KR100916121B1 - 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법및 합금상 제어 방법 - Google Patents

합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법및 합금상 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 합금화 용융아연도금 강판의 도금층에 X선을 조사하여 회절된 X선을 측정하는 단계와, 상기 회절된 X선으로부터 제타상 피크, 델타상 피크 및 감마상 피크를 분리하는 단계와, 상기 분리된 각 합금상의 피크 중 제타상과 델타상이 혼재하는 피크를 제외시킨 후에, 상기 각 합금상 피크의 적분강도를 산출하는 단계와, 상기 전체 합금상의 적분강도에서 제타상 피크의 적분강도가 제외된 합금상 분율을 상기 도금층의 합금상 분율로 정의하는 단계를 포함하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 합금상 분율 측정방법에 따라 얻어진 결과를 합금상 분율 예측 모델 프로그램으로써 구현하여 온라인 또는 오프라인에서 현장 합금화공정을 효과적으로 제어할 수 있다.
합금화 용융 아연 도금강판, X선 회절법

Description

합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법 및 합금상 제어 방법{Method for Measuring Alloy Phases Ratio of Galvannealed Steel Sheets by X-ray Diffraction and Controlling Alloy Phases Ratio using Galvanneal Prediction Model(GA Calc)}
본 발명은 합금화 용융아연도금((galvannealed: GA) 강판의 합금상 분율 측정방법 및 합금상 제어방법에 관한 것으로서, 특히 X선 회절법을 이용하는 합금화 용융아연도금 강판의 합금상 분율 측정방법과 합금상 예측모델 프로그램을 이용하여 현장에 적용할 수 있는 합금상 제어방법에 관한 것이다.
최근에 합금화 용융아연도금 강판은 가전제품, 건자재 뿐만 아니라, 자동차 강판으로서 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 합금화 용융아연도금 강판은 강판에 아연을 용융 도금한 후에 아연을 용융 도금시킨 후, 열처리를 거쳐 철과 아연의 합금으로 이루어진 도금층을 형성하는 방법으로 제조된다.
여기서, 합금화 용융 아연 도금 강판에 형성되는 도금층의 합금화도(Fe%)는 가공성, 파우더링(powdering)성, 도장성, 내식성 등의 표면 품질과 밀접히 연관되므로, 이들을 정확히 측정하고 관리해야 할 필요가 있다. 이러한 제어기술은 특히 자동차용 합금화 용융아연도금 강판의 경우에 매우 중요하게 요구된다.
종래에는 주요 합금화 정도의 지표로서 도금층의 합금화도(Fe%)로 합금화 정도를 판단하였다. 모재 표면 위에 존재하게 되는 도금층을 구성하는 합금상들 즉, 제타(ζ)상(FeZn13), 델타(δ)상(FeZn10), 감마(Γ)상(Fe3Zn10)의 비율에 따라 가공성 및 파우더링성 등의 물성에 영향을 미치므로, 이에 따른 도금층 전체 합금화도(Fe%)를 가지고 적정한 합금화 시기를 제어하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 방법으로 GA 강판을 제조하는 경우에는 다음과 같은 품질편차 요인이 발생한다.
도금욕에서 도금된 강판이 합금화 열처리대 및 유지대를 지나면서 합금화가 진행이 되는데, 이때 도금층을 형성하는 합금상들의 비율에 따라 합금화도 편차가 발생하여 물성 판단에 어려움이 따르고 있다. 이미 자동차용 GA 강판의 가공시 크랙을 유발시키는 인자로서 도금층 최상단에 형성되는 제타(ζ)상(FeZn13)이 원인이 됨이 알려져 있으나, 합금화도(Fe%)만으로는 판단하기가 어려우며, 추가적으로 매코일을 SEM 분석하여 판단하기가 어려운 실정이다.
