KR19980050012A

KR19980050012A - 용융아연 도금표면에의 드로스 부착방지방법

Info

Publication number: KR19980050012A
Application number: KR1019960068764A
Authority: KR
Inventors: 진영구
Original assignee: 김종진; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-09-15
Also published as: KR100276323B1

Abstract

본 발명은 용융아연 도금욕중에 발행하는 부유드로스 및 하부드로스가 용융아연 도금표면에 부착되는 것을 방지하는 방법에 관한 것으로써, 용융아연 도금욕의 온도 및 알루미늄의 농도변화를 최소화하여 드로스의 크기를 작게 하고 또한 도금욕내 드로스 발생을 감소시킴으로써 용융아연 도금표면에 드로스가 부착되는 것을 방지하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 연속용융아연 도금설비에서 연속용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 도금욕의 온도편차를 ±5℃ 이하로 유지하고; 그리고 0.2-0.7wt% 의 Al-Zn 합금괴를 도금욕에 투입하여 도금욕중의 Al 농도 변화를 최소화시켜 용융아연 도금표면에 드로스가 부착되는 것을 방지하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

용융아연 도금표면에의 드로스 부착방지방법

제1도는 본 발명에 따라 아연괴예열로 및 유도가열장치가 구비된 용융아연 도금설비를 나타낸 것으로써,

(가)는 평면도,

(나)는 측면도를 나타냄

제2도는 도금욕중의 Al 농도에 따른 Fe 농도변화를 온도별로 나타낸 그래프

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 도금욕(용융아연), 2 : 싱크롤(sink roll), 3 : 콜렉터롤(collector roll), 4 : 강판, 5 : 스나우트(snout), 6 : 아연괴 예열로(preheater), 7 : 유도가열장치(inductive heater), 8 : 아연괴(Zn ingot)

본 발명은 용융아연 도금욕중에 발생하는 부유드로스(floating dross) 및 하부 드로스(bottom dross)가 용융아연 도금표면에 부착되는 것을 방지하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 용융아연도금욕의 온도 및 알루미늄(Al)의 농도변화 범위를 최소화하여 도금욕내 드로스 발생을 감소시킴으로써, 용융아연 도금표면에 드로스가 부착되는 것을 방지하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 용융아연 도금강판은 전기아연 도금강판과 비교하여 내식성이 우수하나 표면품질이 열위한 것으로 평가되며, 그 이유는 도금욕에서 발생하는 드로스가 도금표면에 부착하여 표면홈을 만들기 때문이다. 따라서 도금욕내 드로스 제거 또는 드로스가 강판에 부착하는 것을 방지하기 위한 방법이 제안되어 왔다.

종래의 방법으로는 일본공개특허공보 평 2-125850 호를 들 수 있는데, 이 방법에서는 도금욕에 초음파장치를 설치하여 강판을 5-40㎛ 진동시킴으로서 하부 드로스 (FeZn₇)가 강판에 부착하는 것을 제안하고 있으나 강판이 진동하면 도금욕 하부에 있던 하부드로스가 부상하여 하부드로스의 Fe가 도금욕의 A1 과 반응하여 부유 드로스(Fe₂Al₅)가 생성되고 이 부유드로스가 강판에 다시 부착되는 단점이 있다.

종래방법의 다른 예로는 일본특허공보 평 3-166352 호를 들 수 있는데, 이 방법에는 도금욕중 씽크롤을 도금욕 바닥에 가까이 설치하여 씽크롤 구동시 발생하는 진동 및 씽크롤을 지나는 강판의 속도에 의한 도금욕의 흐름을 발생시키고 이 흐름이 도금욕 하부에 쌓여있는 하부드로스를 부상시켜 제거하고 있으나, 하부의 드로스가 부상하면 강판에 부착하여 도금표면품질을 저하시키는 단점이 있다.

