KR20190022766A - 용융 금속 도금 강대의 제조 방법 및 연속 용융 금속 도금 설비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탕 주름의 발생을 충분히 억제하고, 고품질의 용융 금속 도금 강대를 저비용으로 제조할 수 있는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 용융 금속 도금 강대의 제조 방법은 용융 금속욕(14)으로부터 끌어올려지는 강대 S에, 한 쌍의 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)로부터 가스를 내뿜어, 강대 S의 양면의 용융 금속의 부착량을 조정할 때에, 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)의 분사구 부분이 수평면과 이루는 각도가 10도 이상 75도 이하이고, 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)의 헤더 압력이 30kPa미만인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 용융 금속 도금 강대의 제조 방법 및 연속 용융 금속 도금 설비에 관한 것으로서, 특히, 강대 표면의 용융 금속의 부착량(이하, 「도금 부착량」이라고도 함)을 조정하는 가스 와이핑에 관한 것이다.
연속 용융 금속 도금 라인에서는 도 2에 나타내는 바와 같이, 환원 분위기의 연속 소둔로에서 소둔된 강대 S는 스나우트(snout)(10)내를 통과하여, 도금조(12)내의 용융 금속욕(14) 중에 연속적으로 도입된다. 그 후, 강대 S는 용융 금속욕(14) 중의 싱크 롤(16), 서포트 롤(18)을 통해 용융 금속욕(14)의 위쪽으로 끌어올려지고, 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)에서 소정의 도금 두께로 조정된 후에, 냉각되어 후공정으로 보내진다. 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)은 도금조(12)의 위쪽에, 강대 S를 사이에 두고 대향하여 배치되고, 그 분사구에서 강대 S의 양면을 향해 가스를 내뿜는다. 이 가스 와이핑에 의해, 잉여의 용융 금속이 긁어내어져, 강대 표면의 도금 부착량이 조정되는 동시에, 강대 표면에 부착된 용융 금속이 판 폭 방향 및 판 긴쪽 방향에서 균일화된다. 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)은 다양한 강대 폭에 대응하는 동시에, 강대 끌어올림시의 폭 방향의 위치 어긋남 등에 대응하기 위해, 통상, 강대 폭보다 폭 넓게 구성되고, 강대의 폭 방향 단부에서 외측까지 연장되어 있다.
이러한 가스 와이핑 방식에서는 (1) 와이핑 가스의 충돌 압력의 진동, (2) 용융 금속의 산화/냉각에 의한 점도 불균일의 한쪽 또는 양쪽에 기인하여 제조된 용융 금속 도금 강대의 도금 표면에 물결무늬 형상의 탕 주름(탕 늘어짐)이 발생하기 쉽다. 이러한 탕 주름이 발생한 도금 강판은 외장판의 용도에 있어서, 그 도금 표면을 도장 하지 표면으로 한 경우에, 도막의 표면 성상, 특히 평활성을 저해한다. 그 때문에, 탕 주름이 생긴 도금 강판은 외관이 우수한 도장 처리가 구해지는 외장판에 이용할 수 없어, 도금 강판의 수율에 큰 영향을 미친다.
탕 주름이라고 하는 도금 표면 결함을 억제하는 방법으로서는 이하의 방법이 알려져 있다. 특허문헌 1에는 도금 후의 공정인 조질 압연시에, 조질 압연 롤의 표면 성상이나 압연 조건을 변경함으로써, 탕 주름을 눈에 띄지 않는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는 강판을 용융 아연 도금욕 중에 도입하기 전에, 스킨 패스 밀(skin pass mill) 및 텐션 레벨러 등을 이용하여 강판 표면의 조도를 도금 부착량에 따라 조정하여, 탕 주름의 발생을 억제하는 방법이 기재되어 있다.
그러나, 본 발명자들이 검토한 바에 따르면, 특허문헌 1에 나타난 방법에서는 경미한 탕 주름은 개선되지만, 중증의 탕 주름에 대해는 효과가 보이지 않았다. 또, 특허문헌 2에 나타난 방법에서는 용융 아연 도금욕의 전(前)공정에 스킨 패스 밀, 텐션 레벨러 등을 설치할 필요성으로부터 코스트적인 문제가 있다. 또, 이들을 설치한 경우에도, 전처리 설비 및 소둔로에서의 산세 및 재결정화에 수반하는 아연 도금 피막의 화학적·물리적 변화에 의해서, 이상적으로 하는 표면 조도를 얻기 어렵고, 탕 주름 발생을 충분히 억제하는 것이 곤란하다고 생각된다.
그래서, 본 발명은 상기 과제를 감안하여, 탕 주름의 발생을 충분히 억제하고, 고품질의 용융 금속 도금 강대를 저비용으로 제조할 수 있는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법 및 연속 용융 금속 도금 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 가스 와이핑 노즐의 설치 각도에 주목하였다. 통상, 가스 와이핑 노즐은 가스 분사 방향이 강대에 대해 대략 수직(즉 수평 방향)으로 되도록 설치하지만, 가스 분사 방향이 수평 방향에 대해 소정 각도 이상 하향이 되도록 가스 와이핑 노즐을 경사져 설치하는 것에 의해서, 탕 주름의 발생이 충분히 억제되는 것을 본 발명자들은 알아내었다.
