KR19980085373A - 강판 표면의 스팽글 입자를 미세화한 도금 강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Al : 55±2 중량%, Zn : 43.4±2 중량%, Si : 1.6±0.3 중량%를 포함하는 합금 용융 도금 강판(이하 갈바륨 (Galvalume) 이라 한다) 의 도금 공정중에 도금재가 응고시 강판 표면에 형성되는 스팽글(Spangle)의 입자를 미세화 되도록 한 도금 강판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 특성은 도금포트 온도보다 높은 용융점을 갖는 Sr-V, Sr-V-Gr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 등의 원소를 예비용융 포트(2)에서 미리 각 합금 또는 원소와 Al과의 혼합된 합금을 용융시켜 도금포트(1)의 용탕에 주입하여 합금성분이 도금강판 표면에 석출되도록 함으로써, 강판 표면의 핵성장의 상호 간섭을 일으켜 도금표면이 미세화 되어 외관성 및 내식성이 뛰어나도록 한 것이다.

Description

강판 표면의 스팽글 입자를 미세화한 도금 강판의 제조방법

본 발명은 Al : 55±2 중량%, Zn : 43.4±2 중량%, Si : 1.6±0.3 중량%를 포함하는 합금 용융 도금 강판(이하 갈바륨 (Galvalume) 이라 한다) 의 도금 공정중에 도금재가 응고시 강판 표면에 형성되는 스팽글(Spangle)의 입자를 미세화 되도록 한 도금 강판의 제조방법에 관한 것이다.

상술한 갈바륨은 통상의 아연도금 강판보다 내식성, 내구성 및 열반사성이 뛰어나고 제품의 표면이 은백색의 미려한 색상을 가지기 때문에 주로 건축물의 외장재인 벽체, 지붕재로써 많이 사용되어 오고 있었다. 이와 같은 외장재의 외관성은 주로 강판 표면에 나타나는 스팽글 입자의 크기에 따라 좌우되는바 스팽글 입자의 크기를 최소화 시키는 것이 외관 뿐만 아니라 도금 표면이 치밀해 지므로 내식성 및 가공성이 향상되는 잇점이 있기 때문에 스팽글 입자의 크기를 최소화 시키는 것이 본 기술분야에서는 매우 중요한 과제로 되어 왔었다. 종래의 갈바륨의 제조방법은 Al : 55 중량%, Zn : 43.4 중량%, Si : 1.6 중량%로 이루어지는 합금 용융 금속내에 도금처리 하고자 하는 일반 강판 즉, 철판을 통과 시킨 후, 에어 와이핑(Air Wiping)법에 의해 도금부착량을 조절한 후 강제냉각 방식에 의해 급냉처리를 한다. 이때 급냉처리 장치를 통과하는 도금된 강판의 도금 표면은 급냉 효과에 의해 스팽글의 입자 크기가 결정된다. 그러나 이와 같은 종래의 급냉처리 장치에 의한 급냉 방식은 급냉 처리장치의 순간적인 급냉능력, 급냉장치의 길이, 욕온도, 도금강판의 생산 라인속도 등의 여러 요인들에 의해 스팽글 입자의 크기를 미세화 및 균일화 시키는데 매우 어려운 단점이 있었다. 비록 급냉 효과를 높혀 스팽글 입자 크기를 미세화 시키고자 할 경우엔 상대적으로 급냉설비가 대형화 및 고가로 되므로 생산성에 있어 비효율적으로 되어버리는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 도금 강판의 표면 응고시 핵효과(Seed effect : 스팽글을 형성하는 핵이 자랄때 핵간에 서로 상충하는 간섭에 의해 핵이 크게 성장되는 것을 방지하여 조직을 치밀하게 해주는 효과)에 의해 무수한 핵이 생성되도록 함으로써 스팽글 입자의 크기를 미세화시키도록 함에 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 강판의 도금공정 일부를 설명하는 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 도금포트2 : 예비용융 포트

3 : 전기로4 : 탕도

5 : 강판6 : 에어와이핑 장치

7 : 냉각장치

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 상기한 효과를 위해 도금욕내에 적정함량의 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 등의 원소중 어느 하나 또는 2 이상을 포함토록 한 것이다.

