KR100830116B1 - 고강도 용융아연도금강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 인(P)을 함유한 고강도 강판으로 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은, 강판(1)을 소둔로(3)를 통과시켜 소둔하는 단계와, 소둔로에서 실리콘(Si)이나 망간(Mn)에 의해 생긴 표층의 산화피막층을 레이저를 조사하여 국부적으로 파괴하는 단계와, 산화피막층이 국부 파괴된 강판을 아연욕조(6)에 입욕하여 도금하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은, 레이저 장치를 이용하여 산화피막층에 균열을 발생시킨 상태에서 아연도금함으로, 표면외관이 우수하고 도금밀착성이 우수한 고강도 용융아연도금강판을 제조하는 효과가 있다.

Description

고강도 용융아연도금강판의 제조방법{Manufacturing method of galvanized sheet steels with high strength}

도 1은 종래기술에 따른 고강도 용융아연도금강판의 제조과정을 도시한 개략도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 고강도 용융아연도금강판의 제조과정을 도시한 개략도이며,

도 3은 종래기술에 따른 방법과 본 발명에 따른 방법에 의해 각각 형성된 도금전 소지철의 표층상태를 개략적으로 비교 도시한 도면이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 강판 2 : 패이오프 릴

3 : 소둔로 4 : 스나우트

5 : 싱크롤 6 : 아연욕조

7 : 에어나이프 8 : 탑롤

9 : 레이저 장치

본 발명은 실리콘을 함유한 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것이며, 특히, 레이저를 이용하여 표층에 형성된 산화물을 파괴하는 방법을 이용하여 용융아연도금강판을 도금하는 방법에 관한 것이다.

용융아연도금강판은 저렴한 비용과 내식성 때문에 자동차 차체에 주로 사용되고 있으며, 현재 자동차 차체경량화의 요구가 증대되고 있어 고강도 용융아연도금강판의 사용이 증가하고 있다. 용융아연도금강판의 제조공정은 통상 연속소둔로를 통과하여 용융아연 욕조를 통과하고, 아연도금된 강판을 에어나이프를 이용하여 도금부착량을 조절하여 제조하게 된다.

그러나, 고강도 강을 제조하기 위해서는 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 등을 다량첨가하여 강도를 증가시키고 있다. 이러한 원소를 함유한 강은 소둔로에서 700~900℃의 고온에서 재결정화 열처리를 하여 우수한 기계적 성질을 얻는다. 용융도금라인에서 소둔로의 분위기는 수소와 질소가 혼합되어 있으며, 이 분위기는 철에 대해서는 환원성 분위기이지만, 실리콘, 망간 및 인과 같은 몇 가지 원소에 대해서는 산화성 분위기이다. 따라서, 철보다 더 산화성인 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 등은 소둔시 강판의 표면상에서 산소와 결합하여 1㎛이하의 얇은 산화피막층을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 산화피막층은 용융아연과의 젖음성이 매우 안좋기 때문에, 용융아연이 강판의 표층에 피복되지 않고 미도금이 발생하는 단점이 있다. 이러한 원인으로 인하여 강 중의 실리콘이나 망간 등은 그 함량이 엄격히 제한되고 있다.

이러한 문제점을 보완하기 위하여 일본 특허공개공보 평4-333552호, 소61- 9386호에는 도금전에 니켈을 예비처리하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 일반적으로 연속도금라인에는 니켈을 예비처리하는 설비가 없고, 10g/m² 이상의 Ni이 필요하기 때문에 비용증가가 초래되며, 사용된 용액의 처리문제가 발생할 뿐만 아니라, 설비 등을 개조하는데 큰 투자비가 요구된다.

다른 방법으로는 일본 특허공개공보 소55-122865호, 평4-254531호 등이 제안되고 있다. 이들 방법은 강판을 미리 산화시켜 강판의 표면상에 철산화물을 형성한 다음 환원처리하는 것이다. 그러나, 이들 방법에 따르면 실리콘과 같은 합금원소가 표면에서 분리되어 환원처리 중에 과도한 환원 때문에 산화물막이 형성되며 열악한 도금의 문제를 야기하는 단점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 고강도 용융아연도금강판의 제조과정을 도시한 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 용융아연도금강판의 제조방법은 강판(1)이 700~900℃의 소둔로(3)를 통과하여 5~15%수소와 질소의 환원성 분위기에서 열처리된다. 이 때, 환원성 분위기는 철에 대해서는 환원성이지만, 실리콘이나 망간에 대해서는 산화성 분위기가 되므로, 실리콘이나 망간 등이 강판의 표층에 부착되어 산화피막층을 형성하게 된다. 이렇게 산화피막층이 형성된 강판은 아연욕조(6)를 통과하여 도금이 되는데, 도금하기 전 소둔로에서 생성된 표층의 산화피막으로 인하여 미도금이 발생하고 도금밀착성도 열화되는 단점이 있다. 도 1에서 미설명부호 2는 패이오프 릴(pay-off reel), 4는 스나우트(snout), 5는 싱크롤, 7은 에어나이프, 8은 탑롤(top roll)을 각각 나타낸다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 용융아연도금강판의 특성을 유지하면서 강 중에 도금이 어려운 원소가 포함되더라도 표층에 형성되는 산화피막층을 파괴함으로써 도금밀착성이 우수한 용융아연도금강판의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 적어도 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 인(P)을 함유한 고강도 강판으로 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 강판을 소둔로를 통과시켜 소둔하는 단계와, 상기 소둔로에서 실리콘(Si)이나 망간(Mn)에 의해 생긴 표층의 산화피막층을 레이저를 조사하여 국부적으로 파괴하는 단계와, 상기 산화피막층이 국부 파괴된 강판을 아연욕조에 입욕하여 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융아연도금강판의 제조방법이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 고강도 용융아연도금강판의 제조방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

본 발명의 제조방법은, 레이저 장치를 통해 산화피막층을 제거한다는 것을 제외하고는 종래의 방법과 동일하다. 그러므로, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 도면부호가 부여될 것이며, 이들에 대한 설명은 여기서 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 고강도 용융아연도금강판의 제조과정을 도시한 개략도이다.

