KR20160029000A - 금속 코팅된 강철 스트립 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융된 Al-Zn-Si-Mg 합금의 욕 내로 강철 스트립을 담그는 단계, 및 상기 강철 스트립의 노출된 표면에 합금의 코팅을 형성하는 단계를 포함하는, 강철 스트립 상에 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다. 또한 상기 방법은 용융 코팅 욕 내의 조건들과 상기 코팅 욕의 다운스트림에서의 조건들을 제어하는 단계를 포함하여, 상기 강철 스트립 상에 형성된 코팅 표면에 걸쳐 균일한 Al/Zn 비가 되도록 한다. Al-Zn-Si-Mg 코팅된 강철 스트립은 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅의 표면 상에 또는 코팅의 가장 바깥쪽 1-2㎛에 균일한 Al/Zn 비를 포함한다.
Description
본 발명은 합금 코팅 내에 주요 성분으로서 알루미늄(Al), 아연(Zn), 실리콘(Si), 및 마그네슘(Mg)을 포함하고, 이에 따라 이하에서 "Al-Zn-Si-Mg 합금"으로 지칭되는 내부식성 금속 합금 코팅을 갖는 금속 스트립, 전형적으로는 강철 스트립의 생산에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 용융된 Al-Zn-Si-Mg 합금의 욕(bath) 내로 코팅되지 않은 스트립을 담그는 단계 및 상기 스트립에 합금 코팅을 형성하는 단계를 포함하는, 스트립 상에 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅을 형성하는 용융 도금법(hot-dip coating method)에 관한 것이다.
전형적으로, 본 발명의 Al-Zn-Si-Mg 합금은 성분 Al, Zn, Si, 및 Mg을 하기 기재된 범위 내로 포함한다:
Zn:
30 내지 60 중량%
Si:
0.3 내지 3 중량%
Mg:
0.3 내지 10 중량%
나머지: Al 및 불가피한 불순물.
보다 구체적으로, 본 발명의 Al-Zn-Si-Mg 합금은 성분 Al, Zn, Si, 및 Mg을 하기 기재된 범위 내로 포함한다:
Zn:
35 내지 50 중량%
Si:
1.2 내지 2.5 중량%
Mg:
1.0 내지 3.0 중량%.
나머지: Al 및 불가피한 불순물.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅은 의도된(deliberate) 합금 첨가물 또는 불가피한 불순물로서 존재하는 기타 다른 성분들을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 용어 "Al-Zn-Si-Mg 합금"은 의도된 합금 첨가물 또는 불가피한 불순물과 같은 다른 성분들을 포함하는 합금까지 포괄하는 용어로서 이해된다. 상기 다른 성분들은 예를 들면, Ca, Ti, Fe, Sr, Cr, 및 V 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
최종용도 적용예에 따라서, 금속 코팅된 스트립은 상기 스트립의 일면 또는 양면 상에 예를 들면 고분자 도료(polymeric paint)로 도포될 수 있다. 이러한 견지에서, 금속 코팅된 스트립은 그 자체가 최종용도 제품으로서 판매되거나 또는 표면의 일면 또는 양면 상에 도료 코팅을 하여 도포된 최종 제품으로서 판매될 수도 있다.
배타적이진 않지만 특히, 본 발명은 상술한 Al-Zn-Si-Mg 합금으로 코팅된 강철 스트립에 관한 것이며, 또한 선택적으로 도료로 도포된 후, 건축 자재(예를 들면, 프로파일링된 벽 및 지붕 시트)와 같은 최종용도 제품으로 냉각 성형(예를 들어, 롤 성형)된 강철 스트립에 관한 것이다.
호주 및 기타 지역에서 건축 자재, 특히 프로파일링된 벽 및 지붕 시트용으로 광범위하게 사용되는 하나의 내부식성 금속 코팅 조성물은 Si를 포함하는 55중량% Al-Zn 코팅 조성물이다. 달리 언급이 없다면 본 발명에서 %는 모두 중량%를 지칭한다.
