KR100627478B1

KR100627478B1 - 용융도금장치와 용융도금방법

Info

Publication number: KR100627478B1
Application number: KR1020040113085A
Authority: KR
Inventors: 김종상
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-09-25
Also published as: KR20060074365A

Abstract

연속용융도금장치의 소둔로에서 산화열처리로를 분리하여 별도로 설치한 용융도금장치와 이 장치에서 난도금성분을 포함한 강판의 용융도금방법이 제공된다.

본 발명의 용융도금장치는,

이송하는 강판의 표면에 산화층을 형성하는 산화열처리로와,

상기 산화열처리로에서 분리되어 강판의 이송방향으로 보아 후단에 설치되고, 상기 강판의 산화층을 환원하면서 소둔하는 환원소둔로 및,

상기 환원처리된 강판을 용융도금하는 용융도금조를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 소둔로에서 산화열처리로를 분리하여 설치하기 때문에 산화열처리로의 산소가 환원소둔로내로 역류하여 수소와의 반응하여 발생하는 폭발위험이 없다. 또한, 산화열처리가 필요 없는 일반강종과 산화열처리가 필요한 강종(난도금성분 포함 강종)의 연속조업에서 소둔로의 분위기를 변경하지 않고 연속조업이 가능하다.

용융아연도금, 산화열처리, 철산화물층, 환원소둔로, 고강도강

Description

용융도금장치와 용융도금방법{HOT DIPPING APPARATUS AND METHOD}

도 1은 종래의 연속용융도금장치의 일례도로서,

도 1a는 환원소둔로내에 산화열처리로가 구비되지 않은 경우이고,

도 1b는 환원소둔로내에 직화가열로(산화열처리)가 구비된 경우이다.

도 2는 본 발명의 연속용융도금장치의 일례도로서,

도 1a는 별도의 산화열처리로가 설치된 경우이며,

도 1b는 추가로 에어노즐과 철산화막두께 측정기가 설치된 경우이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1...... 페이오프릴 2...... 강판

10...... 세척기

20...... 산화환원 열처리로

21...... 직화가열로(산화열처리로) 22...... 환원로

23...... 서냉대 24...... 급냉대

25...... 스나우트

30...... 도금욕조 40...... 합금화열처리로

50...... 후처리조 60...... 텐션릴

100...... 산화열처리로 110a,b...... 강판온도측정기

120...... 환원소둔로

121...... 가열대 122...... 균열대

123...... 서냉대 124...... 급냉대

130...... 에어노즐 140......산화피막 두께 측정기

본 발명은 Si 등의 난도금성분에 의한 표면농화를 억제하기 위하여 용융도금전에 산화열처리와 환원열처리를 실시하는 용융도금장치와 용융도금방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 소둔로에서 산화열처리로를 분리하여 별도로 설치하기 때문에 산소의 역류에 의한 폭발을 방지할 뿐 아니라, 산화열처리가 필요 없는 일반강종과 산화열처리가 필요한 강종(난도금성분 포함 강종)의 연속조업에서 소둔로의 분위기 변경을 하지 않고 조업가능한 용융도금장치에 관한 것이다. 또한, 이 용융도금장치에서 난도금성분이 포함된 강판의 도금방법에 관한 것이다.

최근 지구환경보전을 위한 과제로서 연비규제가 강화되면서 자동차 차체의 경량화가 적극적으로 행해지고 있다. 그 대책의 하나로서 강판의 고강도화에 의한 자동차 소재의 무게 감소가 효과적이다. 고강도 자동차 소재로는 석출강화강, 소부경화강, 고용강화강, 변태강화강 등이 있다. 이들 고강도강에서도 고용강화강 특 히, 변태강화강은 도금특성이 좋지 않다. 변태강화강에는 이상조직 강(Dual Phase Steel, 이하 간단히 DP라고도 표기)이나 변태유기소성(Transformation Induced Plasticity, 이하 간단히 TRIP이라고도 표기)강 등이 있다.

