KR20160036139A - 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법 - Google Patents

표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소지강판을 용융알루미늄욕에 침지하여 용융알루미늄도금강판을 얻는 단계; 상기 용융알루미늄도금강판을 냉각하는 단계; 상기 용융알루미늄도금강판을 1차 워크롤을 이용하여 1차 조질압연하는 단계; 및 상기 1차 조질압연된 용융알루미늄도금강판을 브라이트 가공된 2차 워크롤을 이용하여 2차 조질압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING A HOT DIP ALUMINUM STEEL SHEET HAVING EXCELLENT SURFACE BRIGHT}
본 발명은 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 용융알루미늄도금강판은 우수한 내식성과 내열성으로 자동차 배기계, 열기기등으로 사용되며, 용융상태의 알루미늄이 응고되는 동안 결정 발생을 억제하기 때문에 표면이 미려하고, 알루미늄 희생 효과로 인해 표면이 균일하고 뛰어난 내식성을 가진다.
용융알루미늄도금강판의 경우 용융아연도금강판이나, 용융갈바륨강판, 냉연강판에 비하여 내열성이 매우 우수하다. 또한, 450℃ 고온에 장시간 사용하여도 외관의 손상과 변색이 전혀 없으며, 450℃이상의 온도에서는 표면재질이 Al-Fe 합금층으로 변화되어 색상은 바뀌어지나 내열성 및 내식성은 계속 유지되며 약600℃까지는 사용이 가능하다.
용융알루미늄도금강판 표면의 도장성은 용융아연도금강판 보다 우수하며, 가공성의 경우 단단한 합금층이 존재하기 때문에 일반적인 냉연강판과 용융아연도금강판 보다 가공성이 약한 것으로 알려져 왔지만 가공성이 우수한 소재를 사용하면 가공성 문제를 해결할 수 있다.
나아가, 상온에서 표면광택60º 60% 이상으로 매우 미려하여 우수한 열반사성을 가지고 있고, 450℃에서 용융알루미늄도금강판의 열반사성은 약 80%이며, 토스터, 가스레인지, 오일 스토브, 가스오븐 등의 반사판으로 사용되고 있다.
상기와 같이 용융알루미늄도금강판은 많은 장점을 가지고 있으나, 기존 용융알루미늄강판 보다 우수한 고품질 제품에 대한 고객사 요구에 따라 보다 우수한 표면광택 및 열반사성을 가진 용융알루미늄도금강판 및 이의 제조방법의 개발이 요구되고 있다.
특허문헌 1에서는 스테인리스 냉연강판의 표면광택을 우수하게 하는 방법이 개시되어 있으나, 이를 용융알루미늄도금강판에 적용할 경우에는 도금층 또는 합금층이 깨질 우려가 있어, 우수한 표면광택 및 열반사성을 가진 용융알루미늄도금강판 및 이의 제조방법의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
한국 공개특허공보 제2011-0071513호
본 발명은 상기와 같은 요구에 의한 것으로, 표면조도를 낮추고 선영성을 향상시켜 표면광택과 내열성이 우수한 고품질의 용융알루미늄도금강판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법은 소지강판을 용융알루미늄욕에 침지하여 용융알루미늄도금강판을 얻는 단계; 상기 용융알루미늄도금강판을 냉각하는 단계; 상기 냉각된 용융알루미늄도금강판을 1차 워크롤을 이용하여 1차 조질압연하는 단계; 및 상기 1차 조질압연된 용융알루미늄도금강판을 브라이트 가공된 2차 워크롤을 이용하여 2차 조질압연하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 용융알루미늄도금강판을 압연하는 과정에서 연속으로 2회 이상 조질압연(SPM)처리함으로써 표면조도를 