KR100792746B1

KR100792746B1 - 용융아연도금강판 제조방법

Info

Publication number: KR100792746B1
Application number: KR1020010060178A
Authority: KR
Inventors: 이주승; 송시명; 김성우
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2008-01-11
Also published as: KR20030028174A

Abstract

본 발명의 목적은 두께 0.8t 이상 강판의 표면에 도금부착 량이 100g 이상 또는 DQ급 이상 연질재의 작업에 있어 상기 도금욕조를 통과한 강판이 에어나이프에 의해 도금 량이 제어되고 그와 연속적으로 불활성가스를 분사하여 불활성 분위기를 형성시켜 줌으로서 산화가 방지되고 흐름무늬가 발생되지 않게 한 용융아연도금강판 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용융아연도금강판의 표면에 흐름무늬가 형성되지 않도록 하기 위하여 도금욕조와 에어나이프를 통과한 용융아연도금강판의 420∼450℃에서 분사 압 0.03∼0.15Kg/㎠, 분사 량 3500∼6000Nm³/h로 불활성가스를 분사되고, 상기 분사노즐에서 분사되는 불활성가스의 분사는 최 하부에 위치한 분사노즐의 분사 각은 40°이고 그 상부로 올라갈수록 분사각도가 점차 작아지면서 최 상부에 위치한 분사노즐의 분사 각은 0°가 되도록 구성된다.

용융아연도금강판, 흐름무늬, 불활성가스, 도금 층

Description

용융아연도금강판 제조방법{Manufacturing method for hot dip galvanized steel sheet}

도 1은 본 발명에 따른 용융아연도금강판 제조방법을 나타낸 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 불활성가스분사장치에서 불활성가스가 용융아연도금강판에 분사되는 상태를 나타낸 발췌도,

도 3은 본 발명에 따른 불활성가스분사장치 발췌 사시도.

※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※

10 : 강판 20 : 소둔로

30 : 도금욕조 40 : 싱크롤

50 : 스테빌라이징롤 60 : 에어나이프

70 : 프리쿨러 80 : 탑롤

90 : 코팅게이지 100 : 불활성가스분사장치

110 : 분사노즐 111 : 슬롯

120 : 용융아연도금강판

본 발명은 용융아연도금강판 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 후물 후도금재 및 연질재 생산시 도금 층 표면에 도금 층의 불 균일 한 확산으로 인하여 나타나는 흐름무늬의 발생을 방지하고자 도금욕조와 에어나이프를 통과한 용융아연도금강판의 420∼450℃에서 불활성가스(질소)를 소정의 압과 량으로 분사하여 용융아연도금강판에 흐름무늬가 발생하지 않도록 하는 용융아연도금강판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 용융아연도금공정에서 두께 0.8mm 이상 후물재의 후도금(편면 도금량 100g/m³ 이상)작업시에는 소둔 열처리를 통과한 소재의 잠열에 의해 도금욕조과 에어나이프를 통과해도 도금 층이 마르지 못하고 흐르게 되어 상기 용융아연도금강판의 표면에 흐름무늬가 발생하게 된다.

따라서 용융아연도금강판 도금 층의 두께가 불 균일 할 뿐 만 아니라 외관품질을 악화시킴으로 상품가치가 떨어지는 문제점이 발생함은 물론, 심한 경우에는 출하하지 못하고 다시 재 가공(제강공정에서부터 압연 및 도금공정에 이르기까지)하는 문제점이 발생함으로 막대한 경제적 손실을 초래하였다.

따라서 종래에는 상기 용융아연도금강판에 형성되는 흐름무늬형성을 방지하고자 에어나이프와 강판과의 간격을 조정하거나 에어나이프의 설치위치를 도금욕조에 가깝도록 하향 조정하여 사용하고 있으나, 이는 후물 도금재 및 연질재의 경우에 상기 에어나이프를 통과하여도 흐름무늬가 발생하는 것은 마찬가지였다.

