KR100478089B1

KR100478089B1 - 아연도금 강판의 열처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR100478089B1
Application number: KR10-2000-0079943A
Authority: KR
Inventors: 이주승
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2005-03-24
Also published as: KR20020051965A

Abstract

본 발명은 아연도금 강판의 열처리방법 및 장치에 관한 것으로서 그 기술적인 구성은, 내화벽돌이 조적되는 열처리로의 내측에 방사관이 설치되고, 상기 방사관의 일측에 방사플레이트가 고정되며, 열처리로의 상측에 투입되는 강판의 폭에 따라 개폐토록 개구부에 실링 플레이트가 설치되는 구성으로 이루어 지는 것을 요지로 한다.

Description

아연도금 강판의 열처리방법 및 장치{Method and Device for heat treatment Galvanized sheets}

본 발명은, 자동차용 강판등에 사용되는 아연도금 강판의 열처리방법및 장치에 관한 것으로서 이는 특히, 연속식 용융아연도금 냉연강판의 제조공정에서 열처리된 강판을 내파우더링성 및 표면품질을 향상시키기 위하여 용융아연도금후 간접가열 방식에 의해 합금화 열처리를 수행하며, 상기 열처리 작업의 수행시 열처리 개구부에서 외부의 공기 출입을 방지토록 실링장치를 설치하여 아연도금 강판의 품질을 향상시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로, 합금화 용융아연도금강판은 도장성, 도장후 냉식성이 우수하여 최근에는 건축자재나 가정용및 자동차 생산용 강판으로 그 수요가 중대되고 있는 것이다.

아연도금강판의 제조방법은, 연속용융 아연도금공정에서 도금된 강판을 코크스 오븐가스와 공기를 혼합하여 화염을 발생시키는 장치에 의해 직접가열하여 합금화 열처리 하여 제조되고, 이를 구체적으로 살펴보면 합금화 용융아연도금 강판을 소지강판이 1차로 아연도금이 이루어진 상태에서 연속적으로 약 470~560℃의 온도범위로 가열하게 되고, 이때 도1에서와 같이, 상기 소자철의 철성분과 도금층의 아연성분이 상호 확산되어 ζ상, δ1상, Γ상 등의 Fe-Zn계 금속간 화합물이 성장하여 합금화 용융아연도급층이 형성된다.

상기 합금화 용융아연도금강판의 품질특성은 스폿용접성, 도장후 내식성및 도장밀착성이 우수하지만 상기 합금화 처리시 과합금화된 강판은 가공시 도금층이 분말형태로 떨어지는 파우더랑 현상이 발생되는 문제점이 발생되고, 상기 파우더링은 합금철의 철농도에 따라 비례하여 열화되나 밀착성 및 용접성은 반대로 향상된다.

따라서, 이러한 제반 특성을 고려할때 합금화 용융아연도금강판의 도금층 최적 농도는 8~12%로 비교적 좁게 형성되며, 주상으로 δ1상을 갖도록 함이 일방적인 제조공정이고, 이를 위하여 합금화 열처리시 열처리로의 실링이 매우 중요한 인자가 되는 것이다.

이와같은 아연도금강판의 제조공정은 도2에서와 같이, 냉연강판(101)이 도금조(102)를 통과한후 에어나이프(103)에 의해 냉연강판(101) 표면의 도금량을 제어하고, 상기 도금량의 제어가 완료되면 내화벽돌로 축조되면서 내부에 설치되는 버너(105)에 코크스와 공기를 공급하여 화염을 발생토록 하는 합금화 열처리조(104)에 투입하고, 이때 상기 표면도금된 냉연강판(101)이 화염에 직접 접촉되어 합금화 처리됨으로써 적정 합금화도를 확보토록 하고, 적정합금화도를 갖는 냉연강판을 냉각대(108)로서 냉각함으로써 합금화 용융아연도금 강판을 제조하였다.

그러나, 합금화 열처리시 강판을 직접 가열하는 방식을 적용할 경우 화염이 닿는 부분과 닿지 않는 부분과의 강판온도 차이가 발생되고, 화염이 직접 닿을 경우에도 강판의 형상이 요철부가 있다던가 화염의 길이에 따라 도금강판의 합금화 품질 편차가 발생되어 제품을 신뢰성을 해치게 되는 단점이 있다.

