KR20110064506A - 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융 아연-알루미늄 도금 욕조에 강판 스트립을 침적시킨 후, 이를 공기 냉각대에서 공냉시켜 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판을 제조하는 장치로서, 상기 욕조에서 도금된 상기 강판 스트립이 상기 공기 냉각대를 통해 공냉되기 전에 상기 강판 스트립에 물과 공기가 혼합된 미스트를 분무하여 상기 강판 스트립을 급냉시키는 미스트 냉각대를 포함하며, 상기 미스트 냉각대는, 상기 강판 스트립을 향해 미스트를 분무하는 복수의 분사 노즐; 상기 분사 노즐에 물을 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 물 공급관; 상기 분사 노즐에 공기를 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 공기 공급관; 상기 물 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 물의 양을 조절하는 물 조정 밸브; 및 상기 공기 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 조정 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 건재용 갈바륨 강판의 레귤러 스팽글과 가전 또는 도장용 갈바륨 강판의 제로 스팽글을 만족하는 제품을 하나의 도금 욕조에서 생산할 수 있는 효과가 있다.
아연-알루미늄 함금, 갈바륨, 도금, 스팽글, 미스트
Description
본 발명은 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건재용 갈바륨 강판의 레귤러 스팽글과 가전 또는 도장용 갈바륨 강판의 제로 스팽글을 만족하는 제품을 하나의 도금 욕조에서 생산할 수 있는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 갈바륨 강판(용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판)은 연속 아연 도금 라인에서 탈지 및 열처리를 통하여 필요한 기계적 성질을 확보한 다음 추가적으로 내식성을 확보하기 위하여 제조된다.
구체적으로 갈바륨 강판은 강판을 아연-알루미늄 합금 도금 욕조에 침적시킨 후 냉각탑에서 공냉시키는 과정을 거핀다. 이어서 냉각탑 상부의 방향 전환 롤을 통과시킨 후, 표면 조정, 형상 교정 및 일시 방청 처리를 행하여 최종적으로 갈바 륨 강판을 제품화한다.
이때 도금 공정 후 냉각될 때 강판 표면에 형성되는 꽃무늬를 '스팽글'이라 칭하는데, 이러한 스팽글이 형성되면 은백색의 무늬가 외관을 아름답게 보이도록 하기 때문에 강판을 건재용으로 사용하는 경우, 스팽글을 선호하는 경향이 있다.
그러나 강판을 도장용으로 사용하는 경우, 꽃무늬의 결정 입계가 도장 후에도 육안 식별이 가능하여 외관 품질을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 또한 스팽글의 크기가 크면 단위 길이당 접촉 면적이 작아져서 도막 밀착성이 저하되는 원인이 된다.
따라서, 도장용 갈바륨 강판의 경우, 원판의 스팽글 크기가 1mm 미만으로 작아서 눈에 보이지 않을 정도의 제로 스팽글을 사용하는 추세이다.
이러한 추세를 감안하여 최근에는 다음과 같은 강판 제조 방법이 적용되고 있다. 이 제조 방법에는 도금 욕 중의 Pb 함량을 20ppm 이하로 줄여서 융점이 낮은 미응고 상태로 장시간 존재하지 못하도록 함과 동시에, Ti을 70~150ppm 정도 첨가하여 스팽글 핵생성 사이트를 늘려주는 방법이 있다.
이와 같이, 도금 욕 중의 성분을 조정하는 방법은 생산되는 제품의 소재 표면에 용탕이 묻어나감으로써 욕 성분이 조정되는 과정을 거쳐야만 한다.
이러한 제약 요인으로 인해 두 개 이상의 용융 아연-알루미늄 함금 도금 라인을 운영하는 경우에는 레귤러 스팽글과 제로 스팽글을 제조하는 라인을 각각 운영하여 제품을 제조해야만 했다. 즉, 한 개의 라인으로는 양립하는 두 가지 스팽글의 제품을 제조할 수 없었다.
한편, 스팽글을 최소화하기 위한 다른 방법으로는 강판의 도금 후 급속 냉각을 실시하는 방법이 있는데, 이 방법은 흡열 반응을 일으키는 약품을 분사하거나 아연 파우더를 분사하는 방법 또는 물과 공기를 분사하여 스팽글을 줄이는 방법이다.
