KR100892815B1

KR100892815B1 - 용융 아연 도금 방법 및 용융 아연 도금 설비

Info

Publication number: KR100892815B1
Application number: KR1020077013950A
Authority: KR
Inventors: 료타 나카니시; 히로시 이리에; 마사야 나카무라; 고헤이 오카모토; 마사후미 시미즈
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2009-04-10
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: CN102260842A; EP1829983A4; EP1829983A1; WO2006068169A1; US8216695B2; CN102260842B; KR20070086447A; US20080023111A1; EP1829983B1

Abstract

본 발명의 용융 아연 도금 방법에서는 산화환원법에 의해 도금성을 향상시킨 후, 용융 아연 도금한다. 용융 아연 도금 설비의 소둔 라인을 무산화 구역, 산화 구역, 및 환원 구역의 순으로 구성하고, Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판에 대하여, 상기 산화 구역에서 화염 조사에 의한 산화환원법으로의 산화를 행하고, 또한 이 강판에 대하여 환원 구역에서 환원 소둔을 행한다.

Description

용융 아연 도금 방법 및 용융 아연 도금 설비{METHOD AND FACILITY FOR HOT DIP ZINC PLATING}

본 발명은 용융 아연 도금 방법 및 용융 아연 도금 설비에 관한 기술분야에 속하는 것으로, 특히 Fe보다도 산화되기 쉬운 원소(예를 들면, Si, Mn)를 함유하는 강판을 산화환원법에 의해 도금성을 향상시킨 후, 용융 아연 도금하는 용융 아연 도금 방법 및 이것에 사용하는 용융 아연 도금 설비에 관한 기술분야에 속하는 것이다.

Si 등의 철보다 산화되기 쉬운 원소(금속)를 첨가한 강재는 첨가량이 증가하면 도금 전의 소둔(annealing) 과정(환원로(還元爐))에서 강판 표면에 첨가 원소가 농화(濃化)되어, 용융 아연과의 젖음성이 나빠지기 때문에, 부도금(不鍍金)이 발생하는 문제가 있다.

이 부도금 방지를 위한 대책으로서, 도금 전의 강판(원판)에 미리 전기도금법으로 Fe계 도금을 실시하는 예비 도금법이 알려져 있다. 그렇지만, 이 예비 도금법을 채용하려고 한 경우, 연속 용융 도금의 입구측에 전기도금 설비를 설치할 필요가 있어, 이 때문에 현실적으로는 실시가 곤란하다.

또, 부도금 방지를 위한 대책으로서, 강판을 미리 산화성 분위기 중에서 가열하여 표면에 Fe계 산화 피막을 형성한 후에 환원·도금을 실시하는 산화환원법(특허문헌 1 내지 9 등)이 알려져 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 무산화로에서 강판 표면에 400 내지 10000Å의 후막의 산화 피막을 형성한 후, 환원로에서 소둔하는 산화환원법이 제안되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 무산화로(NOF)를 산화 조건에서 사용하고 있어, 효과가 안정되지 않는 문제가 있었다.

그래서, 이 기술을 발전시킨 것으로서, 특허문헌 1 내지 8 등에 다수의 개량기술이 제안되어 있다. 이들 기술에는, 합금화 특성을 개선하는 등의 방법이 채용되어 있다. 즉, 비교적 얇은 산화 피막을 성장시키고 환원하여 표면에 철 층을 형성시켜, 합금화 특성을 개선하는 방법이다.

이들 이외에, 예를 들면, 특허문헌 9에 기재된 기술 등이 있고, 효과를 안정시키기 위한 방법이 많다. 그러나, 이 경우도 마찬가지로 산화막의 두께가 얇은 조건에서, 산화막 두께를 제어하기 위해서 분위기 가스의 농도 제어가 행해지고 있다.

산화막 두께의 제어방법에 대해서는, 버너의 공기비나 분위기의 가스 농도를 설정하는 것과 같은 제어가 많다.

Si 함유 강판에서는, 산화환원법을 사용하여 표면에 산화 피막을 성장시키고 환원하여 철 층을 형성시켜 도금성을 확보한다. 그러나, Si 함유량이 많은 Si 함 유 강판의 경우에는, Fe가 산화되기 어렵고, 환원에서는 Si의 농화가 심하게 된다. 이 때문에, 산화환원법으로의 산화에 의해 형성되는 산화막 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 이 경향과 산화막 두께를 두껍게 할 필요성은 특히 Si 함유량: 1.2질량% 이상의 Si 함유 강판의 경우에 현저하고, Si 함유량: 1.8질량% 이상의 Si 함유 강판의 경우에 한층 더 현저하다. 또한, Si를 함유하는 강판뿐만 아니라, Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판에서, 이러한 경향과 산화막 두께를 두껍게 할 필요성이 있다.

산화환원법으로의 산화에 의해 형성하는 산화막 두께를 두껍게 하기 위해서는, 라인 스피드를 저하시켜 산화 구역의 체류 시간을 크게 하는 방법도 생각할 수 있지만, 동시에 환원 구역의 체류 시간도 커지고, 환원에 의해 실리콘의 농화가 심하게 되어, 적당한 산화 피막을 환원한 철 층을 형성할 수 없다.

그래서, 얇은 산화막 두께에 대응한 환원을 하기 위해 환원로에서의 환원능력을 저하시킨다. 이것을 위해서는 환원로에서의 분위기 가스 농도의 조정이 필요하다. 그러나, 분위기 가스 농도의 조정에는 분위기 가스의 치환이 필요하고, 이것은 수십분 걸리기 때문에, 종류가 다른 강판을 통과시키는 라인에서는 실용적이지 않다.

또한, 산화로의 길이를 길게 하면 산화 시간이 길어져, 라인 스피드를 저하시키지 않아도, 산화막 두께를 두껍게 할 수 있다. 그러나, 라인에서는 실리콘을 함유하지 않는 강판을 통과시킬 필요도 있고, 강판의 종류에 따라 산화환원의 균형이 결정되어 있기 때문에, 실리콘을 함유하는 판을 산화시키기 위해서 산화로를 길 게 한 경우, 산화능력이 커지기 때문에, 산화로에서 강판이 산화되기 어려운 조업을 할 필요가 있어, 설비가 불필요하게 길어지는 문제가 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제1980-122865호 공보

특허문헌 2: 일본 특허 공개 제1992-202360호 공보

특허문헌 3: 일본 특허 공개 제1992-202361호 공보

특허문헌 4: 일본 특허 공개 제1992-202362호 공보

특허문헌 5: 일본 특허 공개 제1992-202363호 공보

특허문헌 6: 일본 특허 공개 제1992-254531호 공보

특허문헌 7: 일본 특허 공개 제1992-254532호 공보

특허문헌 8: 일본 특허 공개 제1994-306561호 공보

특허문헌 9: 일본 특허 공개 제1995-34210호 공보

발명의 개시

발명이 이루고자 하는 기술적 과제

본 발명은 Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판을 산화환원법에 의해 산화환원한 후, 용융 아연 도금할 때에, 라인 스피드를 저하시키지 않으며, 산화로의 노 길이를 길게 하지 않고, 상기 산화환원법으로의 산화에 의해 형성하는 산화막의 막 두께를 두껍게 할 수 있는 용융 아연 도금 방법 및 용융 아연 도금 설비를 제공하고자 하는 것이다. 또, 산화막 성장 속도를 크게 하여 산화막 두께를 두껍게 하기 위해서, 산화막의 제어가 필요하여, 판 온도나 산소 수증기 첨가에 의 한 산화막 두께의 제어방법도 제안한다.

