JP6295338B2 - めっき鋼板冷却装置 - Google Patents
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Description
本発明は、めっき鋼板冷却装置で、鋼板の冷却効率を高めるとともに、振動を減少させるめっき鋼板冷却装置に関するものである。
最近は、鋼板の耐食性などを向上させ、外観を綺麗にし、特に電子製品または自動車用鋼板用として用いられるめっき鋼板のニーズが増加している。例えば、合金化めっき鋼板は、スポット溶接性、塗装後の耐食性及び塗装密着性に優れるため、最近は建資材用、家電用、及び、自動車用鋼板でそのニーズが急増する実情がある。
図１は一般の鋼板のめっきラインを示す概略図であり、図２は従来技術によるめっき鋼板冷却装置によって冷却流体が鋼板に噴射される様子を示す平面図である。
図１を参照すると、ペイオフリール（Ｐａｙ Ｏｆｆ Ｒｅｅｌ）から巻き出された鋼板（冷延鋼板）１は、溶接機及びルーパを経て熱処理された後、スナウト、めっき槽２のシンクロール４及び安定化ロール５を通過しながら溶融金属、例えば、溶融亜鉛３が鋼板１の表面に付着され、めっき槽上のガスワイピング設備６（「エアナイフ」ともいう）から高圧のガス（不活性ガスまたはエア）を噴射して鋼板１のめっき厚さを制御する。
また、めっきされた鋼板１は、制振設備７、冷却設備８、及び、移送ロール９を経て進みながらめっきが行われる。制振設備は、ガスワイピング領域を通過する鋼板１の振動を抑制させてめっき厚さを均一に制御する。
ここで、上記冷却設備８は、通常垂直移送する鋼板１の両側に提供されるため、冷却塔（ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ）とも呼ばれる。
このようなめっき鋼板の冷却設備８は、垂直移送する高温のめっき鋼板の表面に付着された液相の亜鉛めっき層を凝固させ、移送ロール９の直前までに鋼板１の温度を３００℃以下に急冷させて、後の鋼板１の移送または後工程が円滑に行われるようにする重要な設備である。
このとき、図２に示されたように、従来の冷却設備は、垂直移送する鋼板１の両側に相対するノズルチャンバー１２に一定のパターンで提供された噴射ノズル１３が形成される。
ところが、上記噴射ノズル１３の配列幅は、少なくともめっき生産される鋼板１の最大幅Ｌ１よりは大きく固定される。したがって、めっきが行われる鋼板１の幅Ｌ１が噴射ノズルによる冷却流体の噴射幅Ｌ２より小さい場合、鋼板１がないＡ領域では高圧で噴射された冷却流体が衝突することにより渦流が増幅するようになる。
その結果、このような渦流の増幅は、垂直移送する鋼板１の両側エッジにおいてエッジ部の振動を増幅させる。
このような鋼板１の振動の増加は、めっきラインで様々な問題をもたらす原因となる。振動を低減させるための安定化ロール５または移送ロール９に加えられる張力が増加してロールの磨耗が増えることはもちろん、冷却性能も低下させ、振動が原因で鋼板１のめっき速度を速くすることが困難となるため、生産性が低下するという問題が発生する。
また、図面に示されたように、幅が狭いめっき鋼板を生産するとき、鋼板１の幅方向の冷却範囲を外れた部分にも過剰に冷却流体が噴射されることにより、送風機の過負荷はもちろん、冷却効率が逆に低下する限界点がある。これは、生産性低下の多様な原因として作用する。
本発明は上述のような問題点を解決するために創案されたもので、鋼板の幅に応じて冷却流体の噴射幅を可変させ、めっき層の凝固状態に応じてめっき層の欠陥発生距離を考えて鋼板と噴射手段との距離を調節することにより、鋼板の冷却効率を高めるとともに、振動を減少させるめっき鋼板冷却装置を提供することにその目的がある。
上述のような目的を達成するために、本発明の好ましい実施例によるめっき鋼板冷却装置は、進行する鋼板と相対しながら冷却流体を噴射する噴射手段と、上記鋼板の幅に対応するように上記冷却流体の噴射幅を可変させ、上記冷却流体の噴射流路と干渉しないように上記噴射手段の外部に設置された噴射幅可変手段と、を含む。