낮추고 선영성을 향상시켜 우수한 광택과 열반사성을 갖는 용융알루미늄도금강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 광택이 우수한 용융알루미늄도금강판은 알류미늄의 특성인 내열성을 알루미늄을 용융도금하여 대체가능하기 때문에 경제적인 측면에서 문제가 되었던 기존 알루미늄강재를 대체할 수 있고, 조질압연(Skin Pass Mill)시 항복점에서 연신이 없어서 기계적 성질이 향상되므로 가공성에서도 매우 유리한 장점을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명자들은 고가의 알루미늄강재를 대체할 수 있으면서, 우수한 표면광택과 열반사성 및 가공성을 갖는 강재에 대하여 연구한 결과, 연속용융도금라인 공정 중 조질압연 공정에서 워크롤을 사용하여 표면광택과 열반사성이 우수한 용융알루미늄도금강판을 제조 할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 일 측면에 따른 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법은 소지강판을 용융알루미늄욕에 침지하여 용융알루미늄도금강판을 얻는 단계; 상기 용융알루미늄도금강판을 냉각하는 단계; 상기 냉각된 용융알루미늄도금강판을 1차 워크롤을 이용하여 1차 조질압연하는 단계; 및 상기 1차 조질압연된 용융알루미늄도금강판을 브라이트 가공된 2차 워크롤을 이용하여 2차 조질압연하는 단계를 포함한다.
브라이트 가공이란 워크롤의 표면조도 Ra가 0.2㎛ 이하가 되도록 가공한 것을 말한다.
상기와 같은 제조방법에 의할 경우 광택과 열반사성 및 가공성이 우수한 용융알루미늄도금강판을 제조할 수 있다.
이 때, 본 발명에 따른 용융알루미늄도금강판은 연속용융도금라인에서 생산될 수 있으며, 보다 상세하게는 퍼니스(furnace) 공정, 도금욕 공정, 냉각 공정 및 조질압연(SPM)을 거쳐 용융알루미늄도금강판을 제조할 수 있다.
용융알루미늄도금강판을 얻는 단계
소지강판을 용융알루미늄욕에 침지하여 용융알루미늄도금강판을 얻는 단계 에 있어서, 상기 용융알루미늄욕은 중량%로, 실리콘(Si): 8.7~9.3%, 철(Fe): 2.0~3.0% 및 잔부 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
소지강판은 특별히 한정하지 않으나, 바람직한 일 예로서 두께 0.2~5.0mm, 폭 500~1500mm, 항복점 60kgf/mm2 이상, 인장강도 60kgf/mm2 이상, 연신율 0.1~5.0%를 갖는 강판을 이용할 수 있다.
상기 용융알루미늄도금강판을 얻는 단계에서, 도금량은 40~200g/m2으로 설정함이 바람직하다. 이러한 범위로 도금량을 설정하는 것이 바람직한 이유는 도금층을 갖는 도금강판에 표면 광택을 부여함에 있어서, 도금량이 일정량 이상으로 유지되지 못하면 가공 중 도금층이 훼손되어 도금강판 본래의 특성인 내식성이 훼손될 우려가 있으며, 반면 도금층이 너무 두꺼우면 후속되는 조질압연 공정에서 압연 부하의 우려가 있기 때문이다.
냉각하는 단계
상기 용융알루미늄도금강판을 냉각 공정 구간에서 냉각 처리를 실시한다. 이때, 냉각은 냉각장치에 의해 실시되며, 여기서 사용되는 냉각장치는 통상의 강판을 냉각할 수 있는 어떠한 장치도 가능하다.
상기 냉각이 완료된 용융알루미늄도금강판은 우수한 소지강판과 도금층 간의 밀착성을 갖는다.
1차 및 2차 조질압연하는 단계
상기 냉각된 용융알루미늄도금강판에 1차 워크롤을 이용하여 1차 조질압연하는 단계 및 상기 1차 조질압연된 용융알루미늄도금강판을 브라이트 가공된 2차 워크롤을 이용하여 2차 조질압연하는 단계를 행하여 용융알루미늄도금강판에 표면광택을 부여한다.