또, 본 발명은 종래의 예비 도금법과 같이 막대한 설비투자를 하는 않고, 게다가 실용에 적합한 비교적 용이한 방법에 의해, 강판 최표면에서의 Si 등의 산화 용이성 금속의 산화 피막의 형성을 효과적으로 방지하여, 부도금이 없는 안정된 품질의 용융 아연 도금 강판을 제조할 수 있는 방법 및 설비를 제공하는 것을 과제로 한 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

제 1 발명은 산화환원법에 의해 도금성을 향상시킨 후, 용융 아연 도금하는 용융 아연 도금 방법으로서, 용융 아연 도금 설비의 소둔 라인을 무산화 구역, 산화 구역, 및 환원 구역의 순으로 구성하고, Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판에 대하여, 상기 산화 구역에서 화염 조사에 의한 산화환원법으로의 산화를 행하고, 또한 이 강판에 대하여 환원 구역에서 환원 소둔을 행하는 용융 아연 도금 방법을 제공한다.

제 2 발명은 강판을 소둔 가열한 후 용융 아연 도금욕에 침지하여 그 표면에 아연 도금을 실시하는 용융 아연 도금 설비로서, 상기 강판의 진행방향을 따라, 무산화로, 산화로, 환원 소둔로, 및 용융 아연 도금 장치가 차례로 연이어 설치되고, 상기 산화로에서 산화환원법으로의 산화를 행하는 용융 아연 도금 설비를 제공한다.

제 3 발명은 Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판을 산화환원법에 의해 도금성을 향상시킨 후, 용융 아연 도금하는 용융 아연 도금 방법으로서, 상기 산화환원법으로의 산화를 화염 조사에 의해 행하고, 이때에 화염의 산화 영역에 상기 강판을 통과시켜, 강판 표면에 산화막을 200 내지 2000Å/s의 산화막 성장 속도로 성장시키는 용융 아연 도금 방법을 제공한다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판을 산화환원법에 의해 산화환원한 후, 용융 아연 도금할 때에, 라인 스피드를 저하시키지 않으며, 산화로의 노 길이를 길게 하지 않고, 산화환원법으로의 산화에 의해 형성하는 산화막의 막 두께를 두껍게 할 수 있게 된다.

또, 본 발명에 의하면, 막대한 설비투자를 필요로 하지 않고, 게다가 실용에 적합한 비교적 용이한 방법에 의해, 강판 최표면에서의 Si 등의 산화용이성 금속의 산화 피막의 형성을 효과적으로 방지하여, 부도금이 없는 안정된 품질의 용융 아연 도금 강판을 제조하는 것이 가능하다.

도 1은 소둔 라인으로서 예열 구역, 무산화 구역, 산화 구역, 환원 구역, 냉각 구역을 갖는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 설비를 도시하는 모식도이다.

도 2는 소둔 라인이 수평형 라인으로 이루어지는 종래의 용융 아연 도금 설비를 도시하는 모식도이다.

도 3은 소둔 라인이 수직형 라인으로 이루어지는 종래의 용융 아연 도금 설 비를 도시하는 모식도이다.

도 4는 통상 산화시 및 급속 산화시의 산화막 두께의 노의 길이방향의 분포를 도시하는 도면이다.

도 5는 판 온도와 산화막 두께와의 관계를 도시하는 도면이다.

도 6은 화염 없음, 화염 있음, 산소 부화(富化), H₂O(수증기) 첨가, 및 산소 부화이면서 H₂O(수증기) 첨가의 경우의 산화막 비율을 도시하는 도면이다.

도 7은 산소, 수증기 첨가 비율과 산화막 두께 비율과의 관계를 도시하는 도면이다.

도 8은 체류 시간과 산화 피막 성장 속도와의 관계를 도시하는 도면이다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 용융 아연 도금 설비의 개요를 도시한 도면이다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 용융 아연 도금 설비의 산화로에 배치된 슬릿 버너의 모습을 도시한 단면 개요도이다.

도 11은 슬릿 버너에 의한 실제 강판의 연소 가열 상태의 이미지를 도시한 설명도이다.

부호의 설명

1, 11 예열 장치(예열 구역)

2, 13 무산화로(무산화 구역)

3, 13 산화로(산화 구역)

4, 14 환원로(환원 구역)

5, 15 냉각 장치(냉각 구역)

6, 16 용융 아연 도금 장치

S 강판

P 용융 아연 도금 강판

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명자들은 소둔로에서의 환원 소둔에 앞서 무산화로(이하, NOF로 약칭하는 경우가 있음)에서의 가열처리에 있어서 강판의 최표면에 미리 Fe계 산화 피막을 형성하고, 상기 부도금의 원인이 되는 Si 산화 피막의 형성을 저지하는 방법에 착안하여 검토를 행한 바, 이 방법으로는 이하의 고찰로부터 실용화가 곤란하다는 결론에 이르렀다.

즉, 이 무산화로에서의 공기비를 조정하여 강판을 가열함으로써 강판 최표면에 Fe계 산화 피막을 형성하는 것 자체는 가능하지만, 균일한 두께의 Fe계 산화 피막을 제조하는 것은 극히 어렵다. 이것은, 무산화로에서는 강판의 폭방향 양쪽 측면으로부터 노 내에 화염을 분사하여 강판을 가열하는데, 강판 온도가 판 폭방향에서 균일하게 되지 않기 때문이다. 그리고, 강판 온도가 낮아, Fe계 산화 피막이 얇은 영역에서는, 그 후 환원시의 Si의 강판 표면 농화 억제가 충분하게 작용하지 않아, 도금 후에 부도금이 발생한다. 한편, 강판 온도가 높아, Fe계 산화 피막이 필요 이상으로 두껍게 생성된 영역에서는, 환원을 실시해도 일부의 Fe계 산화 피막이 환원되지 않은 채 잔존하여, 이것이 부도금이나 도금 후 합금화 처리시의 합금화 불균일의 원인이 된다.

또, 이 무산화로에서는 강판에 부착, 침입하는 압연유를 연소 제거하여, 그 표면을 청정화하는 작용을 갖지만, 압연유의 부착 상황에 따라서도 강판 표면의 산화상태가 변화된다.

그래서, 본 발명자들은 이러한 문제로부터 무산화로에서의 대응을 단념함과 아울러, 이것 이외의 방법에 의해 강판의 전체 표면에 균일한 Fe계 산화 피막을 형성할 수는 없는 것인지 더욱 검토를 진행했다.

이 결과, 상기 무산화로와는 별도로, 이 무산화로와 환원 소둔로의 사이에 Fe계 산화 피막을 형성하기 위한 전용의 산화로를 설치하고, 이 전용 산화로에 의해 강판을 균일하게 가열, 산화하면 강판의 최표면에 Fe계 산화 피막을 균일하게 형성하는 것이 용이하여, 부도금의 방지 기술로서 최적의 방법인 것을 구명했다.