고강도강에는 Si, Mn, P, Cr등의 난도금성분이 포함된다. 이들 난도금 성분은 표면에 농화하여 용융아연과의 젖음성이 좋지 않은 것들이다. 특히, Si의 경우 강중에 0.1중량%이상 함유시에는 열간압연과정 및 연속소둔 열처리공정중 Si이 강판표면으로 확산되어 농도가 모재(bulk) 보다 10~100배정도 높게 된다. 이와 같이 결정입계나 입내에 농화된 실리콘은 로내 분위기중의 극미량 수분이나 불순물과 반응하여 SiO₂산화물 피막을 형성하므로 용융아연 도금공정에서 용융아연과의 젖음성(wettability)을 크게 저하시킨다. 그 결과 부착성 확보가 곤란하게 되어 미도금 현상이 다발하게 되거나, 용융도금이 되더라도 도금부착성을 크게 열화시켜 가공시 도금박리가 발생하며 합금화 열처리시 합금화가 크게 지연되는 문제점이 있다.

난도금 성분이 포함되는 고강도강의 용융도금방법으로는 산화환원법이 가장 유력하다. 산화환원법은 일반강의 용융도금장치의 환원소둔로에 직화가열로를 설치한 것이다.

도 1a에는 일반강의 용융도금장치가 제시되어 있다. 이 용융도금장치에서는 강판을 세척기(10)에서 세척 및 건조한 다음 환원소둔로(120)에서 소둔하고 도금욕(31)에서 도금하고 에어나이프(35)에서 도금 부착량을 조절한다. 필요에 따라 합금화유도가열기(42)와 합금화균열대(44)에 의해 합금화열처리를 실시한다. 도 1a에서 환원소둔로(120)은 가열대(121), 균열대(122), 서냉대(123), 균열대(124)로 구성된다. 도 1a에서 미설명부호 13은 예비세척탱크, 14는 전해세척탱크, 15는 열수세탱크, 16은 열풍건조기, 37은 분무냉각조이다.

도 1a의 환원소둔로(120)를 도 1b와 같이 산화환원열처리로(20)로 변경하여 용융도금하는 것이 산화환원법이다. 도 1a의 환원소둔로(120)는 전체가 간접가열방식을 채택한다. 도 1b에서는 도 1a의 가열대(121)를 직화가열로 방식으로 변경한 것이다. 즉, 코크오븐가스(COG)와 과잉의 공기에 의한 화염에 의해 강판의 표면에 산화피막을 형성한다. 직화가열로(21)에서 형성되는 산화피막은 환원대(22)에서 환원분위기로 환원하여 Si등의 표면농화를 억제하는 기술이다.

산화환원법에 의해 고강도 강판의 제조방법이 일본 공개특허공보 1980-122865호, 1992-27057호, 1994-172953호, 2001-226742호 등에 제시되어 있다. 이들 기술은 난도금성분이 포함된 강판의 도금방법에 관한 것으로서, 용융도금장치에 대해서는 특별히 제안하고 있지 않다. 상기한 종래의 산화환원법은 산화환원공정과 용융아연도금 공정을 거치는 과정에서 Si의 표면농화를 억제하고 최종적으로 강판 표면과 도금층의 사이에는 철산화물이 제거되어 존재하지 않는 기술들이다.

난도금성분이 포함된 강판의 용융도금에는 산화환원법이 유력한 것으로 되어 있으나, 실제 제품생산을 하지는 못하고 있다. 도 1b의 직화가열로(21)를 채택하는 용융도금장치에서는 과잉의 산소가 간접가열로 즉 환원로(22)내로 역류하여 간접가열로의 수소와 반응하여 폭발을 일으킬 위험성이 있다. 또한 공기비 조절에 의한 산화성 분위기 형성시킬 때 일반 강종의 열처리시 직화가열로(21)의 분위기를 환원성 분위기로 변경하는데 시간이 필요하게 되고 또한, 분위기변경이 잘 안되는 경우에 도금부착성이 불량하게 되는 원인이 된다. 또한, 직화가열로(21)에서 형성된 산화피막의 밀착성이 불량한 경우에 환원로(22)내 허스롤에 부착되어 덴트 결함을 일으킬 위험성도 높다.