따라서, 합금화 용융아연도금 강판의 제조시에, 합금화 열처리 과정중 생성되는 합금상의 제어를 위하여 생성된 합금상의 양을 측정하는 방법이 요구되고 있으며, 이를 통해서 실시간으로 제어가 가능하도록 온라인 상에서도 합금화 용융아연도금강판의 적정 합금화 시기를 결정할 수 있는 방법이 강하게 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 강판제조 조건 설정 및 품질 판단의 수단으로 이용될 수 있도록 합금화 용융아연도금 강판의 GA 합금상 분율을 X선 회절법을 이용하여 측정하여 이를 정량적으로 나타내는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 도금층 합금상 분율 측정방법을 이용하여 합금상 예측모델 프로그램을 구현함으로써 작업현장에서 온라인으로도 적용할 수 있는 합금화 용융아연도금강판 제조시의 합금화 제어 방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
합금화 용융아연도금 강판의 도금층에 X선을 조사하여 회절된 X선을 측정하는 단계와, 상기 회절된 X선으로부터 제타상 피크, 델타상 피크 및 감마상 피크를 분리하는 단계와, 상기 분리된 각 합금상의 피크 중 제타상과 델타상이 혼재하는 피크를 제외시킨 후에, 상기 각 합금상 피크의 적분강도를 산출하는 단계와, 상기 전체 합금상의 적분강도에서 제타상 피크의 적분강도가 제외된 합금상 분율을 상기 도금층의 합금상 분율로 정의하는 단계를 포함하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 X선을 측정하는 단계는, 박막 X선 회절법을 이용하여 실시되며, 상기 박막 X선 회절측정조건으로, 입사빔의 각도는 1∼20°이며, 회절된 X선의 측정범위는 35∼40°및 45∼50°영역으로 선택한다.
또한, 상기 회절된 X선 측정범위가 35∼40°인 영역에서 디컨버루션법(deconvolusion method)를 이용하여 델타상의 피크와 제타상의 피크를 분리하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 각 합금상 피크의 적분강도를 산출하는 단계는, (143)면 및 (146)면에 각각 해당되는 2개의 델타상 피크와, (421)면에 해당되는 1개의 제타상 피크의 적분강도를 산출하는 단계일 수 있으며, 이 경우에, 상기 도금층의 합금상 분율(APR)로 정의하는 단계는, 아래의 식(1) 및 식(2)에 의해 정의된다.
Figure 112007094083016-pat00001
Figure 112007094083016-pat00002
여기서, I zeta 및 I delta는 각각 제타상의 적분강도 및 델타상의 적분강도를 나타낸다.
본 발명의 다른 측면은, 특정 도금조건 및 특정 강종성분에서 합금화 용융아 연도금 강판 샘플의 도금층에 대해 상술된 측정방법으로 합금화 온도에 따른 합금상 분율을 측정하여 합금화 예측 모델을 구축하는 단계와, 상기 합금화 예측 모델에 실제 합금화 용융아연도금 강판의 도금층의 원하는 합금상 분율을 입력하면 최적의 합금화 온도를 제공하는 단계와, 상기 최적의 합금화 온도에서 상기 실제 합금화 용융아연도금 강판의 도금층의 합금화를 종료하는 단계를 포함하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 제어 방법을 제공한다.
일 실시형태에서, 상기 합금화 예측 모델은 아래의 식(3)으로 표시될 수 있다.
Figure 112007094083016-pat00003
여기서, TGA는 합금화 온도이며, A1 및 A2는 각각 서로 다른 도금 인자의 영향 계수이고, k는 상수이다.
다른 실시형태에서, 보다 다양한 도금조건이 포함되도록 상기 합금화 예측 모델은 아래의 식(4)로 표시될 수 있다.
Figure 112007094083016-pat00004
여기서, TGA는 합금화 온도이며, Y1, Y2 및 Y3는 각각 도금부착량, 도금욕 Al농도 및 강판온도로 이루어진 함수이다.
바람직한 실시형태에서, 상기 합금화 예측 모델을 구축하는 단계는, 합금화 공정의 라인속도 및 합금화로의 출구온도에 따른 합금화 온도의 보상 가중치를 산출하여 상기 합금화 예측 모델에 적용함으로써 상기 라인속도 및 출구온도에 따라 보상된 합금화 예측 모델을 구축하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 최적의 합금화 온도를 제공하는 단계에서 입력되는 데이타는, 상기 실제 합금화 용융아연도금 강판의 합금화 공정에 사용되는 라인속도 및 합금화로의 출구온도를 더 포함하며, 결과적으로, 실제 합금화 공정의 라인속도 및 합금화로의 출구온도에 따른 최적의 합금화 온도를 제공할 수 있다.