본 발명에서 이 산화로를 무산화로와 환원로의 사이에 설치할 필요가 있는 것은 이하의 이유 때문이다. Fe계 산화 피막을 성장시키기 위해서는, 강판 온도의 상승, 및, 화염 조사가 필요하다. NOF의 입구측 즉 전(前) 단계에 설치한 경우에는, 화염의 조사에 의해 어느 정도의 Fe계 산화 피막을 형성할 수 있지만, 강판 온도가 낮기 때문에, 효율적으로는 산화 피막은 형성되지 않는다. 이에 반해, NOF의 후단계에서는, NOF에서 온도가 상승한 강판에, 더욱 화염이 조사되기 때문에, 효율적으로 피막을 형성할 수 있다.

(제 1 실시형태)

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 방법은 Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판을 산화환원법에 의해 도금성을 향상시킨 후, 용융 아연 도금하는 용융 아연 도금 방법에 있어서, 산화환원법으로의 산화를 화염 조사에 의해 행하고, 이때에 화염의 산화 영역에 강판을 통과시켜, 강판 표면에 산화막을 200 내지 2000Å/s의 산화막 성장 속도로 성장시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 산화환원법으로의 산화를 화염 조사에 의해 행하고, 이때에 화염의 산화 영역에 강판을 통과시키도록 하면, 산화막 성장 속도가 높아지고, 나아가서는 산화막의 막 두께를 두껍게 할 수 있다. 그러므로, 라인 스피드를 저하시키지 않으며, 산화로의 노 길이를 길게 하지 않고, 산화막의 막 두께를 두껍게 할 수 있다. 이때, 산화막 성장 속도를 200 내지 2000Å/s로 할 수 있고, 그렇게 함으로써, 충분히 두꺼운 산화막을 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 방법에 의하면, Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판을 산화환원법에 의해 산화환원한 후, 용융 아연 도금할 때에, 라인 스피드를 저하시키지 않으며, 산화로의 노 길이를 길게 하지 않고, 상기 산화환원법으로의 산화에 의해 형성되는 산화막의 막 두께를 두껍게 할 수 있게 된다.

상기 산화환원법으로의 산화시의 산화막 성장 속도: 200 내지 2000Å/s는 종래 기술의 경우의 산화막 성장 속도(예를 들면, 30 내지 50Å/s 정도)에 비해, 극히 높고, 급속한 산화막 성장 속도이다. 즉, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 방법에서는, 산화환원법으로의 산화시에 강판 표면에 산화막을 급속하게 성장시키도록 하고 있다. 또한, 산화막 성장 속도는 산화막의 두께 방향의 형성 속도이다. 예를 들면, 산화막 성장 속도: 2000Å/s의 경우에는 산화막의 두께가 2000Å/s(초)의 속도로 형성된다. 이들 속도는, 산화막이 형성되는 동안에 있어서, 판 온도의 변화나 화염의 조사 위치의 차이 등에 따라 변화되어 일정하지 않기 때문에, 주로 산화막이 급속하게 형성되는 동안에 있어서의 평균값을 사용한다.

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 방법에서는, 상기한 바와 같이 산화환원법으로의 산화시에 강판 표면에 산화막을 200 내지 2000Å/s의 산화막 성장 속도로 급속하게 성장시키도록 하고 있으므로, 일정한 체류 시간을 달성하는 라인 속도로, 두꺼운 산화 피막을 성장시키는 것이 가능하다.

강판 표면의 산화막 성장 속도를 200 내지 2000Å/s로 하고 있는 것은, 200Å/s 미만으로 하면 충분한 산화막 두께를 달성할 수 없게 되고, 2000Å/s 초과로 하면 산화막의 두께의 제어가 어려워져서 산화막의 두께의 정밀도가 저하되거나, 산화막 두께가 지나치게 두꺼워져서 환원로에서 환원할 수 없게 되거나 하기 때문이다.

화염 조사 전에 강판의 온도를 600℃ 초과의 온도로 한 후, 상기 화염 조사를 하도록 하면, 보다 확실하게, 산화막 성장 속도를 200 내지 2000Å/s로 할 수 있고, 나아가서는 충분히 두꺼운 산화막을 형성할 수 있다.

상기 화염 조사를 버너에 의한 화염 조사에 의해 행하고, 이때에 버너의 연소 공기에 산소 및/또는 수증기를 산소는 연소 공기량에 대해 0체적% 초과 20체적% 이하의 유량, 수증기는 연소 공기량에 대하여 0체적% 초과 40체적% 이하의 유량으로 투입하도록 하면, 산화막 성장 속도를 200 내지 2000Å/s 중에서도 높은 수준으로 하는 것을 용이하게 할 수 있고, 나아가서는 충분히 두꺼운 산화막을 형성하는 것을 용이하게 할 수 있게 된다.

도 5에 판 온도와 산화 피막 두께와의 관계를 도시한다. 판 온도가 높을수록 산화 피막이 두껍게 성장하는 것을 알 수 있다. 그 때문에, 산화 피막을 급속하게 성장시키기 위해서는, 판을 고온으로 유지하는 것이 중요하다. 또한, 이러한 산화 피막의 급속 성장의 점으로부터는 판 온도를 높게 하는 것이 바람직하지만, 연속 라인에서는 판의 장력을 확보하기 위해서 판 온도는 약 850℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

도 6에 화염 조사가 없는 경우, 화염 조사 하는 경우, 버너에 의한 화염 조사시의 버너의 연소 공기에 산소를 첨가한 경우(산소 부화(富化)의 경우), 버너에 의한 화염 조사시의 버너의 연소 공기에 수증기를 첨가한 경우, 및 버너에 의한 화염 조사시의 버너의 연소 공기에 산소 및 수증기를 첨가한 경우에 대해서, 산화막 두께의 성장 비율(산화막 비율)을 나타낸다. 또한, 도 6에서는 화염 방사한 경우의 산화막의 두께를 100%로 하여 나타내고 있다. 이 비율은 이것이 클수록 산화막 성장 속도가 높은 것을 나타내는 것이다. 화염 조사가 없는 경우에 비해서 화염 조사 하는 경우에는 산화막 성장 속도가 높고, 그것에 비해 산소 부화의 경우에는 산화막 성장 속도가 높고, 수증기를 첨가한 경우에는 산화막 성장 속도가 더욱 높고, 산소 및 수증기를 첨가한 경우에는 가장 산화막 성장 속도가 높다.

도 7에 산소 첨가량이나 수증기 첨가량과 산화막 두께 비율과의 관계를 도시한다. 이 비율은 이것이 클수록 산화막 성장 속도가 높은 것을 나타내는 것이다. 산소의 첨가(산소 부화)나 수증기의 첨가에 의해 산화막 두께는 성장하지만, 어느 정도 투입하면 그 효과가 한계점이 되는 것을 알 수 있다. 산소와 수증기의 첨가에는 유틸리티 비용이 들기 때문에, 효과의 한계점이 되는 유량보다 적은 범위를 사용하는 편이 효과적이다.

