KR101355361B1 - 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치 및 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

이 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치는, 용융 아연 및 용융 Al을 함유하는 도금욕을 욕온 T1에서 저류하여, 도금욕 중에 침지된 강판을 도금하는 도금조와, 도금조로부터 이송된 도금욕을 T1보다도 낮은 욕온 T2에서 저류하여, 상기 도금욕 중의 Fe를 과포화로 하는 동시에, 제1 지금의 보급에 의해 욕 중 Al 농도 A2를 고농도로 유지함으로써, 상기 욕 중에 톱 드로스를 석출시켜, 상기 톱 드로스를 부상 분리하는 분리조와, 분리조로부터 이송된 도금욕을 T2보다도 높은 욕온 T3에서 저류하여, 상기 욕 중의 Fe를 미포화로 하여 드로스를 용해시키는 동시에, 제2 지금의 보급에 의해 욕 중 Al 농도 A3을 저농도로 조정하는 조정조와, 도금욕을 도금조, 분리조, 조정조의 순으로 순환시키는 순환부를 구비한다.

Description

합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치 및 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 방법 {APPARATUS FOR PRODUCING ALLOYING GALVANIZED SHEET STEEL AND METHOD FOR PRODUCING ALLOYING GALVANIZED SHEET STEEL}
본 발명은, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치 및 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조시에 생성되는 드로스를 무해화하기 위한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
본원은, 2010년 9월 2일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-196797호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
용융 아연-알루미늄계 도금 강판은, 자동차, 가전, 건재 등의 분야에서 다용되고 있다. 도금 강판의 대표 품종으로서, 도금욕 중의 알루미늄(Al) 함유량이 적은 것으로부터 차례로, 이하의 3종을 들 수 있다.
(1) 합금화 용융 아연 도금 강판(욕 조성 : 예를 들어, 0.125 내지 0.14질량％ Al-Zn)
(2) 용융 아연 도금 강판(욕 조성 : 예를 들어, 0.15 내지 0.25질량％ Al-Zn)
(3) 아연-알루미늄 합금 도금 강판(욕 조성 : 예를 들어, 2 내지 25질량％ Al-Zn)
이와 같이, 용융 아연-알루미늄계 도금 강판은, 용융 아연 및 용융 알루미늄을 포함하는 용융 금속을 함유하는 도금욕을 사용하여 도금된 강판이다. 이 도금욕은, 주성분인 아연(Zn)에, 도금 밀착성 개선 및 내식성 향상의 목적에서 알루미늄(Al)이 첨가되어 있고, 나아가서는 내식성 향상의 목적에서 마그네슘(Mg)이나 규소(Si) 등의 물질이 첨가되는 경우도 있다.
이하, 합금화 용융 아연 도금 강판을 「GA」, GA를 제조하기 위한 도금욕을 「합금화 용융 아연 도금욕(GA욕)」이라 칭한다. 또한, 용융 아연 도금 강판을 「GI」, GI를 제조하기 위한 도금욕을 「용융 아연 도금욕(GI욕)」이라 칭한다.
상기한 용융 아연-알루미늄계 도금 강판을 제조할 때, 도금욕 중에는 드로스라 칭해지는 이물질이 대량으로 생성된다. 이 드로스는, 강판으로부터 도금욕 중에 용해되는 철(Fe)과, 도금욕(용융 금속)에 포함되는 Al 또는 Zn과의 금속간 화합물이다. 이 금속간 화합물의 보다 구체적인 조성은, 예를 들어 Fe2Al5로 대표되는 톱 드로스나, FeZn7로 대표되는 보톰 드로스이다. 톱 드로스는, 상기 아연-알루미늄계 용융 도금 강판을 제조하는 모든 도금욕(예를 들어, GA욕, GI욕)에서 생성될 가능성이 있고, 한편, 보톰 드로스는, 합금화 용융 아연 도금욕(GA욕)에서만 생성된다.
톱 드로스는, 그 비중이 도금욕을 이루는 용융 금속보다도 작기 때문에, 도금욕 중에 부유하면서, 최종적으로는 욕면으로 부상한다. 도금욕 중에 부유하는 톱 드로스의 수가 많으면, 톱 드로스가 욕 중 롤 표면에 석출되어, 강판에 압박 흠집을 발생시키는 원인이 된다. 상기 부유 톱 드로스는, 욕 중 롤의 홈에 석출되어, 롤과 강판 사이의 겉보기의 마찰 계수를 저하시키므로, 롤 슬립이나 부전(不轉)을 유발하는 원인도 된다. 나아가서는, 비교적 직경이 큰 톱 드로스가 강판에 부착되면, 제품의 외관 품위를 저하시켜, 용도에 따라서는 등급이 떨어지게 된다.
한편, 보톰 드로스는, 그 비중이 도금욕을 이루는 용융 금속보다도 크기 때문에, 도금욕 중에 부유하면서, 최종적으로는 도금조 저부에 퇴적된다. 도금욕 중의 보톰 드로스의 수가 많으면, 톱 드로스와 마찬가지로, 욕 중 롤 흠집이나 롤의 슬립, 부전, 나아가서는 강판에의 부착에 의한 외관 품위의 현저한 열화 등의 문제가 발생한다. 또한, 보톰 드로스는, 톱 드로스와 같이 욕면으로 부상하여 무해화하는 일이 없고, 장시간 욕 중을 부유하거나, 일단 도금조 저부에 퇴적된 보톰 드로스가, 욕내 유동의 변화에 의해 다시 도금욕 중에 부유한다. 이로 인해, 보톰 드로스는, 톱 드로스보다 유해하다고 할 수 있다.
특히, 도금 강판의 생산성의 향상을 도모하기 위해, 도금욕에 침지되는 강판의 통판 속도를 고속화한 경우, 상기 강판의 고속 이동에 수반되는 욕 유동에 의해, 도금조 저부에 퇴적된 보톰 드로스가 욕 중에 말려 올라간다. 상기 드로스는 강판에 부착되어 드로스 흠집을 발생시키므로, 도금 강판의 품질 저하의 요인으로 되어 버린다. 따라서, 종래에는, 도금 강판의 품질을 확보하기 위해, 강판의 통판 속도를 억제하여, 생산성을 희생시킬 수밖에 없었다.
이상과 같은 톱 드로스 및 보톰 드로스가 야기하는 문제를 해결하도록, 종래부터 많은 제안이 이루어지고 있다. 이하에 나타내는 바와 같이, 이들 제안은, 도금욕과 드로스의 비중차를 이용하여 드로스를 침강 분리 또는 부상 분리하는 방법이 일반적이다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 드로스를 포함하는 아연욕을 도금조로부터 저류조로 유도하고, 드로스와 도금욕의 비중차를 이용하여, 드로스를 부상ㆍ침강 분리하는 드로스 제거 장치가 제안되어 있다. 이 장치에 있어서, 저류조의 용량은 10㎥ 이상이고, 아연욕의 이송량은 2㎥/h 이상이고, 저류조 내에는 욕류를 우회시키는 방해판이 설치되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 비교적 욕 흐름이 완만한 경우의 입자 침강 제거에서 성립하는 식을 채용하여 검토하고 있어, 드로스 제거 효과가 과대하게 평가되어 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 유해 드로스를 100㎛ 이상으로 규정하고 있지만, 오늘날 문제시되는 드로스 흠집에는, 드로스 직경 50㎛ 정도인 드로스가 원인이 되는 흠집이 포함되어 있다. 실제로는, 특허문헌 1보다도 효과가 큰 대책이 필요하다. 그런데, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 50㎛의 드로스를 제거 대상으로 한 경우, 42㎥ 이상의 저류조가 필요하게 되어 버리므로, 장치의 대형화를 피할 수 없어, 실용적이지 않다. 또한, 장치를 소형화하기 위해서는, 보톰 드로스의 침강 속도가 느리기 때문에, 특허문헌 1 이외의 대책이 필요해진다.
특허문헌 2에는, 도금조 내에 포위 부재를 설치하고, 포위 부재의 하부측에 보톰 드로스를 침강, 퇴적시킴으로써, 보톰 드로스의 말려 올라감을 방지하는 도금 장치가 제안되어 있다. 그러나, 이 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 도금 속도의 상승과 함께, 도금욕의 상부 영역에서의 욕류가 격렬해지므로, 하부 영역의 욕류도 점차 빨라진다. 이로 인해, 소직경 드로스는 침강하는 일 없이, 욕류를 타고 상부 영역으로 환류하므로, 드로스 제거 효율이 낮다. 또한, 현실적인 도금조 용량(예를 들어, 200t)으로 한 경우, 소직경 드로스는, 도금욕의 상부 영역과 하부 영역에서 환류하면서, 시간의 경과와 함께 성장하여, 결국에는 하부 영역에 침강한다. 그러나 그때에는, 도금욕의 상부 영역 및 하부 영역에는 침전 가능한 직경까지 성장한 보톰 드로스가 다량으로 부유하고 있는 상태로 되어 있으므로, 드로스 흠집 대책으로서는 효과가 낮다. 또한, 하부 영역에 퇴적된 보톰 드로스는 언젠가 제거할 필요가 있지만, 포위 부재가 있으면 드로스 제거 작업이 실질적으로 불가능하다. 포위 부재를 제거하기 위해서는, 상당한 수고와 시간을 필요로 하므로, 특허문헌 2에 기재된 기술은 실용적이지 않다고 할 수 있다.
특허문헌 3에 제안된 장치에서는, 도금 용기가 도금조와 드로스 제거조로 분할되고, 도금조 내의 용융 금속은 펌프에 의해 드로스 제거조로 이송된다. 그리고, 드로스 제거조가 드로스를 침강 제거하고, 청정화된 욕이 도금조에 설치한 개구부로부터 도금조 내로 환류된다. 그러나, 이 특허문헌 3에 기재된 방법에서는, 단순히 욕과 보톰 드로스의 비중차만을 이용하여 드로스를 분리하는 방법이므로, 소직경 드로스의 분리 효율이 낮아, 욕류를 타고 도금조로 환류되어 버린다. 또한, 현실적인 드로스 제거조 용량(예를 들어, 200t)으로 한 경우, 도금조에서 생성된 소직경 드로스는, 욕류를 타고 도금조와 드로스 분리조를 순환하면서, 시간의 경과와 함께 성장하여, 결국에는 드로스 제거조에 침강한다. 그러나 그때에는, 도금조 및 드로스 제거조에는 침전 가능한 직경까지 성장한 보톰 드로스가 다량으로 부유하고 있는 상태로 되어 있으므로, 특허문헌 3에 기재된 기술은 드로스 흠집 대책으로서는 효과가 낮다고 할 수 있다.
또한, 특허문헌 4에 제안된 도금 장치는, 도금 포트 내의 도금욕을 드로스 정출관으로 유도하고, 드로스 정출관 내에서 도금욕에 대한 냉각 및 가열을 복수회 반복한다. 이에 의해, 드로스를 성장시켜 제거하고, 청정화한 도금욕을 재가열조에서 재가열한 후 도금조로 복귀시킨다. 또한, 특허문헌 5에 제안된 도금 방법에서는, 도금 포트와는 별도로 서브 포트가 설치된다. 도금 포트로부터 보톰 드로스를 포함하는 용융 금속은 서브 포트로 이송되고, 서브 포트 내의 욕이 도금 포트보다 고온으로 유지되고, 또한 Al 농도가 0.14질량％ 이상으로 높아진다. 이에 의해, 도금욕에 포함되는 보톰 드로스를 톱 드로스로 변태시켜 부상ㆍ제거한다.
일본 특허 출원 공개 평10-140309호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-193212호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-095207호 공보 일본 특허 출원 공개 평05-295507호 공보 일본 특허 출원 공개 평04-99258호 공보
상술한 바와 같이, 특허문헌 1 내지 3에 기재된 종래의 드로스 제거 방법에서는, 도금욕의 욕온 제어를 행하지 않고, 단순히 드로스와 도금욕의 비중차만을 이용하여, 드로스를 침강 분리 또는 부상 분리하는 방법이 일반적이었다. 그러나, 이러한 제거 방법에서는, 소직경 드로스가 욕류를 타고 도금조로 환류해 버리므로, 드로스를 완전히 제거할 수 없어, 드로스의 제거 효율이 낮다고 하는 문제가 있었다. 또한, 도금욕 중의 소직경 드로스는, 분리조와 도금조 사이에서 욕류를 타고 순환하면서, 시간의 경과와 함께 성장하여, 결국에는 분리조에 침전된다. 그러나 이때에는, 침전 가능한 직경까지 성장한 드로스가 도금욕 중에 다량으로 부유한 상태로 되어 있으므로, 도금 강판의 드로스 흠집 대책으로서는 효과가 낮았다.
한편, 특허문헌 4에 기재된 방법에서는, 도금조 내의 용융 금속을 드로스 정출관 내로 이송하여, 상기 도금욕에 대한 냉각 및 가열을 복수회 반복함으로써, 드로스를 성장시켜 제거한다. 그런데, 이 특허문헌 4에 기재된 방법을 효과적으로 이용하기 위해서는, 특허문헌 4의 실시예에 기재된 바와 같이, 도금욕의 순환량을 0.5㎥/min(약 200t/h)으로 하여, 대유량의 욕 순환이 필요하다. 이러한 대유량의 도금욕에 대해, 상기 실시예에 기재된 바와 같이 2시간의 냉각 및 가열을 연속적으로 행하기 위해서는, 내용적 60㎥(약 400t)의 드로스 정출관과, 대용량의 냉각 장치 및 가열 장치가 필요해진다. 또한, 특허문헌 4에는, 드로스 정출관에서 성장한 드로스를 제거하는 방법이 명시되어 있지 않다. 필터를 사용하여 드로스를 제거하는 경우에는, 그 교환 작업이 실질적으로 불가능하고, 침강 분리에 의해 드로스를 제거하는 경우에는, 그것을 위한 침강조가 별도로 필요해져, 원리적으로는 가능하지만, 현실적으로는 운용이 곤란하다. 따라서, 특허문헌 4에 기재된 방법은 현실적이지 않다고 할 수 있다.
또한, 특허문헌 5에 기재된 방법은, 서브 포트 내의 도금욕의 욕온을 도금 포트보다도 고온으로 유지하고, 또한 Al 농도를 상승시킴으로써, 상기 도금욕에 포함되는 보톰 드로스를 톱 드로스로 변태시켜 부상 제거하는 것이다. 특허문헌 5의 실시예에 기재된 바와 같이, 도금 포트 내의 도금욕(욕온 460℃, Al 농도 0.1질량％)을, 서브 포트 내에서 욕온 500℃, 550℃로 승온하고, Al 농도를 0.15질량％로 상승시키는 조건에서는, 보톰 드로스의 일부는 톱 드로스로 변태시켜 부상 분리할 수 있을 수도 있다. 그러나, 이 방법에서는, 도금욕에 있어서의 Fe의 용해 한도가 대폭 상승(도금 포트욕의 포화 Fe 농도 : 0.03질량％, 서브 포트욕의 포화 Fe 농도 : 0.09질량％ 이상)하므로, 드로스의 대부분은 도금욕 중에 용해되게 된다. 즉, 서브 포트에서 도금욕의 욕온을 상승시키면, 상기 도금욕에 있어서의 Fe의 용해 한도가 증가하므로, 드로스의 대부분이 상기 도금욕 중에 용해되어 버려, 서브 포트에서 드로스를 부상 분리할 수 없다. 따라서, 상기 서브 포트 내의 도금욕을 강온하여 도금 포트로 복귀시키면, Fe의 용해도 차에 기인하여 드로스가 대량으로 생성되어 버리게 된다. 이와 같이, 특허문헌 5에 기재된 방법은, 현실적으로는 드로스 제거 효과에 큰 의문이 있다. 또한, 특허문헌 5의 방법에서는, 서브 포트에서의 드로스 제거 처리 후에, 상기 서브 포트 내에서 도금욕을 도금 포트의 욕온까지 강온하고 나서, 상기 도금욕을 회수하는 것이다. 따라서, 서브 포트에서의 드로스 제거 처리가 뱃치 처리로 될 수밖에 없으므로, 드로스 제거 처리를 연속적으로 행하는 경우에 비해, 드로스 제거 성능이 떨어진다.
상술한 바와 같이, 도금욕 중에 부유하는 드로스를 제거하는 방법은 오래전부터 검토되고 있고, 그 대부분은, 드로스와 도금욕의 비중차를 이용한 분리 방법이었다(특허문헌 1 내지 3 참조). 이 중, 보톰 드로스를 침강 분리하는 방법에서는, 보톰 드로스와 아연욕의 비중차가 작기 때문에, 보톰 드로스의 침강 속도가 느려, 현실적인 분리조 용량에서는 드로스를 거의 완전히 무해화하는 것(드로스 프리)은 곤란하였다.
한편, 톱 드로스를 부상 분리하는 방법은, 보톰 드로스를 침강 분리하는 방법보다도 유리하다. 그러나 통상의 GA 조업 조건하에서는, 보톰 드로스만, 또는 보톰 드로스와 톱 드로스의 혼성 상태에서 드로스가 생성되므로, 보톰 드로스를 톱 드로스로 변태시키는 방법이 필요해진다. 이 수단으로서 몇 가지의 사례가 거론되어 있다(예를 들어, 특허문헌 5 참조).