본 발명은 난도금 성분을 포함하는 고강도강과 일반강의 열처리에서 소둔로의 분위기 변경 없이 연속하여 열처리가 가능하고 또한, 소둔로의 간접가열로에 수소의 역류를 근본적으로 차단할 수 있는 용융도금장치를 제공하는데, 그 목적이 있다. 나아가, 이 용융도금장치에서 고강도강판의 용융도금방법을 제공하는데도, 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용융도금장치는,

이송하는 강판의 표면에 산화층을 형성하는 산화열처리로(100),

상기 산화열처리로(100)에서 분리되어 강판의 이송방향으로 보아 후단에 설치되고, 상기 강판의 산화층을 환원하면서 소둔하는 환원소둔로(120),

상기 환원처리된 강판을 용융도금하는 용융도금조(30)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 용융도금장치는 상기 산화열처리로(100)와 환원소둔로(120)의 사이에는 강판과의 밀착성이 불량한 산화피막 제거수단(130) 예를 들어 에어노즐이 구비될 수 있다. 또한, 산화피막 두께 측정기(140)가 구비되는데, 바람직하게는 산화피막 제거수단의 후단이 좋다. 본 발명의 산화열처리는 유도가열로가 바람직하다. 산화열처리로는 대기분위기를 채택할 수 있어 분위기조절을 위한 기타 기기를 생략할 수 있다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용융도금방법은,

난도금성분을 포함하는 강판을 산화열처리로(100)에서 500~700℃의 온도로 산화분위기에서 열처리하여 철산화피막을 형성하는 단계,

상기 산화열처리로(100)와 분리되어 강판의 이송방향으로 후단에 설치되고 가열대(121), 균열대(122), 서냉대(123), 급냉대(124)로 이루어지는 환원소둔로(120)에서 환원소둔하는 단계,

상기 환원소둔처리한 강판을 용융도금하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 용융도금방법에서, 산화열처리로(100)와 환원소둔로(20)의 사이에서 철산화피막이 형성된 강판의 표층에 100~200Kg/cm²의 공기압으로 에어를 분사하는 것이 바람직하다. 산화열처리로(100)는 대기분위기가 바람직하다. 상기 환원소둔로(120)는 5~20%의 수소와 나머지 질소의 혼합가스의 환원분위기를 유지하고, 이슬점은 상기 가열대와 균열대의 경우 -30℃이하이고, 상기 서냉대와 급냉대는 -50℃이하가 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 산화열처리로(100)를 통과한 강판의 표층에는 두께가 0.2~2.5㎛의 철산화층이 형성되고, 상기 환원소둔로(120)를 통과한 강판의 표층에는 0.1~1㎛의 철산화층이 잔류한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 연속용융도금장치는 산화열처리로를 환원소둔로에서 별도로 분리하여 설치하여 강판의 표면에 산화층을 형성하고, 상기 산화열처리로의 후단(강판이송방향으로 보아)에는 환원소둔로를 구비하는데, 특징이 있다. 본 발명의 연속용융도금장치를 도 2를 통해 설명한다. 도 2에는 본 발명이 적용될 수 있는 연속용융도금장치의 하나의 예시로서, 여기에 예시된 장치에서 당업자가 용이하게 변경할 수 있는 부분까지 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는 페이오프릴(1)로부터 이송되는 강판을 세척하는 세척부, 세척된 강판을 산화 및/또는 환원하는 열처리부 및 용융도금하는 도금부로 구성되는 연속용융도금장치에서 열처리부의 구성을 새롭게 하는 것이다.

연속도금장치는 페이오프릴(1)에서 풀어 세척부로 공급하는데, 강판에는 압연유 등이 묻어 있다. 페이오프릴(1)과 세척부의 사이에는 판용접기 및 압축 루퍼가 설치될 수 있다. 도 1~2에서 판용접기와 압축루퍼에 대한 도시는 생략되어 있다.

