KR100227182B1 - 메니스커스 코팅 강 스트립 - Google Patents

메니스커스 코팅 강 스트립 Download PDF

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티모시알.로버츠
포레스터카우딜
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데이빗엘.클라이메이어
제랄드엘.바니
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랜덜 에프 프리하임
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Abstract

본 발명은 강 스트립의 한 사이드 또는 양 사이드를 금속 또는 금속 합금으로 매니스커스 코팅하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 용융 코팅 금속을 담기 위한 수평으로 위치된 코팅 트레이와, 코팅 금속의 온도를 코팅 금속의 융점 이상으로 유지시키기 위한 수단과, 코팅 트레이의 힌 사이드에 위치된 이탈 립을 횡단하여 강 스트립을 이동시키기 위한 수단과, 코팅 트레이의 코팅 금속을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 코팅 금속의 연속적인 유동이 이탈 립을 거쳐 스트립의 표면으로 공급되도록 하는 수단을 포함한다. 코팅 트레이는 코팅 트레이의 용융 금속의 수준을 조정하기 위하여 회전가능하게 장착된다. 코팅 트레이는 또한 이탈 립을 스트립으로부터 예정된 거리에 위치시키기 위한 측 방향 변위 수단을 포함한다. 이탈 립의 종료 단부는 코팅 트레이의 수평면에 대하여 적어도 15°의 예각을 이루는 상부 평면을 포함한다. 비산화성 가스가 스트립 상의 코팅 두께를 조절하기 위하여 제트 노즐을 통과한다.

Description

메니스커스 코팅 강 스트립
제1도는 용융 금속으로 강 스트립의 적어도 힌 사이드를 연속적으로 메니스커스 코팅하기 위한 본 발명의 코팅 라인의 개략도.
제2도는 제1도의 코팅 트레이에 대한 상이한 실시예의 개략적인 정면도.
제3도는 예비 용융로와 금속을 코팅 트레이에 공급하기 위한 수단을 도시하는 제1도의 선 3-3에 따른 평면도.
제4도는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 제3도와 유사한 도면.
제5도는 용융 금속을 코팅 트레이에 공급하기 위한 수단을 도시하는 제3도의 선 5-5에 따른 단면도.
제6도는 코팅 트레이를 위치시키기 위한 수단을 도시하는 제5도의 코팅 트레이의 부분적인 단면을 도시하는 정면도.
제7도는 메니스커스 접촉에 의해 이동하는 스트립에 코팅되는 용융 금속을 도시하는 제6도와 유사한 도면.
제8도는 용융 금속 이탈 립을 상세하게 도시하는 제6도와 유사한 도면.
제9도는 제8도의 선 9-9에 따른 직선 이탈 립에 대한 도면.
제10도는 테어퍼된 이탈 립을 도시하는 제9도와 유사한 도면.
제11a도 내지 제11c도는 코팅 트레이의 회전을 도시하는 도면.
제12도는 코팅 트레이에서 용융 금속의 수준을 제어하기 위한 다른 실시예에 대한 단면도.
제13도는 본 발명의 갈바아닐링 강의 분말 작업과 함침 공정에 의해 제조된 일반적인 갈바아닐링 강을 비교한 그림.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
26 : 냉각부 34 : 스트립
36 : 안정화 롤러 38 : 코팅 챔버
42,44 : 노즐 56 : 사이펀 튜브
62 : 밀봉 수단 64 : 위치 결정 수단
66 : 슬레드 69 : 유압 모터
본 발명은 강 스트립의 적어도 한 표면을 용융 금속으로 메니스커스 코팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용융 금속을 함유하는 수평으로 위치된 코팅 트레이의 이탈 립을 횡단하여 적어도 하나의 스트립 표면을 이동시키는 것에 관한 것이다. 스트립 표면은 메니스커스 접촉에 의해 이탈 립위를 지나 통과 스트립으로 유동하는 용융 금속으로 습윤된다.
강 스트립의 내식성은 용융 금속 욕내로의 함침에 의하여 강화될 수 있음이 공지되어 왔다. 함침 공정에서의 제품의 질은 욕에 위치한 포트 롤의 표면 상태의 변화로 인하여 균일하지 않다. 이표면 상태의 변화는 롤 표면의 부식과 롤 표면에의 철의 금속간 입자의 형성에 기인한다. 이 포트 롤 표면 상태는 스트립 표면에 흔적을 남기게 된다. 스트립 표면은 또한 스트립이 포트 롤 표면을 표류 하는 경우에 자국이 남게 된다. 더욱이 함침 코팅과 관련된 제품의 품질 문제는 통과 라인의 불안정성 및 열악한 스트립 형상으로 인한 불균일한 코팅 두께를 이룬다는 것이다.
함침 코팅과 관련된 다른 문제점은 대규모의 용융 금속 욕이 필요하다는 것이다. 큰 포트는 초기의 설비 정착에 비용이 많이 들고 상당한 유지비가 들어 욕 온도를 유지하기 위한 열의 유입에 많은 비용을 필요로 한다.
함침 코팅과 관련된 다른 문제점은 제강에서 코팅 라인의 설계에 관한 것이다. 스트립 두께와 폭에 따라 코팅 라인을 설계하는 것은 고 품질의 재료를 제조하는데 중요하다. 얇은 스트립은 손상이 용이하고 깨끗한 포트 롤을 사용하여 양호하게 코팅된다. 스트립 모서리에 대응하는 포트 롤의 부분에 포트 롤의 쌓임이 발생하기 때문에 넓은 스트립은 일반적으로 좁은 스트립을 뒤따르게 설계되지 않는다. 코팅 포트 설비의 이러한 예측할 수 없는 유효 수명은 계획되지 않은 코팅 라인의 정지를 가져온다.
계획된 생산흐름은 일반적으로 점진적으로 감소되는 폭의 변화 상태만이 허용되도록 동일한 코팅 형태를 수용하는 강스트립으로 오랫동안 지속된다. 코팅 금속 형태 또는 현재의 제조 설계와 일치하지 않는 폭을 필요로 하는 스트립이 설계될 수 없으므로 이것은 오랜 기간 동안 과도한 양의 강 재고를 유지하여야 한다. 이것은 강 제조자뿐 아니라 고객에게도 비용의 증가를 가져오게 한다.
최근에는, 메니스커스를 사용하여 용융 금속으로 강 스트립의 한 사이드 또는 양 사이드를 코팅하는 기술이 개발되어 왔다. 미합중국 특허 제4,557,953호는 강 스트립의 한 사이드를 수평으로 메니스커스 코팅하는 것을 공지하고 있다. 청결한 스트립이 스누트 챔버에서 용융 금속을 함유하는 큰 코팅 포트로 통과한다. 스트립을 용융 금속 표면에 충분히 근접하여 통과시키도록 편향 롤이 사용되어 용융 금속은 스트립의 하부 표면을 습윤시킨다. 용융 금속은 포트로부터 스트립의 표면으로 이동한다. 미합중국 특허 제4,529,628호는 강 스트립의 한 사이드를 수직으로 메니스커스 코팅하는 것을 공지하고 있다. 코팅 장치는 수직으로 이동하는 스트립의 전체 폭에 걸쳐 용융 금속을 분배하도록 작용하고 외부로 개방된 방출 개구와 연통하는 출구가 있는 측방의 분배 도관을 갖는 용융로를 포함한다. 압축된 용융 금속이 방출 개구를 통하여 가압되고 개구와 스트립 사이에 형성된 갭내로 중력에 의해 아래 쪽으로 유동한다. 일본국 특허 출원 제61-207556호는 또한 강 스트립의 한 사이드를 수직으로 메니스커스 코팅하는 것을 공지하고 있다. 용융 금속을 함유하는 탱크는 수직으로 이동하는 스트립의 표면에 인접하여 위치시키기 위한 플레이팅 노즐을 포함한다. 용융 금속의 수준은 탱크에서 10-30mm의 헤드 압력을 사용하여 노즐의 높이보다 높게 유지되어 용융 금속이 노즐로부터 스트립 표면으로 유동한다.
미합중국 특허 제2,914,423호는 강선 또는 스트립과 같은 금속 스트랜드를 코팅하는 것을 공지하고 있다. 용융 금속 욕은 연장부의 중심에 위치한 오리피스를 통하여 수직 상방으로 통과하는 스트랜드를 구비하는 원추형의 연장부를 포함한다.
그럼에도 불구하고, 균일한 코팅 두께 및 열악한 스트립 형상등과 같은 제품의 품질 문제를 해결할 수 있는 용융 금속으로 강 스트립의 한면 또는 양면을 고속으로 코팅하는 공정이 필요하게 되었다. 또한 용융 금속 형태,스트립 폭 및 코팅이 필요한 스트립 표면의 수를 변화시킬 필요가 있을 때 또는 스트립의 양면을 상이한 형태의 용융 금속으로 코팅하려 할 때 연속적으로 코팅 라인이 작동되는 고속의 공정이 필요하게 되었다. 또한 코팅 욕이 철의 금속간 화합물을 포함하지 않는 고속의 코팅 공정이 필요하게 되었다. 또한 포트 롤에 의해 스트립면이 손상되지 않는 고속의 코팅 공정이 필요하게 되었다. 더욱이, 용융 금속의 스트립 표면으로의 가압된 공급 또는 용융 금속을 위한 대규모의 욕을 필요로 하지 않는 고속의 공정이 필요하게 되었다.
본 발명은 강 스트립의 적어도 한 면을 용융 금속으로 메니스커스 코팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 용융 코팅 금속을 담기 위한 수평으로 위치된 코팅 트레이, 코팅 금속의 융점 보다 높게 코팅 금속의 온도를 유지하기 위한 수단, 코팅 트레이의 한 사이드에 위치된 이탈 립을 횡단하여 강 스트립을 이동시키기 위한 수단, 코팅 트레이의 코팅 금속의 수준을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 코팅 금속의 연속적인 유동이 이탈 립을 거쳐 스트립의 표면으로 공급되도록 하는 수단을 포함한다.
본 발명의 장치의 양호한 실시예는 보충 코팅 금속을 예열시키기 위한 로, 코팅 작업의 초기에 메니스스커스 접촉이 이루어지도록 코팅 트레이를 회전시키기 위한 수단, 이탈 립과 스트립 표면 사이에 적절한 공간을 유지시키기 위하여 코팅 트레이를 측 방향으로 이동시키기 위한 수단 및, 스트립에서 코팅 층의 두께를 조절하기 위한 수단을 포함한다. 이탈 립의 종료 단부는 그 상부면에서 코팅 트레이의 수평면에 대하여 적어도 15°의 예각으로 경사지도록 구성된다.
본 발명의 주요 목적은 코팅 금속 형태 또는 스트립 폭이 변화할 때 연속적인 스트립 이동을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 이중 코팅 강 스트립을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 목적은 강 스트립 상의 아연 코팅을 아연 철 합금 코팅으로 전환시키는 데 필요한 시간 및 열 에너지의 양을 감소시키는 것은 포함한다.