また、本発明の好ましい他の実施例によるめっき鋼板冷却装置は、進行する鋼板と相対しながら冷却流体を噴射する噴射手段と、上記鋼板と噴射手段との距離を調節するように上記噴射手段に提供される噴射距離調節手段と、を含む。
ここで、上記噴射幅可変手段は、上記噴射手段の前面部に設置され、且つ両側から相互に遠近移動しながら上記冷却流体の噴射幅を可変させるノズル遮蔽板と、二つの上記ノズル遮蔽板を移動させる板駆動部と、を備えることができる。
また、上記ノズル遮蔽板にはラックギアが形成され、上記板駆動部は、上記ラックギアにギア締結されるピニオンギアが形成された回転軸と、上記回転軸を回転させる回転駆動部材と、を備えることができる。
具体的には、二つの上記ノズル遮蔽板とそれぞれギア締結された二つの上記回転軸が上記噴射手段の両側に一つずつ配置されたとき、上記回転駆動部材は、それぞれの上記回転軸の上端に一つずつ装着されて配置された二つの側部ギアボックスと、上記噴射手段に設置された回転駆動モータと、上記回転駆動モータのモータ軸が連結された中央ギアボックスと、一端部が上記側部ギアボックスに連結され、他端部が上記中央ギアボックスに連結された二つの連結バーと、を備えることができる。
さらに、上記噴射手段で噴射ノズルを有するノズルチャンバーが複数個積層されるとき、上記ノズル遮蔽板は、複数個の上記ノズルチャンバーに対応するように複数個配置されることができる。
これに加えて、上記噴射幅可変手段は、上記噴射手段の前面部の上下部それぞれには上記ノズル遮蔽板を挟持しながら、上記ノズル遮蔽板の移動時にスライドガイドする板ガイドをさらに備えることができる。
さらに、上記噴射幅可変手段は、上記鋼板の幅を測定するように上記噴射手段に設置された幅感知センサと、上記幅感知センサ及び板駆動部と電気的に連結されて、上記鋼板の幅に応じて上記ノズル遮蔽板の移動を制御する制御部と、をさらに備えることができる。
一方、上記噴射距離調節手段は、固定フレームと、上記固定フレームに位置固定され、上記噴射手段にスクリュー締結されて回転時に上記噴射手段を上記鋼板に対して遠近移動させるモータ軸を有する前後駆動モータと、を備えることができる。
また、上記噴射距離調節手段は、上記噴射手段に固定装着されたスライダーと、上記固定フレームに位置固定され、上記スライダーがスライド移動するように締結されたガイドレールと、をさらに備えることができる。
これに加えて、上記噴射距離調節手段は、上記鋼板との距離を測定するように上記噴射手段に設置された距離感知センサと、上記距離感知センサ及び前後駆動モータと電気的に連結されて、設定される上記鋼板との距離に対応するように上記噴射手段の移動を制御する制御部と、をさらに備えることができる。
さらに、上記噴射手段は、上記鋼板の進行方向に沿って多段に配置され、上記鋼板のめっき液の凝固が進むにつれて、上記噴射距離調節手段によって上記鋼板に近くなるように配置されることができる。
本発明によるめっき鋼板冷却装置において、本発明の噴射幅可変手段は、冷却流体の噴射幅を鋼板の幅に対応するように可変させることにより、冷却性能を向上させるとともに、鋼板の振動を低下させることができる。さらに、噴射幅可変手段が噴射手段内の冷却流体の流動経路に対して干渉しないように噴射手段の外部に設置されることにより、噴射手段内における冷却流体の流動衝突を防止するため、流体流動抵抗を最小限に抑えて冷却流体の噴射圧の低下を防ぐことができる。これにより、冷却性能をさらに向上させることができるという効果を有する。
また、本発明の噴射距離調節手段は、めっき層の凝固状態に応じてめっき層の欠陥発生距離を考えて、鋼板と噴射手段との距離を調節することにより冷却性能を高めることができるという長所を有する。
図３は本発明の好ましい実施例によるめっき鋼板冷却装置を示す斜視図であり、図４は図３のめっき鋼板冷却装置における噴射幅可変手段を示す分解斜視図である。
図面を参照すると、本発明は、鋼板１に対して冷却流体を噴射する噴射手段と、上記噴射手段に設置される噴射幅可変手段及び噴射距離調節手段と、を含む。
ここで、上記噴射手段は、鋼板１の一面側と他面側にそれぞれ配置されて、進行する鋼板１に相対しながら冷却流体を噴射するように構成される。
