KR20000043794A - 용융아연 합금도금강판의 합금화도 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융아연 합금도금강판의 합금화도 제어방법에 관한 것으로서, 중량%로 0.18%의 알루미늄이 첨가된 도금욕에서 용융아연 합금도금강판을 제조하는데 있어서, 상기 도금욕에 망간을 중량%로 0.2-0.4% 첨가하고 도금층의 합금화를 위한 가열온도를 550-600℃의 범위로 조절하는 용융아연 합금도금강판의 합금화도 제어방법을 요지로 한다.
본 발명에 의하면,용융아연 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키지 않도고 알루미늄의 함량이 중량비로 0.13-0.14%를 함유하는 아연도금욕을 이용해서 만든 용융아연 합금도금강판과 같은 합금화도를 갖는 도금층을 제조할 수 있는 효과를 가지며, 도금욕에 함유되는 망간의 함량에 따라서 도금층의 가열온도만 50℃ 범위에서 조정하면 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키지 않고도 도금층의 철함유량이 중량비로 9.5-10.5%인 용융아연 합금도금강판을 제조할 수가 있다.
Description
본 발명은 용융아연 합금도금강판의 합금화도 제어방법에 관한 것으로서, 특히 연속용융아연 도금작업에 의하여 제조된 용융아연도금강판을 열처리시켜서 아연-철로 구성된 합금화 도금강판을 만드는 과정에서 도금욕의 알루미늄 함량변화 과정을 없앰으로써 용융아연 도금의 작업성을 향상시키는 용융아연 합금도금강판의 합금화도 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 연속도금작업에 의하여 용융아연도금강판을 제조하기 위해서는 도금욕의 알루미늄 함량을 0.17∼0.25% 범위로 설정하여 작업을 하며 합금화 도금강판을 만들기 위해서는 도금욕의 알루미늄 함량을 줄인 후에 적정 온도로 도금층을 가열시켜야만 아연도금층의 합금화 작업이 이루어진다. 아연도금층을 가열시키면 소지강판의 철과 도금층의 아연이 반응하여 아연-철로 구성된 합금 도금층을 형성하게 된다. 일반적으로 아연 도금층의 철함유량이 중량비로 9.5∼10.5%일 때 용접성, 도장성 등이 양호하게 되며, 이런 조건을 갖춘 용융아연 합금도금강판은 자동차 강판, 가전제품 및 건축용 등으로 폭 넓게 사용되고 있다. 도금층 내의 철함유량이 상기 기준치에 못 미치게 되면 용접성 및 도장성등이 저하되고 상기 기준치를 넘게 되면 가공성이 떨어지는 경향을 보인다. 철의 함유량이 중량비로 1%에도 못 미치는 일반 용융아연도금강판은 내식성 및 가공성 등은 우수하지만 용접성이 떨어지는 단점이 있다.
용융아연 도금욕에 첨가되는 알루미늄은 강판이 도금욕에 침지되는 순간, 강판의 철성분과 우선적으로 반응을 하여 철-알루미늄으로 구성된 화합물을 형성시킨다. 이 화합물로 구성된 매우 얇은 층이 강판의 표면에 생긴 후 용융아연이 피복되는데 철-알루미늄의 화합물 층은 높은 온도에서 철과 아연이 반응하여 비교적 취약한 철-아연의 합금상이 발생되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 의도적으로 철과 아연이 반응을 하게 하기 위해서는 철-알루미늄의 화합물 층을 약화시켜야 하며 결국 도금욕의 알루미늄 함량을 낮춤으로써 철과 아연의 합금화를 촉진시키게 된다. 따라서, 용접성 및 도장성이 우수한 용융아연 합금도금강판을 제조하기 위해서는 도금욕의 알루미늄 함량을 낮춰야 한다.
