KR20020047424A

KR20020047424A - 표면성이 우수한 자동차 외판용 합금화용융아연도금강판및 제조방법

Info

Publication number: KR20020047424A
Application number: KR1020000075814A
Authority: KR
Inventors: 문만빈; 최진혁; 심원보
Original assignee: 권수식; 현대하이스코 주식회사
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2002-06-22
Also published as: KR100381203B1

Abstract

본 발명은 최근 자동차 외판용으로 그 적용이 확대 되고 있는 합금화용융아연도금강판의 표면결함을 극소화 하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 일반적으로 용융아연도금강판(이하 "GI"라 칭한다)과 합금화용융아연도금강판(이하 "GA"라 칭한다)을 모두 생산하는 연속용융아연도금설비에 있어 GA를 생산할 경우 GA강판의 드로스성 표면결함을 극소화한 표면성이 우수한 GA강판의 제조 방법을 창안하였다.

즉 본 발명은 GI에서 GA로 생산 모드를 변경할 경우 도금욕중 Al농도를 일정농도(Al:0.15%)이하로 떨어뜨린후 0.125%이상으로 유지하면서 GA생산개시후 일정시간후 일정시간범위 내에서 즉 통상 18∼24시간범위 내에서 GA강판을 생산하므로써 싱크롤마크(Sink Roll Mark)와 드로스(Dross)결함이 거의 없는 표면성이 우수한 자동차 외판용 GA강판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

표면성이 우수한 자동차 외판용 합금화용융아연도금강판 및 제조방법 {Manufacturing method of alloyed hot dip galvanized steel having good surface property for automobile}

본 발명은 최근 자동차외판용으로 그 적용이 확대되고 있는 합금화용융아연도금강판의 결함을 극소화하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 일반적으로 용융아연도금강판(이하 "GI"라 칭함)과 합금화용융아연도금강판(이하 "GA"라 칭함)을 모두 생산하는 연속용융아연도금설비에 있어 GA를 생산할 경우 GA강판의 싱크롤마크 및 드로스성 표면결함을 극소화한 표면성이 우수한 GA강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 자동차외판용 합금화용융아연도금(GA)강판을 제조함에 있어 싱크롤마크와 드로스성 표면결함이 거의 없는 GA강판 및 그 제조방법을 제공한다.

일반적으로 GA강판은 내식성, 용접성, 도장후내식성등이 우수하기 때문에 자동차용 표면처리강판으로서 그 수요가 급격히 확대되고 있으며 자동차내판은 물론 외판용으로의 적용도 시도되고 있다. 그러나 외판용의 경우는 엄격한 표면특성이 요구되기 때문에 매우 미세한 표면결함도 허용되지 않는다. 따라서 GA강판의 표면에 Fe-리치 (rich)도금을 행한 소위 플래쉬(Flash)도금GA강판이 주로 사용되어 왔다.

그러나 최근 원가절감의 목적으로 2층도금을 생략하고 GA강판자체를 그대로 적용하려는 요구가 늘고 있으며 이러한 욕구에 부응하기 위해 일부 메이커에서는 드로스의 제거가 가능하고 표면품질의 확보가 가능한 GA전용욕을 채용하여 자동차외판용 GA를 생산하고 있다. 그러나 GI,GA병용설비에서는 도금욕의 성분 조정 및 표면미세결함의 제어가 어려워 자동차 외판용 GA의 생산성과 품질상 문제가 제기되고 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 서술한 GI, GA병용설비상에서의 한계를 극복하고 표면성이 우수한 자동차외판용 GA강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 GA 강판 생산 개시후부터 시간변화에 따른 버톰드로스 및 도금욕내알루미늄성분의 변화를 나타내고 있다

도 2는 일반적인 CGL에서 GI 및 GA의 생산공정에 대해 나타내고 있다.

도 3은 열처리가 끝난 강판이 용용아연욕중을 통과 하면서 도금이되는 과정을 나타내고 있는 단면도이다.

도 4은 GA 강판에서 버톰드로스가 도금층에 부착된 모습을 나타내고 있는 전자현미경 사진이다.

우선 일반적인 CGL(Continuous Galvanizing Line : 연속용융아연도금설비)에서 GI 및 GA의 생산공정에 대해 살펴보기로 한다. 그림2는 연속용융아연도금설비의 개략도를 나타낸 것이다. 소재는 핫코일(hot coil)을 산세하여 일정한 두께로 압연한 풀하드(full hard)를 원료로 한다. 이러한 풀하드에는 압연유가 다량 묻어 있기 때문에 알칼리탈지 및 브러쉬 탈지를 하여 표면에 묻어 있는 압연유를 제거한다.

다음으로 냉간압연으로 인하여 매우 경화된 재질을 풀어주기 위하여 3%수소- 질소환원성 분위기에서 연속소둔열처리를 행한다. 이때 열처리 끝부분은 용융아연욕중에 담겨져 있어 환원성분위기에서 열처리된 강판이 외부공기로부터 차단되도록 설계되어 있다. 이렇게 열처리가 끝난 강판은 용융아연욕중을 통과하게 되는데(그림3참조) 싱크롤을 거쳐 욕조 바깥으로 도금이 된 상태로 나오게 된다.