상기한 세척부는 세척과 건조를 행하는 것으로 도 2에는 세척기(10)로 표기되어 있다. 세척기(10)는 습식세척이 대표적이며, 이 경우 세척기(10)은 예비세척탱크(13), 전해세척탱크(14), 열수세탱크(14), 열풍건조기(16)으로 구성되는데, 이 또한 설비특성에 맞추어 다양하게 변경되어 사용되고 있다. 예비세척 탱크(13)에서는 약간 탈지하고, 전해세척 탱크(14)를 통과시켜서 완전히 탈지하고, 열수세 탱크(5)를 통과시켜 세척액 여분을 완전히 씻어내게 된다. 열풍 건조기(16)는 건조하는 것으로, 이와 같이 습식으로 강판 탈지를 완료하게 된다.

열처리부는 도 2에서 산화열처리로(100)와 환원소둔로(120)으로 표기되어 있다. 산화열처리로(100)는 세척된 강판의 표층에 산화층을 형성하는 것으로, 유도가열방식, 직화가열방식, 간접가열방식 등을 채택할 수 있다. 급속가열이 가능하고 공간을 적게 차지하는 유도가열방식이 가장 적합하다. 본 발명의 산화열처리로(100)의 분위기는 산화분위기를 사용하는데, 환원소둔로와 분리되어 설치되므로 대기분위기를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 분위기조절을 위한 가스공급기 등을 구비하지 않아도 되므로 산화열처리로(100)를 간단하게 구성할 수 있다.

환원소둔로(120)는 상기한 산화열처리로(100)의 후단(강판이송방향으로 보아)에 분리되어 별도로 구비된다. 환원소둔로(120)는 일반강의 환원소둔로에 사용하는 통상의 것을 사용할 수 있다(도 1a). 통상의 환원소둔로(120)는 가열대(121), 균열대(122), 서냉대123), 급냉대(124)로 구성된다. 가열대(121)에는 예비가열대(미도시)가 포함된다. 환원소둔로(120)는 간접가열방식을 채택하고 있으며, 본 발명에도 마찬가지로 적용될 수 있는 것이다.

도금부는 환원처리하여 스나우트(25)를 통과하는 강판에 용융도금과 필요에 따라 합금화도금을 하고 후처리를 하는 것이다. 용융도금은 도금조(30)에서 용용도금욕에(31)에 강판을 침지하여 용융도금하여 에어나이프(35)로 도금부착량을 조절한다. 합금화도금은 에어나이프(35)를 통과하는 강판을 합금화유도가열기(42)와 합금화 균열대(44)를 통과하여 용융도금층과 강판과의 합금화반응에 의해 합금화도금층을 형성하는 것이다. 합금화도금처리한 강판은 분무냉각조(37)를 통과하여 후처리조(50)를 거친다.

본 발명의 연속용융도금장치는 도 2b에 나타난 바와 같이, 필요에 따라 산화열처리로(100)와 환원소둔로(120)의 사이에서 강판과의 밀착성이 불량한 산화피막의 제거수단(130)을 구비하는 것이다. 산화열처리(100)에서 산화층이 두껍게 형성되는 경우에 밀착성이 불량하여 일부 탈락할 수 있다. 이와 같이 밀착성이 불량한 산화층을 제거하게 되면 환원소둔로(120)에서 덴트발생의 위험성을 줄 일 수 있다. 밀착성이 불량한 산화피막의 제거수단은 기계적인 방식이 바람직하며, 그 예로 는 에어노즐이 바람직하다.

또한, 상기 산화열처리로(100)과 환원소둔로(120)의 사이에는 산화물 두께측정기(140)이 구비되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 고강도 강판을 제조하는 경우에 산화열처리로(100)을 통과한 강판의 표층에 철산화물층의 두께를 제어하게 위해서 설치되는 것이 바람직하다. 산화물 두께 측정기(140)은 에어노즐(130)과 환원소둔로(120)의 사이에 구비되는 것이 가장 바람직하다.

또한, 산화열처리로(100)과 환원소둔로(120)내에는 강판온도측정기(110a,110b)가 구비될 수 있다. 강판온도측정기는 방사율 변화가 적어 보다 정확한 온도측정이 가능한 2색 파이로미터(110a,110b)가 바람직하다.