이러한 점으로부터, 상기한 바와 같이 산소의 첨가량(유량)은 버너의 연소 공기량에 대하여 0체적% 초과 20체적% 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 5 내지 10체적%로 하는 것이 바람직한 것, 및, 상기한 바와 같이 수증기의 첨가량은 버너의 연소 공기량에 대하여 0체적% 초과 40체적% 이하로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또, 산소만의 첨가를 행하면 화염 온도가 상승하는 경우나, 화염 길이가 짧아지는 경우 등이 있어, 판에의 열전달량이 변하기 때문에 판 온도가 변하여, 산화 피막의 성장 속도가 변화된다. 또, 수증기만의 첨가에서는 화염 온도가 저하되기 때문에, 판 온도의 저하에 의한 산화 피막 성장 속도의 저하와 수증기 첨가에 의한 산화 피막 성장 속도의 증가가 상쇄되는 경우도 있다. 그 때문에, 산소와 수증기를 일정한 혼합 비율로 첨가하면, 화염 온도와 화염 길이가 거의 일정한 조건에서 산화 피막을 성장시키는 것이 가능하여, 판 온도를 안정되게 하여 운전시키는 것이 가능하게 된다. 그 때문에 산소와 수증기의 첨가량에 대하여 거의 일정한 비율로 산화막 성장 속도가 증가하기 때문에, 산화막 두께의 제어가 용이하게 된다. 즉, 어떤 일정량의 산소와 수증기를 첨가한 상태에서 일정한 산화막 두께를 확보할 수 있는 판 온도로 설정한 후, 산소 수증기의 유량의 증감에 의해 소정의 산화막 두께를 제어하는 운전이 가능하게 된다.

도 8에, 산화 피막이 없는 상태로부터 급속 산화시키는 경우와, 산화 피막을 3000Å 성장시키고 나서 급속 산화시키는 경우의 산화 피막의 성장 속도를 도시한다. 산화막의 성장 속도는 막 두께가 두꺼워지면 성장 속도가 저하되기 때문에, 성장 속도가 저하되는 것을 알 수 있다.

산화 구역에서의 판 온도가 높은 쪽이 산화막의 성장이 빠르기 때문에, 용융 아연 도금 설비의 소둔 라인을 무산화 구역 또는 환원 구역, 산화 구역, 환원 구역의 순으로 구성하고, 이 산화 구역에서 산화환원법으로의 산화를 하도록 하면, 확실하게 강판 표면에 산화막을 200 내지 2000Å/s의 산화막 성장 속도로 급속하게 성장시킬 수 있고, 또, 그러한 급속한 성장을 시키기 쉽고, 또한 산화막 성장 속도의 상승을 도모하기 쉬워진다. 이때, 무산화 구역 또는 환원 구역에서 무산화 상태에서 판 온도를 가능한 한 고온으로 해 두고, 산화 구역에서 급속하게 산화시켜서 산화막 두께를 형성시키면, 산화막 성장 속도의 상승을 도모하기 쉽다.

무산화 구역을 산화 구역으로서 사용하는 경우, 산화 피막이 서서히 성장하여 산소의 확산이 방해되기 때문에, 저온에서는 산화시키지 않고, 산화막을 고온에서 급속하게 생성시키는 편이 산화막의 성장 속도를 향상시킬 수 있다. 마찬가지로 산화막을 급속하게 성장시키기 위해서는, 상기한 바와 같이 버너의 연소 공기에 산소 부화나 수증기를 첨가하는 방법을 사용하면 된다.

버너의 연소 공기에 산소 부화나 수증기를 첨가하는 경우, 버너의 연소량을 일정하게 하고, 산소나 수증기의 첨가 농도를 변화시킴으로써, 산화막 두께를 제어할 수 있다.

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 설비는, 소둔 라인과 용융 아연 도금 장치를 갖는 용융 아연 도금 설비에 있어서, 상기 소둔 라인을 무산화 구역, 환원 구역, 산화 구역, 환원 구역의 순으로 구성하고, 이 산화 구역에서 산화환원법으로의 산화를 하는 것을 특징으로 한다. 여기에서 산화 구역의 전 구역으로서의 무산화 구역은 이곳을 환원 구역으로 하는 경우도 포함한다. 이 용융 아연 도금 설비에 의해, 상기한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 방법을 확실하게 수행할 수 있다.

본 발명의 제 1 실시형태에서, 산화환원법으로의 산화를 버너에 의한 화염 조사에 의해 행하는 경우, 버너를 복수개 설치하고, 연소하고 있는 버너의 개수를 바꾸면, 화염의 조사 폭을 바꿀 수 있고, 이것에 의해 화염의 조사 시간을 바꾸어, 산화막 두께 제어를 할 수 있다. 버너의 연소량을 저하시키면 화염 길이가 짧아지기 때문에, 화염이 강판에 조사되지 않게 되어 산화 피막 성장 속도가 급속하게 저하된다. 그 때문에, 버너를 복수개 준비하여, 버너의 연소량이 저하해도 확실하게 강판에 화염을 조사하게 하도록 버너를 배치함으로써 산화 피막을 안정적으로 형성시킬 수 있다. 이 경우, 화염의 조사 효과가 저하되지 않을 정도까지 버너의 연소량을 연속적으로 저하시키고, 설정값보다 작아지는 경우에는, 복수개의 버너의 일부를 소화하는 방법을 채용함으로써, 연속적으로 산화막 두께를 성장시키는 것이 가능하게 된다.

산화환원법으로의 산화시에, 판 온도는 상기한 바와 같이 산화막 두께에 영향을 준다(도 5 참조). 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 판 온도를 제어하면 산화막 두께 제어를 할 수 있다. 이러한 판 온도의 제어는 상기의 본 발명에 따른 용융 아연 도금 설비와 같이 무산화 구역 또는 환원 구역, 산화 구역, 환원 구역을 갖는 경우에는, 예를 들면, 다음과 같이 하여 행할 수 있다.

즉, 산화 구역의 노 온도로 산화 구역의 버너 연소량을 제어함으로써, 판 온도를 제어할 수 있다. 이 경우, 버너의 연소량을 저하시키면, 화염 길이가 짧아져 화염이 강판에 조사되는 비율도 저하되기 때문에, 판 온도의 저하와 아울러 산화 피막 성장 속도의 저하 효과가 크다. 그 효과를 적게 하여 제어성을 향상시키기 위해서는, 다음과 같은 방법도 생각할 수 있다. 산화시의 판 온도를 제어하기 위해서, 산화 구역 버너의 연소량은 일정하게 해 두거나, 또는, 산화 구역 전의 무산화 구역 또는 환원 구역의 노 온도를 사용하여, 산화 구역의 전(前) 구역(무산화 구역)의 가열능력을 제어하여 산화시의 판 온도를 제어함으로써 행할 수 있다. 또는, 산화 구역의 출구 판 온도 또는 산화 구역의 후 구역(환원 구역)의 입구측 판 온도로, 산화 구역의 전 구역(무산화 구역)의 가열능력을 제어하여, 산화시의 판 온도를 제어함으로써 행할 수 있다. 이들 방법을 조합하여 산화시의 판 온도를 제어할 수도 있다.

