KR20120074065A - Surface treatment method for high strength steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고강도강의 표면 처리 방법 및 도금 방법에 대한 것으로, 구체적으로는 고강도강의 소둔 중 표면에 형성되는 Si/Mn/Al계 산화피막을 플라즈마를 통하여 제거하는 고강도강의 표면 처리 방법 및 도금 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a surface treatment method and plating method of high strength steel, and specifically, to a surface treatment method and plating method of high strength steel for removing the Si / Mn / Al-based oxide film formed on the surface during the annealing of high strength steel through plasma will be.
최근 TWIP 강(TWinning Induced Plasticity Steel) 이나 TRIP 강(TRransformation Induced Plasticity Steel) 과 같은 인장강도 490MPa 이상의 고강도강(Advanced High Strength Steel)이 개발되었다. Recently, advanced high strength steels with a tensile strength of 490 MPa or more, such as TWIP steel (TWinning Induced Plasticity Steel) or TRIP (TRransformation Induced Plasticity Steel), have been developed.
하지만, 이러한 AHSS는 소둔 열처리시 고강도강에 포함되어 있는 Si/Mn/Al 이 강판표면에 확산되면서 수십~수백nm 수준의 Si/Mn/Al계 산화물을 형성하게 된다. 이러한 Si/Mn/Al계 산화물은 용융아연 도금시 용융아연의 부착을 막아서 미도금의 원인이 된다. However, such AHSS forms Si / Mn / Al-based oxides of several tens to hundreds of nm as the Si / Mn / Al contained in the high-strength steel is diffused on the surface of the steel sheet during annealing. Such Si / Mn / Al type oxide prevents adhesion of molten zinc during hot dip galvanizing and causes unplating.
도 1a, b 에 도시된 TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일에서 보이듯이, TWIP 강의 표면에는 아연이 TWIP강에 부착되는 것을 막는 Mn계 산화물과, Al계 산화물이 존재하는 것을 확인할 수 있다. As can be seen from the surface analysis and depth profile of the TWIP steel shown in FIGS. 1A and 1B, it can be seen that Mn oxide and Al oxide exist on the surface of the TWIP steel to prevent zinc from adhering to the TWIP steel.
한편, 도 2a, 2b 에는 TRIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일이 도시되어 있다. TRIP 강의 표면에는 Si계 산화물과, Mn계 산화물이 존재하는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 Si계 및 Mn계 산화물로 인하여 TRIP 강 역시 TWIP 강과 마찬가지로 아연 도금이 곤란하다. On the other hand, FIGS. 2A and 2B show surface analysis and depth profiles of TRIP steel. It can be seen that the Si-based oxide and the Mn-based oxide exist on the surface of the TRIP steel, and due to the Si- and Mn-based oxides, the TRIP steel is also difficult to be galvanized like the TWIP steel.
아연도금은 강재의 전기화학적 보호작용을 하므로, 아연도금이 되지 않은 경우, 내식성이 낮아 외부 프레임용 부적합하여, 고강도강인 TWIP강이나, TRIP강이 높은 강성에도 불구하고 외부 프레임으로 사용하지 못한다는 문제가 있다. Since zinc plating has an electrochemical protection effect of steel, if it is not galvanized, it is not suitable for an external frame due to its low corrosion resistance, so that the high strength TWIP steel or TRIP steel cannot be used as an external frame despite the high rigidity. There is.
이에 AHSS의 표면의 Si/Mn/Al계 산화물을 제거하고자 하는 기술 개발의 요청이 있다. 이와 관련하여, 다양한 방식으로 AHSS의 표면의 Si/Mn/Al계 산화물을 제거하거나 Si/Mn/Al계 산화물의 생성을 막을려는 시도가 있으나, 아직 성과가 나온 것은 없다. Accordingly, there is a request for technology development to remove Si / Mn / Al-based oxides on the surface of AHSS. In this regard, attempts have been made to remove Si / Mn / Al-based oxides from the surface of AHSS in various ways or to prevent the formation of Si / Mn / Al-based oxides, but no results have yet been made.
특히, Si/Mn/Al 산화피막은 고강도강 표면에서 아일랜드나 네트워크 형으로 배치되어 있어서, 이를 제거하는데 어려움이 있다. In particular, since the Si / Mn / Al oxide film is arranged in the form of islands or networks on the surface of the high strength steel, it is difficult to remove it.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구체적으로는 고강도강을 가열할 때 발생하는 표면의 Mn계 산화물, Al계 산화물, Si계 산화물 중 하나 이상을 제거하여 도금이 가능하게 만드는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, specifically, to remove the one or more of the Mn-based oxides, Al-based oxides, Si-based oxides generated on heating the high-strength steel to make the plating possible do.
또한, 본 발명은 소둔 후 연속 공정으로 도금이 가능한 표면 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Moreover, an object of this invention is to provide the surface treatment method which can be plated by a continuous process after annealing.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 표면 처리 방법을 제공한다. The present invention provides the following surface treatment method to achieve the above object.
본 발명은 Mn계 산화물, Al계 산화물, Si계 산화물화 피막이 형성된 고강도강을 공급하는 단계; 네트워크 또는 아일랜드형으로 형성된 상기 산화피막에 우선적으로 플라즈마가 도달하도록 플라즈마와 함께 플라즈마 아크를 상기 고강도강 표면에 조사하는 플라즈마 처리단계를 포함하는 고강도강의 표면 처리 방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of supplying a high-strength steel formed Mn oxide, Al oxide, Si-based oxide film; It provides a surface treatment method of high strength steel, comprising a plasma treatment step of irradiating a plasma arc to the surface of the high strength steel together with a plasma to preferentially arrive at the oxide film formed in a network or island type.
또한, 상기 플라즈마 처리단계 전에 상기 고강도강을 음극으로 접지시키는 접지 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 플라즈마 처리단계는 외부와 차단된 챔버에서 수행되며, 상기 플라즈마 처리단계 전에 고강도강 표면의 탄화를 방지하도록 질소를 공급하여 질소 분위기를 형성하는 분위기 형성 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include a grounding step of grounding the high-strength steel to the cathode before the plasma processing step, wherein the plasma processing step is performed in a chamber isolated from the outside and prevents carbonization of the surface of the high-strength steel before the plasma processing step. It may further include an atmosphere forming step of supplying nitrogen to form a nitrogen atmosphere.
또, 상기 플라즈마 처리단계는 플라즈마 조사거리를 증대시키도록 상기 챔버 내부의 가스를 흡입하면서 수행될 수 있다.In addition, the plasma processing step may be performed while sucking the gas inside the chamber to increase the plasma irradiation distance.
나아가, 상기 플라즈마 처리단계는 1064nm 이하의 파장을 가지는 CW 레이저를 조사하는 레이저 처리단계와 함께 수행될 수 있다. Furthermore, the plasma treatment step may be performed together with a laser treatment step of irradiating a CW laser having a wavelength of 1064 nm or less.