따라서 근래에는 미국 암코사에서 개발한 에어나이프를 포함하는 탕면을 불 활성분위기로 실링하는 기술이 개발되어 사용하고 있으나, 이는 실링으로 인하여 탕면에서 돌발사고가 발생하게 되면 응급조치가 지연되는 문제점이 발생하여 양질의 용융아연도금강판을 생산하지 못하는 문제점이 발생하였다.

또 상기 방법은 실링 구역을 통과한 후에도 강판이 도금 층 즉 아연의 용융점 이상을 유지하고 있기 때문에 흐름무늬가 생기는 건 마찬가지였고, 또 대기중의 산소와 접촉되어 도금 층이 산화됨으로 산화피막이 형성되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 두께 0.8t 이상 강판의 표면에 도금부착 량이 100g 이상 또는 DQ급(연질강판의 강도를 분류하는 등급으로서, DQ, DDQ, EDDQ, SEDDQ 등이 있다) 이상 연질재의 작업에 있어 상기 도금욕조를 통과한 강판이 에어나이프에 의해 도금 량 제어가 되고 그와 연속적으로 불활성가스를 분사하여 불활성 분위기를 형성시켜 줌으로서 산화가 방지되고 흐름무늬가 발생되지 않게 한 용융아연도금강판 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용융아연도금강판 제조방법에 대한 특징적인 기술적 구성은 다음과 같다.

본 발명은 용융아연도금강판의 표면에 흐름무늬가 형성되지 않도록 하기 위하여 도금욕조와 에어나이프를 통과한 용융아연도금강판의 420∼450℃에서 분사 압 0.03∼0.15Kg/㎠, 분사 량 3500∼6000Nm³/h로 불활성가스를 분사되고, 상기 분사노즐에서 분사되는 불활성가스의 분사는 최 하부에 위치한 분사노즐의 분사 각은 40°이고 그 상부로 올라갈수록 분사각도가 점차 작아지면서 최 상부에 위치한 분사노즐의 분사 각은 0°가 되도록 구성된다.

그리고 상기 불활성가스의 분사는 용융아연도금강판의 폭보다 크거나 최소 상기 용융아연도금강판의 폭과 동일한 길이를 갖는 분사노즐이 용융아연도금강판의 진행방향을 따라 적어도 2단 이상으로 설치되고 그 2단 이상으로 설치된 분사노즐에서 불활성가스가 동시에 분사되게 하였고, 상기 불활성가스의 분사는 용융아연도금강판을 중심으로 양측에서 상호 마주보게 분사되게 하였다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 용융아연도금강판 제조방법을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 도 1은 용융아연도금강판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 설비를 개략적으로 나타낸 구성도로서, 이는 강판(10)이 소둔로(20)를 통하여 열처리된 후 용융아연도금 액이 충입된 도금욕조(30)의 싱크롤(40)과 스테빌라이징롤(50)을 통과하고 또 에어나이프(60)와 프리쿨러(70), 탑롤(80), 코팅게이지(90)를 순차적으로 통과하여 용융아연도금강판이 제조된다.

이때 본 발명에서는 에어나이프(60)와 프리쿨러(70)의 사이 용융아연도금강판의 420∼450℃에서 불활성분위기를 조성해주어 용융아연도금강판(120)의 산화를 방지하고 흐름무늬 형성을 예방하기 위한 불활성가스를 분사해주는 불활성가스분사장치(100)를 설치하였다.

한편 상기 불활성가스분사장치(100)는 도 2에 나타낸 바와 같이 용융아연도 금강판(120)을 중심으로 양측에 상호 대향하도록 설치되어 있고, 그 구성은 불활성가스가 분사되는 분사노즐(110)을 용융아연도금강판의 폭보다 크거나 최소한 상기 용융아연도금강판(120)의 폭과 동일한 크기로 일정간격을 유지하며 4단이 형성되어 있다.

