KR100971524B1 - 법랑용 강판의 품질 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은,

a) 법랑용 강판의 한쪽면에 유약(Frit)을 시유하고, 건조 및 소성하여 법랑 시험편을 준비하는 단계;

b) 상기 시험편의 법랑유약이 코팅되지 않은 면을, 전극 및 전해액 공급관을 포함하며 스탠딩 상태의 시험편에 의하여 밀봉되도록 개구되어 있는 수소발생 전해조의 개구부에 밀봉하여 고정시키는 단계;

c) 상기 수소발생 전해조에 전해액을 공급하고, 전원공급수단의 음극과 상기 시험편을 연결하고, 양극과 상기 전극을 연결하여 전류를 공급함으로써 수소를 분해하는 단계;

d) 상기 전류 공급 시점을 체크하고, 그 시간부터 시험편의 법랑유약 코팅 면을 관찰하면서 파편(피쉬 스케일)이 발생된 시점까지의 시간을 측정하는 단계를 포함하는 법랑용 강판의 품질 측정 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

법랑용 강판, 피쉬 스케일, 품질 측정 방법, 수소 투과

Description

법랑용 강판의 품질 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING THE QUALITY OF ENAMELED METAL PLATE}

본 발명은 법랑용 강판의 품질 측정 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 법랑강판은 프레싱공정을 거친 법랑용 강판의 표면을 탈지공정, 산세공정 및 니켈플래싱(Ni-Flashing)공정을 거쳐 중화시키고, 이와 같이 중화된 법랑용 강판에 법랑유약을 코팅하여 건조시킨 후, 소성공정 및 냉각공정을 거쳐 제조하고 있다.

상기한 바와 같은 법랑강판의 제조에 있어서, 보통 소성공정 중에서 수증기와 법랑유약의 수분이 가수분해되면서 수소가스가 발생하여 강판조직의 내부로 고용된다. 이와 같이 강판 조직상에 고용된 수소는 해당 강판의 수소고용능력이 충분하지 못할 경우, 냉각공정 중에 과포화 고용상태를 이루게 되면서 그 과포화분의 수소가 강판조직외부로 방출된다. 이때 상기 강판의 표면에 코팅되어 있던 법랑유약 코팅층은 상기와 같은 과포화 방출 수소 가스압에 의해 물고기 비늘 모양으로 균열되는데 이를 이른바 파편(피쉬 스케일) 현상이라고 한다.

따라서, 상기한 바와 같은 파편(피쉬 스케일) 현상의 발생 정도는 법랑용 강판의 수소고용능력과 관계되어 제품의 품질을 좌우하게 되는데, 수소고용능력이 클수록 파편(피쉬 스케일)의 발생가능성이 작아지게 된다.

법랑용 강판의 파편(피쉬 스케일) 억제 능력(수소고용능력)을 평가하는 종래의 기술로는 다음과 같은 것이 있다.

(1) DIN EN ISO 10209에 의한 방법

시험방법은 다음과 같다.

1) 전처리된 강판을 준비한다.

2) 상기 강판에 유약(Frit)을 시유하고 소성하여 법랑한다.

3) 법랑한 것을 30분 동안 냉동실(-16℃)에 넣어 둔다.

4) 그 후에 법랑 판을 30분 동안 오븐(140℃)에 넣어 둔다.

5) 평가: 만약 표시된 부분에서 어떤 산화(파편)도 발견되지 않으면 법랑 작업에 적합한 철판으로 인정한다.

상기의 기술은 철판 품질에 대한 명확한 한계기준을 제시하지 못하며, 품질 테스트에 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.

(2) 상온에서 관찰을 통한 철판 품질 측정

이 방법은 일반적으로 사용되는 방법으로 법랑된 철판을 3~7일간 보관하면서 어떤 산화(파편)도 발견되지 않으면 품질을 인정하는 방법이다. 그러나, 이 방법 역시 시간이 오래 걸리며, 정확하고 구체적인 측정결과를 기대하기 어렵다.