종래방법의 또다른 예로는 일본공개특허공보 (소) 61-119663 호를 들 수 있는데, 이 방법에서는 도금욕중 Al의 농도를 0.12∼0.18wt%를 제안하고 있으나, 이 경우 Al의 변동범위가 너무 크므로 도금욕에 드로스가 다량으로 발생하는 단점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기한 종래방법들의 제반단점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 용융아연 도금욕의 온도변화폭 및 알루미늄의 농도변화를 최소화하여 도금욕내의 드로스 발생을 감소시킬 뿐만 아니라 그 크기를 작게 함으로써, 용융아연도금표면에 드로스가 부착되는 것을 방지하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 연속용융아연도금설비에서 용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 도금욕의 온도편차를 ±5℃ 이하로 유지하고; 그리고 0.2-0.7wt% 의 Al-Zn 합금괴를 도금욕에 투입하여 도금욕중의 Al 농도가 0.18-0.20wt% 가 유지되도록 하여 용융아연 도금표면에의 드로스 부착을 방지하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 연속용융 아연도금설비에서 합금과 용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 있어서,

도금욕의 온도편차를 ±5℃ 이하로 유지하고; 그리고 0.2-0.7wt%의 Al-Zn 합금괴를 도금욕에 투입하여 도금욕중의 Al농도가 0.13∼0.15wt% 가 유지되도록 하여 용융아연 도금표면에의 드로스 부착을 방지하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

용융아연 도금욕에서 발생되는 드로스는 도금욕 표면산화 및 도금량 조정을 위한 에어와이핑(air wiping)시 아연산화에 의해 발생되는 상부드로스(top dross : ZnO), 도금욕내 설치되는 구조물 및 강판으로 부터 용출되는 Fe 와 도금욕의 Zn 의 반응에 의해 생성되어 도금욕 하부에 침전하는 하부드로스(FeZn₇), 도금욕의 Fe 와 Al 의 반응 및 하부드로스가 도금욕 흐름에 의하여 상부로 떠오를 때 도금욕에 녹아 있는 Al 과 반응하여 생성되는 부유드로스(Fe₂Al₅)의 3종류가 있다. 이들중 상부 드로스는 기계적으로 모아서 도금욕 밖으로 방출하여 제거하는 것이 가능하다. 그러나 부유드로스 및 하부드로스는 상술한 바와같이 이들의 제거를 위한 방법이 다양하게 제안되고 있으나 아직 해결되지 않고 있다. 따라서, 본 발명에서는 부유드로스 및 하부드로스의 발생을 억제하고 및 크기를 감소시켜 도금표면품질에 악영향을 주지 않도록 하는 방법을 제안하고자 한다.

도금욕에서 Fe 용해도는 도금욕의 온도 및 Al 농도에 따라 변하면 용해도 보다 높은 과잉의 Fe 는 Al 또는 Zn과 반응하여 드로스가 된다.

도금욕의 온도가 상승하거나 또는 Al 농도가 저하하는 경우에는 강판 또는 욕내 Fe 구조물이 Fe가 용융아연속으로 용해하고, 또한, 하기 반응식과 같이 도금욕에 있던 드로스도 용해하여 도금욕의 순수 Fe 농도가 증가한다.

또한, 도금욕의 온도가 하강하거나 또는 Al 농도가 상승하는 경우에는 도금욕의 Fe에 대한 용해도가 떨어지므로 도금욕에 있던 Fe가 하기 반응식과 같이 Al 또는 Zn과 반응하여 드로스화한다.

또한, 연속용융아연도금강판 생산설비(CGL : contiuous galvanizing line)에서의 도금욕의 Fe 농도는 실험결과 제2도에 나타낸 용해도의 1.5-2.1 배로 나타났다.

실제 생산설비에서 도금욕을 평형상태로 유지하는 것은 불가하므로 도금욕에서 도금소의 발생은 필연적이다. 그러나 도금욕의 온도 및 Al 의 농도변화를 최소화하면 도금욕의 Fe 함량을 평형상태의 Fe 용해도의 1.2-1.5 배로 유지할 수 있음이 확인되었다.