다르게는 본 발명은 고강도강을 소둔 후 아연 도금하는 도금 방법으로, 소둔과 아연 도금 사이에서, 상기 고강도강의 표면 처리 방법이 수행되는 도금 방법을 제공할 수 있다.Alternatively, the present invention may provide a plating method in which the high strength steel is annealed and galvanized, and a plating method is performed between the annealing and zinc plating and the surface treatment method of the high strength steel is performed.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 고강도강을 가열할 때 발생하는 표면의 Mn계 산화물, Al계 산화물, Si계 산화물 중 하나 이상을 제거하여 도금이 가능하게 만든다.The present invention makes it possible to plate by removing one or more of the Mn-based oxide, Al-based oxide, Si-based oxide of the surface generated when heating the high-strength steel through the above configuration.
또한, 본 발명은 소둔 후 연속 공정으로 도금이 가능한 표면 처리 방법을 제공한다. The present invention also provides a surface treatment method capable of plating in a continuous process after annealing.
도 1a, b 는 TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 2a, b 는 TRIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 3 플라즈마 조사장치로 고강도강의 산화피막을 제거하는 표면 처리 장치의 일예가 도시되어 있다.
도 4a, b 는 350W 대기압 플라즈마 조사 장치로 모재와 거리를 3㎜ 두고 1초간 플라즈마를 조사했을 때, TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 5 는 350W 대기압 플라즈마 조사 장치로 모재와 거리를 3㎜ 두고 20초간 플라즈마를 조사했을 때, TWIP 강의 깊이 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 6a, b 는 플라즈마와 아크를 함께 조사하는 플라즈마 발생장치의 일예가 도시되어 있다.
도 7a, b 는 대기압 플라즈마 조사 장치로 플라즈마와 아크를 함께 조사했을 때, TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 8a,b 는 대기압 플라즈마 조사 장치로 플라즈마와 아크를 함께 조사했을 때, TRIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 9 는 레이저 조사장치로 고강도강에 산화피막을 제거하는 표면 처리 장치의 개략도이다.
도 10a, b 는 씨더블유레이저 25W로 TWIP 강의 표면을 조사한 후 TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 11a 는 공기 분위기에서 펄스 레이저를 조사했을 때의 표면 사진이며, 도 11b 는 질소 분위기에서 펄스 레이저를 조사했을 때의 표면 사진이다.
도 12a 는 종래의 아연 도금 공정의 개략도이며, 도 12b 는 본 발명에 따른 아연 도금 공정의 개략도이다.
도 13 은 본 발명에 따른 아연 도금 공정에서 실링롤의 부분 단면도이다. 1A and B are graphs illustrating surface analysis and depth profiles of TWIP steels.
2A and B are graphs illustrating the surface analysis and depth profile of TRIP steel.
3 shows an example of a surface treatment apparatus for removing an oxide film of high strength steel with a plasma irradiation apparatus.
4A and 4B are graphs showing the surface analysis and the depth profile of the TWIP steel when the plasma was irradiated for 1 second at a distance of 3 mm from the base metal with a 350W atmospheric pressure plasma irradiation apparatus.
FIG. 5 is a graph showing the depth profile of the TWIP steel when the plasma was irradiated for 20 seconds at a distance of 3 mm from the base metal with a 350 W atmospheric plasma irradiation apparatus.
6A and 6B show an example of a plasma generator for irradiating plasma and arc together.
7A and 7B are graphs showing surface analysis and depth profiles of TWIP steel when the plasma and the arc are irradiated with the atmospheric pressure plasma irradiation apparatus.
8A and 8B are graphs showing surface analysis and depth profiles of TRIP steel when the plasma and the arc are irradiated with the atmospheric pressure plasma irradiation apparatus.
9 is a schematic diagram of a surface treatment apparatus for removing an oxide film from high strength steel with a laser irradiation apparatus.
10A and 10B are graphs illustrating surface analysis and depth profiles of TWIP steel after examining the surface of the TWIP steel with a seedable oil laser 25W.
FIG. 11A is a surface photograph when irradiating a pulse laser in an air atmosphere, and FIG. 11B is a surface photograph when irradiating a pulse laser in a nitrogen atmosphere.
12A is a schematic diagram of a conventional zinc plating process, and FIG. 12B is a schematic diagram of a zinc plating process according to the present invention.
13 is a partial cross-sectional view of the sealing roll in the galvanizing process according to the present invention.
종래에 레이저를 사용하여 강판 표면의 Fe 산화물층을 제거하는 기술이 제시된 바 있다. 하지만, 강판 표면의 Fe 산화물층과는 달리, 소둔 과정에서 고강도강 표면에 발생하는 산화층은 수십에서 수백㎚ 정도의 얇은 층으로 아일랜드(TWIP강)나 네트워크(TRIP) 형태를 가지며 형성된다. 또한, Si/Mn/Al 계 산화물은 Fe 산화물층보다 결합력이 10 배이상이어서, 산화물을 제거하는데 새로운 방식의 접근이 필요하다. Conventionally, a technique for removing the Fe oxide layer on the surface of a steel sheet using a laser has been proposed. However, unlike the Fe oxide layer on the surface of the steel sheet, the oxide layer generated on the surface of the high-strength steel during the annealing process is formed in the form of islands (TWIP steel) or network (TRIP) in a thin layer of about tens to hundreds of nm. In addition, since Si / Mn / Al-based oxides have a ten times more bonding force than Fe oxide layers, a new approach is needed to remove the oxides.
이에, 플라즈마, 레이저 또는 플라즈마와 레이저를 함께 사용하여 Si/Mn/Al 계 산화물을 제거하는 방법을 발명하였으며, 이하에서는 이에 대하여 첨부된 도면 및 분석자료와 함께 본 발명에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Thus, a method of removing Si / Mn / Al-based oxides using a plasma, a laser, or a plasma and a laser is invented. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and analytical data.
본 발명에서, Si/Mn/Al 계 산화물, 산화피막, 산화물층은 Si계 산화물, Mn계 산화물, Al계 산화물 중 하나 이상을 포함하는 산화물, 산화피막, 산화물층을 의미한다.
In the present invention, the Si / Mn / Al-based oxide, oxide film, oxide layer means an oxide, oxide film, oxide layer containing at least one of Si-based oxide, Mn-based oxide, Al-based oxide.