본 발명에 의하면, 상기한 연속용융도금장치는 산화열처리로(100)가 환원소둔로(120)와 분리되어 별도로 설치되어 있어 산화열처리로(100)의 산소가 환원소둔로(120)내로 역류하여 발생하는 폭발위험이 없다. 또한, 산화층을 형성하는 고강도강판과 산화층을 형성하지 않는 일반강의 조업변경시 산화열처리로(100)의 분위기변경이 필요하지 않아 연속조업이 가능하다. 나아가, 산화열처리로(100)과 환원소둔로(120)의 사이에는 밀착성이 불량한 산화피막 제거수단이 설치되어 있어 사전에 불량피막이 제거되므로 환원소둔로(120)에서 산화피막의 탈락에 의한 로내 덴트발생을 획기적으로 줄일 수 있다.

[연속용융도금방법]

본 발명의 연속용융도금장치에서 고강도강을 연속도금할 때 산화열처리로(100)와 환원소둔로(120)를 이용하여 도금밀착성을 개선할 수 있는 용융도금방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 용융도금방법에서는 환원소둔로를 통과하는 강판의 표층에 철산화물층을 잔존하도록 한다. 이 철산화물층에는 미세한 기공이 존재하여 미세기공에 의한 잠금효과(locking)에 의해 도금층의 부착성이 개선되는 것이다.

본 발명의 대상이 되는 강판은 표면에 농화하여 용융아연과의 젖음성이 좋지 않는 난도금 성분이 포함된 강판이다. 난도금 성분은 Si, Mn, Cr, P 등이 알려져 있다. 용융도금의 젖음성이 문제로 산화환원공정의 채택이 우선적으로 고려되는 난도금 성분은 Si, Mn이다. 산화환원공정의 적용이 고려되는 Si의 함량은 0.01~3.0중량%이고, Mn의 함량은 0.01~3.0중량% 수준이다. 물론, Si, Mn외에도 용융아연도금과의 난도금문제로 산화환원공정의 적용이 고려되는 난도금 성분이 첨가된 강판이라면 본 발명의 적용이 가능하다.

난도금성분을 포함하는 강판을 세척하고, 산화열처리로(100)에서 산화분위기로 열처리하여 철산화피막을 형성한다. 철산화피막은 바람직하게는 마그네타이트의 조성을 갖는 것이다. 이러한 철산화물층을 얻기 위한 산화열처리조건은 다음과 같다. 산화열처리온도는 500~700℃이고, 분위기는 산화분위기 구체적으로 산소농도 1~21%, 가장 바람직하게는 대기분위기이다. 산화열처리로의 산소농도가 약 21%를 초과하면 취약한 헤마타이트를 형성하기 쉽고 공기 외에 추가로 산소를 투입해야 하므로 경제적으로도 바람직하지 못하다. 산화온도가 500℃ 미만에서는 충분한 두께의 마그네타이트 산화피막이 형성되지 않아 도금부착성이 떨어진다. 또한, 산화열처리의 온도가 700℃를 초과하면 취약한 헤마타이트 산화피막이 형성되어 덴트결함 발생이 높게 나타난다. 상기 산화열처리로(100)를 통과한 강판의 표층에는 두께가 0.2~2.0㎛의 철산화층이 형성되는 것이 바람직하다. 철산화막의 두께가 0.2㎛ 미만일 경우 환원 및 도금공정에서 완전 환원되어 철산화물층이 존재하지 않게 된다. 철산화물층의 두께가 2.0㎛를 초과할 경우 로내 덴트 결함이 발생할 가능성이 높다. 500~700℃의 산화열처리조건에서 원하는 두께의 철산화물층을 얻기 위한 산화열처리시간은 1~5초가 바람직하다.

상기 산화열처리후에는 환원소둔을 하는데, 필요에 따라 환원소둔전에 밀착성이 불량한 철산화물층을 제거하여 환원소둔로내 덴트 발생을 최소화 하는 것이 바람직하다. 그 제거방법은 기계적수단 예를 들어 에어노즐을 이용할 수 있다. 에어노즐은 강판의 표층에 100~200Kg/cm²의 공기압으로 에어를 분사하여 밀착성이 불량한 철산화물을 제거한다. 강판의 표층에 공기압으로 에어를 분사하는 경우에는 산화열처리후에 헤마타이트의 철산화물이 형성되는 것도 가능하며, 철산화물층의 두께도 2.5㎛까지 할 수 있다.

