KR101568548B1 - 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents
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Abstract
표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법 및 제조장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면인 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법은 소지강판을 용융도금욕에 침지하여 용융도금강판을 제조하는 단계; 상기 용융도금강판을 가스와이핑하여 도금부착량을 조절하는 단계; 상기 도금부착량이 조절된 용융도금강판을 냉각하는 단계를 포함하며, 상기 냉각중, 스킨패스 압연을 행하며, 상기 스킨패스 압연은 상기 용융도금강판의 표면온도가 200~350℃일 때 행하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
용융아연도금강판은 내식성, 용접성 및 도장성이 우수하여 자동차용 강판으로 많이 사용되고 있다.
한편, 최근 들어 자동차의 안전규제가 강화되고, 온실가스의 배출을 저감하기 위한 친환경적인 노력의 일환으로 자동차 강판의 고강도 및 경량화에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 위해 Si, Mn 또는 Al과 같은 난도금성 원소들을 다량 함유한 DP(Dual Phase)강, TRIP(Transformation Induced Plasticity)강, TWIP(Twinning Induced Plasticity) 강 등 고강도강에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.
그러나, 상기와 같은 고강도강을 소지로 하여 용융도금강판을 제조할 경우, 상기 Si, Mn 또는 Al과 같은 난도금성 원소들이 소지강판 표면에 조대한 표면 농화물을 형성하여 소지강판과 도금액간 젖음성이 떨어지며, 이로 인해 냉각이 완료되기 전 강판에 진동이 발생할 경우 도금욕 산화물인 드로스(dross)의 혼입, 도금층 표면의 산화피막에 기인하는 수직 및 수평 방향의 줄무늬성 표면결함이 발생하는 문제가 있으며, 나아가, 상기와 같은 고강도강은 경도가 높기 때문에 냉각 완료 후, 스킨패스 압연기에 의한 표면조도 부여가 용이하지 않은 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은, 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법 및 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 소지강판을 용융도금욕에 침지하여 용융도금강판을 제조하는 단계; 상기 용융도금강판을 가스와이핑하여 도금부착량을 조절하는 단계; 상기 도금부착량이 조절된 용융도금강판을 냉각하는 단계를 포함하며, 상기 냉각중, 스킨패스 압연을 행하며, 상기 스킨패스 압연은 상기 용융도금강판의 표면온도가 200~350℃일 때 행하는 것을 특징으로 하는 용융도금강판의 제조방법을 제공한다.
상기 스킨패스 압연시, 워크롤의 표면온도를 50℃ 이하로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 스킨패스 압연시, 압하율은 0.7~1.5%인 것이 바람직하다.
상기 스킨패스 압연 후, 상기 용융도금강판의 표면조도(Ra)는 1~2㎛인 것이 바람직하다.
상기 용융도금욕의 조성은 중량%로, 알루미늄(Al): 1~4%, 마그네슘(Mg): 1~4%, 잔부 아연(Zn) 및 불가피한 불순물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 소지강판은 Si, Mn 및 Al로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계 1중량% 이상 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면은, 용융도금욕; 용융도금욕 외부에 배치되며, 용융도금강판의 도금 부착량을 조절하는 에어나이프; 상기 에어나이프로부터 상방에 배치되며, 상기 용융도금강판의 표면온도를 200~350℃까지 냉각시키는 제 1 냉각대; 상기 제 1 냉각대로부터 상방에 배치되며, 상기 용융도금강판에 표면조도를 부여하는 스킨패스 압연기; 상기 스킨패스 압연기로부터 상방에 배치되는 제 2 냉각대를 포함하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조장치를 제공한다.
상기 스킨패스 압연기는, 마주하는 한쌍의 백업롤; 상기 한쌍의 백업롤의 내측에서 마주하여 회전하면서 용융도금강판을 통과시키는 한쌍의 워크롤; 및 상기 워크롤에 냉각수를 분사하여 상기 워크롤의 온도를 일정하게 유지하는 냉각수 분사장치를 포함할 수 있다.
상기 워크롤의 표면조도(Ra)는 0.5~1㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 표면품질이 우수한 용융도금강판을 제공할 수 있다.
도 1은 통상의 용융도금강판 제조공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 용융도금강판 제조공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 용융도금강판 제조공정을 나타낸 모식도이다.
종래의 용융도금강판을 제조하는 공정은 도 1에 나타낸 바와 같다. 먼저, 강판은 용융도금욕(10) 내 다수의 롤을 통과하면서 도금층이 형성되며, 용융도금욕(10) 상부에 있는 에어나이프(20)에 의해 도금층의 두께가 제어되게 된다. 이후, 상기 에어나이프(20) 상부에 있는 냉각대(30)에 의해 상온으로 냉각되며, 냉각대 상부에 있는 탑 롤(Top roll, 40)에 의해 방향전환된 후, 스킨패스 압연기(50)에 의해 표면 조도가 제어되게 된다.