플라즈마를 사용한 Si/Mn/Al 계 산화물 제거Si / Mn / Al based oxide removal using plasma
본 발명에서 사용한 표면 처리 장치가 도 3 에 도시되어 있다. 플라즈마 발생기(20)는 지지부(25)의 모재(S) 상방에 배치되어, 플라즈마 발생기(20)로부터의 플라즈마(P)가 모재 표면에 조사될 수 있도록 구성하였다. The surface treatment apparatus used in the present invention is shown in FIG. The
플라즈마 발생기(20)에서 플라즈마(P)는 플라즈마 발생기(20)로부터의 거리(l)가 멀어질수록 플라즈마(P)의 온도가 내려가며, 플라즈마(P)의 온도가 내려가는 경우에, 플라즈마(P)가 모재(S)에 제공하는 에너지가 감소한다. 본 발명에서는 이러한 점을 이용하여 동일한 출력(350W)의 플라즈마 발생기(20)에서 플라즈마 발생기(20)와 모재(S)사이의 거리(L)을 달리하여 조사하였으며, 조사 결과가 아래의 표 1 에 도시되어 있다. 이 때, 모재(S)는 TWIP 강을 사용하였다. In the
위 표에서 플라즈마 조사 후 도금 품질 개선 여부는 플라즈마를 조사한 시편을 아연 도금하였을 때, 플라즈마 조사전과 대비하여 아연 도금의 품질이 향상되었는지를 의미하며, '○'는 확연한 개선이 된 것을, '△'는 약간의 개선이 된 것을, '×'는 개선이 되지 않은 것을 의미한다. In the above table, the improvement of plating quality after plasma irradiation means that the zinc plating quality is improved compared to before plasma irradiation when zinc-coated specimens are plasma-plated, and '○' is a marked improvement, '△' Is a slight improvement, and '×' means no improvement.
위 표에서 보이듯이, 동일 출력의 플라즈마를 조사하더라도, 플라즈마(P)와 모재(S)와의 거리(L)가 가까우면, 플라즈마(P)가 조사된 후에 도금성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. As shown in the above table, even when the plasma of the same output, even if the distance (L) between the plasma (P) and the base material (S) is close, it was confirmed that the plating property is improved after the plasma (P) is irradiated.
그러나, 모재(S)와의 거리(L)이 멀어지면 플라즈마(P)가 조사되더라도 도금성이 향상되지 않았다. 본 실험에서 사용한 플라즈마 발생기(20)에서 모재(S)와의 거리가 6mm 이상이 되었을 때 플라즈마(P)의 온도는 200℃ 이하였으므로, 적어도 모재 표면에서 플라즈마의 온도가 200℃는 되어야 플라즈마(P)를 통하여 모재의 Si/Mn/Al 계 산화물을 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다. However, when the distance L from the base material S became far, even if plasma P was irradiated, plating property did not improve. In the
다만, 플라즈마의 온도가 900℃를 초과하는 경우에, 플라즈마로 인하여 모재에 손상이 가게 되므로, 적어도 모재 표면에서 플라즈마의 온도는 900℃까지인 것이 바람직히다. However, when the temperature of the plasma exceeds 900 ℃, since the damage to the base material due to the plasma, it is preferable that the temperature of the plasma at least on the surface of the base material to 900 ℃.
도 4a, b 에는 350W 대기압 플라즈마 조사 장치로 모재와 거리를 3㎜ 두고 1초간 플라즈마를 조사했을 때(상기 [표 1]의 발명예 2), TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프가 도시되어 있다. 조사하기 전의 TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일(도 1a, b 참고)과 차이가 크지는 않지만 표면에서의 Mn 및 Al 산화물의 양이 감소하였음을 확인할 수 있다. 4A and 4B show graphs showing the surface analysis and depth profile of the TWIP steel when the plasma was irradiated for 1 second at a distance of 3 mm from the base metal with a 350 W atmospheric plasma irradiation apparatus (Invention Example 2 in Table 1). It is. Although not significantly different from the surface analysis and depth profile (see FIGS. 1A and B) of the TWIP steel before irradiation, it can be seen that the amount of Mn and Al oxides on the surface was reduced.
구체적으로, 도 4a 는 도 1a 보다 Mn1 과 Al2 의 진폭이 감소하였으나, Fe3 의 진폭이 성장하였으므로, 대기압 플라즈마 조사 장치로 모재와 거리를 3㎜ 두고 1초간 플라즈마를 조사했을 때 Mn/Al계 산화물은 감소하고 그대신에 Fe 가 표면에 노출된 것을 확인할 수 있다. Specifically, FIG. 4A shows that the amplitudes of Mn1 and Al2 are smaller than those of FIG. 1A, but the amplitude of Fe3 is increased. When the plasma is irradiated for 1 second at a distance of 3 mm from the base metal with an atmospheric plasma irradiation apparatus, the Mn / Al oxide is Decreases and Fe is exposed to the surface instead.
또한, 깊이 프로파일인 도 4b 와 1b 를 대비하여 보면 알 수 있듯이, 대기압 플라즈마 조사 장치로 모재와 거리를 3㎜ 두고 1초간 플라즈마를 조사했을 때 스퍼터 타임 초반(표면)의 Mn1과 Al2 의 분율이 감소하였으므로, 이로부터 모재 표면의 Mn/Al계 산화물은 감소하였음을 알 수 있다. 즉, Fe 분율에 비하여 Mn/Al의 분율이 상대적으로 감소하였으므로, 이로부터 모재 표면의 Mn/Al계 산화물이 감소한 것을 알 수 있다.In addition, as can be seen by comparing the depth profiles of FIGS. 4B and 1B, the fraction of Mn1 and Al2 in the early sputter time (surface) decreases when the plasma is irradiated for 1 second at a distance of 3 mm from the base material using an atmospheric pressure plasma irradiation apparatus. Therefore, it can be seen from this that the Mn / Al-based oxide on the surface of the base material was reduced. That is, since the fraction of Mn / Al was relatively reduced compared to the Fe fraction, it can be seen from this that the Mn / Al-based oxide on the surface of the base material was reduced.
참고로, 본 발명의 표면 분석 및 깊이 프로파일에서는 20㎛×20㎛ 시편을 분석하였으며, 깊이 프로파일에서 스퍼터 레이트는 0~15분은 1.5nm/분이며, 15~30분은 4.5nm/분으로 본 발명이 모든 표면 분석 및 깊이 프로파일에서 동일하다. For reference, in the surface analysis and the depth profile of the present invention, 20 μm × 20 μm specimens were analyzed. In the depth profile, the sputter rate was 0 to 15 minutes at 1.5 nm / minute and 15 to 30 minutes at 4.5 nm / minute. The invention is the same for all surface analysis and depth profiles.
또한, 도 5 에는 350W 대기압 플라즈마 조사 장치로 모재와 거리를 3㎜ 두고 20초간 플라즈마를 조사했을 때(상기 [표 1]의 발명예 3), TWIP 강의 깊이 프로파일을 도시한 그래프가 도시되어 있다. 도 5 의 그래프를 보면 상기 도 4b 에 비하여 Mn/Al계 산화물은 감소한 것을 확인할 수 있다. In addition, FIG. 5 shows a graph showing the depth profile of the TWIP steel when the plasma was irradiated for 20 seconds with a distance of 3 mm from the base metal with a 350 W atmospheric plasma irradiation apparatus (Invention Example 3 in Table 1). Looking at the graph of Figure 5 it can be seen that the Mn / Al-based oxide is reduced compared to the Figure 4b.
