KR20210061758A - 압연무늬 외관을 갖는 용융도금강판의 제조방법 - Google Patents

압연무늬 외관을 갖는 용융도금강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

압연무늬 외관을 갖는 용융도금강판의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 용융도금강판 제조방법은, 용융도금강판을 준비하는 공정; 및 상기 용융도금강판을 조질압연(SPM)하는 공정;을 포함하는 용융도금강판의 제조방법에 있어서, 상기 조질압연 시, 폭: 100~ 1000㎛, 심도: 50~200㎛ 및 라운드 R 10~50을 만족하는 압연무늬가 형성된 워크롤를 이용하여 100~1000Ton 범위의 압연하중으로 상기 용융도금강판을 압연함으로써 상기 용융도금강판의 표면에 압연무늬를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

압연무늬 외관을 갖는 용융도금강판의 제조방법{Method for manufacturing a hot-dip plated steel sheet having roll pattern}
본 발명은 압연무늬 외관을 갖는 용융도금강판 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스 강재는 미려한 표면 외관을 갖도록 하기 위하여 표면 마무리가 행해지는데, 상기 표면 마무리의 대표적인 예로서 강재 표면에 압연 무늬를 형성하는 방법이 있다. 상기 압연 마무리는 강재의 표면을 압연롤로 압연하여 무늬를 전사하는 것으로서, 압연롤의 무늬를 연속적으로 형성되게 하는 마무리 방법을 의미한다.
통상의 압연 무늬 마무리는 상하 압연롤를 압연하여 회전시킴으로써 상부와 하부의 롤 사이에 스테인리스 강재의 표면이 압연되어 무늬가 전사되는 가공 방법인 것은 잘 알려져 있다.
이와 같이 표면 마무리가 행해진 스테인리스 강재는 내식성이 우수하면서도 미려한 표면외관을 갖게 됨으로써, 건출물이나 차량 등의 내외장재 등에 널리 사용되고 있다.
그러나 스테인리스 강재는 가격이 높아 경제적인 측면에서 불리한 단점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 용융도금강판에 2차 가공으로 압연무늬를 가공할려는 시도를 하였다. 하지만 2차 가공할 경우 경도가 높은 합금층과 도금층에 Crack이 발생하여 내식성이 저하되는 문제가 발생하여 상용화에 쉽지 않은 실정이다.
본 발명의 일 측면은, 특수무늬 가공시 미끄러짐 방지 및 가공경도 증가에 따른 강도 증가할 수 있고, 기존 압연무늬를 갖는 스테인리스 강재의 용도와 동일하게 사용할 수 있는 압연무늬 용융도금강판의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
용융도금강판을 준비하는 공정; 및 상기 용융도금강판을 조질압연(SPM)하는 공정;을 포함하는 용융도금강판의 제조방법에 있어서, 상기 조질압연 시, 폭: 100~ 1000㎛, 심도: 50~200㎛ 및 라운드 R 10~50을 만족하는 압연무늬가 형성된 워크롤를 이용하여 100~1000Ton 범위의 압연하중으로 상기 용융도금강판을 압연함으로써 상기 용융도금강판의 표면에 압연무늬를 형성하는 것을 특징으로 하는 용융도금강판 제조방법에 관한 것이다.
상기 워크롤(wolk roll)은 0.2~10.0㎛의 표면조도(Ra)를 가질 수 있다.
상기 용융도금강판은 용융아연 도금강판, 용융알루미늄 도금강판 및 용융알루미늄-아연 도금강판 중 하나 일 수 있다.
상기 용융아연도금강판의 도금층의 부착량은 100~700g/m2, 상기 용융알루미늄 도금강판의 도금층 부착량은 40~200g/m2, 그리고 상기 용융알루미늄-아연 도금강판의 도금층 부착량은 70~300g/m2를 만족할 수 있다.
본 발명에 의하면, 용융도금강판을 압연하는 과정에서 압연무늬 무늬를 형성할 수 있으며, 이러할 경우 합금층과 도금층을 훼손시키지 않으므로 내식성을 확보하면서, 선명한 압연무늬 무늬를 갖는 용융도금강판을 제조할 수 있다.
또한 특수무늬 가공시 용융도금강판에 특성을 부여할 수 있으며, 미끄러짐 방지, 가공경도 증가에 따른 소재 사용량 감소 및 파손을 예방할 수 있다.
