KR20220027544A - 스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법 및 용융아연도금 강판의 제조장치 - Google Patents

스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법 및 용융아연도금 강판의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융아연도금 강판의 제조방법은, 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계; 상기 소둔 열처리된 냉연강판을 용융아연도금하는 단계; 및 상기 용융아연도금된 냉연강판을 냉각하는 단계;를 포함하고, 상기 소둔 열처리 단계는, 상기 냉연강판의 표면에 스팽글의 핵생성 위치를 제공하도록, 로내 노점을 -10℃ 내지 -30℃ 범위로 제어한다.

Description

스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법 및 용융아연도금 강판의 제조장치{Method of manufacturing galvanized iron steel with controlling size of spangles and apparatus of manufacturing galvanized iron steel}
본 발명의 기술적 사상은 철강 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법 및 용융아연도금 강판의 제조장치에 관한 것이다.
용융아연도금 강판(GI, Galvanized iron steel)은 강판의 표면에 아연도금층이 형성된 것이다. 상기 용융아연도금 강판을 형성하는 공정에서, 강판을 용융 아연에 침지시킨 후 대기 중에서 서서히 냉각시키면, 표면에서 아연 결정이 수지상으로 발달하게 되고, 이에 따라 스팽글(spangle)로 지칭되는 꽃무늬의 아연 결정을 형성하기 된다. 이러한 스팽글은 용융아연도금 강판의 표면을 도장할 때, 외관미를 저하시키는 원인이 되므로 강판의 용융 아연 도금 과정에서 완전히 제거하는 것이 바람직하다. 그러나, 스팽글을 완전히 제거하면 오히려 강판의 광택이 저하되는 한계가 있으므로, 상기 스팽글이 강판의 표면에 미세화되어 고르게 분포되는 것이 가장 바람직하다.
종래에는, 스팽글을 미세화하기 위하여, 도금량을 조절하는 에어나이프 상단에 냉각설비를 부착하여 냉각 속도를 빠르게 하거나, 인산이수소칼슘, 인산 마그네슘 등과 같은 첨가물을 물에 혼합하여 분무 장치를 통해 분사하는 방법 등이 있다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 추가적인 설비를 요구하거나 첨가물을 제어하는 관리 비용이 추가되는 한계가 있다.
한국특허출원번호 제10-2010-0017431호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법 및 용융아연도금 강판의 제조장치를 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법 및 용융아연도금 강판의 제조장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융아연도금 강판의 제조방법은, 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계; 상기 소둔 열처리된 냉연강판을 용융아연도금하는 단계; 및 상기 용융아연도금된 냉연강판을 냉각하는 단계;를 포함하고, 상기 소둔 열처리 단계는, 상기 냉연강판의 표면에 스팽글의 핵생성 위치를 제공하도록, 로내 노점을 -10℃ 내지 -30℃ 범위로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉연강판은 실리콘(Si), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나의 산화성 물질을 포함하고, 상기 산화성 물질이 상기 냉연강판의 표면에 산화물을 형성하여, 상기 스팽글의 핵생성 위치로서 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 로내 노점은 물을 분사하여 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 스팽글의 평균 크기는 100 μm 내지 500 μm 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.05% ~ 0.15%, 실리콘(Si): 0.1% ~ 2.0%, 망간(Mn): 0.5% ~ 3.0%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.5%, 크롬(Cr): 0.1% ~ 0.5%, 몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.1%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.015%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉연강판을 제조하는 단계는, 상기 강 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 열간 압연하여 열연강재를 형성하는 단계; 및 상기 열연강재를 냉간 압연하여 상기 냉연강판을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용융아연도금 강판의 제조장치는, 냉연강판을 150 ~ 200℃로 예열하는 예열대; 상기 냉연강판을 750℃ ~ 850℃로 가열하는 가열대; 상기 냉연강판을 750℃ ~ 850℃에서 균일하게 가열하는 균열대; 상기 냉연강판을 3 ~ 15℃/s의 냉각 속도로 650 ~ 670℃로 서냉하는 서냉대; 및 상기 냉연강판을 10 ~ 35℃/s의 냉각 속도로 300 ~ 450℃로 급냉하는 급냉대를 포함하고, 상기 가열대는, 상기 냉연강판의 표면에 상기 스팽글의 핵생성 위치를 제공하도록, 로내 노점을 -10℃ 내지 -30℃ 범위로 제어하기 위하여 물을 분사하는 분사부가 설치될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 상기 용융아연도금 강판의 제조방법은, 초고장력의 용융아연도금 강판을 제조하기 위하여 첨가되는 Si, Mn, Al, Cr 등과 같은 산화성 원소를 활용하여, 로내 노점을 -30℃ 이상으로 제어하여, 강판 표면에 산화물을 다량 형성시키고, 상기 산화물을 핵생성 위치로서 제공하여 스팽글의 핵생성을 활성화하여, 결과적으로 스팽글을 미세화한다. 