그러나, 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키면, 용융아연의 철 용해도가 변하게 되어서 철의 용출 및 고용반응등이 수반될 수 있으며 이러한 과정에서 용출된 철은 아연과 반응하여 소위 드로스로 불리는 작은 입자를 형성시키게 된다. 이들 드로스의 크기는 수십 미크론인데 도금층에 혼재되면 도금층의 표면품질을 저하시키게 된다. 따라서, 우수한 표면품질의 도금층을 만들기 위해서는 드로스의 양을 최소화시키거나 발생을 억제시킴이 바람직하다. 그러나, 일반 용융아연도금강판과 용융아연 합금도금강판을 하나의 도금욕을 사용하여 제조하기 위해서는 필연적으로 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시켜야 되고 드로스의 발생이 야기되게 되는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키지 않고 일반 용융아연도금강판 및 용융아연 합금도금강판을 모두 제조할 수 있고 드로스의 발생을 억제할 수 있을 뿐아니라 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시켜야 되는 번거로움을 없앨 수 있으므로 작업성도 향상되게 되는 용융아연 합금도감강판의 합금화도 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로 0.18%의 알루미늄이 첨가된 도금욕에서 용융아연 합금도금강판을 제조하는데 있어서, 상기 도금욕에 망간을 중량%로 0.2-0.4% 첨가하고 도금층의 합금화를 위한 가열온도를 550-600℃의 범위로 조절하는 용융아연 합금도금강판의 합금화도 제어방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 연속조업에 의하여 일반 용융아연도금강판을 제조하는 과정에서 미량의 알루미늄이 함유된 용융아연 도금욕에 약간의 망간을 첨가함으로써 도금욕의 알루미늄 함량을 바꾸지 않고도 일반 용융아연 도금강판 및 용융아연 합금도금강판을 생산할 수 있으며, 이때 합금도금강판 제조를 위해서는 합금화 가열로의 온도를 도금욕에 첨가되는 망간의 함량에 따라서 기존과 동일하게 또는 50℃ 이내로 조정함으로써 기존의 합금화 용융아연도금강판과 같은 특성을 나타내는 도금층을 제조할 수 있는 방법을 개발하게 되었다.
본 발명은 용융아연 도금욕의 알루미늄 함량이 중량비로 0.18%인 상태에서 도금욕에 망간을 미량 첨가함으로써 도금욕의 알루미늄 함량을 낮추지 않고도 도금욕의 알루미늄 함량이 중량비로 0.13∼0.14%인 아연도금욕으로부터 제조된 용융아연 합금도금강판과 같은 합금화도를 지니는 용융아연 합금도금강판의 제조방법에 관한 것이며, 본 발명에 의해 제조된 용융아연 합금도금강판은 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키지 않고도 기존의 용융아연 합금도금강판과 같은 특성을 갖게 되므로 작업성을 향상시키고 도금욕의 드로스 발생증가를 억제시킬 수 있는 특성을 지니고 있다.
용융아연도금을 위한 소지강판으로는 냉간압연된 Ti-Nb 복합첨가 극저탄소강을 사용하였으며 도금공정에 들어가기 전 소지강판의 표면에 잔류하는 압연유를 물리적으로 충분히 제거시킨 다음 초음파 탈지장치에서 아세톤으로 최종 탈지하여 표면의 이물질을 제거시킨 후 도금공정에 들어갔다. 용융아연 도금욕은 순수아연과 아연-알루미늄의 합금괴를 사용하여 조성을 맞추었는데 도금욕 아연내에 알루미늄의 함량은 중량비로 0.13∼0.18% 범위로 조정하였다. 도금욕의 아연이 충분히 용해된 후에 아연욕을 교반시켜 도금욕의 성분이 잘 섞이도록 하였다. 한편, 망간이 첨가된 도금욕을 제조하기 위하여 별도로 망간이 함유된 모합금을 준비하였다. 망간은 1244℃의 높은 융점 때문에 460℃의 아연욕 온도에서는 용해가 쉽지 않으므로 망간을 중량비로 약 5% 함유하는 Zn-Mn의 모합금을 준비하여 도금욕 내의 망간 조성을 맞추는데 사용하였다. Zn-Mn의 모합금을 만들기 위하여 고순도의 흑연도가니에 망간과 아연을 넣은 후에 850℃의 온도에서 20시간 이상 질소분위기를 유지시키면서 용해 및 균질화 처리를 하였다. 이렇게 하여 준비된 모합금을 이미 준비된 알루미늄 함유 도금욕에 첨가하여 도금욕의 조성을 맞추었다. 아연도금욕은 도금작업 전에 도금욕 표면의 산화막을 제거시켰고 도금욕 조성은 도금욕의 중심부에서 샘플링 후 습식분석으로 실시하였다. 도금강판의 제조과정 중 강판의 온도는 강판에 연결된 열전대에 의해서 지속적으로 관리되었다.
