KR20240080630A - 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치 - Google Patents
용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240080630A KR20240080630A KR1020220164149A KR20220164149A KR20240080630A KR 20240080630 A KR20240080630 A KR 20240080630A KR 1020220164149 A KR1020220164149 A KR 1020220164149A KR 20220164149 A KR20220164149 A KR 20220164149A KR 20240080630 A KR20240080630 A KR 20240080630A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steel sheet
- nozzle
- zinc
- cooling
- molten aluminum
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 129
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 129
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 84
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 title 1
- -1 aluminum-zinc-silicon Chemical compound 0.000 claims abstract description 33
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 43
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 27
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 22
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 10
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/003—Apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
- B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
- B05B1/20—Arrangements of several outlets along elongated bodies, e.g. perforated pipes or troughs, e.g. spray booms; Outlet elements therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
- B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
- B05B13/0278—Arrangement or mounting of spray heads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/0081—Apparatus supplied with low pressure gas, e.g. "hvlp"-guns; air supplied by a fan
- B05B7/0087—Atmospheric air being sucked by a gas stream, generally flowing through a venturi, at a location upstream or inside the spraying apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
- B05B7/10—Spray pistols; Apparatus for discharge producing a swirling discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/26—After-treatment
- C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
- C23C2/29—Cooling or quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
- C23C2/36—Elongated material
- C23C2/40—Plates; Strips
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
본 발명은 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제로 스팽글을 만족하는 제품 제조가 가능한 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제로 스팽글을 만족하는 제품 제조가 가능한 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 갈바륨 강판은 알루미늄-아연- 실리콘 합금 도금 욕조에 침적시킨 후 냉각탑에서 공냉시키는 과정을 거친다. 이어서 냉각탑 상부의 방향 전환 롤을 통과시킨 후, 표면 조정, 형상 교정 및 일시 방청 처리를 행하여 최종적으로 갈바륨 강판을 제품화한다.
이때 도금 공정 후 냉각될 때 강판 표면에 형성되는 꽃무늬를 '스팽글'이라 칭하는데, 이러한 스팽글이 형성되면 은백색의 무늬가 외관을 아름답게 보이도록 하기 때문에 강판을 건재용으로 사용하는 경우, 스팽글을 선호하는 경향이 있다.
그러나 강판을 도장용으로 사용하는 경우, 꽃무늬의 결정 입계가 도장 후에도 육안 식별이 가능하여 외관 품질을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 또한 스팽글의 크기가 크면 단위 길이당 접촉 면적이 작아져서 도막 밀착성이 저하되는 원인이 된다.
따라서, 도장용 갈바륨 강판의 경우, 원판의 스팽글 크기가 1mm 미만으로 작아서 눈에 보이지 않을 정도의 제로스팽글을 사용하는 추세이다.
이러한 추세를 감안하여 최근에는 다음과 같은 강판 제조 방법이 적용되고 있다. 이 제조 방법에는 도금 욕 중의 Pb 함량을 20ppm 이하로 줄여서 융점이 낮은 미응고 상태로 장시간 존재하지 못하도록 함과 동시에, Ti을 70~150ppm 정도 첨가하여 스팽글 핵생성 사이트를 늘려주는 방법이 있다.
이와 같이, 도금 욕 중의 성분을 조정하는 방법은 생산되는 제품의 소재 표면에 용탕이 묻어나감으로써 욕 성분이 조정되는 과정을 거쳐야만 한다.
이러한 제약 요인으로 인해 두 개 이상의 용융 알루미늄-아연-실리콘 함금 도금 라인을 운영하는 경우에는 레귤러 스팽글과 제로 스팽글을 제조하는 라인을 각각 운영하여 제품을 제조해야만 했다. 즉, 한 개의 라인으로는 양립하는 두 가지 스팽글의 제품을 제조할 수 없었다.
한편, 스팽글을 최소화하기 위한 다른 방법으로는 강판의 도금 후 급속 냉각을 실시하는 방법이 있는데, 이 방법은 흡열 반응을 일으키는 약품을 분사하거나 아연 파우더를 분사하는 방법 또는 물과 공기를 분사하여 스팽글을 줄이는 방법이다.