이제까지의 산화환원법으로의 산화에서는, 무산화 구역을 산화 구역으로 하여 운전하는 것뿐이며, 산화막의 성장 속도를 제어하기 위해서는 공기비의 제어를 행해왔다. 또 연소량은 판의 소둔 조건을 달성하기 위해서 제어되어 있어, 산화시의 판 온도는 제어할 수 없어, 공기비에 의해 산화막 두께를 제어하고 있었지만, 공기비의 제어에서는 화염의 상황이 크게 변화되기 때문에 효과가 안정되지 않았다. 이에 반해 본 발명에서는, 무산화 구역의 하류에 산화 구역을 설치함으로써, 버너의 연소량을 거의 일정하게 하여, 산화 구역으로의 침입 판 온도를 전 구역의 연소량으로 조정함으로써 산화 피막을 제어하도록 하면, 화염의 조사 상태는 일정한 상태에서 판 온도에 의해 산화막 두께 제어를 하기 때문에, 산화 피막의 두께가 안정되는 것을 알았다.

강에는 다양한 목적으로 여러 원소가 첨가되고, 강은 여러 원소를 함유한다. 이들 원소 중에는 Fe보다도 산화되기 쉬운 원소가 있다. 본 발명에서 Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강이란 이러한 원소를 함유하는 강이다. 예를 들면, 본 발명에서는, Si를 0.2% 이상, 및/또는, Mn을 1.0% 이상, 및/또는 Al을 0.1% 이상 함유하는 강판을 대상으로 한다. 그중에서도 특히, Si가 0.2 내지 3.0중량%, 특히 0.5 내지 3.0중량%의 고 Si 함유 강판이 대상으로서 적합하다.

산화막 두께를 두껍게 하려고 하는 경우, 노 길이를 길게 하여 산화시간을 길게 하는 방법을 생각할 수 있지만, 설비의 제약상 노의 길이는 그다지 길게 할 수 없다. 또, 설비 제약이 없이 노 길이를 길게 한 경우라도, 다른 산화되기 쉬운 강판을 통과시키는 경우에 산화능력을 저하시킬 필요가 있어 설비가 커진다. 이에 반해, 본 발명에서는 급속하게 산화막을 성장시키므로, 노 길이를 길게 하지 않으며, 또한 라인 스피드를 저하시키지 않고, 두꺼운 산화 피막을 형성시킬 수 있다.

본 발명의 경우와 같이 산화환원법으로의 산화시에 산화막을 급속하게 성장시키기 위한 용융 아연 도금 설비로서는 예를 들면 도 1에 도시하는 바와 같은 용융 아연 도금 설비를 사용하면 된다. 이 용융 아연 도금 설비에서는, 강판(S)의 소둔 라인을 예열 구역(예열 장치)(11), 무산화 구역(무산화로)(12), 산화 구역(산화로)(13), 환원 구역(환원로)(14), 냉각 구역(냉각 장치)(15)의 순으로 구성하고, 그 후방부에 용융 아연 도금 장치(16)를 배치하고 있다. 즉, 무산화 구역(12)의 후방부에 산화 구역(13)을 설치하는 구성으로 하고 있다.

이와 같은 산화 구역을 설치하고 있지 않은 용융 아연 도금 설비의 예를, 도 2에 도시한다.

상기 도 2에 도시하는 용융 아연 도금 설비를 사용하고, 그 무산화 구역(12)을 산화 조건으로 사용하여 산화하는 경우(통상 산화시), 및 상기 도 1에 도시하는 용융 아연 도금 설비를 사용하고, 그 산화 구역(13)에서 급속 산화시키는 경우(급속 산화시)의 산화막 두께의 노의 길이방향의 분포를 도 4에 도시한다. 또한, 이 도 4에서, 강판의 주행방향은 도면의 좌에서 우로 향해져 있고, 롤 위치를 나타내는 화살표 2개 중, 우측의 화살표는 노 내에 있는 롤의 위치를 나타내는 것이다.

이 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 전자의 무산화로(12)를 산화조건에서 사용하여 산화하는 경우(통상 산화시)에는, 산화 피막은 서서히 성장하기 때문에, 산화막 두께가 두꺼워지고 있는 시점이나, 산화막 두께가 두꺼워진 시점에서 산화막이 노 내에 있는 롤에 접촉한다. 한편, 후자의 산화 구역(13)에서 급속 산화시키는 경우(급속 산화시)에는, 산화속도가 빠르기 때문에, 롤과의 접촉이 없이 산화막을 성장시키는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 후자의 경우에는 산화막이 벗겨지기 어렵게 된다고 생각된다. 즉, 후자의 경우에는, 무산화로(12)에 있어서 무산화 상태에서(강판을 산화시키지 않고, 또는, 거의 산화시키지 않고) 강판의 온도를 올려 놓음으로써, 산화 구역에서 급격하게 산화시켜 산화막 두께가 급속하게 두꺼워지므로, 산화막 두께가 형성되기 전이나, 산화막 두께가 약간 형성된(극히 얇은) 시점에서는 노의 중앙의 롤의 앞쪽(좌측)의 롤과 접촉하는 일은 있어도, 산화 구역(13)에서 산화막 두께가 두꺼워지고 있는 시점이나, 산화막 두께가 두꺼워진 시점에서는 롤과의 접촉이 적다. 이 때문에, 산화막의 벗겨짐이 발생하기 어렵게 된다고 생각된다. 또, 환원로(14)의 입구에는 롤이 있고, 강판은 롤과 접촉하여 산화 피막은 벗겨질 우려가 있다. 어찌 되었든, 후자(도 1에 도시하는 것)의 경우에는, 급속 산화에 의해 산화막 두께를 두껍게 하는 것이 가능하여, 롤과의 접촉 회수가 감소한다. 이 때문에, 롤에 의한 산화막의 벗겨짐이나 롤에 벗겨진 산화막이 부착됨으로 인한 눌린 흠집의 발생 빈도를 저하시키는 것이 가능하다고 생각된다.

상기 도 2에 도시하는 설비는 수평 라인의 라인 구성의 것이다. 여기에서, 수직 라인의 라인 구성의 것을 도 3에 도시한다. 이 도 3에 도시하는 수직 라인의 경우에는, 롤에서의 판의 곡률이 크기 때문에, 상기 도 2에 도시하는 수평 라인의 경우보다도, 산화막의 벗겨짐이 일어나기 쉽다고 생각된다.

상기한 바와 같이, Si 함유량이 많은 Si 함유 강판의 경우에는, 산화 조건에서는 Fe가 산화되기 어렵고, 환원에서는 Si의 농화가 심해지기 때문에, 산화환원법으로의 산화에 의해 형성되는 산화막 두께를 두껍게 할 필요가 있고, 이 경향과 산화막 두께를 두껍게 할 필요성은 특히 Si 함유량: 1.2질량% 이상의 Si 함유 강판의 경우에 현저하고, 또한 Si 함유량: 1.8질량% 이상의 Si 함유 강판의 경우에 한층 더 현저하다. 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 방법은, 상기한 바와 같이, 라인 스피드를 저하시키지 않으며, 산화로(13)의 노 길이를 길게 하지 않고, 산화환원법으로의 산화에 의해 형성하는 산화막의 막 두께를 두껍게 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용융 아연 도금 방법은, 특히 Si 함유량: 1.2질량% 이상의 Si 함유 강판의 경우에 사용하기 유용한 가치가 있고, 또한 Si 함유량: 1.8질량% 이상의 Si 함유 강판의 경우에 사용하기에 더욱더 유용한 가치가 있다.