このような噴射手段は、本体１００と、上記本体１００に形成される噴射ノズルと、を備える。具体的には、上記本体１００は、メインチャンバー１１０及びノズルチャンバー１２０からなることができ、上記ノズルチャンバー１２０には噴射ノズルが形成されたノズル噴射板１３０が装着されることができる。
このとき、上記メインチャンバー１１０には、冷却流体が供給される流体供給ライン（図示せず）が連結される。上記ノズルチャンバー１２０は、メインチャンバー１１０に鋼板１の進行方向に沿って複数個が多段に設置されることができる。
また、上記噴射幅可変手段は、鋼板１の幅に対応するように冷却流体の噴射幅を可変させるように噴射手段に設置される。
このとき、本発明の主な技術的特徴として、上記噴射幅可変手段は、従来技術とは異なって、噴射手段内における冷却流体の流動衝突を防止するように噴射手段の外部に設置される構成をとる。
このような噴射幅可変手段について具体的に説明すると、上記噴射幅可変手段は、噴射手段の前面部に設置されたノズル遮蔽板２１０と、上記ノズル遮蔽板２１０を移動させる板駆動部と、を備える。
ここで、上記ノズル遮蔽板２１０は、噴射手段の前面部としてノズルチャンバー１２０で冷却流体が吐出される部分に設置される。ノズルチャンバー１２０の吐出部に配置されたノズル噴射板１３０の複数個の噴射ノズルのうち所望の一定の部分を遮蔽するために、二つのノズル遮蔽板２１０が相互に遠近移動しながら冷却流体の噴射幅を可変させる。即ち、上記二つのノズル遮蔽板２１０は、ノズルチャンバー１２０の吐出部において一側及び他側にそれぞれ配置され、噴射ノズルを遮蔽していない二つの間の空間が冷却流体の噴射幅となり、互いに近くなったり遠くなったりしながら冷却流体の噴射幅を可変させるようになる。
このようなノズル遮蔽板２１０は、噴射手段の前面部の上下部それぞれに形成された板ガイド２２０に挟持されて、移動時に上記板ガイド２２０によってスライドガイドすることができる。
また、上記板駆動部は、二つのノズル遮蔽板２１０を移動させる役割を行う。具体的には、ノズル遮蔽板２１０とギア締結される回転軸２３０と、上記回転軸２３０を回転させる回転駆動部材と、を備えることができる。
このとき、上記ノズル遮蔽板２１０にはラックギア２１１が形成され、上記回転軸２３０にはノズル遮蔽板２１０のラックギア２１１にギア締結されるピニオンギア２３１が形成されることができる。これにより、上記回転駆動部材が回転軸２３０を回転させることで、ピニオンギア２３１が回転し、ラックギア２１１が直線運動を行い、ノズル遮蔽板２１０がノズルチャンバー１２０の吐出部に移動するようになる。
このように、本発明は、噴射幅可変手段が噴射手段内の冷却流体の流動経路に対して干渉しないように噴射手段の外部に設置されることにより、噴射手段内における冷却流体の流動衝突を防止するため、流体流動抵抗を最小限に抑えて冷却流体の噴射圧の低下を防ぐことができる。これにより、冷却性能を向上させることができる。
即ち、図５（ａ）に示されたように、従来技術によるめっき鋼板冷却装置は、ノズルチャンバー２２に噴射幅可変手段が内蔵されることにより、ノズルチャンバー２２に供給される冷却流体がノズル噴射板２３に形成された噴射ノズル２３ａに至るまで流動する過程で、流動経路に配置された内部回転式遮蔽部材２１によって冷却流体同士の流動衝突が発生するため、流動圧の低下及び渦流流動による流動抵抗が原因で噴射圧の損失が増加するようになる。
これに対し、本発明は、図４及び図５（ｂ）に示されたように、噴射手段のノズルチャンバー１２０内に噴射幅可変手段が配置されない。具体的には、噴射幅可変手段のノズル遮蔽板２１０は、噴射ノズルが形成されたノズル噴射板１３０の前面部に配置されることにより、噴射手段内における冷却流体の流動衝突及び渦流流動を防止するため、流体流動抵抗を最小限に抑えて冷却流体の噴射圧の低下を防ぐことができるという効果を有する。
上記のようにノズルチャンバー１２０の外部に設置されたノズル遮蔽板２１０を含む噴射幅可変手段に対して、図６〜図８を参照してより具体的に説明する。