상기 프로파일링된 시트는 일반적으로 페인팅되고 금속 합금 코팅된 스트립을 냉각 성형함으로써 제조된다. 전형적으로는, 상기 프로파일링된 시트는 페인팅된 스트립을 롤 성형함으로써 제조된다.
프로파일링된 시트 상의 코팅 조성물의 코팅 미세조직은 전형적으로 Al-풍부 덴드라이트, Zn-풍부 수지상정간 채널(interdendritic channels)을 포함한다.
상기 공지된 55%Al-Zn-Si 코팅 조성물에 Mg를 추가하는 것이 수년 동안 특허문헌, 예를 들면 니폰 철강 회사의 미국 특허 제6,635,359호 등에서 제시되어 왔다. 그러나, 강철 스트립 상의 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅들은 호주에서 상업적으로 입수가능하지 않다.
Mg가 55%Al-Zn-Si 코팅 조성물에 포함되면, Mg가 개선된 컷-에지(cut-edge)보호와 같은 제품 성능에 유리한 영향을 미친다는 것은 잘 알려져 있다.
본 출원인은 강철 스트립과 같은 스트립 상의 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅물에 관하여 플랜트 시험(plant trials)을 포함하여 광범위한 연구 및 개발 작업을 수행하였다. 본 발명은 이러한 연구 및 개발 작업의 일부 결과물이다.
플랜트 시험을 하는 과정에서, 본 출원인은 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅된 강철 스트립의 표면 상의 결함을 발견하였다. 상기 플랜트 시험은 중량% 기준으로 53Al-43Zn-2Mg-1.5Si-0.45Fe 및 불가피한 불순물의 조성을 갖는 Al-Zn-Si-Mg 합금을 가지고 수행되었다. 본 출원인은 결함이 발생한 것에 놀랐다. 본 출원인이 수행한 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅에 대한 광범위한 실험실 차원의 작업에서는 상기 결함이 관찰되지 않았다. 또한, 플랜트 시험 상에서 결함이 관찰되었기 때문에 본 출원인이 실험실 상에서 상기 결함을 재현할 수 없었다. 수년 동안 호주와 그 외 다른 지역에서 상업적으로 판매되었던 표준 55%Al-Zn 합금 코팅된 강철 스트립에서 상기 결함은 관찰되지 않았다.
본 출원인은 상기 결함이 스트리크(streak), 패치(patch), 및 나무결(woodgrain) 패턴을 포함하는 여러 다른 형태들을 갖는다는 것을 발견하였다. 본 출원인은 내부적으로 상기 결함을 "애쉬 마크(ash mark)"라고 지칭하였다.
도 1은 이러한 결함의 심각한 예를 보여주고 있는데, 플랜트 시험으로부터 나온 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅된 강철 스트립의 표면의 일부를 야외 촬영 조건(outdoor viewing conditions)-태양 직사광에서 로우 앵글-직광 하-에서 찍은 사진이다. 도 1에서, 상기 결함은 다양한 모양을 한 어두운 부분으로서 명확히 드러난다. 이 예시에서 애쉬 마크 결함은 최적의 빛 아래에서 로우 앵글로 볼 때 코팅된 강철 스트립 표면 상에 (a) 패치(주변 영역보다 균일하게 더 어둡게 형성된 부분), (b) 스트리크(주변 영역보다 더 어둡고 스트립의 길이방향으로 기다란 좁은 영역), 및 (c) 나무결 패턴(선명하게 더 어두운 라인들과 그 사이의 밝은 라인들이 스트립의 길이방향으로 기다랗게 형성된 부분, 즉 나무결 모양과 유사)으로 나타났다. 본 출원인은 촬영 앵글이 수직으로 올라가면서, 표면에 금속 스폿, 드로스 또는 스팽글 변이와 같은 명료한 코팅 결함들이 더 이상 보이지 않을 때까지 상기 결함의 시각적 차이는 급격히 줄어드는 것을 발견하였다.
본 출원인은 상기 결함이 도 1에 나타난 형태들에 한정되지 않으며 다른 형태의 어두운 영역을 가질 수 있음을 알 수 있었다.