용융도금모사시험기를 이용해 모사한 결과, 로내 노점을 -60℃에서 -20℃로 상향하면, 스팽글 크기를 1/5 수준으로 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 로내 노점을 제어하기 위하여, 추가적인 냉각 설비 또는 분사 설비 없이 일반적인 환원로에 부착된 가습 장치를 사용할 수 있으므로, 비용 절감의 효과를 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금 강판의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법을 수행하는 용융아연도금 강판의 제조장치를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 용융아연도금 강판의 제조장치에서, 분사부를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금 강판의 제조 방법을 이용하여 형성한 용융아연도금 강판의 표면에 형성된 스팽글을 나타내는 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금 강판의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 상기 용융아연도금 강판의 제조 방법은, 냉연강판 제조단계(S10); 소둔 열처리 단계(S20); 용융아연도금 단계(S30); 및 냉각 단계(S40)를 포함한다. 구체적으로, 상기 용융아연도금 강판의 제조 방법은, 냉연강판을 제조하는 단계(S10); 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계(S20); 상기 소둔 열처리된 냉연강판을 용융아연도금하는 단계(S30); 및 상기 용융아연도금된 냉연강판을 냉각하는 단계(S40);를 포함한다.
소둔 열처리 단계(S20)는, 상기 냉연강판의 표면에 스팽글의 핵생성 위치를 제공하도록, 로내 노점을 -10℃ 내지 -30℃ 범위로 제어한다. 이와 같이 스팽글의 핵생성 위치를 상대적으로 많이 제공함에 따라, 상기 용융아연도금된 냉연강판의 표면에 형성된 스팽글의 크기를 미세하게 제어할 수 있다.
상기 냉연강판은 실리콘(Si), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나의 산화성 물질을 포함하고, 상기 산화성 물질이 상기 냉연강판의 표면에 산화물을 형성하여, 상기 스팽글의 핵생성 위치로서 제공될 수 있다.
상기 로내 노점은 물을 분사하여 제어할 수 있다.
이와 같이, 상기 로내 노점을 제어하여 형성된, 상기 스팽글의 평균 크기는 100 μm 내지 500 μm 범위일 수 있다.
상기 냉연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.05% ~ 0.15%, 실리콘(Si): 0.1% ~ 2.0%, 망간(Mn): 0.5% ~ 3.0%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.5%, 크롬(Cr): 0.1% ~ 0.5%, 몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.1%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.015%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
이하에서는, 상기 용융아연도금 강판의 제조 방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
냉연강판 제조단계 (S10)
상기 냉연강판 제조단계(S10)는, 산화성이 높은 원소로서 실리콘(Si), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 강판을 이용하여 냉연강판을 제공한다.
상기 냉연강판 제조단계(S10)는, 중량%로, 탄소(C): 0.05% ~ 0.15%, 실리콘(Si): 0.1% ~ 2.0%, 망간(Mn): 0.5% ~ 3.0%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.5%, 크롬(Cr): 0.1% ~ 0.5%, 몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.1%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.015%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 적용하여 냉연강판을 제조하는 단계이다. 상기 조성 비율은 상기 냉연강판 전체중량에 대한 비율을 지칭한다
탄소(C): 0.05% ~ 0.15%
탄소(C)는 강의 강도, 인성 및 용접부 인성에 영향을 미치는 원소이다. 탄소(C)의 함량이 0.05% 미만인 경우에는, 원하는 항복강도 및 연신율 확보가 어렵다. 탄소(C)의 함량이 0.15%를 초과하는 경우에는, 초정 페라이트 형성으로 인한 슬라브에 크랙이 발생할 가능성이 높아지며, 인성의 저하 및 용접성의 저하를 초래한다.