이하, 본 발명의 제조 방법을 상세히 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 등의 원소중 어느 하나를 모합금으로 제조하는 방법은, 도금 포트(Pot) 외에, 금속 지금(金屬 地金)을 미리 용해시켜 도금 포트(1)로 보내기 위한 예비용융 포트(2)를 준비한다. 한편 도금 포트(1) 내에 투입되는 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 등의 원소들의 함량을 조절하기 위하여는 상기한 각 합금 또는 원소 성분을 미리 용융상태로 만들어줄 필요가 있다. 하지만 상기 각 합금 또는 원소의 용융점은 최저 650℃∼최고 3440℃로 매우높아 용해하기가 매우 어렵다. 그러나 예비용융 포트(2)에서의 지금용해 온도는 통상 620∼680℃로 유지된다. 이에 따라 본 발명에서는 상기 각 합금 또는 원소성분을 예비용융 포트(2)에서 용이하게 용해시키기 위해 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 등의 원소 각각을 Sr-Al, Sr-V-Al 등으로 Al과 혼합한 합금을 미리 만들어 사용함으로써 용해가 가능토록하였다. 즉, 상기 각 합금 또는 원소를 Al과 합금화 하여 녹이면 용융점이 떨어져 예비용융 포트(2)에서 용해가 용이하게 이루어진다. 또한 Si-Al, Sr-V-Al 등 상기 각 합금 또는 원소의 Al 합금에서 합금 또는 원소의 함유량 및 단위중량은 예비 융용 포트(2) 내에서 용해도와 도금 포트(1) 내에서의 상기 각 합금 또는 원소 성분 함량을 감안하여 제조된다.

본 발명에 의한 실시예를 들면, 도금 포트(1) 내의 욕성분중 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 중 어느 하나 또는 2 이상의 원소가 첨가되며 그 함유량은 0.001%∼0.5% 범위가 유지되도록 하는 것이 최대로 미세한 스팽글 입자를 형성시킬 수 있다. 또한 상기한 범위의 함량을 위하여서는 상기 각 합금 또는 원소와 Al을 합금화 하여 잉곳(Ingot)을 제작하여 사용하는 것이 바람직하다.

다음은 도금재의 욕성분 조성에 대하여 설명한다. 통상적으로 갈바륨의 욕성분 범위는 Al : 20∼80 중량%, Si : 0.1∼2.0 중량%, 잔량 Zn 범위로써 조성되나, 본 발명에서 적용되는 욕성분의 조성범위는 앞선 설명에서와 같이 최적치로써 Al : 55±2 중량%, Zn : 43.4±2 중량%, Si : 1.6±0.3 중량%를 기준으로 조성한다. 또한, 미리 제조된 상기 각 합금 또는 원소와 Al을 합금화 하여 잉곳(Ingot)으로 만든 모합금중 사용하고자 하는 어느 하나의 합금을 예비용융 포트(2)에서 용해시키는데, 용해 열원으로는 전기로(3)를 사용한다. 이때 예비용융 포트(2) 내의 620℃ 내지 680℃ 이상의 용탕온도와 전기로(3)의 전기적 자장력에 의해 발생되는 핀치효과(Pinch effect) 에 의한 이로젼(Erosion), 코로젼(Corrosion) 현상에 의해 각각으로 Al과 합금된 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 등의 원소는 쉽게 용해되어 용탕내에 균등 확산된다. 이와 같이 조성된 용탕은 탕도(4)를 따라 도금 포트(1) 내로 주입한다. 그리고 강판(5) 이 도금 포트(1)를 통과하면서 도금처리가 이루어지고 도금 포트(1)를 지난 강판은 에어 와이핑 장치(6)를 경유하여 냉각장치(7)를 통과 하면서 급냉각 된다. 이때 도금처리된 강판 표면에는 상기 Al과 합금된 어느 하나의 합금 또는 원소가 도금 포트(1)에 용융, 함유되어 있어 무수한 핵을 형성시켜 도금재의 냉각응고 과정시 각 핵의 결정경계선 사이에 상호 간섭을 일으키게 함으로써 결정입자가 성장하는 것을 억제시키는 효과를 얻는다. 그리하여 미세한 스팽글 입자를 형성시킬 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의하면 소량의 상기 각 합금 또는 원소 성분을 도금욕(도금 포트)에 함유시켜 도금처리 함으로써 별도의 냉각설비 투자 또는 냉각설비를 대형시키지 않고 스팽글 입자의 크기를 미세화, 균일화하여 도금강판 표면의 외관이 미려하고 내식성 및 가공성을 증대시킬 수 있다. 이하 본 발명에 의한 시험예를 구체적으로 설명한다.