상기 지견에 의거하여 완성된 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.
(1) 용융 금속욕에 연속적으로 강대를 침지하고, 상기 용융 금속욕으로부터 끌어올려지는 강대에, 해당 강대를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 가스 와이핑 노즐에서 가스를 내뿜고, 해당 강대의 양면의 용융 금속의 부착량을 조정하여, 연속적으로 용융 금속 도금 강대를 제조하는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법으로서, 상기 가스 와이핑 노즐은 그 분사구 부분이 수평면과 이루는 각도 θ가 10도 이상 75도 이하로 되도록, 해당 수평면에 대해 하향 설치되고, 상기 가스 와이핑 노즐의 헤더 압력 P가 30kPa미만인 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법.
(2) 상기 용융 금속의 성분은 Al:1.0∼10질량%, Mg:0.2∼1질량%, Ni:0∼0.1질량%를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어지는 상기 (1)에 기재된 용융 금속 도금 강대의 제조 방법.
(3) 상기 가스 와이핑 노즐의 선단으로부터 토출된 직후의 상기 가스의 온도 T(℃)가 상기 용융 금속의 융점 TM(℃)와의 관계에서, TM-150≤T≤TM+250을 만족시키도록 제어되는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 용융 금속 도금 강대의 제조 방법.
(4) 상기 가스는 불활성 가스인 상기 (1) 내지 (3) 중의 어느 하나에 기재된 용융 금속 도금 강대의 제조 방법.
(5) 용융 금속을 수용하고, 용융 금속욕을 형성한 도금조와, 상기 용융 금속욕으로부터 연속적으로 끌어올려지는 강대를 사이에 두고 배치되고, 상기 강대를 향해 가스를 내뿜고, 상기 강대의 양면의 도금 부착량을 조정하는 한 쌍의 가스 와이핑 노즐을 갖고, 상기 가스 와이핑 노즐은 그 분사구 부분이 수평면과 이루는 각도 θ가 10도 이상 75도 이하로 되도록, 해당 수평면에 대해 하향 설치되고, 상기 가스 와이핑 노즐의 헤더 압력 P가 30kPa미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 용융 금속 도금 설비.
(6) 상기 헤더 압력 P가 30kPa미만의 범위에서, 헤더 압력 P와 바람직한 각도 θ의 관계를 기록한 메모리와, 상기 각도 θ를 검출하는 각도 검출기와, 상기 각도 θ를 변경하기 위한 노즐 구동 장치와, 상기 노즐 구동 장치의 제어 장치를 더 갖고, 상기 제어 장치는 조업 조건이 변경되어 상기 헤더 압력 P가 변경된 경우에, 변경 후의 압력 P에 대응하는 바람직한 각도 θ를 상기 메모리에서 읽어내고, 상기 각도 검출기에 의해 검출된 검출 각도가 상기 바람직한 각도 θ를 만족시키지 않는 경우에, 상기 노즐 구동 장치를 제어하여, 상기 검출 각도를 상기 바람직한 각도 θ로 하는 상기 (5)에 기재된 연속 용융 금속 도금 설비.
(7) 와이핑 후의 상기 강대의 표면 외관을 관찰하는 표면 외관 검출기와, 상기 각도 θ를 변경하기 위한 노즐 구동 장치와, 상기 노즐 구동 장치의 제어 장치를 더 갖고, 상기 제어 장치는 상기 표면 외관 검출기로부터의 출력에 의거하여 상기 노즐 구동 장치를 제어하고, 상기 각도 θ를 미세 조정하는 상기 (5)에 기재된 연속 용융 금속 도금 설비.
본 발명의 용융 금속 도금 강대의 제조 방법 및 연속 용융 금속 도금 설비에 따르면, 탕 주름의 발생을 충분히 억제하고, 고품질의 용융 금속 도금 강대를 저비용으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 1실시형태에 의한 연속 용융 금속 도금 설비(100)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래의 연속 용융 금속 도금 설비의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 1실시형태에 있어서의 가스 와이핑 노즐(20A)의 강대 S에 수직인 단면도이다.
도 4는 각종 노즐 각도 θ에 있어서의 충돌 압력 분포 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 5는 노즐 각도 θ가 80도인 경우를 나타내는 가스 와이핑 노즐(20A)의 강대 S에 수직인 단면도이다.
도 2는 종래의 연속 용융 금속 도금 설비의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 1실시형태에 있어서의 가스 와이핑 노즐(20A)의 강대 S에 수직인 단면도이다.