(제 2 실시형태)

도 9는 본 발명에 따른 용융 아연 도금 설비의 개요를 도시한 도면으로, 여기에서 윗 공정에서 압연 등을 끝낸 강판(S)은 본 설비를 연속적으로 통과하여 용융 아연 도금 강판(P)이 된다. 본 설비는 강판(S)의 입구측으로부터 용융 아연 도금 강판(P)의 출구측에 걸쳐서 예열 장치(1), 무산화로(2), 산화로(3), 환원 소둔로(4), 냉각 장치(5) 및 용융 아연 도금 장치(6)의 순으로 연이어 설치되어 있다. 산화로(3)는 무산화로(2)와 환원 소둔로(4)의 사이에 설치된 것으로 여기에 공급되는 강판(S)은 이미 예열 장치(1), 무산화로(2)에 의해 가열, 승온되어 있기 때문에, 도면과 같이 비교적 소형의 것으로 충분하다.

산화로(3)의 전단계인 무산화로(2)에서는, 강판(S)의 산화를 방지할 필요가 있다. 무산화로(2)에서 산화 피막이 생성된 경우에는 상기한 바와 같이, 산화 피막의 두께가 불균일하게 되어, 그 후에 산화로(3)에서 산화 피막을 성장시켜도, 무산화로(3)에서 발생한 Fe계 산화 피막의 불균일함이 그대로 잔존하여, 균일한 도금성을 얻을 수 없다.

이것을 방지하기 위해서, 본 발명에서는, 우선, 무산화로(3)에서의 공기비 r1을 1.0 미만으로 할 필요가 있다. r1이 1 이상으로 된 경우에는 산화 피막이 급격하게 성장하게 된다.

다음에, r1이 1 미만인 경우에도, 도달하는 강판 온도 즉 도달 판 온도 t가 높아짐에 따라 산화 피막이 두꺼워지기 때문에, 본 발명의 제 2 실시형태에서 공기비 r1과 도달 판 온도 t(℃)의 관계는 하기 수학식 1을 만족시킬 필요가 있다.

한편, 무산화로(2)에서는, 강판(S)에 부착, 침입하는 압연유를 충분하게 연소, 제거할 필요가 있다. 미연소인 채로 잔존한 경우, 후단계인 산화로(3)에서도 제거되지만, 이 경우, 원래의 압연유의 부착 상황, 무산화로(2)에서의 연소 제거의 편차가 원인이 되어, 산화로(3)에서 균일한 산화 피막을 생성할 수 없게 된다. 그리고, 압연유를 충분하게 연소 제거하기 위해서, 본 발명에서는, 공기비 r1을 0.9 이상, 또한 도달하는 강판 온도 t를 t≥450℃로 할 필요가 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에서의 산화로(3)에서의 강판의 가열조건으로서는, 버너의 공기비 r2를 1.00 이상으로 하여 연소, 가열시키는 것이 필수적이다. 이것은 강판의 표면을 효율적으로 산화시킬 필요가 있기 때문이다. 또, 공기비 r2의 범위는 1.00≤r2≤1.25로 하는 것이 바람직하다. r2>1.25에서는 산화 촉진의 효과는 포화되고, 가열효율도 저하되므로 바람직하지 않다.

산화로(3)에서의 버너에 의한 가열은 그 화염 노즐을 강판(S)의 상면 및 하면을 향해서 화염을 직접 강판 표면에 대고 행하는 직화가열 방식인 것이 바람직하다. 효율적으로 산화 피막을 형성하기 위해서는 버너 조사가 필요하고, 또, 강판의 폭방향으로 균일하게 버너를 조사하기 위해서는 다수의 버너를 폭방향으로 직선적으로 병렬시켜서 배치하는 방법이어도 되지만, 슬릿 버너의 채용이 특히 바람직하다. 공간 절약화에도 유효하다.

슬릿 버너는 강판 진행방향으로 1단뿐만 아니라, 여러 단을 앞뒤로 나란히 배치함으로써, 보다 산화를 효율적으로 실시할 수 있다.

도 10은 산화로에 배치된 슬릿 버너의 모습을 도시한 단면 개요도이며, 여기에서는 산화로(3) 내의 상부와 하부에 강판(S)을 끼우고 서로 마주 대한 슬릿 버너 A1, A2와 B1, B2가 강판(S)의 진행방향으로 이웃하여 2단으로 배열 설치되어 있다. 각 슬릿 버너 A1, A2 및 B1, B2는 도면과 같이 강판(S)의 폭방향으로 연속적으로 뻗어 있는 슬릿 노즐(n)을 갖고 있고, 이들 노즐(n)은 강판(S)의 상면 및 하면에 대하여 직각 방향으로 배치되어 있다. 그리고, 도 11은 이 2단의 버너에 의한 실제 강판의 연소가열 상태의 이미지를 도시한 것이며, 슬릿 노즐(n)로부터의 화염은 강판(S)의 폭방향에 걸쳐서 연속된 커튼 모양 화염(F)이 형성되고, 화염(F)의 선단부가 강판 표면에 직접 충돌하는 가열방식 즉 직화방식으로 가열된다.

산화로(3)에서 상기 가열조건하에서 이러한 슬릿 버너에 의한 직화방식으로 강판을 가열하는 방법을 채용함으로써, 무산화로(2)에서 상기의 가열조건에 의해 오일을 연소 제거한 강판(S)은 이미 판 온도가 450 내지 850℃로 되어 있는 것과 맞물려 단시간(5 내지 20초)에 목표로 하는 판 온도로 급속하고 또한 균일하게 가열할 수 있다. 이 가열의 결과, 산화로를 거친 강판은 그 폭방향에 걸쳐서 극히 균일한 Fe계 산화 피막이 형성된 상태에서, 다음 환원 소둔로(4)에 공급되게 되는 것이다.

이렇게 하여 산화로(3)에서 형성되는 Fe계 산화 피막의 두께는, 대상이 되는 강판(S)의 Si 함유량이나 판 두께 등 따라서도 변화되지만 바람직하게는 3000 내지 10000Å으로 해야 한다. 즉, 3000Å 미만에서는 Si의 표면으로의 확산, 농화를 저지하는 배리어층으로서의 기능이 불충분하게 될 우려가 있다. 한편, 10000Å을 초과하는 두께로 해도, 배리어층으로서의 기능이 거의 변하지 않는데다 산화로에서의 가열시간이 길어져, 사용 연료도 증대한다고 하는 불이익을 수반한다.

상기 Fe계 산화 피막의 두께는 산화로(3)의 입출구측의 판 온도를 모니터링 하여, 강종, 판 두께, 라인 스피드, 산화로 공기비, 산화로 출력(연료, 연소용 공기의 공급 총량 등)에서 보정함으로써 비교적 용이하게 추정할 수 있고, 이 값을 기초로 주로 산화로(3)의 출력을 조정함으로써, 안정된 산화 조건을 결정, 확보할 수 있고, 이것에 의해 강판의 길이 방향에 대하여 안정된 도금성을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에서 제조 대상이 되는 아연 도금 강판은 상기의 제 1 실시형태의 강과 동일하다. 즉, Fe보다 산화되기 쉬운 원소를 많이 포함하는 경 우에 유효하다. 예를 들면, 본 발명에서는, Si를 0.2% 이상, 및/또는, Mn을 1.0% 이상, 및/또는 Al을 0.1% 이상 함유하는 강판을 대상으로 한다. 그 중에서도 특히, Si가 0.2 내지 3.0중량%, 특히 0.5 내지 3.0중량%의 고 Si 함유 강판이 대상으로서 적합하다.