그러나, 아연-알루미늄 함금 도금의 경우 도금층 중의 알루미늄의 부피가 아연에 비해 매우 커서(약 80%) 외부로부터 물리적인 힘이 가해질 때 표면이 파여 요철이 형성되기 쉬우므로 분사법을 적용하는 제로 스팽글 제조 방법은 실용화가 어려웠다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 발명된 것으로서, 건재용 갈바륨 강판의 레귤러 스팽글과 가전 또는 도장용 갈바륨 강판의 제로 스팽글을 만족하는 제품을 하나의 도금 욕조에서 생산할 수 있는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용융 아연-알루미늄 도금 욕조에 강판 스트립을 침적시킨 후, 이를 공기 냉각대에서 공냉시켜 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판을 제조하는 장치로서, 상기 욕조에서 도금된 상기 강판 스트립이 상기 공기 냉각대를 통해 공냉되기 전에 상기 강판 스트립에 물과 공기가 혼합된 미스트를 분무하여 상기 강판 스트립을 급냉시키는 미스트 냉각대를 포함하며, 상기 미스트 냉각대는, 상기 강판 스트립을 향해 미스트를 분무하는 복수의 분사 노즐; 상기 분사 노즐에 물을 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 물 공급관; 상기 분사 노즐에 공기를 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 공기 공급관; 상기 물 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 물의 양을 조절하는 물 조정 밸브; 및 상기 공기 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 조정 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 분사 노즐은 상기 강판 스트립의 양면에 모두 미스트가 분사되도록 설치되고, 인접한 분사 노즐에서 분무되는 미스트가 서로 겹쳐져서 상기 강판 스트립에 분무되도록 상기 분사 노즐의 노즐 헤더가 서로 일정간격 이격되어 지그재그 형태로 배치된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 분사 노즐의 하부에는 분무된 미스트를 수용하는 받침대를 설치하고, 상기 받침대는 수용된 미스트를 배수하는 배수구를 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 분사 노즐의 하부에는 상기 강판 스트립과 상기 분사 노즐 사이의 간격을 일정하게 유지해주는 마그네틱 스트립 안정화 장치가 설치된 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 마그네틱 스트립 안정화 장치는, 상기 강판 스트립에 인접하게 설치되는 복수의 전자 마그네트; 상기 전자 마그네트에 각각 설치되어 상기 강판 스트립의 위치를 감지하는 위치 센서; 상기 전자 마그네트에 신호를 전송하여 상기 강판 스트립에 전자기장이 형성되도록 하는 주파수 변환기; 및 상기 위치 센서로부터 감지된 신호에 따라 상기 주파수 변환기로 하여금 상기 전자 마그네트에 신호를 전송하여 상기 강판 스트립에 전자기장이 형성되도록 함으로써, 상기 강판 스트립이 이송 라인에서 일측으로 치우치지 않고 상기 분사 노즐들과 일정 간격을 유지할 수 있도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 미스트 냉각대 및 상기 공기 냉각대를 거친 상기 강판 스트립을 400톤 이상의 압하력으로 스킨 패스 처리하는 조질 압연기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 용융 아연-알루미늄 도금 욕조에 강판 스트립을 침적시킨 후, 이를 공기 냉각대에서 공냉시켜 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판을 제조하는 방법으로서, 상기 욕조에서 도금된 상기 강판 스트립이 상기 공기 냉각대를 통해 공냉되기 전에 상기 강판 스트립에 물과 공기가 혼합된 미스트를 분무하여 상기 강판 스트립을 급냉시키는 단계를 포함하며, 상기 강판 스트립을 급냉시키는 단계는, 상기 강판 스트립을 향해 미스트를 분무하는 복수의 분사 노즐과, 상기 분사 노즐에 물을 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 물 공급관과, 상기 분사 노즐에 공기를 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 공기 공급관과, 상기 물 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 물의 양을 조절하는 물 조정 밸브 및 상기 공기 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 조정 밸브를 이용하여 상기 강판 스트립의 표면에 물과 공기가 혼합된 미스트를 분무하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 분사 노즐을 상기 강판 스트립의 양면에 모두 미스트가 분사되도록 설치하고, 인접한 분사 노즐에서 분무되는 미스트가 서로 겹쳐져서 상기 강판 스트립에 분무되도록 상기 분사 노즐의 노즐 헤더를 서로 일정간격 이격시켜 지그재그 형태로 배치한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 강판 스트립을 급랭시키는 단계는, 상기 복수의 분사 노즐의 하부에 마그네틱 스트립 안정화 장치를 설치하여 상기 강판 스트립과 상기 분사 노즐 사이의 간격을 일정하게 유지해주는 강판 스트립 안정화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 강판 스트립 안정화 단계는, 상기 강판 스트립의 위치를 감지하는 위치 센서의 감지 결과 상기 강판 스트립이 이송 라인에서 일측으로 치우친 경우, 제어부가 주파수 변환기로 하여금 상기 강판 스트립에 인접하게 설치된 전자 마그네트에 신호를 전송하도록 하여 상기 강판 스트립에 전자기장이 형성되도록 함으로써, 상기 강판 스트립이 이송 라인에서 일측으로 치우치지 않고 상기 분사 노즐들과 일정 간격을 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 공기 냉각대에서 공냉시킨 상기 강판 스트립을 400톤 이상의 압하력으로 스킨 패스 처리하는 조질 압연 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하나의 제조 라인을 통해 레귤러 스팽글의 갈바륨 강판 및 제로 스팽글의 갈바륨 강판을 모두 생산할 수 있다.
