KR101543913B1 - 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는, 종래의 산세공정 전후에 복합적인 브러슁 공정을 도입하여 산세설비 단축 효과 및 표면외관, 광택도 등의 표면특성이 우수한 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판의 제조방법을 제공한다. 본 발명에서는, 산세공정 전단의 연마 브러슁(Abrasive Brushing) 공정에 의하여 표면 스케일층이 제거되고 산세성을 증가시켜 산세 공정을 단축하고, 산세공정 후단에 연마 브러슁 공정을 연계하여 산세처리 열연강판의 잔류 스케일 제거 및 강판의 표면조도를 선택적으로 적절하게 제어하여, 표면외관 및 도금 밀착성을 확보할 수 있다.
Description
본 발명은 건자재 외장재 및 가전에 적용될 수 있는 합금도금강판에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 표면외관이 우수한 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
아연 도금법은 부식전위가 철보다 낮은 아연을 강판에 부착하는 강판의 내부식성 향상기법이다. 산화 분위기에서 철보다 빠른 아연의 부식을 유도하여 철의 부식을 억제하며 내식성 및 경제성이 우수한 고내식 특성을 갖는 강재를 제조하는데 널리 사용되고 있다. 특히, 용융된 아연에 강재를 침지하여 도금층을 형성하는 용융아연 도금강판은 전기아연 도금강판에 비해 제조공정이 단순하고, 제품가격이 저렴하여 건축자재, 가전제품 및 자동차 부품 등의 산업전반에 걸쳐 그 수요가 증가하고 있다.
아연도금재의 방식기구를 조금 더 자세히 설명하면, 아연이 도금된 용융아연 도금강판은 부식환경에 노출되었을 때 철보다 산화환원전위가 낮은 아연이 먼저 부식되어 강판의 부식이 억제되는 희생방식(Sacrificial Corrosion Protection)의 특성을 가지며, 이와 더불어 도금층의 아연이 산화되면서 강판 표면에 치밀한 부식생성물을 형성시켜 산화 분위기로부터 강재를 차단함으로써 강판의 내부식성을 향상시킨다. 그러나, 산업 고도화에 따른 대기오염의 증가 및 부식환경의 악화가 증가하고 있고, 자원 및 에너지 절약에 대한 엄격한 규제로 인해 종래의 아연 도금강판 보다 더 우수한 내식성을 갖는 강재 개발의 필요성이 높아지고 있다.
또한, 아연 가격의 상승으로 인하여 아연의 도금원료로의 사용량을 줄이면서 내식성을 향상시키고자 하는 산업계의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 그리하여, 최근 아연도금욕에 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg) 등의 원소를 첨가하여 강재의 내식성을 향상시키는 아연(Zn)-알루미늄(Al)-마그네슘(Mg) 합금도금강판에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다.
아연(Zn)-알루미늄(Al)-마그네슘(Mg) 합금도금강판은 내식성이 매우 우수하여 건축 외장재 및 가전용 외관 제품에 사용가능 한데, 이 때 표면조도가 매우 미려하며 외관이 우수해야만 상품성의 가치 있다. 또한, 아연(Zn)-알루미늄(Al)-마그네슘(Mg) 합금 도금액은 통상의 용융아연도금액에 비해 소지강판과의 상호작용특성이 약해 도금 밀착성이 열위한 문제가 있다.
본 발명은 표면의 외관이 우수하고, 도금 밀착성이 우수한 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판의 제조장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 표면의 외관이 우수하고, 도금 밀착성이 우수한 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 열연강판을 산세처리하는 산세부를 포함하는 합금도금강판의 제조장치로서, 상기 산세부의 전단 및 후단에 각각 제 1 연마부 및 제 2 연마부가 구비되고, 상기 제 1 연마부는 상기 열연강판의 표면을 1 차 연마 브러쉬 처리하도록 구성되고, 상기 산세부는 상기 제1연마부에서 1 차 연마 브러쉬 처리된 열연강판을 산세처리 하도록 구성되고, 상기 제 2연마부는 상기 산세부에서 산세 처리된 열연강판의 표면을 2 차 연마 브러쉬 처리하도록 구성되고, 그리고 상기 1 차 연마 브러쉬 처리, 상기 산세처리 및 상기 2 차 연마 브러쉬 처리는 순차적으로 그리고 연속적으로 행해지는 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조장치에 의하여 달성된다.