용융아연 도금강판의 도금두께는 7-25㎛ 이므로 도금욕내 발생하는 드로스의 크기를 7㎛ 이하로 제어하면 도금층에 드로스가 존재하더라도 도금표면에 드로스에 의한 표면결함은 나타나지 않게 된다. 따라서, 본 발명에서는 도금욕의 Fe 농도를 용해도의 1.2-1.5 배 이내로 유지하여 도금욕내의 드로스 발생량을 감소시키고, 또한, 드로스가 존재하더라도 그 크기를 7 ㎛ 이하로 유지하도록 하였다.

이하, 그 방법을 상세히 설명한다.

상기와 같이 본 발명에 따라 드로스의 양을 감소시키고 그 크기를 작게 하기 위해서는 도금욕의 온도변화 및 Al 농도변화를 최소화시켜야 한다.

본 발명에서는 도금욕의 온도를 그 편차가 ±5℃ 이하가 되도록 유지하였다.

상기와 같이 도금욕의 온도편차를 ±5℃ 이하가 되도록 하는 바람직한 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명에서 도금욕의 온도변화를 감소시키기 위하여 제1도에 나타난 바와같이, 도금욕(1)의 아연괴 투입위치 주위에 유도가열장치(7)을 설치하고 도금욕(1)의 주변에 아연괴 예열로(6)을 설치하였다. 용융아연 도금욕의 도금온도는 460±5℃를 관리목표로 설정하고 운전하고 있으나 도금작업에 따른 도금욕내 소실되는 아연을 보충하기 위하여 1ton 중량의 아연괴(8)를 30-60분 간격으로 투입하며 이때에 도금욕의 온도가 2-3℃ 변한다. 더욱이 중량이 1.1ton 인 상온의 아연괴가 투입되는 아연괴 주변의 도금욕 온도는 420-460℃의 온도구배가 있음이 확인되었다. 따라서 본 발명에서는 도금욕의 온도변화를 감소시키기 위하여 도금욕의 아연괴 투입위치 주위에 유도가열장치(7)을 설치하여 아연괴 투입시 도금욕 온도 강하를 억제하고 도금욕의 주변에 아연괴 예열로(6)를 설치하여 이 예열로에 아연괴(8)를 예열하여 도금욕에 투입함으로써 도금욕의 온도변화를 최소화하였다.

제1도에서, 미설명부호 2는 씽크롤(sink roll)을, 3은 콜렉터롤(collector roll)을, 4는 강판을, 그리고 5는 스나우트(snout)를 나타낸다.

이하, 도금욕중의 알루미늄의 농도변화를 최소화하는 방법에 대하여 설명한다.

용융아연 도금욕에 Al 을 첨가하는 것은 주로 소지철(Fe)과 아연의 반응을 조절하여 도금특성을 향상시키기 위한 것으로 특히 도금부착성을 향상시킨다. 산업적으로 연속용융아연도금설비(CGL:continuse galvanizing line)에서의 도금욕의 Al 농도는 일반용 용융아연도금(GI:galvnaized)의 경우 0.18-0.20wt%, 합금화용융아연도금(GA:galvannealed)시에는 0.13-0.15wt% 를 관리목표로 하는 것이 보통이다. 용융아연도금욕의 Al 은 도금작업이 진행됨에 따라 아연과 함께 강판에 묻어 소진되므로 연속적으로 보충해야 한다. 도금욕의 Al 농도는 도금량, 도금속도, 도금욕의 Fe 농도에 따라 변하므로 도금욕의 Al 농도균일화는 도금의 품질을 결정하는 중요한 요소로 되어 있으며, 도금욕의 Al 농도조정 기술은 강판 제조사마다 서로 다른 특징을 가지며 기업비밀로 되어 있다.

종래의 도금욕의 Al 농도 조정방법으로는 순수아연괴(pure Zn ingot)와 5-12wt%의 알루미늄과 아연의 함금괴를 도금욕에 투입하여 도금욕의 Al 농도를 조정하는 방법을 들 수 있다.

그러나, 상기한 방법으로 도금욕의 Al 농도를 조정하는 경우에는 Al 농도편차가 커서 도금욕의 알루미늄 관리목표 유지가 어렵고 드로스가 발생하여 드로스가 도금표면에 부착하므로 도금표면 불량발생의 원인이 되고 있다.