즉, 도 5 를 도 1b 와 비교하면, Mn/Al계 산화물은 감소한 것을 명확하게 파악할 수 있는데, Al 산화물의 도 5 에서 볼 수 있듯이 표면에서 대폭 감소하였으며, Mn 산화물 역시 크게 감소한 것을 확인할 수 있다. 반면, 표면에서의 Fe 의 분율이 크게 상승한 것을 볼 수 있다(도 1b 에서는 Fe 가 표면에 거의 존재하지 않으나, 도 5 에서는 15%이상의 Fe 를 확인할 수 있다). 이는 플라즈마의 조사로 인하여, Mn/Al계 산화물이 증발되어 표면에서 제거되고, 내부의 Fe가 드러난 것이다. That is, when compared to Figure 1b, Figure 1b, it can be clearly seen that the Mn / Al-based oxide is reduced, as shown in Figure 5 of Al oxide it can be seen that significantly reduced in the surface, Mn oxide also significantly reduced. On the other hand, it can be seen that the fraction of Fe on the surface is greatly increased (Fe in Figure 1b is rarely present on the surface, but in Figure 5 can be seen more than 15% Fe). This is due to the irradiation of the plasma, Mn / Al-based oxide is evaporated to remove from the surface, the Fe inside.
본 발명에서 플라즈마 조사시 탄화를 막기 위하여 플라즈마 발생기는 피딩 가스로 질소 가스를 사용하였다. 또한, 별도의 분위기를 조성하지 않고, 대기 분위기에서 실험하였다.
In the present invention, in order to prevent carbonization during plasma irradiation, the plasma generator uses nitrogen gas as a feeding gas. In addition, the experiment was conducted in an atmospheric atmosphere without forming a separate atmosphere.
플라즈마와 플라즈마 아크를 사용한 Si/Mn/Al 계 산화물 제거Removal of Si / Mn / Al Oxides Using Plasma and Plasma Arc
본 실험에서 플라즈마를 생성하는 과정에서는 노즐 주위로 플라즈마 아크가 발생했다. 일반적으로 플라즈마 아크는 모재 표면에 손상을 줄 수 있으며, 플라즈마 아크는 플라즈마 노즐 주변에만 생성되기 때문에, 플라즈마 발생기와 매우 인접한 경우에만 플라즈마 아크를 조사할 수 있어서, 보통 플라즈마와 함께 사용되지 않는다. In the experiment, the plasma arc was generated around the nozzle. In general, since the plasma arc can damage the surface of the base material and the plasma arc is generated only around the plasma nozzle, the plasma arc can be irradiated only when it is very close to the plasma generator, so it is not usually used with the plasma.
고강도강의 표면의 Si/Mn/Al 계 산화물의 경우, 표면에 아일랜드나 네트워크 형상으로 형성되며, 이는 산화물층이 모재 표면에 비하여 상대적으로 높은 위치에 있다는 점을 의미한다. 플라즈마 아크의 경우에 번개와 유사하게 높은 위치로 공급되므로, 이러한 점을 활용하여 플라즈마 아크 에너지를 Si/Mn/Al 계 산화물의 제거에 활용하였다. In the case of Si / Mn / Al-based oxide on the surface of high strength steel, it is formed in an island or network shape on the surface, which means that the oxide layer is located at a relatively high position relative to the base material surface. In the case of plasma arc, since it is supplied to a high position similar to lightning, this point was utilized to remove the plasma arc energy for the Si / Mn / Al-based oxide.
또한, 플라즈마 아크의 경우 실험한 플라즈마 발생 장치(출력: 350W)의 경우, 플라즈마 노즐 주변에만 생성되므로, 모재를 음극 접지시킴으로써, 이온을 가속시켜 이온 충격 효과를 극대화시킬 뿐만 아니라, 플라즈마 아크를 모재 표면으로 끌어내렸다. In addition, in the case of the plasma arc, the experimental plasma generator (output: 350 W) is generated only around the plasma nozzle, so that the base material is grounded to the cathode, thereby accelerating ions to maximize the ion bombardment effect, and the plasma arc surface of the base material. Pulled down.
도 6a 에는 플라즈마를 조사하기 위한 표면처리장치가 도시되어 있으며, 도 6b에는 플라즈마와 함께 플라즈마 아크를 조사하기 위한 표면처리장치가 도시되어 있다. 6A shows a surface treatment apparatus for irradiating a plasma, and FIG. 6B shows a surface treatment apparatus for irradiating a plasma arc together with a plasma.
도 6a 에서 볼 수 있듯이, 일반 플라즈마 발생기(20)에서 플라즈마 아크(A)는 플라즈마 조사거리에 비하여 짧은 거리(l1)까지만 조사된다. 하지만, 도 6b 에서는 모재(S)를 음극(30)으로 접지하였으며, 그에 따라서, 플라즈마(P)는 가속되며, 플라즈마 가속과 함께 플라즈마 아크가 조사되는 거리(l2)도 증대된다. As shown in FIG. 6A, in the
이 때, 플라즈마 발생기(20)의 피딩 가스로는 모재 표면에서의 산화를 막기 위하여 질소 가스를 사용하였다. At this time, nitrogen gas was used as the feeding gas of the
도 7a, b 는 350W 대기압 플라즈마 조사 장치로 플라즈마와 아크를 함께 10초간 조사했을 때, TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프이다.7A and 7B are graphs showing the surface analysis and the depth profile of the TWIP steel when the plasma and the arc were irradiated with the 350 W atmospheric plasma irradiation apparatus for 10 seconds.
도 7a, b 의 결과를 조사 전의 TWIP 강의 표면 분석 결과인 도 1a, b와 대비하여 보면, Mn은 10초간 조사함으로써, 대략 66% 정도 감소된 것을 볼 수 있으며, Al의 경우 10초간 조사함으로써 대략 90% 정도가 감소된 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 7b 에서는 표면에서의 Mn 과 Al의 원자분율이 대폭 감소되었으며, Fe 의 원자 분율이 증대된 것을 볼 수 있다. In contrast to the results of the surface analysis of the TWIP steel before irradiation, Figure 7a, b compared with the results of Figure 1a, b, it can be seen that Mn was reduced by about 66% by irradiation for 10 seconds, Al for approximately 10 seconds by irradiation It can be seen that about 90% is reduced. In addition, in FIG. 7B, the atomic fraction of Mn and Al on the surface was greatly reduced, and the atomic fraction of Fe was increased.
이는, 상기 플라즈마 만을 20 초간 조사했을 때의 결과와 비슷한 수준으로, 플라즈마와 함께 플라즈마 아크를 함께 활용하는 경우 조사시간을 대폭 감소시키는 것이 가능함을 알 수 있다. 이는 플라즈마와 플라즈마 아크를 함께 조사하는 경우 짧은 시간의 조사만으로도 충분한 Si/Mn/Al 계 산화물을 제거하는 것이 가능하므로, 연속 공정 중의 스트립에 플라즈마와 플라즈마 아크를 함께 조사하는 장치를 설치하여, 아연 도금까지 연속적으로 수행될 수 있다는 것을 의미한다. 구체적 아연 도금 공정에 대하여는 후술하도록 한다. This is similar to the result obtained by irradiating the plasma only for 20 seconds, and it can be seen that the irradiation time can be greatly reduced when the plasma arc is used together with the plasma. In the case of irradiating plasma and plasma arc together, it is possible to remove sufficient Si / Mn / Al-based oxides with only a short time of irradiation, so that a device for irradiating the plasma and plasma arc together on the strip during the continuous process is provided. It can be performed continuously until. A specific zinc plating process will be described later.