그러나, 상술한 바와 같이, 지금까지 제안된 종래의 드로스 제거 방법은, 욕 중 Al 농도의 제어가 곤란하거나, 그 기술 사상에 기술상의 무리가 있으므로, 실용화되어 있지 않다. 이들 종래 방법은, 그 드로스 제거 성능 및 효과가 불충분하거나, 드로스 제거 효과 자체에 큰 의문이 있는 것이었다.
본 발명은, 상기 문제에 비추어 이루어진 것이며, 목적으로 하는 것은, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조시에 도금욕 중에 불가피적으로 발생하는 드로스를, 효율적 또한 효과적으로 제거하여, 거의 완전히 무해화하는 것이 가능한, 신규 또한 개량된 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치 및 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본원 발명자들은, 상기 사정에 비추어 예의 노력하여, 드로스를 효과적 또한 효율적으로 제거하여, 계(系) 내에서 드로스를 거의 완전히 무해화(드로스 프리)하는 방법을 발견하였다. 이 방법은, 분할 구성된 3개의 조, 즉, 도금조와 분리조와 조정조 사이에서 도금욕을 순환시켜, (1) 도금조보다도 욕온이 낮은 분리조에서, 도금욕 중의 생성 드로스를 톱 드로스로서 석출시켜 비중차 분리하는 공정과, (2) 분리조보다도 욕온이 높은 조정조에서, 도금욕 중의 Fe를 미포화 상태로 하여, 분리조에서 완전히 분리 제거되지 않은 톱 드로스를 용해 제거하는 공정을 병용한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 각 형태는, 이하의 구성을 갖는다.
(a) 본 발명의 일 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치는, 용융 아연 및 용융 알루미늄을 함유하는 용융 금속인 도금욕을 소정의 욕온 T1로 보온하는 제1 보온부를 갖고, 상기 도금욕 중에 침지된 강판을 도금하는 도금조와, 상기 도금조의 도금욕 출구로부터 이송된 상기 도금욕을, 상기 욕온 T1보다도 낮은 욕온 T2로 보온하는 제2 보온부를 갖고, 상기 도금조 내의 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A1보다도 고농도의 알루미늄을 함유하는 제1 아연 함유 지금(地金)의 보급에 의해, 상기 도금조로부터 이송된 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A2를, 0.14질량％ 이상으로 하여 석출된 톱 드로스를 부상 분리하는 분리조와, 상기 분리조로부터 이송된 상기 도금욕을, 상기 욕온 T2보다도 높은 욕온 T3으로 보온하는 제3 보온부를 갖고, 상기 알루미늄 농도 A2보다도 저농도의 알루미늄을 함유하거나, 또는 알루미늄을 함유하지 않는 제2 아연 함유 지금의 보급에 의해, 상기 분리조로부터 이송된 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A3을, 상기 알루미늄 농도 A1보다도 높고, 또한 상기 알루미늄 농도 A2보다 낮은 농도로 조정하는 조정조와, 상기 도금욕을, 상기 도금조, 상기 분리조, 상기 조정조의 순으로 순환시키는 순환부를 구비한다.
(b) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 도금조 내의 상기 도금욕 중의 상기 알루미늄 농도 A1을 측정하는 알루미늄 농도 측정부를 더 구비하고, 상기 순환부가, 상기 알루미늄 농도 측정부의 측정 결과에 따라서, 상기 도금욕의 순환량을 제어해도 된다.
(c) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 분리조의 욕온 T2가, 상기 도금조의 욕온 T1보다도 5℃ 이상 낮고, 또한 상기 용융 금속의 융점 이상으로 되도록, 상기 제2 보온부에 의해 제어되어도 된다.
(d) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 조정조로부터 상기 도금조로 이송할 때의 상기 도금욕의 욕온 강하 폭을 섭씨 온도로 ΔTfall로 하면, 상기 욕온 T1, 상기 욕온 T2 및 상기 욕온 T3이, 섭씨 온도로, 하기 수학식 1 및 하기 수학식 2를 만족시키도록, 상기 욕온 T3이 상기 제3 보온부에 의해 제어되어도 된다.
Figure 112013017599065-pct00001
Figure 112013017599065-pct00002
(e) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 제2 아연 함유 지금을 용융시키는 프리멜트조를 더 구비하고, 상기 프리멜트조에서 용융된 상기 제2 아연 함유 지금의 용융 금속이, 상기 조정조 내의 상기 도금욕에 보급되어도 된다.
(f) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 순환부가, 상기 도금조, 상기 분리조 또는 상기 조정조 중 적어도 하나에 설치된 용융 금속 이송 장치를 구비해도 된다.
(g) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 강판의 주행에 수반되는 상기 도금욕의 흐름에 의해, 상기 도금조의 상부로부터 상기 도금욕이 유출되도록, 상기 도금조의 상기 도금욕 출구가, 상기 강판의 주행 방향 하류측에 위치해도 된다.
(h) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 도금조, 상기 분리조 또는 상기 조정조 중 적어도 2개가, 하나의 조를 둑부에 의해 구획하여 구성되고, 상기 둑부에 의해 구획된 각 조의 욕온이 독립적으로 제어되어도 된다.
(i) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 도금조 내의 상기 도금욕의 저류량이, 상기 순환부에 의한 1시간당 상기 도금욕의 순환량의 5배 이하여도 된다.
(j) 상기 (a)의 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 상기 분리조 내의 상기 도금욕의 저류량이, 상기 순환부에 의한 1시간당 상기 도금욕의 순환량의 2배 이상이어도 된다.
(k) 본 발명의 일 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 방법은, 용융 아연 및 용융 알루미늄을 함유하는 용융 금속인 도금욕을, 도금조, 분리조, 조정조의 순으로 순환시키면서, 상기 도금조에서, 상기 조정조로부터 이송된 상기 도금욕을 소정의 욕온 T1에서 저류하여, 상기 도금욕 중에 침지된 강판을 도금하고, 상기 분리조에서, 상기 도금조로부터 상기 분리조로 이송된 상기 도금욕을, 상기 도금조의 욕온 T1보다도 낮은 욕온 T2에서 저류하여, 상기 도금조 내의 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A1보다도 고농도의 알루미늄을 함유하는 제1 아연 함유 지금의 보급에 의해, 상기 도금조로부터 이송된 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A2를, 0.14질량％ 이상으로 하여, 석출된 톱 드로스를 부상 분리하고, 상기 조정조에서, 상기 분리조로부터 이송된 상기 도금욕을, 상기 분리조의 욕온 T2보다도 높은 욕온 T3에서 저류하여, 상기 분리조의 도금욕 중의 알루미늄 농도 A2보다도 저농도의 알루미늄을 함유하거나, 또는 알루미늄을 함유하지 않는 제2 아연 함유 지금의 보급에 의해, 상기 분리조로부터 이송된 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A3을, 상기 알루미늄 농도 A1보다도 높고, 또한 상기 알루미늄 농도 A2보다 낮은 농도로 조정한다.
상기 (a) 및 (k)에 기재된 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치 및 방법에 따르면, 도금조, 분리조, 조정조의 순으로 도금욕을 순환시킨다. 이에 의해, 상기 도금조에서는, 순환욕의 체류 시간을 짧게 할 수 있으므로, 도금조 내에서 드로스가 생성되거나, 유해 직경까지 성장하는 것을 회피할 수 있다. 이어서, 상기 분리조에서는, 순환욕의 욕온 저하에 의해 Fe를 과포화 상태로 함으로써, 욕 중의 Fe를 톱 드로스로서 석출시키는 동시에, 유입욕에 포함되는 무해 직경의 보톰 드로스도 톱 드로스로 변태시켜, 부상 분리시킬 수 있다. 또한, 상기 조정조에서는, 순환욕의 욕온 상승에 의해 도금욕 중의 Fe를 미포화 상태로 함으로써, 분리조에서 완전히 분리 제거되지 않은 소직경의 톱 드로스를 용해 제거하는 동시에, 지금의 보급에 의해, 조정조로부터 도금조로 이송하는 도금욕의 조성을 조정할 수 있다.
상기 (a) 및 (k)의 발명에 따르면, 도금조에서 드로스의 생성과 성장이 억제되고, 분리조에서 톱 드로스가 분리 제거되고, 조정조에서 잔류 드로스가 용해된다. 이로 인해, 도금욕 중에 불가피적으로 발생하는 드로스를 거의 완전히 무해화할 수 있다.
상기 (b)의 발명에 따르면, 분리조에 저류되는 도금욕의 욕 중 Al 농도를, 톱 드로스 생성 영역으로 하기 위해 필요한 농도로 높일 수 있다. 이로 인해, 분리조에서의 생성 드로스를 톱 드로스만으로 할 수 있다.
상기 (c)의 발명에 따르면, 분리조에 저류되는 도금욕의 Fe 용해 한도는 저하된다. 이로 인해, 과포화로 된 Fe량에 상당하는 드로스를 강제적으로 석출시킬 수 있다.
상기 (d)의 발명에 따르면, 조정조에 저류되는 도금욕의 욕온은 분리조보다도 높게 유지되고, 또한 도금조 내에서의 도금욕의 욕온 편차는 작아진다. 이로 인해, 조정조에서 잔류 드로스를 용해하는 것, 또한 도금조 내에서의 유해 직경 드로스의 생성을 억제할 수 있다.
상기 (e)의 발명에 따르면, 조정조에서 지금을 용해할 필요가 없어진다. 이로 인해, 조정조에서, 지금 투입에 수반되는 용융 금속의 급격한 온도 저하와, 그것이 원인으로 발생하는 드로스를 억제할 수 있다.
상기 (f)의 발명에 따르면, 도금조, 분리조, 조정조의 순으로 순환하는 도금욕의 욕 순환량이 제어된다. 이로 인해, 도금조의 도금욕에 요구되는 도금욕의 조성과, 분리조 도금욕에 요구되는 도금욕의 조성을 동시에 만족시킬 수 있다.
상기 (g)의 발명에 따르면, 도금조(1) 내에서의 도금욕(10A)의 국소적인 체류 영역이 형성되기 어려워진다. 이로 인해, 드로스가, 도금조(1) 내의 체류 영역에서 유해 직경까지 성장하는 것을 방지할 수 있다.
상기 (h)의 발명에 따르면, 도금조, 분리조, 조정조 중 3개 또는 2개의 조가 일체 구성된다. 이로 인해, 장치 구성을 간소화할 수 있다.
상기 (i)의 발명에 따르면, 도금조에 있어서의 도금욕의 체류 시간이 짧아진다. 이로 인해, 유해 직경으로 성장하기 전에 드로스를 도금조로부터 분리조로 유출시킬 수 있다.
상기 (j)의 발명에 따르면, 분리조에 있어서의 도금욕의 체류 시간이 길어진다. 이로 인해, 분리조에서 톱 드로스를 충분히 제거할 수 있다.
도 1은 각종 도금욕에 있어서의 드로스 생성 범위를 나타내는 3원계 상태도이다.
도 2는 욕온이 일정한 조건에서의 각 상(相)의 드로스의 성장을 나타낸 그래프이다.
도 3a는 도금조에 있어서의 드로스의 부유 상태를 설명하는 모식도이다.
도 3b는 도금조에 있어서의 드로스의 부유 상태를 설명하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치의 구성예 1을 도시하는 모식도이다.
도 5는 상기 실시 형태의 제1 변형예에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치의 구성예 2를 도시하는 모식도이다.
도 6은 상기 실시 형태의 제2 변형예에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치의 구성예 3을 도시하는 모식도이다.
도 7은 상기 실시 형태의 제3 변형예에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치의 구성예 4를 도시하는 모식도이다.
도 8은 상기 실시 형태의 제4 변형예에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치의 구성예 5를 도시하는 모식도이다.
도 9는 상기 실시 형태에 관한, 도금조의 욕온이 460℃인 경우의 각 조의 허용 욕온 범위를 나타내는 모식도이다.
도 10은 상기 실시 형태에 관한, 각 조에 있어서의 도금욕의 상태 천이를 나타내는 3원계 상태도이다.
도 11은 상기 실시 형태에 관한, GA욕의 상태를 설명하기 위한 3원계 상태도이다.
도 12는 상기 실시 형태에 관한, 분리조에서 모든 석출 드로스를 톱 드로스로 하기 위한 욕 조건을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 관한, 분리조의 용량과 드로스 분리 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 상기 실시예에 관한, 욕 순환량과 드로스 직경의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 상기 실시예에 관한, 도금조 유입욕의 욕온 편차와 드로스 직경의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
[1. 드로스 생성과 드로스 제거 방법에 관한 검토]
우선, 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치 및 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 방법의 설명에 앞서, 도금욕 중에 드로스(톱 드로스, 보톰 드로스)가 생성되는 요인이나, 상기 드로스를 제거하는 방법에 대해 검토한 결과에 대해 설명한다.
[1.1. 드로스 생성 범위]
상술한 바와 같이, 용융 아연-알루미늄계 도금 강판은, 주성분인 아연에 알루미늄이 첨가된 용융 금속을 사용하여 도금된 강판이다. 예를 들어, (1) 합금화 용융 아연 도금 강판, (2) 용융 아연 도금 강판, (3) 아연-알루미늄 합금 도금 강판 등이다.
합금화 용융 아연 도금 강판(GA)은, 용융 아연 도금 직후에 490 내지 600℃로 단시간 가열하여 용융 Zn과 강을 합금화 반응시켜, Zn-Fe계 금속간 화합물 피막을 형성한 강판이다. 상기 GA는, 예를 들어 자동차용 강판 등에 다용된다. 상기 GA의 도금층은, 강판으로부터 도금욕 중에 용해된 Fe와 Zn의 합금을 포함한다. GA를 제조하기 위한 도금욕(GA욕)의 조성은, 예를 들어 0.125 내지 0.14질량％ Al-잔류 Zn이다. 이 GA욕은, 강판으로부터 도금욕 중에 용해된 Fe를 더 포함한다. GA욕에는, 도금 밀착성을 향상시키기 위해, 아연욕에 대해 비교적 저농도의 Al이 첨가되어 있다. GA욕 중의 Al 농도가 지나치게 높으면, 이른바 알루미늄 배리어에 의해, 도금층이 Fe-Zn 합금화되기 어려워지므로, GA욕의 Al 농도는 소정의 저농도 0.125 내지 0.14질량％로 억제되어 있다.
용융 아연 도금 강판(GI)은, 일반적인 건재 등에 다용된다. GI를 제조하기 위한 도금욕(GI욕)의 조성은, 예를 들어 0.15 내지 0.25질량％ Al-잔류 Zn이다. GI욕의 Al 농도를 0.15 내지 0.25질량％로 함으로써, 강판에 대한 도금층의 밀착성이 매우 높아져, 강판의 변형에 추종하여 도금층이 탈리하지 않도록 할 수 있다.
아연-알루미늄 합금 도금 강판은, 예를 들어 내구성 요구가 높은 건재 등에 다용된다. 상기 강판을 제조하기 위한 도금욕의 조성은, 5질량％ Al-잔류 Zn, 11질량％ Al-잔류 Zn 등이다. 아연욕 중에 충분한 양의 Al이 함유되어 있으므로, GI보다도 고 내식성을 갖는다.
이들 용융 아연-알루미늄계 용융 도금 강판을 제조하기 위한 도금욕에서는, 욕 중에 용해된 Fe와 Al 또는 Zn의 금속간 화합물인 톱 드로스 및 보톰 드로스가 다량으로 생성된다. 도금욕 중의 드로스의 생성은, 도금욕의 온도(욕온)와, 도금욕 중의 Al 농도 및 Fe 농도(강판)로부터 도금욕에 용해되는 Fe의 용해도에 의존한다.
도 1은 상기 각종 도금욕에 있어서의 드로스 생성 범위를 나타내는 3원계 상태도이다. 도 1의 횡축은 도금욕 중의 Al 농도(질량％)이고, 종축은 도금욕 중의 Fe 농도(질량％)이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 도금욕 중의 Fe 농도가, Al 농도에 따라서 정해지는 소정 농도를 초과하면, 드로스가 생성된다. 예를 들어, 욕온 T가 450℃이고, Al 농도가 0.13질량％인 GA욕에서는, 욕 중 Fe 농도가 약 0.025질량％보다 높아지면, 보톰 드로스(FeZn7)가 생성된다. 또한, 욕온 T가 450℃이고, Al 농도가 0.14질량％인 GA욕에서는, Fe 농도가 약 0.025질량％보다 높아지면, 톱 드로스(Fe2Al5)가 생성되고, Fe 농도가 더욱 높아지면, 톱 드로스에 더하여, 보톰 드로스(FeZn7)가 생성된다. 이와 같이, 상기 조건에서는, 톱 드로스와 보톰 드로스가 혼성된다.
한편, GI욕은 GA욕보다 Al 농도가 높으므로(예를 들어, 0.15 내지 0.25질량％), GI욕에서 생성되는 드로스는, 톱 드로스(Fe2Al5)만이 된다. 예를 들어, 욕온 T가 450℃인 GI욕에서는, 욕 중 Fe 농도가 약 0.01질량％보다 높아지면, 톱 드로스가 생성된다. 또한, 도시는 하지 않았지만, 아연-알루미늄 합금 도금 강판용 도금욕이라도, Al 농도가 충분히 높으므로(예를 들어, 2 내지 25질량％), 톱 드로스만이 생성된다.