그러나, 급속 냉각을 위해 분사 프리쿨러의 풍량을 늘리면 진동이 발생하여 도금 표면에 불량이 발생하고, 알루미늄-아연-실리콘 함금 도금의 경우 도금층 중의 알루미늄의 부피가 아연에 비해 매우 커서(약 80%) 외부로부터 물리적인 힘이 가해질 때 표면이 파여 요철이 형성되기 쉬우므로 분사법을 통해 제로 스팽글을 제조하는 것을 실질적으로 사용하기 어려웠다.
본 발명의 목적은 제로 스팽글을 만족하는 제품을 용이하게 제조할 수 있는 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치는 용융 알루미늄-아연-실리콘 도금 욕조에 침전되어 도금액이 도포된 강판의 이송궤적을 일부 감싸도록 설치되는 냉각챔버; 및 상기 도금액이 도포된 강판을 냉각시키도록 상기 냉각챔버 내에 설치되어 냉각수를 분사하는 냉각유닛;을 포함하고, 상기 냉각유닛은 상기 강판의 폭방향을 따라 연장된 노즐헤더가 상기 도금액이 코팅된 강판의 양면에 대칭되게 설치되며, 강판의 이송방향을 따라 다수개가 이격되게 배열되는 헤더어레이, 및 상기 노즐헤더의 길이방향을 따라 노즐이 이격 배열되는 노즐어레이,을 포함하고, 상기 냉각유닛 내 노즐의 전체개수(n)는 하기 수식 1을 만족한다.
(수식 1)
n = (1.8 * t * w * s * DT)/(f*Q)
DT ≥ 40℃
(상기 수식 1에 있어서, t는 상기 강판 두께 (m), w는 강판 폭(m), s는 상기 강판 이송속도(m/초), DT는 상기 냉각챔버 통과시 냉각되는 상기 강판 온도, Q는 상기 노즐 1개당 1초에 분무되는 냉각수 분무량(M3/s), f는 분사된 냉각수 액적의 강판 부착효율이다.)
본 발명의 일 실시예에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 있어서, 상기 냉각유닛은 상기 냉각챔버 내에 위치하며 고전압으로 대전되는 대전전극부를 더 포함하고, 상기 대전전극부는 상기 강판의 폭방향으로 연장되고, 상기 강판의 이송방향을 따라 다수개가 이격 배열되는 전극을 포함하며, 상기 전극과 상기 강판과의 거리(L1)는 상기 노즐과 상기 강판과의 거리(L2)보다 10 내지 100 mm 작으며, 상기 전극은 인접한 노즐헤더와의 거리가 상기 L1보다 10 내지 100 mm 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 있어서, 상기 한 개의 노즐헤더 내 노즐의 개수(n1)은 하기 수식 2를 만족하며, 상기 헤더어레이 내 노즐헤더의 개수(n2)는 n/n1일 수 있다.
(수식 2)
n1 = w/cosβ*L2*tan(α)
(상기 식 2에 있어서, w는 상기 강판 이동속도(m/초), β상기 강판에 충돌한 냉각수 액적의 최대 분사 폭과 상기 강판 폭방향 간의 각도, L2는 상기 노즐과 상기 강판과의 거리 및 α는 상기 노즐의 분무각도이다.)
본 발명의 일 실시예에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 있어서, 상기 냉각챔버 내 상기 헤더어레이는 상기 강판이 1초 동안 이동하는 구간 내에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 있어서, 상기 노즐은 사이펀 타입으로, 0.7 내지 5 kg/cm2에서 압력으로 1.1 내지 14.6L의 냉각수를 미립화하여 분사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 있어서, 상기 전극은 평균 직경이 0.2 내지 0.5㎜ 금속와이어이며, 상기 대전전극부는 -1 내지 -40kV의 고전압을 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치는 도금면 전면에 걸쳐 균일한 냉각이 가능하고, 40 ℃이상의 냉각속도로 냉각이 가능하여, 균일한 제로 스팽클을 만족하는 제품을 용이하게 제조할 수 있다. 이에, 고품질의 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판의 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치의 측면도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.