나아가, 상기 압연무늬 외관을 갖는 본 발명의 용융도금강판은 경제적인 측면에서 문제가 되었던 기존의 스테인리스 강재를 대체할 수 있으면서도, 용융도금강판에 압연무늬를 부여함으로써 신미성 측면에서 매우 유리한 장점을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예 따라 제조된 용융도금강판 표면에 형성된 특수 무늬를 보여주는 그림이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명자들은 고가의 알루미늄 또는 스테인리스 강재를 대체할 수 있으면서도, 우수한 내식성을 갖는 강재에 대하여 연구를 지속한 결과, 연속용융도금라인 공정 중 조질압연 중에서 가공된 워크롤로부터 용웅도금강판에 압연무늬를 형성하는 경우, 도금층을 훼손하지 않으면서 내식성이 우수한 압연무늬 외관을 갖는 용융도금강판을 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 본 발명의 용융아연 도금강판 제조방법은, 용융도금강판을 준비하는 공정; 및 상기 용융도금강판을 조질압연(SPM)하는 공정;을 포함하는 용융도금강판의 제조방법에 있어서, 상기 조질압연 시, 폭: 100~ 1000㎛, 심도: 50~200㎛ 및 라운드 R 10~50을 만족하는 압연무늬가 형성된 워크롤를 이용하여 100~1000Ton 범위의 압연하중으로 상기 용융도금강판을 압연함으로써 상기 용융도금강판의 표면에 압연무늬를 형성하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 일 측면에 따른 압연무늬 외관을 갖는 용융도금강판의 제조방법은, 용융도금강판을 제조하는 단계; 및 상기 용융도금강판을 조질압연(SPM)하여 상기 용융도금강판의 표면에 압연무늬 무늬를 형성하는 단계;를 포함하고, 본 방법에 의할 경우 도금층을 훼손하지 않으면서 압연무늬 무늬의 형성이 가능하며, 내식성이 우수한 용융도금강판을 제조할 수 있다.
본 발명에서는 먼저 용융금강판을 준비한다.
본 발명에 따른 용융도금강판은 연속용융도금라인에서 생산되는데, 보다 상세하게는 퍼니스(furnace) 공정, 도금욕 공정 및 냉각 공정을 거쳐 용융도금강판이 제조된다.
여기서, 퍼니스(furnace) 공정은 강판이 도금욕 내에 침지되기 전 적절한 온도로 가열하는 공정으로서, 예열대, 온열대, 가열대, 냉각대 및 보열대를 거쳐 예열, 온열, 가열 및 보열을 통해 강판을 가열하는 단계이다. 이때, 예열대, 온열대 및 가열대 구간은 강판이 점차적으로 고온으로 가열되는 구간으로서, 예열대의 온도는 200~400℃, 온열대의 온도는 400~600℃ 및 가열대의 온도는 600~920℃인 것이 바람직하다. 이후, 냉각대는 가열된 강판을 후속되는 도금욕 공정을 위해 도금욕 온도 정도로 냉각하는 구간으로서, 480~750℃의 온도범위로 냉각대 구간을 설정함이 바람직하다. 이후, 보열대에서는 상기 냉각된 강판의 온도를 유지하는 구간으로서, 보열대의 온도범위는 440~700℃로 설정함이 바람직하다.
이후, 상기 퍼니스(furnace) 공정에서 열처리된 강판을 도금욕 공정 구간에서 도금 처리를 실시한다. 도금욕 공정은 용융도금욕조에 강판을 침지하여 용융도금을 실시하는 단계로서, 이 단계에 의할 경우 표면에 도금층이 형성된 강판을 얻을 수 있다.
상기 도금욕 공정을 실시하기 위한 도금욕으로서, 본 발명에서는 중량%로 알루미늄(Al): 0.18~0.22% 및 잔부 아연(Zn)을 포함하는 용융아연욕, 실리콘(Si): 8.7~9.3%, 철(Fe): 2.0~3.0% 및 잔부 알루미늄(Al)을 포함하는 용융알루미늄욕 및 아연(Zn): 41.4~45.4%, 실리콘(Si): 1.2~2.0% 및 잔부 알루미늄(Al)을 포함하는 용융알루미늄-아연 도금욕 중 하나의 도금욕을 이용할 수 있다. 여기서, 도금욕으로서 용융아연욕을 이용할 경우 용융아연 도금층을 갖는 용융아연도금강판을 얻을 수 있으며, 도금욕으로서 용융알루미늄욕을 이용할 경우에는 용융알루미늄 도금층을 갖는 용융알루미늄도금강판을 얻을 수 있으며, 또한 도금욕으로서 용융알루미늄-아연 도금욕을 이용할 경우에는 용융알루미늄-아연 도금층을 갖는 용융알루미늄-아연도금강판을 얻을 수 있다.
상기한 도금욕 공정시 용융아연도금강판의 경우 도금량은 100~700g/m2, 용융알루미늄 도금강판의 경우 도금량은 40~200g/m2, 용융알루미늄-아연도금강판의 도금량은 70~300g/m2으로 실시함이 바람직하다. 도금층을 갖는 용융도금강판에 압연무늬 무늬를 가공함에 있어서, 상기 도금량이 일정량 이상으로 유지되지 못하면 무늬 가공 중 도금층이 훼손되어 도금강판 본래의 특성인 내식성이 훼손될 우려가 있으며, 반면 도금층이 너무 두꺼우면 후속되는 조질압연 공정에서 압연 부하의 우려가 있다.