図６は図３のめっき鋼板冷却装置を示す分解斜視図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は図３のめっき鋼板冷却装置を示す正面図及び側面図である。また、図８（ａ）は図７（ａ）のめっき鋼板冷却装置を示す平面図であり、図８（ｂ）は図７（ａ）のＡーＡ’線に沿った断面図である。
図面を参照すると、二つのノズル遮蔽板２１０とそれぞれギア締結された二つの回転軸２３０は噴射手段の両側に一つずつ配置される。また、上記回転駆動部材は、側部ギアボックス２４０、回転駆動モータ２５０、中央ギアボックス２６０、及び、連結バー２７０によって構成されることができる。
ここで、上記側部ギアボックス２４０は、それぞれの回転軸２３０の上端に一つずつ装着されて二つ配置される。また、上記回転駆動モータ２５０は、噴射手段に設置され、且つ一例として本体１００の上端部に配置されることができる。
また、上記中央ギアボックス２６０は、回転駆動モータ２５０のモータ軸２５１が連結された構造を構成する。なお、上記連結バー２７０は、一端部が側部ギアボックス２４０に連結され、他端部が中央ギアボックス２６０に連結されて、二つ構成されることができる。
このように、連結バー２７０の両端部に連結ベベルギア２７１ａが形成され、回転軸２３０の上端部には回転ベベルギア２３２が形成され、回転駆動モータ２５０のモータ軸２５１の端部にはモータベベルギア２５１ａが形成される。これにより、一つの回転駆動モータ２５０によって噴射手段の両側にそれぞれ配置された二つの回転軸２３０を連動回転させることができる。
参考までに、上記回転軸２３０の上部及び下部には、ノズルチャンバー１２０に連結され、堅固な支持構造を構成するように支持台２８０が装着される。上記メインチャンバー１１０の上部には回転駆動モータ２５０を支えながら安定的に支持するようにスタンド２９０が装着されることができる。
さらに、上記噴射手段において、噴射ノズルを有するノズルチャンバー１２０が複数個積層されるとき、ノズル遮蔽板２１０は複数個のノズルチャンバー１２０に対応するように複数個配置されることができる。このとき、回転軸２３０はノズルチャンバー１２０の積層高さ分だけ延び、このような回転軸２３０にピニオンギア２３１が複数個のノズル遮蔽板２１０に対応するように複数個構成される。これにより、複数個のノズル遮蔽板２１０の駆動を一つの回転駆動モータ２５０によって行われるようにすることで、積層されたノズルチャンバー１２０のそれぞれにおける冷却流体の噴射幅を円滑且つ容易に可変させることができる。
一方、図３、図６、及び、図７に示されたように、本発明は、鋼板１と噴射手段との距離を調節するように噴射手段に提供される噴射距離調節手段をさらに含むことができる。
上記噴射距離調節手段は、固定フレームと、上記固定フレームに位置固定され、噴射手段に締結された前後駆動モータ３１０と、を備える。
このとき、上記固定フレームは、噴射手段の周りに位置固定される構造物であれば十分で、本発明によって限定されない。
また、上記前後駆動モータ３１０は、噴射手段のメインチャンバー１１０に形成された軸連結部１１１にモータ軸３１１がスクリュー締結されて、モータ軸３１１の回転時に、噴射手段を鋼板１に対して遠近移動させる役割を行う。
また、上記噴射距離調節手段は、噴射手段の移動をガイドするために、噴射手段に固定装着されたスライダー３２０と、上記スライダー３２０がスライド移動するように締結されたガイドレール３３０と、をさらに備えることができる。このとき、上記ガイドレール３３０は固定フレームに位置固定された構造を構成する。
このような噴射距離調節手段は、めっき層の凝固状態に応じためっき層の欠陥発生距離を考えて、鋼板１と噴射手段との距離を調節することにより冷却性能を高めることができる。
上述のように構成される噴射幅可変手段及び噴射距離調節手段は、図９に示されたように、幅感知センサ３５０、距離感知センサ３４０、及び、制御部Ｃによって自動制御されることができる。
図９は図３のめっき鋼板冷却装置において幅感知センサ及び距離感知センサが鋼板の幅及び距離を感知する様子を示す図面である。
図面を参照すると、本発明は、鋼板１の幅を測定するように噴射手段に設置された幅感知センサ３５０と、鋼板１との距離を測定するように噴射手段に設置された距離感知センサ３４０と、幅感知センサ３５０及び距離感知センサ３４０のそれぞれと電気的に連結された制御部Ｃと、をさらに備えることができる。
