KR20040058467A - 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면외관이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 용융도금강판 제조시 도금욕에서 인양된 강판 표면에 도금된 아연층이 합금화되기 전에 고온공기에 의해 아연의 응고를 억제함으로서 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 도금욕을 통과시킴으로서 강판 표면에 아연도금층을 형성하는 단계; 상기 강판이 실링박스 외부에 설치된 에어 나이프를 통과하며 실링박스내로 진입하여 상기 실링박스내에 공급된 고온공기에 의해 아연도금층의 응고를 억제하는 단계; 및 상기 강판이 합금화로로 진입되어 아연도금층이 응고되지 않은 상태에서 합금화 열처리 되는 단계;를 포함하는 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법을 제공한다.

따라서, 이와 같은 본 발명에 따르면, 실링박스를 에어 나이프 상단까지 설치하고, 고온공기를 상기 실링박스내에 공급하여 아연의 응고를 억제시키며 아연의 합금화를 진행시킴으로서 고가의 질소가스에 의한 과다비용을 감소시킴과 동시에 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법{MANUFACTURING METHODS FOR PRODUCING GALVANNEALING SHEET STEELS WITH GOOD SURFACE APPEARANCE}

본 발명은 표면외관이 우수한 합금화 용융아연도금강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융도금강판 제조시 도금욕에서 인양된 강판 표면에 도금된 아연층이 합금화되기 전에 고온공기에 의해 아연의 응고를 억제함으로서 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 합금화 용융아연도금강판은 연속 용융도금 공정에서 용융아연 도금욕을 통과하여 표면에 아연도금층을 형성시키고, 상기 아연도금층이 강판의 표면에 완전히 응고되기 전에 합금화 열처리로에서 상기 아연도금층을 가열한 후 공기 냉각대에서 급속냉각시킴으로서 제조된다.

상기와 같이 제조된 합금화 용융아연도금강판의 아연도금층은 철의 함량이 약 10~12% 정도인데 철의 함량에 따라서 제타상(ζ,FeZn13), 델타상(δ,FeZn7), 캐피탈 감마상(Γ,Fe3Zn10)으로 형성되며, 상기 제타상, 델타상, 캐피탈 감마상의 구성비에 따라 상기 합금화 용융아연도금강판의 가공성 및 도장성은 크게 달라진다.

한편, 상기 캐피탈 감마상은 합금화 용융아연도금강판의 성형시 파우더링(powdering) 결함등을 발생시키기 때문에 최대한 억제하는 것이 바람직하다.

일반적으로 합금화 용융아연도금강판 제조시에 사용되는 도금욕내의 용융물은 0.14~0.2wt%의 알루미늄이 함유된 철-알루미늄-아연의 3원 합금으로 이루어져 도금시 소지철과 도금층의 계면에 존재함으로써 밀착성을 향상시키는 역할을 하지만 합금화 용융아연도금강판 제조시에는 아연과 철의 원활한 합금화 반응을 위하여 도금욕내의 용융물의 알루미늄 함량은 0.14wt%이하로 관리한다.

상기와 같이, 제조된 합금화 용융아연도금강판은 용접성과 도장 후의 내식성 등이 아연도금강판보다 우수하기 때문에 자동차, 가전재 등에 널리 사용되고 있으며 최근에는 자동차 외판용으로 그 수요가 증가하고 있는데, 특히 자동차 외판용으로 사용하기 위해서는 엄격한 표면품질이 요구되고 있다.

한편, 합금화 용융아연도금강판의 도금층은 상기 도금욕에서 인양된 강판의 소지철에 부착된 아연이 합금화처리시 재 용해되고, 소지철의 철입자가 아연도금층으로 확산됨에 따라 아연-철의 화합물이 형성됨으로서 생성된다.

그러나, 상기 도금욕을 통과한 강판의 표층에 부착된 아연이 대기중의 산소와 결합하여 얇은 산화막을 형성하기 때문에, 상기 도금욕의 상부에 설치된 유도로나 전기로내에서 아연이 재용해되어 합금화가 진행될 때 상기 산화막은 용해되지 않고 고체상태로 남아 있게 되는데, 이로인해 재 용해된 아연은 상기 강판의 표면상에서 원활하게 유동하지 못한다.