또한, 본 발명은 미스트 분무시 마그네틱 스트립 안정화 장치를 도입하여 전이면 냉각도의 차이에 따라 발생할 수 있는 스팽글 불균일 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 조질 압연기를 이용하여 강판 스크립을 스킨 패스 처리함으로써, 분무 압력에 의해 강판 스트립의 표면에 형성될 수 있는 요철을 제거할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판의 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판의 제조 장치는 용융 아연-알루미늄 도금 욕조(110), 가스 와이핑 장치(120), 미스트 냉각대(130), 제1공기 냉각대(140), 제2공기 냉각대(150)를 포함한다.
용융 아연-알루미늄 도금 욕조(110)는 침적 롤(10)을 통해 스나우트(20)로부터 배출된 강판 스트립(100)이 침적되는 장소로서, 용융 아연-알루미늄 도금 욕조(110)에 침적된 강판 스트립(100)은 그 표면에 용융 아연-알루미늄이 도금된다.
가스 와이핑 장치(120)는 도금 욕조(110)로부터 표면이 도금된 후 수직으로 인출된 강판 스트립(100)에 부착되는 도금 금속의 양을 조절하기 위해, 노즐(미도시)로부터 작동 기체를 분사하여 도금된 강판 스트립(100)의 표면 품질을 향상시킨다.
제1공기 냉각대(140) 및 제2공기 냉각대(150)는 가스 와이핑 장치(120)를 통해 표면 처리된 강판 스트립(100)을 공냉시켜 용융 금속이 강판 표면에 충분히 응고되도록 하는 역할을 한다.
미스트 냉각대(130)는 도금 욕조(110)에서 도금된 강판 스트립(100)이 전술한 제1공기 냉각대(140) 및 제2공기 냉각대(150)를 통해 공냉되기 전에, 강판 스트 립(100)의 표면에 물과 공기가 혼합된 미스트(액적)를 분무하여 강판 스트립(100)을 급냉시킨다.
구체적으로, 미스트 냉각대(130)는 도금된 강판 스트립(100)의 표면을 향해 미스트를 분사하는 복수의 분사 노즐(131), 분사 노즐(131)에 물을 공급하기 위하여 분사 노즐과 연결된 물 공급관(132), 분사 노즐(131)에 공기를 공급하기 위하여 분사 노즐(131)과 연결된 공기 공급관(133), 물 공급관(132)에 설치되어 분사 노즐(131)에 공급되는 물의 양을 조절하는 물 조정 밸브(134) 및 공기 공급관(133)에 설치되어 분사 노즐(131)에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 조정 밸브(135)를 포함한다.
이러한 미스트 냉각대(130)의 구성에 의해, 복수의 분사 노즐(131)로 하여금 물과 공기가 혼합된 미스트를 강판 스트립(100)의 표면에 분무할 수 있다. 이러한 미스트 냉각대(130)는 강판 스트립(100)의 도금 직후에 미스트를 분사함으로써, 도금 표면에서 스팽글이 핵 생성하여 성장할 기회를 박탈한다. 따라서, 제로 스팽글의 도금 표면을 확보할 수 있다.
한편, 도 2a는 미스트 냉각대(130)에 구비된 분사 노즐(131)의 배치를 정면에서 도시한 도면이며, 도 2b는 미스트 냉각대(130)에 구비된 분사 노즐(131)의 배치를 측면에서 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 미스트 냉각대(130)에 구비된 복수의 분사 노즐(131)은 강판 스트립(100)이 지나가는 경로의 양측에 설치되어 강판 스트립(100)의 양면에 미스트를 분사한다.