(3) 수소 투과 시간을 측정하는 방법

법랑용 강판의 수소고용능력을 강판 시험편의 일측에서 발생시킨 수소가 시험편 반대측으로 투과되어 나올 때까지의 시간을 측정하여 판단하는 방법이며, 이때 측정된 수소투과시간이 길수록 그 강판은 그만큼 더 큰 수소고용능력을 지니는 것으로 판단된다(한국 등록특허공보10-032578 및 10-0547482).

그러나, 이러한 방법은 극소량의 수소가 투과되어 나올 경우 이의 관찰이 용이하지 않으며, 그러한 관찰을 위하여 복잡한 장치 및 테스트 절차가 필요하다는 단점이 있다.

또한, 이러한 테스트 결과는 법랑용 강판의 구체적이고 정확한 평가 기준으로 인정하기 어려운 문제가 있다. 왜냐하면, 동일한 수소고용능력을 가지는 경우에도 파편(피쉬 스케일)의 발생 여부는 법랑용 강판의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 따라서 수소의 투과 시간만을 절대적 기준으로 삼은 법랑용 강판의 품질 평가 결과는 구체성이 약하다는 단점을 가지기 때문이다. 그러므로 이러한 방법으로 법랑용 강판의 구체적이고 정확한 품질을 평가하는 데는 한계가 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 간단한 장비를 사용하며 테스트 시간이 짧을 뿐만 아니라, 법랑용 강판에 대한 구체적이고 정확한 품질의 평가가 가능한 철판 품질 측정 방법 및 이에 사용되는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은,

a) 법랑용 강판의 한쪽면에 유약(Frit)을 시유하고, 건조 및 소성하여 법랑 시험편을 준비하는 단계;

b) 상기 시험편의 법랑유약이 코팅되지 않은 면을, 전극 및 전해액 공급관을 포함하며 스탠딩(Standing) 상태의 시험편에 의하여 밀봉되도록 개구되어 있는 수소발생 전해조의 개구부에 밀봉하여 고정시키는 단계;

c) 상기 수소발생 전해조에 전해액을 공급하고, 전원공급수단의 음극과 상기 시험편을 연결하고, 양극과 상기 전극을 연결하여 전류를 공급함으로써 수소를 분해하는 단계; 및

d) 상기 전류 공급 시점을 체크하고, 그 시간부터 시험편의 법랑유약 코팅 면을 관찰하면서 파편(피쉬 스케일)이 발생된 시점까지의 시간을 측정하는 단계를 포함하는 법랑용 강판의 품질 측정 방법을 제공한다.

본 발명은, 또한,

a) 전극 및 전해액 공급관을 포함하며 스탠딩 상태의 시험편에 의하여 밀봉되는 개구부를 갖는 수소발생 전해조;

b) 상기 전극에 양의 전류를 공급하고 상기 시험편에 음의 전류를 공급하는 전원공급수단; 및

c) 상기 시험편을 상기 개구부에 밀봉하고 고정하는 시험편고정장치를 포함하는 법랑용 강판의 품질 측정 장치를 제공한다.

본 발명의 법랑용 강판의 품질 측정 방법을 사용하면, 간단한 장비를 사용하여 짧은 시간 동안에 법랑용 강판에 대한 구체적이고 정확한 품질의 평가가 가능하다. 또한, 상기의 방법에 사용되는 법랑용 강판의 품질 측정 장치는 구성이 간단하여 경제적이고, 조작이 단순하며 사용이 용이한 장점을 제공한다.

본 발명은,

a) 법랑용 강판의 한쪽면에 유약(Frit)을 시유하고, 건조 및 소성하여 법랑 시험편을 준비하는 단계;

b) 상기 시험편의 법랑유약이 코팅되지 않은 면을, 전극 및 전해액 공급관을 포함하며 스탠딩(Standing) 상태의 시험편에 의하여 밀봉되도록 개구되어 있는 수소발생 전해조의 개구부에 밀봉하여 고정시키는 단계;

c) 상기 수소발생 전해조에 전해액을 공급하고, 전원공급수단의 음극과 상기 시험편을 연결하고, 양극과 상기 전극을 연결하여 전류를 공급함으로써 수소를 분해하는 단계; 및

d) 상기 전류 공급 시점을 체크하고, 그 시간부터 시험편의 법랑유약 코팅 면을 관찰하면서 파편(피쉬 스케일)이 발생된 시점까지의 시간을 측정하는 단계를 포함하는 법랑용 강판의 품질 측정 방법에 관한 것이다.