본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 냉각장치는 용융 알루미늄-아연-실리콘(갈바륨) 도금 욕조에 침전되어 도금액이 도포된 강판(S)의 이송궤적을 일부 감싸도록 설치되는 냉각챔버(미도시); 및 상기 도금액이 도포된 강판(S)을 냉각시키도록 상기 냉각챔버 내에 설치되어 냉각수를 분사하는 냉각유닛(100);을 포함하고, 상기 냉각유닛(100)은 상기 강판(S)의 폭방향을 따라 연장된 노즐헤더(35)가 상기 도금액이 코팅된 강판(S)의 양면에 대칭되게 설치되며 강판(S)의 이송방향을 따라 다수개가 이격되게 배열되는 헤더어레이(10), 및 상기 노즐헤더(35)의 길이방향을 따라 노즐(35)이 이격 배열되는 노즐어레이(30),을 포함하고, 상기 냉각유닛(100) 내 노즐(35)의 전체개수(n)는 하기 수식 1을 만족한다.
(수식 1)
n = (1.8 * t * w * s * DT)/(f*Q)
DT ≥ 40℃
(상기 수식 1에 있어서, t는 상기 강판 두께 (m), w는 강판 폭(m), s는 상기 강판 이송속도(m/초), DT는 상기 냉각챔버 통과시 냉각되는 상기 강판 온도, Q는 상기 노즐 1개당 1초에 분무되는 냉각수 분무량(M3/s), f는 분사된 냉각수 액적의 강판 부착효율이다.)
일반적으로 알루미늄-아연-실리콘(갈바륨)에 있어서 제로 스팽글이라 함은 스팽글의 크기가 2mm 이하인 것으로 정의된다. 스팽글의 크기는 응고핵 생성 사이트, 핵생성 속도 및 성장속도의 영향을 받는다. 알루미늄-아연-실리콘의 경우, 강판(S) 온도가 566도에서 도금층이 100% 용융상태이며, 520도에서는 약 45%가 응고되며, 스팽글 크기가 결정된다. 이 이하의 온도에서는 냉각 속도는 스팽글 크기에 거의 영향을 주지 않는다. 따라서 565 ℃에서 520 ℃까지 온도 구간에서의 냉각 속도가 중요하다. 이에, 다수의 연구를 거듭한 결과, 제로 스팽글을 만들기 위해서는 이 구간에서의 냉각속도가 40 ℃이상, 구체적으로, 40 내지 45 ℃일 시, 제로 스팽글의 제조가 가능함을 발견하였다. 즉, 1초 이내에 566 ℃인 강판(S)을 520 ℃로 냉각시켜야만 하며, 강판(S)온도 565℃에서 520℃도로 냉각하는 데 필요한 양의 냉각수를 1초 이내에 강판(S)에 부착시켜야 한다.
본 발명에 따른 냉각장치는 상술한 구성을 포함함에 따라 제로 스팽글을 만족하는 제품의 제조가 가능하다.
구체적으로, 냉각챔버는 도금조를 거쳐 도금액이 도포된 강판(S)의 이송궤적에 설치되는 것이다. 냉각챔버는 강판(S)의 이송궤적을 일부 감싸도록 외부와 구획되는 내부공간을 형성한다. 냉각챔버는 강판(S)의 이송이 가능하도록 양단에 입구와 출구가 각각 형성된다. 입구와 출구는 강판(S)의 이동시 간섭되지 않도록 강판(S)의 두께보다 넓게 형성된다.
냉각유닛(30)은 냉각챔버에 설치되어 냉각수를 미립화시킨 미스트를 분사하여 강판(S)에 도포된 도금액을 냉각시키는 역할을 한다. 냉각유닛(30)은 헤더어레이(10) 및 노즐어레이(30)를 포함한다.