1. 각 합금 또는 원소 첨가 전, 후의 스팽글 입자 크기 비교.

[표 1]

표 1은 각 합금 또는 원소에 따른 30㎜ 반경 원내의 스팽글 입자 개수를 표로서 나타낸 것이며,

[표 2]

표 2는 원소 첨가 전의 스팽글 입자 개수와 모양을 나타낸 것이고,

[표 3]

표 3은 원소 첨가 후의 스팽글 입자 개수와 모양을 나타낸 것으로, 상기 각 표면에서 보듯이 스팽글 입자 크기가 원소 첨가 전, 후를 비교해 볼때 큰차이를 나타내는 것을 알 수 있다. 이때 강판의 두께는 0.8㎜ 기준으로 각각 측정 비교하였다.

2. 내식성 비교시험

원소 첨가 전, 후의 갈바륨 제품의 내식성 시험을 위해 염수분무시험(S. S. T)을 실시했으며, 적청이 20% 발생되는 시간이 표 4에서와 같이 나타났다. 결과적으로 상기 합금성분 또는 원소들을 첨가하여 스팽글을 미세화 한 경우가 내식성이 뛰어난 것으로 나타났다. 그시험 조건은 아래와 같다.

시험편 준비

강판두께도금부착량크롬피막량

원소 첨가 갈바륨 0.8㎜150-160g/㎡15.8㎎/㎡

원소 첨가 갈바륨 0.8㎜150-160g/㎡16.0㎎/㎡

시험조건

[표 4]

염수분무 시험시 합금 또는 원소성분에 따른 적청 20% 발생 시간

4. 시험결과 종합

1) 스팽글 입자 크기 평가 비교

Al : 55±2 중량%, Zn : 43.4±2 중량%, Si : 1.6±0.3 중량%의 합금 도금 강판에 있어서, 도금용탕에 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 중 어느 하나 또는 2 이상의 원소를 0.001∼0.5 중량% 첨가하여 제조한 결과 스팽글 입자의 크기를 미세화 및 균일화시킬 수 있었으며, 강판의 두께에 따른 잠열의 영향을 크게 받지 않아 강판의 두께에 상관없이 거의 균일하고 미세한 스팽글이 형성되었다.

2) 내식성 및 도금층 특성 비교평가

S. S. T : 상기 원소 미첨가 갈바륨 상기 원소 첨가 갈바륨

이상과 같이 본 발명은 상기의 실험예에 의하면 도금강판 표면의 외관성, 내식성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. Al : 55±2 중량%, Zn : 43.4±2 중량%, Si : 1.6±0.3 중량%로 이루어지는 합금용융 도금 강판을 형성함에 있어서, 상기한 합금성분으로 이루어지는 도금용 용탕에 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 등의 원소중 어느 하나를 0.001∼0.5 중량% 더 포함시켜 도금처리한 것을 특징으로 하는 강판 표면의 스팽글 입자를 미세화한 도금강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기한 합금성분으로 이루어지는 도금용 용탕에 Sr-V, Sr-V-Cr, Cu-Mg, Ti-B 합금 또는 Sr, Cu, B, V, Mischemetal, Nb, Cr, Zr, Sm, Mo, Co, Ni, Mn, Pd, Nd, Pt, Re, Ta 등의 원소중 2 이상을 0.01∼0.5 중량% 더 포함시켜 도금처리한 것을 특징으로 하는 강판 표면의 스팽글 입자를 미세화한 도금강판의 제조방법.