ここで、上記幅感知センサ３５０は、一例としてレーザー変位センサが活用されることができる。このようなレーザー変位センサは、鋼板１へ扇子状にレーザーを発射する発光部、及び、鋼板１から反射されたレーザーを受ける受光部で構成される。さらに、上記距離感知センサ３４０にもレーザーセンサが活用できることはもちろんである。
また、上記制御部Ｃは、幅感知センサ３５０、及び、ノズル遮蔽板２１０の移動力を提供する板駆動部の回転駆動モータ２５０と電気的に連結されることにより、感知された鋼板１の幅を冷却流体の噴射幅に対応するようにノズル遮蔽板２１０を移動させる自動制御方式を実施するようになる。
さらに、上記制御部Ｃは、距離感知センサ３４０、及び、噴射手段の移動力を提供する前後駆動モータ３１０と電気的に連結されることにより、設定される鋼板１との距離に適合するように噴射手段を鋼板１から遠近移動させる自動制御方式を実施するようになる。
一方、図１０に示されたように、噴射手段は、鋼板１の進行方向に沿って多段に配置され、鋼板１のめっき液の凝固が進むにつれて噴射距離調節手段によって鋼板１に近くなる配置構造を構成することができる。
一例として、鋼板１の進行方向に沿って噴射手段が３段に配置される場合、めっき槽（図示せず）と相対的に近い位置として鋼板１のめっき層が未凝固状態である１段では、相対的に鋼板１との距離を大きくすることにより、高圧で噴射される冷却流体によってめっき層に表面模様が生じるなどの欠陥が発生しないようにする。
また、めっき槽から徐々に遠くなる２段及び３段における噴射手段は、鋼板１のめっき層が次第に凝固するにつれて、鋼板１との距離を少しずつ近くすることにより、鋼板１の冷却効果を最大限にすることができる。
ここで、めっき鋼板冷却装置の噴射幅及び噴射距離の運転条件による冷却性能を図１１を参照して説明する。
まず、図１１（ａ）の表には鋼板の素材条件及びめっき鋼板冷却装置の噴射幅並びに噴射距離の運転条件が示されている。このとき、従来方式（従来技術）として噴射幅及び噴射距離を固定する固定式と、本発明の噴射幅及び噴射距離を可変させる可変式に大きく分けられることができる。
さらに、上記可変式は、噴射距離が固定された状態で噴射幅を可変させる場合（Ｐ１〜Ｐ３）と、噴射幅が固定された状態で噴射距離を可変させる場合（Ｐ４〜Ｐ７）に分けられることができる。
上述のめっき鋼板冷却装置の噴射幅及び噴射距離の運転条件に基づいて冷却性能をテストした結果、図１１（ｂ）に示されたように、従来方式よりも本発明による冷却方式によって冷却性能が高まったことが分かる。
即ち、噴射距離が固定された状態で噴射幅を可変させる場合（Ｐ１〜Ｐ３）における冷却速度は従来よりも速くなり、さらに冷却流体の噴射幅が鋼板の幅に近くなるほど（Ｐ３−＞Ｐ１）冷却速度が速くなることを示す。これにより、本発明の噴射幅可変手段によって冷却流体の噴射幅が鋼板の幅に対応するように可変にすることで冷却性能が高まることが分かる。
また、噴射幅が固定された状態で噴射距離を可変させる場合（Ｐ４〜Ｐ７）における冷却速度は従来よりも速くなり、さらに鋼板に対する冷却流体の噴射距離が近くなるほど（Ｐ７−＞Ｐ４）冷却速度が速くなることを示す。このような冷却性能は鋼板に対する冷却流体の噴射距離による傾向を示す。めっき層の凝固状態に応じためっき層の欠陥発生距離を考えて本発明の噴射距離調節手段によって噴射手段が鋼板に最大限に近くなるようにすることで冷却性能が高まることが分かる。
結果的に、本発明の噴射幅可変手段は、冷却流体の噴射幅を鋼板の幅に対応するように可変にさせることにより、冷却性能を向上させるとともに、鋼板の振動を低下させることができる。さらに、噴射幅可変手段を噴射手段内の冷却流体の流動経路に対して干渉しないように噴射手段の外部に設置することにより、噴射手段内における冷却流体の流動衝突を防止することで流体流動抵抗を最小限にして冷却流体の噴射圧の低下を防ぐことができる。これにより、冷却性能をさらに向上させることができる。
