KR100312405B1

KR100312405B1 - 표면품질이 우수한 용융아연 도금강판 제조방법

Info

Publication number: KR100312405B1
Application number: KR1019970077443A
Authority: KR
Inventors: 전선호
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 2001-12-17
Also published as: KR19990057392A

Abstract

본 발명은 최근에 재로스팡글 용융아연 도금강판이 자동차 외판용으로 사용되고 있으나, 도금시 용융상태의 아연도금층 표면의 산화에 의한 유동성 저하로 인하여 표면 요철의 흐름무늬가 발생하게 되므로 표면 외관 저하 및 도장처리시 이 결함이 도장층 표면으로 전사되게 되므로 이러한 표면 결함을 방지하기 위하여 도금욕의 Al농도 증가에 의한 유동성 향상과 강판인입온도 및 도금욕 온도와 에어나이프와 강판과의 거리등과 같은 도금조건 제어에 의한 산화피막 형성정도를 조정하는 것에 의해서 흐름무늬 발생이 없고 표면형상이 미려한 용융아연 도금강판 제조방법에 관한 것이다

Description

표면품질이 우수한 용융아연 도금강판 제조방법

본 발명은 표면품질이 우수한 용융아연 도금강판 제조방법에 관한것으로서, 특히 도금욕 Al농도, 에어나이프(Air knife)와 강판과의 거리, 강판인입온도 및 도금욕 온도 등의 도금조건을 조정함으로써 흐름무늬 발생이 없고 표면형상이 미려한 용융아연 도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

용융아연 도금강판은 내식성이 우수한 표면처리강판을 경제적으로 생산할 수 있기 때문에 종전의 건자재용으로 물론 가전용 및 자동차용 강판으로 수요가 증가하고 있다. 특히 지금까지 자동차용 표면처리강판은 주로 전기아연 도금강판 또는 합금화 용융아연 도금강판이 주로 사용되고 있으나 용융아연 도금강판의 우수한 내식성과 경제성으로 인해 최근에는 용융아연 도금강판이 자동차외관용으로 사용되는 등 용융아연 도금강판의 사용범위가 확대되고 있다.

이와같이 고급강판으로의 수요가 확대됨에 따라 용융아연 도금강판의 표면외관에 대한 요구가 더욱 엄격해 지고 있다. 특히 자동차 외판용으로 사용되는 용융아연 도금강판은 최종적으로 도금처리되기 때문에 도금층 표면은 도장처리시 도장층 표면으로 전사되는 흐름무늬가 발생하지 않는 미려한 표면외관이 요구되고 있다. 이러한 용융아연 강판의 흐름무늬 결함은 도금층 표면의 작은 응고선(Sag line)들이며, 오션웨이브(Ocean wave)와 같이 보이게 된다. 또한 흐름무늬 결함은 아연도금 두께차에 의한 표면요철로써 일정한 간격과 진폭을 가지고 있으므로 도장처리시 표면에 전사되어 표면 외관을 저해할 뿐만아니라 표면 거칠기를 증가시키고 광택도를 저하시키며 시간이 경과함에 따라 경시적으로 흑점화되어 표면외관을 저해하게 된다.

이러한 도금층의 흐름무늬를 방지하기 위한 종래의 공지기술로써는 미국 특허 4,330,574호에서와 같이, 전 도금공정을 불확실성 질소 분위기의 챔버(Chamber)로 밀폐시키고 도금부착량 조절 장치인 A/K를 이 챔버내에 위치시키며, 와이핑 가스는 고순도 질소를 사용하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이 방법은 도금욕을 빠져 나온 용융상태의 아연도금층이 A/K 상부까지 불확실성 분위기로 유지되기 때문에 도금층 표면이 산화되지 않음으로 흐름무늬 방지에 어느 정도 효과를 나타내게 되나, 이어지는 용액분사 재로스팡글 제조장치에 들어가기 전까지의 구간에서 산화되기 때문에 흐름무늬를 완전히 방지하는 것이 불가능하며, 추가적인 설비 보완 및 개조를 전제로 하기 때문에 경제적으로 바람직하지 않다.