본 발명은 Al 농도가 일정한 알루미늄과 아연의 합금괴를 투입하여 도금작업을 계속할 때, 도금량, 도금속도, 도금욕의 Fe 농도 변화에 따른 도금욕의 Al 농도 변화 추이를 분석한 결과 도금량 및 도금속도의 증가는 도금욕의 Al 농도를 증가시키며, 한편 도금욕의 Fe 농도가 증가할수록 Al 농도는 감소하는 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명에서는 일반용 용융아연 도금공정의 경우 도금욕의 Al 농도가 0.18-0.20wt% 가 유지되도록 0.2-0.7wt% 의 Al-Zn 합금괴를 투입하며, 합금화 용융아연 도금공정의 경우 도금욕의 Al 농도가 0.13-1.15wt% 가 유지되도록 0.2-0,7wt% 의 Al-Zn 합금괴를 투입한다.

특히, 본 발명에 있어, 일반용 용융아연 도금의 경우 0.35wt% Al-Zn 의 합금괴와 0.45wt% Al-Zn 의 합금괴를 1:1 로 투입하고, 합금화 용융아연 도금의 경우 0.45wt% Al-Zn 합금괴와 0.6wt% Al-Zn 의 합금괴를 1:1 로 투입하면서 도금작업을 계속한 결과 연속용융아연 도금설비의 도금속도, 도금량, 도금욕의 Fe 농도가 변화하는 환경에서도 도금욕의 Al 농도변화를 최소화할 수 있다.

본 발명에 있어 Al-Zn 합금괴는 하나의 조성을 갖는 합괴만을 투입하는 것에 한정되는 것은 아니며, 조성이 서로 다른 2 이상의 합금괴를 투입할 수도 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

[발명예 1]

연속용융아연도금설비에서 강판두께 0.4-2.3㎜ 의 냉간압연강판을 분당 150-180m의 속도에서 알칼리 세정 및 환원로에서 열처리하고 0.35wt% Al-Zn, 0.45wt% Al-Zn 의 알루미늄과, 아연의 합금괴를 380℃ 로 예열후 사용하여 조성된 본 발명 도금욕에서 도금후 에어와이핑에 의해 양면 도금량을 100-300g/㎡ 로 조정한 다음 공기중에서 냉각후 조질압연하여 용융아연도금 제로스팡글을 제조하였다. 이에 대한 실험조건과 공정분석 및 제품 표면품질 평가결과를 하기표 1에 나타내었다.

[발명예 2]

연속용융아연도금설비에서 강판두께 0.5-1.5㎜ 의 냉간압연강판을 분당 80-120m의 속도에서 알칼리 세정 및 환원로에서 열처리하고 0.45wt% Al-Zn, 0.60wt% Al-Zn 의 알루미늄과 아연의 합금괴를 380℃ 로 예열후 사용하여 조성된 본 발명 도금욕에서 도금후 에이와이핑에 의해 양면도금량을 90-120g/㎡ 로 조정한 다음 합금화로에서 가열하여 합금화 후 조질압연하여 합금화 용융아연도금을 제조하였다. 이에 대한 실험조건과 공정분석 및 제품표면품지 평가결과를 하기표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

연속용융아연도금설비에서 강판두께 0.4-2.3㎜ 의 냉간압연강판을 분당 150-180m 의 속도에서 알칼리 세정 및 환원로에서 열처리 순수아연괴와 5wt%의 알루미늄과 아연의 합금괴를 사용하여 조성된 일반 도금욕에서 도금후 에어와이핑에 의해 양면 도금량을 100-300g/㎡ 로 조정한 다음 공기중에서 냉각후 조질압연하여 용융아연 도금 제로스팡글을 제조하였다. 이에 대한 실험조건과 공정분석 및 제품표면품질 평가결과를 하기표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

연속용융아연도금설비에서 강판두께 0.5-1.5㎜ 의 냉간압연강판을 분당 80-120m 의 속도에서 알칼리 세정 및 환원로에서 열처리하고 순수아연괴, 5wt% 의 알루미늄과 아연의 합금괴 및 0.45wt% 의 알루미늄과 아연의 합금괴를 사용하여 조성된 보통 도금욕에서 도금후 에어와이핑에 의해 양면 도금량을 90-120g/㎡ 로 조정한 다음 합금화로에서 가열하여 합금화후 조질압연하여 합금화 용융아연도금을 제조하였다.