밀착성이 불량한 철산화물이 제거된 강판은 가열대(121), 균열대(122), 서냉대(123), 급냉대(124)로 이루어지는 환원소둔로(120)에서 환원소둔한다. 가열대(121)와 균열대(122)를 지나면서 강산화성의 주요 합금 성분(주로 Mn, Si, Cr, Mo 등)은 모두 환원되고, 강산화성이 미량 불순물 수준의 성분(주로 제강시 탈산 후 여분의 Al, Ti)은 내부산화물로 형성되면서 강판은 환원소둔 된다.

상기 환원소둔로(120)는 5~20%의 수소와 나머지 질소의 혼합가스의 환원분위기를 유지하고, 이슬점은 상기 가열대(121)와 균열대(122)의 경우 -30℃이하이고, 상기 서냉대(123)와 급냉대(124)는 -50℃이하로 하는 것이 바람직하다.

가열대(121)와 균일대(122)는 서냉대(123)와 급냉대(124)로 부터 강한 환원기체가 흘러 들어오므로 강한 환원기체의 환원력이 약간 떨어질 수 있어 이슬점의 상한을 -30℃ 정도로 하는 것이 바람직하다. 급냉대(124)에서는 강판의 온도가 낮아짐에 따라 합금 원소의 산화력이 커지므로 분위기의 환원성을 높여주기 위해 이슬점을 균열대보다 더 낮추어 주어야 하므로 -50℃ 이하로 이슬점을 관리하는 것이 바람직하다.

환원소둔로에서 소둔온도는 강판의 열처리 성질에 따라 강판온도 700~900℃ 범위이며 체류시간은 30~180초 범위로 하는 것이 바람직하다. 가열 온도는 강판이 충분히 소둔되기 위해 900℃까지 하는 것이 바람직하다.

소둔온도의 하한을 700℃으로 한정한 이유는 700℃ 미만의 온도에서는 충분한 환원이 되지 않고, 재결정이 일어나지 않아 재질측면에서도 바람직하지 못하기 때문이다. 소둔 시간은 강판의 폭과 두께 및 라인 속도에 따라 다를 수 있으므로 필요 열용량을 확보할 수 있고 또한 충분한 소둔과 환원을 위해서 통상 라인에 준하는 30~180초 범위를 택하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어 환원 소둔된 강판은 조직제어 및 도금욕 입욕준비를 위해 후속 급냉대(124)에서 강판온도를 500~300℃로 냉각하는 것이 바람직하다. 급냉대(124)와 균열대(122) 사이의 중간지역에서는 짧은 서냉대(123)가 형성된다. 도금욕조(30)에 입욕전 급냉대(124)와 스나우트(125)에서의 강판 온도가 균열대(122) 보다 낮아 강판의 환원된 저합금 또는 미소 원소의 산화성이 증가하여 외부 산화 되려는 상황이 형성될 수 있지만 이미 강판의 온도가 500~300℃ 정도로 낮아져 합금원소의 내부에서 표면으로의 확산이 느려 외부산화 피막은 형성될 수 없고 내부산화물 형태를 취하게 되므로 도금성에는 지장이 없다.

스나우트(125) 부분도 동일한 분위기를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 환원소둔처리한 강판은 도금욕(31)에 입욕시키면 도금액과 젖음성이 좋아 균일한 도금층과 우수한 밀착력을 가진 도금층을 형성한다. 출욕 직후 원하는 두께로 에어 나이프(35)로 깎인 후 응고된다. 필요에 따라 합금화처리할 수 있다. 합금화열처리조건은 도금강판을 500~550℃로 10~30초 가열하는 것이다.

본 발명에 따라 산화열처리하면 0.2~2.5㎛ 두께로 마그네타이트(Fe₃O₄)의 철산화물이 형성되고, 이를 환원소둔하면 0.1~1㎛의 우수타이트(FeO) 상의 철산화 물층이 잔존하고, 이 철산화물층은 10000배의 고배율로 관찰할 때 기공율(porosity)이 5~30%가 된다. 이 기공의 크기는 0.2~1㎛가 된다. 철산화물층의 미세기공은 철산화물층의 상변태(Fe₃O₄→FeO)에 따른 산소농도의 변화에 따른 것이다. 미세기공이 형성된 철산화물층은 강판과 용융도금층의 밀착성을 개선한다.

