KR20020041236A - 주석도금라인의 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주석도금라인의 세정에 관한 것이며; 그 목적은 주석도금라인의 급냉장치 내의 배관 파이프를 적절히 세정하여 배관 내의 불순물들을 근본적으로 제거하므로써 주석도금강판의 표면 결함을 방지함 있다.

본 발명은 주석도금라인에서 5,000~ 15,000km 길이의 강판(1)을 통판한 후 상기 주석도금라인의 급냉장치(30) 내에 저장조(34)로부터 산용액을 0.8~ 11.2% 투입하고, 10~ 50분/회 순환시킨 다음, 물로 5~ 30분/회 순환하는 주석도금라인의 세정방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

주석도금라인의 세정방법{A METHOD FOR FLUSHING TIN PLATING LINE}

본 발명은 주석도금라인의 세정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주석도금라인에서 제조되는 주석도금강판의 표면 품질을 향상시키기 위해 주석도금라인 중 일부인 급냉장치 내의 라인 파이프를 세정(flushing)하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 주석도금강판은 주석도금라인에서 강판 소재를 알칼리 탈지한 후 산세한 다음, 산세된 강판에 전기주석도금을 행하고, 주석도금된 강판을 리플로우라인(reflow line)에 통과시켜 강판의 표면 광택이 부여된다. 이때, 상기 주석도금라인 중에서도 리플로우 과정에서부터 강판의 도금층이 냉각되는 일련의 공정은 주석도금강판의 표면 품질을 결정하는 중요한 공정이다.

주석도금된 강판의 도금층 냉각은, 도1에 도시된 바와 같이, 주석도금라인에서 주석도금층이 형성된 강판(1)이 리플로우 라인(10)으로 인입되면 머플퍼니스(muffle furnace)(15)에서 일정한 온도로 보온되면서 입측 통전롤(11)과 출측 통전롤(13) 사이에 전압이 인가되어 주석도금층이 용용되어 진행되며, 용융된 주석도금층은 급냉장치(20)의 냉각수에 의해 응고되면서 진행된다. 도2는 리플로우 라인(10)을 통과한 강판의 도금층을 냉각하는 급냉장치(20)로서, 도2에 도시된 바와 같이, 탱크(21)내에 설치된 분사노즐(22) 사이로 도금된 강판(1)이 입수되면 라인 파이프(23)을 통해 순환되는 냉각수가 강판 표면에 분사되어 도금층의 응고가 진행된다.

한편, 상기한일련의 도금과정에서 통상 강판 스트립이 도금되어 리플로우 공정까지 진행되는 동안 강판의 표면에는 미세한 주석산화물들이 잔존하게 되고, 냉각과정에서 이들 산화물들은 급냉장치(20) 내에 계속 농축될 수 밖에 없다. 대체로 이들 산화물들은 급냉장치 내의 냉각수 중의 용존산소와 반응하여 안정한 화합물 형태로 석출되어 농축되며, 농축된 산화물들은 급냉장치의 탱크를 오염시킬 뿐만 아니라 노즐 및 배관 라인 파이프 등에 고착되게 된다. 이러한 농축정도가 심하면 강판 표면에 분사되는 냉각수의 상태가 좋지 못할 뿐만 아니라 분사압력이 떨어지거나 유량이 부족하게 되고, 이에 따라 노즐과 강판 사이에서 기포가 발생되어 주석도금층의 응고과정에서 강판 표면 결함이 발생하게 된다. 도5a는 도금층의 급냉과정에서 생기는 대표적인 주석도금강판의 표면 결함의 일종인 얼룩무늬(quench stain)를 보이고 있다.

도5a와 같은 강판의 얼룩무늬 결함은 강판이 연속적으로 도금되는 동안 강판의 진행방향으로 줄무늬를 형성하여 표면 품질 불량을 야기한다. 이러한 줄무늬 결함은, 도3에서와 같이, 도금층(1a)가 탱크(21) 내에 입수되어 응고될 때 냉각수 내의 불순물 등이 주석결정의 불균일한 핵생성 자리로 작용하여 국부적인 과냉을 일으켜 Fe-Sn 도금층이 생성되지 않는 부분(dull부)(1b)이 생긴다거나 또는 냉각수의 불연속적인 기포발생에 의한 국부적인 열전달 차이로 인해 국부적으로 불균일한 주석응고가 진행되어 생긴다고 알려져 있다. 대체로 이와같은 주석도금강판의 얼룩무늬는 강판 표면에 약 100㎛~ 2mm 크기의 반점과 폭 5~ 10mm 정도의 줄무늬 형태로 발생된다.