상기 a)단계에서, 법랑유약의 시유는 법랑용 강판에 탈지공정과 산세공정 등의 전처리를 행한 후 행하는 것이 바람직하다. 또한, 법랑유약이 시유된 강판의 건조는 80~150℃에서 5~20분간 건조시키는 것이 바람직하며, 소성은 750~950℃에서 행한다.

상기 b) 단계에서, 상기 시험편의 법랑유약이 코팅되지 않은 면을 수소발생 전해조의 개구부에 밀봉시키기 전에 그 면을 샌딩처리(Sanding)로 전처리하는 것이 바람직하다.

이 단계에서 시험편의 법랑유약이 코팅되지 않은 면이 수소발생 전해조의 개구부에 밀봉하여 고정됨으로써, 법랑유약이 코팅되지 않은 일면은 전해액과 직접 접촉하여 전기 분해시 음극으로 작용할 수 있게 된다. 또한, 전기분해에 의해 발생된 수소가 그 면을 통하여 투과함으로써 법랑유약이 코팅된 타면에서 파편(피쉬 스케일)의 관찰을 통하여 간단하게 법랑용 강판의 품질을 평가할 수 있게 된다.

상기 c) 단계에서, 전해액은 이 분야에서 일반적으로 사용 가능한 것이라면 제한 없이 사용할 수 있지만, H₂SO₄ 2~20중량%, As₂O₃ 0.02~4중량%, HgCl₂ 0.01~1중량%, 증류수 75~97.97중량%를 포함하는 전해액을 사용하는 것이 바람직하다.

이 단계에서 상기 전해액은 전기 분해에 의하여 수소를 발생시키는 동시에 법랑용 강판의 표면으로 수소가 침투하기 용이하도록 강판의 부식을 일으킨다. 이때 전원공급수단에 의해 인가되는 전류는 3.5~4.5A, 전압은 4.5~9.0의 범위가 바람직하다. 상기 사용전류가 3.5A 미만이면 수소투과시간이 너무 오래 걸려 법랑용 강판의 품질측정시간이 너무 길어지고, 4.5를 초과하면 전극 및 전해액의 과열과 전극연결부 단선과 같은 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.

본 발명에 대한 철판 품질 측정은, 상기 d)단계에서와 같은 방법으로 수소분해 전해조에 전류를 공급한 시점부터 시험편에 파편(피쉬 스케일)이 발생된 시점까지의 시간을 측정하여 법랑용 강판의 품질을 결정하기 때문에 구체적이고 정확한 품질의 평가가 가능하다.

상기 d)단계에서 파편(피쉬 스케일)의 발생 시점은 육안 관찰 또는 확대경을 이용한 관찰에 의하여 결정할 수 있으며, 이 분야에 적용될 수 있는 다양한 방법을 사용하여 관찰을 보다 용이하게 하거나 자동화 시스템을 구성하여 결정할 수도 있다. 예컨대, 파편을 관찰하는 시험편의 법랑유약 코팅면을 물에 잠기게 하는 방법을 활용하면 파편의 발생시에 기포가 발생하므로 이를 관찰하여 파편의 발생 시점을 쉽게 확인할 수 있으며, 이 기포의 발생 검출을 자동화 하면 편리하게 파편의 발생시점을 알 수 있다.

본 발명은, 또한,

a) 전극 및 전해액 공급관을 포함하며 스탠딩 상태의 시험편에 의하여 밀봉되는 개구부를 갖는 수소발생 전해조;

b) 상기 전극에 양의 전류를 공급하고 상기 시험편에 음의 전류를 공급하는 전원공급수단; 및

c) 상기 시험편을 상기 개구부에 밀봉하고 고정하는 시험편고정장치를 포함하는 법랑용 강판의 품질 측정 장치에 관한 것이다.