여기에서, 바람직하게는 상기 제 1 연마부에는 상단 및 하단으로 2~3쌍의 연마 브러쉬가 직렬로 배열되고, 상기 연마 부러쉬의 표면 거칠기는 메쉬 번호로 200~300이다.
바람직하게는, 상기 제 2 연마부에는 상단 및 하단으로 2~8쌍의 연마 브러쉬가 직렬로 배열되고, 상기 연마 부러쉬의 표면 거칠기는 메쉬 번호로 400~1200이다.
바람직하게는, 상기 산세부는 2~3 개의 산세조를 포함하고, 상기 산제조의 산세액은 염산 15~20%를 포함하며 65~90℃의 온도를 유지한다.
또한, 본 발명은, 열연강판을 준비하는 단계; 상기 열연강판의 표면에 형성된 스케일을 분쇄하는 단계; 상기 열연강판의 표면을 1차 연마 브러쉬 처리하는 단계; 상기 1차 연마 브러쉬 처리된 열연강판을 산세 처리하는 단계; 상기 산세처리된 열연강판의 표면을 2차 연마 브러쉬 처리하는 단계; 및 상기 열연강판의 표면에 합금도금층을 형성하는 단계를 포함하고, 그리고 상기 1 차 연마 브러쉬 처리, 상기 산세처리 및 상기 2 차 연마 브러쉬 처리는 순차적으로 그리고 연속적으로 행해지는 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조방법에 의하여 달성된다.
여기에서, 바람직하게는 상기 2 차 연마 브러쉬 처리하는 단계, 이 후에 환원 가열처리 단계를 추가적으로 포함한다.
바람직하게는, 상기 2 차 연마 브러쉬의 회전속도는 1000~2000rpm이다.
바람직하게는, 상기 합금도금층은 0.1~15중량%의 알루미늄 (Al), 1~4 중량%의 마그네슘 (Mg), 잔부 아연 (Zn) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 온도가 440~500℃인 도금욕에 침지하여 형성한다.
바람직하게는, 상기 합금도금층은 Zn, Zn-MgZn2 및Zn-Al-MgZn2 조직으로 이루어진다.
본 발명의 합금도금강판의 제조장치를 사용하여. 산세 전후로 연마 브러쉬로 이물질을 제거하고 조도를 형성함으로써, 표면 외관이 미려한 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판을 제조할 수 있다.
도 1은 종래의 합금도금강판의 제조장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금도금강판의 제조장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금도금강판의 제조장치의 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 표면외관 및 도금 밀착성이 우수한 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
도금강판의 표면외관 및 도금 밀착성을 확보하기 위해서는, 용융도금 전 이물질 제거 및 표층 조도를 제어하는 기술의 확보가 매우 중요하다. 본 발명에서는, 종래의 산세공정 전후에 복합적인 브러슁 공정을 도입하여 산세설비 단축 효과 및 표면외관, 광택도 등의 표면특성이 우수한 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판의 제조 장치 및 방법을 제공한다.
더 상세하게는, 본 발명에서는, 산세공정 전단의 연마 브러슁(Abrasive Brushing) 공정에 의하여 산세가 잘 되지 않는 표면 스케일층이 제거되고 산세성을 증가시켜 산세 공정을 단축하고, 산세공정 후단에 연마 브러슁 공정을 연계하여 산세처리 열연강판의 잔류 스케일 제거 및 강판의 표면조도를 선택적으로 적절하게 제어하여, 표면외관 및 도금 밀착성을 확보할 수 있다.
상기와 같은 제조방법을 사용함으로써, 본 발명은 열간압연된 저탄소강, 극저탄소강, 망간, 실리콘 등의 합금 원소를 함유하는 고강도 탄소강 및 고탄소강의 스케일을 효과적으로 제거할 수 있다.
탄소강이 고온에서 열간압연되면, 강종 및 열연압연시의 온도, 권취온도 등에 따라, 5~20 마이크로 미터 두께의 스케일 층이 표층에 잔존하게 된다. 이러한 열연 스케일은 고온의 염산을 사용하는 도 1의 종래의 화학적인 방법으로도 제거될 수 있다.
