KR20090093226A

KR20090093226A - 철 성분을 포함한 55%형Ａｌ-Ｚｎ 도금욕에 Ｆｅ농도관리에 의한 드로스 발생 억제 방법

Info

Publication number: KR20090093226A
Application number: KR1020080018644A
Authority: KR
Inventors: 박상진; 문만빈; 나상묵; 남궁성
Original assignee: 현대하이스코 주식회사
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-02

Abstract

55%형Al-Zn 합금액으로 조성되는 도금욕조 내에서의 도금액 내 Fe의 농도를 0.4~0.5중량%로 관리하고, 이를 위하여 상기 도금욕조에 공급되는 55%형Al-Zn 합금인곳트(ingot)에 Fe 0.4~0.5중량% 함유되도록 제조하고, 냉연강판의 도금이 진행되는데 따라 상기 도금욕조 내의 Fe 농도측정을 통하여 Fe 농도가 항상 0.4~0.5중량%로 관리되도록 Fe 농도 0.4~0.5중량% 함유된 상기 인곳트 또는 순철 또는 Fe 합금을 첨가하고 계속 관리하며, 아울러 욕조 내에서 드로스를 체크하여 드로스 발생할 경우 채집 분리제거하는 작업을 병행하여 수행하도록 한 것을 특징으로 하는 55%형Al-Zn 도금욕에서의 Fe 농도관리에 의한 드로스 발생 억제방법.

Description

철 성분을 포함한 55%형Ａｌ-Ｚｎ 도금욕에 Ｆｅ 농도관리에 의한 드로스 발생 억제 방법{Fe-content control process for removing dross in hot-dip galvanizing bath containing 55%Al-Zn}

본 발명은 55%형Al-Zn 합금괴(ingot)에 0.4~0.5%의 Fe를 인위적으로 첨가하여 용융도금욕 내에서 철 성분의 용출을 억제하고 드로스(dross) 발생을 최소화하는 Al-Zn 합금괴 제조방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 보다 상세히는 55%형Al-Zn 합금액으로 조성되는 도금욕조 내에서의 도금액 내 Fe의 농도를 0.4~0.5중량%로 관리하고, 이를 위하여 상기 도금욕조에 공급되는 55%형Al-Zn 합금인곳트(ingot)에 Fe 0.4~0.5중량% 함유되도록 제조하고, 냉연강판의 도금이 진행되는데 따라 상기 도금욕조 내의 Fe 농도측정을 통하여 Fe 농도가 항상 0.4~0.5중량%로 계속 관리되도록 Fe 농도 0.4~0.5중량% 함유된 상기 인곳트 또는 순철 또는 Fe 합금을 첨가하고, 아울러 욕조 내에서 산화된 드로스를 체크하여 드로스 발생할 경우 채집 분리제거하는 작업을 병행하여 수행하도록 한 것을 요지로 하는 55%형Al-Zn 도금욕에서의 Fe 농도관리에 의한 드로스 발생 억제방법에 관한 것이다.

55%형Al-Zn 합금도금강판은 통상 고온의 슬라브를 조압연, 마무리압연 및 권취공정을 통해 생산된 열연강판을 주원료로 하여, 상온에서 적정 두께의 압하율로 냉간압연한 후 연속도금라인에서 소둔 및 도금을 거쳐 최종제품으로 생산된다.

이 때 강판 표면에의 도금공정에서 사용되는 일반적인 도금욕 조성의 하나로서 예를 들면 55%형Al-43.4%Zn-1.6%Si의 3원계 및 기타 불순물로 이루어진다. 그리고 이들 성분 외에 도금층 표면의 응고조직인 스팽글을 미세화하기 위해 Ti 등의 성분을 도금욕에 첨가하는 경우도 있다. 여기에서 본 발명에서는 종래의 55%형Al-43.4%-1.6%Si과 성분조성이 거의 유사한 원료를 사용하기로 하였고, Al은 대략 51~58%, Zn은 40~45%, Si은 1.2~1.8%의 것을 사용하였다. 이 범위 내의 도금욕 조성은 실질적인 도금작업상의 범위이며, 다만 Fe 성분조성만이 예민하게 도금욕성상을 변화시킨 것으로 나타났다.

상기 도금욕에 적용되는 도금욕 온도는 통상 600℃ 전후(580℃~620℃)이며, 용융도금욕을 통과한 이후 적절한 냉각을 수행하여 도금층 응고시 Al 부화상(Al-rich phase)를 분리시켜 향상된 내식성을 확보한다. 향상된 내식성을 갖는 원리는, 도금층 내에 그물 모양으로 네트워크를 형성하고 있는 Zn 부화상(Zn-rich phase)이 먼저 부식되어 희생방식작용을 하고, Al-부화상(Al-rich phase)은 치밀한 산화피막을 형성시켜 부식을 방지하게 된다. 즉, Zn 부화상(Zn-rich phase)이 아연의 부식생성물로 산화되고 채워지게 되어 외부와 보호하려고 하는 소지철을 단절시켜 소지철의 직접적인 부식을 방지하게 된다. 즉, 부식이 진행되는 경로인 Zn-부화상이 차단되어 향상된 내식성을 가지게 되는 것이다.