또한, 미합금화 된 부분의 합금화를 상승토록 전체적으로 코크스가스및 공기의 량을 증대시켜 합금화 온도를 상승시키게 되는데 이럴 경우 정상적으로 합금화가 이루어진 부분에 과합금화가 발생되어 가공성에 취약한 조직이 형성되고, 이에따라 가공시 도금층이 분리되는 파우더링 현상이 발생되며, 합금화로 출구측이 개방되어 외기와의 접촉량이 많아져 불균일한 열화및 합금화가 불균하게 수행되는 단점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위한 것으로서 그 목적은, 강판의 간접가열을 이용하여 아연도금강판의 도금층 과합금화를 방지하고, 내파우더링성및 합금화의 균일도및 가공특성을 극대화 하는 아연도금 강판의 열처리방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 냉연강판이 도금조와, 합금화 열처리로를 통과한후 냉각대를 통과하여 열처리되는 아연도금강판의 제조장치에 있어서,

상기 열처리로 내에서 스트립을 가열시키는 위하여 코크스관및 공기배관이 연결되는 방사관이 내화벽돌의 일측에 설치되고, 상기 방사관에 접촉토록 열처리로의 내측에 방사플레이트가 설치되며, 상기 열처리로의 상측에 형성되는 개구부에 외기를 차단토록 실링 플레이트가 설치되는 아연도금 강판의 열처리장치를 마련함에 의한다.

또한, 도금조를 통과한 스트립을 방사관이 설치되는 열처리로에 투입하는 단계;

상기 열처리로에 투입되는 냉연소지강판을 열처리토록 복사관의 버너에 1:3.7~5.5의 홉합비와 400~1000 Nm³/Hr의 압력으로 연료를 투입한후 방사관의 일측에 접촉되는 방사플레이트를 통하여 간접 방사하는 단계;

상기 열처리가 완료된 아연도금강판을 배출하는 단계를 포함하는 구성으로 이루어진 아연도금 강판의 열처리방법을 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 따른 아연도금 강판의 열처로를 도시한 개략도이고, 도4는 본 발명에 따른 열처리로의 방사관 작동상태를 도시한 개략도이며,도5는 본 발명에 따른 열처리로를 도시한 단면구조도 본 발명은, 도금조를 통과한 스트립(25)을 열처리토록 스트립라인 상에 다수의 내화벽돌(9)이 조적되어 형성되는 내측에 일정공간을 갖는 열처리로(4)가 설치된다.

상기 내화벽돌(9)의 내측으로 통과되는 스트립(25)을 가열토록 내화벽돌(9)의 내측에 방사관(11)이 설치되고, 상기 방사관(11)의 내측에 코크스관(12)및 공기배관(13)이 연결되는 버너(14)가 삽입되고, 공기배관(13)의 공기는 흡입펌프(15)를 통하여 흡입되어 예열기(40)를 통과한후 버너(14)에 공급토록 설치된다.

그리고, 상기 방사관(11)의 내측면에 접촉토록 스테인레스 재질의 방사플레이트(22)가 설치되며, 상기 열처리로(4)의 상측에 개구부(19)가 형성되어 이에 실린더(30)로서 동작하는 실링플레이트(10)가 각각 설치된다.

또한, 상기 열처리로(4)의 내측에 투입되는 스트립(25)의 폭을 감지토록 감지센서(20)가 설치되고, 상기 열처리로(4)의 일측에 도어(21)가 설치되는 구성으로 이루어 진다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도3 내지 도5에 도시한 바와같이, 도금조에서 에어나이프의 에어압에 의해 도금량을 제어한후 합금화 열처리로(4)의 내측에 스트립(25)을 통과시킨다.

이때, 상기 열처리로(4)의 내부는 내화벽돌(9)로 축조되어 단열토록 하였으며, 내화벽돌(9)은 스테인레스 재질의 방사플레이트(22)로서 그 표면을 커버링토록 하고, 상기 방사플레이트(22)의 내측으로 밀착토록 방사관(11)이 내장되어 방사관(11)의 열기에 의해 합금화 열처리로(4)의 온도가 스트립(25)에 간접전달토록 된다.

상기 방사관(11)의 내부는 코크스관(12)과 공기배관(13)을 통한 혼합연료에 의해 동작되는 버너(14)로서 화염을 발생시키고, 상기 화염은 방사관(11)의 내부를 순환하면서 열전달을 수행하고, 스택을 통하여 폐열이 방출토록 한다.

상기 방사관(11)의 열에 의해 합금화 열처리 된후 스트립(25)은 합금화 열처리로(4) 상부에 형성되는 개구부(19)를 통과하여 배출하게 되고, 이때 스트립(25)의 폭 대비 개구부(19) 폭의 갭이 스테인레스 재질로서 실린더(30)에 의해 양측으로 이동가능토록 설치되는 실링 플레이트(10)에 의해 조절토록 되어 스트립(25)의 중심부와 에지부의 온도 편차를 10℃내로 조절토록 하였다.