도 4는 각종 노즐 각도 θ에 있어서의 충돌 압력 분포 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 5는 노즐 각도 θ가 80도인 경우를 나타내는 가스 와이핑 노즐(20A)의 강대 S에 수직인 단면도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 1실시형태에 의한 용융 금속 도금 강대의 제조 방법 및 연속 용융 금속 도금 설비(100)(이하, 단지 「도금 설비」라고도 함)를 설명한다.
도 1을 참조하여, 본 실시형태의 도금 설비(100)는 스나우트(10)와, 용융 금속을 수용하는 도금조(12)와, 싱크 롤(16)과, 서포트 롤(18)을 갖는다. 스나우트(10)는 강대 S가 통과하는 공간을 구획하는, 강대 진행 방향에 수직인 단면이 직사각형 형상의 부재이며, 그 선단은 도금조(12)에 형성되는 용융 금속욕(14)에 침지되어 있다. 1실시형태에 있어서, 환원 분위기의 연속 소둔로에서 소둔된 강대 S는 스나우트(10)내를 통과하여, 도금조(12)내의 용융 금속욕(14) 중에 연속적으로 도입된다. 그 후 강대 S는 용융 금속욕(14) 중의 싱크 롤(16), 서포트 롤(18)을 통해 용융 금속욕(14)의 위쪽으로 끌어올려지고, 한 쌍의 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)에서 소정의 도금 두께로 조정된 후에, 냉각되고 후공정으로 보내진다.
도 1에 부가하여 도 3의 (a), (b)도 참조하여, 한 쌍의 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)(이하, 단지 「노즐」이라고도 함)은 도금조(12)의 위쪽에, 강대 S를 사이에 두고 대향하여 배치된다. 노즐(20A)은 그 선단에서 강대의 판 폭 방향으로 연장하는 분사구(26)(노즐 슬릿)로부터 강대 S를 향해 가스를 내뿜고, 강대의 표면의 도금 부착량을 조정한다. 다른쪽의 노즐(20B)도 마찬가지이며, 이들 한 쌍의 노즐(20A, 20B)에 의해서, 잉여의 용융 금속이 긁어내어져, 강대 S의 양면의 도금 부착량이 조정되며, 또한 판 폭 방향 및 판 긴쪽 방향에서 균일화된다.
노즐(20A)은 다양한 강대 폭에 대응하는 동시에, 강대 끌어올림시의 폭 방향의 위치 어긋남 등에 대응하기 위해, 통상, 강대 폭보다 길게 구성되며, 강대의 폭 방향 단부에서 외측까지 연장되어 있다. 또, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 노즐(20A)은 노즐 헤더(22)와, 이 노즐 헤더(22)에 연결된 상부 노즐 부재(24A) 및 하부 노즐 부재(24B)를 갖는다. 상하 노즐 부재(24A, 24B)의 선단 부분은 강대 S에 수직인 단면에서 보아 서로 평행하게 대향하여, 가스의 분사구(26)(노즐 슬릿)를 형성하고 있다(도 3의 (b) 중의 평행 부분). 분사구(26)는 강대 S의 판 폭 방향으로 연장하고 있다. 노즐(20A)의 종단면 형상은 선단을 향해 끝이 가늘어지는 테이퍼형상으로 되어 있다. 상하 노즐 부재(24A, 24B)의 선단부의 두께는 1∼3㎜ 정도로 하면 좋다. 또, 분사구의 개구 폭(노즐 갭)은 특히 한정되지 않지만 0.5∼3.0㎜ 정도로 할 수 있다. 도시하지 않은 가스 공급 기구에서 공급되는 가스가 헤더(22)의 내부를 통과하고, 또한 상하 노즐 부재(24A, 24B)가 구획하는 가스 유로를 통과하며, 분사구(26)로부터 분사되어, 강대 S의 표면에 내뿜어진다. 다른쪽의 노즐(20B)도 마찬가지의 구성을 갖는다.
본 실시형태의 용융 금속 도금 강대의 제조 방법에서는 용융 금속욕(14)에 연속적으로 강대 S를 침지하고, 용융 금속욕(14)으로부터 끌어올려지는 강대 S에, 해당 강대 S를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)로부터 가스를 내뿜고, 강대 S의 양면의 용융 금속의 부착량을 조정하고, 연속적으로 용융 금속 도금 강대를 제조하는 것이다.
여기서, 상기에서 설명한 탕 주름의 발생 원인으로서는 와이핑 가스가 용융 금속 표면에 충돌하는 점(정체점)에서 초기 요철의 생성을 들 수 있다. 초기 요철의 생성 원인은 (1) 와이핑 가스의 충돌 압력의 진동, (2) 용융 금속의 산화/냉각에 의한 점도 불균일의 한쪽 또는 양쪽에 기인하여, 강대상에서 용융 금속이 불규칙하게 흐르는 것으로 생각된다. 그 때문에, 이 (1) 및/또는 (2)의 현상을 억제하는 것이 탕 주름의 발생 억제로 이어진다고 생각된다.