또한, 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 동일한 도금욕이라도, 욕온 T가 높을수록, 드로스가 생성되는 Fe 농도의 하한값이 높아진다. 예를 들어, Al 농도가 0.13질량％인 GA욕에서, 보톰 드로스가 생성되는 조건은 이하와 같다 : (1) 욕온 T가 450℃인 경우, Fe 농도가 약 0.025질량％ 이상, (2) 욕온 T가 465℃인 경우, Fe 농도가 약 0.035질량％ 이상, (3) 욕온 T가 480℃인 경우, Fe 농도가 약 0.055질량％ 이상. 따라서, 욕 중의 Fe 농도가 일정한 경우(예를 들어, 0.03질량％ Fe), 욕온 T를 450℃로부터 465℃로 상승시키면, Fe가 과포화 상태로부터 불포화 상태로 되므로, 보톰 드로스가 욕 중에 용해되어 소실되게 된다. 반대로, 욕온 T를 465℃로부터 450℃로 저하시키면, Fe가 불포화 상태로부터 과포화 상태로 되므로, 보톰 드로스가 생성되게 된다.
[1.2. 드로스의 생성 요인]
다음에, 도금욕 중의 드로스의 생성 요인에 대해 설명한다. 드로스의 생성 요인으로서는, 예를 들어 이하의 (1) 내지 (3)의 요인이 생각된다. 이하에 각각의 요인에 대해 설명한다.
(1) 도금욕에 대한 지금의 용해
도금조에서 강판을 도금하기 위해 소비된 용융 금속을 도금욕에 보급하기 위해, 지금이 사용된다. 고형상의 지금은, 조업중에 적절한 타이밍에 고온의 도금욕에 침지되고, 도금욕 중에서 용해되어 액상의 용융 금속으로 된다. 용융 아연 도금의 경우, 적어도 Zn을 함유하는 아연 함유 지금이 사용되지만, 상기 아연 함유 지금은, 도금욕의 조성에 따라서, Zn 이외에도 Al 등의 금속도 함유한다. 지금의 융점은, 지금의 조성에 따라서 다르지만, 예를 들어 420℃로, 도금욕의 욕온(예를 들어, 460℃)보다도 낮다.
도금욕에 침지된 지금이 용해될 때, 상기 지금의 주변의 용융 금속의 온도가 도금욕의 욕온 T보다도 저하된다. 즉, 도금욕에 침지된 지금 주변의 온도(예를 들어, 420℃)와, 도금욕의 욕온 T(예를 들어, 460℃)의 사이에 온도차가 발생한다. 따라서, 욕 중 Fe가 포화 상태이면, 지금 주변의 저온도 영역에서 비교적 용이하게 대량의 드로스가 생성된다. 생성되는 드로스 상은 상태도에 따른다(도 1 참조).
통상, 도금조에서는 강판이 항상 침지되어, 활성인 철면이 노출되어 있으므로, 욕 중 Fe 농도는 포화 상태에 있다. 따라서, Fe가 포화 상태에 있는 도금욕에서, 지금의 투입에 수반하여, 상기 지금 주변의 용융 금속의 온도가 급격하게 저하되면, 과포화의 Fe와, 욕 중의 Zn 또는 Al이 반응하여, 드로스가 생성된다. 또한, 프리멜트조를 사용하여 지금을 미리 용해시키고 나서, 그 용융 금속을 도금조의 도금욕에 보급하는 경우에는, 프리멜트조에서는 Fe가 미포화 상태이므로, 드로스는 거의 생성되지 않는다.
(2) 도금욕온 T의 변동
상기 지금 용해에 이어지는 드로스 생성의 요인으로서, 도금욕의 욕온 T의 변동을 들 수 있다. 욕온 T가 상승하면 도금욕의 Fe 용해 한도가 높아지므로, 도금욕에 침지되는 강판으로부터 Fe가 더욱 용출되고, 그리고 빠르게, 도금욕 중의 Fe가 포화 농도에 도달한다. 이 도금욕의 욕온 T가 저하되면, 도금욕의 모든 장소에서 Fe는 과포화 상태로 되어, 빠르게 드로스가 생성된다. 또한, 이 드로스를 포함하는 저온의 도금욕의 욕온 T가 재상승하여 Fe 용해 한도가 높아졌다고 해도, 드로스의 분해(소실)보다 강판으로부터의 Fe 용출 속도가 빠르므로, 상기 드로스가 분해(소실)되는 일은 없다. 즉, 강판이 침지되어 있는 도금조에서, 저온의 도금욕(Fe 과포화 상태)의 욕온을 상승시켜도, 드로스를 소실시키는 것은 곤란하다.
한편, 상기 드로스를 포함하는 저온의 용융 금속을 강판의 침지가 없는 조로 이송하고, 승온하여 장시간 방치하면, 도금욕은 Fe 미포화 상태로 되어, 드로스를 분해(소실)할 수 있다. 따라서, 이러한 관점에서, 후술하는 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치에서는, 분리조에서 도금욕 중에 드로스를 생성시킨 후에, 상기 도금욕을, 강판의 침지가 없는 조정조로 이송하여, 욕온 T를 상승시켜, 드로스를 용해(소실)시키고 있다.
(3) 그 밖의 요인
도금욕 중의 Al 농도의 변동 및 도금조 중의 온도 편차도, 드로스의 생성 요인이 된다. 도금욕 중의 Al 농도가 상승하면, 도금욕 중의 Fe 용해 한도는 저하되므로, Al과 Fe의 금속간 화합물인 톱 드로스(Fe2Al5)가 생성되기 쉬워진다. 또한, 도금조 중의 욕 유동이 저하되어, 도금조 내의 교반력이 저하되면, 도금조 저부의 도금욕의 온도가 저하되어 드로스가 생성된다. 그 후, 욕 유동이 회복되면, 도금조 저부에 퇴적된 드로스가 도금욕 중으로 날아오른다.
[1.3. 드로스의 비중차 분리]
도금욕을 이루는 용융 금속과 드로스의 비중차를 이용하여, 톱 드로스를 부상 분리 또는 보톰 드로스를 침강 분리하는 방법이 알려져 있다. 일반적으로, 보톰 드로스의 비중은, 예를 들어 7000 내지 7200㎏/㎥이고, 톱 드로스의 비중은, 예를 들어 3900 내지 4200㎏/㎥이다. 한편, 아연욕의 비중은, 그 온도, Al 농도에 따라서 다소 변동되지만, 예를 들어 6600kg/㎥이다.
따라서, 아연욕 중에서 드로스를 비중차 분리하는 경우, 톱 드로스는, 아연욕과의 비중차가 커, 비교적 용이하게 부상하므로, 상기 톱 드로스를 부상 분리하여 계외 배출하는 것은 비교적 용이하다. 그러나, 보톰 드로스는, 아연욕과의 비중차가 거의 없으므로, 상기 보톰 드로스를 침강시키기 위해서는, 욕 유동이 낮은 조건하에서 장시간의 정치(靜置)가 필요해진다. 특히, 소직경의 보톰 드로스는 침강이 곤란하다. 또한, 보톰 드로스는, 조 저부에 퇴적되므로, 다시 말려 올라갈 우려가 있는 동시에, 최종적인 계외 배출(조 저부로부터의 보톰 드로스의 퍼올림 작업)은 간단하지 않다.
이와 같이, 도금조 중의 드로스, 특히, 조 저부에 퇴적된 보톰 드로스를 제거하는 것은 곤란하다. 종래에도 여러 제거 방법이 제안되어 있었지만(특허문헌 1 내지 5 참조), 상기 드로스를 높은 제거 효율로 용이하게 분리 제거하는 방법은 아직 제안되어 있지 않다.
[1.4. 욕온 변동과 드로스 성장의 관계]
도 2는, 욕온이 일정한 조건에서의 각 상의 드로스의 성장을 나타낸 그래프이다. 도 2의 횡축은 시간(일수)이고, 종축은 드로스 입자의 평균 입경(㎛)이다. 이 도 2는, GA욕에서 생성되는 보톰 드로스(FeZn7)와, GA욕 및 GI욕 등에서 생성되는 톱 드로스(Fe2Al5)의 성장을 나타내고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 어느 상의 드로스라도, 욕온 T 등의 조건이 일정하면, 성장 속도는 느리다. 예를 들어, 욕온이 일정한 조건에서는, 보톰 드로스(FeZn7)는, 200시간에 평균 입경 15㎛로부터 20㎛ 정도까지밖에 성장하지 않고, 톱 드로스(Fe2Al5)는, 200시간에 평균 입경 15㎛로부터 35㎛ 정도까지밖에 성장하지 않는다.
다음에, 표 1을 참조하여, 욕온을 저하시킨 경우의 드로스의 생성 거동에 대해 관찰한 결과를 설명한다. 표 1은, 조성이 다른 3종의 도금욕 A 내지 C를, 소정의 냉각 속도 10℃/sec로 460℃로부터 420℃까지 냉각한 경우의 드로스 성장 상태를 나타낸다.
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표 1에 나타내는 바와 같이, 냉각 속도 10℃/sec로 욕온 T를 460℃로부터 420℃까지 저하시키고, 도금욕 중의 Fe를 미포화 상태로부터 과포화 상태로 이행시킨 경우에는, 드로스의 생성과 성장의 속도는 매우 빠르다. 예를 들어, 0.13질량％ Al의 도금욕 A(GA욕)에서는, 불과 4초간에, 입경 약 50㎛의 보톰 드로스(FeZn7)가 생성되어 있다. 또한, 0.14질량％ Al의 도금욕 B(GA욕)에서는, 입경 약 40㎛의 보톰 드로스(FeZn7)와, 입경 약 10㎛의 톱 드로스(Fe2Al5)가 혼성되어 있다. 또한, 0.18질량％ Al의 도금욕 C(GI욕)에서는, 입경 약 5㎛, 10㎛, 25㎛의 3개의 톱 드로스(Fe2Al5)가 생성되어 있다.
이상과 같이, 욕온 T가 일정한 조건하에서는(도 2 참조), 보톰 드로스 및 톱 드로스 모두 성장 속도가 느리다. 따라서, 도금조에 있어서의 도금욕의 욕온 T를 최대한 일정하게 유지할 수 있으면, 도금조에서의 드로스의 성장을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다. 한편, 욕온 T를 저하시킨 경우, 욕 중의 Fe가 미포화 상태로부터 과포화 상태로 이행하므로, 드로스의 성장 속도는 매우 빠르다(표 1 참조). 따라서, 도금조의 도금욕을 분리조로 이송하여, 상기 도금욕 중의 Al 농도를 상승시키고, 또한 욕온 T를 저하시킴으로써 분리조의 도금욕 중에서, 강제적으로 톱 드로스를 석출시켜, 이 톱 드로스를 효율적으로 부상 분리하는 것이 가능해진다.
[1.5. 도금 속도와 드로스의 관계]
도 3a와 도 3b는, GA욕에 있어서의 드로스의 부유 상태를 설명하는 모식도이다. 도 3a는 도금 속도가 150m/min 이하인 통상 조업시의 상태, 도 3b는 도금 속도가 고속 조업시(예를 들어, 200m/min 이상)인 상태를 도시한다.
통상의 GA욕에서는, 보톰 드로스가 생성되어, 그 중 입경이 큰 것으로부터 차례로, 도금조 저부에 침강, 퇴적된다. 도금 속도(강판의 통판 속도)가 느린, 예를 들어 100m/min 미만인 경우, 조 저부에 퇴적된 보톰 드로스가, 욕 유동에 의해 말려 올라가는 일은 거의 없다. 그러나, 도금 속도가 100m/min 이상으로 되면, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 보톰 드로스 중, 소직경 드로스뿐만 아니라, 비교적 직경이 큰 중간 직경 드로스도, 강판 주행에 수반되는 수반류에 의해 조 저부로부터 말려 올라가, 도금조의 도금욕 중을 부유한다. 따라서, 도금조에 있어서의 드로스의 생성량 및 퇴적량이 많으면, 도금 강판의 생산성을 저해해 버린다. 이와 같이, 도금 속도가 150m/min 이하에서는, 주로 소직경, 중간 직경 드로스가 욕 중에 부유한다.
또한, 종래, 생산성을 확보하기 위해 억제되어 온 도금 속도(예를 들어, 150m/min 이하)를, 예를 들어 200m/min 또는 그 이상으로 하는 경우, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 입경에 관계없이, 모든 보톰 드로스가 부유한다. 즉, 고속 통판에 수반되는 격렬한 욕 유동에 의해, 보톰 드로스는 조 저부에 퇴적할 수 없고, 대직경의 드로스까지도 도금욕 중에 부유한다. 따라서, 도금욕에 있어서의 드로스의 거의 완전한 무해화(드로스 프리)를 달성할 수 없는 한, 도금 속도의 고속화는 곤란하다.
[1.6. 드로스 흠집]
드로스 흠집은, 도금욕 중에 생성되는 드로스에 기인한 도금 강판의 흠집으로, 예를 들어 드로스 부착에 의한 도금 강판의 외관의 열화나, 욕 중 롤에 있어서의 드로스 기인의 압박 흠집 등을 포함한다. 드로스 흠집을 발생시키는 드로스의 직경은, 100㎛ 내지 300㎛로 일컬어지고 있지만, 오늘날은 입경 50㎛ 정도의 매우 작은 드로스에 기인한 드로스 흠집도 관찰되고 있다. 따라서, 이러한 미소한 드로스 흠집의 발생을 방지하기 위해서도, 도금욕 중에 있어서의 드로스 프리가 요구되고 있다.
[2. 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치의 구성]
다음에, 도 4 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치의 모식도이고, 도 5 내지 도 8은 각각, 본 실시 형태의 제1 내지 제4 변형예를 도시하는 모식도이다. 도 9는, 본 실시 형태에 관한 도금조(1)에 저류되는 도금욕(10A)의 욕온이 460℃인 경우의 각 조의 허용 욕온 범위를 도시하는 모식도이다. 이하, 도금조(1)에 저류되는 도금욕의 욕온을 T1 및 알루미늄 농도를 A1이라 칭한다. 마찬가지로, 분리조(2)에 저류되는 도금욕의 욕온을 T2 및 알루미늄 농도를 A2, 조정조(3)에 저류되는 도금욕의 욕온을 T3 및 알루미늄 농도를 A3이라 칭한다.
도 4 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치(이하, 용융 도금 장치라 함)는, 강판(11)을 도금하기 위한 도금조(1)와, 드로스를 분리하기 위한 분리조(2)와, 도금욕(10) 중의 Al 농도를 조정하기 위한 조정조(3)를 구비한다. 또한, 상기 용융 도금 장치는, 강판(11)을 도금하기 위한 용융 금속[도금욕(10)]을, 도금조(1)→ 분리조(2)→조정조(3)→도금조(1)의 순으로 순환시키는 순환부를 구비한다. 도금욕(10)은, 적어도 용융 아연 및 용융 알루미늄을 함유하는 용융 금속이며, 예를 들어 상기 GA욕이다. 이하에, 본 실시 형태에 관한 용융 도금 장치의 각 구성 요소에 대해 설명한다.
[2.1. 도금욕의 순환부의 구성]
우선, 순환부에 대해 설명한다. 순환부는, 도금조(1), 분리조(2) 또는 조정조(3) 중 적어도 하나 이상에 부수되어 설치된 용융 금속 이송 장치(5)와, 이들 3개의 조 사이를 서로 접속하는 용융 금속의 유로[예를 들어, 연통관(6, 7), 이송관(8), 오버플로우관(9)]를 구비한다. 상기 용융 금속 이송 장치(5)는, 용융 금속[도금욕(10)]을 이송 가능하면 임의의 장치로 구성할 수 있고, 예를 들어 기계식의 펌프여도 되고, 전자기 유도식 펌프여도 된다.
또한, 용융 금속 이송 장치(5)는, 도금조(1), 분리조(2) 및 조정조(3)의 모든 조에 부수하여 설치해도 되고, 이들 3조 중 임의의 2조 혹은 1조에 부수하여 설치해도 된다. 그러나, 장치 구성을 간소화하는 관점에서는, 상기 이송 장치(5)를 1개소에만 설치하고, 나머지 조는 연통관(6, 7)이나 이송관(8), 오버플로우관(9) 등에 의해 접속함으로써, 상기 3개의 조 사이에서 용융 금속을 유통시키는 것이 바람직하다. 도 4 내지 도 8의 예에서는, 용융 금속 이송 장치(5)로서, 상기 용융 금속을 송출하는 기계식 펌프가, 도금조(1)와 조정조(3) 사이의 유로인 이송관(8)에 설치되어 있다. 후술하는 바와 같이, 조정조(3)로부터 도금조로 이송되는 도금욕은, 드로스가 거의 제거되어 있는 청정한 도금욕이다. 이와 같이, 용융 금속 이송 장치(5)를 청정한 도금욕에만 사용함으로써, 용융 금속 이송 장치(5)의 드로스 막힘 등의 고장을 최소한화하는 것이 가능해진다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 도금조(1), 분리조(2) 및 조정조(3) 사이에서 도금욕(10)을 순환시키기 위해, 연통관(6, 7)이나 이송관(8), 오버플로우관(9) 등의 배관을 사용하여, 도금조(1), 분리조(2) 및 조정조(3) 사이를 서로 연통시키고 있다. 이와 같이, 욕 순환을 위해 배관을 사용하는 경우, 욕 유동에 의한 배관 내벽의 이로전을 억제하는 것이나, 배관 내에서의 욕의 온도 저하나 응고를 방지하는 것 등이 바람직하다. 그것을 위해서는, 배관 내에 세라믹스를 시공한 이중관을 채용하는 것이나, 나아가서는 배관의 외벽을 보온 또는 가열하는 것이 바람직하다. 특히, 욕 순환의 개시 이전에는, 배관을 예열하여, 배관 내에서의 욕의 응고를 방지하는 것이 바람직하다.