상기 결함은 코팅된 스트립의 미적 외관의 관점으로 볼 때 개선해야 할 문제이다. 또한 이 문제는 상업적인 측면에서 매우 중요한 이슈이기도 하다.
상기 개시내용이 호주 또는 기타 지역에서 일반적으로 알려진 지식임을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안된다.
본 출원인은 상술한 애쉬 마크 결함이 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 표면 상의 Al/Zn 비의 변화(variation)에 의한 것이며, 구체적으로 상기 결함이 생긴 영역 내의 표면 Al/Zn 비가 감소한 것인데, 이는 코팅 표면의 Zn-풍부 수지상정간 채널의 평균 폭이 증가한 것에 기인한다는 것을 밝혀냈다.
본 출원인은 Al/Zn 비의 변화는 반드시 이에 한정되지는 않지만 코팅 단면의 가장 바깥쪽 1-2 ㎛에서의 결함과 관련이 있음을 밝혀냈다.
본 출원인은 또한 상기 결함은 전자 프로브 미량분석장치를 이용하여 결함 가장자리의 원소 매핑(elemental mapping)을 하면 쉽게 검출된다는 것을 발견하였다.
본 발명에 따르면, 이에 한정되지는 않지만 강철 스트립과 같은 기판 상에 Al-Zn-Si-Mg계 합금의 코팅을 형성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 기판을 코팅하기 위한 Al-Zn-Si-Mg계 합금을 포함하는 욕(bath) 내의 조건들을 제어하고(a), 용융 코팅 욕의 다운스트림 상의 조건들을 제어함(b)으로써, 상기 기판 상에 형성되는 코팅 표면에 걸쳐 균일한 Al/Zn 비가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 Al/Zn 비의 측면에서 상기 용어 "균일한(uniform)"이란 본 발명에서 에너지분산형 X-선 분광학(EDS)로 측정한 임의의 두 개 이상의 독립적인 1mm x 1mm 영역들 간의 Al/Zn 비의 차이가 0.1 미만을 나타내는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 상기에서 언급한 Al/Zn 비의 변화 한도값에도 불구하고, 상업적 용도로서 코팅의 적합성과 이에 따른 용어 "균일한"의 의미는 최적의 빛 조건 하에서 시각적인 표면 외관에 의해 정의된다.
본 발명에 따르면, 강철 스트립 상에 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅을 형성하여 상기 기술된 Al-Zn-Si-Mg 코팅된 강철 스트립을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 용융된 Al-Zn-Si-Mg 합금의 욕(bath) 내로 강철 스트립을 담그는 단계 및 상기 강철 스트립의 노출된 표면에 합금의 코팅을 형성하는 단계를 포함하며, 또한 상기 방법은 용융 코팅 욕 내의 조건들을 제어하는 단계 및 상기 코팅 욕의 다운스트림 상의 조건들을 제어하는 단계를 포함하여, 상기 강철 스트립 상에 형성되는 코팅 표면에 걸쳐 균일한 Al/Zn 비가 되도록 한다.
하기 설명에 국한되지 않기를 바라면서, 본 출원인은 상기 결함이 코팅의 미세구조 내의 비균일한 Mg2Si의 표면/서브-표면 분포에 기인할 수 있다고 생각한다. 본 출원인은 결함 영역 내에서의 코팅 단면의 하부 절반 내 Mg2Si의 핵생성 속도(nucleation rate)가 증가됨을 관찰하였다.
상기 방법은 용융 코팅 욕과 상기 코팅 욕의 다운스트림(downstream)에서의 적절한 조건들을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 방법은 용융 코팅 욕의 조성, 그리고 상기 코팅된 강철 스트립이 용융 코팅 욕을 통과한 후 상기 코팅된 강철 스트립을 냉각시키는 속도 중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
전형적으로, 상기 방법은 상기 용융 코팅 욕의 Ca 농도를 제어하는 단계를 포함한다.
전형적으로, 상기 용융 코팅 욕의 Ca 농도는 코팅 욕 샘플을 수거하고 그 샘플을 XRF 및 ICP와 같은 공지된 분석 도구들 중 어느 하나에 의해 분석하는 등의 당해 기술분야에서 일반적으로 수행하는 방법에 의해 결정되며, 측정 오차는 일반적으로 +/- 10 ppm이다.