또한, 서로 인접한 분사 노즐(131)에서 분무되는 미스트가 서로 겹쳐져서 강판 스트립(100)의 표면에 고르게 분무되도록, 노즐 헤더(131a)가 서로 일정간격 이격되어 지그재그 형태로 배치되어 있다.
이때, 분사 노즐(131)은 서로 인접한 노즐에서 분무되는 미스트가 서로 겹치도록 100 ~ 200mm 이내의 간격(a)으로 균일하게 배치하되, 상하 방향으로 배치된 노즐 헤더(131a)가 일직선 상에 위치하지 않고 지그재그 형태가 되도록 하여, 분무되는 미스트의 겹침에 의해 강판 스트립(100)의 표면에 줄무늬 현상이 발생되지 않도록 하는 것이 중요하다.
여기서, 상하 방향으로의 노즐 헤더(131a)의 간격(b)은 스트립 이송 라인의 속도를 고려하여 폭방향 간격의 1.2 ~ 1.5배가 되도록 하였다. 그리고, 분사 노즐(131)과 강판 스트립(100) 사이의 간격(c)은 20mm 이하가 되도록 하였다.
또한, 강판 스트립(100)의 폭 방향의 스팽글 편차가 발생하지 않도록 하기 위해, 공기 공급관(133)과 노즐 헤더(131a)의 중앙부를 연결하여 공기가 노즐 헤더(131a)의 중앙으로 공급되도록 함으로써, 스트립 폭 방향의 분사 압력 차이가 최소화 되도록 하였다.
한편, 분사 노즐들(131)의 하부에는 분무된 미스트의 낙하에 대비하여 낙하된 미스트를 수용하는 받침대(136)가 설치되며, 이 받침대(136)는 수용된 미스트를 외부로 배수하는 배수구(미도시)를 구비한다.
도 3은 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치에 구비되는 마그네틱 스트립 안정화 장치를 개략적으로 도시한 도면으로 서, 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치는 강판 스트립(100)과 미스트 냉각대(130), 정확하게는 분사 노즐(131) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 하는 마그네틱 스트립 안정화 장치(160)를 포함한다.
이 마그네틱 스트립 안정화 장치(160)는 분사 노즐들(131)의 하부에 설치되며, 복수의 전자 마그네트(161), 위치 센서(162), 주파수 변환기(163) 및 제어부(164)를 포함하여 구성된다. 추가적으로, 전자 마그네트(161)를 냉각시키는 냉각수 공급 장치(165)가 포함될 수 있다.
전자 마그네트(161)는 강판 스트립(100)의 양면에 위치되도록 강판 스트립(100)의 이송 라인에 인접하게 설치되어 강판 스트립(100)의 표면에 정적인 전자기장을 형성함으로써, 강판 스트립(100)이 이송 라인으로부터 일측으로 치우치지 않고 노즐들(131)과 일정간격을 유지하면서 이송될 수 있도록 한다.
위치 센서(162)는 복수의 전자 마그네트(161)에 각각 설치되어 강판 스트립(100)의 위치를 감지한다. 즉, 위치 센서(162)는 강판 스트립(100)이 이송 라인으로부터 일측으로 치우쳐 이송되는지를 감지한다.
주파수 변환기(163)는 전자 마그네트(161)에 신호를 전송하여 전자 마그네트(161)가 강판 스트립(100)의 표면에 전자기장을 형성할 수 있도록 한다.
제어부(164)는 위치 센서(162)로부터 감지된 신호에 따라, 주파수 변환기(163)로 하여금 전자 마그네트(161)에 신호를 전송하도록 하여 강판 스트립(100)의 표면에 정적인 전자기장이 형성되도록 한다.
즉, 제어부(164)는 전자 마그네트들(161)이 강판 스트립(100)의 표면에 전자 기장을 형성하도록 주파수 변환기(163)에 신호를 전송함으로써, 강판 스트립(100)이 전자기장의 영향으로 이송 라인을 벗어나지 않고 이송되도록 한다. 그리고, 제어부(164)는 위치 센서(162)로부터 강판 스트립(100)의 위치가 이송 라인으로부터 일측으로 치우쳐 위치되어 있다는 정보가 검출되면, 주파수 변환기(163)에 신호를 전송하여 해당 전자 마그네트(161)로 하여금 강판 스트립(100)에 형성되는 전자기장의 세기를 변경하여 강판 스트립(100)이 이송 라인으로부터 일측으로 치우치지 않고 이송될 수 있도록 한다.