이후, 상기 도금욕 공정이 완료되면, 도금된 강판을 냉각 공정 구간에서 냉각 처리를 실시한다. 이때, 냉각은 냉각장치에 의해 실시되며, 여기서 사용되는 냉각장치는 통상의 강판을 냉각할 수 있는 어떠한 장치도 가능하다. 냉각이 완료된 용융도금강판은 강판과 도금층 사이에서 밀착성을 우수하게 확보할 수 있다.
다음으로, 본 발명에서는 상기 용융도금강판을 조질압연(SPM)하며, 상기 조질압연 시, 폭: 100~ 1000㎛, 심도: 50~200㎛ 및 라운드 R 10~50을 만족하는 압연무늬가 형성된 워크롤를 이용하여 100~1000Ton 범위의 압연하중으로 상기 용융도금강판을 압연함으로써 상기 용융도금강판의 표면에 압연무늬를 형성하는 것을 특징으로 한다.
조질압연(SPM)은 도금강판의 가공성 향상, 항복점 연신 제거, 형상교정, 표면외관 개선, 선영성 향상 및 도금 밀착성 개선 등의 목적으로 실시하는 공정이다.
이러한 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 100~1000Ton, 발란스 실리더(balance cylinder)는 최대 30Ton/s, 프렉션 실리더(flexion cylinder)는 최대 30Ton/s, 연신율은 최대 2%, 롤 교환은 밀고 당기는 방식(push-pull)이 적용될 수 있다. 만일 압연하중이 100Ton 미만이면 압연무늬 심도가 작아 무늬의 특성을 충분히 살릴 수 없으며, 1000Ton을 초과하면 생산성이 떨어지고, 설비에 부하를 주는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 조질압연(SPM)시 용융도금강판 상에 압연무늬 무늬를 형성한다. 구체적으로, 용융도금강판 상에 압연무늬 무늬의 형성은 워크롤(work roll)에 의해 행해질 수 있는데, 이를 위해 조질압연을 행하기 전 조질압연 설비 중 워크롤을 가공할 필요가 있다.
본 발명에서는 에칭, 레이저, 절삭등을 이용하여 워크롤(work roll)을 가공할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이, 압연무늬 마무리는 강재의 표면을 연속적으로 압연하여 압연자국이 남도록 마무리한 것인데, 본 발명에서는 이러한 원리로서 워크롤 상에 에칭, 레이저, 절삭등으로 워크롤을 가공한 후, 이를 연속되는 압연과정에서 강판 상에 부여함으로써 연속적인 압연무늬를 형성하도록 할 수 있다.
상기와 같은 원리를 통해 워크롤(work roll)상에 압연무늬를 형성하기 위한 가공 시, 가공 무늬에 따라 영향을 받는다. 따라서, 가공시 압연무늬의 폭은 100~ 1000㎛로 가공하며, 압연무늬의 심도는 50~200㎛로 가공하고, 각 패턴의 라운드는 R 10~50으로 연마한다.
패턴 가공 시, 무늬의 폭이 300~1000㎛이면 에칭 가공을 하며, 300㎛ 이하면 레이저 가공을 하여야 한다. 각 무늬 모서리 부분은 절삭등의 기계적 방식을 이용하여 라운드 가공한다. 폭이 100㎛ 이하면 용융도금강판에 압연무늬 무늬를 가공할시 무늬가 선명하게 가공되지 않으며, 심도가 50㎛ 이하면, 용융도금강판에 압연무늬 무늬를 가공할시 무늬가 전사되지 않고, 라운드가 R10 이하일 경우에는 도금층을 훼손하게 되는 문제점이 있다.
한편 상기와 같이 가공된 본 발명의 워크롤(wolk roll)은 0.2~10.0㎛의 표면조도(Ra)를 가지는 것이 바람직하다. 만일 표면조도가 0.2㎛ 미만이면, 슬립이 발생하여 압연무늬 가공시 슬립이 발생할 수 있으며, 10.0㎛를 초과하면, 압연무늬가 거칠게 가공되어 압연무늬의 특성을 잃게 되는 문제가 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
(실시예)
연속용융도금라인에서 용융아연도금강판 및 용융알루미늄도금강판을 제조한 후, 상기 각각의 용융도금강판에 대하여 가공된 워크롤(work roll)을 사용하여 조질압연을 행하여 최종적으로 압연무늬 외관을 갖는 용융도금강판을 제조하였다.