헤더어레이(10)는 상기 강판의 폭방향을 따라 연장된 노즐헤더(35)가 상기 도금액이 코팅된 강판(S)의 양면에 대칭되게 설치되고 강판(S)의 이송방향을 따라 노즐헤더(35)가 다수개가 이격되게 배열되는 것이다. 헤더어레이(10)는 냉각챔버 내 상기 강판(S)이 1초 동안 이동하는 구간 내에 설치될 수 있다. 헤더어레이(10)는 상술한 바와 같이 강판(S)이 지나가는 경로의 양측에 설치되어 강판(S)의의 양면에 미스트를 분사한다
노즐어레이(30)는 상기 노즐헤더(35)의 길이방향을 따라 노즐(35)이 이격 배열된 것이다. 노즐(35)의 개수는 상기 수식 1을 만족한다. 노즐(35)은 사이펀 타입으로, 0.7 내지 5 kg/cm2에서 압력으로 1.1 내지 14.6L의 냉각수를 미립화하여 분사할 수 있다. 노즐(35)에서 분사량 Q는 오리피스(orifice)의 구경과 공기압에 의해 결정되며, 공기 압력이 0.7 kg/cm2~5 kg/cm2의 범위에서 냉각수 분사량은 1.1리터에서 14.6리터까지 변화된다.
이러한 냉각유닛(30)의 구성에 의해, 노즐(35)로 하여금 냉각수가 미립화된 미스트를 도금액이 도포된 강판(S) 표면에 분무할 수 있다. 이러한 냉각유닛(30)은 도금 직후의 강판(S) 상에 미스트를 분사함으로써, 도금 표면에서 스팽글이 핵 생성하여 성장할 기회를 박탈한다. 제로 스팽글의 도금 표면을 확보할 수 있다. 특히, 노즐(35)의 개수가 상기 수식 1을 만족함에 따라 강판(S)의 양면에 미스트 분무 강도의 차이가 발생하지 않게 되고, 이로 인해 냉각도 편차에 의한 스팽글 크기가 변화되는 것을 방지할 수 있다.
상기 수식 1에서, 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치로 이용하기 위해서, DT는 최소 40 ℃구체적으로 40 내지 45℃이다. 상기 범위에서 제로 스팽글의 제조가 가능하다. 이, DT는 냉각챔버의 입구 및 출구에 각각 설치되는 방사 온도계에 측정될 수 있다. DT 가 40 ℃이상이 되도록 노즐(35)에 사용되는 공기 압력을 변화시켜 분무량 Q 변화시킬수 있다.
냉각유닛(30)은 도면에 도시된 바와 같이, 상기 냉각챔버 내에 위치하며 고전압으로 대전되는 대전전극부(50)를 더 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제로 스팽글을 만족하는 강판(S) 제조를 위해서, 응고반응에서 응고핵 생성을 촉진하고 응고핵의 성장을 억제하여야 한다. 즉 도금층의 응고(냉각)단계에서 응고핵 밀도를 증가시키고, 핵이 성장하지 못한 상태에서 응고가 종료되도록 하여야 한다.
냉각유닛(30)은 대전전극부(50)를 포함함에 따라 응고핵의 밀도를 증가시키고 성장을 억제할 수 있다. 구체적으로, 냉각유닛(30)의 냉각수 분사에 따라 도금액이 도포된 강판(S) 상에 냉각수 액적이 형성되고, 냉각에 의해 응고핵의 밀도가 증가된다. 이때, 고전압 인가로 인하여 냉각수가 다수의 작은 액적으로 분사되어 강판(S)에 부착되고 작은 액적은 응고핵으로 작용하여 응고핵의 밀도가 증가된다. 이에 따라, 응고속도가 증가하여 제로스팽글이 더욱 잘 형성된다.
대전전극부(50)는 상기 강판(S)의 폭방향으로 연장되고, 상기 강판(S)의 이송방향을 따라 다수개가 이격 배열되는 전극(55)을 포함하며, 상기 전극(55)과 상기 강판(S)과의 거리(L1)는 상기 노즐(35)과 상기 강판(S)과의 거리(L2)보다 10 내지 100 mm 작으며, 상기 전극(55)은 인접한 노즐헤더(35)와의 거리가 상기 L1보다 10 내지 100 mm 클 수 있다. 상기 범위에서 균일한 크기의 제로스팽글 형성이 가능할 수 있다.
이때, 한 개의 노즐헤더(35) 내 노즐(35)의 개수(n1)은 하기 수식 2를 만족하며, 상기 헤더어레이(10) 내 노즐헤더(35)의 개수(n2)는 n/n1일 수 있다. 이와 같은 냉각장치는 결함 없는 고품질의 도금 강판(S)의 제조가 가능하게 한다.