이에 대한 실험 조건과 공정분석 및 제품 표면품질 평가결과를 하기표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기표 1에서 사용된 용어 및 기호는 다음과 같다.

1) 도금욕소모에 따른 아연 알루미늄의 농도조정을 위해 투입한 Zn 및 Al-Zn 합금괴

도금욕 조성방법(1) : 중량이 1.1ton인 0.35wt% Al-Zn, 0.45wt% Al-Zn의 합금괴를 1 : 1로 투입

도금욕 조성방법(2) : 중량이 1.1ton인 0.45wt% Al-Zn, 0.60wt% Al-Zn의 합금괴를 1 : 1로 투입

도금욕 조성방법(3) : 중량이 1.1ton인 순수아연괴, 중량이 25kg 인 5wt% Al-Zn의 합금괴를 1:4로 투입

도금욕 조성방법(4) : 중량이 1.1ton 인 0.45wt% Al-Zn의 합금괴, 중량이 25kg인 5wt% Al-Zn의 합금괴를 1:1로 투입

2)드로스크기 : 도금욕의 시료를 채취하여 공냉후 전자현미경(SEM)으로 관찰하였다.

3)도금표면의 상태를 육안으로 관찰하였다.

◎ : 도금표면에 드로스 부착이 없슴

○ : 도금표면에 드로스 부착이 있으나 경미하여 촉감이 없음

△ : 도금표면에 드로스 부착이 있어 촉감이 있음

상기 표 1에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 도금욕의 온도변화 및 도금욕중의 Al 농도를 최소화함으로써, 부유드로스 및 하부드로스의 발생량 및 크기를 감소시켜 도금표면에 드로스 부착이 없는 표면품질이 우수한 용융아연 도금강판을 제조할 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 예열된 아연괴를 사용하고 용융아연 도금욕의 아연괴 투입위치에 유도가열장치를 설치하여 도금욕의 온도변화를 감소시키고, 순수아연괴 및 고농도의 알루미늄과 아연의 합금괴의 사용을 배제하고 저농도의 알루미늄과 아연합금괴를 도금욕에 투입하여 도금욕의 알루미늄 농도 변화를 최소화함으로써 부유 드로스 및 하부드로스의 발생량 및 크기를 감소하여 도금표면에 드로스 부착이 없는 표면품질이 우수한 용융아연 도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

연속용융아연 도금설비에서 용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 도금욕의 온도편차를 ±5℃ 이하로 유지하고; 그리고 0.2-0.7wt% 의 Al-Zn 합금괴를 도금욕에 투입하여 도금욕중의 Al 농도가 0.18-0.20wt% 가 유지되도록 하는 용융아연 도금표면에의 드로스 부착방지방법
제1항에 있어서, 도금욕중의 Al 농도가 0.35wt% Al-Zn 의 합금괴와 0.45wt% Al-Zn 의 합금괴의 1:1 로 투입에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 용융아연 도금표면에의 드로스 부착방지방법
연속용융아연 도금설비에서 합금화 용융아연 도금강판을 제조하는 방법에 있어서, 도금욕의 온도편차를 ±5℃ 이하로 유지하고; 그리고 0.2-0.7wt% 의 Al-Zn 합금괴를 도금욕에 투입하여 도금욕중의 Al 농도가 0.13-0.15wt% 가 유지되도록 하는 용융아연도금 표면에의 드로스 부착방지방법
제3항에 있어서, 도금욕중의 Al 농도가, 0.45wt% Al-Zn 합금괴와, 0.6wt% Al-Zn 의 합금괴의 1:1 투입에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 용융아연 도금표면에의 드로스 부착방지방법