이 관점에서, 본 발명에서는 가스 와이핑 노즐(20A, 20B)은 그 분사구 부분이 수평면과 이루는 각도 θ가 10도 이상으로 되도록, 수평면에 대해 하향 설치되는 것이 중요하다. 각도 θ를 10도 이상으로 하는 것에 의해, 탕 주름의 발생을 충분히 억제할 수 있다. 한편, 각도 θ가 75도를 넘으면, 후술하는 불안정한 압력 고임의 발생에 의해, 탕 주름의 발생이 억제되지 않기 때문에, 각도 θ는 75도 이하로 한다. 여기서 본 명세서에 있어서 「분사구 부분이 수평면과 이루는 각도 θ」는 도 3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 상부 노즐 부재(24A)과 하부 노즐 부재(24B)가 대향하여 슬릿을 형성하고 있는 부분(평행 부분)을, 강대에 수직인 단면에서 보아, 해당 평행 부분의 연장 방향이 수평면과 이루는 각도를 의미하는 것으로 한다.
본 발명에서는 와이핑 노즐의 헤더 압력 P는 30kPa미만으로 한다. 헤더 압력 P를 30kPa이상으로 하면, 와이핑 가스가 욕면에 충돌할 때의 풍속이 빨라지고, 욕면 스플래시가 다발해 버리기 때문이다. 또한, 목표로 하는 도금 부착량이 많은 경우, 헤더 압력 P는 작게 하게 되지만, 그 경우, 상기의 탕 주름이 발생하기 쉽다. 그러나, 가스 와이핑 노즐의 각도 θ를 상기와 같이 설정하는 것에 의해서, 30kPa미만으로 하는 작은 헤더 압력 P라도, 충분히 탕 주름의 발생을 억제할 수 있다. 헤더 압력 P가 10kPa미만의 경우, 특히 강대 에지부의 충돌 압력이 약해지기 때문에, 에지부의 부착량이 너무 두꺼워져 버려, 강대 폭 방향에서 불균일한 부착량으로 되어 버릴 가능성이 있기 때문에, 헤더 압력 P는 10kPa이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 이와 같이 와이핑 노즐의 각도 θ를 제어함으로써, 강대 S에 대해 작용하는 충돌 압력의 범위를 넓히고, 탕 주름의 발생을 억제하는 것을 특징으로 한다. 통상, 와이핑 노즐은 가스 분사 방향이 강대 S에 대해 대략 수직이 되도록 설치하기 때문에, 충돌 압력이 커진다. 그 때문에, 탕 주름이 발생하는 조건으로 충돌 압력을 측정하면, 충돌 압력이 경시적으로 진동하고 있는 것이 판명되었다. 이 원인으로서, 특히 저가스 압력의 경우에는 노즐 내부의 평행 부분(도 3의 (b) 참조)에서 충분히 포텐셜 코어가 발달하지 않고, 노즐로부터 분출한 후의 외기에 의해 포텐셜 코어가 흐트러졌기 때문으로 생각된다.
충돌 압력이 진동하고 있는 경우, 충돌 압력의 작용하는 범위가 국소적이면 진동이 그대로 도금 부착량의 불균일로 되어 버린다. 한편, 충돌 압력이 진동하고 있어도, 작용하는 범위가 넓은 경우, 진동에 의해서 발생한 액막의 요철이 서로 중첩되기 때문에, 결과적으로 부착량 불균일이 생기기 어려워진다. 충돌 압력이 작용하는 범위를 확대시키는 간단한 방법으로서, 와이핑 노즐의 각도 θ를 제어하는 방법을 실시하였다.
각도 θ를 변경하면서 와이핑을 실시하고, 와이핑 후의 표면 외관을 검사하였다. θ=0°에서는 탕 주름 결함이 발생했지만, θ=10°이상에서 개선 경향이 보였다. 도 4는 θ=0°, 10°, 30°, 80°의 조건에서 측정한 충돌 압력의 분포 곡선을 비교한 것이다. 도 4에 있어서, (a)는 θ=0°의 경우에서의 충돌 압력 분포 곡선, (b)는 θ=10°의 경우에서의 충돌 압력 분포 곡선, (c)는 θ=30°의 경우에서의 충돌 압력 분포 곡선, (d)는 θ=80°의 경우에서의 충돌 압력 분포 곡선이다. 또한, 도 4에 있어서, b는 노즐 슬릿의 개구 폭(노즐 갭), y는 가스 분류 중심(y=0)으로부터의 연직 방향 거리이며, 횡축의 y/b는 양자의 비율을 나타낸다. y<0은 가스 분류 중심에서 아래쪽측(용해 도금조측), y>0은 가스 분류 중심에서 위쪽측(반용융 도금조측)을 의미한다. 또, 종축의 충돌 압력비는 각각 설정한 노즐 각도 θ에서의 충돌 압력 분포 곡선의 최대 압력을 기준(1.0)으로 했을 때의, 다른 조건에 있어서의 충돌 압력의 비율을 나타낸다. 또한, 「가스 분류 중심」은 가스가 강대에 충돌하는 연직 방향 범위의 연직 방향 중심을 의미한다.