(수식 2)
n1 = w/cosβ*L2*tan(α)
(상기 식 2에 있어서, w는 상기 강판(S) 이동속도(m/초), β상기 강판(S)에 충돌한 냉각수 액적의 최대 분사 폭과 상기 강판(S) 폭방향 간의 각도, L2는 상기 노즐(35)과 상기 강판(S)과의 거리 및 α는 상기 노즐(35)의 분무각도이다.)
구체적으로, 노즐(35)은 수식1 및 수식2 를 만족하며, 또한 강판(S)이 1초 동안 이송되는 구간내에 모두 설치될 수 있다. 이 구간 내에 분사 노즐(35)의 갯수를 n 보다 크게 설비를 설계하면 냉각속도를 증가시킬 수 있으나, 구간 내 설치 개수는 한정되고, 너무 많은 노즐(35)은 균일한 분사를 어렵게 할 수 있다. 이에, 적절한 노즐(35) 개수를 가지기 위해서는 부착효율 f를 증가시킬 필요가 있다.
부착효율은 노즐(35)에서 분사되는 압력을 증가시키거나 혹은 노즐(35)과 강판(S) 사이의 거리(L2)를 가깝게 하면 부착효율이 향상된다. 그러나 이 경우 미스트가 용융상태의 도금층에 강하게 충돌하며 충돌 흔적 결함이 발생할 위험이 커지는 문제가 있다. 이를 방지하기 위하여 L2를 크게 하면 부착효율(f)이 떨어져서 총 노즐(35) 갯수 n이 증가하는 문제가 있다.
이때, 전극(55)과 강판(S)과의 최단거리(L1)이 노즐(35)과 강판(S)과의 최단거리(L2)보다 10 내지 100 mm 작으며, 전극(55)과 인접한 노즐헤더(35)와의 최단거리가 L1보다 10 내지 100 mm 큼에 따라 부착 효율 f를 상승시킬 수 있다. 이에 결함없는 고품질의 도금 강판(S)제조가 가능할 수 있다.
전극(55)은 평균 직경이 0.2 내지 0.5㎜ 금속와이어로 구비될 수 있다. 전극(55)은 강판(S)의 이송방향과 나란한 방향의 냉각 챔버 양단에 구비되는 전극홀더(51)에 의해 고정될 수 있으며, 각 전극(55)은 전기적으로 연결된 것일 수 있다. 전극(55)은 -1 내지 -40kV의 고전압을 발생시킬 수 있는 고전압발생기와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서 노즐(35)은 냉각수 탱크 및 에어헤더와 연결되어 냉각수를 분사할 수 있다. 또한, 고전압 전원 공급 판넬과 전극(55)이 고전압 케이블로 연결되어 고전압이 전극(55)에 공급될 수 있다.
(실시예)
도 1에 도시된 냉각장치를 통해, 도금액이 도포된 강판을 냉각하였다. 구체적으로 냉각장치는 강판의 양면 각각과 대향하는 냉각챔버 내 양측면에 노즐헤더가 각각 6개 설치되어 있으며, 하나의 노즐헤더는 7개의 노즐을 갖는다. 전극은 각 노즐헤더 사이에 위치하며 노즐헤더 보다 강판에 근접되어 있되, 냉각챔버의 일면(A)에만 설치하였고, A면과 대향하는 B면에는 설치하지 않았다. 냉각챔버의 입구 및 출구에서 측정되는 온도 차는 약 40 ℃이도록 냉각수 분사량을 조절하였다.
(비교예)
실시예 1의 장치에 있어서, 노즐헤더의 노즐 개수가 5개이며, 노즐과 강판의 거리가 10mm가까웠다. 아울러, 전극이 양면 모두 형성되지 않았다.
도 3은 실시예를 통해 냉각수를 분사한 결과를 도시한 것이다. 구체적으로, 강판 한면(A)에만 용액을 분사한 후에, 용액이 분사되지 않은 강판면에 부착된 액적의 양을 측정한 것이다. 전극에 고전압을 인가하지 않았을 경우에는 B면에 부착된 액적이 없었다. 즉, 고전압이 인가되지 않을 경우, 강판 한면 만 냉각수를 분사하면 뒷면에는 액적이 부착될 수 없다. 반면, 냉각수를 강판 A면에만 분사하고 -15 kV이상의 고전압을 인가하면 강판 후면, B면에도 액적이 부착된다. 후면에 부착된 액적의 양은 40 kV 까지 고전압의 세기에 따라 증가한다. 이로부터 고전압의 세기는 f를 증가시킬수 있는 중요한 인자임을 알 수가 있다. 실험에 따르면 고전압을 인가하지 않을 경우에는 부착효율 f가 0.3이었으나 -25 kV의 고전압을 인가하면 f는 0.8~0.9로 증가되었다.