따라서, 이송 라인을 따라 이송되는 강판 스트립(100)은 양측에 설치된 분사 노즐들(131)과 일정 간격을 유지하면서 이송되어, 분무 노즐들(131)과 접촉되지 않으며, 이로 인해 강판 스트립(100) 표면에 스크래치 불량이 발생하지 않는다.
또한, 강판 스트립(100)이 이송 라인으로부터 어느 일측으로 치우치지 않고 이송됨으로써, 강판 스트립(100)의 전면과 이면의 미스트 분무 강도의 차이가 발생하지 않게 되고, 이로 인해 냉각도 편차에 의한 스팽글 크기가 변화되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치는 제2공기 냉각대(150)를 지난 강판 스트립(100)의 표면을 처리하기 위한 조질 압연기(미도시)를 더 포함한다.
미스트 냉각대(130)를 통해 강판 스트립(100) 표면의 스팽글은 거의 제로화되지만, 분무 압력에 의해 강판 스트립(100)의 표면에 요철이 형성될 수 있다. 따라서, 요철이 형성된 강판 스트립(100)의 표면을 균일하게 처리하기 위해 조질 압 연기를 이용한다.
이때, 조질 압연기를 이용한 강판 스트립(100)의 스킨 패스 처리는 400톤 이상의 압하력으로 행함으로써, 미스트 분무의 흔적이 잔존하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
하기 표1은 0.7mmt의 일반 저탄소강을 사용하여 도금 후 미스트 냉각대 적용과 조질 압연 압하력 조정을 통한 스팽글 제어 라인 테스트 결과를 나타낸다.
또한, 도 4a 및 도 4b는 표1의 테스트 결과에 따른 강판 스트립의 표면을 촬영한 사진으로서, 도 4a는 비교례에 기재된 조건에 따라 제조된 강판 스트립의 표면을 촬영한 사진이며, 도 4b는 본원발명에 기재된 조건에 따라 제조된 강판 스트립의 표면을 촬영한 사진이다.
| 크기 (mm) |
부착량 (g/mm2) |
속도 (mpm) |
욕중 Pb 함량(ppm) | 냉각방식 | 조질압연 R/F(ton) |
스팽글 (mm) |
표면성 | 비고 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 80 | 공냉 | 200 | 4~5 | 보통 | 비교례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 80 | 공냉 | 400 | 4~5 | 보통 | 비교례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 80 | 미스트+공냉 | 200 | < 1 | 불량 | 비교례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 80 | 미스트+공냉 | 300 | < 1 | 보통 | 비교례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 80 | 미스트+공냉 | 400 | < 1 | 양호 | 발명례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 20 | 공냉 | 200 | 3~4 | 보통 | 비교례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 20 | 공냉 | 400 | 3~4 | 보통 | 비교례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 20 | 미스트+공냉 | 200 | < 1 | 불량 | 비교례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 20 | 미스트+공냉 | 300 | < 1 | 보통 | 비교례 |
| 0.7×1219 | 100 | 130 | 20 | 미스트+공냉 | 400 | < 1 | 양호 | 발명례 |
라인 속도는 일반용의 기준 속도인 130mpm을 유지하였으며, 도금 부착량은 일반적인 건재용에 적용되는 100g/mm2로 통일하였다. 스팽글 형성에 영향을 미치는 Ti는 별도 첨가를 하지 않아 불순물로 미량 존재하는 조건을 상정하되 스팽글 크기를 키우는 경향이 있는 Pb 함량의 차이를 고려하였으며, 냉각 방식과 조질 압연의 압하력 조정에 의한 제로 스팽글의 강판 스트립의 제조가 가능한지를 검증하였다.
테스트 결과, 미스트 냉각 방식으로 Pb 함량의 변화와 관계없이 제로 스팽글의 스트립 제조가 가능하며, 이때 생성된 요철은 조질 압연의 압하력을 200톤에서 400톤으로 증가시킴에 따라 육안으로 식별이 안될 정도로 개선된다는 결과를 얻을 수 있었다.
반면, 공냉만 실시한 경우에는 조질 압연의 압하력을 400톤으로 올려도 스팽글의 경계가 완전지 은폐되지 않아 제로 스팽글의 품질 수준을 만족시키지 못한다는 결과를 얻었다.
도 5는 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 방법을 도시한 플로우 차트로서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 방법의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 방법은 다음과 같은 단계들을 수행하여 이루어진다.
먼저, 스나우트(20)로부터 배출된 강판 스트립(100)을 침적 롤(10)을 이용하여 용융 아연-알루미늄 도금 욕조(110)에 침적시킨다(S100). 용융 아연-알루미늄 도금 욕조(100)에 침적된 강판 스트립(100)은 그 표면에 용융 아연-알루미늄이 도금된다.