이때 욕중의 Al농도가 내우 중요한 영향인자가 된다. 일반적으로 GI강판의 경우는 욕중 Al농도를 0.15%이상으로 하여줌으로서 소지철과 아연도금층의 계면에 Al-Fe-Zn 3원계합금층을 형성시켜 아연과 철의 상호확산을 억제함으로써 말착성이 우수한 GI강판을 제조하는 것이 상식이다.

반면 GA강판의 경우는 이러한 욕중Al의 농도를 0.15%이하로 충분히 낮춘 상태에서 도금을 실시한후 약 480℃∼520℃ 가량으로 다시 합금화열처리를 행하여 줌으로써 Fe-Zn합금도금층을 형성시켜 우수한 내식성, 용접성, 전처리성등을 부여하는 것이 보통이다. 그러나 일반적으로 저Al농도를 가지는 GA욕에서는 이른바 버톰드로스(Bottom dross)의 형성이 용이하여(식1, 2), 이것들이 강판에 부착, 드로스성 표면결함을 일으킨다.

Fe + 7Zn = FeZn₇(버톰톰드로스) --------------------------- (1)

Fe₂Al₅(톱드로스)+14Zn = 2FeZn₇+ 5Al --------------------- (2)

도 4는 표면에 부착한 드로스를 전자현미경으로 관찰한 것이다.

여기서 일반적으로 톱드로스(Top dross, Fe₂Al₅) 는 아연보다 비중이 작기 때문에 욕표면으로 부상하는 경향을 가지며 버톰드로스(Bottom dross, FeZn₇)는 비중이 아연보다 크기 때문에 침강하는 경향을 가지고 있다.

또한 식(2)의 경우 반응은 Al농도에 따라 상호 가역적으로 일어날 수 있다. 즉 Al농도가 낮으면 버톰드로스가 생성하는 쪽(오른쪽)으로 반응이 진행되어 욕중 버톰드로스의 양이 점차 증가하지만 Al농도가 높아지면 반응이 왼쪽으로 진행되어 욕중 버톰드로스가 줄어든다. 즉 GI 생산시는 버톰드로스가 큰 문제로 되지 않으나 GA 생산시는 시간의 경과에 따라 그 양이 늘어나기 때문에 문제가 될 수 있음을 뜻한다.

본 발명에서는 바로 이러한 점에 착안하여 GI를 생산하다가 GA로 전환 생산할 경우 버톰드로스가 욕중에 미처 생성되지 않은 상태가 존재할 것으로 판단하여 실제로 그러한 조건을 과학적 분석 및 실제실험을 통하여 발견하였으며 이러한 조건하에서 고표면성을 갖는 자동차외판용 GA의 제조방법을 창안하였다.

또한 본발명에서는 GA강판의 생산초기에는 버톰드로스성 결함은 발생하지 않으나 소위 욕중 싱크롤(Sink roll)마크의 발생이 용이하다는 것을 발견하였다. 그림3은 욕의 구조와 싱크롤을 알기 쉽게 도시한 것이다. 싱크롤 표면에는 일반적으로 용융아연욕중에 진입하는 강판과 롤과의 마찰이나 슬립(Slip)이 발생하지 않도록 일정한 간격의 홈이 파여져 있는데 이러한 홈에서는 욕중 Al의 유효농도편차가 발생하기 때문에 합금화도 차에 의한 강판표면상에 희미한 줄무니 형상의 색차결함을 일으킬 수 있다.

실시예

본 발명에서는 용융아연욕의 온도를 460℃∼470℃로 하고 강판진입온도는 용융아연욕온도 ±30℃이내로 유지하여 CGL(연속용융아연도금설비)에서 GI생산모드에서 GA생산모드로 바꾸면서 시간에 따라 약 1시간 주기로 용융아연욕 및 GA강판시편을 채취하여 욕성분 및 강판표면에 묻어나는 부착드로스의 양을 조사하였다.

부착드로스는 GA강판 표면을 지석으로 문지른 후 20cm²의 면적내에 존재하는 육안으로 관찰가능한 드로스성 결함의 개수를 헤아려 측정하였다. 표 1과 도 1은 그 실시예를 나타낸 것이다. 표 1에서 보는 바와 같이 GA 생산개시후 24시간까지는 버톰드로스의 부착개수가 거의 없는 것을 알 수 있다. 그러나 17시간 까지는 싱크롤 마크가 발생하기 때문에 GA생산개시후 18∼24시간범위내에서 Al농도를 0.125%이상으로 하여 싱크롤마크 및 드로스성 결함이 없는 고표면성 자동차외판용 GA강판의 제조가 가능함을 알 수 있었다.

표 1

전술한 바와 같이 본 발명으로 GI, GA 병용용융아연욕에서 드로성결함이 없는 고표면품질의 자동차 외판용 GA강판의 제조가 가능하게 되었다.

Claims

용융아연도금강판(GI)과 합금화용융아연도금강판(GA)을 동일라인에서 제조하기 위해 병용용융아연욕을 가지는 CGL(연속용융아연도금설비)에서 합금화용융아연 (GA)도금강판을 생산할 경우에는 용융아연욕중 Al을 0.15% 이하로 떨어뜨린후 Al농도 0.125% 이상으로 유지하면서 GA 생산개시 후 18∼24간 사이의 범위 내에서 제조되는 것을 특징으로 한 자동차외판용 GA강판.