また、本発明の噴射距離調節手段は、めっき層の凝固状態に応じためっき層の欠陥発生距離を考えて、鋼板と噴射手段との距離を調節することにより、めっき層に欠陥を与えることなく冷却性能を高めることができる。
一方、上述のように構成される本発明は、噴射ノズルにおいて、鋼板の冷却効率を高めるとともに振動を減少させるために、冷却流体の噴射角度、噴射量、及び、配置構造が以下のような構造をとることができる。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は図３のめっき鋼板冷却装置においてノズル噴射板に形成された噴射ノズルの配列構造の実施例を示す図面であり、図１３（ｂ）は図３のめっき鋼板冷却装置において傾斜した噴射ノズルを通じて冷却流体が噴射される経路を示す図面である。
図面を参照すると、上記噴射ノズルは、噴射される冷却流体が鋼板の幅に沿って傾斜するように構成される。
具体的には、上記噴射ノズルは、鋼板に衝突した冷却流体の停滞量が減少するように、鋼板のエッジ側に傾斜するように形成されることができる。
即ち、相対する鋼板に対して噴射ノズル１３１が鋼板のエッジ側に傾斜するようにノズル噴射板１３０に形成されることにより、噴射されて鋼板に衝突した冷却流体が再び逆方向に進行しないため、停滞する冷却流体の量を減らすことができる。
換言すると、噴射ノズル１３１を通じて噴射される冷却流体は、鋼板に対して傾斜するように衝突するため、鋼板の反対方向にその傾斜分だけ反射されて進行することにより、ノズル噴射板１３０と鋼板との間に停滞せずに外側に円滑に流出されることができる。
さらに、上記噴射ノズル１３１は、鋼板のエッジ側に行くほど鋼板に対する垂直軸に対して大きく傾斜するように形成されることができる。
具体的には鋼板の中央部も噴射された冷却流体によって冷却されなければならないため、上記噴射ノズル１３１は、噴射方向が鋼板に対して垂直方向をとり、鋼板の中央部から次第にエッジ側に行くほど冷却流体が垂直方向から徐々に傾斜した方向をとることができる。
ここで、上記噴射ノズル１３１の傾斜増加分は、鋼板の中央部から約１〜３°の範囲内で徐々に増加することが好ましい。これは、上記傾斜増加範囲より大きい場合は相当分の冷却流体が噴射対象である鋼板を外れる可能性があり、上記傾斜増加範囲より小さい場合は冷却効率の側面で垂直方向に噴射する従来の冷却設備と大きな差異がないためである。
これに加えて、上記噴射ノズル１３１は、鋼板の中央部を軸に両側のエッジ側にそれぞれ傾斜するように形成されることができる。さらに、噴射ノズル１３１は、鋼板の中央部を軸に両側に対称に形成されることがより好ましい。
即ち、複数個の噴射ノズル１３１において鋼板の中央部を軸に両側が互いに対称形状をとることができる。具体的には、鋼板の中央部を中心に一側に形成された噴射ノズル１３１は鋼板において一側のエッジ側に傾斜し、他側に形成された噴射ノズル１３１は他側のエッジ側に傾斜するように形成されることができる。
このように構成される噴射ノズル１３１により、鋼板に噴射される冷却流体の外部への排出が円滑に行われることで鋼板に対する冷却効率を高めることができる。即ち、従来のめっき鋼板冷却装置では、図１３（ａ）に示されたように、ノズルチャンバー３２に形成されたスロット型噴射ノズル３２ａが傾斜しない形状構造をとることにより、鋼板に垂直に噴射された冷却流体が多段に配列されたノズル端の間で衝突して一時停滞が発生するために雰囲気温度が上昇し、高温の停滞空気による伝熱抵抗によって冷却性能が低下する可能性があることを、上記のように構成される本発明によって防止することができる。
さらに、上記冷却流体の衝突は強い衝突渦流を発生させる。これは、鋼板の振動が増加する原因となる。本発明の傾斜した噴射ノズル１３１により、鋼板のエッジでも冷却流体が側方向の外部に円滑に排出されることで、鋼板の振動を減少させることができる。
また、上記噴射ノズル１３１は、ノズル噴射板１３０の中央部１３０ａにおける水平位置を基準にエッジ１３０ｂ側に行くほど水平高さが高くなるように形成されることができる。
さらに、このような噴射ノズル１３１は、鋼板の中央部を軸に両側エッジ１３０ｂ側で水平高さがそれぞれ高くなるように形成されることが好ましい。