이하에서 도면(도 1 및 2)을 참조하여 본 발명의 장치를 더욱 상세히 설명한다.

상기 a)수소발생 전해조(1)는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 재질로 제조된 것을 사용할 수 있으며, 전해액과 반응하지 않는 재질로 제조된 것이라야 한다.

상기 수소발생 전해조는 전해액 공급관(3)외에 오버플로우관(6)을 더 포함할 수 있으며, 이에 의하여 초과 공급되는 전해액은 안전하게 밖으로 배출될 수 있다.

상기 전극은 백금 전극, 티타늄 백금도금 전극, 스테인레스 전극 등 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 전기 분해의 특성을 고려하여 제한 없이 사용될 수 있다.

상기 개구부(2)는 시험편(11)과 결합되는 말단부에 실링재(5)를 구비하여 밀봉이 확실하게 되도록 구성될 수 있다.

상기 b)전원공급수단(12)으로는 이 분야에서 통상적으로 사용되고 있는 것이 사용될 수 있으며, 본 발명의 측정장치의 작동에 필요한 전류의 공급, 조절 및 차단을 제어하는 수단과 전원공급상태를 표시하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 c)시험편고정장치(7)는 시험편을 견고하게 밀봉하고 고정할 수 있는 것이라면 이 분야에서 사용되고 있는 어떠한 장치라도 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 시험편고정장치는 시험편의 견고한 밀봉 및 고정과 더불어 시험편의 법랑유약 코팅면의 관찰이 용이하도록 구성(도 1의 피쉬 스케일 관찰부 8 참조)되어야 한다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 범위가 실시예에 의해 한정 되는 것은 아니다.

실시예 1: 법랑용 강판의 품질 측정

SPP(12×12cm)에 탈지공정과 산세공정의 전처리를 행한 후, 에나멜을 80~120㎛ 두께로 한쪽 면만 시유했다. 그 후 상기 SPP를 100℃에서 10 분간 건조시키고 819℃에서 4분간 소성하였다. 상기 법랑유약으로 코팅된 시험편의 코팅되지 않은 면을 샌딩처리로 전처리 한 후, 수소분해 전해조에 밀봉 및 고정하여 장착하였다. 수소분해 전해조에 전해액(HgCl₂ 10중량%, As₂O₃ 3중량%, HgCl₂ 0.5중량%, 증류수 86.5중량%로 구성)을 채웠다.

전원공급수단의 양극과 수소분해 전해조의 스테인레스 전극을 연결하고, 음극과 시험편을 연결하여 4.5A의 전류를 공급하였다. 이에 의해 수소분해에 의해 수소를 발생시키고, 시험편의 반대편 표면으로 수소가 침투하기 용이하도록 시험편의 부식을 발생시켰다. 이 후, 법랑유약 코팅면을 관찰하면서 전류를 공급한 시점부터 파편(피쉬스케일)이 발생하는 시점까지 걸린 시간을 체크하였다. 결과는 하기 의 표 1에 나타내었다.

	강판의 종류	강판의 두께(mm)	도막두께(㎛)	인가전류(A)	파편(피쉬 발생시간)
실험1	법랑용 탈탄 강판(SPP)	0.7	80~120	4.5	8분 58초
실험2	법랑용 탈탄 강판(SPP)	0.7	80~120	4.5	9분 17초
실험3	법랑용 탈탄 강판(SPP)	0.7	80~120	4.5	9분 01초
실험4	법랑용 탈탄 강판(SPP)	0.7	80~120	4.5	8분 32초

실시예 2: 법랑용 강판의 품질 측정

SCP(12×12cm)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 법랑용 강판의 품질을 측정하고 결과를 하기 표 2 나타내었다.