본 발명은 제로스팡글 용융아연 도금강판의 흐름무늬 결함을 추가적인 설비 보완 및 개조 없이 방지하는 방법을 연구한 결과, 도금욕의 Al농도, 강판인입온도 및 도금욕 온도, A/K와 강판과의 거리와 같은 도금조건을 조정하므로써 흐름무늬 발생이 없고 표면형상이 미려한 용융아연 도금강판 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 도금욕 Al농도가 0.18∼0.28wt%이고, 도금욕 온도가 450∼480℃인 도금욕에 도금욕 온도와 동일한 온도로 가열된 피도금재를 통과시켜 용융아연 도금한 후 A/K와 강판과의 거리가 3∼9㎜로 유지되는 A/K의 고압의 에어로 도금부착량을 조정하는 흐름무늬 발생이 없고 표면형상이 미려한 용융아연 도금강판 제조방법이다.

도 1은 도금욕 Al농도, 강판인입온도 및 도금욕 온도변화에 따른 흐름무늬 발생경향 변화도를 나타낸 도면,

도 2는 도금욕 Al농도, 에어나이프와 강판과의 거리변화에 따른 흐름무늬경향 변화도를 나타낸 도면이다.

제로스팡글 용융아연 도금강판의 흐름무늬 발생 시점 및 발생요인을 검토한 다음과 같다. 흐름무늬 발생은 도금욕을 빠져나온 강판이 A/K의 고압의 에어 및 대기와 접촉하면서 형성되는 도금층 표면의 산화피막의 유동성과 그 내부의 용융아연의 용융아연의 유동성 차이가 도금층 두께 차로 나타나는 표면요철 현상이었다.

따라서 본 발명은 용융아연의 유동성에 영향을 미치는 도금인자인 도금욕의 Al농도, 강판인입온도 및 도금욕 온도, A/K와 강판과의 거리, A/K높이 등의 도금조건을 적절히 제어함으로써 흐름무늬 발생이 없는 제로스팡글 용융아연 도금강판을 제조하는 것이 가능함을 도출하였다. 즉 도금욕의 Al농도 증가에 의해서 흐름무늬 발생을 방지할 수 있는 강판인입온도 및 도금욕 온도의 영역 및 A/K와 강판과의 거리를 확장시켰다.

도 1과 같이 흐름무늬가 발생하지 않는 적정 강판인입온도 및 도금욕 온도는 Al농도가 증가함에 따라 그 영역은 증가하고 있다. 즉 도금욕의 Al농도 0.18∼0.20wt%에서는 흐름무늬가 발생하지 않는 강판인입온도 및 도금욕 온도가 470∼480℃이나 도금욕의 Al농도가 0.22∼0.24wt%으로 증가하게 되면 460∼480℃로 확장하게되며, 도금욕 Al농도가 0.26∼0.28wt%으로 증가하게 되면 450∼480℃으로 더욱더 확장되므로 강판인입온도 및 도금욕 온도를 낮추어 작업할 수 있음을 알 수 있다.

또한 흐름무늬가 발생하지 않는 A/K와 강판과의 거리구간을 도금욕 Al농도 변화에 따라 나타낸 도 2 도에 의하면, 도금욕의 Al농도가 0.18∼0.20wt%일 경우에는 적정 에어나이프와 강판과의 거리는 3㎜이하로 제한되나 도금욕 Al농도가 0.26∼0.28wt%으로 증가시킴에 따라 9㎜로 크게 확장됨을 알 수 있다.

이와 같이 도금욕의 Al농도를 증가시킴에 따라 흐름무늬가 발생하지 않는 도금조건이 완화되는 것은 도금욕의 Al농도 증가에 따라 도금욕의 유동성이 크게 향상되기 때문이다. 따라서 통상적인 0.18wt%∼0.20wt%인 도금욕에서 도금시에는 도금층 표면에 형성되는 산화피막의 낮은 유동성과 도금층 내부의 높은 유동성과의 유동성 차이에 의해서 흐름무늬가 발생하게 되므로 가능한 강판인입온도 및 도금욕 온도가 높게 관리하는 것이 바람직하다. 이에 반해 도금욕의 Al농도가 높게 되면 도금욕내 및 도금층 표면의 용융아연의 유동성이 개선되므로 도금욕 온도를 저하시키는 것이 가능한 것으로 판단된다.