ここで、噴射ノズル１３１の水平高さの増加分は、一列の噴射ノズル１３１が隣接した他の列と干渉しないように適正な増加分をとることができる。一例として、隣接した互いに他の列の間隔が狭い場合はその増加分が小さくてよく、間隔が大きい場合はその増加分が大きくてよい。これは、干渉した部分において鋼板に噴射される冷却流体同士が互いに衝突して渦流が形成される可能性があるためである。参考までに、図１２（ｂ）に示されたように、他の列と干渉しないように最大高さｈだけ増加することができる。
さらに、上記噴射ノズル１３１は、鋼板の中央部を軸に両側の水平高さが対称になるように形成されることがより好ましい。
横方向に隣接したそれぞれの噴射ノズル１３１の両側端部から噴射される冷却流体の重なりによって渦流が発生する。上述の通り、噴射ノズル１３１がエッジ１３０ｂ側に行くほど水平高さが高くなることで、重なりによる渦流発生を減少させることができる。
これは、渦流発生による鋼板に噴射される冷却流体の流れの妨害を減少させることにより冷却効果を高めることができる。
一方、上記噴射ノズル１３１は、冷却流体の噴射量が鋼板の幅に応じて可変にするように構成されることができる。
具体的には、複数個の噴射ノズル１３１は、鋼板の中央部側に噴射量が大きくなるように、ノズル噴射板１３０の中央部１３０ａ側に行くほどサイズが大きくなるように形成されることができる。即ち、ノズル噴射板１３０のエッジ１３０ｂ側に行くほどそのサイズが小さくなる。
一例として、上記噴射ノズル１３１は、図示されたように、ノズル噴射板１３０のエッジ１３０ｂ側から中央部１３０ａ側に行くほど上下高さが大きくなるように形成されることが好ましい。
このように構成される噴射ノズル１３１により、鋼板の中央部側に行くほど噴射される冷却流体の量が多くなるため、相対的に温度が高い鋼板の中央部に対する冷却効果を高めることができる。
即ち、鋼板においてエッジが外部側に近く中央部は外部側から遠いため、エッジでは外部側の外気によって相対的に冷却が順調に行われ、中央部では冷却効率が低下する可能性があることを、上記のように構成される本発明によって防止することができる。
さらに、鋼板のエッジに中央部より相対的に少ない量の冷却流体が噴射されることにより、冷却流体がエッジを取り囲みながら前面部及び裏面部を通過するため生成されるエッジにおける衝突渦流により鋼板に発生する振動を減少させることができる。
また、めっき鋼板冷却装置のうち鋼板が上方進行するところに設置された装置では、その内部を通過する鋼板のめっき層が未凝固状態であり、スロット型ノズルではなくラウンド型ノズルが活用される場合は、鋼板の幅方向に対して均一ではない冷却が行われるため綱模様の表面欠陥が発生する可能性がある。
即ち、噴射ノズルがノズル噴射板の幅方向に長くつながるスロット型ノズルである場合は、冷却流体が鋼板の幅方向に全体的に噴射されて鋼板の幅方向に対して均一な冷却が行われる。ノズル噴射板１３０の幅方向に沿って複数個が配置された本発明の噴射ノズル１３１は、冷却流体が不均一に噴射されるため、鋼板に対して上下方向に綱模様が形成されて品質が低下する可能性がある。
これを防止するために、本発明の噴射ノズル１３１は、鋼板の幅方向に沿って鋼板を均一に冷却させるように構成されることができる。鋼板の進行方向に沿ってノズル噴射板１３０に多段の列で配置され、且つ互いに他の列の噴射ノズル１３１の間にすれ違うように配置されることができる。
このように、噴射ノズル１３１が併合型で配置されることにより、上側列の噴射ノズル１３１と下側列の噴射ノズル１３１が互いにすれ違う配列構造をとるようになり、上側に進行する鋼板において一定の長さに対する幅方向に対しては、冷却流体が全体的に均一に噴射されて、鋼板の幅方向に対する冷却が均一に行われることができる。
結果的に、本発明の噴射ノズル１３１において、噴射ノズル１３１が鋼板のエッジ側に傾斜するように形成されることにより、鋼板に噴射される冷却流体の外部への排出が円滑に行われるため、鋼板に対する冷却効率を高めることができる。