그러나, 상기 종래의 강산에 의한 스케일 제거방법은 대규모 산세정 처리 설비가 필요하기 때문에, 초기 투자비의 규모가 크고, 대규모 산세정에 수반하는 폐액의 처리가 반드시 필요하다. 또한 산 증기 발생으로 인한 작업 환경 저해, 폐산 처리로 인한 유해성 유발 등의 환경적 문제 또한 동반하게 된다. 따라서 이러한 문제점을 최소화하기 위해서는 산세정 공정을 단축하려는 노력이 요구된다.
또한, 산세 공정의 품질 측면에서, 산세처리 시 강종별 강성분에 따라 각기 다른 표면 품질을 나타내기 때문에, 현재의 설비로는 산세처리 열연강판의 표면을 수요자의 요구에 따라 공급하기가 쉽지 않다. 특히, 최근 들어 자동차 및 건자재용 구조재의 고강도화 및 경량화가 요구되면서, 망간, 실리콘 등의 난산세성 원소를 약 1~2% 이상 첨가하는 열연강판이 늘어나고 있고, 표면 품질의 문제가 나타나는 경우가 많아지고 있다.
기계적 성질 향상을 위해 첨가되는 실리콘 (Si)은 고강도 열연강판의 표면품질 특성을 저해하는 주된 원인으로 나타나고 있다. 고 Si첨가강의 경우 고온 열간압연 중, 스케일 층 계면에 실리콘 산화물(SiO2) 및 철-실리콘 계 산화물(Fe2SiO4)이 형성되어 스케일 박리가 용이하지 않으며, 통상적인 염산이나 황산 용액을 이용한 산세처리 이후에도 압연방향으로 줄무늬 형태의 산화물이 잔존하여 산세처리 고강도 열연강판의 주요한 결함으로 나타난다. 열연강판의 표면에 잔류되는 산화물은 후속되는 냉간압연 공정이나 용융아연도금 공정에서도 텐트성 결함이나 미도금 등을 발생시키는 주요한 요인으로 작용한다. 이러한 잔류 스케일은 화학적인 방법인 염산 산세를 통해서는 제거가 매우 어렵다. 고강도 Si 첨가 열연강판의 경우는 스케일 계면에 형성된 페이얼라이트 (Fayalite)가 강판 내부와 매우 치밀하게 결합되어 있어서 스케일 브레이커에 의해 계면까지 크랙을 전파시키는 것이 쉽지 않으며, 산세성이 열위하게 된다. 따라서 스케일 브레이커와 산세 처리 설비 만으로는 고 Si 첨가강의 표면에 잔류하는 페이얼라이트를 완전히 제거하는 데는 한계가 있다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 산세 전후단에 연마 브러슁 공정을 연계하여 실시하는 방법을 제안하고 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 합금도금강판의 제조장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1에서는 종래의 합금도금강판의 제조장치의 개략도를 나타내고 있다. 종래에는 페이오프 릴 (1), 용접기 (2) 및 루퍼 (3)를 통과한 열연강판을 스케일 브레이커 (4)를 이용하여, 강판 표면의 스케일을 분쇄한 후, 산세부 (5) 및 수세조 (6)를 포함하는 산세공정에 의해 스케일을 제거한 다음, 환원 가열로(7)에서 가열처리하고, 용융 도금조 (8), 가스 와이핑 (9) 및 합금화 처리장치 (10)를 통해 합금도금강판을 제조하였다.
도 2에서는 본 발명의 합금도금강판 제조장치의 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다. 종래에는 열연강판의 스케일을 제거하는 수단으로서, 산세부 (5) 만을 구비하는 것과는 다르게, 본 발명의 합금도금강판의 제조장치는 산세부 (5) 전후에 제 1 연마부 (21) 및 제 2 연마부 (22)를 배치하였다. 이와 같은 차이로 인하여, 본 발명의 합금도금강판의 제조장치는 산세처리의 횟수를 줄일 수 있어 경제적이며, 산세부 (5)에서의 산세처리 만으로 제거하기 어려웠던 스케일 등의 이물질의 제거가 완벽하게 이루어질 수 있고, 표면조도의 형성이 용이하여, 미려한 표면품질을 갖는 함금도금강판을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 합금도금강판의 제조장치를 사용하여, 합금도금강판을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 열간압연을 거친 열연강판을 준비한다. 상기 열연강판은 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 극저 탄소강, 저탄소강, 고강도 탄소강 및 고탄소강 등이 적용될 수 있다.