실시예 1

실시예 1은 주로 제 1 실시형태에 대응한다.

[예 1]

예열실, 무산화 구역, 산화 구역, 환원 구역을 이 순서로 갖는 소둔 라인과, 용융 아연 욕조 및 에어와이핑 수단을 갖는 용융 아연 도금 장치와, 강판 이송을 위한 롤을 갖는 용융 아연 도금 설비로서, 수평 라인의 것을 사용하고, 하기와 같이 하여 용융 아연 도금 강판을 얻었다.

C: 0.1질량%, Si: 1.8질량%, Mn: 1.5질량%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 성분을 갖는 고장력 강판을 예열실에서 400℃로 예열한 후, 무산화로에서 700℃까지 가열한다. 이 후, 산화로에서, 강판에 대하여 화염을 조사하는 버너를 사용하여 강판을 850℃까지 가열한다. 이때, 버너의 연소 공기에서의 공기비는 1.2이다. 이것에 의해, 강판 표면에 산화막을 성장시켜 형성한다. 이 산화막 성장 속도는 560Å/s이며, 형성된 산화막의 두께는 5600Å이다.

상기 산화 피막을 형성한 강판을 수소분위기(공기 및 수소의 혼합 가스이고, 이 가스 중의 수소 농도: 15체적%인 분위기)의 환원로에 투입하고, 이 환원로에서 산화 피막을 환원하는 처리를 한 후, 용융 아연욕 속을 통과시켜서 용융 아연 도금하고, 이어서 에어와이핑으로 도금량을 50g/m²으로 조정하여, 용융 아연 도금 강판을 얻었다(No. 1). 또한, 상기 환원로에 들어오는 강판의 온도는 850℃이다. 환원로의 노 온도는 900℃이다.

상기의 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판을 무산화로에서 고온까지 가열해 두고, 이 후, 산화로에서 버너에 의한 화염 조사 등에 의해 더욱 고온으로 가열하면, 산화막 성장 속도를 대단히 크게 할 수 있다.

[예 2]

산화로에서의 버너에 의한 화염 조사시에, 버너의 연소 공기에 수증기를 연소 공기량에 대하여 10체적%의 유량으로 투입하고, 이 점을 제외하고 예 1의 경우와 동일한 방법에 의해 용융 아연 도금 강판을 얻었다(No. 2). 이 산화로에서의 산화에 의한 산화막 성장 속도는 770Å/s이고, 이 산화에 의해 형성된 산화막의 두께는 7700Å이다.

[예 3]

산화로에서의 버너에 의한 화염 조사시에, 버너의 연소 공기에 산소를 연소 공기량에 대하여 5체적%의 유량으로 투입하고, 이 점을 제외하고 예 1의 경우와 동일한 방법에 의해 용융 아연 도금 강판을 얻었다(No. 3). 이 산화로에서의 산화에 의한 산화막 성장 속도는 620Å/s이고, 이 산화에 의해 형성된 산화막의 두께는 6200Å이다.

[예 4]

산화로에서의 버너에 의한 화염 조사시에, 버너의 연소 공기에 산소를 5체적%의 유량으로 투입함과 아울러 수증기를 10체적%의 유량으로 투입하고, 이 점을 제외하고 예 1의 경우와 동일한 방법에 의해 용융 아연 도금 강판을 얻었다(No. 4). 이 산화로에서의 산화에 의한 산화막 성장 속도는 850Å/s이고, 이 산화에 의해 형성된 산화막의 두께는 8500Å이다.

[예 5]

무산화로에서는 600℃까지 가열하고, 산화로에서는 750℃까지 가열했다. 산화로에서의 버너에 의한 화염 조사시에, 버너의 연소 공기에 산소를 5체적%의 유량으로 투입함과 아울러 수증기를 10체적%의 유량으로 투입했다. 이것들의 점을 제외하고, 예 1의 경우와 동일한 방법에 의해 용융 아연 도금 강판을 얻었다(No. 5). 이 산화로에서의 산화에 의한 산화막 성장 속도는 180Å/s이고, 이 산화에 의해 형성된 산화막의 두께는 1800Å이다. 또한, 환원로에 들어오는 강판의 온도는 750℃이다. 이 환원로의 노 온도는 800℃이다(예 1의 경우와 상이함).

[예 6]

예 1의 경우와 동일한 강판을 예열실에서 400℃로 예열한 후, 무산화로에서 700℃까지 가열한다. 이 후, 산화로에서 버너에 의해 강판에 화염 조사 하는 것이 아니라, 분위기 산화라고 하는 방법에 의해, 강판을 850℃까지 가열한다. 이것에 의해, 강판 표면에 산화막을 성장시켜 형성한다. 이 산화막 성장 속도는 50Å/s이 고, 형성된 산화막의 두께는 500Å이다.

상기 산화 피막의 형성 후, 예 1의 경우와 동일한 방법에 의해 환원 처리, 용융 아연 도금, 에어와이핑에 의한 도금량의 조정을 하여, 용융 아연 도금 강판을 얻었다(No. 6).

[예 7]

예 1의 경우와 동일한 강판을 예열실에서 400℃로 예열한 후, 무산화로를 산화로 운전하고, 700℃까지 가열한다. 단, 이 무산화로의 버너 공기비는 1.2라는 분위기로 했다. 이 때문에, 상기 무산화로에서의 가열시에, 강판은 산화되어 산화막이 형성된다. 이 산화막의 막 두께는 2000Å이다. 이 산화막 성장 속도는 100Å/s이다.

이 후, 예 1의 경우와 동일한 방법에 의해, 산화로에서의 850℃까지의 가열, 환원 처리, 용융 아연 도금, 에어와이핑에 의한 도금량의 조정을 하여, 용융 아연 도금 강판을 얻었다(No. 7).

이때, 산화로에서의 산화에 의한 산화막 성장 속도는 180Å/s이고, 이 산화로 형성된 산화막의 두께는 1800Å이다.

상기 무산화로에서 형성된 산화막의 두께와 산화로에서 형성된 산화막의 두께를 합계하면 3800Å이다. 산화환원법에 의한 도금성의 향상의 점에서는 이 합계 두께가 중요하다. 상기 무산화로 및 산화로에서의 산화막 성장 속도는 130Å/s이다. 롤과의 접촉에 의한 산화막의 벗겨짐 방지의 점에서는, 이러한 산화막의 벗겨짐에 대하여, 이 무산화로 및 산화로에서의 산화막 성장 속도도 영향을 주지만, 비 교적 산화막이 두꺼울 때에 문제가 되므로, 산화로에서의 산화막 성장 속도쪽이 중요하다.

[결과]

이렇게 하여 얻어진 용융 아연 도금 강판에 대해서, 도금의 특성을 조사했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

No.1 내지 4의 경우, 산화막 성장 속도가 560 내지 850Å/s이고, 형성된 산화막의 두께가 5600 내지 8500Å으로 두껍다. 이 때문에, 도금 외관이 양호한 아연 도금 강판을 얻을 수 있었다.