실리콘(Si): 0.1% ~ 2.0%
실리콘(Si)은 탈산제로 작용하며, 고용강화에 효과적으로 작용하는 원소이고, 강의 인성 및 연성을 개선하는 작용을 하는 원소이다. 실리콘(Si)은 강의 표면에 SiO2 또는 Mn-Si 복합 산화물과 같은 산화물을 형성하여, 스팽글 핵생성 위치를 제공할 수 있다. 실리콘(Si)의 함량이 0.1% 미만인 경우에는, 산화물 형성 효과가 미약하다. 실리콘(Si)의 함량이 2.0%을 초과하는 경우에는, 실리콘-리치 산화물에 의하여 미도금 현상이 발생할 수 있다.
망간(Mn): 0.5% ~ 3.0%
망간(Mn)은 철(Fe)과 비슷한 원자 직경을 갖는 치환형 원소로서, 고용강화에 매우 효과적이며 강의 경화능을 향상시켜 열처리 후 강도확보에 효과적인 원소이다. 망간(Mn)은 강의 표면에 MnO 또는 Mn-Si 복합 산화물과 같은 산화물을 형성하여, 스팽글 핵생성 위치를 제공할 수 있다. 망간(Mn)의 함량이 0.5% 미만인 경우에는, 산화물 형성 효과가 미약하다. 망간(Mn)의 함량이 3.0%을 초과하는 경우에는, MnS 개재물을 생성하고, 슬라브/ 코일에 중심편석 등을 발생시킴으로써 강의 연성 및 충격특성을 크게 저하시킨다.
알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.5%
알루미늄(Al)은 탈산제로 사용되는 동시에 실리콘과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 오스테나이트를 안정화하는 역할을 하며 강도를 향상시키는 역할을 한다. 알루미늄(Al)은 강의 표면에 Al2O3 또는 Mn-Si-Al 복합 산화물과 같은 산화물을 형성하여, 스팽글 핵생성 위치를 제공할 수 있다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01% 미만인 경우에는, 산화물 형성 효과가 미약하다. 알루미늄의 함량이 0.5%를 초과하는 경우에는, 알루미늄 산화물 등에 의하여 열간 취성이 발생하여 크랙 발생과 연성이 저하될 수 있고, 강 내에 존재하는 질소(N)와 결합하여 조대한 AlN계 질화물을 생성하는 문제가 있다.
크롬(Cr): 0.1% ~ 0.5%
크롬(Cr)은 고용 강화에 효과적으로 작용하여 강도를 향상시키는 원소로서, 강의 경화능을 향상시켜 고강도를 확보할 수 있게 한다. 크롬(Cr)은 강의 표면에 Cr2O3 또는 Mn-Si-Cr 복합 산화물과 같은 산화물을 형성하여, 스팽글 핵생성 위치를 제공할 수 있다. 크롬(Cr)의 함량이 0.1% 미만인 경우에는, 산화물 형성 효과가 미약하다. 크롬(Cr)의 함량이 0.5%를 초과하는 경우에는, 인성이 저하되고, 내용접 균열특성이 저하될 수 있다.
몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.1%
몰리브덴(Mo)은 탄화물 성장을 억제하여, 탄화물의 크기를 제어하는 역할을 할 수 있다. 다만, 몰리브덴이 0.1 중량%를 초과하여 포함될 경우, 상기 효과가 포화되고, 제조 원가 상승의 단점이 있다.
인(P): 0% 초과 ~ 0.015%
인(P)은 강도 향상에 일부 기여하나, 용접부 인성 및 저온 충격인성을 저하시키고, 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 따라서, 인(P)은 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 인(P)의 함량을 강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.015% 로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S): 0% 초과 ~ 0.003%
황(S)은 인(P)과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하고, 저융점 원소로서 입계 편석 가능성이 높아 인성을 저하시킨다. 따라서, 황(S)의 함량을 강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.003%로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 예를 들어, 상기 불순물로서 질소(N)를 포함할 수 있다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.