상기 열연강판은 열간압연 등의 제조과정에서 스케일(철산화물, scale)이 형성된 것일 수 있다. 이러한 열연 스케일은 후속되는 도금공정에서 도금 밀착성을 저하시키고, 결국 표면품질의 저하를 야기하는 문제가 있기 때문에 제거를 요한다.
다음에, 상기 열연강판의 표면에 형성되어 있는 열연 스케일에 균열(crack)을 발생시킨다. 상기 열연 스케일에 균열을 발생시키는 장치로는 상기 열연 스케일에 물리적으로 균열을 발생시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 열연강판을 연신 및 벤딩하여 열연 스케일에 균열은 발생시킬 수 있는 스케일 브레이커 (4)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 스케일 브레이커는 장력 및 연신을 부여할 수 있는 텐션 브라이들 롤(Tension bridle roll), 안티-캠버 롤(Anti-camber roll), 레벨러 롤(Leveller roll) 및 벤딩 롤(Bending roll)로 구성될 수 있으며, 이중 안티-캠버 롤과 레벨러 롤은 열연강판의 형상을 평탄하게 고정해주는 역할을 한다.
상기와 같이 스케일 브레이커 (4)를 이용하는 경우, 연신율과 벤딩량이 클수록 스케일층의 크랙 발생 효과는 증가하지만, 너무 과도한 연신율과 벤딩량은 열연강판의 재질을 손상시킬 위험이 있으므로, 상기 연신율은 0.5~3.0%가 바람직하며, 벤딩 롤에 의한 벤딩량은 10~50mm로 제한하는 것이 바람직하다. 연신율이 0.5% 미만이거나 벤딩량이 10mm 미만이면 크랙 발생 효과가 미흡하고, 반면 연신율이 3% 초과하거나 벤딩량이 50mm를 초과하게 되면 재질이 경하게 되고 형상교정이 과도하게 되는 문제가 있다.
다음에, 제 1 연마부 (21)의 1차 연마 브러쉬 처리를 하게 되는데, 롤 타입의 브러쉬를 사용하여 열연강대의 진행 방향과 역방향 혹은 순방향으로 고속 회전하는 것이 효과적이며, 역방향의 경우 스케일 제거 효과가 우수하며, 순방향 회전의 경우 표면조도 조절 효과를 얻을 수 있다.
브러시 롤의 거칠기는 메쉬 번호(Mesh number: 단위 인치당 연마재 개수)로 구분하며, 메쉬 번호가 작으면 연마재의 입도가 크므로 스케일 제거능은 증가하나, 너무 강한 연마는 열연강판 모재에 흠 또는 스크래치 등의 결함을 유발할 수 있으므로 적절한 거칠기의 브러쉬 롤을 선정할 필요가 있다. 1차 연마 브러쉬 처리는 열역학적으로 안정하며, 상대적으로 산세가 어려운 헤마타이트(Hematite, Fe2O3)를 제거해줄 수 있어, 후속 공정인 산세 공정의 효과를 높일 수 있다.
상기 1차 연마 브러쉬 공정에 사용되는 연마 롤은 상 하단으로 2~3단 구성되는 것이 바람직하다. 브러쉬 롤의 재질은 고분자 나이론 수지에 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드 등의 연마입자가 함유된 것이 바람직하며, 여기에 폴리우레탄, 페놀계의 수지를 혼합하여주면, 접착력 및 연마효과를 증대시킬 수 있다. 연마 브러쉬는 메쉬 번호 기준으로 200~400 범위가 적당하다. 1차 연마 브러슁의 주된 목적은 표층의 안정화된 Fe2O3 산화물을 제거하고 산세를 촉진하는데 목적이 있으므로 너무 강한 연마 브러슁은 스케일 아래 부분인 강판과 스케일 계면층에 스크래치 등의 결함을 유발할 수 있다. 그러므로 산세 이후 결함이 발생하는 원인이 될 수도 있다. 표층의 산세성이 열위한 Fe2O3 스케일층을 연마브러슁을 통해 효과적으로 제거하기 위해서는 연마 브러쉬 200~400메쉬가 적당하다. 메쉬가 작을수록 연마 브러쉬에 들어가는 연마재 입자가 굵은 것을 의미하며, 200~400메쉬 정도의 경우 제거 효율이 우수하며, 스크래치 등의 결함을 유발하지 않는다.