따라서, 주석도금강판의 표면 결함을 방지하기 위해 냉각수의 분사압을 일정하게 유지하고 분사를 균일하게 할 필요가 있다. 즉, 주석도금라인의 급냉장치에서 강판 표면에 줄무늬가 형성되지 않게 하려면 냉각수의 분사압력과 유량은 급냉장치에 따라 변할 수 있지만, 대체로 급냉탱크내의 냉각수에 일부 하단이 침적된 분사노즐을 덮을 수 있을 만큼 분사할 필요가 있다. 그러나, 노즐이나 배관 파이프 내부에 주석산화물이나 불순물 등이 고착되면 분사압은 커지고, 유량은 적게될 수 밖에 없게 된다. 종래에는 이러한 현상을 방지하기 위해 단지 월 1~3회 정도 급냉탱크(21)를 수세하거나 노즐 및 냉각수 등을 교체하는 방법을 통하여 고착화되는 주석산화물을 제거하였다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 급냉장치 내의 배관 속에 고착된 불순물 등을 완전히 제거하지 못하기 때문에 주석도금과정에서 유입되는 불순물을 근본적으로 제거할 수 없어 주석도금강판의 표면에 미세한 얼룩 줄무늬를 잔존시키는 단점이 있다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서 그 목적은 주석도금라인의 급냉장치 내의 배관 파이프를 적절히 세정하여 배관 내의 불순물들을 근본적으로 제거하므로써 주석도금강판의 표면 결함을 방지함에 있다.

도1은 주석도금라인의 일부 구성도.

도2는 도1의 급냉장치의 상세도.

도3은 주석도금강판 표면 결함이 발생과정을 설명하기 위한 모식도.

도4는 본 발명의 급냉장치의 일례도.

도5는 종래 및 본 발명을 적용한 주석도금강판의 표면 조직상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 ..... 강판10 ..... 리플로우 라인20, 30 .... 급냉장치

22 ..... 분사노즐34 ..... 산용액 저장조

상기 목적달성을 위한 본 발명은 주석도금라인에서 5,000~ 15,000km 길이의 강판을 통판한 후 상기 주석도금라인의 급냉장치 내에 산용액을 0.8~ 11.2% 투입하고, 10~ 50분/회 순환시킨 다음, 물로 5~ 30분/회 순환하는 주석도금라인의 세정방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 세정방법은 급냉장치의 라인 파이프 내에 산용액을 투입하여 급냉장치의 냉각수를 순환시키므로써 파이프 내에 고착된 불순물들을 제거함에 특징이 있다.

본 발명에 적용되는 산은 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 염산 또는 황산을 사용하는 것이다. 산용액은 그 농도가 0.8%이하이면 세정 효과를 얻는데 장시간이 소요되고, 11.2% 이상이면 세정 효과는 양호하나 파이프의 부식을 초래할뿐만 아니라 증기가 다량 발생되어 그 농도를 약 0.8~ 11.2%의 범위가 되도록 투입함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 산용액의 농도를 6~8%가 되도록 투입하는 것이다.

산용액을 투입한 후에는 약 10~ 50분 정도 냉각수를 순환시키는 것이 적당하다. 순환시간이 너무 짧으면 세정 효과가 미흡하고, 너무 길게 되어도 그 효과가 더 이상 진행되지 않게 된다.

산용액을 순환시킨 후에는 수세를 하여 잔존하는 불순물들을 최종적으로 모두 제거하는데, 이러한 효과를 위해서는 적어도 5분이상 행하는 것이 좋으나, 30분 이상하여도 세정효과는 더 이상 크게 증가되지 않으므로 약 5~ 30분 정도 행함이 바람직하다.

이러한 세정작업은 주석도금라인에서 5,000~ 15,000km 길이의 강판을 통판한 후 한번정도 행하는 것이 강판의 얼룩무늬 제거에 효과적이다.

도4는 본 발명의 세정방법에 부합되는 급냉장치의 일례를 보이고 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 산용액 공급조(31)와 물 공급조(32)로부터 각각 산용액과 물을 공급하여 교반조(33)에서 적당히 혼합한 후 혼합된 산용액을 저장조(34)에 저장한 다음, 필요에 따라 급냉탱크(21)에 공급하여 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예로 국한되지 아니한다.