상기 냉연강판 제조단계(S10)는 상기 강 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 열간 압연하여 열연강재를 형성하는 단계; 상기 열연강재를 권취하는 단계; 및 상기 열연강재를 냉간 압연하여 상기 냉연강판을 형성하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있고, 이에 따라 상기 냉연강판을 제조할 수 있다. 상기 권취하는 단계는 선택적으로 생략될 수 있다.
상기 강 슬라브 재가열 단계는 상기 냉연강판은 상기 강 슬라브를 재가열하는 단계이다. 예를 들어, 상기 재가열은, 상기 강 슬라브를 1200 ~ 1250℃로 가열하는 단계; 및 상기 가열된 강 슬라브를 1150 ~ 1200℃에서 가열 유지하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 가열구간 1200 ~ 1250℃에서 오스테나이트 조직을 균일화 하는 한편, 석출물을 재용해한 후, 상기 강 슬라브를 추출하기 전에 유지구간 1150 ~ 1200℃에서 10분 ~ 30분 동안 유지하여 석출물의 핵을 미세하게 분포시킨다. 상기 가열 및 가열 유지 시간을 포함하는 강 슬라브의 재가열 시간은 1 ~ 2 시간 일수 있다.
상기 열간 압연 단계는 상기 재가열된 강 슬라브를 880 ~ 930℃의 마무리 압연온도에서 열간 압연하는 단계이다. 상기 마무리 압연온도 조건으로 열간 압연 시, 상기 도금 강판의 결정립 크기가 적절하게 형성되어 강도가 우수하고, 균일한 미세조직이 발생하여 성형성이 우수할 수 있다.
상기 권취 단계는 상기 열간 압연된 강 슬라브를 권취하여 열연 코일을 제조하는 단계이다. 상기 권취는 600 ~ 750℃의 권취온도에서 이루어질 수 있다. 상기 온도로 권취 시 내시효성, 성형성 및 강도가 모두 우수할 수 있다.
상기 냉간 압연 단계는 상기 열연 코일을 언코일링하여 산세 후, 냉간 압연하는 단계이다. 상기 냉간 압연은 70 ~ 80%의 압하율로 실시될 수 있다.
소둔 열처리 단계(S20)
상기 소둔 열처리 단계(S20)는 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계이다. 상기 소준 열처리 단계는 연속 소둔 방식으로 실시할 수 있다. 상기 소둔 열처리는 750 ~ 850℃에서 이루어질 수 있다. 상기 소둔 열처리는, 상기 냉연강판을 소둔 열처리로(또는 환원로)에 장입하여 가열 구간과 냉각 구간을 순차적으로 거쳐 실시할 수 있다.
상기 가열구간에서는, 공기 및 연료의 혼합기체를 강판 표면에서 연소시켜 가열할 수 있다. 상기 가열구간에서는 직접 가열로(direct fired furnace: DFF)를 이용하여 상기 냉연강판을 10 ~ 20℃/s의 가열 속도로 급속 가열한 다음, 상기 급속 가열된 냉연강판을 질소 및 수소를 포함하는 환원 가스 분위기에서, 간접 가열로(radiant tube furnace: RTF)를 이용하여 가열할 수 있다. 상기 냉연강판은 가열구간에서 750℃ ~ 850℃로 가열될 수 있다. 상기 온도 범위로 가열 시, 상기 강판 표면의 산화물 환원 효과가 우수하여 도금성이 우수하고, 결정립이 미세화될 수 있으며, 이에 따라 상기 강판의 물성 및 가공성이 향상될 수 있다. 상기 가열구간은, 예열 구간, 가열 구간, 및 균열 구간을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 냉각구간에서는, 상기 냉연강판을 서냉한 다음, 급랭할 수 있다. 상기 서냉은 3 ~ 15℃/s의 냉각 속도로 실시될 수 있다. 상기 조건으로 냉각 시, 상기 강판의 성형성이 우수할 수 있다. 상기 급랭은, 상기 냉연강판을 급랭하여 마르텐사이트 온도영역까지 냉각할 수 있다. 상기 냉각은 10 ~ 35℃/s의 냉각 속도로 실시될 수 있다. 상기 조건으로 냉각 시, 본 발명의 도금 강판의 성형성이 우수할 수 있다. 상기 서냉 및 급랭은, 상기 냉연강판을 롤 ??칭(Roll Quenching) 방식 및 가스젯 방식(Gas Jet) 등을 사용하여 냉각할 수 있다.