그리고 상기 불활성가스가 분사되는 분사노즐(110)의 슬롯(111)은 상기 분사노즐(110)의 길이방향을 따라 형성되어 있기 때문에 상기 슬롯(111)의 길이 역시 용융아연도금강판(120)의 폭보다 크거나 최소한 상기 용융아연도금강판의 폭과 동일하다,

또, 상기 불활성가스분사장치(100)의 분사노즐(110)은 용융아연도금강판의 진행방향을 따라 4단으로 설치되어 있고 그 4단으로 설치된 분사노즐(110)에서의 불활성가스를 분사하는 슬롯(111)의 각도는 최 하부는 40°이고, 3단의 30°이며, 2단은 10°이고, 최 상부는 수평 즉 0°이다.

이와 같이 구성된 상기 불활성가스분사장치(100)를 용융아연도금강판의 420∼450℃ 부근에 설치하여 불활성가스를 분사하는 이유는. 상기 용융아연도금강판의 온도가 420℃ 이하이면 용융아연도금 액이 이미 냉각 완료된 상태임으로 흐름무늬를 방지하는데 영향을 미치지 못하고, 450℃ 이상이면 불활성가스를 분사한다해도 용융아연도금 액이 냉각되지 않아 흐름무늬가 형성됨으로 목적 달성을 할 수 없다. 따라서 불활성가스의 분사는 용융아연도금강판(120)의 420∼450℃에서 함이 바람직하다.

또 상기 용융아연도금강판(120)에 불활성가스를 분사하는 압은 0.03∼0.15Kg/㎠인데 그 이유는, 0.03Kg/㎠ 이하로 하면 분사 압이 너무 약해 용융아연도금강판의 냉각 효율이 떨어짐으로 흐름무늬를 방지하는데 효과가 없고, 0.15Kg/㎠ 이상이면 분사 압이 너무 강해 도금 량이 깍여 나감으로 기준치의 도금 량을 맞출 수 없는 문제점이 발생한다. 따라서 불활성가스의 분사 압은 0.03∼0.15Kg/㎠으로 함이 바람직하다.

또 상기 용융아연도금강판에 불활성가스를 분사하는 량은 3500∼6000Nm³/h인데 그 이유는, 3500Nm³/h 이하를 하게되면 불활성가스의 량이 너무 적어 외부에서 산소가 침입하여 용융아연도금강판을 산화시키는 문제점이 발생하고, 6000Nm³/h 이상이면 외부에서 침입되는 산소는 막을 수 있으나 과다사용으로 경제성이 없다. 따라서 불활성가스의 분사 량은 3500∼6000Nm³/h로 함이 바람직하다.

또한 상기 분사노즐(110)의 슬롯(111)에서 분사되는 불활성가스의 분사 각을 최 하부에서부터 상부로 갈수록 40°, 30°, 10°, 수평으로 한 이유는, 용융아연도금강판(120)의 진행방향이 하부에서 상부이기 때문에 그에 따라 불활성가스가 상승기류를 타 용융아연도금강판의 진행방향과 함께 하부에서 상부로 진행하여 불활성분위기 영역이 불활성가스분사장치(100) 설치부위가 아닌 그 상부가 되는 문제점이 발생한다. 따라서 용융아연도금강판의 진행방향에 따른 상승기류를 감안하여 불활성가스의 분사각도를 용융아연도금강판의 역 진행방향으로 40°, 30°, 10°, 수평으로 하였다.

또 본 발명의 불활성가스분사장치(100)는 용융아연도금강판(120)을 중심으로 양측에 상호 대향하도록 설치하여 불활성가스를 분사하게 되어 있는데, 그 이유는 강판에는 양면이 모두 용융아연도금이 이루어지기 때문에 그 양면모두에 불활성가스를 분사하여 주어야 한다.