[2.2. 조의 전체 구조]
다음에, 도금조(1), 분리조(2) 및 조정조(3)의 전체 구성예에 대해 상세하게 서술한다. 도 4, 도 5(제1 변형예) 및 도 8(제4 변형예)에 도시하는 바와 같이, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)는 각각 독립된 조 구성으로 해도 된다. 예를 들어, 도 4에 도시하는 구성에서는, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)가 수평 방향으로 병설되어, 도금조(1)와 분리조(2)의 상부가 연통관(6)에 의해 연통되고, 분리조(2)와 조정조(3)의 하부가 연통관(7)에 의해 연통되고, 조정조(3)와 도금조(1)가, 용융 금속 이송 장치(5)가 설치되는 이송관(8)에 의해 연통되어 있다. 이와 같이, 각 조 도금욕의 탕면(湯面)의 높이를 동일하게 하여, 연통관 등의 배관을 사용하여 도금욕을 순환시키고, 최하류에서만 용융 금속 이송 장치(5)를 사용함으로써 용융 도금 장치의 전체 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 도 5에 도시하는 제1 변형예의 구성에서는, 도금조(1) 측벽의 상부측에 오버플로우관(9)이 설치되어 있어, 도금조(1)로부터 오버플로우된 도금욕(10A)이 오버플로우관(9)을 통해 분리조(2)로 유하하도록 되어 있다.
또한, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)는 기능적으로 독립되어 있으면 된다. 예를 들어, 도 7에 도시하는 제3 변형예와 같이, 비교적 대형의 단일의 조 내를 2개의 둑부(21, 22)에 의해 3개의 영역으로 구획함으로써, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)를 구성하고, 외관상, 3개의 조가 일체화된 구성으로 해도 된다. 혹은, 도 6에 도시하는 제2 변형예와 같이, 단일의 조 내를 하나의 둑부(23)에 의해 2개의 영역으로 구획함으로써, 분리조(2)와 조정조(3)를 구성하고, 상기 분리조(2)와 조정조(3)를 일체화하여, 도금조(1)만을 독립시킨 조 구성으로 해도 된다. 이와 같이, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3) 중 3개 또는 2개의 조를 일체 구성함으로써, 장치 구성을 간소화할 수 있다.
단, 후술하는 특징적인 드로스 제거 방법을 실현하기 위해서는, 상기 도 4 내지 도 8의 어느 조 구성의 경우도, 각 조에서 욕온과 욕 중 Al 농도를 각각 독립적으로 제어할 필요가 있다. 구체적으로는, 도금조(1)에서 욕온 T1과 욕 중 Al 농도 A1을 제어하고, 분리조(2)에서 욕온 T2와 욕 중 Al 농도 A2를 제어하고, 조정조(3)에서 욕온 T3과 욕 중 Al 농도 A3을 제어한다. 이로 인해, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3) 각각에는, 저류하는 도금욕의 욕온 T1, T2, T3을 제어하기 위한 도시하지 않은 보온부 1, 보온부 2, 보온부 3이 설치되어 있다. 상기 보온부는, 가열 장치와 욕온 제어 장치를 구비한다. 상기 가열 장치는, 각 조의 도금욕을 가열하고, 상기 욕온 제어 장치는, 상기 가열 장치의 동작을 제어한다. 이와 같이, 보온부 1, 보온부 2, 보온부 3에 의해, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)의 욕온이, 각각, 미리 설정된 온도 T1, T2, T3으로 유지되도록 제어된다. 또한, 각 조의 욕 중 Al 농도를 독립적으로 제어하기 위해, 각 조의 알루미늄 농도 측정용 샘플을 사람의 손에 의해 정기적으로 채취해도 되지만, 각 조는 알루미늄 농도 측정부를 각각에 구비하고 있는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 농도 측정부는, 알루미늄 농도 측정용 샘플의 채취 장치나, 용융 금속 또는 합금용의 알루미늄 농도 센서 등으로 구성된다. 샘플 채취 장치에 의해 채취한 샘플의 알루미늄 농도를 화학 분석기에 의해 정기적으로 측정하거나, 알루미늄 농도 센서를 사용하여 도금욕의 알루미늄 농도를 연속적으로 측정하면 된다. 이 알루미늄 측정 결과를 기초로, 욕 순환량의 조정이나 제1 및 제2 아연 함유 지금의 투입을 행하여, 각 조의 욕 중 Al 농도를 독립적으로 제어한다.
또한, 상기 도 4 내지 도 8 중 어느 예라도, 도금조(1)의 상부이며, 또한 강판(11)의 주행 방향 하류측에 배치되는, 연통관(6)이나 오버플로우관(9), 둑부(21)에 의해 형성되는 도금욕 출구로부터, 도금욕(10A)이 유출되어 분리조(2)로 유입된다. 이것은, 강판(11)의 주행에 수반되는 도금욕(10A)의 흐름을 이용하여, 도금조(1) 내에서 도금욕(10A)의 체류를 발생하는 일 없이, 모든 도금욕(10A)을 순환할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또한, 상기 도 4 내지 도 8 중 어느 예라도, 분리조(2)의 저부로부터 유출된 도금욕(10B)이 조정조(3)로 유입되도록 연통관(7)이나 둑부(22, 23)가 배치되어 있다. 후술하는 바와 같이, 분리조(2)에서는 톱 드로스를 부상 분리하기 위해, 분리조(2)의 도금욕(10B)의 저부보다도 상부의 쪽이 톱 드로스를 고밀도로 함유하고 있다. 따라서, 분리조(2)의 저부의 도금욕(10B)을 조정조(3)로 이송함으로써, 톱 드로스의 함유율이 낮은 저부의 도금욕(10B)을 조정조(3)로 이송할 수 있어, 드로스 제거 효율이 높아진다.
[2.3. 각 조의 구성]
다음에, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)의 각 조의 구성에 대해 설명한다.
(1) 도금조
우선, 도금조(1)에 대해 설명한다. 도 4 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 도금조(1)는, (a) 상기 용융 금속을 함유하는 도금욕(10A)을 소정의 욕온 T1에서 저류하여, (b) 상기 도금욕(10A) 중에 침지된 강판(11)을 도금하는 기능을 갖는다. 상기 도금조(1)는, 실제로 강판(11)을 도금욕(10A)에 침지시켜, 상기 강판(11)에 대해 용융 금속을 도금하기 위한 조이다. 상기 도금조(1)의 도금욕(10A)의 조성, 욕온 T1은, 제조 대상인 도금 강판의 종류에 따라서 적정 범위로 유지된다. 예를 들어, 도금욕(10)이 GA욕인 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 도금조(1)의 욕온 T1은, 보온부(1)에 의해 460℃ 정도로 유지된다.
도금조(1)의 도금욕(10A) 중에는, 싱크 롤(12) 및 서포트 롤(도시하지 않음) 등의 욕 중 롤이 배치되어 있고, 상기 도금조(1)의 상방에는, 가스 와이핑 노즐(13)이 배치되어 있다. 도금 대상인 띠 형상의 강판(11)은, 도금조(1)의 도금욕(10A) 중에 경사 하방으로 진입하여, 싱크 롤(12)에 의해 진행 방향이 변환되어, 도금욕(10A)으로부터 연직 상방으로 끌어올려져, 가스 와이핑 노즐(13)에 의해 강판(11) 표면의 여분의 용융 금속이 불식된다.
또한, 도금조(1)에 있어서의 도금욕(10A)의 저류량[도금조(1)의 용량] Q1[t]는, 상기 순환부에 의한 1시간당 도금욕(10)의 순환량 q[t/h]의 5배 이하인 것이 바람직하다. 상기 도금욕(10A)의 저류량 Q1이 상기 순환량 q의 5배보다 큰 경우, 도금조(1)에 있어서의 도금욕(10A)의 체류 시간이 길어지므로, 도금욕(10A) 중에서 드로스가 생성 및 성장할 가능성이 높아진다. 따라서, 상기 도금욕(10A)의 저류량 Q1을 상기 순환량 q의 5배 이하로 함으로써, 도금조(1)에 있어서의 도금욕(10A)의 체류 시간을 소정 시간 이하로 단축할 수 있다. 이 조건에서는, 도금조(1)의 도금욕(10A) 중에 강판(11)으로부터 Fe가 용해되어도, 상기 도금욕(10A) 중에 드로스가 생성되지 않거나, 또는 가령 드로스가 생성되었다고 해도 유해한 입경으로 성장하기 전에, 상기 드로스를 포함하는 도금욕(10A)이 분리조(2)로 유출된다. 단, 도금조(1)의 형상에 따라서는, 조 내에서 도금욕(10A)의 체류가 발생하고, 이 체류부에서 드로스가 유해화될 우려가 있으므로, 도금조(1)의 용량 Q1은 가능한 한 작은 쪽이 바람직하다.
또한, 용융 도금 조업중에는 상시, 도금조(1) 내의 도금욕(10A)의 일부가, 연통관(6)이나 오버플로우관(9), 둑부(21)에 의해 형성되는 도금욕 출구로부터 분리조(2)로 유출된다. 그리고 후술하는 조정조(3)로부터 도금욕(10C)의 일부가 이송관(8) 등을 통해 도금조(1) 내로 유입된다. 이 도금욕(10C)이 도금조(1) 내로 유입되는 장소를 강판(11)의 주행 방향 상류측, 그리고 도금욕(10A)이 분리조(2)로 유출되는 도금욕 출구의 장소를, 도금조(1)의 상부이며, 또한 강판(11)의 주행 방향 하류측에 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도금조(1) 내에서의 도금욕(10A)의 국소적인 체류 영역이 형성되기 어려워진다. 그로 인해, 드로스가, 도금조(1) 내의 국소적인 체류 영역에서 유해 직경까지 성장하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 강판(11)의 주행 방향 상류측이라 함은, 도금조(1) 내에서의 강판(11)의 침입 개소와, 인상 개소가 나뉘도록 종방향으로 2분할한 경우의, 강판(11)의 침입 개소를 포함하는 측이다. 강판(11)의 주행 방향 하류측이라 함은, 마찬가지로, 도금조(1)를 2분할한 경우의 강판(11)의 인상 개소를 포함하는 측이다.
(2) 분리조
다음에, 분리조(2)에 대해 설명한다. 도 4 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 분리조(2)는, (a) 상기 도금조(1)로부터 이송된 도금욕(10B)을, 도금조(1)의 도금욕(10A)의 욕온 T1보다도 낮은 욕온 T2에서 저류하여, (b) 상기 도금욕(10B) 중의 Fe를 과포화로 하는 동시에, 도금욕의 상태(욕온 및 조성)가 톱 드로스 생성 영역으로 되도록 욕 중 Al 농도를 상승시킴으로써 톱 드로스만을 석출시켜, (c) 상기 석출된 톱 드로스를 부상 분리에 의해 제거하는 기능을 갖는다.
예를 들어, 도금욕(10)이 GA욕인 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 분리조(2)의 욕온 T2는, 보온부(2)에 의해, 도금조(1)의 욕온 T1보다도 5℃ 이상 낮은 온도, 또한 도금욕(10)을 이루는 용융 금속의 융점 M(예를 들어 GA욕의 융점 420℃) 이상의 온도로 유지된다(예를 들어, 420℃≤T2≤T1-5℃). 또한, 분리조(2)의 Al 농도 A2는, 상기 도금조(1)의 Al 농도 A1보다도 고농도로 조정된다. 이와 같이, 도금조(1)로부터 분리조(2)로 도금욕(10)을 이송하여, 그 욕온 T2를 저하시키고, 또한 그 Al 농도 A2를 증가시킴으로써, 분리조(2)에서, 도금욕(10B) 중에서 보톰 드로스를 석출시키지 않고, 톱 드로스만을 강제적으로 석출시킬 수 있다. 이로 인해, 비중차를 이용한 부상 분리에 의해 적절하게 상기 톱 드로스를 제거할 수 있다.
이 원리에 대해 보다 상세하게 설명한다. 도금조(1)로부터 분리조(2)로 유입되는 도금욕(10A) 중에는, 강판(11)으로부터 용해된 Fe가 포함되어 있다. 상기 도금욕의 Fe 용해 한도는, 욕온 T의 저하(T1→T2)에 수반하여 저하된다. 이로 인해, 분리조(2)의 도금욕(10B)에서는, Fe가 과포화 상태로 되어, 상기 과포화로 된 Fe량에 상당하는 드로스가 석출된다. 이때, 석출되는 드로스를 톱 드로스만으로 하기 위해서는, 분리조(2)의 Al 농도 A2를, 적어도 0.14질량％ 이상의 고농도로 할 필요가 있다(도 1 참조).
따라서, 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)을 비교적 낮은 Al 농도로 제조하는 경우는, 고 Al 농도 지금(제1 아연 함유 지금에 상당함)을, 분리조(2)에 투입 및 용해한다. 이 고 Al 농도 지금은, 도금조(1)의 Al 농도 A1(예를 들어, 0.135질량％ Al)보다도 고농도의 Al과, 아연을 함유한다. 이 고 Al 농도 지금의 보급에 의해, 분리조(2)의 Al 농도 A2를, 도금욕(10B)의 상태가 톱 드로스의 생성 영역으로 되는 적어도 0.14질량％ 이상으로 유지할 수 있다. 이때, 분리조(2)의 도금욕(10B) 중에서는, 톱 드로스만이 석출되고, 보톰 드로스가 석출되지 않으므로, 상기 도금욕(10B) 중에 석출되는 드로스의 비중이 용융 금속[도금욕(10)]의 비중보다 작아진다. 따라서, 분리조(2)에서, 톱 드로스를 적절하게 부상 분리하여, 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 분리조(2)의 욕온 T2를 도금조(1)의 욕온 T1보다도 저하시키는 것은, 욕 중의 Fe를 과포화 상태로 하기 위함이며, 분리조(2)의 욕온 T2를 용융 금속의 융점 M 이상으로 하는 것은, 도금욕(10B)의 응고를 피하기 위함이다.
이상과 같이, 분리조(2)에서는, 도금욕(10)의 욕온 T의 저하 및 Al 농도의 증가에 의해, 도금욕(10B) 중에 대량의 톱 드로스를 강제적으로 생성시킨다. 상기 톱 드로스는, 도금욕(10B)과의 비중차에 의해 도금욕(10B) 중을 부상하여, 욕면에 포착되지만, 이 톱 드로스의 부상 분리에는, 어느 정도의 시간이 필요하다. 따라서, 분리조(2)에 있어서의 도금욕(10B)의 저류량[분리조(2)의 용량] Q2[t]는 상기 순환부에 의한 1시간당 도금욕(10)의 순환량 q[t/h]의 2배 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 도금욕(10)이 도금조(1)로부터 분리조(2)로 유입되고 나서, 조정조(3)로 유출되기까지, 평균 2시간 이상의 부상 분리 시간을 얻을 수 있으므로, 분리조(2)에서 톱 드로스를 충분히 제거하는 것이 가능해진다. 한편, 분리조(2)에 있어서의 도금욕(10B)의 저류량 Q2가, 상기 1시간당 도금욕(10)의 순환량 q의 2배 미만이면, 톱 드로스의 부상 분리 시간을 충분히 얻을 수 없으므로, 톱 드로스의 제거 효율이 저하되어 버린다.
또한, 용융 도금 조업중에는 상시, 상기 도금조(1)로부터 도금욕(10A)의 일부가 연통관(6), 오버플로우관(9) 등을 통해 분리조(2) 내로 유입되는 동시에, 상기 분리조(2) 내의 도금욕(10B)의 일부가 연통관(7) 등을 통해 조정조(3)로 유출된다.
(3) 조정조
다음에, 조정조(3)에 대해 설명한다. 도 4 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 조정조(3)는, (a) 상기 분리조(2)로부터 이송된 도금욕(10C)을, 도금조(1)의 욕온 T1 및 분리조(2)의 욕온 T2보다도 높은 욕온 T3에서 저류하고, (b) 상기 도금욕(10C) 중의 Fe를 미포화로 하여, 도금욕(10C) 중에 포함되는 드로스를 용해시키는 동시에, (c) 도금조(1)의 욕온 T1 및 Al 농도 A1을 일정하게 유지하기 위해, 도금조(1)로 이송하는 도금욕(10C)의 욕온 T3 및 Al 농도 A3을 조정하는 기능을 갖는다. 이때, 조정조(3)의 욕 중 Al 농도 A3은, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1(예를 들어, 0.125 내지 0.14질량％)보다도 높고, 또한 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2(예를 들어, 0.147질량％)보다도 낮은 농도로 조정된다.
이러한 조정조(3)는, 도금조(1)에서 소비되는 용융 금속을 보급하기 위한 저 Al 농도 지금(제2 아연 함유 지금에 상당함)이 투입 및 용해되는 조이다. 상기 조정조(3)는, 상기 분리조(2)에서 저하시킨 욕온 T를 복열하고, 나아가서는 분리조(2)에서 욕 중 Al 농도 A2를 고농도화시키는 경우에, 욕 중 Al 농도를 저하시켜 적정화하는 역할도 갖는다.