도 7a, b와 유사하게 마찬가지로, TRIP 에 플라즈마와 함께 플라즈마 아크를 조사한 결과가 도 8a, 8b에 도시되어 있다. Similarly to Figs. 7A and 7B, the results of irradiating the plasma arc with the plasma on the TRIP are shown in Figs. 8A and 8B.
도 8a, b 의 결과를 조사 전의 TRIP 강의 표면 분석 결과인 도 2a, b와 대비하여 보면, Si, Mn은 플라즈마와 플라즈마 아크를 함께 10초간 조사함으로써, 그래프에서 찾기 힘들 정도로 감소된 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 8b 에서는 표면에서의 Mn 과 Si의 원자분율이 대폭 감소되었으며, Fe의 원자 분율이 증대된 것을 볼 수 있다. 또한, Fe가 표면에 나타남으로 인하여, 조사 후 TRIP강의 도금성이 증대되었다.In contrast to the results of FIGS. 8A and 8B, which are the surface analysis results of the TRIP steel before irradiation, Si and Mn were irretrievably reduced in the graph by irradiating the plasma and the plasma arc together for 10 seconds. . In addition, in FIG. 8B, the atomic fractions of Mn and Si on the surface were greatly reduced, and the atomic fractions of Fe were increased. In addition, since Fe appeared on the surface, the plating property of the TRIP steel was increased after irradiation.
모재를 음극으로 접지하기 위하여, 모재를 직접 접지하는 것도 가능하지만, 모재를 지지하는 지지부를 도전성 부재로 구성하고, 지지부를 접지하는 방식이 보다 바람직하다. 이렇게 지지부가 접지되으로써, 모재는 이동 혹은 배치가 자유로워질 수 있다.
In order to ground a base material by a cathode, it is also possible to ground the base material directly, but the support part which supports a base material consists of a conductive member, and the method of grounding a support part is more preferable. By grounding the support in this way, the base material can be freely moved or placed.
레이저를 사용한 Si/Mn/Al 계 산화물 제거Laser Removal of Si / Mn / Al-based Oxides
본 발명에서는 Si/Mn/Al 계 산화물을 제거하기 위하여, 모재에 레이저를 조사하였으며, 도 9 에는 본 발명에 따른 레이저 조사 장치를 포함하는 표면 처리 장치가 도시되어 있다. In the present invention, in order to remove the Si / Mn / Al-based oxide, a laser was irradiated to the base material, Figure 9 shows a surface treatment apparatus including a laser irradiation apparatus according to the present invention.
도 9 에 도시되어 있듯이, 표면 처리 장치는 레이저 발생기(10)를 지지부(25)의 모재(S) 상측에 배치한 후 모재 표면에 레이저를 조사하였으며, 레이저 발생기(10)가 이동되면서 모재 표면의 소정 면적에 대하여 일정한 속도로 레이저(L)를 조사하였다. 레이저가 조사된 후에, 조사된 시편의 표면을 분석한 후, 아연 도금하였다. As shown in FIG. 9, the surface treatment apparatus disposed the
아래의 [표 2] 및 도 10a, b에 실험결과를 나타내었다. Table 2 below and Figure 10a, b shows the experimental results.
(mm/s)Count speed
(mm / s)
레이저로는 Nd YAG 1064nm 펄스 레이저(Pulse)와 씨더블유 레이저(Continuous Laser)를 번갈아 실험하였으며, 출력과 조사속도를 바꿔가면서 실험을 수행하였다. Nd YAG 1064nm pulse laser (Pulse) and seed laser (Continuous Laser) was alternately tested as a laser, and the experiment was performed while changing the output and the irradiation speed.
위 표에서 레이저 조사 후 도금 품질 개선 여부는 레이저를 조사한 시편을 아연 도금하였을 때, 레이저 조사 전과 대비하여 아연 도금의 품질이 향상되었는지를 의미하며, '○'는 확연한 개선이 된 것을, '×'는 개선이 되지 않은 것을 의미한다. In the above table, the improvement of plating quality after laser irradiation means that the zinc plating quality is improved compared to before laser irradiation when zinc-coated specimens are laser-plated, and '○' is a marked improvement. Means no improvement.
[표 2] 에서 확인할 수 있듯이, 충격량을 줄 수 있어서 Fe 산화물 제거에 사용되는 펄스 레이저의 경우에, 출력이 크고 조사속도가 느린 경우에 산화물을 제거할 수 있었으며, 씨더블유 레이저의 경우에는 출력이 낮고 조사속도가 빠른 경우에도 도금성이 향상된 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in [Table 2], in the case of the pulse laser used to remove the Fe oxide due to the impact amount, the oxide could be removed when the output was large and the irradiation speed was low. It was confirmed that the plating property was improved even when the irradiation speed was low and fast.
따라서, 고출력의 1064nm Nd YAG 펄스 레이저와 1064nm Nd YAG 씨더블유 레이저로 Si/Mn/Al 산화물 제거가 가능하다는 것을 확인할 수 있다..Therefore, it can be seen that the high power 1064nm Nd YAG pulse laser and the 1064nm Nd YAG double oil laser can remove the Si / Mn / Al oxide.
특히, 동일한 출력의 레이저를 사용하였을 때, 씨더블유 레이저(발명예 5)는 펄스 레이저(비교예 2)에 비하여 도금성 향상도가 확연하게 차이가 났으며, 따라서 씨더블유 레이저를 사용하는 것이 Si/Mn/Al 산화물 제거에 유리하다. In particular, when the laser having the same output power was used, the seedable oil laser (Invention Example 5) was significantly different in the plating property improvement compared to the pulse laser (Comparative Example 2). It is advantageous for removing / Mn / Al oxide.
또한, 씨더블유 레이저의 경우 레이저빔으로 레이저를 조사하는 것이 가능하므로 광폭을 한꺼번에 조사할 수 있다는 강점이 있으며, 따라서, 씨더블유 레이저를 사용하여 연속 공정 중의 스트립에 표면 처리가 가능하다. In addition, in the case of a seed oil laser, it is possible to irradiate a laser beam with a laser beam, so that the width can be irradiated at one time. Therefore, the seed oil can be used for surface treatment of a strip during a continuous process.
도 10a, b 에는 씨더블유 씨더블유 레이저 25W로 TWIP 강의 표면을 조사한 후 TWIP 강의 표면 분석 및 깊이 프로파일을 도시한 그래프가 도시되어 있다. 10a and b show graphs illustrating the surface analysis and depth profile of a TWIP steel after examining the surface of the TWIP steel with a seedable oil seed oil.