이와 달리, 또는 이와 결합되어, 상기 합금화 예측 모델을 구축하는 단계는,강판의 강종 성분에 따른 합금화 온도의 보상 가중치를 산출하여 상기 합금화 예측 모델에 적용함으로써 상기 강종 성분에 따라 보상된 합금화 예측 모델을 구축하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 최적의 합금화 온도를 제공하는 단계에서 입력되는 데이타는, 상기 실제 사용되는 합금화 용융아연도금 강판의 강종 성분의 값을 더 포함하며, 이 경우에, 실제 합금화 공정에 적용되는 강판의 성분에 따라 보다 정확한 합금화 온도를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, X선 회절 결과에 있어 각 합금상들의 피크들이 혼재하는 부분에 제거하여 각 합금상들의 분율을 보다 정확하게 측정하는 방법을 제공한다. 이로써 원하는 합금상 분율에 대한 합금화 온도로서 최적의 합금화시점을 제공할 수 있다
나아가, 이러한 측정방법을 상기 합금화 예측모델 프로그램(GA Calc)로 구축함으로써, 조업인자의 제어와 각 제품들의 합금상 분포 상태의 예측을 효과적으로 실현할 수 있으며, 결과적으로 품질 관리 및 조업조건 설정에 많은 도움을 줄 수 있다.
따라서, 기존에 생산속도를 높이지 못한 근본원인을 제거하거나 완화함으로써 종래 대비 생산성 향상을 위한 라인속도를 높일 수 있는 방법을 도출하여 도금강판의 품질향상과 동시에 생산성을 향상시킬 수 있다.
합금화 제어에 있어 가장 중요한 정보는 도금욕을 지나 순수 아연도금층이 코팅된 강판이 합금화 열처리로를 통과하며 생성되고 사라지는 합금상들을 어느시기에 어떤 합금상들을 존재하게 만들고 냉각시켜 적정 합금상들이 최종적으로 존재하느냐 하는 것이다.
대표적인 합금상들 즉, 제타(ζ)상(FeZn13), 델타(δ)상(FeZn10), 감마(Γ)상(Fe3Zn10) 중에서 우리가 알고 있는 사실은 순수 아연 상태(즉, 에타(η)상) 로부터 계속 생성되어 존재하는 상들이 있는 반면에, 생성되어 성장하다 종국에는 사라지는 상도 있다는 사실을 안다.
이러한 정보로부터 생성되고 있는 합금상(델타상, 감마상)보다 생성되었다 사라지는 합금상(제타상)을 모니터링할 수 있다면 어느 시기에 적정한 합금화가 이루어진 시기임을 알 수 있을 것이며, 이때 합금화를 종료시킨다면 그 시점이 최적의 합금화 시점이 될 것이다. 왜냐하면 이 제타상이 가공성 및 표면품질에 영향을 미치는 중요한 인자이기 때문이다. 여러 라인 및 회사에서 행해지는 합금화 열처리과정의 조건이 정해져 있을 것이며 이에 부가적으로 사라지는 제타상의 시점을 모니터링하며 합금화 온도등의 인자들을 이용하여 제어할 수 있을 것이다.
본 발명에서는 우선 X선 회절법을 이용하여 합금화 시기를 알 수 있는 제타상의 피크(Peak)를 찾아 델타상과의 비율을 측정하여 도금층 내의 합금상 분율을 측정할수 있는 방법을 오프라인(off-line) 상에서 정립하고 이를 합금화 용융아연도금강판의 합금화 제어에 필요한 예측모델을 구축하여 온라인(on-line) 및 오프라인 상에 적용할수 있는 방법을 제시할 수 있다.
GA 합금상의 분율을 측정하기 힘든 점이 X선 회절 결과에 있어 각 합금상들의 피크들이 혼합되어 존재함으로 인해 각 합금상들의 분율을 측정 계산하기 힘든점인데 본 발명을 통해 최대한 혼합되지 않은 영역을 제시하고 이 영역내에서 분율을 측정하는 방법을 제시한다.
GA합금상 분율측정값과 도금실험을 통하여 GA 합금화 예측모델 프로그램(이 하, "GA Calc"이라고도 함)을 완성하여 합금화이전 도금인자 및 합금화 조건에 따른 적정 합금화 온도를 제어할 수 있는 방법을 제시한다.
표 1과 표 2를 이용하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 표1은 GA 합금상을 측정하기 위한 X선 회절 시험의 조건에 대해 나타내었다.