도 4에 나타나는 바와 같이, (b)의 θ=10°에서의 충돌 압력 분포는 (a)의 θ=0°에서의 충돌 압력 분포에 비해, 충돌 압력비의 반값 폭(FWHM)은 1.2배로 확대하고 있고, 더욱 넓은 범위에서 와이핑을 하고 있는 것을 나타내고 있다. 또, (c)의 θ=30°에서의 충돌 압력 분포는 (b)의 θ=10°에서의 충돌 압력 분포에 비해, 또한 충돌 압력비의 반값 폭이 확대하고 있다. 이와 같이, 각도 θ를 적절한 범위로 설정하고, 반값 폭을 넓혀 와이핑함으로써, 충돌 압력의 진동의 영향을 억제할 수 있기 때문에, 탕 주름 억제 효과를 얻을 수 있었다고 생각된다.
한편, 더욱 각도를 크게 한 θ=80°에서는 충돌 압력 분포(d)는 (b)보다 더욱 완만한 압력 분포에서 반값 폭이 확대하고 있지만, 도금 후의 강대 외관이 재차 악화되었다. 이 때의 외관이 악화된 이유로서는 와이핑 노즐 선단과 강대의 거리 d를 일정으로 해서, 와이핑 노즐의 각도 θ를 크게 하면, 와이핑 노즐 상부와 강대 S의 간극이 극단적으로 좁아지기 때문에, 와이핑 가스와 강대 S의 간극으로부터 와이핑 가스가 능숙히 배출되지 않고, 불안정한 압력 고임으로 되어 버리기 때문으로 추정된다(도 5 참조). 따라서, 임의의 각도 이상에서는 충돌 압력 분포의 반값 폭이 증가하는 효과보다, 발생한 압력 고임의 영향이 강하게 나와 버려, 외관이 서서히 악화된다고 생각된다. 또, 각도 θ를 크게 하는 것에 의해서, 와이핑 노즐과 강대 S의 거리가 짧아지고, 강대 S가 진동한 경우, 와이핑 노즐과 접촉할 위험성이 있다. 이상으로부터, 각도 θ는 75도 이하로 한다.
또한, 각도 θ의 상한에 관해서는 탕 주름의 발생을 더욱 충분히 억제하는 관점에서, 헤더 압력 P와의 관계에서 이하와 같이 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 헤더 압력 P가 0∼10kPa의 경우에는 θ≤75도로 하는 것이 바람직하고, 헤더 압력 P가 10kPa초과 20kPa이하의 경우에는 θ≤60도로 하는 것이 바람직하며, 헤더 압력P가 20kPa초과 30kPa이하의 경우에는 θ≤50도로 하는 것이 바람직하다.
또, 가스 와이핑 노즐의 선단에서 토출된 직후의 가스의 온도 T(℃)는 상기 용융 금속의 융점 TM(℃)과의 관계에서, TM-150≤T≤TM+250을 만족시키도록 제어하는 것이 바람직하다. 가스 온도 T를 상기 범위에서 제어하면, 용융 금속의 냉각 및 응고를 억제할 수 있기 때문에, 점도 불균일이 발생하기 어려워지고, 탕 주름의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 가스 온도 T가 TM-150℃미만으로 너무 낮으면, 용융 금속의 유동성에 영향을 미치지 않기 때문에, 탕 주름의 발생 억제에는 효과가 없다. 또, 와이핑 가스의 온도가 TM+250℃로 너무 높으면, 합금화가 촉진되어, 강판의 외관이 악화되어 버린다.
노즐(20A, 20B)에서 분사되는 가스는 불활성 가스인 것이 바람직하다. 불활성 가스로 함으로써, 강대 표면상의 용융 금속의 산화를 방지할 수 있기 때문에, 용융 금속의 점도 불균일을 더욱 억제할 수 있다. 불활성 가스로서는 질소, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태에 있어서, 용융 금속의 성분은 Al:1.0∼10질량%, Mg:0.2∼1질량%, Ni:0∼0.1질량%를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 Mg가 포함되면, 용융 금속의 산화/냉각에 의한 점도 불균일이 발생하기 쉽고, 탕 주름이 발생하기 쉬워지는 것이 확인되고 있다. 그 때문에, 용융 금속이 상기 성분 조성을 갖는 경우에, 본 발명의 탕 주름을 억제하는 효과가 현저하게 나타난다. 또, 용융 금속의 조성이 5질량%Al-Zn의 경우나, 55질량%Al-Zn의 경우에도, 본 발명의 탕 주름을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제조 방법 및 도금 설비에서 제조되는 용융 금속 도금 강대로서는 용융 아연 도금 강판을 들 수 있으며, 이것은 용융 아연 도금 처리 후 합금화 처리를 실시하지 않은 도금 강판(Gl)과, 합금화 처리를 실시하는 도금 강판(GA)의 어느 것도 포함한다.