이 때, 3 내지 5차 조질압연하는 단계를 추가로 행할 수 있다.
조질압연(SPM: Skin Pass Mill)은 도금강판의 가공성 향상, 항복점 연신 제거, 형상교정, 표면외관 개선, 선영성 향상 및 도금 밀착성 개선 등의 목적으로 실시하는 공정으로서, 조질압연을 위한 설비는 예컨대, 상하 워크롤(work roll), 상하 백업롤(back up roll), 전후 디프렉터롤(deflector roll), 전후 텐션미터롤(tension meter roll) 및 안티크림핑롤(anti crimping roll)로 구성될 수 있다. 이때, 워크롤의 지름은 365~400mm, 백업롤의 지름은 700~750mm인 롤을 각각 사용할 수 있다.
일 예로, 상기 조질압연의 타입(type)이 4Hi-1 Stand일 경우, 압연하중(screw down force)은 최대 1000Ton, 발란스 실리더(balance cylinder)는 최대 30Ton/s, 프렉션 실리더(flexion cylinder)는 최대 30Ton/s, 압하율은 최대 7%, 롤 교환은 밀고 당기는 방식(push-pull)이 적용될 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 조질압연(SPM)장치를 추가로 설치하여 2회이상 연속으로 조질압연을 행함으로써, 표면 선영성을 보다 향상시켜 보다 우수한 광택과 열반사성을 확보할 수 있다.
보다 구체적으로, 용융알루미늄도금강판의 표면광택은 조질압연(SPM)의 워크롤(work roll) 표면에 의한 영향을 크게 받는데, 최초 용융알루미늄도금강판을 압연하는 1차 조질압연의 워크롤(Work Roll)은 예를 들면, 표면 조도가 0.2~0.5μm가 되도록 롤을 가공하고 2차 조질압연 워크롤은 표면조도가 0.1~0.2μm가 되도록 브라이트 가공될 수 있다.
이 때, 1차 조질압연하는 단계는 압하율 0.5~2.0%로 행하고, 2차 조질압연하는 단계는 압하율 1.5~5.0%로 행할 수 있다.
1차 조질압연하는 단계에서 압하율이 0.5% 미만인 경우에는 전사가 미흡하여 표면조도가 높고 광택이 낮은 문제점이 있으며, 2.0%를 초과하는 경우에는 연신이 많이 되어 표면 형상에 문제가 발생할 수 있기 때문에 1차 조질압연하는 단계는 압하율 0.5~2.0%로 행하는 것이 바람직하다.
2차 조질압연하는 단계에서 압하율이 1.5%미만인 경우에는 표면조도가 높고 광택이 낮은 문제점이 있으며, 5.0%를 초과하는 경우에는 도금층에 균열이 생기는 문제점이 있기 때문에 2차 조질압연하는 단계는 압하율 1.5~5.0%로 행하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 제조방법에 의하여 표면조도가 0.20μm이하이고, 60도에서 측정한 표면광택이 60º 500%이상인 용융알루미늄도금강판을 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
( 실시예 )
연속용융도금라인에서 용융알루미늄도금강판을 제조한 후, 상기 용융알루미늄도금강판에 대하여 가공된 워크롤(work roll)을 사용하여 조질압연을 1, 2차 연속으로 행하여 최종적으로 광택이 우수한 외관을 갖는 용융알루미늄도금강판을 제조하였다.
이때, 용융도금강판의 제조를 위한 소지강판으로는 두께 0.6mm, 폭 1100mm, 항복점 356kgf/mm2, 인장강도 450kgf/mm2, 연신율 2.0%를 갖는 강판을 이용하여 80g/m2의 도금량으로 용융알루미늄 도금을 실시하여 각각의 용융도금강판을 제조하였다.