우선 X선 회절 방법은 일반적인 통상적인 X선 회절법을 쓰는 대신에 소지철 및 백그라운드 영향을 최소화하여 미세한 피크까지 감지하기 위하여 박막 X선 회절법(Thin Film Optic Method)을 사용하였다.
보다 구체적으로, 표 1에 나타낸 X선 회절 실험조건과 같이 입사빔의 각도를 1~20°정도로 조절하고 입사빔의 강도를 조절하여 X선 회절 피크상에 철(α-Fe) 피크가 최소화되어 사라지는 시점의 조건을 찾아내어 선택한다. 이를 통해 백그라운드를 최소화 하고 도금층 내에서 회절된 피크를 얻을 수 있다.
항목 조건
출력(전압, 전류) 35㎸, 35㎃
입사빔 각도 1~20°
분산 슬릿 1°
산란 슬릿 0.15㎜
수광 슬릿 1°
Rsm 0.6㎜
스캔 범위(δ) 35~50°
스캔 범위(ζ) 45~50°
또한, 표 1에 나타낸 바와 같이 본 X선 회절 실험에 수행된 범위는 델타상이 위주로 나오는 35~40°의 범위와 제타상만이 존재하여 나타나는 45~50°영역을 선택한다.
이러한 선택된 범위 내에서 얻어진 각 상의 피크 정보를 아래의 표 2에 나타내었다.
(hkl)상 d-간격(Å) CuKa 위치(2θ:°)
(143)δ 2.399 37.46
(146)δ 2.344 38.39
(421)ζ 1.900 47.83
일반적으로 GA 도금층의 합금상 피크들은 혼합되어 나타나고 35~40°영역에서도 혼합된 형태의 피크를 보여준다.
만약 이 영역에서 델타상 만이 존재한다면 큰 문제가 없으나, 36.7°에서의 피크는 델타상과 제타상이 같이 공유하는 위치이므로 합금상 분율 계산에 포함시켜서는 안 된다. 이를 위해서는 35~40°영역에서 나타나는 주요 피크 3개에 대해 피크 분리를 실시하여야 한다.
이러한 피크 분리는 디컨버루션법(Deconvolusion Method)를 이용하여 가우시안 함수 형태로 각각 분리함으로써 실행될 수 있으며, 분율 계산에 의해 분리된 36.7°의 피크는 제외시켜야 한다.
최종적으로 사용되는 델타피크는 (143), (146)면에 해당되는 2개의 피크이다.
그러나, 45~50°의 제타상 영역에서는 피크 분리가 필요하지 않으며 (421)면에 해당하는 1개의 피크를 사용한다. 감마상에 대해서는 본 발명에서 수행된 영역중에서 38.4°부근에서 델타상과 중복되어 나타나는 것으로 생각될 수 있으나, 감마상 분율의 피크가 계산 편차 내에 존재함으로서 계산시 델타 피크에 속하여 계산됨을 원칙으로 할 수 있다.
합금상 분율 계산은 이렇게 분리된 피크들의 적분강도를 계산하여 전체 적분강도 합 중의 제타상이 포함된 비율을 합금상 분율로 계산한 다음 식 1로 나타낸다. 계산에 앞서 행해지는 준비단계로서 피크의 백그라운드를 제거하여야 한다.
Figure 112007094083016-pat00005
I zeta : 제타상의 적분강도
I delta : 델타상의 적분강도
식(1)을 식(2)로 변환하여 전체 합금상 중 제타상을 제외한 합금상 분율인 APR(Alloy Phase Ratio)로 표시하여 이용한다. 여기서, APR은 전체 도금층 합금상들의 체적분율에서 제타상의 체적분율을 제외한 분율을 의미한다.
Figure 112007094083016-pat00006
위에서 정립된 측정 방법과 측정값을 이용하여 실제 합금화 예측모델식을 도출 및 적용한 방법과 도 1 내지 도 4의 그래프를 참조하여 합금화 예측모델 프로그램(GA Calc)의 구성과 작용에 대해 상세히 설명한다.
XRD 측정방법을 이용하여 얻어진 피크 정보는 위에서 설명된 식(1)를 이용한 계산을 통하여 최종적으로 식(2)에 의해 합금상 분율값으로 표현할 수 있다. 여기서 나타내는 합금상 분율값은 APR(%)로 명명하며 전체도금층 체적분율에서 제타상 비율을 제외한 나머지 체적분율을 나타낸다.