또한, 필요한 경우, 상기 소둔 열처리 단계는 과시효 구간을 더 포함할 수 있다. 상기 과시효 구간에서는 상기 냉각된 냉연강판을 420 ~ 500℃에서 20 ~ 200초 동안 과시효 처리할 수 있다. 상기 조건에서 고용된 탄소(C)를 최대한 석출하여 상기 강판의 물성 및 도금 밀착성을 향상시킬 수 있다.
상기 소둔 열처리는 하기에 설명한 바와 같이, 열처리로 내부에 물을 분사하여 상기 로내 노점을 제어하여 수행될 수 있다.
용융아연도금 단계(S30)
상기 용융아연도금 단계(S30)는 상기 소둔 열처리된 냉연강판을 아연 도금액에 침지하여 용융아연도금하는 단계이다. 상기 소둔 열처리된 냉연강판을 용융아연 도금액에 침지하여 강판 표면에 도금층을 형성할 수 있다. 상기 용융아연 도금은 450 ~ 520℃에서 이루어질 수 있다. 상기 용융아연도금을 통하여 강판의 내식성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 460 ~ 480℃에서 이루어질 수 있다.
냉각 단계(S40)
상기 냉각 단계(S40)는 용융아연도금된 강판을 이송롤을 통해 냉각대로 이송하여 냉각하는 단계이다.
본 발명의 기술적 사상은 용융아연도금 강판의 표면에 형성되는 스팽글의 크기를 미세하게 제어하는 용융아연도금 강판의 제조 방법을 제공한다.
용융아연도금층을 형성하기 전에 수행하는 상기 소둔 열처리 단계에서, 실리콘(Si), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 및 크롬(Cr) 등과 같은 산화성이 높은 원소가 강재 내부에서 표면으로 확산되고, 또한 산화되어 상기 강재의 표면에 산화물이 미세하고 많은 분포로서 형성될 수 있다. 이러한 산화물은 이후 용융아연도금 공정에서 스팽글의 핵생성 위치로서 작용하고, 상기 스팽글의 핵생성을 활발하게 발생시켜, 결과적으로 상기 스팽글이 미세하고 균일하게 상기 강판의 표면에 분포할 수 있게 한다.
이를 위하여, 소둔 열처리 단계에서 로내 노점을 -30℃ 이상으로 유지시킬 필요가 있다. 상기 로내 노점이 -30℃ 미만인 경우에는 실리콘-리치(rich) 산화물에 의하여 아연 도금이 수행되지 않을 수 있다. 로내 노점을 -30℃ 이상으로 유지하기 위하여 소둔 열처리 중에 물을 제공할 필요가 있다. 상기 로내 노점은 -10℃ 내지 -30℃ 범위일 수 있다.
참고로, 노점(露點)은 공기가 냉각되면서, 함유하는 수증기가 포화되어 상기 수증기의 응결이 시작되는 온도이다. 공기의 온도와 이슬점의 온도가 같아지는 순간 공기 안의 수증기가 액화된다. 따라서, 로내 노점은 소둔 열처리가 수행되는 로 내에서의 수증기 증기압에 따른 이슬점의 온도를 의미한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스팽글 크기를 제어하는 용융아연도금 강판의 제조방법을 수행하는 용융아연도금 강판의 제조장치(100)를 도시하는 개략도이다.
도 2를 참조하면, 용융아연도금 강판의 제조장치(100)는, 예열대(110)(preheating section, PHS), 가열대(120)(heating section, HS), 균열대(130)(soaking section. SS), 서냉대(140)(slow cooling section, SCS), 및 급냉대(150)(rapid cooling section. RCS)를 포함한다.
냉연강판(M)은 예열대(110), 가열대(120), 균열대(130), 서냉대(140), 및 급냉대(150)를 연속적으로 이동하면서 소둔 열처리될 수 있다. 이러한 장치는 "환원로"로 지칭될 수 있다.