도 4는 연속용융도금설비에서 실시예 및 비교예의 냉각장치를 사용하여 제조한 갈바륨 제품의 표면을 현미경으로 관찰한 사진이다. 도금욕 조성은 Zn 45%-1.5%Si이며 나머지가 Al과 불가피한 불순물을 포함하며, 도금욕의 온도는 605 ℃였다. 폭이 900m이며, 0.45mm의 두께인 스트립 형태의 강판이 초당 2.5 m의 속도로 이동시켰다. 도금부착량을 120 g/m2이 되게 도금을 한 후에 공기압 3 kg/cm2으로 인산이 1% 포함된 냉각수를 분사였으며. 이때 인가된 고전압의 세기는 -25 kV 였다.
실시예와 비교예를 비교한 결과, 비교예로 냉각된 도금층의 경우는 약 3 mm 크기의 레귤러 스팽글을 갖는 도금층이 형성되었으며, 본 발명의 실시예로 냉각된 도금층은 1 mm 크기의 제로 스팽글 갈바륨 제품이 생산되었다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 헤더어레이 15 : 노즐헤더
30 : 노즐어레이 35 : 노즐
50 : 대전전극부
30 : 노즐어레이 35 : 노즐
50 : 대전전극부
Claims (6)
- 용융 알루미늄-아연-실리콘 도금 욕조에 침전되어 도금액이 도포된 강판의 이송궤적을 일부 감싸도록 설치되는 냉각챔버; 및
상기 도금액이 도포된 강판을 냉각시키도록 상기 냉각챔버 내에 설치되어 냉각수를 분사하는 냉각유닛;을 포함하고,
상기 냉각유닛은
상기 강판의 폭방향을 따라 연장된 노즐헤더가 상기 도금액이 코팅된 강판의 양면에 대칭되게 설치되며 강판의 이송방향을 따라 다수개가 이격되게 배열되는 헤더어레이, 및
상기 노즐헤더의 길이방향을 따라 노즐이 이격 배열되는 노즐어레이,을 포함하고,
상기 냉각유닛 내 노즐의 전체개수(n)는 하기 수식 1을 만족하는, 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치.
(수식 1)
n = (1.8 * t * w * s * DT)/(f*Q)
DT ≥ 40℃
(상기 수식 1에 있어서, t는 상기 강판 두께 (m), w는 강판 폭(m), s는 상기 강판 이송속도(m/초), DT는 상기 냉각챔버 통과시 냉각되는 상기 강판 온도, Q는 상기 노즐 1개당 1초에 분무되는 냉각수 분무량(M3/s), f는 분사된 냉각수 액적의 강판 부착효율이다.)
- 제1항에 있어서,
상기 냉각유닛은 상기 냉각챔버 내에 위치하며 고전압으로 대전되는 대전전극부를 더 포함하고,
상기 대전전극부는 상기 강판의 폭방향으로 연장되고, 상기 강판의 이송방향을 따라 다수개가 이격 배열되는 전극을 포함하며,
상기 전극과 상기 강판과의 최단거리(L1)는 상기 노즐과 상기 강판과의 최단거리(L2)보다 10 내지 100 mm 작으며, 상기 전극은 인접한 노즐헤더와의 최단거리가 상기 L1보다 10 내지 100 mm 큰, 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치.
- 제2항에 있어서,
상기 한 개의 노즐헤더 내 노즐의 개수(n1)은 하기 수식 2를 만족하며,
상기 헤더어레이 내 노즐헤더의 개수(n2)는 n/n1인, 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치.
(수식 2)
n1 = w/cosβ*L2*tan(α)
(상기 식 2에 있어서, w는 상기 강판 이동속도(m/초), β상기 강판에 충돌한 냉각수 액적의 최대 분사 폭과 상기 강판 폭방향 간의 각도, L2는 상기 노즐과 상기 강판과의 최단거리 및 α는 상기 노즐의 분무각도이다.)