즉, 강판 표면에 형성된 산화막이 재 용융된 아연의 흐름을 방해한 상태로 최종 합금화 처리가 완료되면 상기 아연은 거친 표면상태를 형성하며 응고하게 됨으로서 강판의 표면이 미려하지 못한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에는 도 1a에 도시된 바와 같이, 도금욕(100)과 합금화로(110)의 사이에 실링박스(sealing box)(104)를 설치하고, 상기 실링박스(104)에 설치된 질소 공급관(104a)을 통해 상기 실링박스(104) 내부로 질소를 투입함으로서 상기 실링박스(104)내의 분위기를 비산화성 분위기로 유지하여 상기 싱크롤(100a)을 거쳐 상기 도금욕(100)을 통과한 상기 강판(102)에 부착된 아연의 산화를 방지하였다.

따라서, 상기와 같은 방법에 의하면 강판 표면에 산화막이 형성되지 않으므로 표면외관이 우수한 용융아연도금강판을 제조할 수 있었으나, 상기와 같은 방법은 상기 도금욕(100)과 합금화로(110)의 사이에 설치된 상기 실링박스(104)의 내부에 질소를 투입하여 비산화성 분위기를 유지하기 때문에 아연의 증발이 매우 심하여 애쉬(ash)를 발생시키는 문제점이 있었다.

상기와 같이 발생된 애쉬는 상기 실링박스(104)내에 설치된 에어 나이프(106)나 상기 실링박스(104) 내부에 응착하여 작업성을 떨어뜨리는 문제점이 있으며 상기 실링박스(104) 내부에는 2개의 수평식 노즐로 구성되어 예열공기(최대 400℃)로써 상기 강판(102) 표면의 아연도금층을 깎아내는 설비인 상기 에어 나이프(106)가 위치하기 때문에 조업자가 상기 에어 나이프(106)의 상태를 파악할 수 없는 단점이 있었다.

상기와 같이 발생되는 아연의 증발을 방지하기 위하여 상기 실링박스(104) 내부에 1-3vol%의 수증기를 투입함으로서 아연의 증발을 막는 방법이 제안되었으나 이러한 방법도 상기 강판(102) 표면의 아연을 산화시켜 산화막을 형성시키기 때문에 재 용융된 아연의 유동성을 저해하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 실링박스(104) 내부에 에어 나이프(106)가 위치해 있으므로 상기 에어 나이프(104)의 상태를 파악하지 못하는 문제점을 해결하지는 못하였다.

따라서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 에어 나이프(104)의 상태를 파악하지 못하는 문제점은 상기 실링박스(106)를 상기 에어 나이프(104)의 직상단까지만 설치함으로서 해결하고자 하였다.

그러나, 상기 실링박스(104)의 내부에 질소를 공급하여 비산화성 분위기를 조성하기 위해서는 다량의 질소가 필요하고, 또한 질소를 이용하여 도금부착량을 조정해야 되기 때문에 비용이 과다하게 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서 그 목적은, 실링박스를 에어 나이프 상단까지 설치하고 아연이 합금화되기 이전에 아연의 응고가 억제되도록 고온공기를 상기 실링박스내에 공급하여 아연의 응고를 억제하여 합금화가 진행되도록하는 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 비산화성 분위기를 적용한 위한 장치를 도시한 것으로,

(a)는 실링박스내에 에어나이프가 설치된 장치의 구성도,

(b)는 실링박스의 외부에 에어나이프가 설치된 장치의 구성도;

도 2는 본 발명에 따른 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법의 적용을 위한 장치를 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10..... 도금욕 14..... 실링박스