예열대(110)는 상기 냉연강판(M)을 150 ~ 200℃로 예열하는 구간이다. 예열대(110)는 가열대(120)의 폐가스 열을 예열을 위한 에너지로서 사용할 수 있다.
가열대(120)는 상기 냉연강판(M)을 소둔 열처리 온도, 예를 들어 750℃ ~ 850℃로 가열하는 구간이다.
균열대(130)는 상기 냉연강판(M)을 상기 소둔 열처리 온도, 예를 들어 750℃ ~ 850℃에서 균일하게 가열하는 구간이다. 균열대(130)에서는 냉연강판의 두께방향 또는 폭방향으로의 온도 편차가 없도록 균일하게 가열한다.
서냉대(140)는 상기 냉연강판(M)을 3 ~ 15℃/s의 냉각 속도로 650 ~ 670℃로 서냉하는 구간이다.
급냉대(150)는 상기 냉연강판(M)을 10 ~ 35℃/s의 냉각 속도로 300 ~ 450℃로 급냉하는 구간이다.
가열대(120)는, 상기 냉연강판(M)의 표면에 상기 스팽글의 핵생성 위치를 제공하도록, 로내 노점을 -10℃ 내지 -30℃ 범위로 제어하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이. 내부에 물을 분사하는 분사부(124)가 설치된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 용융아연도금 강판의 제조장치에서, 분사부를 도시하는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 도 2의 A 영역 또는 B 영역이 확대되어 도시되어 있다. 냉연강판(M)은 이송롤(122)에 의하여 상하 방향으로 이송된다. 이송롤(122)의 상측에 분사부(124)가 배치되어 있고, 분사부(124)로부터 물이 가열대(120)의 내부에 분사되어 로내 노점을 -10℃ 내지 -30℃ 범위로 제어한다. 분사부(124)에서 분사된 물은 상기 냉연강판(M)에 직접적으로 분사될 수 있다. 분사부(124)는 롤의 형태를 가질 수 있고, 상기 롤의 표면에 형성된 분사홀에 의하여 분사가 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 경우에는 분사부(124)는 냉연강판(M)의 이송을 가이드하는 가이드롤의 기능을 수행할 수 있다.
분사부(124)는 상기 A 영역에 배치되는 이송롤(122)의 전부 또는 일부에 상응하여 설치될 수 있다. 또한, 분사부(124)는 상기 B 영역에 배치되는 이송롤(122)의 전부 또는 일부에 상응하여 설치될 수 있다. 또한, 분사부(124)는 상기 A 영역 및 상기 B 영역에 배치되는 이송롤(122)의 전부에 설치되거나, 또는 일부에 대하여 설치될 수 있다. 또한, 분사부(124)는 하측에 배치된 이송롤(122) 뿐만 아니라 상측에 배치된 이송롤에 상응하여 설치될 수 있다.
그러나, 이러한 분사부(124)는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 다양한 양태로서 설치된 분사부를 포함할 수 있다. 예를 들어 로의 내무에 기 설치된 가습장치(humidifier)를 분사부(124)로서 사용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예일뿐 본 발명의 범위가 이러한 실시예의 기재범위에 의하여 제한되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 사용된 냉연강판의 조성은 980D로서, 탄소 0.12 중량%, 실리콘 0.3 중량%, 망간 2.35 중량%, 알루미늄 0.03 중량%, 크롬 0.4 중량%, 몰리브덴 0.07 중량%, 질소 40 ppm 및 잔부는 철과 기타 불가피한 불순물을 포함하였다.
용융도금모사장비를 이용하여 수행하였다. 비교예는 로내 노점을 -60℃로 유지하여 소둔 열처리를 수행하였고, 실시예는 로내 노점을 -20℃로 유지하여 수행하였다.
제조된 용융아연도금 강판의 표면에 형성된 스팽글의 크기를 측정하기 위해 접촉식 현미경을 사용하고, ASTM E112-13 선형분석방법을 이용하여 측정하였다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용융아연도금 강판의 제조 방법을 이용하여 형성한 용융아연도금 강판의 표면에 형성된 스팽글을 나타내는 사진이다.