- 제1항에 있어서,
상기 냉각챔버 내 상기 헤더어레이는 상기 강판이 1초 동안 이동하는 구간 내에 설치되는, 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치.
- 제1항에 있어서,
상기 노즐은 사이펀 타입으로, 0.7 내지 5 kg/cm2에서 압력으로 1.1 내지 14.6L의 냉각수를 미립화하여 분사하는, 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치.
- 제2항에 있어서,
상기 전극은 평균 직경이 0.2 내지 0.5㎜ 금속와이어이며,
상기 대전전극부는 -1 내지 -40kV의 고전압을 발생시키는, 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220164149A KR20240080630A (ko) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220164149A KR20240080630A (ko) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240080630A true KR20240080630A (ko) | 2024-06-07 |
Family
ID=91479896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220164149A KR20240080630A (ko) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240080630A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110064506A (ko) | 2009-12-08 | 2011-06-15 | 현대하이스코 주식회사 | 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치 및 방법 |
-
2022
- 2022-11-30 KR KR1020220164149A patent/KR20240080630A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110064506A (ko) | 2009-12-08 | 2011-06-15 | 현대하이스코 주식회사 | 제로 스팽글 용융 아연-알루미늄 함금 도금 강판의 제조 장치 및 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10472710B2 (en) | Zn—Al—Mg coated steel sheet, and method of producing Zn—Al—Mg coated steel sheet | |
| US4519878A (en) | Method of Fe-Zn alloy electroplating | |
| KR101819381B1 (ko) | 굽힘가공성이 우수한 아연합금도금강판 및 그 제조방법 | |
| JPS6169955A (ja) | 金属のフローコーテイング | |
| KR101316819B1 (ko) | 표면외관이 개선된 용융 알루미늄도금강판의 제조방법 | |
| KR20240080630A (ko) | 용융 알루미늄-아연-실리콘 합금 도금 강판용 냉각장치 | |
| US5968601A (en) | Linear nozzle with tailored gas plumes and method | |
| KR101560935B1 (ko) | 도금 장치 및 도금 방법 | |
| CN113322427B (zh) | 一种采用铝锌镁镀液的钢板表面锌花控制方法 | |
| JPH01177350A (ja) | 表面平滑な溶融亜鉛鍍金鋼板の製造装置及び方法 | |
| JPH02175852A (ja) | 表面平滑性に優れた高耐食性溶融亜鉛―アルミニウム合金めっき鋼板の製造方法 | |
| US6258166B1 (en) | Linear nozzle with tailored gas plumes | |
| KR101360748B1 (ko) | 도금강판 냉각장치 | |
| JP3334521B2 (ja) | スパングルの均一性に優れたＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 | |
| KR100887534B1 (ko) | 아연-알루미늄 합금 용융도금강판의 냉각장치 | |
| JP2002256404A (ja) | 溶融亜鉛系めっき鋼板のスパングル微細化装置および表裏異種スパングル溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法 | |
| KR100456774B1 (ko) | 우수한 표면외관을 갖는 용융 알루미늄 도금강판의 제조방법 | |
| JP2608502B2 (ja) | スパングル模様を抑制した溶融アルミメッキ鋼板の製造法 | |
| JPH08218160A (ja) | ２層スプレーめっきによる高耐食性Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法 | |
| KR20100076817A (ko) | 스팡글이 미세화되는 용융아연도금강판 제조방법 | |
| JPH1088310A (ja) | 眩しさを抑えた溶融Ｚｎ系めっき鋼板およびその製造方法 | |
| CN117966065A (zh) | 一种高镁合金镀层的生产方法、热浸镀钢及热浸镀装置 | |
| JP2535443Y2 (ja) | スパングル模様を抑制した連続溶融金属メッキ装置 | |
| KR20240080632A (ko) | 가공성이 우수한 용융 알루미늄-실리콘 합금 도금 강판의 제조방법 및 이로부터 제조되는 강판 | |
| CN112593177A (zh) | 钢丝热浸镀锌基多元合金后的镀层冷却方法及冷却装置 |