도록 상기 강판의 폭방향으로 개스분사노즐을 설치한 다음, 상기 머플 퍼네이스내를 통과하는 강판에 상기 개스분사노즐을 통해 염화수소가스를 분사시키는 전기주석도금강판의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

전기주석도금강판의 제조방법{Method For Manufacturing Electrolytic Tin Plated Steel Sheet}

본 발명은 전기주석도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 나무결모양(wood grain; 이하, "우드 그레인" 이라고도 칭함)의 강판표면결함의 발생을 방지할 수 있는 전기주석도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

통상, 전기주석도금강판은, 도 1에 나타난 바와 같이, 주석도금원판을 탈지 및 산세한 다음, 주석도금한후 리플로(reflow)공정에서 광택을 부여한 후에 화학처리를 행하여 제조된다.

상기와 같이 제조되는 주석도금강판의 표면결함중의 하나로서 우드 그레인의 결함이 알려져 있다.

상기 우드 그레인은 리플로우(reflow)공정에서 유리(free)Sn층 및 Sn산화층의 성장속도가 달라짐으로 해서 표면이 브라이트(bright)한 부분과 덜(dull)한 부분으로 광택의 차이가 생겨 발생되는 강판표면결함의 일종이다.

그러나, 주석도금강판의 표면에 발생되는 나무결 모양의 결함이 발생되는 메카니즘은 매우 복잡하여 그 원인이 명확하게 규명되어 있지 않다.

지금까지는 2.8g/m²이상의 후도금보다는 2.8g/m²미만의 박도금에서 주로 발생되며, 소재요인으로는 연속소둔(CAL)재보다는 상자소둔(BAF)재에서 우드 그레인이 쉽게 발생되고, 전처리 요인으로는 산세(pickling)조건이 강할수록 또한 도금요인으로는용액온도가 낮을수록, 전류밀도가 높을수록 Sn⁺²농도가 낮을수록, 또한 드래그 아웃(drag out)농도비가 적절하지 못할 경우 우드 그레인이 쉽게 발생되는 것으로 알려져 있다.

또한, 리플루우공정자체의 용융(melting)속도 및 전류의 변화도 우드 그레인과는 직접적인 관계가 있다.

이와 같이 우드 그레인의 발생원인이 어느 하나로 단순한 것이 아니기 때문에 실제작업시에 우드 그레인을 완벽하게 방지하기란 쉽지 않다.

상기 우드 그레인의 발생을 방지하는 방법으로는 다음과 같은 것을 들수 잇다.

예를 들어, 연질(조질도 T1, T2)주석도금원판(BAF)소재에 양면 박도금(1.1gf/㎡)을 도금할 경우, 우드 그레인이 발생되는 경우에는, 도금용액의 온도 및 Sn⁺²농도를 높이거나 산세액의 온도를 낮추었다.

그러나, 이러한 방법의 경우에는 시간이 많이 소요되어 불량 도금강판의 생산량이 많아지므로 우드 그레인 방지에 반드시 효과적이라고 볼수 없다.

또한, 사용하는 도금 탱크의 수량을 늘려 전류밀도를 줄이거나 라인 스피드를 최대한 증가시키는 방법을 들수 있는데, 이 방법 역시 우드 그레인의 발생을 완전히 방지할 수는 없다.

또한, 라인을 정지시키고, 드래그 아웃 탱크의 용액을 드레인시킨 후 다시 드래그 아웃용액을 다시 제조(make-up)하여 라인을 다시 작동시키는 방법을 들수 있다.

그러나 상기 방법의 경우에는 우드 그레인 방지에 효과가 있다해도 다른 조건들이복합적으로 변하지 않기 때문에 즉각 조치하는 것이 곤란하여 조치시간중 이미 결함이 생성되었을 뿐만 아니라 결함 생성의 방지효과도 완전하지 않은 문제점이 있다.

따라서, 가장 쉬운 방법이면서 효과가 즉시 나타나는 조치로서 주석 부착량을 높이게 된다.

즉, 도금량을 1.1 g/m²에서 1.8 g/m²까지 심지어 2.0 g/m²이상까지 늘려 부착시킨다.

그러나, 상기와 같이 도금 부착량을 높이는 방법은 결국 주석원단위를 높일 뿐만 아니라 고객으로 부터 불만의 요인이되기도 한다.