조정조(3)에서, 도금욕(10)의 욕 중 Al 농도를 저하시키기 위해서는, 상기 제2 아연 함유 지금으로서, 분리조(2)의 도금욕(10B) 중의 Al 농도 A2보다도 저농도의 Al을 함유하는 아연 함유 지금, 또는 Al을 함유하지 않는 아연 함유 지금을, 조정조(3)의 도금욕(10C)에 투입, 용해하면 된다. 이 저 Al 농도 지금의 보급에 의해, 조정조(3)로부터 도금조(1)로 이송하는 도금욕(10C)의 Al 농도 A3을 적정화할 수 있으므로(A2＞A3＞A1), 도금조(1)의 도금욕(10A)의 Al 농도 A1을, 원하는 GA욕의 조성에 적합한 일정한 적정 농도로 유지할 수 있다. 예를 들어, GA욕에서는, 도금조(1)의 도금욕(10A)의 Al 농도 A1을, 0.125 내지 0.14질량％의 범위 내의 일정 농도로 유지할 수 있다.
또한, 조정조(3)의 욕온 T3은, 보온부(3)에 의해, 상기 도금욕(10C)이 도금조(1)에 유입되어도 문제가 되지 않는 온도 범위로 할 필요가 있다. 따라서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 조정조(3)의 욕온 T3은, 도금조(1)의 욕온 T1에 욕온 강하 폭 ΔTfall을 가한 온도와, ±10℃ 이내의 온도차로 되는 것이 바람직하다(T1＋ΔTfall-10℃≤T3≤T1＋ΔTfall＋10℃). 여기서, 상기 욕온 강하 폭 ΔTfall이라 함은, 조정조(3)로부터 도금조(1)에 도금욕(10C)을 이송할 때에 자연히 발생하는 상기 도금욕(10C)의 욕온 강하 폭이다. 조정조(3)의 욕온 T3이 상기 온도 범위를 벗어나면, 도금조(1) 내의 욕온 분포가 커져, 도금조(1) 내에서의 드로스 생성과 성장이 조장되어 버린다. 또한, 도금조(1)의 입구에 있어서의 도금욕(10C)의 욕온 T4는, 도금조(1)의 욕온 T1에 대하여 ±10℃의 범위 내로 된다(T1-10℃≤T4≤T1＋10℃).
또한, 분리조(2)에서 완전히 제거되지 않은 소직경의 잔류 드로스를 도금욕(10C) 중에 용해시키기 위해, 조정조(3)의 욕온 T3은, 분리조(2)의 욕온 T2보다도 5℃ 이상 높은 것이 바람직하다(T3≥T2＋5℃). 각 조의 욕온 T1, T2, T3은 유도 가열 장치 등에 의해 제어되지만, 제어 정밀도의 한계로부터 통상 ±3℃ 정도의 욕온 변동을 피할 수 없다. 이러한 욕온 제어 실태, 즉, 욕온 변동의 최대값(목표 욕온＋3℃) 및 최소값(목표 욕온―3℃)을 고려하면, 조정조(3)의 욕온 T3(목표값)은, 분리조(2)의 욕온 T2(목표값)보다도 적어도 5℃ 이상 높게 해 두는 것이 바람직하다. 이에 의해, 조정조(3)의 도금욕(10C) 중의 Fe를 미포화 상태로 할 수 있다. 즉, 분리조(2)로부터 이송된 도금욕(10B) 중에 포함되는 소직경의 잔류 드로스를, 조정조(3)에서 확실하게 용해하여 제거할 수 있다. 욕온 T3과 T2의 온도차가 5℃ 미만인 경우에는, Fe 미포화도가 불충분하여, 분리조(2)로부터 조정조(3)로 유입된 잔류 드로스를 충분히 용해할 수 없다.
또한, 조정조(3)에 있어서의 도금욕(10C)의 저류량[조정조(3)의 용량] Q3[t]은, 상기 지금의 용해, 욕온 T3의 유지 및 도금조(1)로 송욕이 가능하면 임의의 양이어도 되고, 특별히 규정되지 않는다.
그런데, 조정조(3)에 저 Al 농도 지금(상기 제2 아연 함유 지금)을 투입할 때, 조정조(3)의 도금욕(10C)에 침지된 지금 주변에서는, 최저에서 지금의 융점까지 국부적인 욕온 저하가 발생하므로, 드로스가 생성된다. 조정조(3)의 도금욕(10)에서는 Fe는 미포화 상태이므로, 상기 생성된 드로스는 비교적 조기에 용해되므로 통상은 무해하다. 단, 조정조(3)의 Fe 미포화도나, 지금의 용해 시간에 따라서는, 상기 생성된 드로스가 도금욕(10C) 중에 완전히 용해되지 않고, 도금조(1)까지 유출되어 버리는 경우도 생각된다.
따라서, 이러한 경우에는, 도 8에 도시하는 제4 변형예와 같이, 조정조(3)와는 별도로 프리멜트조(4)를 설치하여, 이 프리멜트조(4)에서 지금을 용해함으로써 얻어진 용융 금속을, 조정조(3)에 투입해도 된다. 이에 의해, 프리멜트조(4)에서 욕온 T3 정도까지 예열된 용융 금속을 조정조(3)에 보급할 수 있어, 조정조(3)의 도금욕(10C)이 국부적으로 온도 저하되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 조정조(3)에 있어서의 상기 지금 투입에 수반되는 드로스 생성의 문제를 회피할 수 있다.
또한, 용융 도금 조업중에는 상시, 상기 분리조(2)로부터 도금욕(10B)의 일부가 연통관(7) 등을 통해 조정조(3) 내로 유입되는 동시에, 이 조정조(3) 내의 도금욕(10C)의 일부가 이송관(8) 등을 통해 상기 도금조(1)로 유출된다.
[3. 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법]
다음에, 도 10을 참조하면서, 상술한 용융 도금 장치를 사용하여 강판(11)을 도금하는 방법(즉, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법)에 대해 설명한다. 도 10은, 본 실시 형태에 관한 각 조에 있어서의 도금욕(10)(GA욕)의 상태 천이를 나타내는 3원계 상태도이다.
본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 방법에서는, 상기 용융 금속 이송 장치(5) 및 유로 등을 갖는 순환부를 사용하여, 도금욕(10)(GA욕)을, 도금조(1)(예를 들어, 욕온:460℃, Al 농도:약 0.135질량％), 분리조(2)(예를 들어, 욕온:440℃, Al 농도:약 0.148질량％), 조정조(3)(예를 들어, 욕온:465℃, Al 농도:약 0.143질량％)의 순으로 순환시킨다. 그리고, 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)의 각 조에서, 이하의 공정이 동시 병행으로 행해진다.
(1) 도금조(1)에 있어서의 도금 공정
우선, 도금조(1)에서는, 도금조(1) 내에 저류되는 도금욕(10A)을 소정의 욕온 T1로 유지하면서, 이 도금욕(10A) 중에 침지된 강판(11)을 도금한다. 이 도금 공정 중에는, 조정조(3)로부터 이송된 도금욕(10C)이 도금조(1)로 유입되면서, 도금조(1)로부터 도금욕(10A)의 일부가 분리조(2)로 유출한다. 이러한 도금조(1)에서는, 도금욕(10A) 중에 강판(11)이 상시 침지하고 있어, 상기 강판(11)으로부터 Fe가 용해되어, 도금욕(10A)에 대해 충분한 Fe 공급이 행해지므로, Fe 농도는 거의 포화 농도에 근접한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 도금조(1)에 도금욕(10A)가 체류하는 시간은 단시간(예를 들어, 평균 5시간 이하)이다. 그로 인해, 욕온 변동과 같은 다소의 조업 변동이 발생해도, 상기 도금욕(10A)의 Fe 농도가 포화점에 도달할 때까지는 드로스는 생성되지 않고, 가령 드로스가 생성되었다고 해도, 이 드로스는 소직경 드로스 뿐이며, 대직경의 유해 드로스로까지 성장하는 일은 없다. 또한, 도금조(1)는, 종래의 도금조보다도 소형화되어 있어, 순환하는 도금욕(10)이 도금조(1)에 체류하는 시간은 단축되어 있다. 따라서, 도금조(1) 내에서 드로스가 유해 직경으로까지 성장하는 것을, 보다 확실하게 회피할 수 있다.
(2) 분리조(2)에 있어서의 드로스 분리 공정
계속해서, 상기 도금조(1)로부터 유출된 순환욕은 분리조(2)로 유도된다. 분리조(2)에서는, 상기 분리조(2) 내에 저류되는 도금욕(10B)을, 도금조(1)의 욕온 T1보다 5℃ 이상 낮은 욕온 T2로 유지하면서, 상기 도금욕(10B) 중의 Al 농도 A2는, 적어도 0.14질량％ 이상의 고농도로 유지되고 있다. 이러한 분리조(2)에서는, 상기 도금욕(10B) 중에서 과포화 상태로 된 Fe를 톱 드로스로서 석출시키는 동시에, 도금욕(10)으로부터의 유입욕에 포함되는 무해 직경의 보톰 드로스를 톱 드로스로 변태시킨다.
예를 들어, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상기 도금조(1)의 도금욕(10A)이 분리조(2)로 이송되면, 욕온 T가 T1(460℃)로부터 T2(440℃)로 급격하게 저하되는 동시에, Al 농도가 A1(약 0.135질량％)로부터 A2(약 0.148질량％)로 상승한다. 그 결과, 분리조(2)의 도금욕(10B)에서는 Fe가 과포화 상태로 되므로, 분리조(2)의 도금욕(10B) 중의 과잉의 Fe는, 톱 드로스(Fe2Al5)로서 정출(晶出)된다. 표 1에서 설명한 바와 같이, 욕온 저하시에는 드로스가 용이하게 생성된다. 도 10의 GA욕의 예에서도, 도금조(1)로부터 분리조(2)로 이송된 도금욕(10)은, 욕온 T의 저하에 의해, Fe가 과포화 상태로 되므로, 그 과포화도에 따른 톱 드로스가 분리조(2)에서 대량으로 생성된다. 이때, 도금욕(10B)의 Al 농도 A2는, 예를 들어 0.14질량％ 이상으로, 이것은 욕온 T2의 조건하에서 도금욕(10B)의 상태가 톱 드로스 생성 영역으로 되는 고농도이므로, 톱 드로스만이 생성되고, 보톰 드로스는 거의 생성되지 않는다. 이와 같이, 분리조(2)의 도금욕(10B) 중에 정출된 톱 드로스는, 도금욕(10B)(아연욕)과의 비중차에 의해, 분리조(2)의 도금욕(10B) 내를 부상하여 분리ㆍ제거된다. 또한, 분리조(2) 출구의 도금욕(10B)의 Fe 농도는, 분리조(2)에서 완전히 분리되지 않은 소직경의 잔류 드로스를 함유하고 있으므로, Fe 농도 포화점보다 약간 높은 농도로 된다.
상기 분리조(2)의 용량 Q2는 욕 순환량 q에 대해 충분히 크고, 분리조(2)에 있어서의 도금욕의 체류 시간은 2시간 이상이므로, 상기 톱 드로스의 대부분이 부상 분리되어, 계 외로 제거된다. 또한, 이 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를, 예를 들어 0.14질량％ 이상으로 유지하기 위해, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1보다도 고농도의 Al을 함유하는 고 Al 농도의 지금(제1 아연 함유 지금)이, 분리조(2)에 소량만큼 투입ㆍ용해된다.
(3) 조정조(3)에 있어서의 드로스 용해 공정과, 욕온 및 Al 농도의 조정 공정
또한, 상기 분리조(2)로부터 유출된 순환욕은 조정조(3)로 유도된다. 조정조(3)에서는, 이 조정조(3)의 욕온 T3을, 분리조(2)의 욕온 T2보다 5℃ 이상 높게 유지하면서, 이 조정조(3)의 Al 농도 A3을, 도금조(1)의 Al 농도 A1보다 높고, 분리조(2)의 Al 농도 A2보다도 낮은 농도로 유지한다. 이러한 조정조(3)에서는, 도금욕(10C) 중의 Fe를 미포화 상태로 함으로써, 상기 도금욕(10C) 중에 포함되는 드로스를 용해시킨다. 이에 의해, 분리조(2)에서 제거할 수 없었던 소직경의 톱 드로스(잔류 드로스)를, Fe 미포화 상태의 도금욕(10C) 중에서 용해하여 제거할 수 있다.
예를 들어 도 10에 나타내는 바와 같이, 상기 분리조(2)에서 톱 드로스가 분리된 도금욕(10B)이 조정조(3)로 이송되면, 욕온 T가 T2(440℃)로부터 T3(465℃)으로 급격하게 상승하고, Al 농도는 A2(약 0.148질량％)로부터 A3(약 0.143질량％)으로 감소한다. 그 결과, 조정조(3)의 도금욕(10C)에서는, Fe가 매우 미포화 상태로 되므로, 욕 중에 잔류하고 있는 소직경의 톱 드로스(Fe2Al5)는, 비교적 빠르게 Fe와 Al로 분해(용해)되어 소실된다. 이와 같이, 잔류 드로스가 용해된 경우라도, 조정조(3)의 도금욕(10C)은, 여전히 Fe 미포화 상태이다.
또한, 조정조(3)의 도금욕(10C)에는, 도금조(1)에서 소비되는 용융 금속을 보급하기 위한 지금(제2 아연 함유 지금)이 투입ㆍ용해된다. 지금의 용해에 수반하여 생성되는 드로스가 문제로 되는 경우는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 조정조(3)에 프리멜트조(4)를 병설하고, 프리멜트조(4)에서 용융 상태로 된 지금을 조정조(3)에 보급하면 된다. 또한, 상기 분리조(2)에 고 Al 농도의 지금을 투입함으로써, 순환욕의 Al 농도는 필요 이상으로 고농도화되어 있다. 이로 인해, 조정조(3)에 투입하는 보급용 지금은, 저 Al 농도의 아연 함유 지금, 또는 Al을 함유하지 않는 아연 함유 지금으로 한다. 이러한 저 Al 농도 지금의 보급에 의해, 조정조(3)의 욕 중 Al 농도 A3은, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2보다도 저하되고, 도금조(1)의 Al 농도 A1을 일정하게 유지하기 위해 적합한 농도로 조정된다.
그 후, 드로스를 거의 포함하지 않고, Fe도 미포화 상태인 조정조(3)의 도금욕(10C)이, 도금조(1)로 유도되어, 상기 (1) 도금 공정에서 사용된다. 조정조(3)로부터 도금조(1)로 도금욕(10C)을 이송하는 동안에, 욕온 T는 상기 소정의 욕온 강하 폭 ΔTfall만큼 자연히 저하된다. 조정조(3)로부터 도금조(1)로 이송되는 도금욕(10C)은, 드로스를 거의 포함하지 않고, Fe도 미포화 상태이다. 그러나, 도금조(1)에 침지된 강판(11)으로부터 도금욕(10A) 중에 Fe가 용출되므로, 욕 중의 Fe 농도는 서서히, 욕온 T1(460℃)에서의 포화점인 0.03질량％ 전후에 근접한다. 또한, 도금조(1)에서는, 강판(11)과 도금욕(10A)이 반응하여 Al을 소비하고 있다. 따라서, 비교적 높은 Al 농도 A3(약 0.143질량％)을 갖는 도금욕(10C)이 조정조(3)로부터 도금조(1)로 이송되어도, 도금조(1)의 Al 농도 A1은, 거의 상승하지 않고, 거의 일정한 값으로 조정된다(약 0.135질량％).
또한, 상기한 바와 같이 도금조(1)는 소형이고, 상기 도금조(1)에 있어서의 도금욕(10A)의 체류 시간은 단시간이다. 따라서, 도금조(1)에서 욕온 변동 등의 다소의 조업 변동이 있었다고 해도, 도금욕(10A) 중의 Fe 농도가 포화점(예를 들어, 0.03질량％)에 도달할 때까지는, 도금조(1)에서는 톱 드로스도, 보톰 드로스도 생성되지 않는다. 또한, 가령 도금조(1)에서의 욕 중의 Fe 농도가 포화점에 도달하여, 소직경 드로스가 생성되었다고 해도, 욕온이 일정한 조건에서는 드로스는 성장하기 어려우므로(도 2 참조), 도금조(1)에서의 짧은 체류 시간(예를 들어, 수 시간) 내에서, 상기 생성된 드로스가 유해 직경(예를 들어, 50㎛ 이상)으로까지 성장하는 일은 없다. 상기 도금조(1)에서 생성된 소직경 드로스는, 유해 직경으로 성장하기 전에, 분리조(2)로 이송되어, 부상 분리에 의해 제거된다.
또한, 상기 도금조(1)의 도금욕(10A)의 Fe 농도는, 예를 들어 도금조(1)의 용량 Q1이나, 욕의 순환량 q, Fe의 용해 용이성 등에 의해 변화된다. 이로 인해, 도금욕(10A) 중의 Fe가 미포화 상태(Fe 농도가 0.03질량％ 미만인 경우)로 되는 경우도 있을 수 있지만, 이 경우는 Fe 미포화이므로 드로스는 생성되기 어렵다. 이와는 반대로, 도금욕(10A) 중의 Fe가 약간 과포화 상태(Fe 농도가 0.03질량％보다 약간 큰 경우)로 되는 경우도 있을 수 있지만, 이 경우라도, 도금욕(10A)에서 단시간 내에 생성되는 드로스는 소직경이므로, 드로스 흠집 등의 문제로는 되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 도금욕(10)을 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)의 순으로 순환시킴으로써, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조시에 도금욕 중에 불가피적으로 발생하는 드로스를 제거하여, 거의 완전히 무해화할 수 있다. 따라서, 도금조(1)의 도금욕(10A)은 상시, 드로스 프리의 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 드로스 부착에 의한 강판 표면의 외관의 열화나, 드로스 기인의 압박 흠집, 욕 중 롤 표면에의 드로스 석출에 의한 롤 슬립 등의 문제를 해소할 수 있다. 본 실시 형태의 제조 장치를 사용하여 드로스 제거를 행하는 경우, 도금 강판의 통판을 정지시킬 필요는 없다. 도금 강판의 통판 중에, 도금욕(10)을 도금조(1), 분리조(2), 조정조(3)의 순으로 순환시킨다. 즉, 드로스는, 뱃치 처리가 아닌, 연속 처리에 의해 제거된다. 따라서, 도금조(1)의 도금욕(10A)은 상시, 드로스 프리인 청정한 상태로 유지된다.