이어서, 도금된 강판 스트립(100)을 가스 와이핑 장치(120)에 통과시켜 도금 금속의 양을 조절한다(S200). 가스 와이핑 장치(120)는 도금 욕조(110)로부터 표면이 도금된 후 수직으로 인출된 강판 스트립(100)에 부착되는 도금 금속의 양을 조절하기 위해, 노즐(미도시)로부터 작동 기체를 분사하여 도금된 강판 스트립(100)의 표면 품질을 향상시킨다.
가스 와이핑 장치(120)를 통과시켜 도금 금속의 양을 조절한 후, 마그네틱 스트립 안정화 장치(160)를 이용하여 강판 스트립(100)이 분사 노즐(131)과 일정한 간격을 유지하면서 이송될 수 있도록 한다(S310).
구체적으로, 마그네틱 스트립 안정화 장치(160)는 전술한 것처럼, 복수의 전자 마그네트(161), 위치 센서(162), 주파수 변환기(163) 및 제어부(164)를 포함하여 구성되며, 위치 센서(162)로부터 강판 스트립(100)의 위치가 이송 라인으로부터 일측으로 치우쳤다는 신호가 전송되면, 제어부(164)는 전자 마그네트(161)들이 작동되도록 주파수 변환기(163)에 신호를 전송하게 되며, 주파수 변환기(163)는 전자 마그네트(161)에 신호를 전송하여 전자 마그네트(161)로 하여금 강판 스트립(100)에 형성되는 전자기장의 세기를 변경하여 강판 스트립(100)이 이송 라인으로부터 일측으로 치우치지 않고 이송될 수 있도록 한다.
이와 동시에, 마그네틱 스트립 안정화 장치(160)를 통해 이송 라인과 정렬되어 이송되는 강판 스트립(100)은 미스트 냉각대(130)를 통과하면서 급냉된다(S320). 미스트 냉각대(130)는 강판 스트립(100)의 표면에 물과 공기가 혼합된 미스트(액적)를 분무하여 강판 스트립(100)을 급냉시킨다.
구체적으로, 미스트를 분무하여 강판 스트립(100)을 급냉시키는 단계는 강판 스트립(100)을 향해 미스트를 분무하는 복수의 분사 노즐(131), 분사 노즐(131)에 물을 공급하기 위해 분사 노즐(131)과 연결된 물 공급관(132), 분사 노즐(131)에 공기를 공급하기 위해 분사 노즐(131)과 연결된 공기 공급관(133), 물 공급관(132)에 설치되어 분사 노즐(131)에 공급되는 물의 양을 조절하는 물 조정 밸브(134) 및 공기 공급관(133)에 설치되어 분사 노즐(131)에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 조정 밸브(135)를 이용하여 강판 스트립(100)의 표면에 물과 공기가 혼합된 미스트를 분무함으로써, 강판 스트립(100)의 표면을 급냉시킨다.
한편, 미스트 냉각대(130)에 구비된 복수의 분사 노즐(131)을 강판 스트립(100)이 지나가는 경로의 양측에 설치함으로써, 강판 스트립(100)의 양면에 미스트가 분사될 수 있도록 한다. 그리고, 서로 인접한 분사 노즐(131)에서 분무되는 미스트가 서로 겹쳐져서 강판 스트립(100)의 표면에 고르게 분무되도록, 노즐 헤더(131a)를 서로 일정간격 이격된 지그재그 형태로 배치하는 것이 바람직하다.
이때, 분사 노즐(131)은 서로 인접한 노즐에서 분무되는 미스트가 서로 겹치도록 100 ~ 200mm 이내의 견격으로 균일하게 배치하되, 상하 방향으로 배치된 노즐 헤더(131a)가 일직선 상에 위치하지 않고 지그재그 형태가 되도록 하여, 분무되는 미스트의 겹침에 의해 강판 스트립(100)의 표면에 줄무늬 현상이 발생되지 않도록 하는 것이 중요하다. 여기서, 상하 방향으로의 노즐 헤더(131a)의 간격은 스트립 이송 라인의 속도를 고려하여 폭방향 간격의 1.2 ~ 1.5배가 되도록 하였다.