본 발명의 다른 목적은 용융 코팅 금속을 담기 위한 대규모의 욕의 필요성을 가소시키는 것에 관한 것이다.
본 발명의 특성은 이탈 립을 갖고 용융 금속을 담는 수평으로 위치된 코팅트레이를 마련하고, 청결한 강 스트립을 마련하고, 이탈 립을 횡단하여 스트립을 이동시키고, 스트립의 표면을 메니스커스 접촉에 의하여 용융 금속으로 습윤시켜 용융 금속이 이탈 립으로부터 스트립 표면으로 연속적으로 유동하고, 그리고 코팅 트레이의 용융 금속을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 용융 금속의 연속적인 유동이 스트립의 표면으로 공급되도록 하여 강 스트립의 적어도 한 면을 금속으로 메니스커스 코팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 특성은 이탈 립을 갖고 용융 금속을 담는 수평으로 위치된 코팅 트레이를 마련하고, 환원 분위기에서 가열하여 강 스트립을 마련하고, 가열된 스트립을 용융 금속의 융점 부근의 온도 근처까지 냉각시키고, 이탈 립을 횡단하여 스트립을 이동시키고, 스트립의 표면을 메니스커스 접촉에 의하여 용융 금속으로 습윤시켜 용융 금속이 이탈 립으로부터 스트립 표면으로 연속적으로 유동하도록 하고, 코팅 트레이의 용융 금속을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 용융 금속의 연속 유동이 스트립 표면으로 공급되도록 하여 강 스트립의 적어도 한 표면을 금속으로 메니스커스 코팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 특성은 이탈 립을 갖고 용융 금속을 담는 수평으로 위치된 코팅 트레이를 마련하고, 환원 분위기에서 가열하여 강 스트립을 마련하고, 550℃ 미만의 온도로 가열된 스트립을 냉각시키고, 이탈 립을 횡단하여 스트립을 이동시키고, 스트립 표면을 메니스커스 접촉에 의하여 용융 금속으로 습윤시켜 용융 아연이 이탈 립으로부터 연속적으로 통과하고, 코팅 트레이의 용융 아연을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 용융 아연 연속 유동이 스트립 표면에 공급되고, 후 가열없이 스트립으로부터 철을 아연 코팅과 상호 확산시켜 아연 코팅이 철과 완전히 합금이 되어 감마상 아연이 전혀 없거나 또는 최소로 되는 강 스트립의 적어도 한 표면을 아연으로 메니스커스 코팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 특성은 각각 이탈 립을 갖고 용융 금속을 담는 다수의 수평으로 위치된 코팅 트레이를 마련하고, 이탈 립을 횡단하여 스트립을 이동시키고, 스트립의 표면을 메니스커스 접촉에 의하여 용융 금속으로 습윤시켜 용융 금속이 이탈 립으로부터 스트립 표면으로 연속적으로 유동하도록 하고, 코팅 트레이의 용융 금속을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 용융 금속의 연속 유동이 스트립 표면으로 공급되도록 하여 강 스트립의 적어도 하나의 표면을 금속으로 메니스커스 코팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 특성은 전술한 특성의 코팅 트레이 중의 두 코팅 트레이가 스트립의 양 사이드에 위치되어 양 사이드 코팅 스트립이 제조된다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술된 특성의 두 코팅 트레이의 각각이 상이한 용융 금속을 담고 있어 양 사이드 이중 코팅 스트립이 제조된다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술된 특성의 용융 금속이 아연이 되어 스트립으로부터 확산된 철과 완전히 합금이 된 양 사이드 중의 하나에 아연 코팅이 되는 양 사이드의 갈바나이즈 스트립이 제조된다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술된 특성의 코팅 트레이 중의 하나에 담겨진 용융 아연이 제1조성이고 다른 코팅 트레이에 담겨진 용융 아연이 제2조성이라는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 용융 금속을 담고 이탈 립을 포함하는 수평으로 위치된 코팅 트레이와, 코팅 트레이의 코팅 금속의 온도를 코팅 금속의 융점 보다 높게 유지시키기 위한 수단과, 이탈 립을 횡단하여 강 스트립을 이동시키기 위한 수단과, 코팅 트레이에서의 코팅 금속의 수준을 이탈 립을 거친 코팅 금속의 연속 유동이 스트립 표면으로 공급되도록 이탈 립의 상부 높이에 대해 제어되는 수준으로 유지시켜 주는 수단과, 스트립에서의 코팅 금속의 두께를 제어하기 위한 수단을 포함하는 강 스트립의 적어도 한 표면을 금속으로 메니스커스 코팅하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술한 장치가 이탈 립을 통과한 스트립을 안내하기 위해 코팅 트레이 아래에 위치된 안정화 롤러를 포함한다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술한 장치에서 코팅 트레이가 대체 가능하다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술한 장치에서 이탈 립이 코팅 트레이의 수평면에 대하여 예각으로 위치된 상부의 편평한 표면을 갖는다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술한 장치에서 코팅 트레이가 비산화성 분위기를 유지하기 위하여 밀봉 챔버내에 위치된다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술한 장치가 다수의 코팅 트레이를 포함한다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 전술한 장치에서 적어도 두개의 코팅 트레이가 스트립의 양 사이드에 위치된다는 것이다.
본 발명의 다른 특성은 이탈 립을 포함하고 용융 금속을 담기 위한 수평으로 위치된 대체가능한 코팅 트레이와, 코팅 금속을 용융시키기 위한 노와, 용융 금속을 코팅 트레이에 공급하기 위한 수단과, 이탈 립을 횡단하여 스트립을 이동시키기 위한 수단과, 이탈 립을 통과한 스트립을 안내하기 위하여 이탈 립의 아래에 위치되는 안정화 롤러와, 코팅 트레이의 코팅 금속의 수준을 이탈 립을 거친 코팅 금속의 연속적인 유동이 스트립의 표면으로 공급되도록 이탈 립의 상부 높이에 대해 제어되는 수준으로 유지시켜 주는 수단과, 스트립상의 코팅 금속의 두께를 조절하기 위해 스트립을 횡단하여 이격된 제트 노즐을 포함하는 강 스트립의 적어도 한 표면을 메니스커스 코팅하기 위한 장치이다.
본 발명의 다른 특성은 각각의 립이 상부의 편평한 경사면을 갖고 각 코팅 트레이가 이탈 립을 갖고 용융 금속을 담기 위한 한 쌍의 수평으로 위치된 대체가능한 코팅 트레이와, 코팅 금속을 예열하기 위한 로와, 용융 금속을 코팅 트레이에 공급하기 위한 수단과, 이탈 립을 횡단하여 강 스트립을 이동시키기 위한 수단과, 이탈 립을 횡단하여 스트립을 안내하기 위해 코팅 트레이 아래에 위치된 안정화 롤러와, 이탈 립을 거친 코팅 금속의 연속적인 유동이 스트립의 표면으로 공급되도록 이탈 립의 상부 높이에 대해 제어되는 수준으로 유지시켜 주는 수단과, 코팅 두께를 조절하기 위해 스트립의 양 표면을 횡단하여 이격된 한 쌍의 제트 노즐을 포함하는 금속으로 강 스트립의 양 면을 메니스커스 코팅하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특성은 금속 코팅의 개선된 부착성, 갈바아닐링 코팅의 개선된 분말 저항성, 금속 코팅의 조성을 신속하게 변화시키기 위한 개선된 능력 및 제어 능력, 스트립의 함침을 제거하고 낮은 갈바아닐링 온도 및 갈바아닐링 강을 제조하기 위한 후 가열의 제거에 의하여 용융 금속 욕내의 철의 함유량의 최소화 및 보다 균일한 코팅 두께를 가져오는 안정한 통과 라인의 유지를 들 수가 있다. 본 발명은 용융 금속 욕의 비용을 최소화하고 욕의 작동 유지 비용을 최소화하며 욕에서의 코팅 금속의 온도를 유지하는데 필요한 투입 열의 유지 비용을 최소화한다. 추가적인 비용 특성은 강 스트립의 재고의 감소로부터 초래된다. 상이한 코팅 금속 형태 또는 폭에서의 큰 변화를 요구하는 스트립이 새로운 코팅 장비의 설치 또는 주요 코팅 장비에 변형을 가하기 위하여 코팅 라인의 중단없이 설계될 수 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 특성이 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기술될 것이다.
본 발명을 위해 강 스트립이 오일, 먼지 및 산화철 등을 제거함으로써 마련되고 스트립 표면은 용융 금속에 의하여 습윤된다. 그러한 준비는 스트립을 화학적으로 청결하게 한 후 코팅 금속의 융점 부근까지 가열함으로써 이루어질 수 있다. 강 스트립을 깊게 인발하기 위하여, 본 발명에 참조된 미합중국 특허 제4,675,214호에 공지된 바와 같이 강 스트립은 양호하게 라인 어닐링 처리가 되는데, 상기 특허에서 스트립은 코팅 금속의 융점보다 높은 온도로 가열된 후 용융 금속으로 코팅하기 전에 코팅 금속의 융점 부근까지 냉각된다. 가열된 스트립은 질소-수소 또는 순수한 수소의 환원 분위기와 같은 보호 분위기하에 유지된다. 강 스트립은 저탄소강 또는 크롬 합금강과 같은 철 기본 금속을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 용융 금속은 상업적으로 이용할 수 있는 순수한 금속 및 아연, 알루미늄, 납, 주석 및 구리 등과 같은 금속의 합금을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 용융 아연은 상업적으로 이용할 수 있는 순수한 아연 또는 다른언급이 없는 한 아연 합금을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 스트립은 융제를 스트립에 직접 도포하고 이어서 융제가 코팅된 스트립을 용융 금속으로 코팅함으로써 가열하지 않고 메니스커스 코팅을 할 수 있다.