본 발명의 산세부 (5)에서의 산세처리는, 산세부 (5) 전후의 제 1연마부 (21) 및 제 2 연마부 (22)에서의 연마 브러쉬 처리에 의하여, 종래의 산세부 (5)에서의 공정과 대비하여, 약 50%의 길이로 설비를 단축할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 산세부 (5)는 2~3개의 산세조만을 포함하여도 필요로 하는 산세공정을 마칠 수 있다. 상기 산세공정에 바람직하게는 적용될 수 있는 산세용액은 염산 15~20%의 농도, 산세액 온도는 65~90℃의 범위를 가지는 것이 바람직하다.
상기 산세부 (5)에서 산세처리를 마친 열연강판은, 이어서 배열되어 있는 제 2 연마부 (22)의 2차 연마 브러쉬 처리된다. 산세처리 이후에 수행되는 2 차 연마 부러쉬 처리는 잔류 페이얼라이트를 제거하고, 표면 조도 조절 및 광택도를 부여한다. 상기 제 2 연마부 (22)의 연마 브러쉬는 1000~2000 rpm 범위로 고속으로 회전하는 것이 바람직하며, 상, 하단 2개의 브러쉬 롤이 2~8 쌍 직렬로 배열되는 것이 바람직하다. 1차 연마 브러슁에 대비하여 고운 재질의 브러쉬를 이용하고 고속으로 회전을 하게 되는데, 고속으로 회전하여 표층부의 잔유물 제거 효율성을 높이며, 표층에 깊은 형태의 스크레치 발생을 막아 이후 용융도금 시의 표면결함 발생을 방지할 수 있다. 연마 브러쉬의 대수는 2대 이상이 효율적이며 8대 이상에서는 충분히 스케일 잔유물을 제거할 수 있으므로 더 이상의 설치는 필요치 않다. 연마 브러쉬를 다단 사용할 경우에는 거친 연마 브러쉬에서 고운 연마 브러쉬 순으로 적용하는 것이 효과적이다.
상기 제 2 연마부 (22)의 연마 브러쉬의 거칠기는 잔류 스케일 제거능 및 요구되는 표면조도에 따라 메쉬 번호 기준으로 400~1200 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 연마 브러쉬의 메쉬 번호가 400보다 작으면 산세처리 열연강판 표면에 깊은 스크래치 및 파인 흠 등의 표면 결함을 형성하게 되고, 메쉬 번호가 1200보다 크면 잔류 페이얼라이트 제거가 용이하지 않으므로 위의 조건으로 한정한다. 연마 브러쉬 롤은 메쉬 번호가 작은 것(거친 연마)에서부터 큰 것(부드러운 연마)으로 순차적으로 적용하여 표면 평균조도를 선택적으로 1.0 마이크로 미터 이하까지 미려하게 조절하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 연마부 (22)의 연마 브러쉬의 회전 방향은, 제 2 연마부 (22)에서 상하로 2~8 쌍이 직렬로 배열된 브러쉬 롤이 한 쌍씩 차례로 역방향-순방향-역방향-순방향 순으로 회전하는 것이 바람직하다. 이렇게 순차적으로 역방향의 연마 브러쉬 롤을 회전시킴으로써, 효과적으로 열연강재의 잔류 스케일을 제거하고, 표면 평균 조도 확보를 확보할 수 있다.
상기 제 2 연마부 (22)에서의 2 차 연마 브러쉬 처리는 이후에 도금되는 도금액의 젖음성을 향상시키며 도금 조직을 미세화하여 표면외관 품질을 우수하게 한다.
상기 제 2 연마부 (22)에서의 상기 2 차 연마 브러쉬 처리 이후, 바람직하게는, 환원 가열로 (7)에서의 환원 가열처리 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 환원 가열처리는 통상의 방법에 의하며, 특별히 제한되는 것은 아니나, 질소 80~90%, 수소 10~20%의 환원 분위기에서 500~550℃의 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 열연강판의 재질의 변경을 최소화하고 도금성을 확보하기 위해서는 강판을 상기의 500~550℃의 온도로 가열하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 상기 제 1 차 및 제 2 차 연마 브러쉬 처리 이후, 합금 도금층을 형성하기 전에 스킨패스 밀(23)을 추가적으로 구비하여 공정을 실시할 수 있다.