도 10a, b 의 결과를 조사 전의 TWIP 강의 표면 분석 결과인 도 1a, b와 대비하여 보면, Al 산화물 층은 표면에서 거의 제거되었으며, Mn 역시 큰 폭으로 감소하였다는 것을 확인할 수 있다(도 10a 참고). 또한, 도 10b 에서 보이듯이, 조사 전에 원자분율 5% 수준에 불과하던 10%를 넘어서는 것을 확인할 수 있으며, 따라서, 씨더블유 레이저 조사로 TWIP 강 표면의 Fe 층이 드러나는 것을 확인할 수 있다. Compared with the results of the surface analysis of the TWIP steel before the irradiation of Figures 10a and b, it can be seen that the Al oxide layer was almost removed from the surface, Mn also significantly reduced (see Figure 10a) ). In addition, as shown in Figure 10b, it can be seen that exceeding 10%, which was only the
도 11a 에는 레이저를 상온 대기 중에서 조사하였을 때, 강판의 표면이 나타나 있다. 도 11a 보이듯이, 레이저를 대기 분위기에서 조사하면, 탄화로 인하여, 강판 표면에 탄화층이 발생하며, 이는 후에 아연 도금 시 도금 성능에 악영향을 준다. 11A shows the surface of the steel sheet when the laser is irradiated in an ambient temperature atmosphere. As shown in FIG. 11A, when the laser is irradiated in an atmospheric atmosphere, a carbonization layer is generated on the surface of the steel sheet due to carbonization, which later adversely affects the plating performance during zinc plating.
도 11b 에서는 레이저를 질소 분위기에서 조사하였을 때, 강판 표면이 나타나 있다. 도 11b 에서 보이듯이, 레이저를 질소 분위기에서 조사하였을 때 탄화는 발생하지 않아서, 깨끗한 표면이 나타났으며, 이는 아연 도금에 유리하다. In FIG. 11B, the surface of the steel sheet is shown when the laser is irradiated in a nitrogen atmosphere. As shown in FIG. 11B, no carbonization occurred when the laser was irradiated in a nitrogen atmosphere, resulting in a clean surface, which is advantageous for zinc plating.
또한, 레이저의 스폿 사이즈는 1㎜ 이하 혹은 레이저빔의 경우 레이저빔 폭이 1㎜이하로 설정되는 것이 바람직하다. 동일한 분위기, 즉 대기 분위기에서, 레이저의 스폿 사이즈를 달리하여 강판에 조사하였을 때, 1㎜ 이하의 레이저의 스폿 사이즈에서는 대기 분위기임에도 탄화가 발생하지 않았다. 따라서, 질소 분위기가 아니더라도 스폿 사이즈를 1㎜ 이하로 설정하는 경우에는 탄화를 막을 수 있을 것으로 생각된다.In addition, the spot size of the laser is preferably set to 1 mm or less or in the case of a laser beam, the laser beam width is 1 mm or less. When the steel sheet was irradiated with different spot sizes of the laser in the same atmosphere, that is, in the atmospheric atmosphere, carbonization did not occur even in the atmospheric atmosphere in the spot size of the laser of 1 mm or less. Therefore, it is considered that carbonization can be prevented when the spot size is set to 1 mm or less even in a nitrogen atmosphere.
또한, 레이저의 파장을 1064㎚, 532㎚, 355㎚로 변화시켜가면서 실험을 하였으며, 1064㎚, 532㎚, 355㎚ 모두에서 Si/Mn/Al 산화물을 제거하는 것이 확인되었다. 하지만, 에너지 효율적인 면에서 레이저 파장은 1064㎚ 를 사용하는 것이 바람직하다.
In addition, experiments were performed while changing the wavelength of the laser to 1064 nm, 532 nm, and 355 nm, and it was confirmed that the Si / Mn / Al oxide was removed at all of the 1064 nm, 532 nm, and 355 nm. However, in terms of energy efficiency, the laser wavelength is preferably 1064 nm.
아연 도금 공정에 적용Applied to galvanizing process
도 12a 에는 종래의 아연 도금 공정이 도시되어 있다. 12A shows a conventional zinc plating process.
냉간 압연된 코일의 강판(100)이 페이오프 릴(미도시)과 용접기(미도시)를 통하여 연속 통판되면서, 잔류 응력을 제거하도록 최고온도 700℃~800℃ 까지 올라가는 소둔 설비(110)에서 열처리 되고, 가열된 강판(100)은 아연도금에 적당한 온도로 유지되는 상태에서, 도금액 즉, 용융아연(130a)이 충진된 도금조(130)로 인입된다. The
이때, 소둔설비(110)와 아연 도금 설비의 도금조(130)사이에 연계되는 설비는, 고온으로 열처리된 강판이 대기에 노출됨에 따른 표면산화를 방지하기 위하여 제공되는 스나우트(120)(snout)이다. 이와 같은 알려진 스나우트(120)의 내부에는 표면 산화에 의한 강판의 도금불량을 방지하기 위하여 불활성가스가 충진된다.At this time, the equipment connected between the
그리고, 가열로(110), 스나우트(120) 및, 도금조(130)의 싱크롤(132)과 스테빌라이징 롤(134)들을 통과한 도금강판(100)은 도금조 직상부에 배치되는 에어나이프(140)에서 수요가가 원하는 도금량으로 조정된다. In addition, the plated
그 다음, 도금량 조정작업이 완료된 도금강판은 조질압연기(미도시)를 거치고, 적정한 표면 조도 부여 및 형상교정을 거쳐 절단기(미도시)에서 절단된 후, 텐션 릴(미도시)에서 권취되어 최종 도금코일 제품으로 생산되는 것이다.Then, the plated steel sheet after the plating amount adjustment is completed is subjected to a temper rolling mill (not shown), cut by a cutter (not shown) through proper surface roughness and shape correction, and then wound on a tension reel (not shown) to obtain final plating. It is produced as a coil product.
고강도강에서 Si/Mn/Al계 산화피막은 소둔과정에서 열처리 되면서 표면에 형성되므로, 소둔 설비와 아연 도금 설비 사이의 상기 스나우트에 표면 처리 장치를 배치한 본 발명의 고강도강용 아연 도금 공정이 도 12b 에 도시되어 있다. 본 발명의 아연 도금 공정은 스나우트에 배치되므로, 종래의 설비에서 스나우트만 변경하면 적용이 가능하므로, 활용도가 높다.In the high-strength steel, the Si / Mn / Al-based oxide film is formed on the surface during heat treatment during annealing, so the zinc plating process for high strength steel of the present invention in which a surface treatment apparatus is disposed in the snout between the annealing facility and the zinc plating facility is illustrated. It is shown in 12b. Since the galvanizing process of the present invention is disposed in the snout, it is possible to apply only by changing the snout in the conventional equipment, so the utilization is high.