이하 본 발명을 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

(실시예)

본 발명은 강판소재를 두께 0.8mm, 폭 1500mm, 재질 후물재로 하고, 불활성가스분사장치(100)는 용융아연도금강판의 420℃ 부근에 설치하며, 도금 량은 단위평방 미터당 150g 이 부착되게 도금설비를 조정한 다음 불활성가스의 분사 압과 분사 량을 달리하며 실험한 결과 하기 표1과 같은 결과가 나왔다.

(표 1)

양호◎, 보통△, 불량×

가스	분사 압 (Kg/㎠)	분사 량 (Nm³/h)	흐름무늬	도금성
질소	0.07	3000	×	◎
질소	0.01	2000	×	◎
질소	0.17	2500	×	×
질소	0.17	5000	×	×
질소	0.01	1500	×	◎
질소	0.03	3500	△	◎
질소	0.03	6000	◎	◎
질소	0.08	4000	◎	◎
질소	0.08	5000	◎	◎
질소	0.15	3500	◎	△
질소	0.15	6000	◎	◎

상기 표1에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 용융아연도금강판에 흐름무늬를 방지하기 위해서는 상기 용융아연도금강판의 420∼450℃ 부근에 불활성가스 분사 압력은 0.03∼0.15Kg/㎠이고, 유량은 3500∼6000 Nm³/h임을 알 수 있으며, 더욱 바람직하게는 분사 압력 0.03∼0.08Kg/㎠이고, 유량은 3500∼6000 Nm³/h임을 알 수 있다.

한편 본 발명에서 분사노즐설계는 용융아연도금강판에 분사되는 불활성가스의 온도 및 물질전달계수는 Holger Martin이 제안한 하기 관계식으로 근사 값을 구할 수 있다.

(관계식)

여기에서

fo(H/S)=[60+4(H/S-2)²]^-1/2

1500≤Re≤40,000

0.008≤f≤2.5fo (H/S)

1≤H/S≤40

상기관계식에서

Pr : 프란트 상수

B : 슬롯(S)의 1/2

H : 강판과 분사노즐간의 거리

Re : 레이놀즈 넘버

Nu : 롯셀 넘머

Sc : 쉬미트 범위

이상과 같은 본 발명의 도금욕조와 에어나이프를 통과한 용융아연도금강판의 420∼450℃에서 용융아연도금강판의 진행방향으로 2단 이상 설치된 분사노즐을 이용하여 분사 압 0.03∼0.15Kg/㎠, 분사 량 3500∼6000Nm³/h로 불활성가스를 분사함으로 상기 용융아연도금강판의 산화를 방지함은 물론, 흐름무늬를 방지할 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims

용융아연도금강판의 표면에 흐름무늬가 형성되지 않도록 하기 위하여 도금욕조와 에어나이프를 통과한 용융아연도금강판의 420∼450℃에서 분사 압 0.03∼0.15Kg/㎠, 분사 량 3500∼6000Nm³/h로 불활성가스를 분사되고, 상기 분사노즐에서 분사되는 불활성가스의 분사는 최 하부에 위치한 분사노즐의 분사 각은 40°이고 그 상부로 올라갈수록 분사각도가 점차 작아지면서 최 상부에 위치한 분사노즐의 분사 각은 0°임을 특징으로 하는 용융아연도금강판 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 불활성가스의 분사는 용융아연도금강판의 폭보다 크거나 최소 상기 용융아연도금강판의 폭과 동일한 길이를 갖는 분사노즐이 용융아연도금강판의 진행방향을 따라 적어도 2단 이상으로 설치되고 그 2단 이상으로 설치된 분사노즐에서 불활성가스가 동시에 분사됨을 특징으로 하는 용융아연도금강판 제조방법.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 불활성가스의 분사는 용융아연도금강판을 중심으로 양측에서 상호 마주보게 분사됨을 특징으로 하는 용융아연도금강판 제조방법.