상기 스킨패스 밀은 연마브러쉬 처리 후의 표면조도를 조절할 수 있기 때문에 필요에 따라서 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 연마 브러쉬 처리에 의해 미세하게 남을 수 있는 스크래칭성 결함을 완벽히 제거해 주는 것이 가능하며, 스킨패스 밀에 의한 연신율은 0.5%이하로 강판의 재질변경을 최소화하면서 표면결함을 제거해 주는 것이 바람직하다.
상기와 같은 열연강판의 스케일을 제거하는 단계들을 거친, 본 발명의 열연강판은 열연강판의 표면에 합금도금층을 형성하는 단계를 실시하게 된다.
본 발명의 합금도금층의 형성은 용융 도금조 (8)의 아연-알루미늄-마그네슘계 합금도금욕에 침지하여 형성하는 것이 바람직하며, 상기 합금도금욕은 0.1~15중량%의 알루미늄, 1~4 중량%의 Mg, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물로 이루어지는 아연-알루미늄-마그네슘계 합금도금욕인 것이 바람직하다. 상기 용융아연 도금욕 내의 Al 함량이 0.1% 미만인 경우에는 열연강판과 도금층 계면에 Fe-Al계 금속간 화합물의 형성이 미약하여 도금 밀착성이 열위하게 나타나며, 반면 15%를 초과하는 경우에는 도금욕의 융점이 높아져서 도금욕 관리 및 도금 후 냉각 관리 등의 문제가 있다. 또한, 상기 용융아연 도금욕 내의 Mg 함량이 1% 미만인 경우에는 Mg 첨가에 의한 내식성 향상 효과를 얻을 수 없으며, 반면 4%를 초과하는 경우 도금욕 내 드로스 형성이 과다하여 도금욕 관리가 어려울 뿐만 아니라, 도금 표면품질이 저하되는 문제가 있다.
또한, 상기 합금도금욕의 온도는 440~500℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 도금 조직은 Zn 단상, 2원계 Zn-MgZn2 공정상 및3원계 Zn-Al-MgZn2 공정상으로 구성되는 것이 바람직하다. 연마 브라슁 처리를 통한 계면 청정화 및 핵성장 촉진으로 도금욕내의 Al과의 반응성을 증대시키며, 3원계 Zn-Al-MgZn2 합금상의 계면층 분포를 상향시키기 때문이다.
상기 합금도금된 도금강판을 용융 도금조 (8) 상단의 공기 또는 질소를 사용하는 가스 와이퍼 (9)로 도금 부착량을 조절할 수 있으며, 이때 도금 부착량을 80~800g/m2으로 조절함이 바람직하다.
이후, 냉각대 (11)에서 냉각처리를 거치게 되고, 다음으로, 스킨 패스 밀 (12) 처리 및 텐숀 레벨러 (13)에 의해 표면조정 및 형상교정이 행해지며, 필요에 따라 후처리부 (14)에서 크롬산 처리, 수지코팅 또는 방청유 처리 등의 후처리를 실시할 수 있다. 그리고, 텐숀 릴 (15)에서 열연강판을 코일 형태로 감아줌으로써, 최종 아연-알루미늄-마그네슘 합금도금강판을 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[
실시예
1]
저탄소 열연강판(두께 2.0mm x 폭 1200mm)을 도 2와 같은 합금도금강판의 제조장치에서, 라인 스피드 100mpm으로 하기 표 1과 같은 처리 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과 종래의 산세 처리한 열연강판과 비교하여, 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도 1.0 미크론 수준 이하 (산세 강판의 경우 1.2~1.5 미크론 수준)를 얻었으며, 표면의 광택도는 우수하였다.