용융아연도금작업은 환원 분위기가 조성된 가열로에서 800℃까지 가열을 시켰는데 이때 분위기는 부피비로 질소 90%, 수소 10%를 투입하여 맞추었고 강판은 이러한 분위기에서 약 60초 동안 가열시켰다. 열 처리가 끝난 강판은 460℃로 냉각된 후에 460℃로 유지되고 있는 도금욕에 약 3초동안 침지되었다. 이 과정에서 강판의 표면과 도금욕의 알루미늄이 우선적으로 반응하여 철과 알루미늄의 중간화합물이 강판의 표면에 매우 얇게 형성된 후에 아연이 도금된다. 아연이 도금된 강판이 도금욕에서 빠져 나오자마자 아연이 굳기 전에 고압의 질소가스를 이용하여 강판의 표면에 피복된 아연을 깍아내어 아연의 도금부착량을 편면당 60g/m2으로 조정하였다. 이후 가열로로 이동된 도금강판은 기 설정된 온도에서 12초 동안 가열되면서 도금층의 합금화를 진행시켰다. 도금층의 합금화 과정 이후에 도금강판은 초당 20℃의 냉간속도로 냉각되었다. 한편, 용융아연 합금층의 철함유량을 구하기 위해서, 도금층을 억제제(Inhibitor)를 소량 함유하는 10% 염산용액에 침지시켜서 녹여낸 후 습식분석 방법을 사용하였다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
(실시예)
용융아연 합금도금강판의 도금층 합금화도는 도금층의 가열온도 및 도금욕의 알루미늄 함량에 의해 크게 영향을 받는다. 도금층의 가열온도는 비교적 용이하게 변화가 가능하지만 도금욕의 알루미늄 함량은 조정하는데 많은 시간이 소요됨은 물론 도금욕의 알루미늄 함량이 변화되는 과정에서 철-아연 및 철-아연-알루미늄으로 구성된 화합물, 즉 드로스의 생성 및 증가가 동반되게 됨으로 도금욕의 조성은 일정한 상태에서 작업하는 것이 바람직하다. 본 발명은 용융아연 도금욕의 알루미늄 함량에 변화를 주지않고 도금층의 합금화 온도만을 50℃ 이내에서 변화시킴으로써 기존의 용융아연 합금도금강판과 동등한 특성을 지니면서 작업성이 개선된 용융아연 합금도금강판의 제조에 대한 방법을 제시하고 있다.
아연도금층은 외부에서 열을 가하게 되면 소지강판의 철과 반응하여 아연-철로 구성된 합금층을 만들게 된다. 표 1에서 보다시피 합금화된 도금층의 철함유량은 도금욕의 알루미늄 함량에 따라서 영향을 받는다. 알루미늄의 함량이 적을수록 소지강판의 철과 도금층의 아연이 보다 쉽게 반응을 하게 되어 도금층의 철함유량은 높아지게 된다. 즉, 합금화가 보다 더 진행되는 것이다. 따라서, 통상적으로 550℃의 합금화 가열온도로 도금층의 철함유량을 약 10% 수준으로 맞추기 위해서는 도금욕의 알루미늄 함량을 중량비로 0.13-0.14% 수준으로 하여야 하며 반면, 합화가 안된 아연도금층을 제조하기 위해서는 일반적으로 도금욕의 알루미늄을 0.18%로 하여 작업을 하게 된다. 일반적으로, 연속용융아연 도금공장에서는 합금화 아연도금강판 및 일반 아연도금강판을 하나의 도금욕을 사용해서 제조하므로 필요에 따라 도금욕의 알루미늄 함량을 낮추었다 높이었다 하여야 한다.
표 1의 발명예에서 보다시피, 용융아연 도금욕에 망간을 첨가하게 되면 합금화 가열온도를 550℃로 맞춘 상태에서 망간이 첨가되지 않은 경우에 비하여 도금층의 합금화가 보다 잘 진행됨을 알 수가 있다. 망간의 함량이 중량비로 0.4%인 경우, 합금화 온도를 변화시키지 않고도 도금층의 철함량이 10.2%에 이르게 할 수가 있다. 도금욕의 망간이 중량비로 0.2%인 경우는, 550℃의 합금화 온도에서 도금층의 철함량이 8.3%에 이르러서 기준치인 9.5%에는 못 미치지만 합금화 온도를 50℃ 상승시킴으로서 9.6%의 도금층 철함유량을 얻을 수가 있게 되었다. 합금화 가열 온도를 50℃ 상승시키는 것은 용이한 편이므로 본 발명의 범위에 포함시켰다.