이러한 방법에 의해, 복수의 분사 노즐(131)로 하여금 물과 공기가 혼합된 미스트를 강판 스트립(100)의 표면에 고르게 분무할 수 있다. 이러한 급냉 단계는 강판 스트립(100)의 도금 직후에 미스트를 분사함으로써, 도금 표면에서 스팽글이 핵 생성하여 성장할 기회를 박탈한다. 따라서, 제로 스팽글의 도금 표면을 확보할 수 있다.
또한, 미스트 냉각대(130)를 통해 급냉되는 강판 스트립(100)은 급냉 과정 동안 마그네틱 스트립 안정화 장치(160)에 의해 강판 스트립(100)의 위치가 안정화되어 이송되기 때문에, 이송 라인을 따라 이송되는 강판 스트립(100)은 양측에 설치된 분사 노즐들(131)과 일정 간격을 유지하면서 이송되어, 분사 노즐들(131)과 접촉되지 않으며, 이로 인해 강판 스트립(100) 표면에 스크래치 불량이 발생하지 않는다.
또한, 강판 스트립(100)이 이송 라인으로부터 어느 일측으로 치우치지 않고 이송됨으로써, 강판 스트립(100)의 전면과 이면의 미스트 분무 강도의 차이가 발생하지 않게 되고, 이로 인해 냉각도 편차에 의한 스팽글 크기가 변화되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 미스트를 분무하여 강판 스트립을 급냉시키는 단계를 수행한 이후에, 강판 스크트립(100)을 공기 냉각대(140, 150)에 통과시켜 공냉시킨다(S400).
강판 스트립(100)의 공냉 단계는 제1공기 냉각대(140) 및 제2공기 냉각대(150)를 통해 이루어지며, 이러한 공냉에 의해 강판 스트립(100)이 다시 한번 냉각됨으로써, 용융 금속이 강판 스트립(100)의 표면에 충분히 응고될 수 있도록 한다.
마지막으로, 공냉된 강판 스트립(100)은 방향 전환 롤(30)을 통해 이송된 후, 조질 압연기(미도시)를 통해 스킨 패스 처리된다(S500).
조질 압연기를 이용한 스킨 패스 처리 단계는, 분무 압력에 의해 강판 스트립(100)의 표면에 형성될 수 있는 요철을 제거하기 위해 즉, 강판 스트립(100)의 표면을 균일하게 처리하기 위한 것이다.
이때, 조질 압연기를 이용한 강판 스트립(100)의 스킨 패스 처리는 400톤 이상의 압하력으로 행함으로써, 미스트 분무의 흔적이 잔존하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치 및 방법은 미스트 냉각대(130)를 이용하지 않을 경우에는 레귤라 스팽글의 갈바륨 강판을 제조할 수 있으며, 미스트 냉각대(130)를 이용할 경우에는 제로 스팽글의 갈바륨 강판을 제조할 수 있다.
따라서, 하나의 제조 라인을 이용하여 두 종류의 갈바륨 강판을 제조할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판의 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 2a는 미스트 냉각대에 구비된 분사 노즐의 배치를 정면에서 도시한 도면,
도 2b는 미스트 냉각대에 구비된 분사 노즐의 배치를 측면에서 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치에 구비되는 마그네틱 스트립 안정화 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 4a 및 도 4b는 표1의 테스트 결과에 따른 강판 스트립의 표면을 촬영한 사진,
도 5는 도 5는 본 발명에 따른 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 방법을 도시한 플로우 차트.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
100: 강판 스트립 110: 도금 욕조
120: 가스 와이핑 장치 130: 미스트 냉각대
131: 분사 노즐 132: 물 공급관
133: 공기 공급관 134: 물 조정 밸브
135: 공기 조정 밸브 140: 제1공기 냉각대
150: 제2공기 냉각대 160: 마그네틱 스트립 안정화 장치
161: 전자 마그네트 162: 위치 센서
163: 주파수 변환기 164: 제어부
165: 냉각수 공급 장치
Claims (11)
- 용융 아연-알루미늄 도금 욕조에 강판 스트립을 침적시킨 후, 이를 공기 냉각대에서 공냉시켜 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판을 제조하는 장치로서,상기 욕조에서 도금된 상기 강판 스트립이 상기 공기 냉각대를 통해 공냉되기 전에 상기 강판 스트립에 물과 공기가 혼합된 미스트를 분무하여 상기 강판 스트립을 급냉시키는 미스트 냉각대를 포함하며,상기 미스트 냉각대는,상기 강판 스트립을 향해 미스트를 분무하는 복수의 분사 노즐;상기 분사 노즐에 물을 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 물 공급관;상기 분사 노즐에 공기를 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 공기 공급관;상기 물 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 물의 양을 조절하는 물 조정 밸브; 및상기 공기 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 조정 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치.