제1도는 코팅 라인 및 라인으로 이루어진 스트립 준비부를 통하여 강 스트립을 이동시키기 위한 (도시되지 않은) 수단을 포함하는 고속의 코팅 라인(20)에서의 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 스트립 준비부는 셀라스 로(Selas furnace), 센드지미르 로(Sendzimir furnace) 또는 그들의 변형과 같은 청결 및 가열부를 포함한다. 제1도는 직접 가열하는 예열로부(22), 반사 가열로부(24), 냉각부(26) 및 본 발명의 메니스커스 코팅 조립체에 공급되는 청결한 강 스트립(34)를 보호하기 위한 스누트(28)을 포함하는 셀라스 청결부 및 가열부를 도시하고 있다. 코팅 조립체는 가스 입구(30,31), 청결한 스트립(34)의 이동 방향을 바꾸기 위한 롤러(32), 스트립(34)의 양 사이드에 위치하고 서로 각각 약간 옵셋되는 한 쌍의 안정화 롤러(36)과 같은 스트립 통과 라인을 안정화시키기 위한 수단, 스트립(34)의 양 사이드에 위치되는 수평으로 유지된 한 쌍의 코팅 트레이(50,52)에 함유된 용융 금속에 비산화성 보호 분위기를 유지시키는 코팅 챔버(38) 및 코팅 스트립(34A)의 양 사이드에 위치되는 마무리 노즐은(42,44)와 같은 코팅 스트립(34A)의 용융 금속의 두께를 조절하기 위한 수단을 포함한다. 여기에서 수평이란 코팅 트레이가 일반적으로 수평한 방법으로 위치되는 것을 의미한다. 예를 들면, 코팅 트레이는 수평선(제11B)로부터 일정한 각도로 회전하는 동안 스트립(34)에 인접하여 위치될 수 있다. 청결한 강 스트립(34)에 비산화성 보호 분위기가 노부(24), 냉각부(26) 및 스누트(28)에 사용된다. 스누트(28)의 분위기를 코팅 조립체의 분위기와 분리하기 위한 밀봉 수단(62)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 스테인리스 강과 같은 코팅 크롬 합금강에 용융 알루미늄이 존재할 때, 노부(24), 냉각부(26) 및 스누트(28)의 각각에 보호성 가스로서 순수한 수소를 사용하는 것이 바람직하다. 스누트(28)의 수소 가스와 예를 들면 챔버(38)의 질소와 같은 비산화성 가스의 혼합을 방지하기 위하여 밀봉 수단(62)가 사용될 수 있다. 챔버(38)이 사용되지 않는다면, 밀봉 수단(62)는 스누트의 보호 가스와 코팅 트레이 아래의 코팅 조립체의 밀봉부내에 유지되는 질소와 같은 보호 가스와의 혼합을 방지한다. 밀봉 수단(62)는 널리 공지되어 있으며(미합중국 특허 제4,557,953호 참조), 밀봉 수단은 밀봉 롤을 통과하여 또는 판 개구를 통하여 분위기 가스의 통과를 방지하도록 상이한 압력을 사용하는 밀봉 롤 및/또는 슬롯트 판을 사용하는 것으로 구성될 수 있다.
실시예에서, 강 스트립(34)는 노부(22,24)에서 코팅 금속의 융점 부근까지 그리고 약 985℃까지 가열될 수 있다. 저탄소강 및 크롬 합금강의 인발 정도에 따라 양호한 성형성을 위하여 코팅 금속의 융점 보다 낮은 온도까지 가열할 필요가 생기게 된다. 스트립은 이어서 코팅되기 전에 코팅 금속의 융점 부근까지 냉각부(26)에서 냉각된다. 코팅 스트립(34A)에서 코팅 두께를 조절하기 위한 수단이 마련된다. 매우 순수한 질소와 같은 용융 금속에 비산화성인 압축된 가스는 스트립(34A)상에 잔류하는 용융 금속의 양을 제어하기 위하여 노즐(42,44)로부터 분무된다. 갈바나이징을 하는 동안 비산화성 가스가 사용된다면, 아연 증기 형성을 방지하기 위하여 양호하게는 수증기가 가스 입구(30) 및 가능하면 가스 입구(31)을 통하여 밀봉 챔버(38) 내로 분무된다. 비산화성 가스가 필요하지 않을 때에는 밀봉 챔버(38)이 필요하지 않고 코팅 조립체로부터 제거될 수 있다. 이 경우에, 아연 증기 형성을 방지하기 위하여 갈바나이징을 하는 동안 코팅 트레이(50,52)와 밀봉 수단(62) 사이의 밀봉부(40)내로 가스 입구(31)을 통하여 수증기가 첨가될 수 있다. 강 스트립(34)를 가열하는 상세한 방법과 노부(24), 냉각부(26), 스누트(28) 및 코팅 챔버(38)에 필요한 비산화성 분위기에 대하여는 본 발명에 모두 참조된 미합중국 특허 제4,557,952호, 제4,557,953호 및 제5,023,113호에 공지되어 있다.
제2도는 본 발명의 코팅 트레이의 다른 실시예를 도시하고 있는데, 다수의 코팅 트레이가 상하로 위치된다. 제2 용융 금속을 담기 위한 제2 코팅 트레이(50b)가 제1 용융 금속을 담기 위한 제1 코팅 트레이(50a) 상부에 위치된다. 제2 용융 금속은 제1 용융 금속과 동일하거나 또는 상이한 형태의 용융 금속일 수 있다. 제트 마무리 노즐(42a,42b)가 코팅 트레이(50a,50b)로부터 공급되는 코팅 금속의 각 스트립(34A)상의 두께를 조절하기 위하여 구비된다. 코팅 트레이를 상하로 위치시킴으로써 상부 트레이로부터의 스트립상의 코팅층은 하부 트레이로부터의 코팅층 위에 겹쳐진다.
제3도는 제1도의 선 3-3에 따른 평면도인데, 스트립의 한 사이드 또는 양 사이드를 용융 금속으로 메니스커스 코팅하기 위한 스트립(34)의 양 사이드에 위치된, 보충 용융 금속을 코팅 트레이(50,52)에 공급하기 위한 내화 벽돌로 라이닝된 예열 유도로(46) 및 수단(48)이 도시되어있다. 예열로를 사용할 때, 보충 용융 금속을 코팅 트레이에 공급하기 위한 수단(48)은펌프일 수 있거나 또는 보충 용융 금속이 중력에 의해 코팅 트리에 유동하는상태에서 용융로가 코팅 트레이의 상부 정면에 위치된다. 제3도의 실시예에서, 공급 수단(48)은 내화 라이닝 런너(54) 및 내화 라이닝 사이펀 튜브(56)을 포함한다. 스트립 표면의 양쪽을 용융 금속으로 코팅하기 위하여 코팅 트레이(50,52)가 스트립 표면에 인접하여 그리고 스트립(34) 표면을 횡단하여 양사이드에 위치된다. 스트립의 한 표면 만을 용융 금속으로 코팅할 때, 사용되지 않는 코팅 트레이는 스트립 표면으로부터 회수될 수 있다. 보충 코팅 금속은 또한 잉곳, 펠릿, 선 등과 같은 고체 상태로 코팅 트레이의 금속 욕내로 직접 공급될 수 있다. 액체이든 또는 고체이든 보충 코팅 금속은 코팅 트레이의 용융 금속의 수준을 일정하게 유지하도록 코팅 트레이에 연속적으로 또는 주기적으로 공급되어 용융 금속의 연속적인 유동이 스트립(34)에 공급되도록 한다.
코팅 트레이(50,52)는 짧은 거리, 예를 들면 100cm 미만으로 스트립(34)의 이동 경로를 따라 서로 옵셋 또는 분리된다. 이중 코팅법과 관련하여 아래에 상세히 기술되는 바와 같이, 옵셋 코팅 트레이는 상이한 용융 온도를 갖는 코팅 금속을 도포할 때 스트립을 냉각되도록 한다. 스트립이 이중 코팅법으로 코팅될 때, 옵셋 코팅 트레이는 또한 스트립 모서리 주위의 바람직하지 않은 용융 금속의 횡단 유동을 방지한다. 옵셋 코팅 트레이와 강 스트립 사이의 밀봉을 유지하는 것이 어렵기 때문에, 옵셋 코팅 트레이는 청결한 스트립(34) 주위를 비산화성 분위기로 유지하기 위하여 밀봉 챔버(38)에 의하여 둘러싸여져야 한다. 마무리 노즐(42,44)가 스트립(34)의 양 사이드에 위치되고 마무리 가스의 횡단 유동을 방지하기 위하여 서로 각각에 대하여 약간 옵셋된다.
제4도는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 제3도와 유사한 도면이다. 이 실시예에서, 코팅 조립체는 제1 형태의 코팅 금속을 용융하기 위한 예비 용융로(46A)와 이중 코팅부를 갖는 코팅 스트립(34)용의 상이한 형태의 코팅 금속을 용융시키기 위한 예비 용융로(46B)를 포함한다. 수단(46A)는 용융 금속을 로(46A)에서 코팅 트레이(50)으로 공급하고 수단(46B)는 용융 금속을 로(46B)에서 코팅 트레이(52)로 공급한다.
제5도는 제3도의 선 5-5에 따른 단면도로서 용융 금속 공급 수단(48)과 코팅 트레이(50,52)를 위치시키기 위한 수단(64)의 추가적인 특성을 상세히 도시하고 있다. 용융 금속 공급 수단(48)은 부가적으로 사이펀 튜브(56)을 충전시키기 위하여 사이펀 튜브(56)을 (도시되지 않은) 진공실에 연결하는 밸브(60)을 포함하는 라인(57)과 코팅 트레이의 금속 욕의 수준을 감지하기 위한 (도시되지 않은) 수단을 포함한다. 보충 용융 금속은 사이펀 튜브의 공급 단부를 순간적으로 차단하고 진공실을 라인(57)에 연결시킴으로써 런너(54)로부터 코팅 트레이(50,52)로 유동한다. 감지 수단은 금속욕 수준이 탐지기를 사용하여 기계적으로 감지되거나 코팅 트레이로부터 제거되는 양 및 강 스트립상으로 코팅되는 용융 금속의 양으로부터 경험적으로 결정된다. 위치 결정 수단(64)는 양호하게 강 스트립의 인접한 평면에 대하여 각 코팅 트레이의 회전 이동을 제공하고 편평한 스트립 표면을 향하여 또는 그 표면으로부터 측방향 이동을 제공한다. 위치결정 수단은 또한 스트립 표면에 인접하여 그리고 스트립 표면을 횡단하여 다수의 코팅 트레이 중의 하나를 위치시키기 위한 캐로젤(Carousel)을 포함한다.
제6도는 용융 금속과 일반적으로 수직 방향에서 상방으로 이동하는 스트립(34) 사이에서 메니스커스 접촉이 이루어지지 않는 코팅 트레이와 제5도의 위치결정 수단(64)에 대한 부분 단면도이다. 각 코팅 트레이(50,52)는 외부 강 라이너(76)과 상부 표면(82)를 갖는 용융 금속(80)을 담기 위한 플라스틱 세라믹과 같은 내부 내화 라이닝(78)과 각 코팅 트레이의 한 사이드에 장착된 상방으로 경사진 이탈 립(84)를 포함한다. 이탈 립(84)는 위치 설정 수단(64)에 의하여 용융 금속(80)이 코팅되는 편평한 스트립 표면에 인접하여 그리고 스트립 표면을 횡단하여 위치된다. 위치결정 수단(64)는 코팅 트레이(50,52)를 운반하기 위한 한 쌍의 슬레드(66), 코팅 트레이를 회전시키기 위한 유압 모터(69)를 포함하는 수단(67)과 베어링(68)에 의하여 회전 가능하게 지지되는 코팅 트레이를 포함한다. 슬레드(66)의 저부의 일단부는 이가 있는 기어(72)와의 접촉을 위한 톱니(70)을 포함하고 슬레드(66)의 저부의 다른 단부는 기저판(73)에 의하여 지지된다. 기저판(73)은 또한 절연부(71)을 지지한다. 스트립 표면에 인접하여 그리고 그것을 횡단하여 이탈 립(84)를 위치시키거나 또는 코팅 조립체로부터 코팅 트레이를 제거할 필요가 있을 때, 슬레드(66)는 모터(74)에 의한 회전 기어(72)에 의하여 측방향으로 변위된다. 예를 들면, 코팅 트레이를 수선하거나 또는 코팅 트레이의 코팅 금속을 상이한 형태의 금속으로 대체할 필요가 있게 된다. 스트립이 손상을 입을 때 또는 스트립의 한 사이드만이 코팅될 때 스트립으로부터 멀리 한 쌍의 코팅 트레이 중의 하나를 제거하기 위하여 라인을 정지시키는 동안 및 그 후에 스트립에 대하여 코팅 트레이를 다시 위치시킬 필요가 있게 된다.
