KR100290447B1 - 스트립재료 표면의 코팅 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립 재료, 특히 비철금속 및 강(steel) 스트립의 표면을 금속 코팅물로 코팅하기 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로서, 용융 코팅물을 담고 있는 저장조의 용융조 레벨 아래에는 관통채널이 구비되어 스트립 재료가 방향전환 없이 저장조를 관통하여 이동하는 것으로 코팅이 실시된다. 관통채널 내에서 전자기진행파 필드(electromagnetic travelling field)에 의해 코팅물에 유도전류가 유도되며, 이 유도전류와 전자기진행파 필드의 상호작용으로 코팅물이 관통채널로 유출되는 것을 방지하기 위한 전자기력이 발생한다. 관통채널 및 저장조 내에서 용융체를 안정시키며, 전반적으로 유체정역학적 힘과 전자기력 사이의 균형을 이룰 수 있기 위해서, 일정한 직류 또는 교류 필드가 저장조에 근접한 영역에서 진행파 필드의 반대 방향을 향하고 이에 따라 코팅물 내에서의 이동이 감쇠된다. 이를 위해서 인덕터 위에 관통채널의 양옆에 각각 부가적인 철심이 배치되며, 부가적인 철심에는 유도코일에 평행하며 직류 또는 교류 필드가 인가될 수 있는 코일들이 장착된다.

Description

스트립재료 표면의 코팅 방법 및 장치

긴 스트립을 코팅하기 위한 방법 및 장치는 SU-저작증(Autorenschein; 獨文) 1 157/125에서 찾아볼 수 있다. 저장조의 아래에 배치된 관통채널을 통하여 용융 코팅물이 유출되는 것을 방지하기 위해서 유도 펌프의 원리를 이용한다. 용융 금속을 이동하기 위한 펌프에서는 유도작용에 의해서 발생하는 힘이 필드와 함께 금속을 요동하고 펌프에 필요한 압력을 공급한다. 용융 저장조의 하부에 이와 같은 유도펌프를 장착하고 유도펌프에 의해 채널 내에 발생한 압력이 용융 코팅물의 유체정역학적 압력(hydrostatic pressure)과 동일하게 함으로써 코팅물이 유출되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해서 진행파 필드가 저장조 바닥으로 향하여 이동하도록 인덕터(inductor)를 스위칭하여 유출을 방지한다.

용융 코팅물 내에서 유도된 전류와 자기장의 상호작용으로 인하여 채널 전체 길이를 따라 인덕터 영역 내에서 전자기력이 발생한다. 채널을 따라 횡단면 각각에 작용하는 전자기력을 모두 더한 결과로 이 힘 때문에 발생하는 압력이 저장조 바닥의 방향에서 채널을 따라 증가한다. 이론적으로, 유도펌프의 펌프작용에 의해서 발생하는 압력과 저장조 내의 유체정역학적 압력이 같아지는 길이에서 관통채널을 통한 유출이 중지되어야 한다.

그러나 실제로 관통채널 내에서의 전자기 작용은 복잡한 양상으로 이루어지는 것으로 알려져 있다. 왜냐하면 코팅물이 액상이므로 액상층이 서로에 대해 상대적으로 이동한다는 점을 고려해야만 하기 때문이다. 스트립형 재료를 관통시키는 관통채널처럼 특히 평평하며 폭이 넓은 관통채널에서 요구되는 바와 같이, 전자기력이 가능한 한 균일하게 분포되도록 인덕터를 설계하지 않는다면 전자기력이 채널의 횡단면에서 불균일하게 분포하며, 끝에서 영(0)으로 떨어질 수도 있다.

어떠한 경우에도, 저장조의 관통채널의 유출영역에서 자기력이 불균일하게 분포하고 있기 때문에 자신이 와류를 발생시킨다. 즉, 채널의 중심부에서는 코팅물이 진행파 필드 방향으로 이동하지만, 측면 영역에서는 코팅물로 인한 균일한 유체정역학적 압력의 영향하에 코팅물이 반대방향으로 이동한다. 높은 유동 속도 때문에 관통채널의 마모가 증가한다.