이와 같이, 계산된 값 APR(%)은 아래의 합금화 예측 모델식(3)에 의한 형태의 함수로 나타내어 진다. 이 합금화 모델식은 주어진 도금조건, 즉 도금 부착량, 도금욕 Al농도 및 강판의 온도에 따른 함수로 표현할 수 있으며 실제 도금실험을 통하여 식(4)에 의한 형태의 함수로 나타낼 수 있으며, 변수 Y1, Y2 및 Y3는 위의 도금조건의 함수로 이루어진다. 이때 모델식을 이루는 도금실험에 사용 되어진 기본 강종은 DDQ급의 강판으로 하며, 합금화로 유지대 출구온도 및 기본 라인속도는 380℃ 및 110 mpm으로 한다.
Figure 112007094083016-pat00007
APR(%): Alloy Phase Ratio
TGA: 합금화 온도
A1, A2: 도금 인자 영향 계수
k: 상수
Y1, Y2, Y3: 도금부착량, 도금욕 Al농도 및 강판온도로 이루어진 함수
본 발명의 상기 얻어진 합금화 예측 모델에 기초하여, 특정 도금조건 및 특정 강종성분에서 실시되는 합금화공정시에 원하는 합금상 분율을 입력함으로써 그로부터 얻어진 최적의 합금화 온도에 강판의 합금화를 종료함으로써 원하는 가공성 및 표면 품질을 갖는 합금화 용융아연도금 강판을 제조할 수 있다.
다만, 이 경우에는 특정 도금조건 및 특정 강종성분에 제한되므로, 다양한 도금조건 및/또는 강종성분에 대한 사항도 고려함으로써, 상기 합금화 예측 모델은 다양한 형태의 보상 모델 형태로 발전될 수 있으며, 실제 조건에 따라 보다 정밀한 합금화 온도를 산출하는 모델로 사용될 수 있다.
대표적으로, 이러한 보상 모델은, 유지대(합금화로)의 출구온도와 라인속도에 대한 보상 모델과, 강종성분에 대한 보상 모델을 고려할 수 있다.
먼저, 유지대(합금화로)의 출구온도와 라인속도에 대한 보상 모델을 설명한다.
상기 기본 합금화 예측모델식을 가지고 현장의 히트 사이클(heat cycle)에 맞는 즉, 유지대 출구온도 및 라인속도 보정을 하기 위하여 아래 식(5) 및 식(6)에 의하여 유지대 출구 온도 및 라인속도에 따른 모델식으로부터 보정된 합금화 온도 TGA,V를 구한다. 이때 실제 라인속도 별 도금실험을 통하여 상수값 α, β를 구하여 보상 가중치(w)를 정한다.
Figure 112007094083016-pat00008
추가적으로, 앞서 설명한 바와 같이, 강판 강종성분에 대한 보상 모델을 고려할 수 있다. 강판의 강성분에 따른 성분별 온도 보상을 하기 위하여 현장에서 실제 작업한 합금화온도에서 라인속도 보상에 의한 합금화 온도 T GA,V 를 뺀 값을 성분차이에 의한 합금화 온도차이로 정한다.
Figure 112007094083016-pat00009
TGA,현장실적 : 현장에서 실제 작업한 합금화 온도
T GA,V : 라인속도까지 고려한 모델식의 합금화 온도
ΔTGA,Element : 성분 차이에 의한 합금화 온도 차이
ΔTGA,Element를 구하기 위하여 실제 현장실적 성분과 모델에 사용된 성분값의 차이를 구하고 회귀식을 통하여 식 8을 구하여 각 성분에 의한 보상 상수값 θ를 구하고 라인속도 보상모델에 성분보상 모델 ΔTGA,Element을 적용하여 최종적으로 합금화온도 TGA,Element를 구하게 된다.