- 제1항에 있어서,상기 분사 노즐은 상기 강판 스트립의 양면에 모두 미스트가 분사되도록 설치되고, 인접한 분사 노즐에서 분무되는 미스트가 서로 겹쳐져서 상기 강판 스트립에 분무되도록 상기 분사 노즐의 노즐 헤더가 서로 일정간격 이격되어 지그재그 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치.
- 제2항에 있어서,상기 복수의 분사 노즐의 하부에는 분무된 미스트를 수용하는 받침대를 설치하고, 상기 받침대는 수용된 미스트를 배수하는 배수구를 구비한 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,상기 복수의 분사 노즐의 하부에는 상기 강판 스트립과 상기 분사 노즐 사이의 간격을 일정하게 유지해주는 마그네틱 스트립 안정화 장치가 설치된 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치.
- 제4항에 있어서,상기 마그네틱 스트립 안정화 장치는,상기 강판 스트립에 인접하게 설치되는 복수의 전자 마그네트;상기 전자 마그네트에 각각 설치되어 상기 강판 스트립의 위치를 감지하는 위치 센서;상기 전자 마그네트에 신호를 전송하여 상기 강판 스트립에 전자기장이 형성되도록 하는 주파수 변환기; 및상기 위치 센서로부터 감지된 신호에 따라 상기 주파수 변환기로 하여금 상기 전자 마그네트에 신호를 전송하여 상기 강판 스트립에 전자기장이 형성되도록 함으로써, 상기 강판 스트립이 이송 라인에서 일측으로 치우치지 않고 상기 분사 노즐들과 일정 간격을 유지할 수 있도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치.
- 제4항에 있어서,상기 미스트 냉각대 및 상기 공기 냉각대를 거친 상기 강판 스트립을 400톤 이상의 압하력으로 스킨 패스 처리하는 조질 압연기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치.
- 용융 아연-알루미늄 도금 욕조에 강판 스트립을 침적시킨 후, 이를 공기 냉 각대에서 공냉시켜 용융 아연-알루미늄 합금 도금 강판을 제조하는 방법으로서,상기 욕조에서 도금된 상기 강판 스트립이 상기 공기 냉각대를 통해 공냉되기 전에 상기 강판 스트립에 물과 공기가 혼합된 미스트를 분무하여 상기 강판 스트립을 급냉시키는 단계를 포함하며,상기 강판 스트립을 급냉시키는 단계는,상기 강판 스트립을 향해 미스트를 분무하는 복수의 분사 노즐과, 상기 분사 노즐에 물을 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 물 공급관과, 상기 분사 노즐에 공기를 공급하기 위해 상기 분사 노즐과 연결된 공기 공급관과, 상기 물 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 물의 양을 조절하는 물 조정 밸브 및 상기 공기 공급관에 설치되어 상기 분사 노즐에 공급되는 공기의 양을 조절하는 공기 조정 밸브를 이용하여 상기 강판 스트립의 표면에 물과 공기가 혼합된 미스트를 분무하는 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 분사 노즐을 상기 강판 스트립의 양면에 모두 미스트가 분사되도록 설치하고, 인접한 분사 노즐에서 분무되는 미스트가 서로 겹쳐져서 상기 강판 스트립에 분무되도록 상기 분사 노즐의 노즐 헤더를 서로 일정간격 이격시켜 지그재그 형태로 배치한 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판 의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 강판 스트립을 급랭시키는 단계는, 상기 복수의 분사 노즐의 하부에 마그네틱 스트립 안정화 장치를 설치하여 상기 강판 스트립과 상기 분사 노즐 사이의 간격을 일정하게 유지해주는 강판 스트립 안정화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 강판 스트립 안정화 단계는, 상기 강판 스트립의 위치를 감지하는 위치 센서의 감지 결과 상기 강판 스트립이 이송 라인에서 일측으로 치우친 경우, 제어부가 주파수 변환기로 하여금 상기 강판 스트립에 인접하게 설치된 전자 마그네트에 신호를 전송하도록 하여 상기 강판 스트립에 전자기장이 형성되도록 함으로써, 상기 강판 스트립이 이송 라인에서 일측으로 치우치지 않고 상기 분사 노즐들과 일정 간격을 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 공기 냉각대에서 공냉시킨 상기 강판 스트립을 400톤 이상의 압하력으로 스킨 패스 처리하는 조질 압연 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 방법.
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