스트립(34)는 밀봉된 슬롯(41, 제1도)을 통하여 상방으로 이동하고 안정화 롤러(36)에 의하여 이탈 립을 횡단하여 통과함으로써 예정된 통과 라인 상에 유지된다. 스트립은 이 통과 라인을 이동하는 동안 안정화 롤러를 조정함으로써 편평하게 될 수 있다. 코팅 트레이는 이탈 립이 스트립으로부터 일정한 거리만큼 떨어져 고정된 상태에서 코팅 단계에 위치된다. 양 코팅 트레이가 스트립의 양면을 코팅하도록 사용될 때, 안정화 롤러는 스트립이 양 이탈 립 사이의 중간을 통과하도록 한다. 스트립 조건에 따라 스트립과 이탈 립 사이에서 우연한 접촉이 이루어진다. 이러한 접촉이 후술될 실시예에서 이루어질 때, 접촉된 코팅 트레이로부터 스트립면으로의 용융 금속의 유동은 중단되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 잎 마모를 가능한한 최소화하기 위해 접촉은 피해야 한다. 이탈 립이 금속으로 제조 되었다면, 스트립으로부터 벗겨지는 금속이 이탈 립에 집적되고 용융 금속의 유동을 방해하게 된다. 이탈 립이 세라믹과 같은 습윤 재료로 제조되었다면 금속의 집적을 발생하지 않는다.
제7도 및 제8도는 제6도와 유사한 상세도로서 이탈 립(84)의 양호한 실시예와 코팅 트레이에서의 일반적인 용융 금속 작동 수준을 도시하고 있다. 제7도는 코팅 욕(80)으로부터 올려지고 이탈 립(84)를 횡단하여 스트립(34)로 유동하는 용융 금속(100)으로 메니스커스 접촉에 의해 상방으로 이동하는 스트립(34)에 코팅되는 용융 금속을 도시하고 있다. 스트립 표면에 용융 코팅 금속의 두께는 완만한 표면과 균일한 두께를 갖는 얇은 코팅 층(102)를 형성하는 마무리 노즐(42,44)로부터 코팅 스트립(34A)를 향하여 분출되는 압축 가스에 의하여 조절된다. 화살표(104)로 표시된 과도한 용융 금속은 메니스커스 유동층(100)을 교란시키지 않고도 스트립 표면을 하방으로 재순환된다. 욕(80)의 표면(82)는 이탈 립(84)의 종료 단부(88) 상방으로 약 7mm 그리고 하방으로 약 13mm의 거리(106)에 유지된다. 날카로운 종료 단부(88)은 스트립(34)의 편평한 표면에 인접하여 그리고 그것을 횡단하여 위치된다. 이탈 립(84)는 둥근 상부 표면(90)을 갖는 라이너(76)에 부착된 직사각형 강 부재이다. 편평한 표면(90)은 코팅 트레이(50,52)의 수평면에 대하여 적어도 15°의 예각으로, 양호하게는 35-45°그리고 가장 양호하게는 약 40°의 각(92)로 경사져 있다. 각(92)는 용융 금속이 코팅트레이(50,52)를 재순환하도록 도와주고 스트립(34)의 이동이 중단되었을 때 용융 금속이 이탈 립(84)로부터 욕(80)으로 복귀하도록 도와준다. 각(92)는 용융 금속이 스트립의 세로 방향 모서리를 따라 낙하하는 것을 방지하고 용융 금속과 강 기판 사이의 일정한 표면 장력을 유지하기 위하여 약 50°보다 커서는 안된다. 용융 코팅 금속의 침투도, 라인 속도 및 용융 코팅 금속의 온도와 같은 요소의 수에 따라 표면(90)은 코팅 트레이(50,52)의 라이닝의 세라믹 재료와 같은 비습윤 물질일 수 있다. 직사각형 강 부재가 종료 단부(88)까지 연장하는 세라믹 라이닝(78)로 대치될 수 있다. 라이닝(78)은 편평한 표면(90)과 원하는 날카로운 종료 단부(88)을 제공하도록 가공될 수 있다. 용융 금속을 스트립 표면에 공급하기 위한 수축된 슬롯을 사용하는 종래의 메니스커스 코팅 장치와는 다르게, 본 발명은 경사진 완만한 상부 표면과 날카로운 종료 단부를 구비하는 개방 정부를 갖는 이탈 립을 포함한다. 이탈 립(84)의 하부 표면(94)는 하방으로 경사지고 스트립(34)의 수직 표면으로부터 떨어져 종료 단부(88)은 예각, 양호하게는 30°를 이룬다. 하부 예각은 그것이 금속의 강하를 방해하고 밀봉 챔버(38)을 구비하거나 또는 구비하지 않은 상태에서 슬롯(41)의 상하의 분위기 영역의 분리가 가능한 잇점이 있으며 보충 금속이 욕(80)에 첨가될 때 발생하는 욕 표면의 파동을 안정화시킬 수 있다. 날카로운 모서리는 스트립(34)의 세로 방향 모서리를 따라 금속이 강하하는 것을 방지할 뿐 아니라 종료 단부(88)로부터 종료 단부(88)과 스트립 표면 사이의 갭(96)으로의 금속 강하를 방지한다. 용융 금속 형태에 따라, 이탈 립의 보조 가열이 용융 금속이 이탈 립(88)의 종료 단부(88)을 넘어 유동할 때 용융 금속의 동결을 방지하기 위해 필요하게 된다. 이 가열은 욕(80)에 함침된 장치 또는 이탈 립과의 열 접촉이 이루어지는 장치에 의하여 이루어진다. 유사한 보조 가열이 런너(54) 및 사이펀 튜브(56)에도 또한 이루어진다.
용융 금속이 이탈 립의 상부 높이에 대하여 소정의 수준으로 코팅 트레이에서 유지되어 용융 금속의 연속 유동이 스트립 표면에 공급된다. 코팅 작업의 초기에, 욕의 수준은 용융 금속이 이탈 립 상으로 유동하여 스트립 표면과 접촉할 때까지 코팅 트레이를 회전시키거나 (제11a도 내지 제11c도) 파동을 만들므로써 이탈 립의 상부 높이보다 높게 상승한다. 용융 금속이 스트립 표면과 접촉하자마자, 욕은 이탈 립의 상부 높이 수준보다 약간 높게 유지되거나 또는 이탈 립의 상부 높이보다 약간 낮은 위치로 떨어지도록 된다. 스트립의 코팅이 계속됨에 따라 ,코팅 트레이로부터 제거된 용융 금속은 연속적으로 또는 주기적으로 보충 금속으로 대체된다.
코팅 작업의 초기에, 욕(80)의 수평면(82)는 이탈 립(84)의 종료 단부(88)의 상부 높이(98)보다 약 3mm 정도 높게 올라가 용융 금속이 이탈 립(84) 위로 유동하여 스트립(34) 표면과 접촉하게 된다. 실험실에서 용융 욕을 높히는 일반적인 방법은 패들을 사용하여 욕 표면에 파동을 만드는 것이다. 용융 금속을 스트립(34)의 청결한 표면으로 습윤시키는 것은 스트립(34)를 이동시켜 용융 금속을 코팅 트레이로부터 이탈 립 위로 이동시킨다. 용융 금속의 수준(82)가 용융 금속과 스트립 표면 사이의 표면 장력을 유지하는데 필요한 것 미만으로 떨어지지 않는한 스트립은 용융 금속을 연속적으로 운반한다. 용융 금속이 스트립(34) 표면과 접촉하자마자, 욕(80)의 수준은 제6도 내지 제8도에 도시된 수준(82)와 같은 소정의 작동 수준에서 유지된다. 용융 금속 형태에 따라서, 용융 금속의 소정의 작동 수준(82)는 이탈 립(840의 종료 단부(88)의 상부 높이 보다 약 13mm 아래 그리고 이탈 립(84)의 종료 단부(88)의 상부 높이 보다 약 7mm 위일 수 있다. 상한선 및 하한선은 용융 금속의 표면 장력, 라인 속도, 용융 금속의 형태 및 용융 금속의 온도와 같은 요소에 좌우된다. 용융 금속의 양호한 작동 수준(82)는 이탈 립의 높이(98)보다 약 3-6mm 아래이다. 스트립 이동이 중단되는 동안, 스트립 표면으로 유동하는 용융 금속은 방해를 받으나 갭(96)이 약 8mm 이하인한 이탈 모서리와 스트리 강 스트립사이의 갭내로의 금속의 강하는 이루어지지 않는다. 양호하게는, 종료 단부(88)과 스트립 표면 사이의 갭(96)은 스트립(34)의 표면에 의한 이탈 립(84) 사이의 접촉을 최소화하기 위하여 적어도 3mm가 된다. 안정화 롤러(36)은 스트립(34)를 소정의 거리, 즉 최대의 스트립 표면 조건을 위하여 이탈 립(84)로 부터 떨어진 갭(96)만큼 유지시키고 스트립 통과 라인을 안정화시킨다. 즉, 이탈립에 인접한 편평한 스트립 표면을 제공한다. 일반적인 합침 코팅 방법과는 다르게, 최상의 안정화 롤러(36)은 이탈 립(84)의 저부에서 30cm 정도, 즉 6 cm 내에 위치되어 스트립 통과 라인의 갭(96)의 요동을 방지하여 균일한 코팅 두께가 마무리 노즐(42,44)에 의하여 마련된다. 균일한 코팅 두께는 갈바아닐링 강 스트립 제조에 필수적이다. 양 사이드 코팅을 위해, 안정화 롤러는 스트립이 이탈 립의 대향 쌍 사이에서 동일한 거리를 통과하도록 한다. 안정화 롤러의 표면은 산화 지르코늄과 같은 비습윤 재료를 구비하여 갭(96)내로의 금속의 강하가 이루어지는 경우에도 용융 금속이 롤러 표면에 부착되지 않는다. 비습윤 재료는 안정화 롤러에 의한 스트립 표면에의 손상을 방지한다.
제9도는 제8도의 선 9-9에 따른 이탈 립(84)의 측면도이다. 긴 또는 직선의 종료 단부(88)은 균일한 두께를 갖고 강 스트립의 전체 폭을 가로 방향으로 횡단하여 용융 금속을 공급하도록 코팅 트레이(50,52)의 폭을 수평으로 가로질러 연장된다. 이탈 립(84)의 종료 단부(88)의 폭은 제조자에 의하여 코팅되는 모든 가능한 스트립 폭을 수용할 수 있을 정도로 넓어야 한다. 상업적인 코팅 라인에서 이 폭은 180cm 정도일 수 있다. 스트립 폭에 따라 이탈 립으로부터의 금속의 유동이 이루어지나 이탈 립으로부터의 금속의 강하는 스트립의 세로 방향 모서리를 넘어 발생하지 않으므로 상이한 폭의 스트립에 필요한 설계에 맞도록 코팅 트레이를 교체하는 것은 필요하지 않다. 일반적인 함침 코팅 라인에서, 상이한 폭의 스트립을 필요로 하는 고객의 요구 사이에서 허용되는 감소량이 작도록 줄어드는 폭을 갖는 스트립으로 만족된다. 어떤 폭의 스트립도 본 발명의 메니스커스 코팅 라인을 사용하여 설계될 수 있다.