Figure 112007094083016-pat00010
θElement n: 성분보상상수
ΔElement n = 성분 n의 현장실적 - 모델에 사용된 성분 n의 값
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 합금화 온도에 따른 합금상 분율 예측 모델은 기본 모델 형태와 함께, 현장 조건에 따른 라인속도와 출구온도에 따른 모델 및 강종별 합금화 온도에 따른 모델로 구분하여 설명되었으나, 본 발명의 바람직한 실시형태에서는 기본 모델과 각 라인속도와 출구온도 및 강종별 합금화 온도에 따른 모델은 원하는 합금상 분율을 얻기 위한 최적의 합금화 온도를 결정하는 3단계 절차로 활용될 수 있다. 즉, 기본 모델 합금화 온도(TGA), 라인속도 보상모델 합금화 온도(TGA,V), 그리고 최종적으로 식(9)에 나타내어진 성분보상 모델 합금화 온도(TGA,Element)를 구하도록 프로그램에 적용함으로써 실제 공정에서 유익하게 적용될 수 있는 합금화 공정 제어방법으로서 채용될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태, 즉 3단계 절차를 통해서 최적의 합금화 온도를 산출하는 과정을 설명한다.
도 1에 나타난 바와 같이, GA Calc 프로그램의 포워드 연산(Forward Calculation)화면에서 제1 단계의 각 도금조건을 입력하고 계산하면 합금화 모델식에 의하여 온도별 합금상 분율(APR)이 도시된다.
제2 단계에서는 라인속도 보상모델 합금화 온도(TGA,V)를 구한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 라인속도, 합금화로 유지대 출구온도를 입력하고 계산하면, 라인속도 보상모델식에 의한 온도별 합금상 분율(APR)을 표시할 수 있다.
최종적으로, 제3 단계 의하여 강종에 포함된 각 성분값들을 입력하면 실제로 현장에서 적용되는 합금화 온도별 합금상 분율값이 표시될 수 있다.
도 4에 계산된 예시화면을 보면 지정된 강종의 강판이 현장에 투입되게 되면 합금화 온도 520℃에서 작업시 최종적으로 생산된 도금층의 합금상 분율값 APR이 96.7% 예측됨을 알 수 있으며, 표시된 프로세스 윈도우는 작업 온도편차 ±5℃, 측정 APR 편차 ±3%를 표시하고 있다.
GA 강판에 생성된 합금상들의 분포는 합금화 조건에 상당히 민감하게 변화하게 되는데 이 분포가 GA 강판의 품질을 대표하며 가공성 및 파우더링에 직접적인 영향을 미친다.
우선, 도 5를 통하여 프로그램의 결과를 실제 조업된 연질 GA강판의 실적과 비교하여 보았다. 도 5에 표시된 점 하나는 합금화 예측모델 프로그램 GA Calc에서 그려진 곡선 하나 중 한 점을 의미하며 각 점들의 군집은 합금화 예측모델 곡선 즉, 포물선 형태의 곡선의 유형을 나타내어 예측모델과의 정합성을 보여주고 있다. 이는 온도가 증가함에 따라 합금상 분율(APR)값이 증가함을 나타낸다.
도 6과 도 7을 통하여 본 발명에서 제시한 방법을 이용하여 얻은 합금상 분율(APR) 변화 결과를 합금화도(Fe%)와 비교하여 보았다.
도 6의 경우는 연질강의 GA 제조에 있어 실험실에서 제조한 합금상 분율이 상이한 도금강판들에 대하여 합금상 분율(APR) 측정 결과를 합금화도(Fe%)와 비교하였으며, 도 7의 경우는 연질강의 경우 실제 현장에서 생산된 코일들의 합금상 분율(APR)결과를 합금화도(Fe%)와 비교한 결과이다.
본 결과를 통하여 역시 합금상 분율(APR)과 합금화도(Fe%)의 정합성을 확인할 수 있었으며, 이는 합금화 예측모델 구현에서 결과값에 해당하는 합금상 분율(APR)값이 금속학적으로도 의미 있는 값으로서의 역할을 하고 있음을 알 수 있다. 또한, 상당히 좁은 범위의 합금화도 편차를 합금상 분율(APR)측정 결과를 통하여 보정할 수 있는 수단으로 사용할 수 있다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 합금화 예측모델 프로그램(GA Calc) 제1 단계의 계산 화면을 나타낸다.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 합금화 예측모델 프로그램(GA Calc) 제2 단계의 계산 화면을 나타낸다.
도3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 합금화 예측모델 프로그램(GA Calc) 제3 단계의 계산 화면을 나타낸다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 합금화 예측모델 프로그램 조업 프로세스 윈도우의 표시의 일 예를 나타낸다.
도5는 본 발명의 연질 GA강판의 합금화온도 별 APR(합금상 분율값) 측정 결과(현장 실적)를 나타내는 그래프이다.