본 실시형태에서는 각도 θ를 상기 범위로 설정하면서, 또한 각도 θ를 미세 조정하는 제어를 실행하는 것이 바람직하다.
제 1 제어예로서는 가스 와이핑 노즐의 헤더 압력 P의 값에 따라, 와이핑 노즐의 각도 θ가 10∼75도의 범위내의 더욱 바람직한 범위 또는 값으로 되도록 제어하는 것이다. 이미 설명한 바와 같이, 와이핑 노즐의 각도 θ의 10∼75도의 범위에서의 바람직한 범위는 헤더 압력 P의 값에 따라 변화한다. 그 때문에, 이하와 같이 해서 각도 θ의 조정을 실행함으로써, 탕 주름의 억제를 더욱 확실하고 또한 충분히 실행할 수 있다.
도 1을 참조하여, 각도 검출기(40)는 노즐(20A, 20B)의 각도 θ를 검출하는 장치이며, 노즐(20A, 20B)이 욕면에 대해 평행한 상태에서 0도를 표시하도록 조정되어 있다. 각도 검출기(40)로서는 분도기와 같은 물리적인 방식이나, 레이저를 사용한 형식, 특수액의 전기 특성을 응용한 형식을 들 수 있지만, 특히 이것에 한정되지 않는다. 노즐 구동 장치(42)는 노즐 회전용 모터를 구비하고 있으며, 각도 θ를 변경할 수 있다. 메모리(44)에는 헤더 압력 P와 노즐의 각도 θ의 대응표, 즉, 헤더 압력 P에 대응하는 바람직한 노즐 각도 θ의 범위에 관한 정보가 저장되어 있다. 예를 들면, 이미 설명한 바와 같이, 헤더 압력 P가 0∼10kPa의 경우, 각도 θ를 10∼75도로 하고, 헤더 압력 P가 10kPa초과 20kPa이하의 경우, 각도 θ를 10∼60도로 하고, 헤더 압력 P가 20kPa초과 30kPa이하의 경우에는 각도 θ를 10∼50도로 하는 대응표가 메모리(44)에 기록되어 있다.
헤더 압력 P는 라인 속도, 강대의 두께, 목표의 도금 부착량, 와이핑 노즐의 선단과 강대의 거리 등의 조업 조건으로부터 적절히 결정할 수 있다. 그래서, 소정의 조업 조건에서의 조업시에, 혹은 조업 조건의 변경시에, 제어 장치(46)는 결정된 헤더 압력 P에 대응하는 바람직한 각도 θ(바람직한 범위 또는 목표값)를 메모리(44)에서 읽어낸다. 제어 장치(46)는 메모리(44)에서 읽어낸 각도 θ와, 각도 검출기(40)의 출력값으로부터, 필요한 각도 변경량을 결정하고, 노즐 구동 장치(42)를 제어한다. 노즐 구동 장치(42)는 제어 장치(46)의 출력값에 따라, 노즐(20A, 20B)을 소정의 각도로 회전시킨다. 구체적으로는 제어 장치(46)는 조업 조건이 변경되어 헤더 압력 P가 변경된 경우에, 변경 후의 압력 P에 대응하는 바람직한 각도 θ를 메모리(44)에서 읽어내고, 각도 검출기(40)에 의해 검출된 검출 각도가 바람직한 각도 θ를 만족시키지 않는 경우에, 노즐 구동 장치(42)를 제어하여, 검출 각도를 바람직한 각도 θ로 한다.
제 2 제어예로서는 와이핑 후의 강대 표면의 외관을 관찰하고, 그 결과에 의거하여, 각도 θ를 미세 조정하는 것이다. 도 1을 참조하여, 표면 외관 검출기(48)는 가스 와이핑 노즐 통과 후의 강대 표면의 외관, 예를 들면 산술 평균 물결 Wa를 검출하는 장치이며, 예를 들면 가스 와이핑 노즐(20A)의 위쪽에 마련된다. 표면 외관 검출기(48)는 가스 와이핑 노즐 통과 후의 강대 표면을 연속적으로 촬영하고, 그 정보를 제어 장치(46)에 입력한다. 표면 외관 검출기(48)의 형식은 레이저를 사용한 비접촉의 3D 조도계 등을 들 수 있지만, 특히 한정되는 것은 아니다. 제어 장치(46)는 표면 외관 검출기(48)의 출력에 의거하여, 노즐 구동 장치(42)를 제어하여, 각도 θ를 미세 조정한다. 구체적으로는 이하와 같은 제어를 실행한다.
강대의 표면 외관에 대해서는 이하의 기준으로 합격 여부를 판단하는 것으로 한다.