제9도의 연속적인 직선의 종료 단부(88)은 측면의 종료 단부를 갖는 이탈 립에 의해 대체될 수 있어 용융 금속의 하나 또는 그 이상의 세로 방향 연장 스트라이프는 스트립 표면에 공급된다. 예를 들면, 낮은 높이를 갖는 하나 또는 그 이상의 슬롯과 높은 높이를 갖는 중간부가 이탈 립의 종료 단부의 폭을 횡단하여 구비될 수 있다. 욕(80)의 표면(82)의 수준은 유지될 수 있어 용융 금속이 낮은 높이의 슬롯을 통하여 슬롯에 인접한 스트립 표면부까지 유동할 수 있으나 슬롯의 한 사이드의 높은 부분 위로는 유동하지 않는다. 슬롯의 인접부를 통과하는 스트립 표면부는 슬롯의 폭과 일치하는 폭을 갖는 금속 스트라이프로 코팅될 수 있다. 이 특성은 소정의 폭을 갖는 하나 또는 그 이상의 스트라이프가 소정의 위치에서 스트립 표면에 도포되도록 한다.
제10도는 본 발명의 이탈 립의 다른 실시예에 대한 제9도와 유사한 측면도이다. 직선 종료 단부(88)을 갖는 제9도의 이탈 립(84)와는 다르게, 제10도의 이탈 립(108)은 측면 종료 단부(110)을 갖는다. 종료 단부(110)은 직선의 중앙부(112)와 약간 상방으로 올라간 테이퍼 단부(114)를 갖는다. 중앙부(112)는 코팅되는 가장 좁은 스트립 폭 미만의 폭과 일치한다. 각 테이퍼 단부(114)는 중앙부(112)의 수평 높이보다 10mm 높게 상승부(116)까지 상방으로 경사지고 코팅되는 가장 넓은 스트립의 세로 방향 모서리를 지나 적어도 50mm 위치까지 연장된다. 양호한 상승부는 1-7mm이고 가장 양호한 상승부는 1.5mm이다. 직선의 중앙부(112)의 양 단부에 상승부(116)을 갖는 측면 이탈 립(108)은 코팅을 하는 초기 동안 스트립 표면과의 초기 메니스커스 접촉을 강화하고 스트립 세로 방향 모서리내로 그리고 그 주위로의 금속 유동을 방해한다. 메니스커스 유동층(100)의 높이가 직선의 중앙부(112)를 따른 메니스커스 높이와 비교하여 테이퍼 단부(114)에 의해 각 스트립 표면에서 감소되므로 최소의 용융 금속이 스트립 모서리로 유동한다. 스트립 세로 방향 모서리가 용융 금속으로 완전히 코팅되는 함침 코팅과는 다르게, 본 발명의 테이퍼진 측면 이탈 립(108)은 작동자로 하여금 스트립의 세로 방향 모서리로의 금속의 유동을 방지하거나 금속을 스트립 세로 방향 모서리로부터 떨어져 소정의 횡단 거리로 유동하도록 한다. 이것은 부품을 제조하는 동안 스트립 모서리가 정렬되거나 억제 영역을 이룰 때와 같이 스트립 모서리를 코팅하지 않는 경우에 코팅 금속을 절감하게 한다. 이 경우에, 사이드 트림 스크랩은 코팅 금속을 강 제조로에 유입시키지 않고도 재순환시킬 수 있다.
전술의 경우에는 욕의 수준이 코팅 트레이를 회전시킴으로써 코팅 작업의 초기에 이탈 립의 상부 높이 위까지 상승한다. 제11a도 내지 제11c도는 위치 결정수단(64)의 회전 특성에 의해 제공되는 세개의 상이한 코팅 트레이를 도시하고 있다. 제11a도는 코팅 트레이가 수평선에 수직인 축(118)와 동일한 수준인 작동 위치를 도시하고 있다. 제11b도는 금속 수준(82)를 이탈 립(84)의 종료 단부 위로 상승하도록 약 5°의 각(120)으로 모터(67)과 같은 것에 의해 코팅 트레이가 반시계 방향으로 회전하는 것을 도시하고 있다. 이 반시계 방향의 회전은 용융 금속과 강 스트립 사이의 메니스커스 접촉을 이루기 위해 코팅 작업의 초기에 사용될 수 있다. 메니스커스 접촉이 이루어지자마자 코팅 트레이는 제11a도에 도시된 위치와 반대 방향으로 회전될 수 있다. 제11c도는 금속 수준(82)과 이탈 립(84)의 종료 단부 아래로 13mm 이상 강하하도록 약 5°의 각(122)로 시계 방향으로 회전된 코팅 트레이를 도시하고 있다. 이 시계 방향 회전은 용융 금속과 강 스트립사이의 메니스커스 접촉을 차단하기 위하여 코팅 작업의 말기에 사용될 수 있다. 코팅 트레이의 회전 특성은 스트립 속도의 변화가 발생할 때 이탈 립(84)의 상부예각(2)를 변화시키기 위해 유리하게 사용될 수 있다.
제12도는 이탈 립(126)을 갖는 코팅 트레이(124)의 용융 금속의 수준을 제어하기 위한 수단의 단면을 도시하고 있다. 금속 수준 제어 수단은 회전 가능한 위어(weir, 128)과 용융 금속 복귀부(130)을 포함한다. 보충 금속은 코팅 트레이(124)에 주기적으로 또는 연속적으로 첨가되고 그 초과분은 위어(128)의 정부(129)를 넘쳐서 코팅 트레이로 재순환되는 금속 복귀부(130)으로 유동한다. 위어(128) 또한 코팅 트레이의 금속 수준을 상승 또는 하강시키기 위해 사용된다. 예를 들면, 금속 수준(134)는 이탈 립(126)의 상부 높이 보다 약간 낮은 위치의 일반적인 작동 수준을 도시하고 있다. 코팅 작업의 초기에, 욕은 환영 선으로 도시된 위치까지 스크루(132)에 의하여 시계 방향으로 위어(128)을 회진시킴으로써 이탈 립의 상부 높이보다 높은 수준(136)까지 상승한다.
본 발명의 상세한 예가 기술될 것이다. 0.56mm의 두께와 127mm의 폭을 갖는 저탄소 알루미늄 킬드 강이 제1도에 도시된 것과 유사한 실험실의 코팅 라인에서 본 발명을 사용하여 양 사이드에 메니스커스 코팅이 이루어진다. 코팅 라인(20)에서 강 스트립(34)를 준비하는 조건은 다음과 같다. 직접 가열로(22)가 1100℃로 가열되고 반사 튜브로(24)가 980℃로 가열되며 반사 튜브로(24), 냉각부(26) 및 스누트(28)은 N2/H2의 비가 1.5:1인 비산화성 분위기를 포함하고 직접 가열로(22)의 분위기 온도는 980℃이고 최고 스트립 온도는 691℃이다. 한편 스트립은 냉각부 및 스누트에서 강 이탈 립(84)를 통과하기 바로전에 482℃로 냉각된다. 각 코팅 트레이의 용융 금속은 0.20중량%의 알루미늄을 함유하는 아연합금이다. 용융 아연의 온도는 코팅 트레이(50,52) 각각의 용융 욕 보다 높게 위치되는 가스 가열기를 사용하여 466℃의 온도로 유지된다. 질소 가스를 사용하는 노즐(42,44)는 -40℃의 응축점을 갖는 90ppm 미만의 산소를 함유하는 밀봉 코팅 챔버(38)의 내부 분위기를 통하여 스트립(34)의 양 표면의 아연 코팅층의 두께를 조절하는데 사용된다. 코팅 트레이와 노 사이에서 가스 분리를 이루는 것이 요망된다. 노루부터 밀봉 영역(44)으로의 수소 침입을 탐지하기 위하여 안전 장치의 장착이 필요하다. 밀봉 영역(40)은 질소로 채워지고 상이한 압력이 코팅 트레이와 밀봉 수단(62) 사이에서 가스 분리를 이루기 위해 사용된다. 강 이탈 립(84)의 표면(90)은 코팅 트레이의 수평면에 대하여 약 40°의 예각을 갖는다. 각 이탈 립은 약 200mm의 폭을 갖는다. 스트립은 각 이탈 립(84)의 종료 단부(88)로부터 약 3mm의 거리에 위치된다. 각 코팅 트레이(50,52)의 아연 욕(80)의 표면은 예열로로부터 소량의 용융 금속을 주기적으로 또는 연속적으로 퍼내어 이탈 립으로부터 떨어진 각 코팅 트레이의 노출부로 쏟음으로써 이탈 립(84)의 상부 높이(88)보다 약 4mm 높게 유지된다.
예 1
시각적으로 결정되는 용융 아연 유동층(100)의 두께가 약 6-13mm 사이인 스트립이 다양한 속도로 실험실 코팅 라인을 통하여 통과한다. 매우 가벼운 코팅산화물의 녹청(patina)을 갖는 과도한 용융 아연(104)가 스트립 표면에서 유동층(100)으로 재순환된다. 균일한 두께를 갖는 양질의 코팅이 유동층 두께와 관게없이 얻어진다. 실험의 말미에, 스트립은 이탈 립을 통과하기 바로 전에 482℃ 미만의 온도까지 냉각되고 Zn-Fe 공유 합금이 제거되는지에 대한 결정을 하기 위해 용융 아연으로 코팅된다. 471℃의 스트립 온도에서는 Zn-Fe의 공유 합금이 형성된다.
예 2
다음 예에서, 코팅 트레이에서 용융 금속의 표면이 이탈 립의 상부 높이 보다 약 3mm 높은 것을 제외하고는 예 1에 기술된 것과 동일하게 스트립이 용융 아연으로 코팅된다. 시각적으로 결정되는 용융 아연 유동층(100)의 두께가 약 3mm 인 스트립이 약 6m/부의 속도로 실험실 코팅 라인을 통하여 통과한다. 용융 아연의 스트립 표면으로의 공급은 방해가 되고 용융 아연은 갭(96)으로 강하한다. 스트립 속도가 약 18m/분까지 증가할 때, 용융 아연 메니스커스의 두께는 약 6mm까지 증가하고 용융 스트립 표면으로의 공급은 방해되지 않는다.