이때, 용융도금강판의 제조를 위한 소지강판으로는 두께 0.2~5.0mm, 폭 500~1500mm, 항복점 60kgf/mm2 이상, 인장강도 60kgf/mm2 이상, 연신율 0.1~5.0%를 갖는 강판을 이용하여 30~1000g/m2의 도금량으로 용융아연 또는 용융알루미늄 도금을 실시하여 각각의 용융도금강판을 제조하였다.
이후, 하기 표 1과 같이, 각각 다른 조건으로 가공된 워크롤을 이용하여 상기 용융도금강판상에 압연무늬 패턴을 다르게 형성시켰다. 도 1은 본 발명의 일실시예 따라 제조된 용융도금강판 표면에 형성된 특수 무늬를 보여주는 그림이다.
상기와 같이 가공된 압연무늬를 갖는 워크롤을 이용하여 조질압연공정에서 그 표면에 압연무늬 외관을 갖는 각각의 용융도금강판을 하기 표 1의 조건으로 제조한 후, 그 표면조도, 외관 및 미끌림방지 정도를 평가하여 하기 표 1에 또한 나타내었다. 그리고 대비를 위하여 기존 압연무늬 외관을 갖는 알루미늄강판 및 스테인리스 강판에 대하여도 표면조도, 외관 등을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다. 한편 상기 외관 특성은 각각의 도금강판 표면에 형성된 압연무늬의 선명한 정도를 육안으로 관찰하였으며, 이때, 상기 압연무늬 무늬의 선명한 정도는 압연무늬 형성이 매우 선명한 경우를 ◎, 선명한 경우를 ○, 보통인 경우를 △로 평가하였다. 아울러, 슬립 방지되는 정도에 따라 매우 우수한 경우 ◎, 보통인 경우를 ○, 부족한 경우를 △로 평가하였다.
구분 강판종류 압연무늬 워크롤 압연
하중
(Ton)		 표면조도 외관 미끌림방지/경도 증가
폭
(㎛)		 심도
(㎛)		 라운드
비교예1 용융아연도금강판 80 20 5 50 0.2 △ △
발명예1 용융아연도금강판 300 50 20 100 2 ○ ○
발명예2 용융아연도금강판 800 100 80 150 2 ◎ ◎
비교예2 용융아연도금강판 1100 2500 200 500 5 △ ○
발명예3 용융알루미늄도금강판 800 100 80 100 2.5 ○ ○
종래예1 알루미늄강판 - - - 100 ○ △
종래예2 스테인리스강판 - - - 100 ◎ △
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 가공된 워크롤을 이용하여 도금강판 표면에 압연무늬 무늬를 형성시킬때, 워크롤의 압연무늬 패턴의 폭, 심도, 라운드가 일정이상 좁아지거나 반대로 너무 커지는 비교예 1-2에서는 도금강판의 압연무늬가 희미해지는 것을 알 수 있다.
이에 반면에, 본 발명의 조건에 따라 압연무늬 패턴이 형성된 워커롤을 이용하여 도금강판을 조질압연한 발명예 1-3의 경우, 모두 표면조도 같이 증가함에 따라 압연무늬 무늬의 선명도가 향상되는 결과를 보임을 알 수 있다.
또한 상기 발명예 1-3을 종래예 1-2와 비교하면, 발명예 2가 종래예 2의 스테인리스 강판과 유사한 선명도를 가짐을 확인할 수 있으며, 발명예 1 및 3이 알루미늄강판과 유사한 선명도를 가짐을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 구현 예 및 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현 예 및 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해 해야만 한다.

Claims (4)

  1. 용융도금강판을 준비하는 공정; 및 상기 용융도금강판을 조질압연(SPM)하는 공정;을 포함하는 용융도금강판의 제조방법에 있어서,
    상기 조질압연 시, 폭: 100~ 1000㎛, 심도: 50~200㎛ 및 라운드 R 10~50을 만족하는 압연무늬가 형성된 워크롤를 이용하여 100~1000Ton 범위의 압연하중으로 상기 용융도금강판을 압연함으로써 상기 용융도금강판의 표면에 압연무늬를 형성하는 것을 특징으로 하는 용융도금강판 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 워크롤(wolk roll)은 0.2~10.0㎛의 표면조도(Ra)를 가지는 것을 특징으로 하는 용융도금강판 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 용융도금강판은 용융아연 도금강판, 용융알루미늄 도금강판 및 용융알루미늄-아연 도금강판 중 하나인 것을 특징으로 하는 용융도금강판 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 용융아연도금강판의 도금층의 부착량은 100~700g/m2, 상기 용융알루미늄 도금강판의 도금층 부착량은 40~200g/m2, 그리고 상기 용융알루미늄-아연 도금강판의 도금층 부착량은 70~300g/m2를 만족하는 것을 특징으로 하는 용융도금강판 제조방법.
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