15..... 에어블로어 16..... 에어 나이프

18..... 가스예열기 20..... 합금화로

22..... 유도로 24..... 전기로

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법에 있어서, 도금욕을 통과시킴으로서 강판 표면에 아연도금층을 형성하는 단계; 상기 강판이 실링박스 외부에 설치된 에어 나이프를 통과하며 실링박스내로 진입하여 상기 실링박스내에 공급된 고온공기에 의해 아연도금층의 응고를 억제하는 단계; 및 상기 강판이 합금화로로 진입되어 아연도금층이 응고되지 않은 상태에서 합금화 열처리 되는 단계;를 포함하는 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법을 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법의 적용을 위한 장치를 도시한 구성도이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 강판(102)이 도금욕(10)내에 설치된 싱크롤(10a)을 거쳐 상방향으로 진행방향이 바뀌어 상기 도금욕(10)의 상부에 설치된 에어 나이프(16)를 통과하게 되는데, 이때 상기 강판(102)이 상기 도금욕(10)을 통과하면 그 표면상에 아연도금층이 형성되고 상기와 같이 강판(102)의 표면에 형성된 아연도금층은 에어 나이프(16)에 의해 강판(102)에 형성되는 아연의 양이 조절된다.

이때, 상기 유도로(22)와 전기로(24)내에서 합금화되는 동안 분위기는 상기 실링박스(14)에 의하여 부분적으로 외부와 차단되고, 2개의 노즐이 수평하게 마주보도록 고정되어 있는 상기 에어 나이프(16)에는 질소가스를 공급함으로서 상기 아연도금층의 산화를 방지하여 산화막이 형성되는 것을 억제시키며 상기 도금욕(10)을 통과한 강판 표면의 부착된 아연을 일정하게 제거함으로서 상기 강판(102)에 형성되는 아연의 양은 조절된다.

상기와 같이, 강판(102)에 부착된 아연의 양이 조절된 후 상기 강판(102)은 실링박스(16)내로 진입하게 되는데, 상기 실링박스(14)에는 가스 예열기(18)가 가스배관(13)에 의해 연결되어 연통되어 있고 상기 가스 예열기(18)에는 에어 블로어(15)가 가스배관(13)에 의해 연결되어 연통되도록 구성되어 있다.

따라서, 상기 에어블로어(15)에 의해 대기로부터 상기 실링박스(14)내로 공급되는 공기가 가스예열기(18)에 의해 가열되는데, 상기 가스예열기(18)는 상기 실링박스(14)내의 온도가 250℃이상이 되도록 공기를 가열한다.

한편, 상기와 같이, 상기 도금욕(10)을 지나 실링박스(14)내로 진입한강판(102)은 상기 실링박스(14)의 상부에 설치된 합금화로(20)인 유도로(22)와 전기로(24)를 통과하며 합금화되고 대기중에서 냉각된 후 탑롤(top roll)(26)에 의하여 방향이 바뀌게 됨으로서 합금화가 완료된다.

상기에서는 상기 에어 나이프(16)에 질소가스를 공급하여 분사시켰으나 질소가스대신 대신 예열공기(최대 400℃)를 분사시킬 수 도 있다.

상기와 같이, 상기 가스예열기(18)에 의하여 온도가 상승된 공기는 가스배관(13)을 통하여 상기 실링박스(14)와 연결되어 있는 공기투입구(14a)로 투입되어 상기 실링박스(14)내의 온도를 상승시키게 되는데, 상기 실링박스(14)내의 온도는 250℃이상으로 유지되므로 상기 강판(102)에 형성된 아연도금층이 냉각되어 응고되는 것을 억제하게 된다.

따라서, 상기 실링박스(14)내에 고온공기를 공급하여 도금욕(10)으로부터 아연이 도금된 강판(102)의 아연도금층이 응고되는 것을 억제하고 합금화로(20)내에서 합금화가 완료될때까지 아연도금층을 액상상태로 유지해주기 때문에 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판을 생산할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

용융아연도금강판의 합금화처리시 합금화로(20)(유도로 및 전기로)로부터 에어 나이프(16) 상단까지 실링박스(14)를 설치하고 상기 실링박스(14)내로 공급되는 공기는 가스 예열기(15)를 이용하여 가열시켜 상기 실링박스(14)내의 온도가 250℃이상이 되도록 유지하였다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 실시예에서 상기 실링박스(14)내로 투입되는 공기의 양은 2000N㎥/hr까지 변화시켜 시험하였고 종래의 방법에 따른 비교예에서는 비산화성 분위기를 얻기 위해 질소의 투입량을 3000N㎥/hr까지 증가시켰다.