예 3
다른 실시예에서, 스트립이 0.38mm의 두께를 갖고 이탈 립의 각각이 스트립 표면으로부터 약 1.5mm에 위치되는 것을 제외하고는 예 2에 기술된 것과 동일하게 스트립이 용융 아연으로 코팅된다. 시각적으로 나타나는 용융 아연 유동층(100)의 두께가 약 10mm인 스트립이 약 10m/분의 속도로 실험실 코팅 라인을 통하여 통과한다. 스트립 속도는그후 약 23m/분까지 증가하고 용융 아연 유동층(100)의 두께는 약 13mm까지 증가한다. 스트립이 약 3mm 크기의 파동 모서리를 갖거나 또는 파동이 용융 아연의 표면으로 분산될 때라도 짧은 기간을 제외하고는 용융 아연의 스트립 표면으로의 공급은 중단되지 않는다. 각 이탈 립의 종료 단부를 향하여 또는 그것으로부터 떨어져 파동을 치면서 유동층은 스트립을 따른다. 전술한 짧은 기간을 제외하고는 용융 아연의 스트립 표면으로의 공급은 중단되지 않는다. 전술한 짧은 금속 유동의 방해가 이루어지는 동안, 용융 아연이 강 스트립을 습윤하지 않을 때 금속의 강하가 발생한다. 이것은 스트립 표면의 산화 영역이 노부(22,24)에서 완전하게 청결되지 않은 상태인 열악한 스트립 준비와 관련되어 있다. 코팅 트레이는 이어서 각 이탈 립의 종료 단부가 스트립의 표면으로 부터 약 6mm가 될 때까지 옆으로 재위치된다. 이 위치에서 용융 아연의 유동은 스트립 파동 모서리 때문에 방해를 받는다.
예 4
다른 예에서, 0.5mm의 두께와 127mm의 폭을 갖는 저탄소, 티타늄 안정화 강 스트립이 사용되고 코팅 트레이가 상업적으로 이용되는 순수한 아연(99.99 중량%)을 포함하며 스트립이 용융 아연으로 코팅되기 바로 전에 500℃로 냉각되는 것을 제외하고는 스트립에 예 1에 기술된 것과 동일하게 코팅된다. 스트립은 실험실 코팅 라인을 통하여 6m/분의 속도로 통과하고 스트립의 각 표면에서 90g/㎠의 코팅 중량을 수용한다. 이 실험의 특성은 후가열없이 갈바나이즈된 스트립이 갈바나이즈 라인에 있어야 하느냐를 결정하기 위함이다. 용융 아연으로의 코팅후에, 코팅은 소요되는 추가적인 열의 유입이 없이도 약 20초내에 완전히 합금이 이루어진다. 이 스트립은 이어서 아연과 철의 상호 확산을 정지시키기 위하여 약 4초내에 290℃ 아래로 냉간된다.
예 5
다른 예에서, 스트립은 한 사이드에 도포된 상업적으로 순수한 용융 알루미늄으로 예 4에 기술된 것과 동일하게 코팅된다. 스트립은 이탈 립을 통과하기 바로 전에 약 675℃의 온도로 냉각부(26) 및 스누트(28)에서 냉각되고, 욕의 용융 알루미늄의 온도는 약 675℃였다. 질소 가스를 사용하는 제트 노즐이 알루미늄 코팅의 두께를 조절하기 위하여 사용된다. 밀봉 코팅 챔버(38)의 내부 분위기는 100ppm 미만의 산소이다. 스트립이 12m/분의 일정한 속도로 코팅 라인을 통하여 통과할 때 약 25 마이크론의 알루미늄 코팅 두께가 얻어진다. 이어서 제트 노즐의 마무리 가스 압력이 알루미늄 코팅 두께가 약 130 마이크론이 되도록 조정된다. 용융 알루미늄의 스트립 표면으로의 공급은 마무리 가스에 의하여 방해를 받지 않으며 이탈 모서리로부터의 금속의 강하는 발생하지 않는다. 코팅의 질과 코팅 부착성은 25 마이크론과 130 마이크론의 코팅을 갖는 강의 양면에 대하여 양호하다. 양 코팅층에서의 공유면 철 합금층 두께는 합침 코팅과 유사하다. 그러나 각 코팅층의 합금되지 않은 외부의 높은 순도, 즉 낮은 철 함유량은 탁월한 코팅 성형성에 공헌한다.
예 6
다른 예에서, 스트립은 단지 한 표면만이 예 4에 기술된 것과 동일한 방법으로 순수 용융 주석으로 코팅된다. 스트립은 약 425℃로 냉각되고 코팅 트레이에서 용융 주석은 약 320℃의 온도로 유지된다. 스트립이 12m/분의 일정한 속도로 코팅 라인을 통하여 통과할 때 스트립은 15g/㎡의 코팅 중량을 수용한다. 코팅 중량은 제트 노즐에서 가스 압력을 감소시킴으로서 35g/㎡까지 증가한다. 용융 주석의 스트립 표면으로의 공급은 방해되지 않으며 금속 강하도 발생하지 않는다. 코팅 면은 완만하고 밝으며 코팅 층은 균일한 두께를 갖는다. 15g/㎡과 35g/㎡의 코팅 중량을 갖는 강의 각각은 컵 모양으로 성형되고 코팅 부착성은 전착 주석 코팅에서 일반적으로 나타나는 바람직하지 않은 크레이징을 제외하고는 우수하다.
예 7
다른 실시예에서, 스트립이 양면이 코팅되고 스트립입 약 425℃로 냉각되며 코팅 트레이에서 용융 주석이 320℃ 미만의 온도로 유지되는 것을 제외하고는 예 6에 기술된 것과 동일한 방법으로 스트립이 용융 주석으로 코팅된다. 용융 주석의 스트립 표면으로의 공급은 마무리 가스에 의하여 방해를 받지 않으며 이탈 모서리로부터의 금속의 강하도 발생하지 않는다. 이탈 립의 하나와 스트립 표면 사이의 갭이 3mm보다 커질 때 용융 주석의 공급이 방해를 받게 된다. 스트립 온도와 주석욕의 온도를 높히는 것은 거치른 (다공성의) 표면과 주석화된 (산화된) 색을 갖는 주석 코팅을 이룬다.
예 8
다른 실시예에서, 스트립이 그것의 한면이 상업적으로 이용되는 순수한 주석의 이중 코팅으로 코팅되고 스트립의 다른 면이 8중량%의 주석과 92중량%의 납으로 이루어진 용융 합금으로 코팅되고 스트립이 약 425℃ 온도로 냉각되며 하나의 코팅 트레이서 순수한 용융 주석이 약 300℃로 유지되고 다른 코팅 트레이에서 용융 납-주석 합금이 약 340℃의 온도로 유지되는 것을 제외하고는 예 6에 기술된 방법과 동일하게 스트립에 코팅된다. 스트립이 9m/분의 속도로 코팅 라인을 통하여 통과할 때 어떤 코팅 트레이로부터의 용융 금속의 유동도 방해를 받지 않으며 어떤 스트립 표면을 따르는 금속 강하도 이루어지지 않고 형성된 이중 코팅이 볼 충격 시험이 이루어지는 동안 부착된다.
예 9
다른 실시예에서, 용융 주석-납 합금이 0.2 중량%의 알루미늄을 함유하는 용융 아연 합금으로 대체되고 스트립이 약 445℃로 냉각되며 하나의 코팅 트레이에서 순수한 용융 주석이 약 380℃ 보다 높은 온도에서 유지되고 다른 코팅 트레이에서 용융 아연이 약 445℃의 온도에서 유지되는 것을 제외하고는 예 8에 기술된 것과 유사한 방법으로 강 스트립이 이중 코팅으로 코팅된다. 스트립이 9m/분의 속도로 코팅 라인을 통하여 통과할 때 어떤 코팅 트레이로부터의 용융 금속의 유동도 방해를 받지 않으며 어떤 스트립 표면을 따른 금속의 강하도 이루어지지 않고 형성된 이중 코팅이 볼 충격 시험이 이루어지는 동안 부착된다. 높은 온도에서 주석 산화물의 코팅층 때문에, 순수한 용융 주석은 코팅 트레이에서 약 290-315℃의 온도로 유지된다.
예 8과 9는 이중 코팅, 즉 스트립의 양 사이드에 상이한 형태의 용융 금속을 갖는 코팅을 이루는 본 발명의 중요한 특성을 보여주고 있다. 본 발명의 양 사이드 코팅은 스트립의 각 사이드에 대하여 독립적인 코팅 트레이를 사용하는데, 하나의 코팅 트레이는 스트립의 한 사이드를 순수한 주석과 같은 제1 금속으로 코팅하는데 사용하고 다른 코팅 트레이는 스트립의 대향 사이드를 아연과 같은 제2 금속으로 코팅하는데 사용된다. 예 9에서, 주석 코팅 사이드는 우수한 성형성을 갖고 연료를 함유하는 알코올에 노출될 때 양호한 부식 성능을 갖고, 아연 코팅 사이드는 자동차 연료 탱크와 같은 샤시 하부 부품에 요구되는 것과 같은 염분에 대하여 보호되어야 한다. 열악한 크레이징 저항성을 갖는 경향이 있는 전기 도금된 주석과는 다르게, 메니스커스 코팅 주석은 조밀한 주조 구조로 인하여 양호한 성형성을 갖는다.
스트립의 한 표면에 철로 합금되지 않은 아연 코팅과 스트립의 다른 표면에 아연 철 합금 코팅을 갖는 이중의 갈바나이즈 강 스트립이 유사하게 제조될 수 있다. 상업적으로 이용할 수 있는 순수한 아연과 같은 0.15중량% 미만의 저 농도 알루미늄을 갖는 하나의 트레이와 0.15 중량% 이상의 고농도 알루미늄을 갖는 용융 아연 합금을 함유하는 다른 트레이의 두 트레이를 사용하여 강 스트립이 코팅될 수 있다. 용융 아연을 함유하는 저농도 알루미늄은 용융 아연을 함유하는 고농도 알루미늄의 온도 미만의 온도에서 철과 아연의 상호 확산으로 인하여 아연-철 합금의 코팅을 이룬다. 예를 들면, 상업적으로 이용할 수 있는 순수한 용융 아연은 500℃ 정도의 낮은 온도에서 철과 완전히 합금이 되고 0.20 중량%의 알루미늄을 함유하는 용융 아연은 철과 완전히 합금되기 위하여 550℃ 이상의 온도를 필요로 한다. 스트립 온도를 550℃, 양호하게는 약 515℃ 미만으로 조절함으로써 아연과 철의 합금 코팅이 스트립 표면에서 용융 아연을 함유하는 저농도의 알루미늄 코팅이 이루어지고, 용융 아연을 함유하는 고농도의 알루미늄으로 코팅되는 스트립의 대향 면은 철과 비합금된 상태로 잔류하게 된다.