그러나, 종래의 경우 알루미늄이 포함되어 있으므로 통상의 아연도금 강판보다 경도가 높아져 성형시 금형과의 윤활성이 나빠져 도금층이 벗겨지거나 마찰에 의해 금속분말이 생기는 등 소지강판 및 금형에 표면결함이 발생하고 특히 내마모성이 약해 강판의 표면손상이 쉽게 되는 등의 단점이 있다.

또한, 상술한 바와 같이 55%형Al-Zn 합금은 내식성은 우수하지만 도금용융욕 온도가 600℃ 전후로 올라가게 되면, Fe 성분 용출이 심해짐으로써 주변으로 함유되어 있는 Fe가 용출되며 그 결과 국부적으로만 Fe 농도가 높아져서 이 부분만이 용해도 이상으로 과포화되는 구역(zone)이 생기게 되어 드로스(dross)가 생성된다.

따라서, 본 발명은 이를 방지하기 위하여 Fe 용출이 도금강판상에서 국부적으로 일어나지 않도록 하고, 본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하여 전술한 도금강판 표면에서의 Fe 용출을 극력 억제하며, 아울러 Fe-용출로 인한 제품의 수율 하락이나 구조물의 손상을 방지하고 추가적인 드로스 생성을 방지하는데 목적이 있다.

상술한 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 55%형Al-Zn 합금도금강판을 제조하기 위해 사용되는 상기 합금괴의 조성을 개량한 것으로, 상기 조성으로 된 합금성분에 Fe 성분을 인위적으로 합금괴, 순철 또는 합금철 등을 첨가 또는 조정하여 0.4~0.5%(이하 중량%)의 농도범위를 갖도록 한 것으로, 또한 도금강판상에서 Fe 용출이 국부적으로 일어나지 않도록 계속적으로 도금욕조 내의 Fe 성분측정에 의한 Fe 함유량 제어에 발명의 요지가 있다. 이를 통해 강판 및 강판구조물에서의 Fe 용출을 최소화하고, 드로스(dross)의 발생을 억제할 수 있기 때문이다. 위 Fe 성분 조성범위가 0.5%를 초과하게 되면, 잉여의 Fe 성분이 아연과 알루미늄과 반응하여 드로스 형태로 침강 또는 부상하게 되고, 0.4% 미만으로 되면 아래에서 설명하는 이유로 드로스 용출문제가 생기게 된다.

통상 55%형Al-Zn 용융도금라인에서 용융도금 도금조(pot)의 온도는 전술한 바와 같이 600℃ 전후로 관리된다. 종래의 도금조(pot) 내의 Fe 농도는 Fe 함량이 0.1% 정도이므로 도금작업이 진행될수록 Fe 성분이 더욱 용출된다. 즉, 아연도금을 통해 줄어든 도금조의 용탕을 새로 녹인 금속괴 또는 합금괴로 보충해야 하는데, 이 합금괴에는 Fe 성분함량이 0.1% 정도이므로, Fe 성분이 더 용해되어야 600℃에서의 Fe의 용해도가 포화된다. 그렇지 않으면 부족한 Fe는 도금되기 위해 지나가는 강판으로부터 용해되거나, 도금조 내의 구조물로부터 용출되게 된다. 이렇게 용출된 Fe 때문에 도금조 구조물을 장시간 사용했을 경우 도금조가 손상을 입을 수도 있고, 더 큰 문제는 도금강판에서 Fe가 용출되는 부위에서 Fe 농도가 과도히 높게 되므로 Al-Zn-Fe의 합금으로 구성되는 드로스(dross)가 형성된다. 따라서, 드로스 형성을 방지하기 위해 적정 수준의 Fe를 함유하고 있는 합금괴를 도금욕조에 계속 보충하여 주던가 또는 도금욕조에 Fe 또는 Fe 합금을 첨가하든가 하면 Fe 성분의 용출 및 드로스(dross) 발생을 최소화할 수 있다.

55%형Al-Zn 도금강판을 제조하기 위한 인곳트(ingot) 조성에서 Fe 농도를 0.4~0.5%로 유지함에 의해 용융도금욕조 내에서 강판 및 구조물의 Fe 성분이 용출되는 것을 방지할 수 있어 강판 표면에 드로스가 부착되므로 인한 표면결함 방지와 강판스트립에서의 Fe 용출에 의한 제품의 중량감소를 방지할 수 있고, 전체적인 인곳 제조를 위한 용탕의 청정관리가 가능하게 되는 잇점이 있다.