그리고, 상기와 같이 합금화 처리된 강판시편에 대하여 표면외관, 조도, 인입유량, 실링박스 내 산소농도 및 온도 등을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(표 1)

이때, 상기 강판시편에 부착되는 아연도금층은 아연의 양이 45~60g/㎡가 되도록 하였고, 합금화 시간은 20초가 되도록 하였으며 도금층 중의 Fe함량은 9~12%였다.

(표 1)에 나타난 바와 같이, 종래의 비교예에서는 표면외관의 경우 비산화성분위기를 만들기 위하여 질소의 투입량을 변경시킨 결과 1000N㎥/hr이상 투입하여야 실링박스내 산소농도가 0.5vol%이하로 감소하여 효과가 나타나기 시작한다.(D~G)

그러나, 실링박스가 설치되지 않은 통상적인 방법의 산화성 분위기(H)에서는 표면외관이 매우 불량함을 알 수 있다.

상기와 같이 실링박스내로 공급되는 질소량의 증가는 실링박스내의 분위기 온도감소효과를 초래하는데, 이는 실링박스내로 인입되는 질소의 온도가 낮기 때문에 질소투입량이 증가할수록 냉각의 효과를 일으키기 때문이다.

그러나, 본 발명에 따른 실시예(1-7)에서는 비교예의 H와 동일한 산화성분위기이지만 표면외관은 우수함을 알 수 있으며 실링박스내의 온도는 투입되는 고온공기의 양이 증가함에 따라 실링박스내의 분위기온도는 증가함을 알 수 있다.

또한, 실링박스내에 고온공기를 투입하지 않더라도 실링박스의 보온효과로 인하여 분위기온도가 250℃ 이상 유지되는데, 이는 아연도금층이 도금욕으로부터 빠져나올 때 급격한 온도하락을 억제하므로 아연도금층의 표층이 응고되는 것이 억제되고 합금화과정까지 액상으로 존재하도록 유지시켜준다.

이후에, 실링박스내에 고온공기를 더욱 투입하면 고온공기 투입량에 비례하여 실링박스내의 온도는 380℃까지 향상되어 아연도금층의 응고를 더욱 억제시키는데, 이로 인하여 합금화는 아연이 액상상태로 유지되며 진행되어 완료되기 때문에 합금화완료후 합금화 용융아연도금강판의 표면외관을 향상시키는 결과를 얻을 수 있다.

그리고, 표면조도는 비교예의 경우 0.7~0.8정도 수준이며 본 발명에 따른 실시예에서는 비교예와 유사한 0.7~0.9를 유지한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법을 적용하여 합금화 용융아연도금강판을 제조하는 경우 표면외관이 우수한 합금화 용융아연도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 실링박스(14)를 에어 나이프(16) 상단까지 설치하고, 고온공기를 상기 실링박스(14)내에 공급하여 아연의 응고를 억제시키며 아연의 합금화를 진행시킴으로서 고가의 질소가스에 의한 과다비용을 감소시킴과 동시에 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판을 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (2)

1. 합금화 용융아연 도금강판의 제조방법에 있어서,

   도금욕(10)을 통과시킴으로서 강판(102) 표면에 아연도금층을 형성하는 단계;

   상기 강판(102)이 실링박스(104) 외부에 설치된 에어 나이프(16)를 통과하며 실링박스(14)내로 진입하여 상기 실링박스(14)내에 공급된 고온공기에 의해 아연도금층의 응고를 억제하는 단계; 및

   상기 강판(102)이 합금화로(20)로 진입되어 아연도금층이 응고되지 않은 상태에서 합금화 열처리 되는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 실링박스(14)는 고온공기에 의해 내부온도가 250℃이상으로 유지됨을 특징으로 하는 표면이 미려한 합금화 용융아연도금강판 제조방법.