또한 도금욕의 Al농도가 낮은 경우에는 용융아연의 유동성이 낮기 때문에 A/K와 강판과의 거리를 최대한으로 짧게하여 낮은 압력으로 용융아연을 제거하여야 도금층 표면에 형성되는 유동성이 낮은 산화피막을 최대한으로 줄일 수 있기 때문에 흐름무늬 형성을 방지할 수 있게 된다. 이에 반해 도금욕의 Al농도를 증가시키면 용융아연의 유동성이 향상되기 때문에 A/K와 강판과의 거리증가 및 이에 따른 A/K의 토출압이 높게하여도 도금층 표면의 산화피막 형성에 따른 용융아연의 유동성 감소분을 충분히 만회할 수 있으므로 A/K와 강판과의 거리를 확장하여 조업하는 것이 가능한 것으로 판단된다.

그러나 도금욕의 Al은 아래식과 같이 FeZn₇의 하부드로스(Bottom dross)와 반응하여 상부드로스(Top dross)화 되기 때문에 도금욕이 청정하게 되나, 많은 상부드로스(Top dross)가 도금층에 혼입되어 표면결함을 일으키기 때문에 본 발명에서는 도금욕의 Al농도 상한을 0.28wt%으로 한정한다.

5Al + FeZn₇(하부드로스)→Fe₂Al₅(상부드로스)+14Zn

또한 강판인입온도 및 도금욕 온도의 상한을 480℃로 설정한다. 이는 이들 온도가 480℃이상이 되면 도금욕의 유동성 향상 효과보다 도금욕 표면에 형성되는 상부드로스 량이 크게 증가하며, 이렇게 형성된 드로스가 도금층 표면에 부착되는 드로스 부착결함을 유발하기 때문에 바람직하다.

또한 본 발명에서 A/K와 강판과의 간격을 3∼9mm으로 설정한다. 이는 A/K와 강판과의 거리가 3mm이하일 경우에는 강판의 진동에 의해서 A/k와의 강판이 부딪치기 때문에 립마크(lip mark)가 발생하게 되고, 이들 간격이 9mm이상의 경우에는 도금부착량을 맞추기 위해서는 A/K 토출압을 높게 관리하여야 함으로, 도금층 표면의 두꺼운 산화피막 형성에 따른 유동성 감소로 흐름 무늬가 발생하기 때문이다.

본 발명에서의 A/K높이는 통상적으로 관리하는 범위인 250∼300mm으로 한다. A/K높이가 250mm이하에서는 와이핑 가스에 의해서 제거된 용융아연 및 ZnO의 산화입자가 도금층에 부착되는 표면결함이 발생하게 되며, 300mm이상에서는 A/K와 강판과의 거리가 짧은 경우, 강판의 진동이 증가하게 되므로, 강판과 A/K가 부딪쳐서 A/K 립마크(lip mark)를 발생시키기 때문이다.

따라서 도금욕 Al농도, 강판인입온도 및 도금욕 온도, A/K와 강판과의 거리와 같은 도금 조건을 적절히 제어할 경우, 흐름무늬 발생이 없는 자동차 외판용 용융아연 도금강판을 추가적인 설비 개조 없이 경제적으로 제조 할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 설명한다.

두께가 0.35∼0.55mm인 41∼58kg급 구조용강의 냉연강판을 가로 100mm, 세로 200mm로 절단하여 시험편으로 하였다. 이 시험편을 알칼리 용액에서 침적하여 탈치한후 650℃의 소둔환원온도에서 열처리한 후 표 1과 같은 도금욕 Al농도, 강판입입온도 및 도금욕 온도 범위에서 3초간 침적하여 도금한 후 A/K와 강판과의 거리, A/K높이 및 와이핑 가스의 압력을 조정하여 단면 도금부착량이 150g/m²되게 하였으며, 연속적으로 용액분사식 제로스팡글 제조 장치를 통과시켜 도금층 표면이 스팡글이 육안으로 관찰되지 않은 제로스팡글로 제조하였다.