No.5의 경우, 산화막 성장 속도가 180Å/s으로 200Å/s보다도 낮고, 형성된 산화막의 두께가 1800Å으로 얇다. 이 때문에, 점 모양의 부도금이 발생하여, 양호한 아연 도금 강판은 얻을 수 없었다.

No.6의 경우, 산화막 성장 속도가 50Å/s으로 200Å/s보다도 낮고, 형성된 산화막의 두께가 500Å으로 얇다. 이 때문에, 점 모양의 부도금이 발생하여, 양호한 아연 도금 강판은 얻을 수 없었다.

No.7의 경우, 산화로에서의 산화막 성장 속도가 130Å/s으로 200Å/s보다도 낮고, 형성된 산화막의 두께가 3800Å으로 얇다. 이 때문에, 점 모양의 부도금이 발생하여, 양호한 아연 도금 강판은 얻을 수 없었다.

(주) 판 온도 등의 온도의 단위…℃

실시예 2

실시예 2는 주로 제 2 실시형태에 대응한다.

예열실, 연소실(NOF실), 직화가열실(산화로실), 냉각실로 이루어지는 종형(縱型) 연소로에 강판 샘플을 부착하고, 샘플을 가열·산화 처리했다. NOF실은 강판 폭방향으로부터의 진접 분사 버너에 의한 가열방식으로 하고, 산화로실은 강판 수선방향 표면과 이면으로부터의 슬릿 버너에 의한 직화 가열 방식으로 했다. 연소 가스로는 COG/Air를 사용했다. 냉각 구역에서 N₂ 가스를 세게 불어 강판 샘플을 냉각했다. 샘플에는 열전대를 부착하여, 가열, 냉각중 강판 온도를 측정했다. 샘플 사이즈는 210mm폭×300mm길이로 했다. 가열, 산화처리한 강판 샘플은 냉각 후에 꺼내고, 210×100mm 사이즈로 분할하여, 용융 도금 시뮬레이터에 설치하고, 가열, 환원, 도금 처리를 실시했다. 일부 샘플은 합금화 처리도 실시했다. 환원은 N₂-15% H₂ 분위기로 했다. 또, 도금욕은 용융 아연 도금 강판 제작시는 Zn-0.16% Al, 합금화 용융 아연 도금 강판 제작시는 Zn-0.13% Al로 했다. 욕 온도는 어느 경우도 460℃로 했다.

상기의 장치를 사용하고, 원판에 Si 첨가 강을 사용하여, 산화, 환원, 도금 실험을 실시했다. 산화시에는, NOF실의 공기비, 강판 온도를 각종 조건으로 변화시켰다. 그리고, 또한, 각 NOF 조건에서, 산화실에서의 강판 온도가 950℃ 까지 되는 온도 범위에서 각종 온도로 산화 조건을 변화시켜 산화 샘플을 제작했다. 산화로실의 공기비는 1.10으로 했다. 한편, 산화실에서 산화처리를 실시하지 않은 샘플도 제작했다. 이상과 같이 하여 제작한 샘플은 용융 도금 시뮬레이터에 설치하고, N₂-15% H₂ 분위기중에서 850℃로 60초 환원(일정)한 후에 도금을 하고, 각 샘플에서의 부도금 발생의 정도를 시각적으로 평가했다.

그리고, 각 NOF 조건에 대하여 부도금 안정 방지를 이하의 기준으로 판정했다.

○: 어느 산화로 강판 온도에서도 부도금 없음

△: 어느 산화로 강판 온도에서도 부도금 저감(부도금 발생 면적율≤3%)

×: 어느 산화로 강판 온도에서도 현저하게 부도금이 발생(부도금 발생 면적율>3%)

이 결과를 정리하여 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 의해 부도금이 없는 아연계 도금 강판을 용이하게 제조할 수 있다. 또, 산화로 전후의 강판 온도를 모니터링 함으로써 적정 제조 조건을 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 용융 아연 도금 방법에 의하면, Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판을 산화환원법에 의해 산화환원한 후, 용융 아연 도금할 때에, 라인 스피드를 저하시키지 않으며, 산화로의 노 길이를 길게 하지 않고, 상기 산화환원법으로의 산화에 의해 형성하는 산화막의 막 두께를 두껍게 할 수 있으므로, Fe보다도 산화되기 쉬운 원소를 함유하는 강판을 기재로 하여 부도금이 없는 아연 도금 강판 또는 합금화 용융 아연 도금 강판을 제조하고자 할 때에 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 기재로서 Si 함유량: 1.2질량% 이상의 Si 함유 강판을 사용하는 경우에 유용하고, 또한 Si 함유량: 1.8질량% 이상의 Si 함유 강판을 사용하는 경우에 보다 한층 더 유용하다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 완전하게 설명했지만, 당업자에게 있어서 여러 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 그러한 변경 및 변형은 본 발명의 의도 및 범위로부터 벗어나지 않는 한, 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

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Si 함유량이 0.2중량% 내지 3.0중량%인 강판을 가열 소둔한 후 용융 아연 도금욕에 침지하여 그 표면에 아연 도금을 실시하는 용융 아연 도금 방법에 있어서,

먼저 무산화 구역에서 공기비 r1이 0.9≤r1<1.00, 도달 판 온도 t(℃)가 t≥450, 그리고 상기 공기비 r1과 도달 판 온도 t(℃)가 하기 수학식 1을 충족시키는 조건하에서 표면에 압연유가 부착한 상기 강판을 가열하고, 이어서 상기 강판을, 그 노즐이 강판의 폭방향으로 뻗어 있는 슬릿 버너를 갖는 직화 방식의 산화로에서 공기비 r2가 r2≥1.00인 조건하에서 가열을 행하고, 또한 이 강판을 환원로에서 환원 소둔하는 용융 아연 도금 방법.

수학식 1

t≤-1000×r1+1750
제 5 항에 있어서,

상기 산화 구역에서의 상기 공기비 r2가 1.25≥r2≥1.00인 용융 아연 도금 방법.
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Si 함유량: 0.2질량% 이상의 Si 함유 강판을 산화환원법에 의해 도금성을 향상시킨 후, 용융 아연 도금하는 용융 아연 도금 방법으로서,

상기 강판의 온도를 무산화 상태에서 600℃ 초과의 온도로 한 후, 상기 산화환원법으로의 산화를 화염 조사에 의해 행하고, 이때에 화염의 산화 영역에 상기 강판을 통과시켜, 강판 표면에 산화막을 200 내지 2000Å/s의 산화막 성장 속도로 성장시키는 용융 아연 도금 방법.
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제 12 항에 있어서,

상기 화염 조사를 버너에 의한 화염 조사로 행하고, 상기 버너의 연소 공기에 연소 공기량에 대하여 0체적% 초과 20체적% 이하의 산소, 연소 공기량에 대하여 0체적% 초과 40체적% 이하의 수증기, 또는 이들의 조합을 투입하는 용융 아연 도금 방법.
제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,

용융 아연 도금 설비의 소둔 라인을, 무산화 구역 또는 환원 구역, 산화 구역, 환원 구역의 순서로 구성하고, 이 산화 구역에서 산화환원법으로의 산화를 행하는 용융 아연 도금 방법.