본 발명자는 상기한 종래 기술의 제반 문제점을 개선하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 우드 그레인의 발생요인에 따라 공정조건을 변화시키는 것이 아니라 우드 그레인의 발생요인이 무엇이든 관계없이 리플로우 공정에서 머플 퍼네이스내를 통과하는 주석도금강판의 양 표면에 염화수소(HCl)가스를 분사시킴으로써, 나무결모양의 강판표면결함의 발생을 방지할 수 있는 전기주석도금강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 전기주석도금강판을 제조하는 공정을 나타내는 공정도

도 2는 본 발명에 따라 개스공급노즐이 구비되어 있는 머플 퍼네이스를 나 타내는 개략도

도 3은 발명예에 따라 염화수소가스를 분사한 경우와 종래와 같이 염화수소 가스를 분사하지 않은 경우에 대한 도금층 표면성분의 분석결과도

도 4는 발명예에 따라 염화수소가스를 분사한 경우와 종래와 같이 염화수소 가스를 분사하지 않은 경우에 대한 도금층 깊이 방향에 따른 산소농도 분포도

도 5는 발명예에 따라 염화수소가스를 분사한 경우와 종래와 같이 염화수소 가스를 분사하지 않은 경우에 대한 도금층 깊이 방향에 따른 크롬농도 분포도

도 6은 발명예에 따라 염화수소가스를 분사한 경우와 종래와 같이 염화수소 가스를 분사하지 않은 경우에 대한 도금층 깊이 방향에 따른 염화물 농도분포도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 강판 2, 3 . . . 전도 롤

10 . . . 머플 퍼네이스 11 . . . 입측 롤

31 . . . 개스분사노즐

본 발명은 도금공정에서 주석도금된 강판을 그 내부에 입측 롤과 출측롤을 포함하여 두 개의 전도롤 사이에 구비되는 머플 퍼네이스 내를 통과시킨 후 급냉시켜 주석도금강판표면에 광택을 부여하는 리플로루공정을 포함하는 전기주석도금강판의 제조방법에 있어서,

상기 머플 퍼네이스의 입측과 상기 입측 롤사이에, 상기 머플 퍼네이스내를 통과하는 강판의 양 표면에 개스를 분사시키도록 상기 강판의 폭방향으로, 개스분사노즐을 설치한 다음, 상기 머플 퍼네이스내를 통과하는 강판에 상기 개스분사노즐을 통해 염화수소가스를 분사시키는 전기주석도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도금공정에서 주석도금된 강판을 그 내부에 입측 롤과 출측롤을 포함하여 두 개의 전도롤 사이에 구비되는 머플 퍼네이스 내를 통과시킨 후 급냉시켜 주석도금강판표면에 광택을 부여하는 리플로우공정을 포함하는 전기주석도금강판의 제조방법에 적용되는 것이다.

본 발명에 적용되는 바람직한 전기주석도금강판 제조방법의 제조조건은 하기 표 1과 같다.

전처리	도금	드래그 아웃	리플로우 온도	급냉온도	화학처리
NaOH농도	H₂SO₄농도	ENSA/EN	리플로우 온도	급냉온도	사용브리지	Sn⁺²	PSA	Na₂Cr₂O₃
22-30g/l	4-8%	2-4g/l1-6g/l	Top:1-3개Btm:1-3개	1-3g/l	2-6g/l	205-230℃	80-82℃	20-30g/l

도 2에 나타난 바와 같이, 리플로우공정은 도금공정에서 주석도금된 강판(1)을 두 개의 전도롤(2),(3)사이에 구비되는 머플 퍼네이스(10)내를 통과시킨 후 급냉탱크(4)에서 급냉시켜 주석도금강판의 표면에 광택을 부여하는 공정이다.

상기 머플 퍼네이스(10)내에는 입측 롤(11) 및 출측 롤(12)이 구비되어 있다.

본 발명에 따라 전기주석도금강판을 제조하기 위해서는 상기 머플 퍼네이스(10)의 입측과 상기 입측 롤(11)사이에, 상기 머플 퍼네이스(10)내를 통과하는 강판(1)의 양 표면에 개스를 분사시키도록 상기 강판(1)의 폭방향으로 개스분사노즐(31)을 설치하여야 한다.

상기 개스분사노즐(31)은 가능한 머플 퍼네이스(10)의 입측과 가까운 위치에 구비시키는 것이 바람직하다.

상기 개스분사노즐로는 슬리트 노즐(slit nozzle)을 사용하는 것이 바람직하다.

다음에, 상기 머플 퍼네이스(10)내를 통과하는 강판(1)의 표면에 상기 개스분사노즐(31)을 통해 염화수소가스를 분사시키므로써 나무결 모양의 결함이 발생되지 않은 전기주석도금강판이 제조된다.

이때, 염화수소가스는 0.05-0.5kg/cm²의 압력으로 분사시키는 것이 바람직하고, 염화수소가스의 농도는 30-40%정도가 바람직하다.