알루미늄과 철 또는 아연과 주석과 같은 상이한 융점을 갖는 이중 코팅을 위하여, 스트립의 양 사이의 코팅 트레이는 스트립의 수직 이동 경로를 따라 서로 각각 옵셋된다. 높은 위치의 코팅 트레이로 부터 낮은 융점의 코팅을 갖는 다른 스트립 표면을 코팅한 후에 높은 융점의 코팅이 낮은 위치의 코팅 트레이로부터 하나의 스트립 표면에 이루어진다. 낮은 융점 코팅이 강 기판과의 과도한 합금을 방지하기 위하여 낮은 융점의 용융 금속으로 코팅하기 전에 스트립을 냉각시키기 위한 수단이 코팅 트레이 사이에 구비된다. 양 사이드 강 스트립의 코팅 두께를 조절하기 위한 수단이 제트 노즐이면 노즐은 또한 서로각각으로부터 옵셋된다. 알루미늄과 아연의 이중 코팅의 경우에, 강 스트립은 하나의 표면의 알루미늄으로 코팅되기 전에 660℃의 온도를 갖게 된다. 알루미늄으로 코팅된 후에, 스트립은 다른 표면이 아연으로 코팅되기 전에 약 425℃의 낮은 온도로 냉각된다. 알루미늄은 약 660℃의 온도에서 용융하므로 알루미늄 코팅은 용융 아연이 다른 스트립 표면에 도포될 때 고화된다. 알루미늄 코팅층의 두께를 조절하기 위한 제트 노즐은 용융 아연을 함유하는 코팅 트레이 아래에 위치된다. 주석 및 아연의 이중 코팅으로 코팅될 때(예 9) 아연이 우선적으로 하나의 표면에 코팅된다. 이어서 스트립은 스트립의 다른 표면이 주석으로 코팅되기 전에 약 425℃ 온도에서 약 325℃의 온도 이하로 냉각된다. 이중 코팅의 용융 온도의 상이함과 코팅층 두께를 조절하기 위하여 사용되는 가스 압력에 따라서, 하부에 위치된 제트 노즐은 제2 코팅 금속을 도포하기 전 스트립을 충분히 냉각시킨다. 추가적인 냉각을 위하여 냉각 롤과 같은 다양한 다른 수단이 사용될 수 있다.
예 10-16
다른 에에서, 저탄소, 알루미늄 킬드 강 스트립이 본 발명의 코팅 라인을 사용하여 상업적인 크기로 양 표면이 순수한 용융 아연으로 코팅된다. 용융을 준비하기 위한 조건은 다음과 같다. 직접 가열로(22)가 약 1150℃까지 가열되고 반사 튜브로(24)가 약 968℃까지 가열되며 반사 튜브로(24), 냉각부(26) 및 스누트(28)이 7:1의 부피비를 갖는 비산화성 분위기에 놓이고, 코팅 트레이(50,52)의 용융 아연은 0.20 중량%의 알루미늄을 함유한다. 코팅 트레이의 용융 아연의 온도는 함침 코팅 포트로부터 460℃의 온도를 보충 금속을 재순환시킴으로써 유지되고 코팅 트레이(50,52)는 -33℃이하의 응결점을 갖는 비산화성 질소 분위기를 유지하는 밀봉 챔버내에 유지되며 스트립 양 표면의 아연 코팅층의 두께를 조절하기 위하여 노즐(42,44)에서 약 35 KPa의 질소 가스가 사용된다. 각 코팅 트레이의 이탈 립(84)의 표면(90)은 코팅 트레이의 수평면에 대하여 약 40°의 예각을 갖고 스트립은 각 이탈 립(84)의 종료 단부로부터 약 6mm 거리에 유지되며 각 코팅 트레이의 아연 욕(80)의 표면(82)는 함침 코팅 포트로부터 아연을 주기적으로 펌핑함으로써 각 이탈 립(84)의 상부 높이(98) 보다 7mm 이하로 높고, 그리고 6mm 이상으로 낮게 유지된다. 예의 각 강 스트립의 변수들이 표 1에 요약되어 있다.
표 1
용융 아연의 스트립 표면으로의 공급은 마무리 가스에 의하여 방해되지 않으며 양호한 재료가 스트립 모서리를 따라 이탈 립으로부터 발생하는 금속의 강하없이도 생산된다 스트립의 폭은 예 10의 99cm로부터 예 11의 122cm로 증가하고 결국 예 15에서는 152cm가 된다. 강 스트립 사이의 전환이 큰 폭의 변화가 이루어질 때 사고없이 발생한다. 넓은 스트립의 전체 폭을 횡단하는 메니스커스 접촉은 스트립 폭의 변화가 발생하면 거의 즉시 이루어진다.
후 가열을 하지 않고도 예 11 및 예 13의 제조가 이루어지는 동안 스트립의 강 표면에 아연 철 합금이 형성된다. 이것은 스트립을 527℃ 및 516℃을 고온을 유지하는 이탈 립을 통과시킴으로써 이루어진다. 콩이는 11 중량%의 철과 0.22 중량%의 알루미늄을 함유하고 갈바아닐링 분말 특성을 보여준다.
예 17
다른 예에서, 강 스트립이 10m/분인 라인 속도로 실험실 코팅 라인을 통하여 통과하고 스트립의 한 사이드에서 60g/㎡의 코팅 중량을 수용하는 것을 제외하고는 강 스트립이 상업적으로 이용할 수 있는 순수한 아연으로 예 4에 기술된 것과 동일한 방법으로 코팅된다. 스트립은 이탈 립을 통과할 때 515℃의 온도를 유지한다. 아연 코팅은 필요한 추가적인 열의 투입없이 15초 후에 완전히 아연철 합금이 된다. 이어서 스트립은 실험실 분위기에서 냉각된다. 본 발명의 이 메니스커스 코팅된 아연 철 합금의 미세 조직은 취성을 갖는 감마상이 없거나 최소로 되는 제타 및 델타상 아연으로 형성된다. 제13도는 후 가열을 사용하는 함침 코팅 공정으로부터 제조된 전형적인 갈바아닐링 강과 비교하기 위하여 본 예의 갈바아닐링 강의 분말 특성을 비교한 표준 테이프 시험을 사용한 사진이다. 제13도는 본 발명에 따라 제조된 재료는 함침 코팅 공정으로 제조된 일반적인 갈바아닐링 강과 비교할 때 최소의 분말을 갖는다는 것을 선명하게 보여주고 있다.
본 발명의 이탈 립과 스트립 표면 사이의 간격이 약 8mm 이하로 유지될 때 금속 강하가 방지될 수 있음을 보여주고 있다. 이것은 용융 금속이 스트립 표면과 양호한 습윤 접촉이 이루어진다는 것이다 .예 6은 스트립의 청결이 스트립 표면에 용융 금속이 적절하게 습윤되는 것을 보장하는데 결정적이라는 것을 보여주고 있다.
일반적인 함침 코팅라인에서, 유입되는 스트립과 코팅 욕의 온도는 욕의 동결 또는 과도한 공유면 코팅 합금의 형성없이 스트립의 습윤을 지지할 수 있어야 한다. 강 스트립은 일반적으로 욕으로부터 열의 이탈을 방지하기 위하여 용융 욕에 유입되기 전에 코팅 금속의 융점에 가깝게 또는 약간 높게 유지된다. 아연 또는 알루미늄의 함침 코팅은 높은 온도에서 열악하게 부착되는 경향과 용융 욕에 머무는 동안 상태가 나빠진다. 본 발명의 메니스커스 코팅의 특성 중의 하나는 스트립 온도 제한이 없다는 것이다. 제트류에 의해 마무리될 때 코팅 금속에 의한 스트립의 습윤과 양호한 코팅 유동이 발생한다. 낮은 스트립 온도는 반대로 욕에 영향을 미치지 않고 과도한 공유면 철 합금층의 성장을 방해한다. 스트립이 욕내로 유입되지 않기 때문에, 보다 높은 스트립 온도가 갈바아닐링의 확산 공정에 에너지를 공급하기 위하여 사용된다.
일반적인 함침 코팅의 단점은 욕의 용융 금속이 철을 함유하게 된다는 것이다. 철의 융해는 가열된 강 스트립이 코팅 욕을 통과할 때 이루어진다. 갈바나이징에서, 철의 융해는 또한 용융 아연을 함유하는 강 포트로부터 발생한다. 갈바나이징 욕은 약 0.03 중량%의 철을 함유하고 알루미늄 욕은 3 중량%의 철을 함유한다. 메니스커스 코팅을 하는 동안 스트립이 코팅 욕을 통하여 통과하지 않기 때문에 세라믹 코팅 트레이의 용융 아연 또는 알루미늄 코팅이 이루어지는 동안 욕에서 최소의 또는 아무런 금속간 화합물도 형성되지 않는다. 철이 없는 코팅층을 갖는 금속이 코팅된 강 스트립, 특히 알루미늄 강 스트립은 매우 견고하게 부착된 강 스트립을 이룬다.
일반적인 갈바나이즈 강을 제조하기 위한 함침 코팅은 코팅간에 두꺼운 금속간 아연 철 합금층의 형성을 방지하기 위하여 적어도 0.15 중량% 또는 그 이상의 알루미늄을 함유하는 용융 아연을 포함한다. 갈바나이즈 강을 제조하기 위한 용융 아연 욕은 감소된 농도의 알루미늄을 포함한다. 동일한 코팅 포트를 사용하는 코팅 라인에서 일반적인 갈바나이즈 스트립 및 갈바아닐링 스트립이 제조될 때 제조자는 아연 코팅 욕으로부터 모든 알루미늄을 완전히 제거할 수는 없다. 일반적인 함침 아연 코팅 라인에서 갈바아닐링 스트립을 제조하는 것 또한 아연 코팅이 알루미늄을 함유할 때 아연 합금 코팅을 함유하는 철을 형성하기 위해 550℃ 또는 그 이상의 높은 확산 온도가 필요하므로 화염 버너 또는 유도 코일과 같은 후 가열 장비가 필요하다. 갈바나이즈 코팅은 우선 제조된 후에 갈바아닐링을 하기 위해 가열하여야 한다. 대규모의 코팅 포트에서 일반적인 함침 코팅 라인에 필요한 용융 아연의 조성은 쉽게 변경되지 않는다. 본 발명의 코팅 트레이에서는 용융 아연의 양이 적기 때문에, 알루미늄이 용융 아연으로부터 매우 신속하게 제거될 수 있다. 또한, 코팅 트레이는 알루미늄이 없는 용융 아연으로 충전된 다른 코팅 트레이로 신속하고 용이하게 대체될 수 있다. 예 13에서 볼 수 있듯이, 갈바아닐링 강은 본 발명을 사용할 때 0.15 중량% 또는 그 이상의 알루미늄을 함유할 때라도 용융 아연으로 코팅된 스트립으로부터 제조될 수 있다. 515℃의 온도를 갖고 0.20 중량%의 알루미늄을 함유하는 아연으로 코팅된 강 스트립이 기술된 예에 13에서는, 취성을 갖는 감마상의 형성이 없는 제타상 및 델타상의 형성을 위하여 약 15초내에 코팅층이 완전히 철로 합금이 된다. 코팅의 합금이 완료되자마자, 철의 상호 확산을 정지시키기 위하여 스트립은 신속하게 냉각된다. 따라서, 본 발명의 중요한 특성은 후 가열 없이 550℃ 미만의 스트립 코팅 온도를 사용하여 비교적 짧은 시간, 즉 30초 내에 질이 향상된 균일한 두께를 갖는 갈아바닐링 강 스트립을 제조하는 것이다.