그런데, 상술한 공정을 통해 용융도금강판을 제조함에 있어서, 냉각대의 길이가 길어 강판의 진동 제어가 용이하지 않으며, 특히 상술한 고강도강을 소지로 하여 용융도금강판을 확보함에 있어 냉각이 완료되기 전 강판에 진동이 발생할 경우 도금욕 산화물인 드로스(dross)의 혼입, 도금층 표면의 산화피막에 기인하는 수직 및 수평 방향의 줄무늬성 표면결함이 발생하는 문제가 있으며, 나아가, 상기와 같은 고강도강은 경도가 높기 때문에 냉각 완료 후, 스킨패스 압연기에 의한 표면조도 부여가 용이하지 않은 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 강판의 표면에 흠집이 발생하는 것을 최대한 억제하면서도, 강판의 진동을 방지하고, 강판에 조도부여를 용이하게 부여하는 방안에 대해 깊이 연구한 결과, 본 발명에 이르게 되었다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 측면인 용융도금강판의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 소지강판을 준비한다. 상기 소지강판은 Si, Mn 및 Al로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계 1.0중량% 이상 포함할 수 있다. 단, 상기 함량보다 낮은 경우에도, 본 발명이 적용될 수 있으며, 상기 원소들이 다량 포함된 강종은 소지강판과 도금액간 젖음성이 떨어져 진동 발생에 따른 표면 결함 등이 더욱 문제가 될 수 있기 때문에 이러한 하한을 한정한 것뿐이다. 더불어 그 상한은 특별히 한정되는 것은 아니며, 소지강판과 도금액간 젖음성이 열위한 강종은 모두 포함될 수 있다.
이후, 상기 소지강판을 용융도금욕에 침지하여 용융도금강판을 제조한다. 본 발명에서는 상기 용융도금시, 도금욕 조성에 대해서는 특별히 한정하지 아니하나, 예를 들어, 알루미늄(Al): 1~4%, 마그네슘(Mg): 1~4%, 잔부 아연(Zn) 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같이 Zn-Al-Mg 합금도금을 하는 경우, 상기 용융도금강판의 제조는 비산화성 분위기 하에서 수행하는 것이 보다 바람직하다. 도금액 중 마그네슘(Mg)을 포함하고 있는 바, 산화성 분위기에서 도금을 수행하는 경우에는 도금욕의 표면에서 마그네슘이 산소와 반응함으로써 산화되어 드로스가 생성되며, 이러한 드로스는 도금욕으로부터 인출되는 강재 표면에 부착되어 도금 품질을 저하시킬 수 있기 때문이다. 상기 비산화성 분위기는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 산소 농도가 5000ppm 이하이며, 수소를 포함하지 않는 분위기일 수 있다.
이후, 상기 용융도금강판을 도금욕 상단의 공기 또는 질소를 사용하는 가스 와이퍼로 가스 와이핑하여 도금 부착량을 조절할 수 있으며, 이때 도금 부착량은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 40~800g/m2의 범위로 조절할 수 있다.
이후, 상기 도금 부착량이 조절된 용융도금강판을 냉각한다. 이때, 냉각 중 스킨패스 압연을 수행함이 바람직하며, 상기 스킨패스 압연은 상기 용융도금강판의 표면온도가 200~350℃일 때 행하는 것이 보다 바람직하다.
상기 스킨패스 압연은 강판에 표면조도를 부여할 뿐만 아니라, 강판의 진동을 억제하여 표면 결함 등의 발생을 억제하는 역할을 한다.
스킨패스 압연시, 상기 용융도금강판의 표면온도가 200℃ 미만인 경우, 표면조도 부여가 용이하지 않은 한 문제가 있으며, 반면, 350℃를 초과하는 경우에는 미응고된 용용도금액이 워크롤에 융착되어 표면결함이 발생할 우려가 있다. 따라서, 스킨패스 압연시, 상기 용융도금강판의 표면온도는 200~350℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스킨패스 압연시, 워크롤의 표면온도를 50℃ 이하로 유지하는 것이 보다 바람직하다. 상기와 같이 워크롤의 표면온도를 제어함으로써 표면조도 부여 능력이 향상될 뿐만 아니라, 미응고된 용융도금액이 워크롤에 융착되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 한편, 본 발명에서 워크롤의 표면온도를 상기와 같이 제어하기 위한 수단 또는 장치에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스킨패스 압연시, 압하율은 0.7~1.5%로 제어하는 것이 보다 바람직하다. 상기 압하율이 0.7% 미만인 경우에는 표면조도 부여가 용이하지 않으며, 반면, 상기 압하율이 1.5%를 초과하는 경우에는 연성 저하 등 강판의 기계적 특성의 변화가 일어날 우려가 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스킨패스 압연 후, 상기 용융도금강판의 표면조도(Ra)는 1~2㎛인 것이 바람직하다. 상기 표면조도가 1㎛ 미만인 경우에는 후처리 및 도장 특성이 저하될 우려가 있으며, 반면, 2㎛를 초과하는 경우에는 표면 품질 및 마찰 특성이 저하될 우려가 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 일 측면인 용융도금강판의 제조장치에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 다른 일 측면인 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조장치는, 용융도금욕; 용융도금욕 외부에 배치되며, 용융도금강판의 도금 부착량을 조절하는 에어나이프; 상기 에어나이프로부터 상방에 배치되며, 상기 용융도금강판의 표면온도를 200~350℃까지 냉각시키는 제 1 냉각대; 상기 제 1 냉각대로부터 상방에 배치되며, 상기 용융도금강판에 표면조도를 부여하는 스킨패스 압연기; 상기 스킨패스 압연기로부터 상방에 배치되는 제 2 냉각대를 포함한다.