No	도금조건	에어나이프(Air Knife)조건	도금품질평가	비고
No	도금욕 Al농도(wt%)	강판입인온도(℃)	도금욕온도(℃)	비고	A/K와의강판과의거리(mm)	A/K높이(mm)	흐름무늬 pitch(mm)	흐름무늬(mm)	표면광택도	흐름무늬발생정도
1	0.18-0.20	470	450	5-7	250-270	2.41-2.51	4-4.25	70-80	×	종례예
2	0.18-0.20	440	440	3	270	2.28	2.45	77	×	비교예
3	0.18-0.20	450	450	3	270	2.28	2.25	82.8	×	비교예
4	0.18-0.20	460	460	3	270	2.39	3.25	85.7	×	비교예
5	0.18-0.20	470	470	3	270	2.765	2.35	111	○	발명예
6	0.18-0.20	480	480	3	270	2.78	2	133.6	○	발명예
7	0.18-0.20	470	470	5	270	2.765	2.25	88.6	×	비교예
8	0.18-0.20	470	470	7	270	2.51	2.25	78.4	×	비교예
9	0.18-0.20	470	470	9	270	2.65	3.25	77.7	×	비교예
10	0.18-0.20	470	470	11	.	2.615	4.0	81.2	×	비교예
11	0.18-0.20	470	470	3	250-300	2.5-2.8	2.3-2.4	100-110	○	발명예
12	0.22-0.24	<460	<460	3	250-300	2.0-2.4	2.0-2.5	70-100	×	비교예
13	0.22-0.24	460-480	460-480	3-5	250-300	2.7-3.2	1-1.5	100-125	○	발명예
14	0.22-0.24	>480	>480	3-5	250-300	2.5-3	1.2-2.0	100-120	×	비교예
15	0.22-0.24	460-480	460-480	>5	250-300	1.8-2.4	2.4-3.2	70-100	×	비교예
16	0.26-0.28	<450	<450	3	250-300	2.3-2.7	2.0-2.2	75-90	×	비교예
17	0.26-0.28	450-480	450-480	3-9	250-300	3.0-4.0	0.6-1.2	100-140	○	발명예
18	0.26-0.28	>480	>480	3-9	250-300	2.5-3.4	1.2-1.7	80-100	×	비교예
19	0.26-0.28	450-480	450-480	>9	250-300	2.1-2.9	2.2-2.7	80-100	×	비교예

○ : 흐름무늬가 육안으로 관찰되지 않은 경우

× : 흐름무늬가 육안으로 관찰되는 경우

이렇게 제조된 제로스팡글 용융아연 도금강판의 흐름무늬 발생 정도는 표면조도계에 의한 흐름무늬의 발생 간격(pitch) 및 발생높이 측정결과와 표면광택도 및 육안에 의한 흐름무늬발생 유무를 조사하여 하기의 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 각 도금욕 Al 농도에서의 강판입인온도 및 도금욕 온도, A/K와 강판과의 거리등이 본 발명에서 제시한 도금조건에서 도금한 경우(No.5∼6,11,13 및 17)에는 흐름무늬 발생이 없으며 표면광택도가 우수한 용융아연 도금강판을 제조할 수 있음을 알수 있다. 이에 반해 각 도금욕 Al농도에서 상기와 같은 도금조건이 본 발명의 범위를 벗어나게 되면, 흐름무늬 발생 간격(진폭)이 좁아지고 흐름무늬 발생 높이(파고)가 증가하여 육안으로 뚜렸하게 관찰되었으며, 또한 표면광택도도 100이하로 저하하였다.

도금욕의 Al농도, 강판인입온도 및 도금욕 온도, A/K와 강판과의 거리와 같은 도금조건을 조정함으로써 흐름무늬 발생이 없고 표면형상이 미려한 용융아연 도금강판을 추가적인 설비보완 및 개조없이 경제적으로 생산하는 것이 가능한 우수한 효과가 있다.

Claims

용융아연 도금강판의 제조방법에서 도금욕의 Al농도를 0.18∼0.20wt%로 하고, 도금욕의 온도를 470∼480℃로 조절한 후 상기 도금욕에 도금욕 온도와 동일한 온도로 가열된 피도금재를 통과시켜 용용아연 도금한 후 에어나이프와 강판과의 거리가 3mm인 도금조건으로 도금부착량을 조정하는 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 도금욕의 Al농도는 0.22∼0.24wt%이고, 상기 도금욕 온도는 460∼480℃이며, 에어나이프와 강판과의 거리는 3∼5mm인 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 도금욕의 Al농도는 0.26∼0.28wt%이고, 상기 도금욕 온도는 450∼480℃이며, 에어나이프와 강판과의 거리는 3∼9mm인 것을 특징으로 하는 표면품질이 우수한 용융아연 도금강판의 제조방법.