이후, 각각 다른 조건으로 가공된 1, 2차 워크롤을 이용하여 상기 용융알루미늄도금강판에 광택을 다르게 부여하였다. 이 때, 1차 조질압연 워크롤의 표면조도는0.3μm이였고, 2차 워크롤의 표면조도는 0.12μm이였다.
상기에 따라 제조된 광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 표면조도와 표면광택을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
상기 표면조도가 0.12μm이하이고 표면광택이 60º 550% 이상인 경우에는 ◎, 표면조도가 0.15μm이하이고 표면광택이 60º 500%이상인 경우에는 ○, 표면조도가 0.2μm이상 표면광택이 60º 500%이하인 경우에는 △로 나타내었다.
구분 1차압연
압하율(%)		 2차압연
압하율(%)		 표면조도 Ra(㎛) 표면광택 평가 합금층
균열
발명예1 1.5 1.5 0.20 463 △ X
발명예2 1.5 2 0.15 535 ○ X
발명예3 1.5 3 0.11 557 ◎ X
비교예1 20 - 0.18 485 △ O
비교예2 30 - 0.12 523 △ O
비교예3 1.5 - 1.5. 62 △ X
비교예4 2 - 1.2 71 △ X
비교예5 2.2 - 1.2 74 △ X
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 1, 2차 워크롤을 이용하여 1, 2차 조질압연을 행한 발명예1 내지 3의 경우 산술평균조도인 표면조도 Ra 값(㎛)이 감소하고, 이에 따라 표면광택이 비약적으로 향상됨을 알 수 있다.
상기 발명예 1 내지 3과 비교예 3 내지 5를 비교하여 보면, 1차 조질압연만을 행한 비교예 3 내지 5는 표면조도 Ra 값(㎛)이 1.2 ~ 1.5 μm이고 표면광택 60º은 최대 74%의 값을 가지나, 2차 조질압연을 추가로 행한 발명예 1 내지 3은 표면조도 Ra 값(㎛)이 0.11 ~ 0.2 μm로 낮고 표면광택 60º은 463~557%로 급격히 향상되었음을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 1 및 2과 같이 압하율이 높은 경우, 표면조도 Ra 값(㎛)이 0.12μm 및 0.18μm로 낮고 표면광택 60º은 485% 및 523%로 급격히 향상되었으나 도금층에 균열이 발생하였다.
이상에서 본 명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (7)

  1. 소지강판을 용융알루미늄욕에 침지하여 용융알루미늄도금강판을 얻는 단계;
    상기 용융알루미늄도금강판을 냉각하는 단계;
    상기 냉각된 용융알루미늄도금강판을 1차 워크롤을 이용하여 1차 조질압연하는 단계; 및
    상기 1차 조질압연된 용융알루미늄도금강판을 브라이트 가공된 2차 워크롤을 이용하여 2차 조질압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    3 내지 5차 조질압연하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 워크롤의 표면 조도가 0.2~0.5μm이고, 상기 2차 워크롤의 표면 조도는 0.1~0.2μm인 것을 특징으로 하는 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    1차 조질압연하는 단계는 압하율 0.5~2.0%로 행하고, 2차 조질압연하는 단계는 압하율 1.5~5%로 행하는 것을 특징으로 하는 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 조질압연하는 단계는 상기 냉각된 용융알루미늄도금강판의 표면조도가 0.1~0.6μm가 되도록 행하고, 상기 2차 조질압연하는 단계는 1차 조질압연된 용융알루미늄도금강판의 표면 조도가 0.05~0.25μm가 되도록 행하는 것을 특징으로 하는 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용융알루미늄욕은 실리콘(Si): 8.7~9.3%, 철(Fe): 2.0~3.0% 및 잔부 알루미늄(Al)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 용융알루미늄도금강판을 얻는 단계는 도금량이 40~200g/m2가 되도록 행하는 것을 특징으로 하는 표면광택이 우수한 용융알루미늄도금강판의 제조방법.
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