본 발명에 따라 산화환원 열처리한 강판에 대해 용융아연도금하는 경우, 용융아연욕은 Al의 함량이 0.1~0.3%중량인 아연도금욕이 적용될 수 있다. 강판표면에 잔류하는 우스타이트 철산화층은 도금욕중의 알루미늄과 먼저 반응하여 초기 합금억제층(Fe₂Al₅)을 형성하여 도금부착성을 우수하게 한다. 본 발명에서는 필요에 따라 합금화 열처리를 적용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

[실시예 1]

C: 0.15중량%, Si:1.2중량%, Mn:2.5중량%, Al: 0.1중량%를 포함하고 나머지 Fe및 기타 불가피한 불순물로 조성되고 두께 1.2mm의 TRIP냉연강판에 대해 대기 산화로에서의 열처리조건을 변경하면서 얻어지는 철산화층의 조성과 두께 기공조건을 측정한 다음 환원소둔하여 얻어진 강판에 대해 도금부착성을 조사하였다. 강판 산화 온도는 2색 파이로미티를 사용하여 측정하였으며, 산화열처리후의 에어노즐의 분사압력을 변화시켜 밀착성이 약한 스케일을 제거하였다. 산화피막 조성은 엑스선 회절기를 이용하여 정성분석하였고, 산화피막 두께는 반사 스펙트로미터(Reflectance Spectrometer)를 사용하여 on-line으로 측정하였다. 또한 산화처리후 철산화막에 의한 덴트 발생 유무는 허쓰롤의 산화피막 부착여부를 관찰하여 평가하였다.

이때, 환원소둔로의 열처리조건은 수소함량이 15%인 환원로에서 800℃, 60초간 소둔하였다. 환원열처리가 끝난 강판은Al:0.18중량%, Fe:0.02중량% 나머지 Zn으로 조성되는 아연도금욕에서 3초간 침적하여 용융아연 도금강판을 제조하였다.

환원열처리후의 잔존한 산화피막의 기공율은 편광주사 전자현미경(Field Emission-SEM)을 이용하여 10000배로 촬영한 후, 입자분석기(Image Analyzer)를 사용하여 기공율로 나타내었다. 도금강판의 도금부착성은 일차로 육안 및 현미경으로 미도금 발생유무를 관찰한 후, 현재 도금공장에서 사용하고 있는 록포밍 시험기(Lock Forming Tester)를 이용하여 180°굽힘 시험하여 도금박리 유무를 육안으로 관찰하여 평가하였다

구분	산화열처조건과 얻어진 철산화물층의 조건			에어노즐 분사조건	덴트유무	환원소둔처리한 강판의 철산화물층의 조건			도금부착성
구분	산화온도	피막조성	피막두께	분사압력 (kg/cm²)	덴트유무	피막조성	피막두께	기공율 (면적분율)	미도금/박리
A1	550℃	Fe₃O₄	0.7㎛	120	없음	FeO	0.3㎛	16	없음
A2	650℃	Fe₃O₄	1.2㎛	150	없음	FeO	0.7㎛	23	없음
A3	450℃	Fe₃O₄	0.06㎛	130	없음	FeO	0.01㎛	1	미도금
A4	750℃	Fe₂O₃	2.3㎛	160	발생	Fe₃O₄	1.5㎛	3	박리/미도금
A5	720℃	Fe₂O₃	2.2㎛	150	없음	FeO	0.9㎛	27	없음
A6	720℃	Fe₂O₃	2.2㎛	50	발생	Fe₃O₄	1.2㎛	2	박리/미도금

표 1에 나타난 바와 같이, A1과 A2의 경우 덴트도 발생하지 않고 미도금이나 박리문제도 발생하지 않았다.

반면, A3의 경우 철산화물층의 피막두께도 얇고 기공율도 낮아서 미도금이 발생하였다.