| 구 분 | 처리 조건 |
| 1차 연마 브러쉬 | 브러쉬 롤 2쌍 (전후단 롤: 메쉬 번호240), 회전수 1000 rpm |
| 저온 가열 | 유도가열 100kHz, 온도 100℃ |
| 산세 처리 | 염산 15%, 온도 80 ℃ |
| 2차 연마 브러쉬 | 브러쉬 롤 2 쌍 (전단 롤: 메쉬 번호 600, 후단 롤: 메쉬번호800 ), 회전수 1000rpm |
| Zn-Al-Mg 도금조건 | 도금욕 조성: Zn- 6%Al- 3%Mg, Pot 온도: 440 ℃, 강판인입온도: 450 ℃ |
[
실시예
2]
저탄소 열연강판 (두께 2.3mm x 폭 1000mm)을 도 2와 같은 합금도금강판의 제조장치에서, 라인 스피드 80mpm으로 하기 표 2와 같은 처리 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과 종래의 산세 처리한 열연강판과 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도 1.0 미크론 수준 이하를 얻었으며, 표면 광택도가 우수하였다. Zn-Al-Mg 합금도금 시 표면외관이 우수한 강판을 제조 하였다.
| 구 분 | 처리 조건 |
| 1차 연마 브러쉬 | 브러쉬 롤 2쌍 (전후단 롤: 메쉬 번호240), 회전수 1000 rpm |
| 저온 가열 | 직화가열 (강판 표면온도 100℃) |
| 산세 처리 | 염산 15%, 온도 80 ℃ |
| 2차 연마 브러쉬 | 브러쉬 롤 2 쌍 (메쉬 번호 600), 회전수 1200 rpm |
| Zn-Al-Mg 도금조건 | 도금욕 조성: Zn- 3%Al- 3%Mg, Pot 온도: 440 ℃, 강판인입온도: 450 ℃ |
[
실시예
3]
고탄소 열연강판(C: 0.4 wt%, Mn: 1.4 wt%, Si: 0.1 wt%; 두께 4.0mm x 폭 1200mm)을 도 2와 같은 합금도금강판의 제조장치에서, 라인 스피드 50mpm으로 하기 표 3과 같은 처리 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과, 종래의 산세 처리한 열연강대와 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도 1.0 미크론 수준을 얻었으며, 표면의 광택도는 우수하였다. Zn-Al-Mg 합금도금시 표면외관이 우수한 강판을 제조 하였다.
| 구 분 | 처리 조건 |
| 1차 연마 브러쉬 | 브러쉬 롤 2쌍 (전후단 롤: 메쉬 번호240), 회전수 1000 rpm |
| 저온 가열 | 직화가열 (강판 표면온도 120℃) |
| 산세 처리 | 염산 15%, 온도 85 ℃ |
| 2차 연마 브러쉬 | 브러쉬 롤 6 쌍 (메쉬 번호 240 2쌍, 메쉬 번호 400 2쌍, 메쉬 번호 600 2쌍), 회전수 1200 rpm |
| Zn-Al-Mg 도금조건 |
도금욕 조성: Zn- 1.6%Al- 1.6%Mg, Pot 온도: 440 ℃, 강판인입온도: 450 ℃ |
[
실시예
4]
고 Si첨가 고강도 탄소강(C: 0.1wt%, Mn: 1.6wt%, Si: 1.5wt%을 함유, 두께 2.7mm X 폭 1450mm)을 도 2와 같은 합금도금강판의 제조장치에서, 라인 스피드 50mpm으로 하기 표 4와 같은 처리 조건에서 연속적으로 통판시킨 결과, 종래의 산세 처리한 열연강대와 비교하여 잔류 스케일은 유사 수준으로 1% 미만, 평균 표면조도 0.5 마이크론 수준을 얻었으며, 표면의 광택도는 우수하였다.