상기 방법은 상기 Ca 농도가 적어도 100 ppm이 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 Ca 농도가 적어도 120 ppm이 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 Ca 농도가 200 ppm 미만이 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 Ca 농도가 180 ppm 미만이 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 Ca 농도는 다른 적절한 농도 범위일 수 있다.
전형적으로, 상기 방법은 상기 용융 코팅 욕의 Mg 농도를 제어하는 단계를 포함한다.
전형적으로, 상기 용융 코팅 욕의 Mg 농도는 코팅 욕 샘플을 수거하고 그 샘플을 XRF 및 ICP와 같은 공지된 분석 도구들 중 어느 하나에 의해 분석하는 등의 당해 기술분야에서 일반적으로 수행하는 방법에 의해 결정되며, 측정 오차는 일반적으로 +/- 10 ppm이다.
상기 방법은 상기 Mg 농도가 적어도 0.3 중량%가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 Mg 농도가 적어도 1.8 중량%가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 Mg 농도가 적어도 1.9 중량%가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 Mg 농도가 적어도 2 중량%가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 Mg 농도가 적어도 2.1 중량%가 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 Mg 농도는 다른 적절한 농도 범위일 수 있다.
상기 방법은 상기 코팅된 스트립 온도가 400℃ 내지 510℃의 범위 내에 있는 동안 후-코팅 욕 냉각 속도(post-coating bath cooling rate)가 40℃/s미만이 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원인은 실험한 코팅 합금 조성물들에 대하여, 상기 400℃ 내지 510℃의 코팅 온도 범위가 중요함을 발견하였으며, 그리고 이 온도 범위에서 빨리 냉각시키는 것은 Al/Zn비의 변화를 촉진하여 애쉬 마크 결함(ash mark defect)과 같이 시각적으로도 보일 정도의 차이를 나타내게 되므로 바람직하지 않음을 발견하였다. 상기 온도 범위에서 냉각 속도가 40℃/s미만이 되도록 선택하는 것은 Al/Zn비의 변화를 촉진하는 것을 최소화하는 것에 기반한다.
본 출원인은 또한 400℃보다 낮은 코팅 온도들은 코팅 표면의 Al/Zn비에 별 영향을 미치지 않음을 발견하였다.
본 출원인은 또한 510℃보다 높은 코팅 온도들은 Al/Zn비의 균일성(uniformity)에 별 영향을 미치지 않음을 발견하였다.
그러나, 임의의 주어진 상황에서, 상기 중요한 온도 범위는 상기 코팅 합금 조성에 의존할 것이며 본 발명은 반드시 400℃ 내지 510℃의 코팅 온도 범위에만 한정되는 것은 아니다.
상기 방법은 상기 코팅된 스트립 온도가 400℃ 내지 510℃의 범위 내에 있는 동안, 후-코팅 욕 냉각 속도를 35℃/s미만이 되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 코팅된 스트립 온도가 400℃ 내지 510℃의 범위 내에 있는 동안, 후-코팅 욕 냉각 속도를 10℃/s보다 크도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 400℃ 내지 510℃의 온도 범위에서 후-코팅 욕 냉각 속도를 15℃/s보다 크도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
전형적으로, 상기 코팅된 스트립의 냉각 속도는 컴퓨터화된 모델을 통해서 제어된다.
본 출원인은 Ca 농도, Mg 농도, 및 후-코팅 욕 냉각 속도 중 어느 하나 이상을 선택하는 것은 도금부착량(coating mass)과는 독립적이라고 믿는다.
일반적 견지에서, 본 발명은 도금부착량과는 독립적인 것으로 보인다.
전형적으로, 상기 도금부착량은 50-200 g/m2이다.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 1.8중량% 초과의 Mg를 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 1.9중량% 초과의 Mg를 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 2중량% 초과의 Mg를 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 2.1중량% 초과의 Mg를 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 3중량% 미만의 Mg를 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 2.5중량% 미만의 Mg를 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 1.2중량% 초과의 Si를 포함할 수 있다.