다음에, 도 10의 상태도를 참조하면서, 각 조 사이서 순환하는 도금욕(10)에 대해 지금을 투입하여, 상기 도금욕(10) 중의 Al 농도를 조정하는 방법에 대해 설명한다.
강판(11)의 도금층 중의 Al 농도는, 예를 들어 평균 0.3질량％로, 도금조(1)의 도금욕(10A) 중의 Al 농도 A1(0.135질량％)보다도 높다. 즉, 도금욕(10A) 중의 Al은 농축되어, 강판(11)의 도금층에 도금되어 있다. 따라서, 가령 도금욕(10)에 보급되는 지금의 Al 농도가 0.135질량％이면, 도금욕(10A)의 Al 농도가 서서히 저하되어 가게 된다. 따라서, 종래의 스폿적인 지금 투입에서는, Al 농도가 0.3 내지 0.5질량％인 지금을 도금조에 직접 투입하여, Al 농도를 유지하고 있었다.
본 실시 형태에 관한 용융 도금 장치에서는, 조정조(3)로부터 도금조(1)로 연속적으로 도금욕(10)을 이송하는 구성이다. 도금조(1)의 Al 농도 A1을, 예를 들어 0.135질량％로 유지하기 위해서는, Al 농도가 0.135질량％보다도 고농도(예를 들어, 0.143질량％)의 도금욕(10)을, 조정조(3)로부터 도금조(1)로 계속 공급할 필요가 있다. 따라서, 조정조(3)의 Al 농도 A3을 목표인 0.143질량％ 전후로 유지하기 위해, 분리조(2)에 적극적으로 Al을 보급하여, 분리조(2)의 Al 농도 A2를 A3보다도 고농도(예를 들어 0.148질량％)로 유지한다. 또한, 분리조(2)에서는, 가능한 한 많은 톱 드로스를 석출 및 부상 분리하기 위해, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 고농도로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 아연 함유 지금으로서, 고농도의 Al을 함유하는 지금(예를 들어, 10질량％ Al-90질량％ Zn)을 분리조(2)에 투입하고, 분리조(2)의 도금욕(10B)의 Al 농도 A2를 높게 한다. 여기서, 분리조(2)에 투입되는 Al의 양은, 분리조(2)에서 톱 드로스로서 소비되는 Al의 양과, 도금조(1)에서 강판(11)의 도금층에 소비되는 Al량의 총합에 상당한다.
한편, 조정조(3)에서는, 제2 아연 함유 지금으로서, Al의 함유율이 낮고, Zn의 함유율이 높은 지금(예를 들어, 0.1질량％ Al-Zn의 아연 함유 지금, 또는 Al을 함유하지 않는 아연 함유 지금)을 보급한다. 이에 의해, 분리조(2)로부터 조정조(3)로 이송된 도금욕(10B)의 Al 농도가 저하되고, 조정조(3)의 도금욕(10C) 중의 Al 농도 A3은, 분리조(2)의 Al 농도 A2와 도금조(1)의 Al 농도 A1의 중간의 Al 농도(예를 들어 0.143질량％) 전후로 조정된다. 그리고, 조정조(3)로부터 도금조(1)으로 도금욕(10C)을 이송함으로써, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을, GA를 제조하기 위한 적정한 농도(예를 들어, 0.135질량％)로 유지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 용융 도금 장치에서는, 분리조(2)와 조정조(3)에 지금을 투입하여, 도금욕의 보급이나 도금욕의 성분, 예를 들어 Al 농도의 조정을 행한다. 따라서, 도금조(1)에 대해 직접적으로 지금을 투입하지 않아도 되므로, 지금 주변의 욕온 변화에 수반되는 드로스 발생을 방지할 수 있다.
[4. 분리조와 조정조를 설치하는 것의 기술적 의의]
다음에, 본 실시 형태에 관한 도금 장치에서, 도금조(1) 이외에도 분리조(2) 및 조정조(3)라고 하는 2개의 조를 추가 설치하고, 순환욕의 욕온 T뿐만 아니라, 상기 순환욕의 Al 농도도 제어하는 것의 기술적 의의에 대해 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 분리조(2)에서 욕 중 Al 농도 A2를 상승시킴으로써, 욕 중에서의 톱 드로스의 석출 및 부상 분리를 촉진시키면서, 조정조(3)에서 욕 중 Al 농도 A3을 저하시킴으로써, 도금조(1)로 복귀시키는 도금욕의 Al 농도를 적절한 농도로 조정한다. 이와 같이, 순환욕의 Al 농도를 적절하게 제어함으로써, GI욕에 비해 욕 중 Al 농도가 낮은 GA욕(Al 농도:0.125 내지 0.14질량％)을 사용하여 GA를 제조하는 경우라도, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 원하는 저농도로 유지하면서, 분리조(2)의 Al 농도 A3을, 톱 드로스를 석출시키기 위해 필요한 고농도(예를 들어, 0.147질량％ 이상)까지 상승시키는 것이 가능해진다. 따라서, 분리조(2)에서, 보톰 드로스를 석출시키지 않고, 톱 드로스만을 석출시켜, 상기 톱 드로스를 적절하게 부상 분리할 수 있다. 즉, 순환욕 중에 보톰 드로스가 포함되지 않게 되므로, 상기 보톰 드로스가 도금조(1)로 환류하여 드로스 흠집의 발생 요인으로 되는 것을 방지할 수 있다. 이하에, 이 원리에 대해 상세하게 서술한다.
[4.1. 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2의 조건]
우선, 도 11을 참조하여, 분리조(2)에서 석출되는 드로스를 톱 드로스로 하기 위한 조건[특히, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2의 조건]에 대해 설명한다. 도 11은 본 실시 형태에 관한 GA욕의 상태를 설명하기 위한 3원계 상태도이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 도금욕의 상태(욕온 및 조성)는, 보톰 드로스 생성 영역, 보톰 드로스/톱 드로스 혼성 영역(이하 「혼성 영역」이라 약칭함), 톱 드로스 생성 영역으로 구분된다. 도금욕 중의 Fe 농도 및 욕온 T가 일정하면, 욕 중 Al 농도가 높아짐에 따라, 도금욕의 상태는, 보톰 드로스 생성 영역, 혼성 영역, 톱 드로스 생성 영역의 순으로 이행한다.
여기서, 도금조(1)의 도금욕(10A)(GA욕)의 상태가, 도 11에 나타내는 상태 S1(욕온 T1:460℃, Fe 농도:0.03질량％, Al 농도 A1:0.13질량％)인 경우를 생각한다. 이 경우, 상기 상태 S1의 도금욕(10A)을 분리조(2)로 이송하여, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 상승시키고, 욕온 T2를 저하시키면, 분리조(2)에서 톱 드로스를 포함하는 드로스가 석출된다. 그러나, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 충분히 높게 하지 않으면, 욕 상태가 혼성 영역으로 되므로, 톱 드로스와 보톰 드로스가 혼성되어 버린다. 한편, 욕 상태가 톱 드로스 생성 영역으로 되도록, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 충분히 높게 하면, 톱 드로스만이 생성되고, 보톰 드로스는 거의 생성되지 않는다.
분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2가 불충분하기 때문에, 보톰 드로스와 톱 드로스가 혼성된 경우, 톱 드로스는 비교적 용이하게 부상 제거할 수 있다. 그러나, 보톰 드로스는, 용융 금속에 대한 비중차가 작아, 효율적으로 비중차 분리할 수 없다. 이로 인해, 보톰 드로스는, 분리조(2) 중의 욕류를 타고 분리조(2)의 욕 중을 부유하므로, 분리조(2)의 Fe 농도가 저하되는 일이 없어져 버린다. 또한, 분리조(2)에서 생성된 보톰 드로스는, 욕류를 타고 조정조(3), 나아가서는 도금조(1)로 환류해 버릴 우려도 있다. 따라서, 드로스를 효율적으로 분리하는 관점에서는, 분리조(2)에서, 욕 중 Al 농도 A2를 충분히 높은 농도까지 상승시킴으로써, 석출 드로스를 모두 톱 드로스로 하고, 보톰 드로스를 생성시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 분리조(2)에서 석출되는 드로스가 모두 톱 드로스로 되는 조건을 얻기 위해, 도 11에 나타내는 상태도를 사용하여 검토한 결과, 다음 결론을 얻었다.
예를 들어, 도 11의 S1 내지 S5에 나타내는 바와 같이, 도금조(1)의 GA욕이 상태 S1(욕 중 Al 농도 A1:0.13질량％, 욕온 T1:460℃)이라고 한다. 상기 GA욕을, 욕온 T2의 분리조(2)로 이송하였을 때에, 욕 상태가 톱 드로스 생성 영역으로 되는 조건은, (1) 분리조(2)의 욕온 T2가 450℃인 경우에는, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2가 0.147질량％ 이상이고(상태 S3), (2) 욕온 T2가 440℃인 경우에는, 욕 중 Al 농도 A2가 0.154질량％ 이상일 필요가 있다(상태 S5).
또한, 도 11의 S6 내지 S9에 나타내는 바와 같이, 도금조(1)의 GA욕이 상태 S6(욕 중 Al 농도 A1:0.14질량％, 욕온 T1:460℃)이라고 한다. 마찬가지로, 도금욕 상태가 톱 드로스 생성 영역으로 되는 조건은, (1) 분리조(2)의 욕온 T2가 450℃인 경우에는, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2가 0.143질량％ 이상이고(상태 S7), (2) 욕온 T2가 440℃인 경우에는, 욕 중 Al 농도 A2가 약 0.15질량％ 이상일 필요가 있다(상태 S9).
도 12는, 상기 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2의 조건을 정리한 그래프로, 분리조(2)에서 모든 석출 드로스를 톱 드로스로 할 수 있는 욕 조건을 나타내고 있다. 도 12 중의 경계선 L1, L2는, 분리조(2)의 욕온 T2에 따른, 석출 드로스를 모두 톱 드로스로 하기 위한 욕 중 Al 농도 A2의 하한값을 나타내고, L1은 GA욕의 욕 중 Al 농도 A1이 0.13인 경우, L2는 GA욕의 욕 중 Al 농도 A1이 0.14질량％인 경우의 경계선이다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1이 0.13질량％일 때에, 분리조(2)의 욕 상태(욕온 T2, Al 농도 A2)가, S2, S3, S4 및 S5의 4점을 잇는 선분 L1보다도 우측 상측의 영역에 속하는 경우에는, 욕 중 Al 농도 A2가 상기 하한값보다도 높고, 욕 상태가 톱 드로스 생성 영역으로 되므로, 분리조(2)에서는 톱 드로스만이 석출된다. 또한, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1이 0.14질량％일 때에, 분리조(2)의 욕 상태가 S7, S8 및 S9의 3점을 잇는 선분 L2보다도 우측 상측의 영역에 속하는 경우도 마찬가지로, 욕 상태가 톱 드로스 생성 영역으로 되므로, 분리조(2)에서는 톱 드로스만이 석출된다.
이상과 같이, 분리조(2)에서 석출 드로스 전부를 톱 드로스로 하기 위한 욕 중 Al 농도 A2의 조건은, 도금조(1)의 GA욕의 상태(Al 농도 A1, Fe 농도) 및 분리조(2)의 욕온 T2에 의해 결정된다. 따라서, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를, 도금조(1)의 욕 상태 및 분리조(2)의 욕온 T2에 따른 고농도로 상승시킴으로써, 분리조(2)의 욕 상태를, 보톰 드로스 생성 영역 또는 혼성 영역으로부터 톱 드로스 생성 영역으로 이행시켜, 분리조(2)에서 톱 드로스만을 석출시키는 것이 가능해진다.
[4.2. 조정조의 필요성]
상술한 바와 같이, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2가 높을수록, 분리조(2)에서 톱 드로스만을 석출시키는 것에는 기여한다. 그러나, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 과도하게 높게 하면, 고 Al 농도의 도금욕이 도금조(1)로 환류되게 된다. 상기 도금욕의 순환을 계속하면, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1이 서서히 증가하여, GA욕에 적합한 원하는 농도로부터 어긋나 버리게 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 분리조(2)와 도금조(1) 사이에 조정조(3)를 설치하고, 상기 조정조(3)에서, 분리조(2)로부터 이송된 고 Al 농도 A2의 도금욕(10B)을, 적절한 Al 농도까지 엷게 한 후, 도금조(1)로 이송한다. 이러한 조정조(3)의 기능에 의해, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 GA욕에 적합한 일정 농도로 유지하는 한편, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 상기 고농도까지 상승시키는 것이 가능해진다.
그런데, 본 실시 형태는, GI욕에 비해 욕 중 Al 농도가 낮은 GA욕을 대상으로 하고 있으므로, 도금욕의 Al 농도를 재조정하는 조정조(3)를 설치할 필요성이 높아진다. 이 이유에 대해 이하에 설명한다.
본 실시 형태와 달리, GI욕을 사용하여 GI를 제조하는 경우에는, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1은 0.15 내지 0.25질량％이므로, 순환욕의 Al 농도 및 분리조(2)에서의 욕 중 Al 농도 A2도 필연적으로 적어도 0.15질량％ 이상으로 된다. 따라서, 분리조(2)에 있어서의 GI욕의 욕 상태는, 항상 톱 드로스 생성 영역으로 된다(도 1 참조). 분리조(2)에서는 통상의 아연 지금을 투입해 두면, 욕온 T2를 욕온 T1보다도 저하시키는 것만으로 톱 드로스가 석출되어, 조 표면으로 부상 분리하는 것이 가능하다. 따라서, GI욕의 경우는, 욕 조성을 재조정하기 위한 조정조(3)를 반드시 설치할 필요는 없다.
이에 대해, 본 실시 형태에 관한 방법에 의해, GA욕을 사용하여 GA를 제조하는 경우에는, 강판(11)의 도금층에서의 합금화 속도를 확보하기 위해, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 0.125 내지 0.14질량％라고 하는 비교적 저농도로 할 필요가 있다. 이로 인해, 욕 중 Al 농도 A2를 충분히 높게 하지 않으면, 분리조(2)에 있어서의 GA욕의 욕 상태는, 보톰 드로스 생성 영역 또는 혼성 영역으로 될 수 있으므로, 보톰 드로스가 석출될 리스크가 있다.
따라서, GA욕의 경우, 분리조(2)에서 톱 드로스만을 석출시키기 위해서는, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 목적 농도까지 고농도화할 필요가 있다. 예를 들어, 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, GA욕의 욕 중 Al 농도가 0.13질량％이고, 분리조(2)에서 욕온 T2를 450℃로 저하시켜 드로스를 석출시키는 경우, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2는 0.147질량％ 이상이 아니면, 보톰 드로스를 석출시키지 않고 톱 드로스만을 석출시킬 수는 없다(조건 1).
그러나, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 지나치게 높게 하면, 분리조(2)로부터 도금조(1)로 환류하는 도금욕 중의 Al량이, 도금조(1)에 있어서의 Al 소비량을 대폭 상회하게 된다. 그로 인해, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1이 상승하여 적정 농도로부터 벗어나 버린다. 따라서, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 GA욕에 적합한 일정 농도로 유지하기 위해서는, 욕 순환량 q를 고려하여, 분리조(2)로부터 이송되는 욕 중 Al 농도 A2를, 어느 정도 저농도로 억제할 필요가 있다(조건 2).
따라서, 이와 같이 상반되는 2개의 상기 조건 1, 2의 양쪽을 만족시키기 위해, 본원 발명자는, 일반적인 합금화 용융 아연 도금의 조업 조건에서, 달성 가능한 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 계산하여, 적절한 조업 조건을 검토하였다. 이 결과, 조정조(3)를 설치하지 않고, 분리조(2)에서만 조업한 경우에는, 상기 조건 1, 2의 양쪽을 만족시킬 수 없어, 폭 넓은 GA 조업을 행할 수 없는 것이 판명되었다.
예를 들어, 이하의 조업 조건 A에서는, 조정조(3)를 설치하지 않는 경우에는, 상기 조건 2의 제약에 의해, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를, 욕 순환량 q가 10t/h일 때 0.145질량％까지, 욕 순환량 q가 15t/h일 때 0.140질량％까지밖에 상승시킬 수 없다. 이로 인해, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2는, 상술한 톱 드로스만을 석출시키기 위해 필요한 하한값 0.147질량％ 미만으로 되어 버리므로, 분리조(2)에서 보톰 드로스가 생성되어 버린다. 또한, 욕 순환량 q가 6t/h로 극단적으로 작을 때에는, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2는, 0.155질량％로 되어, 상기 하한값 0.147질량％보다도 높아진다. 그러나, 상기 욕 순환량 q는 지나치게 적으므로, 도금조(1)의 도금욕(10A)이 교체되는 데 시간을 필요로 하고, 예를 들어 도금조(1)의 용량이 40t인 경우, 평균 6.6시간의 교체 시간을 필요로 한다. 이로 인해, 도금조(1)에서 체류한 도금욕(10A) 중에 보톰 드로스가 발생한다고 하는 문제가 있다.