본 발명의 과제는 앞서 말한 단점들을 제거함과 동시에, 관통채널 및 저장조내에서 용융체를 안정시키며, 전반적으로 유체정역학적 힘과 전자기력 사이의 균형을 이루도록 하는 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 스트립 재료, 특히 비철금속 및 강(steel) 스트립의 표면을 금속 코팅물로 코팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 용융 코팅물을 담고 있는 저장조의 용융조 레벨 아래에는 관통채널이 구비되어 스트립 재료가 방향전환 없이 저장조를 관통하여 이동하는 것으로 코팅이 실시된다. 관통채널 내에서는 전자기진행파 필드(electromagnetic travelling field)에 의해 코팅물 내에 유도 전류가 유도되며 이 유도 전류는 전자기진행파 필드와 상호작용하여 코팅물이 관통채널로 유출되는 것을 방지하기 위한 전자기력을 발생시킨다.

제1도는 본 발명에 따른 장치의 단면도이다.

제2도는 제1도의 장치를 A-A선을 따라 절단한 횡단면도이다.

본 발명의 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 방법은 저장조에 인접한 영역에서 진행파 필드를 일정한 교류 또는 직류 필드와 중첩시키는(superpositioning) 단계를 포함한다. 이 중첩된 필드로 인하여 코팅물의 이동이 감쇠된다. 진행파 필드의 반대 방향으로 일정한 필드를 향하게 함으로써 전자기력, 특히 저장조에 근접한 관통채널 입구 영역에서의 전자기력을 감쇠시켜 이 지점에서 불균일한 힘이 균일하게 되도록 한다.

본 발명에 따르면, 이러한 방법을 수행하기 위한 장치는 삼상전류 인덕터를 포함한다. 삼상전류 인덕터는 관통채널의 양옆에 위치하며, 코팅물 내에 유도전류를 발생시킨다. 삼상전류 인덕터는 철심과 코일을 포함하며, 코일은 관통채널에 직각으로 배치된 홈에 형성되어 있다. 이 장치는 관통채널 양옆의 각 인덕터 위에 위치하고 인덕터의 코일에 평행하며, 직류 또는 교류가 인가될 수 있는 코일들로 이루어진 부가적인 철심을 포함하는 것으로 개선된다. 부가적인 코일들은 본 발명이 제안한 일정한 필드가 진행파 필드와 중첩되도록 하여 이 영역에서 코팅물이 안정될 수 있도록 한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 직류 또는 교류를 인가할 수 있는 코일들의 철심은 L-자형이다. 이 경우, L자 철심의 한 변의 전면(前面)이 인덕터의 철심에 인접하고, 다른 한 변의 전면은 관통채널을 향한다. L-자형 철심이 직각으로 꺾여 있기 때문에 진행파 필드로 야기되는 전자기력과 동일한 힘이 효력을 갖는 방향으로 부가적인 코일의 자기장이 생성된다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 따르면, 관통채널과 마주보는 L-자형 철심의 변은 가장자리보다 그 중심부가 관통채널에서 더 많이 떨어져 있다. 따라서 관통채널에서 전자기력이 불균일하게 분포한다. 예를 들면, 이 변의 전면과 관통채널 측면부 사이의 거리는 채널의 중심부와 변의 전면 사이 간격의 10%에 불과할 수 있다. 이러한 거리의 변화는 중심부에서 가장자리에 이를 때까지 연속적이다.

본 발명에 따라 금속채널의 내구성이 길어질 뿐만 아니라 코팅이 산화될 위험도 줄어들어 코팅의 질이 향상된다.

본 발명의 실시예는 도면에 나타나 있으며 계속해서 설명한다.

제1도를 참조하여 설명하면, 내화 저장조(B) 내에는 용융 코팅물(Z), 예를 들어 아연이 담겨져 있다. 저장조(B)의 바닥에 위치하는 세라믹 소재로 만들어진 관통채널(5)을 통하여 아래에서 위로 코팅하고자 하는 재료, 예를 들어 강철 스트립(S)이 이동한다. 저장조(B)와 관통채널(5)은 상이한 용융코팅물의 용이한 사용을 위해 교체가능하게 되어 있다.

저장조(B)의 바닥에서 아래로 연장되어 있는 관통채널(5)의 양옆에는 인덕터가 설치되어 있고, 인덕터들은 홈 내에 부설되어 있는 코일(2)과 철심(1)으로 이루어져 있다. 이 코일(2)에 삼상전류가 인가되어 인덕터 내에 진행파 필드가 발생하고, 전자기진행파 필드와 상호작용으로 위로 향하는 전자기력이 발생한다. 이와 같이 전자기력과 코팅물(Z)로 인한 유체정역학적 힘이 균형을 이루면 코팅물(Z)이 관통채널(5)에서 유출되는 것이 방지된다.