상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 2.5중량% 미만의 Si를 포함할 수 있다.
본 발명의 Al-Zn-Si-Mg 합금은 성분 Al, Zn, Si, 및 Mg을 하기 기재된 범위 내로 포함한다:
Zn:
30 내지 60 중량%
Si:
0.3 내지 3 중량%
Mg:
0.3 내지 10 중량%
나머지: Al 및 불가피한 불순물.
보다 구체적으로, 본 발명의 Al-Zn-Si-Mg 합금은 성분 Al, Zn, Si, 및 Mg을 하기 기재된 범위 내로 포함한다:
Zn:
35 내지 50 중량%
Si:
1.2 내지 2.5 중량%
Mg:
1.0 내지 3.0 중량%.
나머지: Al 및 불가피한 불순물.
상기 강철은 저탄소강일 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 방법에 의해 생산된 Al-Zn-Mg-Si 코팅된 강철 스트립을 제공한다.
본 발명은 또한 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅의 표면 상에 균일한 Al/Zn 비를 포함하는 Al-Zn-Si-Mg 코팅된 강철 스트립을 제공한다.
본 발명은 또한 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅의 표면 상에 또는 코팅의 가장 바깥쪽 1-2㎛에 균일한 Al/Zn 비를 포함하는 Al-Zn-Si-Mg 코팅된 강철 스트립을 제공한다.
본 발명은 또한 상술한 Al-Zn-Si-Mg 코팅된 강철 스트립을 롤 성형하거나 프레스 성형하거나 또는 다른 방법으로 성형한 프로파일링된 벽 및 지붕 시트를 제공한다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 예로서 본 발명을 상세하게 기술한다.
도 1은 하기 상술하는 본 발명의 플랜트 시험결과로 나온 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅된 강철 스트립의 표면의 일부를 최적 촬영 조건 하에서 찍은 사진이다.
도 2는 본 발명의 방법에 따라 알루미늄-아연-실리콘-마그네슘 합금으로 코팅된(도금된) 강철 스트립을 생산하는 연속적인 생산라인의 일 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 방법에 따라 알루미늄-아연-실리콘-마그네슘 합금으로 코팅된(도금된) 강철 스트립을 생산하는 연속적인 생산라인의 일 실시예의 개략도이다.
도 2를 참고하면, 사용 시에는 냉간 압연된 저탄소강 스트립의 코일은 언코일링 스테이션(1)에서 언코일링되고, 연속적인 언코일링된 길이의 스트립은 용접기(2)에 의해 단부와 단부가 용접되어서, 연속 길이의 스트립을 형성한다.
이어, 상기 스트립은 축열기(accumulator, 3), 스트립 세정부(4) 및 노 조립체(5)를 연속적으로 통과한다. 노 조립체(5)는 예열기, 예열 환원로 및 환원로를 포함한다.
상기 스트립은 공정 변수를 세심하게 제어함으로써 노 조립체(5)에서 열처리되며, 이때 상기 공정 변수로는 (i) 노 내에서의 온도 프로파일, (ii) 노 내의 환원 가스의 농축, (iii) 노를 통과하는 가스 유속, 및 (iv) 노 내의 스트립 체류 시간(즉, 선속)을 들 수 있다.
노 조립체(5)에서의 공정 변수는 상기 스트립의 표면으로부터 산화철 잔류물을 제거하고, 상기 스트립의 표면으로부터 잔류 오일 및 철 미립자를 제거하도록 제어된다.
이어, 열처리된 스트립은 출구 돌출부를 경유하여 코팅 도가니(coating pot, 6)내에 100-200 ppm의 농도 범위의 Ca를 갖는 Al-Zn-Si-Mg 합금을 함유하는 용융 욕 내로 하방으로 유입되어 이를 통과하여, Al-Zn-Si-Mg 합금으로 코팅된다. 상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 가열 유도체(미도시)를 사용하여 595-610℃의 범위에서 선택된 온도에서 코팅 용기에 용융된 상태로 유지된다. 욕 내부에서는 상기 스트립이 싱크롤(미도시) 둘레를 통과하여, 욕 외부로 상방으로 인출된다. 상기 스트립의 양면에 50-200 g/m2 의 도금부착량을 갖는 코팅을 생성하기 위하여 코팅 욕 내에서의 스트립의 선택된 침지 시간을 제공하는 선속(line speed)이 선택된다.