이를 구체적으로 살펴보면, 합금화 열처리로(4) 내부는 스테인레스 제질의 방사플레이트(22)로 커버링하여 복사열에 의해 온도 확보가 유리함은 물론 내화벽돌(9)이 하부로 낙하하는 것을 방지하였다.

또한, 상기 합급화 열처리로(4) 일측면에는 열처리로(4)의 내부수리등을 가능토록 도어(21)를 회전에 의해 밀폐토록 설치하였으며, 상기 열처리로(4) 내부에 설치되는 가열장치는 인코넬 재질의 방사관(11)을 사용하였고, 상기 버너(14)에 의한 방사관(11)의 가열시 그 열기에 열처리로(4)의 스트립에 방사플레이트(22)를 통하여 간접전달토록 설치된다.

그리고, 상기 스트립(25)을 열처리 하는 동안에 열처리로(4) 상부에 형성되는 개구부(19)를 스트립(25)이 통과하게 되는데 강판폭 대비 개구부 폭의 갭이 최소화 되도록 스테인레스 재질의 실링 플레이트(10)를 설치하고, 상기 실링 플레이트(10)는 강판 에지부의 폭을 감지하는 폭감지 센서(20)에 의해 폭이 감지되면 실링 플레이트(10)가 에어실린더에 의해 좌우로 이동되어 강판폭에 근접토록 되며, 상기 동작에 의해 강판 중심부와 에지부의 온도편차가 일정(10℃)하게 유지된다.

계속하여, 상기 버너(14)에 공급되는 코크스와 공기는 코크스관(12)의 일측에 압력계와 유량계가 각각 설치되어 적정온도를 제어하도록 하고, 상기 온도의 감지는 열처리로(4) 내부에 내부에 감지센서(미도시)가 설치되어 감지하게 된다.

이때, 상기 코크스와 공기는 투입량은 아래와 같은 수학식에 의해 산정토록 한다.

F(에어): 소요 에어유량, F(COG): 현 COG 유량

F(COG): 소요 COG 유량, F(에어): 현 에어유량

본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서는, 소지강판에 아연도금을 수행한후 550℃의 온도로 약 12초 동안 합금화 반응을 수행하였고, 합금화 열처리 방법은 열처리로(4)의 내부에 내장설치되면서 코크스가스와 공기를 배관을 통하여 공급하는 방사관(11)의 버너(14)를 점화시켜 스트립(25)의 폭방향으로 균일한 열처리를 수행하고, 이때 코크스 공급유량은 400~1000 Nm³/Hr, 에어공급유량은 2000~5000 Nm³/Hr 로 하여 스트립에 접촉되는 온도를 일정하게 유지시켰다.

즉, 연료와 에어의 혼합비를 1:3.8~5.5의 비율로 조정토록 하였는데 이는 상기 비율에서 에어가 부족하거나 초과되면 열량부족및 불완전 연소로 이어지는 문제점이 발생된다.

그리고, 상기 상부 개구부(19)에는 스테인레스 재질의 판재(두께 약 15㎜)를 사용하고, 에어실린더(30)및 강판의 에지부 감지센서(20)에 의해 스트립(25)과 실링 플레이트(10) 사이의 간격을 항상 50㎜ 이내로 유지토록 한다.

상기와 같은 조건에 의해 제조된 합금화 용융아연도금강판에 대한 내파우더랑성, 가공성, 합금화도 편차를 측정하면 표1과 같이 나타난다.

		합금화열처리	실링플레이트	COG/에어비	합금화도편차	가공성	내파우더링성	연소효율	종합평가
종래예	1	직접가열	없음	1:4.7	5	5	4	2	4
비교예	2	간접가열	없음	1:3.0	4	3	4	5	4
비교예	3	간접가열	없음	1:6.0	4	5	4	4	5
본발명	4	직접가열	부착	1:3.7~5.5	3	2	2	2	3
	5	간접가열	부착	1:3.7~5.5	1	2	2	2	2
	6	간접가열	없음	1:3.7~5.5	1	1	1	2	1

품질평가 : 1(우수) ~ 5(불량)

이때, 상기 내파우더링성은 제조된 스트립의 표면에 테이프를 붙이고 180도 굽힙시험을 실시한후 테이프에 묻어나온 도금 분말량을 측정하여 평가하였으며, 합금화도 편차는 도금층의 철함량을 습식분석하여 강판 폭방향 펄함량을 비교하였고, 가공성은 만능시험기에 의하여 연신량을 구하는데 걸리는 힘의 세기로 측정하였다.