우드 그레인의 발생이 완벽하게 억제되느냐 여부는 분무되는 염화가스의 량에 의존하게 되는데, 염화수소가스의 량이 너무 적은 경우에는 개선효과가 미흡하고, 염화수소가스의 량이 너무 많으면 강판표면의 광택이 나빠지므로, 설비여건과 조업조건에 맞는 적당량의 염화수소가스를 분무하도록 하여야 한다.

도 2에서 부호 "41"은 싱크 롤(sink roll)을, "5"는 디플렉터 롤(deflector roll)을 나타낸다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

본 실시예에서는 도 2에 나타나 있는 개스분사장치를 이용하여 염화수소가스를 분사시켰다.

즉, 도 2에 나나탄 바와 같이, 염화수소 콘테이너(34)로 부터 35%의 염산원액을 펌프(35)를 이용하여 펌핑하여 염화수소저장탱크(33)로 보낸다.

도금작업진행중에 우드 그레인이 발생되기 쉬운 소재인 주석원판(BAF)가 투입되면 염화수소 저장탱크(33)에 연결된 공기 공급배관을 통하여 0.05-0.5Kg/㎠정도의 공기를 불어넣는다.

그러면 HCl미스트(mist)가 미스트 공급배관(32)을 통해 머플 퍼네이스(10)입구에 설치된 개스분사노즐에 공급되고, 이 노즐을 통하여 상기 HCl미스트는 강판(스트립) 표면으로 분무된다.

스트립 표면으로 분무된 HCl개스는 스트립 표면에 달라 붙어 고온의 머플 퍼네이스내에서 Sn이 SnO 또는 SnO₂로 산화되는 것을 방지하게 되고,유리 Sn층과 Sn산화층의 성장속도의 차이에 의해 발생되는 우드 그레인이 원칙적으로 생기지 않게 되는 것이다.

표면에 부착된 HCl은 Sn도금층과 반응하지는 않고 달라 붙어 있다가 급냉 탱크(quench tank)에서 80℃의 물을 지나면서 자연스럽게 용해되어 나온다.

따라서,우드 그레인을 방지하기 위하여 본 특허의 HCl분무방식을 사용할 경우 급냉수(quenching water)를 잘 관리할 필요가 있다.

상기한 본 발명예에 따라 염화수소가스를 분사한 경우와 종래와 같이 염화수소가스를 분사하지 않은 경우에 대하여 도금층 표면성분, 도금층 깊이 방향에 따른 산소농도분포, 도금층 깊이 방향에 따른 크롬 농도분포 및 도금층 깊이 방향에 따른 염소(chlorine)농도분포를 조사하고, 그 결과를 각각 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 나타내었다.

도 3의(a)는 처리전 덜 부위를, (b)는 처리전 브라이트 부위를, (c)는 처리후 덜부위를, 그리고 (d)는 처리후 브라이트 부위를 나타낸다.

도 3 - 도 6에 나타난 바와 같이, 도금층 표면성분, 도금층 깊이 방향에 따른 산소농도분포, 도금층 깊이 방향에 따른 크롬 농도분포 및 도금층 깊이 방향에 따른 염소(chlorine)농도분포에 있어서 본 발명에 따라 염화수소가스를 강판의 표면에 분사시키는 경우와 염화수소가스를 분사시키지 않은경우가 동일하게 나타남을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전기주석도금공정에서 리플로우 공정중에 염화수소가스를 분사하므로써 박도금 시 주로 발생되는 강판표면의 나무결 모양의 결함을 완전하게 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

도금공정에서 주석도금된 강판을 그 내부에 입측 롤과 출측롤을 포함하여 두 개의 전도롤 사이에 구비되는 머플 퍼네이스 내를 통과시킨 후 급냉시켜 주석도금강판표면에 광택을 부여하는 리플로루공정을 포함하는 전기주석도금강판의 제조방법에 있어서,

상기 머플 퍼네이스의 입측과 상기 입측 롤사이에, 상기 머플 퍼네이스내를 통과하는 강판의 양 표면에 개스를 분사시키도록 상기 강판의 폭방향으로, 개스분사노즐을 설치한 다음, 상기 머플 퍼네이스내를 통과하는 강판에 상기 개스분사노즐을 통해 염화수소가스를 분사시키는 것을 특징으로 하는 전기주석도금강판의 제조방법
제1항에 있어서, 개스분사노즐이 슬리트식 개스분사노즐인 것을 특징으로 하는 전기주석도금강판의 제조방법
제1항 또는 제2항에 있어서, 개스분사노즐이 가능한 머플 퍼네이스의 입측과 가까운 위치에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전기주석도금강판의 제조방법