코팅 욕(coating bath, 6)를 지나간 후, 상기 스트립은 가스 와이핑 스테이션(미도시)을 수직으로 통과하며, 여기에서 상기 스트립의 코팅된 표면은 코팅의 두께를 제어하기 위해 와이핑 가스의 제트 흐름을 겪게 된다.
이어, 코팅된 스트립이 냉각부(7)를 통과하고, 상기 코팅된 스트립 온도가 400℃ 내지 510℃의 범위 내에 있는 동안 10℃/s초과 40℃/s미만의 범위에서 선택된 냉각 속도에서 강제 냉각을 겪게 된다. 상기 코팅된 스트립 온도가 400℃보다 낮고 510℃보다 높은 경우, 냉각 속도는 임의의 적절한 냉각 속도일 수 있다.
이어 상기 냉각되고 코팅된 스트립은 코팅된 스트립의 표면을 컨디셔닝하는 압연부(rolling section, 8)를 통과한다.
그런 다음, 상기 코팅된 스트립은 코일링 스테이션(10)에서 권취된다.
상기에서 언급하였듯이, 본 출원인은 강철 스트립에의 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅에 관하여 플랜트 시험을 포함한 광범위한 연구 및 개발 작업을 수행하였고, 플랜트 시험을 하는 동안 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅된 강철 스트립의 표면 상의 결점을 발견하였다. 상기 플랜트 시험은 중량% 기준으로 53Al-43Zn-2Mg-1.5Si-0.45Fe 및 불가피한 불순물의 조성을 갖는 Al-Zn-Si-Mg 합금을 가지고 수행되었다. 본 출원인은 결함이 발생한 것에 놀랐다. 본 출원인이 수행한 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅에 대한 광범위한 실험실 차원의 작업에서는 상기 결함이 관찰되지 않았다. 또한, 플랜트 시험 상에서 결함이 관찰되었기 때문에 본 출원인이 실험실 상에서 상기 결함을 재현할 수 없었다. 본 출원인은 수년 동안 호주와 그 외 다른 지역에서 상업적으로 판매되었던 표준 55%Al-Zn 합금 코팅된 강철 스트립에서 상기 결함을 본 적이 없었다. 나아가, 앞서 언급했듯이, 본 출원인은 상기 결함이 스트리크, 패치, 및 나무결 패턴을 포함하는 여러 다른 형태들을 갖는다는 것을 발견하였다. 그리고 이들 여러 형태들 각각에 대한 예는 도 1에 나타낸 바와 같다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 출원인은 상기 기술한 결함이 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 표면 상의 Al/Zn 비의 변화(variation)에 의한 것이며, 이는 코팅의 미세구조 내의 비균일한 Mg2Si의 분포에 기인할 수 있다는 것을 발견하였으며, 본 발명은 코팅 욕 내의 조건들 및 상기 코팅 욕의 다운스트림에서의 조건들을 제어하는 단계를 포함함으로써, 상기 강철 스트립에 형성된 코팅의 표면을 가로질러 Al/Zn 비가 균일하도록 한다.
본 발명은 코팅 욕 내의 조건들 및 상기 코팅 욕의 다운스트림에서의 조건들을 제어하는 단계를 포함함으로써, 상기 강철 스트립에 형성된 코팅의 표면에 걸쳐, 즉, 코팅의 표면 상에 또는 코팅 단면의 가장 바깥쪽 1-2㎛ 이내에 균일한 Al/Zn 비(앞서 6 페이지에서 설명한 정의에 따른)를 갖도록 한다.