표1에서와 같이 직접가열식은, 스트립 폭방향으로 온도편차가 심하여 합금화 상태도 불균일하게 되어 가공성이 나쁘게 되었으며, 비교예의 2,3의 경우에도 간접가열 방식을 채택하였음에도 연료와 공기비가 적절하지 못하여 불완전 연소및 열량 부족현상이 나타나 합금화품질및, 연소효율및 가공성등에서 전체적으로 저하되는 현상이 발생하였다.

한편, 간접가열방식을 채택하면서 일정한 연료및 공기의 혼합비를 갖도록 되는 버너(14)와 상부 개구부(19)의 폭을 조정토록 설치되는 실링 플레이트(10)에 의해 스트립의 폭방향으로 균일하게 가열되어 폭방향으로 합금화 편차가 적어 내 파우더랑서으 가공성등 전체적으로 우수한 합금화 품질이 확보되는 것일 알수 있다.

특히, 본발명의 상부 개구부(19)에 이동토록 설치되는 실링 플레이트(10)에 의해 외기의 유입이 최소화 되어 외기의 유입에 따른 온도 간섭이 배제되어 더욱 균일한 합금화도의 확보가 가능토록 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 아연도금 강판의 열처리방법 및 장치에 의하면, 용융아연도금강판을 합금화 열처리로 내부로 통과시킬때 방사관을 열처리로 측벽에 위치토록 한후 방사관 내부에 버너를 삽입토록 하는 간접가열 방식에 의해 과합금화를 방지하여 합금화의 균일도를 향상시키며, 강판폭에 따라 실링이 가능토록 하여 도금층의 과합금화를 방지하여 내 파우더링성 뿐만 아니라 합금화의 균일정도및 가공특성을 극대화 하여 제품의 신뢰성을 향상토록 하는 등의 우수한 효과가 있다.

도1는 일반적인 아연도금 강판의 철함량에 따른 가공성을 도시한 그래프도

도2는 종래의 아연도금 강판의 열처리 장치를 도시한 공정흐름도

도3은 본 발명에 따른 아연도금 강판의 열처리로를 도시한 개략도

도4는 본 발명에 따른 열처리로의 방사관 작동상태를 도시한 개략도

도5는 본 발명에 따른 열처리로를 도시한 단면구조도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4...열처리 로 10...실링 플레이트

11...방사관 19...개구부

20...폭감지센서 22...방사플레이트

25...스트립 30...실린더

Claims

도금조를 통과한 스트립(25)을 열처리토록 스트립라인 상에 다수의 내화벽돌(9)이 조적되어 형성되는 내측에 스트립(25)을 열처리토록 일정공간을 갖는 열처리로(4)가 설치되는 열처리 장치에 있어서,

상기 내화벽돌(9)의 내측으로 통과되는 스트립(25)을 가열토록 내화벽돌(9)의 일측에 방사관(11)이 설치되고, 상기 방사관(11)의 내측에 코크스관(12)및 공기배관(13)이 연결되는 버너(14)가 설치되며, 상기 방사관(11)에 접촉되는 내화벽돌(9)의 내측으로 방사플레이트(22)가 설치되고, 상기 열처리로(4)의 상측에 개구부(19)가 형성되어 이에 실린더(30)로서 동작하는 실링플레이트(10)가 각각 설치되며, 상기 열처리로(4)의 내측에 투입되는 스트립(25)의 폭을 감지토록 감지센서(20)가 설치되는 것을 특징으로 하는 아연도금강판의 열처리 장치
제1항에 있어서, 상기 방사플레이트는 스테인레스 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 아연도금 강판의 열처리장치
도금조를 통과한 스트립을 방사관이 설치되는 열처리로의 내측에 투입하는 단계;

상기 열처리로에 투입되는 스트립을 열처리토록 복사관의 버너에 1:3.7~5.5의 홉합비와 400~1000 Nm³/Hr의 압력으로 연료를 투입하여 발생되는 열을 방사관의 일측에 접촉되는 방사플레이트를 통하여 스트립에 간접 방사하는 단계;

상기 아연도금강판을 배출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아연도금 강판의 열처리 방법
제3항에 있어서, 상기 혼합비는

(F(에어): 소요 에어유량, F(COG): 현 COG 유량)과,

(F(COG): 소요 COG 유량, F(에어): 현 에어유량)의 수식에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 아연도금 강판의 열처리 방법
제3항에 있어서, 상기 열처리로의 내측에서 470~560℃의 온도로 약 10~15초 동안 열처리를 수행토록 하는 것을 특징으로 하는 아연도금 강판의 열처리 방법