상기와 같이, 제 1 냉각대 및 제 2 냉각대 사이에 스킨패스 압연기를 구비함으로써, 용융도금강판에 표면조도 부여가 용이할 뿐만 아니라, 용융도금강판의 진동을 억제하여 표면 결함 등의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스킨패스 압연기는, 마주하는 한쌍의 백업롤; 상기 한쌍의 백업롤의 내측에서 마주하여 회전하면서 용융도금강판을 통과시키는 한쌍의 워크롤; 및 상기 워크롤에 냉각수를 분사하여 상기 워크롤의 온도를 일정하게 유지하는 냉각수 분사장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 한쌍의 워크롤의 표면온도는 50℃ 이하로 유지되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 워크롤의 표면온도를 제어함으로써 표면조도 부여 능력이 향상될 뿐만 아니라, 미응고된 용융도금액이 워크롤에 융착되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 워크롤의 표면조도(Ra)는 0.5~1㎛일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 위 실시예로 제한되는 것은 아니며, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
10: 용융도금욕 20: 에어나이프
30: 냉각대 30a: 제 1 냉각대
30b: 제 2 냉각대 40: 탑 롤(Top roll)
50: 스킨패스 압연기
30: 냉각대 30a: 제 1 냉각대
30b: 제 2 냉각대 40: 탑 롤(Top roll)
50: 스킨패스 압연기
Claims (10)
- 소지강판을 용융도금욕에 침지하여 용융도금강판을 제조하는 단계;
상기 용융도금욕 외부에 배치된 에어나이프에 의해 상기 용융도금강판을 가스 와이핑하여 도금부착량을 조절하는 단계;
상기 에어나이프 상방에 배치된 냉각대에 의해 상기 도금부착량이 조절된 용융도금강판을 냉각하는 단계를 포함하며,
상기 냉각대에 의한 냉각 중, 스킨패스 압연을 행하며, 상기 스킨패스 압연은 상기 용융도금강판의 표면온도가 200~350℃일 때 행하는 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 스킨패스 압연시, 워크롤의 표면온도를 50℃ 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 스킨패스 압연시, 압하율은 0.7~1.5%인 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 스킨패스 압연 후, 상기 용융도금강판의 표면조도(Ra)가 1~2㎛인 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 용융도금욕의 조성은 중량%로, 알루미늄(Al): 1~4%, 마그네슘(Mg): 1~4%, 잔부 아연(Zn) 및 불가피한 불순물을 포함하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 소지강판은 Si, Mn 및 Al로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 합계 1중량% 이상 포함하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조방법.
- 용융도금욕;
용융도금욕 외부에 배치되며, 용융도금강판의 도금 부착량을 조절하는 에어나이프;
상기 에어나이프로부터 상방에 배치되며, 상기 용융도금강판의 표면온도를 200~350℃까지 냉각시키는 제 1 냉각대;
상기 제 1 냉각대로부터 상방에 배치되며, 상기 용융도금강판에 표면조도를 부여하는 스킨패스 압연기;
상기 스킨패스 압연기로부터 상방에 배치되는 제 2 냉각대를 포함하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 스킨패스 압연기는,
마주하는 한쌍의 백업롤; 상기 한쌍의 백업롤의 내측에서 마주하여 회전하면서 용융도금강판을 통과시키는 한쌍의 워크롤; 및 상기 워크롤에 냉각수를 분사하여 상기 워크롤의 온도를 일정하게 유지하는 냉각수 분사장치를 포함하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조장치.
- 제 8항에 있어서,
상기 한쌍의 워크롤의 표면온도는 50℃ 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조장치.
- 제 8항에 있어서,
상기 워크롤의 표면조도(Ra)는 0.5~1㎛인 표면품질이 우수한 용융도금강판의 제조장치.
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