| 구 분 | 처리 조건 |
| 1차 연마 브러쉬 | 브러쉬 롤 2쌍 (전후단 롤: 메쉬 번호 240), 회전수 1000 rpm |
| 저온 가열 | 유도가열 주파수 200kHz, 온도 120℃ |
| 산세 처리 | 염산 15%, 온도 85 ℃ |
| 2차 연마 브러쉬 | 브러쉬 롤 8 쌍 (메쉬 번호 240 3쌍, 메쉬 번호 400 3쌍, 메쉬 번호 600 2쌍), 회전수 1200 rpm |
| Zn-Al-Mg 도금조건 | 도금욕 조성: Zn- 11%Al- 3%Mg, Pot 온도: 480 ℃, 강판인입온도: 490 ℃ |
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도면을 참조하여 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
1: 페이오프 릴 2: 용접기
3: 루퍼 4: 스케일 브레이커
5: 산세조 6: 수세조
7: 환원 가열로 8: 용융 도금조
9: 가스 와이핑 10: 합금화 처리장치
11: 냉각대 12: 스킨 패스 밀
13: 텐숀 레벨러 14: 후처리부
15: 텐숀 릴 21: 제 1 연마부
22: 제 2 연마부 23: 스킨 패스 밀
3: 루퍼 4: 스케일 브레이커
5: 산세조 6: 수세조
7: 환원 가열로 8: 용융 도금조
9: 가스 와이핑 10: 합금화 처리장치
11: 냉각대 12: 스킨 패스 밀
13: 텐숀 레벨러 14: 후처리부
15: 텐숀 릴 21: 제 1 연마부
22: 제 2 연마부 23: 스킨 패스 밀
Claims (9)
- 열연강판을 산세처리하는 산세부를 포함하는 합금도금강판의 제조장치로서,
상기 산세부의 전단 및 후단에 각각 제 1 연마부 및 제 2 연마부가 구비되고, 상기 제 2 연마부의 후단에는 합금도금층의 형성수단이 구비되며,
상기 제 1 연마부는 상기 열연강판의 표면을 1 차 연마 브러쉬 처리하도록 구성되고,
상기 산세부는 상기 제1연마부에서 1 차 연마 브러쉬 처리된 열연강판을 산세처리 하도록 구성되고,
상기 제 2연마부는 상기 산세부에서 산세 처리된 열연강판의 표면을 2 차 연마 브러쉬 처리하도록 구성되고,
상기 합금도금층의 형성수단은 0.1~15중량%의 알루미늄 (Al), 1~4 중량%의 마그네슘 (Mg), 잔부 아연 (Zn) 및 불가피한 불순물을 포함하고 온도가 440~500℃인 도금욕에의 침지 및 합금화 처리에 의하여 합금도금층이 형성되도록 구성되고, 그리고
상기 1 차 연마 브러쉬 처리, 상기 산세처리 및 상기 2 차 연마 브러쉬 처리는 순차적으로 그리고 연속적으로 행해지는 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연마부에는 상단 및 하단으로 2~3쌍의 연마 브러쉬가 직렬로 배열되고, 상기 연마 부러쉬의 표면 거칠기는 메쉬 번호로 200~400인 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 연마부에는 상단 및 하단으로 2~8쌍의 연마 브러쉬가 직렬로 배열되고, 상기 연마 부러쉬의 표면 거칠기는 메쉬 번호로 200~1200인 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 산세부는 2~3 개의 산세조를 포함하고, 상기 산제조의 산세액은 염산 15~20%를 포함하며 65~90℃의 온도를 유지하는 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조장치.
- 열연강판을 준비하는 단계;
상기 열연강판의 표면에 형성된 스케일을 분쇄하는 단계;
상기 열연강판의 표면을 1차 연마 브러쉬 처리하는 단계;
상기 1차 연마 브러쉬 처리된 열연강판을 산세 처리하는 단계;
상기 산세처리된 열연강판의 표면을 2차 연마 브러쉬 처리하는 단계; 및
상기 열연강판의 표면에 합금도금층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 합금도금층은 0.1~15중량%의 알루미늄 (Al), 1~4 중량%의 마그네슘 (Mg), 잔부 아연 (Zn) 및 불가피한 불순물을 포함하고 온도가 440~500℃인 도금욕에의 침지 및 합금화 처리에 의하여 형성되며, 그리고 상기 1 차 연마 브러쉬 처리, 상기 산세처리, 상기 2 차 연마 브러쉬 처리 및 상기 합금도금층의 형성은 순차적으로 그리고 연속적으로 행해지는 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 합금도금층을 형성하는 단계 이전에 환원 가열처리 단계를 추가적으로 포함하는 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 2 차 연마 브러쉬의 회전속도는 1000~2000rpm인 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조방법.
- 삭제
- 제 5 항에 있어서, 상기 합금도금층은 Zn, Zn-MgZn2 및 Zn-Al-MgZn2 조직으로 이루어지는 표면외관이 우수한 합금도금강판의 제조방법.
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| JP2013014794A (ja) | 2011-06-30 | 2013-01-24 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 外観均一性に優れた高耐食性溶融亜鉛めっき鋼板 |
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