	강판의 종류	강판의 두께(mm)	도막두께(㎛)	인가전류(A)	파편(피쉬 발생시간)
실험1	냉간압연강판(SCP)	0.7	80~120	4.5	4분 32초
실험2	냉간압연강판(SCP)	0.7	80~120	4.5	5분 17초
실험3	냉간압연강판(SCP)	0.7	80~120	4.5	3분 56초
실험4	냉간압연강판(SCP)	0.7	80~120	4.5	4분 04초

상기 실시예 1 및 2에 의한 시험결과(표 1 및 2)를 보면, 표 2에 나타낸 바와 같이, 법랑용 강판으로 부적합한 것으로 당업계에 알려져 있는 냉간압연강판(SCP)에 대한 실험 1~4에서는 피쉬 스케일 발생에 걸린 시간이 4~5분으로 매우 짧았다. 반면, 표 1에 나타낸 바와 같이, 법랑용으로 적합한 것으로 알려져 있는 법랑용 탈탄강판(SPP)에 대한 실험 1~4에서는 피쉬 스케일 발생에 걸린 시간이 8~9분으로 길어서 SPP의 뛰어난 수소고용능력이 확인되었다.

이러한 시험결과는 본 발명의 평가 방법의 신뢰성을 나타내는 것으로 평가될 수 있을 뿐만 아니라, 피쉬 스케일의 직접적인 발생을 근거로 법랑용 강판을 평가한 것이기 때문에 매우 구체적이고 정확한 데이터로 평가될 수 있다.

상기 표 1 및 표 2의 결과에 의하면, 본 발명의 법랑용 강판의 품질 측정 방법에서 4.5A의 전류를 사용하는 경우에 피쉬 스케일 발생에 걸린 시간이 8분 이상이 되면 일반적인 법랑용 강판으로서 안정적인 품질을 갖춘 것으로 평가할 수 있다고 하겠다.

도 1은 본 발명의 법랑용 강판의 품질 측정 장치의 일예(시험편의 고정 전)를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 법랑용 강판의 품질 측정 장치의 일예에 시험편이 고정된 상태를 도시한 것이다.

<도면 부호 설명>

1:수소분해 전해조 2:개구부

3:전해액공급관 4:전극에 대한 전원공급선

5:실링재 6:오버플로우관

7:시험편고정장치 8:피쉬 스케일 관찰부

9:시험편 장착부 10:시험편고정장치 고정 나사

11:전원공급장치 12:시험편

13:시험편에 대한 전원공급선 14:시험편의 법랑유약 코팅면

Claims (8)

1. a) 법랑용 강판의 한쪽면에 유약(Frit)을 시유하고, 건조 및 소성하여 법랑유약이 코팅된 시험편을 준비하는 단계;

   b) 상기 시험편의 법랑유약이 코팅되지 않은 면을, 전극 및 전해액 공급관을 포함하며 스탠딩 상태의 시험편에 의하여 밀봉되도록 개구된 수소발생 전해조의 개구부에 밀봉하여 고정시키는 단계;

   c) 상기 수소발생 전해조에 전해액을 공급하고, 전원공급수단의 음극과 상기 시험편을 연결하고, 양극과 상기 전극을 연결하여 전류를 공급함으로써 수소를 분해하는 단계;

   d) 시험편의 법랑유약 코팅 면을 관찰하면서 전류를 공급한 시점부터 파편(피쉬 스케일)이 발생된 시점까지의 시간을 측정하는 단계를 포함하는 법랑용 강판의 품질 측정 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 시험편의 법랑유약이 코팅되지 않은 면을 수소발생 전해조의 개구부에 밀봉시키기 전에 그 면을 샌딩처리로 전처리하는 것을 특징으로 하는 법랑용 강판의 품질 측정 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전해액이 H₂SO₄ 2~20중량%, As₂O₃ 0.02~4중량%, HgCl₂ 0.01~1중량%, 증류수 75~97.97중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 법랑용 강판의 품질 측정 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 전원공급수단으로부터 인가되는 전류가 3.5~4.5A인 것을 특징으로 하는 법랑용 강판의 품질 측정 방법.
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