<조업 조건 A>
도금조(1)에서의 메탈 소비량:900kg/㎡
강판(11)의 판 폭:900㎜
도금 속도:150m/min
도금조(1)의 욕온 T1:460℃
분리조(2)의 욕온 T2:450℃
도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1:0.130질량％
욕 순환량 q:6t/h, 10t/h, 15t/h
또한, 이하의 조업 조건 B에서는, 조정조(3)를 설치하지 않는 경우에는, 욕 순환량 q가 6t/h, 8t/h, 10t/h, 15t/h 중 어느 때에도, 상기 조건 2의 제약에 의해, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 0.136 내지 0.144질량％까지밖에 상승시킬 수 없다. 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2는, 상술한 톱 드로스만을 석출시키기 위해 필요한 하한값 0.147질량％ 미만으로 되어 버리므로, 분리조(2)에서 보톰 드로스가 생성되어 버린다.
<조업 조건 B>
도금조(1)에서의 메탈 소비량:500kg/㎡
강판(11)의 판 폭:700㎜
도금 속도:120m/min
도금조(1)의 욕온 T1:460℃
분리조(2)의 욕온 T2:450℃
도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1:0.130질량％
욕 순환량 q:6t/h, 8t/h, 10t/h, 15t/h
이상과 같이, GI욕에 비해 Al 농도가 낮은 GA욕을 사용하는 경우에는, 조정조(3)를 설치하지 않으면, 상기 조건 2의 제약에 의해, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 충분히 높게 할 수 없어, 상기 조건 1을 만족시킬 수 없다. 이로 인해, 조정조(3)를 설치하지 않는 방법은, 폭 넓은 GA 조업 조건에의 대응력에 큰 문제가 있어, GA욕의 조업에는 적용할 수 없다.
이에 대해, 본 실시 형태에 관한 조정조(3)를 설치하는 방법에 따르면, 분리조(2)에서 고농도화된 도금욕의 욕 중 Al 농도 A3을, 조정조(3)에 의해 최종 조정할 수 있다. 예를 들어, 분리조(2)에서 지나치게 상승한 욕 중 Al 농도 A2를, 도금조(1)로 복귀시키는 데 적합한 낮은 욕 중 Al 농도 A3으로 저하시키는 것이 가능해진다.
예를 들어, 상술한 조업 조건 A에서는, (1) 욕 순환량 q가 6t/h일 때 분리조(2)의 Al 농도 A2를 0.182질량％까지, (2) 욕 순환량 q가 10t/h일 때 분리조(2)의 Al 농도 A2를 0.159질량％까지, (3) 욕 순환량 q가 15t/h일 때 분리조(2)의 Al 농도 A2를 0.149질량％까지 상승시킬 수 있다. 이와 같이, 분리조(2)의 Al 농도 A2를 상기 조건 1의 하한값인 0.147질량％보다도 충분히 높은 농도로 할 수 있다. 또한, 상술한 조업 조건 B에서는, 욕 순환량 q가 6t/h일 때 분리조(2)의 Al 농도 A2를 0.157질량％까지, 욕 순환량 q가 8t/h일 때 분리조(2)의 Al 농도 A2를 0.150질량％까지 상승시킬 수 있다. 이와 같이, 분리조(2)의 Al 농도 A2를 상기 조건 1의 하한값인 0.147질량％보다도 충분히 높은 농도로 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 조정조(3)를 설치함으로써, 조정조(3)에 제2 아연 함유 지금(저 Al 농도 지금 또는 Al을 함유하지 않는 아연 지금)을 투입하여, 도금욕(10C)의 Al 농도 A3을 낮출 수 있다. 이에 의해, 분리조(2)에 고 Al 농도 지금을 투입함으로써, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 충분히 높게 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 고농도(예를 들어, 0.159질량％)까지 상승시켰다고 해도, 조정조(3)에서 도금욕(10C)의 농도를 재조정하여, 욕 중 Al 농도 A3을 저농도(예를 들어, 0.145질량％)로 저하시킬 수 있다. 이 결과, 조정조(3)의 도금욕(10C)을 도금조(1)로 복귀시키면, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 원하는 일정 농도(예를 들어, 0.13질량％)로 계속적으로 유지할 수 있다.
이상과 같이, 조정조(3)를 설치하면, 상기한 바와 같이 거의 모든 GA 조업 조건에서, 분리조(2)에서의 톱 드로스 석출 및 부상 분리 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 조정조(3)의 욕온 T3을 분리조(2)의 욕온 T2보다 높게 설정함으로써, 도금욕(10C)에 있어서의 Fe 용해 한도의 상승, Fe 미포화도의 확보 및 이것에 의한 잔류 드로스의 용해 촉진이, 보다 효과적으로 행해져, 드로스 프리를 안정적으로 달성할 수 있다고 하는 복합 효과가 있다.
[4.3. 도금조의 욕 중 Al 농도의 증감에 따른 욕 순환량의 제어]
상술한 바와 같이, 조건 1 및 조건 2의 양쪽을 만족시키는 조업 조건은, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1과 욕 순환량 q에 의해 변화된다. 따라서, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1의 증감에 따라서 욕 순환량 q를 제어함으로써, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 원하는 높은 농도까지 유지할 수 있어, 조건 1 및 조건 2의 양쪽을 만족시키는 것이 가능해진다.
즉, 도금조(1)에서의 도금 처리에 의한 단위 시간당 Al 소비량은 일정하므로, 욕 순환량 q가 많은 경우에는, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 높게 할 수 없다고 하는 제약이 있다. 따라서, 도금조(1)에서의 욕 중 Al 농도 A1이 높은 욕 상태로부터 낮은 욕 상태로 조업 조건을 변경하여 조업하는 경우(예를 들어, Al 농도가 0.125 내지 0.13질량％이라고 하는 저 Al 농도의 GA욕에서 GA를 제조하는 경우)에는, GA욕의 욕 순환량 q를 저하시키면 된다. 이에 의해, 단위 시간당 조정조(3)로부터 도금조(1)로 복귀되는 GA욕의 양이 감소하므로, 조업 변경 전보다도 상기 GA욕의 Al 농도를 고농도화할 수 있다. 따라서, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 높은 농도로 유지할 수 있어, 분리조(2)의 욕 상태를 상기 톱 드로스 생성 영역으로 유지하는 것이 가능하다.
예를 들어, 고장력강을 제조할 때, 강도를 높이기 위해, 실리콘이나 망간 등의 첨가 원소를 강 중에 첨가하지만, 상기 첨가 원소를 다량으로 첨가하면, GA의 합금화 속도가 현저하게 저하되는 것이 알려져 있다. 이것을 극복하기 위해, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 저하시키는 경우가 있다. 예를 들어, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 0.14질량％로 조업하고 있을 때, A1을 0.13질량％까지 저하시킴으로써, 강판(11)의 도금층에서 합금화하기 쉽게 할 수 있다.
이와 같이, 조업 조건의 변경에 의해 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 감소시키는 경우, 분리조(2)에서 톱 드로스만을 석출시키기 위해서는, 변경 전보다도 욕 순환량 q를 감소시키면 된다. 이러한 욕 순환량 q의 저하에 의해, 단위 시간당 도금조(1)에 보급되는 Al량이 저감되므로, 도금조(1)에 있어서의 Al의 소비량과 보급량의 밸런스를 유지할 수 있다. 따라서, 분리조(2)의 욕 중 Al 농도 A2를 상기 조건 1의 하한값 이상의 고농도로 유지해도, 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1은 상승하지 않으므로, 상기 조건 1 및 조건 2의 양쪽을 만족시킬 수 있다. 따라서, 도금조(1)에서 변경 후의 조성의 GA욕을 사용하여 도금 처리를 행하면서, 분리조(2)에서 톱 드로스만을 석출시켜 부상 분리하는 것이 가능해진다.
한편, 조업 조건의 변경에 의해 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1을 증가시키는 경우에는, 욕 순환량 q를 상기 증가 후의 욕 중 Al 농도 A1에 적합한 양으로 증가시키면 된다. 이에 의해, 도금조(1)에 있어서의 Al의 소비량과 보급량의 밸런스를 유지할 수 있으므로, 상기 조건 1 및 조건 2의 양쪽을 만족시킬 수 있다.
또한, 순환부의 용융 금속 이송 장치(5)가 단위 시간당의 욕 송출량을 조정함으로써, 욕 순환량 q를 제어하는 것이 가능하다. 도금조(1)의 욕 중 Al 농도 A1에 적합한 욕 순환량 q에 대해서는, 사전의 실험 혹은 계산에 의해 구해 두면 된다.
[4.4. 정리]
상술한 검토는, 철-아연-알루미늄의 3원 상태도와 그 온도 의존성을 해석하고, 실제의 GA 조업 조건 및 드로스 흠집의 상황과, 그 원인을 숙려하고, 나아가서는 드로스의 생성, 성장, 소실 현상을 상세하게 파악함으로써 비로소 명확하게 할 수 있었다. 따라서, 유해 드로스가 존재하지 않는 도금욕을 얻기 위해, 분리조(2)의 조건(욕온 T2, Al 농도 A2)과 조정조(3)의 조건(욕온 T3, Al 농도 A3의 조정)을 조합하는 기술은, 상기 특허문헌 1 내지 5에 기재된 공지 기술만으로부터는 도저히 발견할 수 없는 것이다.
이상, 본 실시 형태에 관한 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조 장치 및 방법에 대해 상세하게 설명하였다. 본 실시 형태에 따르면, 아연-알루미늄계 용융 도금 강판의 제조시에 불가피적으로 발생하는 드로스를, 분리조(2) 및 조정조(3)에서 효율적 또한 효과적으로 제거하여, 거의 완전히 무해화할 수 있다. 이에 의해, 도금욕(10) 중의 드로스의 말려 올라감을 회피하기 위해 강판(11)의 통판 속도(도금 속도)를 억제하여 생산성을 희생시키고 있는 현상을 개선하여, 도금 속도를 고속화할 수 있으므로, 합금화 용융 아연 도금 강판의 생산성 향상이 도모된다.
실시예 1
[5. 실시예]
다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 또한, 이하의 실시예는, 어디까지나 본 발명의 효과를 검증하기 위해 행한 시험을 예시적으로 나타내는 것이며, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[5.1. 시험 1:합금화 용융 아연 도금 강판(GA)의 도금 시험]
순환형 도금 장치(상기 실시 형태에 관한 용융 도금 장치에 상당함)를 파일럿 라인에 설치하고, 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)을 제조하는 연속 도금 시험을 행하였다. 표 2에, 상기 연속 도금 시험의 조건을 나타낸다. 또한, 비교예로서, 도금조만을 구비한 종래형 도금 장치에 대해서도 마찬가지의 시험을 행하였다. 여기서, 표 2 중의 ΔT1 -2는, 도금조(1)의 욕온 T1과 분리조(2)의 욕온 T2의 욕온 차(＝T1-T2)를 나타낸다.
(1) 종래형 도금 장치
도금조 용량 Q1:60t
(2) 순환형 도금 장치
도금조 용량 Q1:10t, 20t, 40t
분리조 용량 Q2:40t, 12t
조정조 용량 Q3:20t
욕의 순환량 q:10t/h, 6t/h
이 도금 장치를 사용하여, 판 두께 0.6㎜×판 폭 1000㎜의 코일을, 목표 도금 부착량 100g/㎡(양면), 도금 속도 100m/min으로, 12시간 연속 도금을 행하였다. 조정조(3)로부터 도금조(1)로의 송욕시의 욕온 강하 폭 ΔTfall은 2 내지 3℃였다.
도금 초기와 도금 종료시에 각 조의 욕을 급냉하여 샘플을 채취하고, 욕에 포함되는 드로스의 종류와 일정 관찰 면적당의 드로스 직경과 개수를 조사하여, 단위 체적적당 드로스 중량(드로스 밀도)을 구하였다. 실험 종료 후에 도금조(1)의 욕을 배출시키고, 조 저부에서의 침강 드로스의 유무를 관찰하였다.
또한, 4시간마다 각 조의 Al 농도와 Fe 농도를 측정하였다.
도금 개시 시점에서는, 각 조는 Fe 미포화 상태였으므로, 드로스는 거의 존재하지 않았다.
조는 모두 세라믹 포트로 하고, 각 조 보온부의 가열 장치로서 유도 가열을 사용하였다. 각 보온부의 욕온 제어 정밀도는 ±3℃ 이내였다. 또한, 순환형 도금 장치의 순환부는, 조정조(3)로부터 도금조(1)까지의 도금욕의 이송을 메탈 펌프, 도금조(1)로부터 분리조(2)까지의 도금욕의 이송을 오버플로우, 분리조(2)로부터 조정조(3)까지의 도금욕의 이송을 연통관(7)을 사용하는 구성으로 하였다.
분리조(2)와 조정조(3)의 욕 중 Al 농도를 제어하기 위해, 분리조(2)에는 10질량％ Al-Zn의 지금을, 대략 등간격으로 투입하였다. 조정조(3)에는 100질량％ Zn의 지금을, 욕면 레벨이 대략 일정해지도록 육안 감시하면서 필요에 따라서 투입하였다. 한편, 종래형 도금 장치의 경우는, 도금조에 직접 조합 지금을 투입하였다.
상기 시험 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다. 표 3은, 조업 12시간 경과 시점의 도금조, 분리조, 조정조의 Al 농도와 Fe 농도를 나타내고, 표 4는, 조업 12시간 경과 시점의 도금조 중 부유 드로스의 밀도와 도금조 하부 침강 드로스의 육안 확인량을 나타낸다.
또한, 현상의 GA용 조업 조건 중, 강판(11)의 통판 속도가 비교적 저속이므로 드로스가 전혀 문제로 되지 않는 조업 조건에서 얻어지는 도금욕을 분석하는 것으로부터, 드로스 밀도의 목표값을 정량적으로 검증하였다. 이에 의해, 톱 드로스 밀도의 목표값으로서 「0.15㎎/㎤ 이하」, 보톰 드로스 밀도의 목표값으로서 「0.60㎎/㎤ 이하」를 얻었다.
Figure 112013017599065-pct00004
Figure 112013017599065-pct00005
Figure 112013017599065-pct00006
상기 시험 결과에 따르면, 표 3 및 표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 7에서는, 드로스 밀도는 목표값 이하로, 드로스 제거 효과가 확인되었다. 특히, 실시예 1, 2에서는 드로스는 거의 제거되어, 대략 드로스 프리가 달성되었다. 또한, 실시예 3에서는 도금조(1) 내에서의 보톰 드로스의 생성과 성장이 관찰되었다. 이것은, 실시예 3에서는 도금조(1)의 용량 Q1이 1시간당의 욕 순환량 q의 약 6.7배(＝40/6)로, 기준이 되는 5배보다 크므로, 이러한 대형의 도금조(1) 내에 있어서의 도금욕의 체류 시간이 길어져, 도금조(1)의 욕 중에서 드로스가 생성ㆍ성장하였기 때문이라고 생각된다. 또한, 실시예 4에서는, 도금조(1)로 톱 드로스가 환류된 것이 확인되었다. 그 이유는, 실시예 4에서는, 분리조(2)의 용량 Q2가 1시간당의 욕 순환량 q의 1.2배(＝12/10)로, 기준이 되는 2배 미만이므로, 분리조(2)에서 드로스를 충분히 부상 분리하는 시간을 확보할 수 없어, 드로스 분리 효과가 떨어지기 때문이라고 추측된다.
이에 대해, 비교예 1에서는 대형의 드로스는 존재하지 않았지만, 소직경, 중간 직경의 보톰 드로스나 톱 드로스가 다수 존재하였다. 이것은, 분리조(2)의 욕온 T2를 도금조(1)의 욕온 T1과 동일하게 하였으므로, 분리조(2)에서의 드로스 제거 효과가 저하되었기 때문이라 생각된다. 또한, 종래형 도금조의 비교예 2에서는, 소직경, 중간 직경의 보톰 드로스에 더하여, 대형의 보톰 드로스도 관찰되고, 동시에 톱 드로스의 밀도도 높았다. 이것은, 도금조의 Al 농도가, 톱 드로스 생성 영역과 보톰 드로스 생성 영역의 분기점에 가까웠기 때문에, 조업 변동에 의해 보톰 드로스와 톱 드로스가 모두 석출되었기 때문이라 생각된다.
또한, 표 2에 나타내는 바와 같이, 분리조(2)의 욕온 T2를, 실시예 5에서는 454℃, 실시예 6에서는 455℃, 실시예 7에서는 456℃로 함으로써, 도금조(1)의 욕온 T1(460℃)과 분리조(2)의 욕온 T2의 욕온 차 ΔT1 -2(＝T1-T2)를, 실시예 5에서는 6℃, 실시예 6에서는 5℃, 실시예 7에서는 4℃로 설정하였다. 이 실시예 5 내지 7로부터, 상기 욕온 차 ΔT1 -2가 드로스 생성에 미치는 영향을 검증하였다. 이 결과, 표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 6의 경우, 도금조(1)의 욕온 T1과 분리조(2)의 욕온 T2의 욕온 차 ΔT1 -2가 5℃ 이상이므로(T1-T2≥5℃), 부유 드로스 밀도는 현저하게 작아, 본 발명의 효과가 충분히 얻어져 있다. 이에 대해, 실시예 7의 경우와 같이 욕온 차 ΔT1 -2가 5℃ 미만(예를 들어, 4℃)으로 되면(T1-T2＜5℃), 부유 드로스 밀도가 목표 상한값에 근접하는 동시에, 소량의 침강 드로스도 발생되어 있어, 본 발명의 효과는 얻어지지만, 그 레벨이 저하되는 것이 판명되었다. 따라서, 도금조(1)의 욕온 T1에 대한 분리조(2)의 욕온 T2의 욕온 차 ΔT1 -2는, 5℃ 이상인 것이 바람직하다고 할 수 있다.