도 4를 참조하면, (a)는 로내 노점을 -60℃로 수행한 비교예이고, (b)는 로내 노점을 -20℃로 수행한 실시예이다. 비교예는 스팽글의 평균 크기가 1000 μm 인 반면, 실시예는 240 μm로 나타났다. 즉, 비교예에 비하여 1/5 수준의 크기를 가지는 미세한 스팽글을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 스팽글이 미려한 초고강도 용융아연도금 강판을 형성할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 용융아연도금 강판의 제조방법은, 초고장력의 용융아연도금 강판을 제조하기 위하여 첨가되는 Si, Mn, Al, Cr 등과 같은 산화성 원소를 활용하여, 강판 표면에 산화물을 다량 형성시키고, 상기 산화물을 핵생성 위치로서 제공하여 스팽글의 핵생성을 활성화하여, 결과적으로 스팽글을 미세화한다.
이러한 산화물의 형성을 위하여, 소둔 열처리 공정에서, 환원로(즉, 열처리로)의 외벽에 부착된 가습장치(humidifier)를 사용하여, 환원로 내부로 순수한 물을 추가적으로 분사시켜, 열처리 가스의 로내 노점을 -30℃ 이상으로 제어한다. 이에 따라, 상기 환원로를 통과한 강판의 표면에 Si, Mn, Al, Cr의 산화물이 균일하게 형성될 수 있다. 균일하게 형성된 산화물은 용융아연 도금조에 침적되면, 스팽글의 핵생성 장소로서 제공될 수 있고, 핵생성을 활발하게 활성화하여, 스팽글이 미려한 초고강도 용융아연도금 강판을 제조하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (7)

  1. 냉연강판을 제조하는 단계;
    상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계;
    상기 소둔 열처리된 냉연강판을 용융아연도금하는 단계; 및
    상기 용융아연도금된 냉연강판을 냉각하는 단계;를 포함하고,
    상기 소둔 열처리 단계는, 상기 냉연강판의 표면에 스팽글의 핵생성 위치를 제공하도록, 로내 노점을 -10℃ 내지 -30℃ 범위로 제어하는,
    용융아연도금 강판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉연강판은 실리콘(Si), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나의 산화성 물질을 포함하고,
    상기 산화성 물질이 상기 냉연강판의 표면에 산화물을 형성하여, 상기 스팽글의 핵생성 위치로서 제공되는,
    용융아연도금 강판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 로내 노점은 물을 분사하여 제어하는,
    용융아연도금 강판의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스팽글의 평균 크기는 100 μm 내지 500 μm 범위인,
    용융아연도금 강판의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉연강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.05% ~ 0.15%, 실리콘(Si): 0.1% ~ 2.0%, 망간(Mn): 0.5% ~ 3.0%, 알루미늄(Al): 0.01% ~ 0.5%, 크롬(Cr): 0.1% ~ 0.5%, 몰리브덴(Mo): 0% 초과 ~ 0.1%, 인(P): 0% 초과 ~ 0.015%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철과 기타 불가피한 불순물을 포함하는,
    용융아연도금 강판의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉연강판을 제조하는 단계는,
    상기 강 슬라브를 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강 슬라브를 열간 압연하여 열연강재를 형성하는 단계; 및
    상기 열연강재를 냉간 압연하여 상기 냉연강판을 형성하는 단계;를 포함하는,
    용융아연도금 강판의 제조 방법.
  7. 냉연강판을 150 ~ 200℃로 예열하는 예열대;
    상기 냉연강판을 750℃ ~ 850℃로 가열하는 가열대;
    상기 냉연강판을 750℃ ~ 850℃에서 균일하게 가열하는 균열대;
    상기 냉연강판을 3 ~ 15℃/s의 냉각 속도로 650 ~ 670℃로 서냉하는 서냉대; 및
    상기 냉연강판을 10 ~ 35℃/s의 냉각 속도로 300 ~ 450℃로 급냉하는 급냉대를 포함하고,
    상기 가열대는, 상기 냉연강판의 표면에 상기 스팽글의 핵생성 위치를 제공하도록, 로내 노점을 -10℃ 내지 -30℃ 범위로 제어하기 위하여 물을 분사하는 분사부가 설치된,
    용융아연도금 강판의 제조 장치.
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