××:불합격=스플래시 결함이 다량으로 발생하고 있는 아연 도금 강판(0<Wa, 1.30≤S)
×:불합격=육안으로 큰 탕 주름을 확인할 수 있는 아연 도금 강판(1.50<Wa, S<1.30)
△:불합격=육안으로 작은 탕 주름을 확인할 수 있는 아연 도금 강판(1.00<Wa≤1.50, S<1.30)
○:합격=육안으로 탕 주름을 확인할 수 없는 미려한 아연 도금강판(0.50<Wa≤1.00, S<1.30)
◎:합격=육안으로 탕 주름을 확인할 수 없는 매우 미려한 아연 도금 강판(0<Wa≤0.50, S<1.30)
또한, Wa는 JIS B0601-2001의 규격에 의거하여 측정한 산술 평균 물결 Wa[㎛]의 값이다. 스플래시 혼입율 S는 각 제조 조건에서 통과한 강대 길이에 대한, 검사 공정에서 스플래시 결함 있음으로 판정된 강대 길이의 비율[%]이다.
검출기에서 측정한 Wa가 0.50<Wa≤1.00(즉 합격「○」)의 경우, 와이핑 노즐 각도 θ가 커지도록 미세 조정을 실행하고, 그 후 측정하는 Wa가 0<Wa≤0.50(즉 합격「◎」)으로 되도록 한다. 이것은 와이핑 노즐 각도 θ를 크게 한 경우, 또한 와이핑 가스의 충돌 압력의 진동이 적어지기 때문이다.
표면 외관 검출기(48)에 의한 측정 개소는 강대 S가 와이핑 노즐을 통과하고, 또한 강대 표면의 용융 금속이 단단해진 위치가 바람직하다. 와이핑 노즐 바로 위의 경우, 용융 금속이 단단해져 있지 않기 때문에, 측정한 산술 평균 물결 Wa에 불균형이 나와 버린다. 그 때문에, 강대 표면의 용융 금속이 단단해진 위치 예를 들면 와이핑 노즐의 하류측 40m이상의 위치가 바람직하다. 덧붙여, 응답성은 나쁘게 되어 버리기 때문에, 측정 위치는 용융 금속이 단단해진 직후가 바람직하다. 그 때문에, 예를 들면 와이핑 노즐의 하류측 70m이하의 위치가 바람직하다.
노즐 높이 H는 너무 낮게 하면, 욕면 스플래시가 다량으로 발생하기 때문에, 200㎜이상의 높이가 바람직하다. 도 3의 (a)에 기재된 노즐 높이 H나 가스 와이핑 노즐 선단과 강대의 사이의 거리 d는 반드시 와이핑 노즐 각도 θ와 연동시킬 필요는 없지만, 목표 부착량이나 욕면 스플래시량에 따라 적절히 변경하는 것이 바람직하다.
실시예
용융 아연 도금 강대의 제조 라인에 있어서, 용융 아연 도금 강대의 제조 시험을 실행하였다. 각 발명예 및 비교예에서, 도 1에 나타내는 도금 설비를 이용하였다. 가스 와이핑 노즐은 노즐 갭이 1.2㎜의 것을 사용하였다. 각 발명예 및 비교예에서, 도금욕의 조성, 도금욕의 온도 T, 도금욕의 융점 TM, 노즐의 각도 θ, 와이핑 가스 압력 P, 가스 종류 및 와이핑 가스의 온도 T는 표 1에 나타내는 것으로 하였다. 노즐 선단과 강대의 거리 d는 15㎜로 하였다. 노즐의 욕면으로부터의 높이 H는 350㎜로 하였다.
가스 와이핑 노즐에의 가스 공급 방법으로서, 콤프레셔로 소정 압력으로 가압한 것을 공급하는 방법을 채용하였다. 이와 같이, 판 두께 1.2㎜×판 폭 1000㎜의 강대를, 강대 속도 L(라인 속도) 2m/s에서 통판하여, 용융 아연 도금 강대를 제조하였다.
또, 제조된 용융 아연 도금 강대의 외관과, 양면의 합계 도금 부착량을 평가하였다. 강판의 외관 평가에 대해서는 이하의 기준으로 합격 여부를 판단하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
××:불합격=스플래시 결함이 다량으로 발생하고 있는 아연 도금 강판(0<Wa, 1.30≤S)
×:불합격=육안으로 큰 탕 주름을 확인할 수 있는 아연 도금 강판(1.50<Wa, S<1.30)
△：불합격=육안으로 작은 탕 주름을 확인할 수 있는 아연 도금 강판(1.00<Wa≤1.50, S<1.30)
○：합격=육안으로 탕 주름을 확인할 수 없는 미려한 아연 도금 강판(0.50<Wa≤1.00, S<1.30)
◎：합격=육안으로 탕 주름을 확인할 수 없는 매우 미려한 아연 도금 강판(0<Wa≤0.50, S<1.30)
또한, Wa는 JIS B0601-2001의 규격에 의거하여 측정한 산술 평균 물결 Wa[㎛]의 값이다. 스플래시 혼입율 S는 각 제조 조건에서 통과한 강대 길이에 대한 검사 공정에서 스플래시 결함 있음으로 판정된 강대 길이의 비율[%]이다.