본 발명의 정신과 범위를 이탈하지 않는다면 본 발명에 다양한 변화가 이루어질 수 있다. 강 스트립은 한 사이드 또는 양 사이드 코팅이 될 수 있다. 양 사이드 코팅 스트립은 각 표면에 동일한 용융 금속 또는 상이한 형태의 용융 금속으로 코팅될 수 있다. 스트립 표면의 전체 폭은 용융 금속으로 코팅될 수 있거나 또는 용융 금속의 스트라이프가 스트립 표면을 횡단하여 코팅될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제한은 첨부된 특허 청구의 범위로부터 결정된다.
본 발명의 다른 목적, 특성들이 상세한 설명 및 첨부된 도면과 관련하여 상세히 기술될 것이다.

Claims (34)

  1. 스트립의 적어도 한 표면을 금속으로 메니스커스 코팅하기 위한 방법에 있어서, 이탈 립을 갖고 용융 금속을 담기 위한 적어도 하나의 수평으로 위치된 코팅 트레이를 마련하는 단계와, 청결한 강 스트립을 마련하는 단계와, 이탈 립을 횡단하여 스트립을 이동시키는 단계와, 스트립의 표면을 메니스커스 접촉에 의하여 용융 금속으로 습윤시켜 용융 금속이 이탈 립으로부터 상기 표면으로 연속적으로 유동되도록 하는 단계와, 코팅 트레이의 용융 금속을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 용융 금속의 연속 유동이 상기 표면으로 공급되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기의 용융 금속의 수준이 이탈 립의 상부 높이 보다 7mm 이하로 높게 그리고 13mm 이하로 낮게 유지되는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  3. 제1항에 있어서, 이탈 립이 상기 스트립의 표면으로부터 3-8mm에 위치되는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  4. 제1항에 있어서, 스트립에 대하여 상기 코팅 트레이를 측방으로 변화시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  5. 제1항에 있어서, 스트립에 대하여 코팅 트레이를 회전시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  6. 제1항에 있어서, 이탈 립에 대하여 상기 스트립을 안정화시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  7. 제6항에 있어서, 스트립의 양 사이드의 이탈 립 아래에 위치되고 서로에 대하여옵셋되는 한 쌍의 롤러 사이로 스트립을 통과시킴으로써 스트립이 안정화되는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  8. 제1항에 있어서, 다수의 코팅 트레이를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  9. 제8항에 있어서, 코팅 트레이 중의 하나가 코팅 트레이 중의 다른 하나 위에 위치되고 한 코팅 트레이로부터의 스트립상의 용융 금속이 다른 코팅 트레이로부터의 스트립상의 용융 금속위로 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  10. 제1항에 있어서, 약 985℃미만의 온도까지의 환원 분위기 하에서 스트립을 가열하여 스트립을 청결하게 하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  11. 제1항에 있어서, 코팅 트레이를 상이한 용융 금속을 담은 다른 코팅 트레이로 대체시키고 다른 코팅 트레이의 이탈 립을 상기 표면의 3-8mm 내에 위치시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기의 용융 금속이 아연이고 환원 분위기에서 가열하여 상기 스트립을 청결하게 하는 단계와, 550℃ 미만의 온도로 상기 스트립을 냉각시키는 단계와, 상기 스트립을 용융 아연으로 코팅시키는 단계와, 550℃ 미만의 온도로 상기 스트립을 냉각시키는 단계와, 상기 스트립을 용융 아연으로 코팅시키는 단계와, 코팅된 스트립 기판으로부터의 철을 아연 코팅과 상호 확신시키는 단계와, 상기 상호 확산을 정지시키기 위하여 코팅된 스트립을 냉각시켜 상기 아연 코팅이 스트립의 잔류열만을 사용하여 감마상 아연 합금이 없거나 최소로 되는 철과 완전히 합금되도록 하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 스트립이 상기 코팅 단계전에 515℃ 이상의 온도로 냉각되고 상기 상호 확산 시간이 30초 미만이 되어 아연 철합금이 13 원자% 이하의 철을 갖는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  14. 스트립의 양 표면을 금속으로 메니스커스 코팅하는 방법에 있어서, 각각 상이한 용융 금속을 담고 이탈 립을 갖는 수평으로 이격되어 위치된 한 쌍의 코팅 트레이를 마련하는 단계와, 청결한 강 스트립을 마련하는 단계와, 이탈 립 사이를 횡단하여 스트립을 이동시키는 단계와, 스트립 표면의 전체 폭을 메니스커스 접촉에 의하여 용융 금속으로 습윤시켜 용융 금속이 이탈 립으로부터 상기 표면상으로 연속적으로 유동하게 하여 상기 표면들의 각각이 상이한 용융 금속 중의 하나로 코팅되도록 하는 단계와, 코팅 트레이의 용융 금속을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 용융 금속의 연속적인 유동이 상기 표면 상으로 공급되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 용융 금속의 하나가 주석이고 상기 용융 금속의 다른 하나가 아연인 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 용융 금속의 하나는 0.15 중량% 미만인 알루미늄을 함유하는 아연이고 용융 금속 중의 다른 하나는 적어도 0.15 중량%의 알루미늄을 함유하는 아연 합금인 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  17. 스트립의 적어도 한 표면을 금속으로 메니스커스 코팅하는 방법에 있어서, 용융 아연을 담고 이탈 립을 갖는 수평으로 위치된 적어도 하나의 코팅 트레이를 마련하는 단계와, 강 스트립을 마련하는 단계와, 오일, 먼지 및 산화 철등을 제거하기 위하여 환원 분위기에서 상기 스트립을 가열하여 상기 스트립이 상기 용융 아연에 의하여 용이하게 습윤되는 단계와, 이탈 립을 횡단하여 550℃ 미만의 온도로 가열된 스트립을 이동시키는 단계와, 상기 스트립의 한 표면을 메니스커스 접촉에 의하여 용융 아연으로 습윤시켜 용융 아연이 이탈 립으로부터 상기 표면상으로 연속적으로 유동하도록 하는 단계와, 코팅트레이의 용융 아연을 이탈 립의 상부 높이에 대한 수준으로 유지시켜 용융 아연의 연속 유동이 상기 표면으로 공급되도록 하는 단계와, 스트립으로부터의 철을 상기 표면상의 용융 아연 코팅과 상호 확산시키는 단계와, 상기 상호 확산을 정지시키기 위하여 상기 코팅된 스트립을 냉각시켜 상기 코팅스트립의 잔류 열만을 이용하여 철로 완전히 합금되고 감마상 아연 합금이 없거나 최소로 되는 아연 코팅을 갖는 갈바나이즈 스트립이 형성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  18. 제17항에 있어서, 두 코팅 트레이를 마련하는 단계를 포함하고, 코팅 트레이 중의 하나가 상기 스트립의 각 사이드 상에 위치되고 스트립의 양 표면이 용융 아연으로 코팅되고 상기 철이 상기 표면 중의 하나의 용융 아연 코팅과 완전히 상호 확산되는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 방법.
  19. 스트립의 적어도 한 표면을 금속으로 메니스커스 코팅하기 위한 장치에 있어서, 이탈 립을 포함하는 코팅 금속을 담기 위한 수평으로 위치된 적어도 하나의 코팅트레이와, 코팅 트레이의 코팅 금속의 온도를 코팅 금속의 융점 보다 높게 유지시키기 위한 수단과, 이탈 립을 횡단하여 강 스트립을 이동시키기 위한 수단과, 코팅 트레이의 코팅 금속의 수준을 유지시키기 위한 수단을 포함하며, 상기 수준은 코팅 금속의 연속 유동이 이탈 립을 거쳐 스트립 표면으로 공급되도록 수준 유지 수단에 의하여 이탈 립의 상부 높이에 대해 제어되는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  20. 제19항에 있어서, 안정화 수단이 스트립의 양 사이드의 이탈 립 아래에 그리고 서로에 대하여 옵셋되도록 위치되는 한 쌍의 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 코팅 트레이가 제거가능한 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  22. 제22항에 있어서, 하나의 코팅 트레이가 스트립의 각 사이드에 위치되는 두 코팅 트레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 코팅 트레이들이 서로에 대하여 수직으로 옵셋되는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  24. 제19항에 있어서, 다수의 코팅 트레이를 포함하고, 상기 코팅 트레이 중의 하나가 상기 코팅 트레이 중의 다른 하나의 상부에 위치되며 하나의 코팅 트레이로부터 스트립상의 코팅 금속이 다른 코팅 트레이로부터의 스트립 상의 코팅 금속과 겹쳐지게 되는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  25. 제19항에 있어서, 상기 코팅 트레이를 감싸기 위한 비산화성 분위기를 함유하는 밀봉 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  26. 제19항에 있어서, 상기 이탈 립이 코팅 트레이의 수평면에 대하여 적어도 15°의 예각을 이루는 상부 평면을 갖는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  27. 제19항에 있어서, 온도 유지 수단이 용융 보충 금속 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  28. 제19항에 있어서, 온도 유지 수단이 상기 코팅 트레이와 관련된 가열 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  29. 제19항에 있어서, 보충 코팅 금속을 용융시키기 위한 로와 보충 코팅 금속을 상기 코팅 트레이에 공급하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  30. 제19항에 있어서, 이탈 립이 측면 종료 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  31. 제30항에 있어서, 측면 이탈 립이 직선의 중심부와 테이퍼된 모서리부를 갖는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  32. 제30항에 있어서, 측면 이탈 립이 스트립 상에 코팅 금속의 세로 방향으로 연장하는 스트라이프를 공급하기 위한 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  33. 제19항에 있어서, 이탈 립이 직선의 종료 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
  34. 스트립의 양 표면을 금속으로 메니스커스 코팅하는 장치에 있어서, 비산화성 분위기를 함유하는 밀봉 챔버에 의하여 둘러싸인 코팅 금속을 담고, 강 스트립의 양 사이드에 위치시키기 위하여 코팅 트레이 중의 두개가 서로 각각에 대하여 이격되고 각 코팅 트레이는 이탈 립을 포함하는 수평으로 위치된 제거 가능한 다수의 코팅 트레이와, 보충 코팅 금속을 용융시키기 위한 로와, 용융 보충 금속을 코팅 트레이에 공급하기 위한 수단과, 이탈 립을 횡단하여 강 스트립을 이동시키기 위한 수단과, 이탈 립을 통과한 스트립을 안내하기 위해 이탈 립 아래에 위치되는 안정화 롤러와, 코팅 트레이의 코팅 금속의 수준을 이탈 립을 거친 코팅 금속의 연속적인 유동이 스트립의 대향 표면으로 공급되도록 이탈 립의 상부 높이에 대해 제어되는 수준으로 유지시켜주는 수단과, 스트립의 각 표면상의 코팅 금속의 두께를 조절하기 위하여 스트립의 대향 표면과 이격되고 스트립의 대향 표면을 횡단하도록 이탈 립의 상부에 위치되는 한 쌍의 제트 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 메니스커스 코팅 장치.
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