도 1은 55%형Al-Zn 도금욕에 냉간압연강판을 강판에 침지시킨후 시간별 Fe 농도 측정결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 따라서, Fe 함유량 조정에 의한 드로스 발생을 최소화하기 위하여 Fe가 도금욕조에서 용해되는 상태를 알아보기 위하여 첨부도면 도 1에 일실시예로서 도시되어 있는 바와 같이 55%형Al-Zn 도금욕에 강판을 침지시킨 후 시간대별 Fe 농도를 측정하여 도 1에서와 같은 경시별 Fe 용해도 곡선을 얻었다.

도 1을 보면, Fe 농도는 도금욕에 강판이 침지된 때의 Fe 농도변화를 나타낸다. 일실시예로서 0.18중량% Fe가 함유된 55%형Al-Zn 도금욕에 침지된 강판은 시간이 갈수록 Fe 성분을 용출시켜 도 1에서와 같이 대략 4시간 경과된 후부터는 Fe 농도가 0.4~0.5% 범위에서 포화되어 더이상 변화되지 않는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 도금강판의 도금층 표면에서 함유된 Fe 농도가 상기 포화상태로 인해 더이상 변화되지 않는 범위, 즉 이 Fe 포화농도 범위에서는 더이상 용출이 없게 된느 점에 착안하여 55%형Al-Zn 합금괴에 Fe 농도가 포화상태에 존재하게 되는 Fe 농도 0.4~0.5%로 합금괴 성분을 구성하기로 하고, 또한 냉연강판이 침지되어 통과되는 도금욕조 내에서의 계속적인 Fe 농도의 일정범위 관리를 통하여 도금강판 표면에서의 드로스 발생에 의한 표면품질의 악화를 방지하도록 한 것이다. 이를 위하여 일실시예로서 도금욕조 내의 도금액 성분 중 Fe 함유농도를 일정 범위 내에서 관리한 결과는 표 1과 같았다. 표 1과 같은 샘플로 각 10회 측정 결과 도 1의 Fe 용해도 곡선과 거의 일치하였음을 확인할 수 있었다.

상기 도금욕조 내에 통과되는 냉연강판의 표면도금층 내의 Fe 성분변화를 측정하여 만일 0.4~0.5%를 벗어나게 될 경우 이를 보충하기 위해 계속적으로 수동 또는 자동으로 이 범위로 보충되도록 상기 Fe 농도범위로 첨가된 인곳트를 계속 도금욕조 내에 공급하거나 또는 도금욕조 내에 순철(Fe) 또는 Fe 합금첨가에 의한 Fe 농도관리를 계속 수행한다. 한편, 도금욕조 내에 Fe 용출로 생기게 되는 드로스는 주로 욕조 하부에 침강하여 드로스를 형성하므로 드로스를 채집하여 분리 제거하고, 드로스가 공기중에 노출되어 산화되면 온도가 낮아져서 욕조의 유동성을 저해하므로, 그렇게 될 경우에는 낮아진 온도만큼 욕조를 더 고온으로 가열함과 동시에, 산화된 드로스를 채집하여 분리제거하는 작업도 아울러 수행할 수 있다.

Claims

55%형Al-Zn 합금액으로 조성되는 도금욕조 내에서의 도금액 내 Fe의 농도를 0.4~0.5중량%로 관리하고, 이를 위하여 상기 도금욕조에 공급되는 55%형Al-Zn 합금인곳트(ingot)에 Fe 0.4~0.5중량% 함유되도록 제조하고, 냉연강판의 도금이 진행되는데 따라 상기 도금욕조 내의 Fe 농도측정을 통하여 Fe 농도가 항상 0.4~0.5중량%로 관리되도록 Fe 농도 0.4~0.5중량% 함유된 상기 인곳트 또는 순철 또는 Fe 합금을 첨가하며,

아울러 욕조 내에서 Fe 성분의 용출 및 드로스를 체크하여 산화된 드로스가 발생할 경우 이를 분리제거하는 작업을 병행하여 수행하도록 한 것을 특징으로 하는 55%형Al-Zn 도금욕에서의 Fe 농도관리에 의한 드로스 발생 억제방법.
제 1항에 있어서, 상기 드로스는 도금용융욕 온도가 600℃ 전후로 올라가게 되면 도금강판에서 Fe가 용출이 심해지고 이 용출되는 부위에서 Fe 농도가 과도히 높아지게 되어 용해도 이상으로 Fe가 과포화되는 Al-Zn-Fe 합금으로 된 드로스가 국부적으로 발생됨을 방지하도록 한 55%형Al-Zn 도금욕에서의 Fe 농도관리에 의한 드로스 발생 억제방법.