[실시예1]

두께 0.26~ 0.27mm, 폭 840~ 860mm인 냉연강판을 약 10,00km 정도 전기주석도금을 행한 다음, 상온에서 황산 7g/ℓ를 급냉장치의 탱크 내에 투입하여 표1과 같이 시간 동안 냉각수를 순환하여 급냉장치를 세정하였다. 이렇게 세정된 결과를 알아보기 위해 급냉탱크내의 냉각수 중의 탁도와 Sn, Al의 용출량을 구하여 그 결과를 표1에 함께 나타내었다. 여기서, Al의 농도는 설비 부식정도를 알려주는 인자이다.

구분	처리시간(분)	처리결과
	황산	수세	탁도	Sn(ppm)	Al(ppm)	표면 품질
종래예1	0	0	85	20.56	0.1	얼룩무늬 발생
비교예1	5	5	125	201.2	5.65	얼룩무늬 발생
발명예1	10	10	157	199.4	7.52	양호
발명예2	30	20	574	255.6	9.11	양호
발명예3	50	30	594	241	9.93	양호
비교예2	60	40	725	267.2	11.41	양호

표1에 나타난 바와 같이, 종래예(1)의 경우는 세정을 전혀 행하지 않은 경우로서, 강판 표면에 얼룩무늬 결함이 다량 발생하였다.

또한, 황산의 농도가 적은 비교예(1)의 경우에도 이러한 세정효과가 미흡하였다. 그리고, 설비내의 부식이 심할수록 냉각수 중의 Al 농도가 증가되는데, 비교예(2)의 경우 산의 농도가 과다하여 Al의 용출량이 커져 설비의 부식이 심해짐을 확인할 수 있었다.

이에 반하여 본 발명의 조건을 만족한 상태에서 세정작업을 진행한 발명예(1~3)의 경우 세정이 효과적으로 진행됨을 확인할 수 있었다.

[실시예2]

표2와 같이 황산 농도를 변화시키고, 약 10분간 냉각수를 순환시킨 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 전기주석도금을 행한 다음, 냉각수를 순환하여 급냉장치를 세정하였다. 이렇게 세정하고 나서 급냉탱크내의 냉각수 중의 탁도와 Sn, Fe, Al의 용출량을 구하여 그 결과를 표2에 함께 나타내었다. 여기서, Fe, Al의 농도는 설비 부식정도를 알려주는 인자이다.

구분	황산농도(g/ℓ)	처리시간	처리결과
		황산	수세	탁도	Sn(ppm)	Fe(ppm)	Al(ppm)	표면 품질
종래예2	0	10	5	31	2.75	1.92	0	얼룩무늬 발생
발명예4	0.8	10	5	53	66	1283	1.61	양호
발명예5	2.4	10	5	80	156	2777	4.05	양호
발명예6	6.0	10	5	125	226	4096	6.65	양호
발명예7	11.2	10	5	126	252	5680	7.27	양호
비교예3	17.5	10	5	128	253	5700	7.30	양호

표2에 나타난 바와 같이, 종래예(2)의 경우는 세정을 전혀 행하지 않은 경우로서, 강판 표면에 얼룩무늬 결함이 다량 발생하였다.

또한, 설비내의 부식이 심할수록 냉각수 중의 Fe, Al 농도가 증가되는데, 비교예(3)의 경우 산의 농도가 과다하여 Fe, Al의 용출량이 커져 설비의 부식이 심해질 뿐만 아니라 황산의 증기 발생이 심하였다.

이에 반하여 본 발명의 조건을 만족한 상태에서 세정작업을 진행한 발명예(4~7)의 경우 세정이 효과적으로 진행되어 강판 표면 품질이 양호하였다.

한편, 도5b와 같이 본 발명에 따라 세정된 급냉장치에서 응고된 주석도금강판의 표면을 관찰한 결과 기존의 도5a에 비하여 그 표면이 매우 양호함을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 주석도금강판을 리플로우후 급냉할 때용융된 표면 주석도금층의 냉각거동을 균일하게 유지시킬 수 있는 충분한 냉각수 유량을 확보할 수 있어 기존 방법과는 달리 강판 표면의 얼룩 줄무늬 결함을 근본적으로 제거할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 주석도금라인에서 5,000~ 15,000km 길이의 강판을 통판한 후 상기 주석도금라인의 급냉장치 내에 산용액을 0.8~ 11.2% 투입하고, 10~ 50분/회 순환시킨 다음, 물로 5~ 30분/회 순환하는 주석도금라인의 세정방법.