また、噴射ノズル１３１がノズル噴射板１３０の中央部１３０ａにおける水平位置を基準にエッジ１３０ｂ側に行くほど水平高さが高くなるため、横方向に隣接した噴射ノズルからそれぞれ噴射される冷却流体の重なりを減少させることにより冷却効果を高めることができる。
さらに、噴射ノズル１３１が中央部に行くほどサイズが大きくなるように形成されることにより、鋼板の中央部側に行くほど噴射される冷却流体の量が多くなるため、相対的に温度が高い鋼板の中央部に対する冷却効果を高めることができる。
また、噴射ノズル１３１が多段の列で配置され、互いに他の列の噴射ノズル１３１間にすれ違うように配置されることにより、鋼板の幅方向に対して冷却流体が全体的に均一に噴射されるため、鋼板の幅方向に対する均一な冷却が行われることができる。
以上、本発明は、限定された実施例及び図面によって説明されたが、これによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものによって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形ができることはもちろんである。
Claims (10)
- 進行する鋼板と相対しながら冷却流体を噴射する噴射手段と、
前記噴射手段の前面部に設置され、且つ両側に相互に遠近移動しながら前記冷却流体の噴射幅を可変させる複数のノズル遮蔽板と、
前記複数のノズル遮蔽板を移動させる板駆動部と、
を含み、
前記板駆動部は、
前記噴射手段の両側に一つずつ配置されて、前記複数のノズル遮蔽板とそれぞれギア締結される二つの回転軸と、
前記回転軸の上端にそれぞれ装着された二つの側部ギアボックスと、
前記噴射手段に設置された回転駆動モータと、
前記回転駆動モータのモータ軸が連結された中央ギアボックスと、
一端部が前記側部ギアボックスに連結され、他端部が前記中央ギアボックスに連結された二つの連結バーと、
を備える、めっき鋼板冷却装置。 - 前記鋼板と噴射手段との距離を調節するように前記噴射手段に提供される噴射距離調節手段をさらに含む、請求項１に記載のめっき鋼板冷却装置。
- 前記ノズル遮蔽板にはラックギアが形成され、
前記回転軸には前記ラックギアにギア締結されるピニオンギアが形成される、請求項１に記載のめっき鋼板冷却装置。 - 前記噴射手段において噴射ノズルを有するノズルチャンバーが複数個積層されるとき、
前記ノズル遮蔽板は、複数個の前記ノズルチャンバーに対応するように複数個配置される、請求項３に記載のめっき鋼板冷却装置。 - 前記噴射手段の前面部の上下部それぞれには前記ノズル遮蔽板を挟持しながら、前記ノズル遮蔽板の移動時にスライドガイドする板ガイドをさらに備える、請求項１に記載のめっき鋼板冷却装置。
- 前記鋼板の幅を測定するように前記噴射手段に設置された幅感知センサと、
前記幅感知センサ及び板駆動部と電気的に連結されて、前記鋼板の幅に沿って前記ノズル遮蔽板の移動を制御する制御部と、
をさらに備える、請求項１に記載のめっき鋼板冷却装置。 - 前記噴射距離調節手段は、
固定フレームと、
前記固定フレームに位置固定され、前記噴射手段にスクリュー締結されて回転時に前記噴射手段を前記鋼板に対して遠近移動させるモータ軸を有する前後駆動モータと、
を備える、請求項２に記載のめっき鋼板冷却装置。 - 前記噴射距離調節手段は、
前記噴射手段に固定装着されたスライダーと、
前記固定フレームに位置固定され、前記スライダーがスライド移動するように締結されたガイドレールと、
をさらに備える、請求項７に記載のめっき鋼板冷却装置。 - 前記噴射距離調節手段は、
前記鋼板との距離を測定するように前記噴射手段に設置された距離感知センサと、
前記距離感知センサ及び前後駆動モータと電気的に連結されて、設定される前記鋼板との距離に対応するように前記噴射手段の移動を制御する制御部と、
をさらに備える、請求項７に記載のめっき鋼板冷却装置。 - 前記噴射手段は前記鋼板の進行方向に沿って多段に配置され、
前記鋼板のめっき液の凝固が進むにつれて、前記噴射距離調節手段によって前記鋼板に近くなるように配置される、請求項７に記載のめっき鋼板冷却装置。
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