본 발명은 레이저 장치(9)를 스나우트(4 ; snout)부분에 설치하여 소둔로(3)에서 실리콘이나 망간에 의해 생긴 표층의 산화피막층을 파괴함으로써, 도금밀착성이 우수한 고강도 용융아연도금강판을 제조하려는 것이다. 즉, 본 발명은 종래의 스나우트(4)부분에 레이저 장치(9)를 설치하여, 강판(1)의 표층에 조사함으로써 소둔로(3)에서 강판(1)의 표층에 생성된 산화피막층을 파괴시키는 것이다.

도 3은 종래기술에 따른 방법과 본 발명에 따른 방법에 의해 각각 형성된 도금전 소지철의 표층상태를 개략적으로 비교 도시한 도면이다. 종래의 경우 산화피막층이 존재하게 됨으로써 도금이 되지 않는 문제점이 있으나[(a) 종래예], 레이저 장치(9)를 이용하여 산화피막층을 파괴하면 산화피막층에 미세한 균열이 발생하게 된다[(b) 발명예]. 이렇게 균열이 발생한 강판을 아연욕조(6)에 입욕하면, 용융아연이 균열부분에 침투하여 도금밀착성을 향상시킴으로써, 고강도 용융아연도금강판을 제조할 수 있게 되는 것이다.

이 때, 중요한 점은 레이저의 출력을 잘 조정해주어야 한다. 그래서, 본 출원인은 다수의 실험을 통해 레이저의 출력을 1~100kW 범위 내에서 하는 것이 가장 바람직함을 확인하였다. 즉, 1kW 이하의 경우에는 레이저의 출력이 약하여 강판의 표층에 형성된 산화피막층의 균열을 일으킬 수 없고, 100kW 이상의 경우에는 레이저의 출력이 너무 커서 소지철의 표층뿐 만 아니라 소지철의 내부까지 레이저가 침투하여 기계적 성질이 열화되는 것을 확인할 수 있었다.

아래에서는, 본 출원인이 실험한 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.

<실험예>

실리콘(Si) 0.1~3wt%, 망간(Mn) 0.05~3wt%, 인(P) 0.001~0.5wt%의 원소가 포함된 강판을 레이저 장치의 출력을 조절하여 용융아연도금강판을 제조하였다. 상기와 같이 도금처리된 시편에 대하여 표면외관, 도금밀착성을 평가하고 그 결과를 표 2에 나타냈다. 도금부착량은 편면 90g/㎡으로 하였다.

표 2에서, 표면외관은 육안관찰한 것으로서, ◎는 미도금부 전혀 없음, △는 미도금부 미량 발생, X는 미도금부 다량 발생함을 각각 의미한다. 그리고, 도금밀착성은 제로티 밴딩(0-t Bending)을 하여, "1(도금박리 없음) ←도금박리지수 →5(도금박리 심함)"을 나타낸다. 그리고, 표 2의 강기호는 표 1과 같은 강성분을 각각 갖는다.

표 2에서와 같이 강판의 강도를 증가시키는 원소인 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P) 등이 함유된 강판을 용융아연 도금함에 있어, 기존의 방법으로 제조할 경우에는 소지철의 표층에 산화피막층이 존재하여 미도금이 발생할 뿐만 아니라 도금밀착성도 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다(기존예).

그러나, 본 발명에서와 같이 레이저 장치를 이용하여 산화피막층에 균열을 발생시키면 레이저출력이 1~100kW의 경우에는 표면외관뿐만 아니라 도금밀착성이 양호한 결과를 얻을 수 있다(발명예). 그러나, 1kW이하의 경우 레이저의 출력이 약하여 소지철의 표층에 존재하는 산화피막층에 균열을 일으키지 못하므로 기존의 방법에서와 마찬가지 결과를 나타내었다. 또한, 레이저의 출력이 100kW이상일 경우에는 산화피막층의 균열뿐만 아니라 소지철에도 영향을 미쳐 표면외관이 열화되고 기계적 성질측면에서도 열화되는 성질을 나타내었다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 방법은 레이저 장치를 이용하여 산화피막층에 균열을 발생시킨 상태에서 아연도금함으로, 표면외관이 우수하고 도금밀착성이 우수한 고강도 용융아연도금강판을 제조하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 고강도 용융아연도금강판의 제조방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 적어도 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 인(P)을 함유한 고강도 강판으로 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 강판을 소둔로를 통과시켜 소둔하는 단계와,

   상기 소둔로에서 실리콘(Si)이나 망간(Mn)에 의해 생긴 표층의 산화피막층을 레이저를 조사하여 국부적으로 파괴하는 단계와,

   상기 산화피막층이 국부 파괴된 강판을 아연욕조에 입욕하여 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융아연도금강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이저의 출력이 1~100kW인 것을 특징으로 하는 고강도 용융아연도금강판의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이저를 스나우트(snout) 부분에서 조사하는 것을 특징으로 하는 고강도 용융아연도금강판의 제조방법.

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