인덕터 내에서 발생한 진행파 필드는 채널의 폭 전반에 걸쳐 일정하지 않기 때문에 관통채널의 바닥에 근접한 영역에서 와류(渦流)를 유도하고 이 와류는 이 영역 및 저장조(B) 내의 코팅물의 난류를 야기한다. 이를 방지하기 위해서 인덕터의 철심들(1) 외에 저장조(B)와 인덕터 사이에 부가적인 철심(3)이 형성되어 있으며, 부가적인 철심에도 코일(4)이 감겨져 있다. 그러나 이 코일에 직류 또는 교류 전류가 인가되면 진행파 필드로 인해 생성되는 전자기력의 반대 방향을 향하는 힘을 발생시키는 일정한 전자기장이 발생한다. 따라서, 관통채널(5)의 상부 영역에서 코팅물의 난류가 감쇠하며, 용융조의 움직임이 크게 안정된다.

제1도를 보면, 부가적인 코일의 철심(3)이 L-자형이며, 상대적으로 긴 변은 관통채널(5)에 인접하고 비교적 짧은 변은 인덕터의 철심에 인접함을 알 수 있다.

제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 이 L-자형 중심부는 가장자리보다 관통채널의 외벽으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 이와 같이 진행파 필드로 야기되는 전자기력의 불균등한 분배를 고려하며 코팅물에 균등한 작용이 미친다.

Claims (5)

1. 스트립 재료의 표면을 금속 코팅물로 코팅하는 방법으로서, 용융 코팅물을 담고 있으며 저장조 내에 배치되어 용융조- 여기서 상기 저장조의 용융조 레벨 아래에는 관통채널이 구비되어 상기 스트립 재료가 상기 관통채널을 통하여 상기 용융조로 이동하여 금속 코팅물로 코팅됨- 를 관통하여 수직 방향 위쪽으로 상기 스트립 재료를 이동시키는 단계, 철심을 포함하는 인덕터 수단에 의해 발생하는 전자기적 진행파 필드로 상기 관통채널 내의 상기 코팅물에 유도 전류를 유도하고, 상기 유도전류와 상기 전자기적 진행파 필드의 상호작용을 통하여 전자기력을 발생시켜 상기 코팅물이 상기 관통채널 밖으로 유출되지 않도록 하는 단계 및 상기 저장조와 인접한 영역에서 상기 인덕터 수단의 철심 상부와 상기 저장조의 하부 사이에 배치된 부가적인 철심으로 상기 진행파 필드의 반대 방향으로 일정한 직류 필드 또는 교류 필드를 향하게 하여 상기 코팅물의 이동을 감쇠시키는 단계를 포함하는 코팅방법.
2. 용융 코팅물을 담고 있는 내화 저장조(B), 상기 저장조에 연결되어 길이축을 가지는 통로를 정의하며, 서로 마주하는 2 개의 외부면을 가지는 관통채널, 상기 관통채널의 2개의 외부면에 위치하여 상기 코팅물에 유도 전류를 발생시키며, 상기 관통채널에 직각으로 배치된 홈을 가지는 철심과 상기 홈 안에 배열된 코일을 포함하는 삼상전류 인덕터 수단 및 상기 관통채널의 2개의 외부면의 상기 인덕터 수단의 철심 중 하나 위에 각각 배열되고, 상기 인덕터 수단의 코일과 평행하고, 직류 또는 교류가 인가되는 코일을 가지며 서로 분리되어 있는 부가적인 철심을 포함하는 코팅장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 부가적인 철심이 L-자형상이고, 상기 L-자형상의 제1 변은 상기 인덕터 수단의 철심에 인접하고, 제2 변은 상기 관통채널의 외부 면중 하나를 향하는 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 부가적인 철심의 상기 제2 변은 상기 관통채널과 마주보는 전면을 가지며, 상기 전면의 바깥 가장자리에서 상기 관통채널까지의 거리는 상기 전면의 중심부에서 상기 관통채널의 거리보다 더 작은 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 저장조 및 관통채널이 서로 다른 용융 코팅물을 담을 수 있도록 교체 가능한 것을 특징으로 하는 장치.