또한, A4의 경우에는 산화열처리하여 얻어진 철산화물층이 취약한 Fe₂O₃로 구성되어 있고 철산화물층의 두께도 2㎛를 초과하여 로내 덴트가 발생하였다. 또한 환원열처리후 잔존하는 철산화물층의 주성분이 Fe₃O₄이고, 산화피막 두께가 1㎛를 초과하여 도금박리 및 미도금이 발생하였다.

A5의 경우에는 산화온도가 700℃를 초과하여 철산화물층이 취약한 Fe₂O₃로 구성되어 있으나, 본 발명의 에어노즐에 의해 취약한 스케일이 제거되어 덴트발생이 없었으며, FeO으로의 환원을 촉진하여 미도금이나 박리문제도 발생하지 않았다.

반면 A5와 동일한 조건에서 산화열처리한 A6의 경우, 취약한 표층의 Fe₂O₃피막이 에어노즐의 공기압의 부족으로 제거되지 않아 덴트가 발생하였다.

본 발명에서는 설명을 위해 많은 사항을 구체적으로 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고 유사한 작용 및 효과를 제공하는 것들은 본 발명의 기술적범위에 포함된다. 예를 들어, 실시예에서는 용융아 연도금한 경우에 대해 설명하고 있지만, 이외의 용융도금에도 적용될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 소둔로에서 산화열처리로를 분리해내기 때문에 산소가 환원소둔로내로 역류하지 않아 폭발위험이 없다. 또한, 산화열처리가 필없는 일반강종과 산화열처리가 필요한 강종(난도금성분 포함 강종)의 연속조업에서 산화열처리로의 분위기변경이 필요하지 않아 연속조업이 가능하다.

Claims

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이송하는 강판의 표면에 산화층을 형성하는 산화열처리로,

상기 산화열처리로에서 분리되어 강판의 이송방향으로 보아 후단에 설치되고, 상기 강판의 산화층을 환원하면서 소둔하는 환원소둔로,

상기 환원처리된 강판을 용융도금하는 용융도금조를 포함하고,

상기 산화열처리로와 환원소둔로의 사이에는 산화피막 두께 측정기가 설치되는 것을 특징으로 하는 연속용융도금장치.
제 2항에 있어서, 상기 산화열처리로와 환원소둔로의 사이에는 상기 강판과의 밀착성이 불량한 산화피막 제거수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 연속용융도금장치.
제 3항에 있어서, 상기 산화피막 제거수단은 에어노즐임을 특징으로 하는 연속용융도금장치.
제 2항에 있어서, 상기 산화열처리로는 유도가열로임을 특징으로 하는 연속용융도금장치.
제 2항에 있어서, 상기 산화열처리로는 대기분위기를 사용하는 것을 특징으로 하는 연속용융도금장치.
난도금성분을 포함하는 강판을 산화열처리로에서 500~700℃의 온도로 산화분위기에서 열처리하여 강판의 표층에는 두께가 0.2~2.5㎛의 철산화피막을 형성하는 단계,

상기 산화열처리로와 분리되어 강판의 이송방향으로 후단에 설치되고 가열대, 균열대, 서냉대, 급냉대로 이루어지는 환원소둔로에서 환원소둔하여 표층에는 0.1~1.0㎛의 철산화층이 잔류하도록 하는 단계,

상기 환원소둔처리한 강판을 용융도금하는 단계를 포함하여 이루어지는 용융도금방법.
제 7항에 있어서, 상기 산화열처리로와 환원소둔로의 사이에서 철산화피막이 형성된 강판의 표층에 100~200Kg/cm²의 공기압으로 에어를 분사하는 것을 특징으로 하는 용융도금방법.
제 7항에 있어서, 상기 산화열처리로는 대기분위기임을 특징으로 하는 용융도금방법.
제 7항에 있어서, 상기 환원소둔로는 5~20%의 수소와 나머지 질소의 혼합가 스의 환원분위기를 유지하고, 이슬점은 상기 가열대와 균열대의 경우 -30℃이하이고, 상기 서냉대와 급냉대는 -500℃이하임을 특징으로 하는 용융도금방법.
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