[5.2. 시험 2:보톰 드로스와 톱 드로스의 분리 효율의 검증 시험]
다음에, 비중차 분리를 이용한 보톰 드로스와 톱 드로스의 분리 효율을 검증하기 위해 행한 시험 결과에 대해 설명한다.
톱 드로스의 비중은 3900 내지 4200㎏/㎥, 보톰 드로스의 비중은 7000 내지 7200㎏/㎥이다.
폭 2.8m×길이 3.5m×높이 1.8m(용량 120t)의 분리조(2)에서, 욕 순환량 40t/h의 경우의 드로스 부상(침강) 분리를 유동 시뮬레이션으로 해석한 결과, 다음의 표 5의 결과가 얻어졌다. 표 5는, 톱 드로스와 보톰 드로스의 비중차 분리 효율을 나타낸다.
Figure 112013017599065-pct00007
상기 시험 결과에 따르면, 표 5에 나타내는 바와 같이, 입경 50㎛, 30㎛, 10㎛의 모든 경우에, 보톰 드로스보다도 톱 드로스의 쪽이 분리 효율이 높았다. 따라서, 드로스의 비중차 분리는 톱 드로스의 상태에서 실시하는 것이 유효한 것을 알 수 있다.
[5.3. 시험 3:분리조의 용량의 검증 시험]
다음에, 분리조(2)에서, 톱 드로스를 충분히 효과적으로 부상 분리하기 위해 필요한 분리조(2)의 용량 Q2를, 유동 해석을 이용하여 검토한 시험 결과에 대해 설명한다. 이 해석의 전제 조건은 이하와 같다.
욕 순환량:40t/h
분리조 용량:20 내지 160t
톱 드로스 직경:30㎛
상기 해석 시험의 결과를 도 13에 나타낸다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 분리조(2)의 용량 Q2가, 1시간당의 도금욕 순환량 q(40t/h)의 2배 이상으로 되는 경우에, 드로스 분리 비율이 80％ 이상으로 된다. 분리조(2)의 용량 Q2가 욕 순환량 q의 2배 미만으로 되면, 드로스 분리 비율이 급격하게 저하되어 있다. 이러한 결과에 의해, 분리조(2)의 용량 Q2는 욕 순환량 q의 2배 이상인 것[(Q2/q)≥2]이 바람직하다고 판명되었다.
[5.4. 시험 4:도금조의 용량의 검증 시험]
다음에, 도금조(1)의 도금욕(10A)(GA욕)에서 생성된 드로스가 유해 직경까지 성장하지 않는 도금욕(10A)의 체류 시간을 확인하기 위해, 합금화 용융 아연 도금의 파일럿 라인을 이용하여 욕 순환 시험을 행한 결과에 대해 설명한다. 이 시험 조건은 이하와 같다.
도금조 기준욕온 T1(목표 욕온):460℃
욕 중 Al 농도:0.136질량％
욕 중 Fe 농도:포화(0.03질량％)
강판:판 두께 0.6㎜×판 폭 1000㎜
도금 속도:100m/min
도금 부착량:100g/㎡(양면)
욕온 변동:±5℃(히터 출력을 제어함으로써, 의도적으로 변동시켰음)
도금조 용량 Q1:60t
욕 순환량 q:5 내지 60t/h
욕 순환량을 변경 후, 도금조(1) 중의 도금욕이 완전히 치환될 때까지의 욕 순환량 q를 일정하게 하였다. 구체적으로는, 도금조(1)의 용량 Q1의 3배의 도금욕이 순환 완료될 때까지, 욕 순환을 계속하였다.
그리고, 1수준의 욕 순환 시험이 완료되기 직전에, 도금조(1)로부터 오버플로우하는 도금욕으로부터 샘플을 채취하여, 욕 중에 존재하는 드로스의 직경을 계측하였다.
또한, 실제의 조업에서 도금조(1)의 욕온 변동은, 금회의 시험 조건인 ±5℃보다는 작은 것이 통상이며, 약 ±3℃ 정도이다. 그러나, 드로스 무해화를 안정적으로 달성할 수 있는 조건을 확인하기 위해, 통상보다도 드로스의 생성과 성장이 발생하기 쉬운 조건에서 시험을 행하였다.
상기 시험의 결과를 도 14에 나타낸다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 1시간당 욕 순환량 q가 12t/h 미만인 경우[즉, 도금조(1)의 용량 Q1이 1시간당 욕 순환량 q의 5배를 초과하는 경우:(Q1/q)＞5], 실제로 관찰된 드로스의 최대 직경은, 유해 직경(50㎛)보다도 컸다. 그 이유는, 도금욕이 도금조(1) 내에 체류하는 시간이 길어지기 때문에, 유해 직경으로 될 때까지 드로스가 현저하게 성장하였기 때문이라고 생각된다. 한편, 1시간당 욕 순환량 q가 12t/h 이상인 경우[즉, 도금조(1)의 용량 Q1이 1시간당의 욕 순환량 q의 5배 이하인 경우:(Q1/q)≤5], 유해 직경(50㎛)보다도 충분히 작은 소직경 드로스(약 27㎛ 이하)만이 관찰되었다. 이것은, 도금욕의 도금조(1) 내에 체류하는 시간이 짧아, 드로스가 충분히 성장하지 않기 때문이라고 생각된다. 따라서, 도금조(1)의 용량 Q1은, 1시간당의 욕 순환량 q의 5배 이하인 것이 바람직하다고 판명되었다.
[5.5. 시험 5:도금조 유입 욕온의 적정 범위의 검증 시험]
다음에, 조정조(3)로부터 도금조(1)로 유입되는 도금욕(10C)의 욕온 T3의 적정 범위에 대해 검증하는 시험을 행한 결과에 대해 설명한다. 조정조(3)로부터 도금조(1)로 유입되는 도금욕(10C)의 욕온 T3이 도금조(1)의 욕온 T1로부터 크게 어긋나면, 도금조(1) 내의 욕온 편차를 조장하여, 결과적으로 도금조(1) 내에서의 드로스 생성과 성장을 촉진시킨다고 예상된다. 이로 인해, 합금화 용융 아연 도금의 파일럿 라인을 이용하여, 조정조(3)의 욕온 T3의 적정 범위의 확인 시험을 행하였다. 시험 조건은 하기와 같다.
도금조 기준 욕온 T1(목표 욕온):460℃
욕 중 Al 농도:0.136질량％
욕 중 Fe 농도:포화(0.03질량％)
강판:판 두께 0.6㎜×판 폭 1000㎜
도금 속도:100m/min
도금 부착량:100g/㎡(양면)
욕온 변동:±5℃(히터 출력을 제어함으로써, 의도적으로 변동시켰음)
도금조 용량 Q1:60t
욕 순환량 q:20t/h
유입 욕온(T3-ΔTfall):445 내지 480℃[ΔTfall은 욕온 강하 폭이며, 조정조(3)로부터 도금조(1)로 도금욕을 이송하는 동안에 자연히 강하하는 욕온임]
유입 욕온을 변경 후, 도금조(1) 중의 도금욕이 완전히 치환될 때까지의 욕 순환량 q를 일정하게 하였다. 구체적으로는, 도금조(1)의 용량 Q1의 3배의 도금욕이 순환 완료될 때까지 욕 순환을 계속하였다.
그리고, 1수준의 욕 순환 실험이 완료되기 직전에, 도금조로부터 오버플로우하는 도금욕으로부터 샘플을 채취하여, 욕 중에 존재하는 드로스의 직경을 계측하였다.
또한, 실제의 조업에서 도금조(1)의 욕온 변동은, 금회의 실험 조건인 ±5℃보다는 작은 것이 통상이며, 약 ±3℃ 정도이다. 그러나, 드로스 무해화를 안정적으로 달성할 수 있는 조건을 확인하기 위해, 통상보다도 드로스의 생성과 성장이 발생하기 쉬운 조건에서 실험을 행하였다.
상기 시험의 결과를 도 15에 나타낸다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 조정조(3)로부터 도금조(1)로 유입되는 도금욕의 유입 욕온(T3-ΔTfall)과, 도금조(1)의 욕온 T1과의 온도차(T3-ΔTfall-T1:이하, 유입 욕온 편차라 칭함)가 ±10℃보다 큰 경우(T3-ΔTfall-T1＞10℃, 또는 T3-ΔTfall-T1＜10℃), 도금조(1)에서 생성되는 드로스 직경이 유해 직경(예를 들어, 50㎛)을 초과하는 경우가 있는 것이 판명되었다. 한편, 유입 욕온 편차가 -10℃ 이상, 10℃ 이하인 경우(-10℃≤T3-ΔTfall-T1≤10℃), 유해 직경보다 충분히 작은 직경(예를 들어, 약 22㎛ 이하)의 드로스밖에 생성되지 않았다. 따라서, 도금조(1)에서 유해 직경 드로스의 생성을 억제하기 위해서는, 유입 욕온 편차가 -10℃ 이상 또한 10℃ 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다. 환언하면, 조정조(3)의 욕온 T3은, 조정조(3)로부터 도금조(1)로의 송욕시의 욕온 강하 폭 ΔTfall을 도금조(1)의 욕온 T1에 더한 온도 ΔTfall＋T1에 대해 ±10℃의 범위 내인 것(T1＋ΔTfall-10≤T3≤T1＋ΔTfall＋10)이 바람직하다고 할 수 있다. 종래, 도금조에 있어서, 도금욕의 욕온 편차가 발생하면, 드로스 생성과 성장이 촉진되는 것은 예상되고 있었다. 그러나, 유해 직경 드로스의 생성을 조장하는 구체적인 욕온 편차의 범위는, 명확하지 않았다. 본 실험 결과로부터, 도금조(1)에서 유해 직경 드로스의 생성을 억제하기 위해서는, 조정조의 욕온 T3이, 욕온 강하 폭 ΔTfa ll을 도금조의 욕온 T1에 더한 온도에 대해 ±10℃의 범위 내이면 되는 것이 판명되었다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자이면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 양해된다.
본 발명은, 합금화 용융 아연 도금 강판(GA)에 한정되지 않고, 톱 드로스밖에 생성되지 않는 용융 아연 도금 강판(GI), 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판 등, 비중이 톱 드로스(Fe2Al5)의 비중보다도 큰 도금욕(10)을 사용하여 제조되는 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판에 대해, 폭 넓게 적용 가능하다. 알루미늄의 함유량이 증가하여, 도금욕(10)의 비중이 톱 드로스의 비중을 하회하면, 본 발명의 한 요건인 드로스를 부상 분리할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명의 적용 범위는, 알루미늄 함유량이 50질량％ 미만인 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판이 된다.
또한, 합금화 용융 아연 도금 강판을 제외한 알루미늄 함유량이 많은 도금욕을 사용하는 품종에서는, 상술한 실시 형태와 같이, 굳이 분리조(2)와 조정조(3)의 욕 조성을 변경할 필요는 없고, 단순히 욕온 T를 제어하면, 톱 드로스를 거의 포함하지 않는 도금욕(10)을 얻을 수 있다. 이에 의해, 드로스 부착에 의한 표면 외관의 열화나, 드로스 기인의 압박 흠집, 욕 중 롤 표면에의 드로스 석출에 의한 롤 슬립 등의 문제를 해소하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 합금화 용융 아연 도금 강판의 제조시에 도금욕 중에 불가피적으로 발생하는 드로스를, 효율적 또한 효과적으로 제거하여, 거의 완전히 무해화하는 것이 가능하며, 산업상 유용하다.
1 : 도금조
2 : 분리조
3 : 조정조
4 : 프리멜트조
5 : 용융 금속 이송 장치
6, 7 : 연통관
8 : 이송관
9 : 오버플로우관
10, 10A, 10B, 10C : 도금욕
11 : 강판
12 : 싱크 롤
13 : 가스 와이핑 노즐

Claims (11)

  1. 용융 아연 및 용융 알루미늄을 함유하는 용융 금속인 도금욕을 미리 정해진 욕온 T1로 보온하는 제1 보온부를 갖고, 상기 도금욕 중에 침지된 강판을 도금하는 도금조와,
    상기 도금조의 도금욕 출구로부터 이송된 상기 도금욕을, 상기 욕온 T1보다도 낮은 욕온 T2로 보온하는 제2 보온부를 갖고, 상기 도금조 내의 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A1보다도 고농도의 알루미늄을 함유하는 제1 아연 함유 지금의 보급에 의해, 상기 도금조로부터 이송된 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A2를, 0.14질량％ 이상으로 하여, 석출된 톱 드로스를 부상 분리하는 분리조와,
    상기 분리조로부터 이송된 상기 도금욕을, 상기 욕온 T2보다도 높은 욕온 T3으로 보온하는 제3 보온부를 갖고, 상기 알루미늄 농도 A2보다도 저농도의 알루미늄을 함유하거나, 또는 알루미늄을 함유하지 않는 제2 아연 함유 지금의 보급에 의해, 상기 분리조로부터 이송된 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A3을, 상기 알루미늄 농도 A1보다도 높고, 또한 상기 알루미늄 농도 A2보다 낮은 농도로 조정하는 조정조와,
    상기 도금욕을, 상기 도금조, 상기 분리조, 상기 조정조의 순으로 순환시키는 순환부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도금조 내의 상기 도금욕 중의 상기 알루미늄 농도 A1을 측정하는 알루미늄 농도 측정부를 더 구비하고,
    상기 순환부가, 상기 알루미늄 농도 측정부의 측정 결과에 따라서, 상기 도금욕의 순환량을 제어하는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 분리조의 욕온 T2가, 상기 도금조의 욕온 T1보다도 5℃ 이상 낮고, 또한 상기 용융 금속의 융점 이상으로 되도록 상기 제2 보온부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조정조로부터 상기 도금조로 이송할 때의 상기 도금욕의 욕온 강하 폭을 섭씨 온도로 ΔTfall로 하면, 상기 욕온 T1, 상기 욕온 T2 및 상기 욕온 T3이, 섭씨 온도로, 하기 수학식 1 및 하기 수학식 2를 만족시키도록, 상기 욕온 T3이 상기 제3 보온부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112013017599065-pct00008

    [수학식 2]
    Figure 112013017599065-pct00009
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 아연 함유 지금을 용융시키는 프리멜트조를 더 구비하고,
    상기 프리멜트조에서 용융된 상기 제2 아연 함유 지금의 용융 금속이, 상기 조정조 내의 상기 도금욕에 보급되는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 순환부가, 상기 도금조, 상기 분리조 또는 상기 조정조 중 적어도 하나에 설치된 용융 금속 이송 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 강판의 주행에 수반되는 상기 도금욕의 흐름에 의해, 상기 도금조의 상부로부터 상기 도금욕이 유출되도록 상기 도금조의 상기 도금욕 출구가, 상기 강판의 주행 방향 하류측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 도금조, 상기 분리조 또는 상기 조정조 중 적어도 2개가, 하나의 조를 둑부에 의해 구획하여 구성되고,
    상기 둑부에 의해 구획된 각 조의 욕온이 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 도금조 내의 상기 도금욕의 저류량이, 상기 순환부에 의한 1시간당 상기 도금욕의 순환량의 0배 초과 5배 이하인 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 분리조 내의 상기 도금욕의 저류량이, 상기 순환부에 의한 1시간당 상기 도금욕의 순환량의 2배 이상인 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 장치.
  11. 용융 아연 및 용융 알루미늄을 함유하는 용융 금속인 도금욕을, 도금조, 분리조, 조정조의 순으로 순환시키면서,
    상기 도금조에서, 상기 조정조로부터 이송된 상기 도금욕을 미리 정해진 욕온 T1에서 저류하여, 상기 도금욕 중에 침지된 강판을 도금하고,
    상기 분리조에서, 상기 도금조로부터 상기 분리조로 이송된 상기 도금욕을, 상기 도금조의 욕온 T1보다도 낮은 욕온 T2에서 저류하여, 상기 도금조 내의 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A1보다도 고농도의 알루미늄을 함유하는 제1 아연 함유 지금의 보급에 의해, 상기 도금조로부터 이송된 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A2를, 0.14질량％ 이상으로 하여, 석출된 톱 드로스를 부상 분리하고,
    상기 조정조에서, 상기 분리조로부터 이송된 상기 도금욕을, 상기 분리조의 욕온 T2보다도 높은 욕온 T3에서 저류하여, 상기 분리조의 도금욕 중의 알루미늄 농도 A2보다도 저농도의 알루미늄을 함유하거나, 또는 알루미늄을 함유하지 않는 제2 아연 함유 지금의 보급에 의해, 상기 분리조로부터 이송된 상기 도금욕 중의 알루미늄 농도 A3을, 상기 알루미늄 농도 A1보다도 높고, 또한 상기 알루미늄 농도 A2보다 낮은 농도로 조정하는 것을 특징으로 하는, 합금화 용융 아연 도금 강판 제조 방법.
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