도6는 본 발명의 연질 GA강판의 합금화도(Fe %) 별 APR(합금상 분율값) 측정 결과(Lab. 테스트)를 나타내는 그래프이다.
도7는 본 발명의 연질 GA강판의 합금화도(Fe %) 별 APR(합금상 분율값) 측정 결과(현장 실적)를 나타내는 그래프이다.

Claims (10)

  1. 합금화 용융아연도금 강판의 도금층에 X선을 조사하여 회절된 X선을 측정하는 단계;
    상기 회절된 X선으로부터 제타상 피크, 델타상 피크 및 감마상 피크를 분리하는 단계;
    상기 분리된 각 합금상의 피크 중 제타상과 델타상이 혼재하는 피크를 제외시킨 후에, 상기 각 합금상 피크의 적분강도를 산출하는 단계; 및
    상기 전체 합금상의 적분강도에서 제타상 피크의 적분강도가 제외된 합금상 분율을 상기 도금층의 합금상 분율로 정의하는 단계를 포함하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X선을 측정하는 단계는, 박막 X선 회절법을 이용하여 실시되며,
    상기 박막 X선 회절측정조건으로, 입사빔의 각도는 1∼20°이며, 회절된 X선의 측정범위는 35∼40°및 45∼50°영역으로 선택한 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각 피크를 분리하는 단계는,
    상기 회절된 X선 측정범위가 35∼40°인 영역에서 디컨버루션법(deconvolusion method)를 이용하여 델타상의 피크와 제타상의 피크를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 합금상 피크의 적분강도를 산출하는 단계는,
    (143)면 및 (146)면에 각각 해당되는 2개의 델타상 피크와, (421)면에 해당되는 1개의 제타상 피크의 적분강도를 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도금층의 합금상 분율(APR)로 정의하는 단계는, 아래의 식(1) 및 식(2)에 의해 정의되며,
    Figure 112007094083016-pat00011
    Figure 112007094083016-pat00012
    여기서, I zeta 및 I delta는 각각 제타상의 적분강도 및 델타상의 적분강도인 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 분율 측정방법.
  6. 특정 도금조건 및 특정 강종성분에서 합금화 용융아연도금 강판 샘플의 도금층에 대해 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 측정방법으로 합금화 온도에 따른 합금상 분율을 측정하여 합금화 예측 모델을 구축하는 단계;
    상기 합금화 예측 모델에 실제 합금화 용융아연도금 강판의 도금층의 원하는 합금상 분율을 입력하면 최적의 합금화 온도를 제공하는 단계; 및
    상기 최적의 합금화 온도에서 상기 실제 합금화 용융아연도금 강판의 도금층의 합금화를 종료하는 단계를 포함하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서
    상기 합금화 예측 모델은 아래의 식(3)으로 표시되며,
    Figure 112009045944177-pat00013
    여기서, TGA는 합금화 온도이며, A1 및 A2는 각각 서로 다른 도금 인자의 영향 계수이고, k는 상수인 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 합금화 예측 모델은 아래의 식(4)로 표시되며,
    Figure 112009045944177-pat00014
    여기서, TGA는 합금화 온도이며, Y1, Y2 및 Y3는 각각 도금부착량, 도금욕 Al농도 및 강판온도로 이루어진 함수인 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 합금화 예측 모델을 구축하는 단계는,
    합금화 공정의 라인속도 및 합금화로의 출구온도에 따른 합금화 온도의 보상 가중치를 산출하여 상기 합금화 예측 모델에 적용함으로써 상기 라인속도 및 출구온도에 따라 보상된 합금화 예측 모델을 구축하는 단계를 포함하며,
    상기 최적의 합금화 온도를 제공하는 단계에서 입력되는 데이타는, 상기 실제 합금화 용융아연도금 강판의 합금화 공정에 사용되는 라인속도 및 합금화로의 출구온도를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 합금화 예측 모델을 구축하는 단계는,
    강판의 강종 성분에 따른 합금화 온도의 보상 가중치를 산출하여 상기 합금 화 예측 모델에 적용함으로써 상기 강종 성분에 따라 보상된 합금화 예측 모델을 구축하는 단계를 포함하며,
    상기 최적의 합금화 온도를 제공하는 단계에서 입력되는 데이타는, 상기 실제 사용되는 합금화 용융아연도금 강판의 강종 성분의 값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합금화 용융아연도금 강판의 도금층 합금상 제어 방법.
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