고강도강(예를 들면, TWIP, TRIP) 코일의 강판(200)이 페이오프 릴(미도시)과 용접기(미도시)를 통하여 연속 통판되면서, 소둔 설비(210)에서 열처리 되면서 Si/Mn/Al계 산화피막이 형성되며, 산화 피막이 형성된 강판(200)은 스나우트(220) 내부에서 배치된 표면 처리 설비를 거친 후 아연 도금 설비의 용융 아연(230a)이 충진된 도금조(230)로 인입된다. The
표면 처리 설비(300)는 연속적으로 공급되는 강판(200)의 표면을 연속적으로 표면 처리하여야 하므로, 빠른 시간에 고강도강판의 표면에 형성된 Si/Mn/Al계 산화피막을 제거하도록, 플라즈마 발생장치(310, 311)와 레이저 발생장치(320, 321)를 양면에 각각 배치한다. 레이저 발생장치(320, 321)의 레이저 광이 조사되는 중간에는 윈도우(322, 323)가 설치되며, 플라즈마 발생장치(310, 311)에는 피딩 가스를 공급하는 펌프(336)가 연결된다. Since the
Mn/Al 산화피막이 150~200㎚ 정도 형성되는 TWIP 강과는 달리 TRIP강의 경우 Si/Mn 산화피막의 두께는 50㎚ 이하 수준이므로, 강종과 산화물의 정도에 따라서, 레이저 발생장치(320, 321)는 장착되지 않을 수도 있다. Unlike the TWIP steel, in which the Mn / Al oxide film is formed at about 150 nm to 200 nm, the thickness of the Si / Mn oxide film is 50 nm or less in the case of TRIP steel, so that the
표면 처리 설비(300)의 양측에는 실링 롤(342) 및 이를 고정하는 차단부(340)가 형성되어, 표면 처리 설비(300)의 내측과 외측의 공간을 분리하며, 도금조(230)로부터 올라오는 아연 증기 및 이물질의 유입을 차단한다. Sealing rolls 342 and blocking
표면 처리 설비(300)에는 외벽에는 질소 가스 연통구(330)가 형성되며, 질소 가스 연통구(330)에는 펌프(332) 및 질소 가스 저장부(333)가 연결된다. 펌프(332)는 질소 가스 저장부(333)로부터의 질소를 표면 처리 설비(300) 내부로 공급하여, 초기에 질소 분위기를 형성하도록 할 수 있다. In the
한편, 차단부(340) 혹은 표면 처리 설비(300)의 외벽에는 내부의 질소 가스를 흡입하는 흡입구(335)가 형성되며, 이 흡입구(335)에서는 질소 가스 연통구에서 공급되는 질소가 고온의 강판(200)에 의해서 가열된 고온의 질소 가스를 흡입한다. 흡입구(335)에는 펌프(336)가 연결되어, 질소 가스를 흡입할 수 있으며, 흡입된 질소 가스는 플라즈마 발생장치(310, 311)의 피딩 가스로 공급되거나, 외부로 토출될 수 있다.On the other hand, an
또한, 흡입된 가스는 강판(200) 표면에서 증발된 Si/Mn/Al계 산화물 가스를 포함하고 있으므로, 집진을 거친 후 플라즈마 발생장치(310, 311)로 공급될 수 있다. 필요에 따라서는 흡입된 가스는 처리 설비로 보내고, 플라즈마 발생장치에는 질소 가스 저장부(333)로부터의 질소가스가 공급될 수 있다.In addition, since the sucked gas includes Si / Mn / Al-based oxide gas evaporated from the surface of the
흡입구(335)에 연결된 펌프(336)는 플라즈마 발생장치(310, 311)에 고온의 질소 가스를 공급하므로, 플라즈마 발생장치(310, 311)에서는 상온의 질소가스를 피딩가스로 공급했을 때보다 고에너지의 플라즈마를 조사할 수 있다. 따라서, 저출력의 플라즈마 발생장치를 통하여 고출력의 플라즈마 발생장치의 성능을 얻을 수 있다. Since the
흡입구(335)는 플라즈마 발생장치(310, 311)의 피딩 가스를 공급할 뿐만 아니라, 표면 처리 설비(300) 내부의 압력을 대기압보다 낮도록 유지하는 역할을 동시에 수행할 수 있다. 표면 처리 설비(300) 내부의 압력이 대기압 보다 낮도록 유지함으로써, 플라즈마 발생장치(310, 311)의 플라즈마 조사거리 및 플라즈마 아크 조사 거리가 증대되며, 이는 강판(200)의 요동에 의하여 플라즈마 발생장치(310, 311)와 강판(200)이 충돌하거나, 마찰되는 것을 방지한다. The
또한, 표면 처리 설비(300) 내부에는 내부 압력을 측정하는 센서(360)가 배치되어, 내부 압력을 실시간으로 측정하여 내부 압력값을 제어부(390)에 제공한다.In addition, a
제어부(390)는 상기 플라즈마 발생장치(310, 311), 레이저 발생장치(320, 321), 펌프(332, 336) 및 센서(360)에 연결되어 있으며, 센서(360) 및 강종에 대한 입력 정보, 및 사용자의 조작에 따라서, 각 플라즈마 발생장치(310, 311), 레이저 발생장치(320, 321), 펌프(332, 336)를 제어한다. The
또한, 실링롤(342)은 대전성 소재로 재작되며, 실링롤(342)의 롤출(341)에 접지 단자(343)를 장착하며(도 13 참고), 접지 단자는 음극으로 접지시킨다. 그에 따라서, 실링롤(340) 및 실링롤(340)과 맞닿으면서 표면 처리 설비(300)로 들어가는 강판(200)은 음극 접지된다. In addition, the sealing
강판(200)이 음극 접지되지 않는 경우에, 플라즈마 발생장치(310, 311)에서 조사되는 플라즈마 아크의 거리가 접지 했을 때에 비하여 상대적으로 짧게 된다. 따라서, 강판(200) 표면에 플라즈마 아크를 조사하기 위해서는 강판(200)과 플라즈마 발생장치(310, 311)의 거리가 상대적으로 좁은 거리로 유지되어야 하는데 강판(200)은 이송 중 요동이 발생할 수 있어서, 이렇게 좁은 거리로 플라즈마 발생장치(310, 311)가 배치되는 경우 강판(200)과 물리적 마찰 혹은 충돌을 피할 수가 없으며, 따라서, 플라즈마 아크를 강판에 조사하는 것이 곤란하게 된다. When the
본 발명의 실시예에서는 실링롤(340)을 접지롤로 사용하였으나, 표면 처리 설비 내부에 강판(200)에 접촉하는 롤을 구비하고, 그 롤의 롤축에 접지 단자를 장착하여 강판을 접시시키는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, although the sealing
본 표면 처리 설비(300)에서 플라즈마 발생장치(310, 311)는 강판에 조사되는 플라즈마의 온도가 200~900℃가 되며, 플라즈마 아크가 함께 조사될 수 있도록 강판으로부터 이격되어 배치된다. 강판(200)은 음극에 접지되어 있어서, 플라즈마 발생장치(310, 311)로부터 플라즈마와 함께 플라즈마 아크가 강판으로 조사될 수 있다. 따라서, 강판(200) 표면에 형성된 산화피막은 빠르게 제거될 수 있다. In the
플라즈마 발생장치(310, 311)는 강판의 폭 전체에 플라즈마 및 플라즈마 아크를 한번에 조사할 수 있도록 복수 개가 강판 폭을 따라서 연결되어 배치되는 것이 바람직하다.The
또한,본 발명에서는 레이저 발생장치(320, 321)에서는 강판(200)의 폭방향에 평행한 레이저빔을 조사한다. 이때 레이저빔은 강판 표면에 형성된 산화피막은 빠르게 제거하도록 1064㎚ Nd-YAG 씨더블유 레이저로 조사한다. 또한, 탄화를 방지할 수 있도록 레이저빔의 폭은 1㎜ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. In the present invention, the
또한, 본 발명에서는 레이저 발생장치(320, 321)에서 레이저가 조사되는 부분과 플라즈마 발생장치(310, 311)에서 플라즈마가 발생되는 부분이 일치하도록 배치한다. 따라서, 레이저빔 및 플라즈마, 플라즈마 아크가 강판(200)의 한 지점의 산화피막에 조사되어 빠르게 통과하는 강판 표면에 형성된 산화피막을 연속적으로 제거하는 것이 가능하다. In addition, in the present invention, the
본 발명에서 표면 처리 설비(300) 내부는 800℃ 이하로 유지되는 것이 바람직한데, 이는 소둔설비에서 최고온도인 800℃ 이상으로 유지하는 경우 추가의 가열장치가 필요하기 때문이다. 또한, 본 발명에서는 표면 처리 설비 (300) 내부는 200℃ 이상의 온도로 유지되는 것이 바람직한데, 이는 아연조(230)로 인입되는 강판(200)은 460℃ 정도의 온도를 가져야 하는데, 표면 처리 설비 (300) 내부의 온도가 낮은 경우 추가의 승온장치를 통하여 아연조(230)로 인입되는 강판(200)의 온도를 승온시켜야 하기 때문이다.