예컨대, 도 2와 관련하여 기술된 본 발명의 방법의 구현예는 (a) 용융 코팅 욕의 Ca 농도, (b) 용융 코팅 욕의 Mg 농도, 및 (c) 상기 코팅된 강철 스트립이 용융 코팅 욕을 통과한 후 도 2에서 보듯이 상기 코팅된 강철 스트립을 냉각시키는 속도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 이들 조건들을 조합하여 제어하는 것에 한정되지 않음을 알 수 있다.
본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 한, 상술한 바와 같이 본 발명에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
Claims (18)
- Al-Zn-Si-Mg 코팅된 강철 스트립을 제조하기 위해 강철 스트립 상에 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은 용융된 Al-Zn-Si-Mg 합금의 욕 내로 강철 스트립을 담그는 단계, 및 상기 강철 스트립의 노출된 표면에 합금의 코팅을 형성하는 단계를 포함하며, 또한 상기 방법은 용융 코팅 욕 내의 조건들과 상기 코팅 욕의 다운스트림에서의 조건들을 제어하는 단계를 포함하여, 상기 강철 스트립 상에 형성된 코팅 표면에 걸쳐 균일한 Al/Zn 비(uniform Al/Zn ratio)가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 제1항에 있어서, 용융 코팅 욕의 조성, 그리고 상기 코팅된 강철 스트립이 용융 코팅 욕을 통과한 후 상기 코팅된 강철 스트립을 냉각시키는 속도 중 하나 이상을 제어하는 단계를 포함하는, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용융 코팅 욕의 Ca 농도를 제어하는 단계를 포함하는, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 코팅 욕의 Ca 농도를 적어도 100 ppm이 되도록 제어하는 단계를 포함하는, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 코팅 욕의 Ca 농도를 200 ppm 미만이 되도록 제어하는 단계를 포함하는, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 코팅 욕의 Mg 농도를 적어도 1.8%가 되도록 제어하는 단계를 포함하는, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅된 스트립 온도가 400℃ 내지 510℃의 범위 내에 있는 동안 후-코팅 욕 냉각 속도(post-coating bath cooling rate)를 40℃/s 미만이 되도록 제어하는 단계를 포함하는, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅된 스트립 온도가 400℃ 내지 510℃의 범위 내에 있는 동안 후-코팅 욕 냉각 속도를 10℃/s보다 크도록 제어하는 단계를 포함하는, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al-Zn-Si-Mg 합금이 1.8 중량%를 초과하는 Mg를 포함하는 것인, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al-Zn-Si-Mg 합금이 3 중량% 미만의 Mg를 포함하는 것인, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al-Zn-Si-Mg 합금이 2.5 중량% 미만의 Mg를 포함하는 것인, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al-Zn-Si-Mg 합금이 1.2 중량%를 초과하는 Si를 포함하는 것인, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al-Zn-Si-Mg 합금이 2.5 중량% 미만의 Si를 포함하는 것인, Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법.
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 성분 Al, Zn, Si, 및 Mg을 하기 기재된 범위로 포함하는 것인 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법:
Zn: 30 내지 60 중량%
Si: 0.3 내지 3 중량%
Mg: 1.8 내지 10 중량%
나머지: Al 및 불가피한 불순물. - 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al-Zn-Si-Mg 합금은 성분 Al, Zn, Si, 및 Mg을 하기 기재된 범위로 포함하는 것인 Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅 형성방법:
Zn: 35 내지 50 중량%
Si: 1.2 내지 2.5 중량%
Mg: 1.8 내지 3.0 중량%.
나머지: Al 및 불가피한 불순물. - 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생산된 Al-Zn-Mg-Si 코팅된 강철 스트립.
- Al-Zn-Si-Mg 합금 코팅의 표면 상에 또는 코팅의 가장 바깥쪽 1-2㎛에 균일한 Al/Zn 비(uniform Al/Zn ratio)를 포함하는 Al-Zn-Si-Mg 코팅된 강철 스트립.
- 제16항 또는 제17항에 따른 Al-Zn-Mg-Si 코팅된 강철 스트립을 롤 성형하거나 프레스 성형하거나 또는 다른 방법으로 성형한 프로파일링된 벽 및 지붕 시트.
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