[표 1]
표 1로부터 명백한 바와 같이, 노즐 각도 θ가 10∼75도 또한 와이핑 가스 압력 P가 30kPa미만의 경우, Wa가 낮고 미려한 표면 외관이 얻어지는 것에 반해, 노즐 각도 θ 또는 가스 와이핑 압력 P가 본 발명 범위를 어긋나는 경우, Wa 또는 스플래시 혼입율 S가 커져 버렸다. 특히, 도금 종류 B, E, F에서는 노즐 각도 θ 및 와이핑 가스 압력 P를 본 발명 범위로 한 경우의 효과가 현저히 얻어졌다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 용융 금속 도금 강대의 제조 방법 및 연속 용융 금속 도금 설비에 의하면, 탕 주름의 발생을 충분히 억제하고, 고품질의 용융 금속 도금 강대를 저비용으로 제조할 수 있다.
100; 연속 용융 금속 도금 설비
10; 스나우트
12; 도금조 14; 용융 금속욕
16; 싱크 롤 18; 서포트 롤
20A, 20B; 가스 와이핑 노즐 22; 노즐 헤더
24A; 상부 노즐 부재 24B; 하부 노즐 부재
26; 분사구 40; 각도 검출기
42; 노즐 구동 장치 44; 메모리
46; 제어 장치 48; 표면 외관 검출기
S; 강대
12; 도금조 14; 용융 금속욕
16; 싱크 롤 18; 서포트 롤
20A, 20B; 가스 와이핑 노즐 22; 노즐 헤더
24A; 상부 노즐 부재 24B; 하부 노즐 부재
26; 분사구 40; 각도 검출기
42; 노즐 구동 장치 44; 메모리
46; 제어 장치 48; 표면 외관 검출기
S; 강대
Claims (7)
- 용융 금속욕에 연속적으로 강대를 침지하고,
상기 용융 금속욕으로부터 끌어올려지는 강대에, 해당 강대를 사이에 두고 배치되는 한 쌍의 가스 와이핑 노즐에서 가스를 내뿜고, 해당 강대의 양면의 용융 금속의 부착량을 조정하여,
연속적으로 용융 금속 도금 강대를 제조하는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법으로서,
상기 가스 와이핑 노즐은 그 분사구 부분이 수평면과 이루는 각도 θ가 10도 이상 75도 이하로 되도록, 해당 수평면에 대해 하향 설치되고, 상기 가스 와이핑 노즐의 헤더 압력 P가 30kPa미만인 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 용융 금속의 성분은 Al:1.0∼10질량%, Mg:0.2∼1질량%, Ni:0∼0.1질량%를 함유하고, 잔부가 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가스 와이핑 노즐의 선단으로부터 토출된 직후의 상기 가스의 온도 T(℃)가 상기 용융 금속의 융점 TM(℃)와의 관계에서, TM-150≤T≤TM+250을 만족시키도록 제어되는 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금 강대의 제조 방법. - 용융 금속을 수용하고, 용융 금속욕을 형성한 도금조와,
상기 용융 금속욕으로부터 연속적으로 끌어올려지는 강대를 사이에 두고 배치되고, 상기 강대를 향해 가스를 내뿜고, 상기 강대의 양면의 도금 부착량을 조정하는 한 쌍의 가스 와이핑 노즐을 갖고,
상기 가스 와이핑 노즐은 그 분사구 부분이 수평면과 이루는 각도 θ가 10도 이상 75도 이하로 되도록, 해당 수평면에 대해 하향 설치되고, 상기 가스 와이핑 노즐의 헤더 압력 P가 30kPa미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 용융 금속 도금 설비. - 제 5 항에 있어서,
상기 헤더 압력 P가 30kPa미만의 범위에서, 헤더 압력 P와 바람직한 각도 θ의 관계를 기록한 메모리와,
상기 각도 θ를 검출하는 각도 검출기와,
상기 각도 θ를 변경하기 위한 노즐 구동 장치와,
상기 노즐 구동 장치의 제어 장치를 더 갖고,
상기 제어 장치는 조업 조건이 변경되어 상기 헤더 압력 P가 변경된 경우에, 변경 후의 압력 P에 대응하는 바람직한 각도 θ를 상기 메모리에서 읽어내고, 상기 각도 검출기에 의해 검출된 검출 각도가 상기 바람직한 각도 θ를 만족시키지 않는 경우에, 상기 노즐 구동 장치를 제어하여, 상기 검출 각도를 상기 바람직한 각도 θ로 하는 것을 특징으로 하는 연속 용융 금속 도금 설비. - 제 5 항에 있어서,
와이핑 후의 상기 강대의 표면 외관을 관찰하는 표면 외관 검출기와,
상기 각도 θ를 변경하기 위한 노즐 구동 장치와,
상기 노즐 구동 장치의 제어 장치를 더 갖고,
상기 제어 장치는 상기 표면 외관 검출기로부터의 출력에 의거하여 상기 노즐 구동 장치를 제어하고, 상기 각도 θ를 미세 조정하는 것을 특징으로 하는 연속 용융 금속 도금 설비.
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