In the present invention, it is preferable that the inside of the
본 발명의 아연 도금 공정의 순서는 다음과 같다. The zinc plating process of the present invention is as follows.
코일에서 풀어진 강판(200)은 소둔설비(210)를 통과한 후, 표면 처리 설비(300)로 유입된다. 표면 처리 설비(300)의 내외를 분리하는 실링롤(342)을 통과하면서, 실링롤(342)에 의해서 강판(200)은 음극으로 접지된다. 표면 처리 설비(300)의 내부는 흡입구(335)와 질소 가스 연통구(330) 및 센서(360)에 의한 피드백 제어를 통하여 저압(대기압 이하)의 질소 분위기로 유지된다. The
저압의 질소 분위기에서, 강판(200)은 양면에 레이저빔 및 플라즈마, 플라즈마 아크가 함께 조사된다. 그에 따라서, 소둔설비(210)에서 강판(200)의 표면에 형성되었던 Si/Mn/Al계 산화피막은 제거되며, 강판(200) 표면은 아연 도금 가능한 상태로 실링롤(342)를 통하여 표면 처리 설비(300)를 빠져 나간다. In a low pressure nitrogen atmosphere, the
그 후, 표면 처리 설비(300)를 통과한 강판(200)은 도금조(230)로 인입되며,도금조(230)의 싱크롤(232)과 스테빌라이징 롤(234)들을 통과한 도금강판(200)은 도금조 직상부에 배치되는 에어나이프(240)에서 수요가가 원하는 도금량으로 조정된다. Thereafter, the
그 다음, 도금량 조정작업이 완료된 도금강판은 조질압연기(미도시)를 거치고, 적정한 표면 조도 부여 및 형상교정을 거쳐 절단기(미도시)에서 절단된 후, 텐션 릴(미도시)에서 권취되어 최종 도금코일 제품으로 생산된다.Next, the plated steel sheet after the plating amount adjustment is completed is subjected to a temper rolling mill (not shown), cut by a cutter (not shown) through proper surface roughness and shape correction, and then wound on a tension reel (not shown) to obtain final plating. Produced as a coiled product.
200: 강판 210: 소둔설비
220: 스나우트 230: 도금조
240: 에어나이프 300: 표면 처리 설비
310, 311: 플라즈마 발생장치 320, 321: 레이저 발생장치
330: 질소 가스 연통구 340: 차단부
342: 실링롤 360: 센서
390: 제어부200: steel sheet 210: annealing equipment
220: snout 230: plating bath
240: air knife 300: surface treatment equipment
310, 311:
330: nitrogen gas communication port 340: blocking unit
342: sealing roll 360: sensor
390: control unit
Claims (6)
네트워크 또는 아일랜드형으로 형성된 상기 산화물에 우선적으로 플라즈마가 도달하도록 플라즈마와 함께 플라즈마 아크를 상기 고강도강 표면에 조사하는 플라즈마 처리단계를 포함하는 고강도강의 표면 처리 방법.Supplying a high strength steel on which at least one of an Si-based oxide, an Mn-based oxide, and an Al-based oxide is formed;
And a plasma treatment step of irradiating a plasma arc onto the high-strength steel surface together with a plasma so that the plasma preferentially reaches the oxide formed in a network or island type.
상기 플라즈마 처리단계 전에 상기 고강도강을 음극으로 접지시키는 접지 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도강의 표면 처리 방법.The method of claim 1,
And a grounding step of grounding the high strength steel to the cathode before the plasma processing step.
상기 플라즈마 처리단계는 외부와 차단된 챔버에서 수행되며,
상기 플라즈마 처리단계 전에 고강도강 표면의 탄화를 방지하도록 질소를 공급하여 질소 분위기를 형성하는 분위기 형성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도강의 표면 처리 방법.The method of claim 2,
The plasma processing step is performed in a chamber that is blocked from the outside,
And an atmosphere forming step of supplying nitrogen to prevent carbonization of the surface of the high strength steel before the plasma treatment step to form a nitrogen atmosphere.
상기 플라즈마 처리단계는 플라즈마 조사거리를 증대시키도록 상기 챔버 내부의 가스를 흡입하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 고강도강의 표면 처리 방법.The method of claim 3, wherein
The plasma treatment step is a surface treatment method of the high strength steel, characterized in that performed while sucking the gas in the chamber to increase the plasma irradiation distance.
상기 플라즈마 처리단계는 1064nm 이하의 파장을 가지는 CW 레이저를 조사하는 레이저 처리단계와 함께 수행되는 것을 특징으로 하는 고강도강의 표면 처리 방법. The method of claim 4, wherein
The plasma treatment step is a surface treatment method of high strength steel, characterized in that is performed in conjunction with a laser treatment step of irradiating a CW laser having a wavelength of 1064nm or less.
소둔과 아연 도금 사이에서, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 고강도강의 표면 처리 방법이 수행되는 것을 특징으로 하는 도금 방법.
Plating method of annealing high strength steel and galvanizing
A plating method, characterized in that between the annealing and zinc plating, the method for surface treatment of the high strength steel according to any one of claims 1 to 5 is carried out.
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