그러나, 도금욕의 망간 함량이 0.1%인 경우는, 합금화 가열온도 550℃에서 도금층의 철함유량이 중량비로 7.2%였으며 온도를 50℃ 상승시켜도 9.0%에 미치지 못함을 표 1에서 알 수 있다. 합금화 가열온도를 보다 높이 상승시키면 도금층의 철함유량을 9.5% 이상으로 올릴 수는 있겠지만 보다 많은 열량을 필요로 하게 되므로 경제적으로 비용부담이 따르게 된다. 또한, 도금욕의 망간함량이 0.5%인 경우는, 550℃의 합금화 가열온도에서 11.2%의 도금층 철함유량을 얻을 수 있었는데, 이는 합금화 가열온도를 낮추면 충분히 목표하는 도금층의 철함유량을 얻는데 문제는 없지만 도금층 표면에 석출된 망간-아연-알루미늄의 화합물에 의해서 표면색상이 균일하지 못한 문제가 관찰되었으므로 본 발명에서는 아연도금욕의 망간 첨가량을 중량비로 0.2-0.4%로 한정하였다.
실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 경우에는 용융아연 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키지 않도고 알루미늄의 함량이 중량비로 0.13-0.14%를 함유하는 아연도금욕을 이용해서 만든 용융아연 합금도금강판과 같은 합금화도를 갖는 도금층을 제조할 수 있으며 도금욕에 함유되는 망간의 함량에 따라서 도금층의 가열온도만 50℃ 범위에서 조정하면 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키지 않고도 도금층의 철함유량이 중량비로 9.5-10.5%인 용융아연 합금도금강판을 제조할 수가 있다.
| 구분 | 도금욕 Al%(중량비) | 도금욕 Mn%(비) | 도금층 Fe%(중량비) | 표면색상 | 합금화온도(℃) |
| 비교예 | 0.18 | 0 | 6.7 | 균일 | 550 |
| 〃 | 0.17 | 0 | 7.2 | 〃 | 〃 |
| 〃 | 0.16 | 0 | 8.4 | 〃 | 〃 |
| 〃 | 0.15 | 0 | 9.0 | 〃 | 〃 |
| 〃 | 0.14 | 0 | 9.7 | 〃 | 〃 |
| 〃 | 0.13 | 0 | 10.6 | 〃 | 〃 |
| 〃 | 0.18 | 0.5 | 11.2 | 불균일 | 〃 |
| 발명예 | 〃 | 0.4 | 10.2 | 균일 | 〃 |
| 〃 | 〃 | 0.3 | 8.7 | 〃 | 〃 |
| 〃 | 〃 | 0.3 | 9.2 | 〃 | 570 |
| 〃 | 〃 | 0.3 | 9.8 | 〃 | 590 |
| 〃 | 〃 | 0.2 | 8.3 | 〃 | 550 |
| 〃 | 〃 | 0.2 | 8.8 | 〃 | 570 |
| 〃 | 〃 | 0.2 | 9.4 | 〃 | 590 |
| 〃 | 〃 | 0.2 | 9.6 | 〃 | 600 |
| 〃 | 〃 | 0.1 | 7.2 | 〃 | 550 |
| 〃 | 〃 | 0.1 | 7.6 | 〃 | 570 |
| 〃 | 〃 | 0.1 | 8.1 | 〃 | 590 |
| 〃 | 〃 | 0.1 | 8.8 | 〃 | 600 |
상술한 바와 같이, 본 발명의 경우에는 용융아연 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키지 않도고 알루미늄의 함량이 중량비로 0.13-0.14%를 함유하는 아연도금욕을 이용해서 만든 용융아연 합금도금강판과 같은 합금화도를 갖는 도금층을 제조할 수 있는 효과를 가지며, 도금욕에 함유되는 망간의 함량에 따라서 도금층의 가열온도만 50℃ 범위에서 조정하면 도금욕의 알루미늄 함량을 변화시키지 않고도 도금층의 철함유량이 중량비로 9.5-10.5%인 용융아연 합금도금강판을 제조할 수가 있다.
Claims (1)
- 중량%로 0.18%의 알루미늄이 첨가된 도금욕에서 용융아연 합금도금강판을 제조하는데 있어서, 상기 도금욕에 망간을 중량%로 0.2-0.4% 첨가하고 도금층의 합금화를 위한 가열온도를 550-600℃의 범위로 조절하는 것을 특징으로 하는 용융아연 합금도금강판의 합금화도 제어방법.
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Applications Claiming Priority (1)
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| WO2018038499A1 (ko) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | 주식회사 포스코 | 내골링성, 성형성 및 실러 접착성이 우수한 용융 아연도금 강판 및 그 제조방법 |
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1998
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