KR100358829B1 - 코팅 플랜트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커버 재료로 스트립형 재료를 코팅하는 코팅 플랜트에 있어서, 코팅될 스트립형 재료가 코팅 베스내로 안내되어 코팅 베스내에 부분적으로 침지되어 있는 두 개의 코팅 롤 사이에서 코팅 베스의 외부로 스트립 노즐을 지나게 안내되며, 코팅 롤(3,4)의 베어링이 코팅 베스(2)의 외측에 배열되는 코팅 플랜트에 관한 것이다. 바람직하게는, 스트립형 재료는 적어도 하나가 코팅 베스의 외측에 배열되는 하나 이상의 편향 롤에 의해 코팅 베스내로 안내된다.

Description

코팅 플랜트{Coating plant}

본 발명은 스트립형 재료를 커버 재료로 코팅하는 코팅 플랜트에 관한 것이며, 코팅될 스트립형 재료는 코팅 베스(bath)내로 안내되고 부분적으로 코팅 베스내에 침지되어 있는 두 개의 코팅 롤 사이에서 코팅 베스밖으로 스트립 노즐을 지나게 안내된다.

스트립형 재료를 코팅하는 코팅 플랜트는 오랫동안 다양한 형태로 공지되었다. 그러한 플랜트의 목적은 액체 매체, 예를 들면 용융 아연, 주석 또는 그 합금 또는 색조 재료로 금속 스트립, 플라스틱 재료 스트립, 섬유 스트립 또는 종이 스트립 등 다양한 형태의 스트립형 재료를 커버하는 것이다. 주석 또는 아연으로 스트립형 재료를 코팅하기 위한 코팅 베스는 재료가 용융되어 있는 용융 베스의 형태이다.

초기에 언급된, 예를 들면 JP-55128570 에서의 코팅 플랜트는 오랫동안 공지되었다. 이 코팅 플랜트에는 베스를 통해 스트립을 안내하는 편향 롤이 설치되며 이 편향 롤은 그 베어링과 함께 코팅 베스내에 완전히 침지된다. 또한, 코팅 베스내에 부분적으로 침지되는 두개의 코팅 롤이 설치되며 그 베어링도 마찬가지로 코팅 베스내에 침지된다. 상기 스트립형 재료는 편향 롤 주위에서 안내된 다음 두개의 코팅 롤 사이의 갭을 통해 스트립 노즐을 향해 진행한다. 상기 편향 롤은 스트립형 재료가 두개의 코팅 롤 사이의 갭을 통해 상향으로 통과하도록 코팅 플랜트의 코팅 베스내에 있는 코팅 롤 하부에 배열된다. 따라서, 상기 스트립은 저부로부터 두개의 코팅 롤 사이의 갭을 통해 상향으로 통과하는 위치로 편향 롤에 의해 먼저 이동하게 된다.

이러한 코팅 플랜트에서는 코팅 롤의 베어링과 편향 롤의 베어링이 코팅 베스내에 또한 침지되기 때문에, 고 마찰 및 유속에 관련된 응력 뿐만 아니라 열 응력을 고려할 때 상당한 마모가 생기므로 자주 교체되어야 한다. 그러나, 그러한 교체는 롤들이 들어올려져야 되기 때문에, 완성 라인이 정지되어 상당한 시간이 소비되었다. 이러한 결과로 플랜트가 작업 상태로 복귀되기까지 연속적인 작동이 방해받고 교체에 따르는 많은 작업 단계가 발생하였다.

더욱이, 코팅될 스트립이 종래 플랜트에 제한없이 재빨리 이동될 수가 없었다. 재료의 초과량은 코팅 롤이 서로 소정의 거리로 배열되기 때문에, 비교적 고속으로 베스밖으로 끌려간다. 따라서, 더 많은 재료량이 스트립 노즐에 의해 스트립핑되어야만 한다.

스트립이 상당한 고속으로 이송되는 코팅 베스의 경우에 있어서 스플래쉬 (splash) 현상을 방지하기 위하여, 안내 롤을 배치하는 것이 JP-A 55085664 에 공지되어 있으며, 코팅될 스트립은 안내 롤을 통해 코팅 베스의 표면상으로 또는 코팅 베스의 표면 하부로 이동되므로, 코팅될 스트립과 롤 사이의 접촉점과 코팅 베스의 표면간의 거리는 롤 직경내에 놓이게 된다. 또한, 상기 종래의 플랜트는 롤과 코팅될 개재 스트립 사이의 접촉 가압력을 코팅될 스트립이 휘지않게 조절한다. 그러나, 이러한 종래 플랜트에서, 편향 롤에 추가하여, 베어링이 코팅 베스내에 배치되도록 적어도 하나의 안내 롤이 코팅 베스내에 침지된다. 따라서, 이러한 배열은 베어링에 대한 상술된 마모 환경을 수반하게 되어 대응 롤을 교체할 필요가 있어 플랜트를 정지시킨다. 대조적으로, 본 발명의 목적은 가동 부품들의 수명이 연장되고 코팅될 스트립의 속도를 증가시킬 수 있는 최초 언급된 형태의 코팅 플랜트를 제공하는데 있다. 이 목적은 코팅 롤의 베어링을 코팅 베스 외측에 배치함으로써 해결된다.

이러한 형태의 코팅 플랜트의 구조에 있어서는, 코팅 롤의 베어링이 코팅 베스의 외측에 놓이게 되어 코팅 롤의 베어링이 단지 정상적인 마모만 적용받는다. 게다가, 상기 롤 및 그 베어링은 외측으로부터 보다 쉽게 접근될 수 있으므로, 베어링 또는 롤에 결함이 생겼을 때 교체를 실행하는 데 최소의 시간만이 필요하게 된다. 코팅 롤의 베어링과 그 축이 코팅 베스의 외측에 배치되기 때문에, 매우 적은 코팅 재료가 코팅 베스 밖으로 동반되고, 코팅 베스 표면과 롤 표면 사이의 공간이 코팅 재료로 먼저 충진되고 부착된 재료는 단지 코팅에만 이용되므로, 다른 추가 재료가 롤 상부에 존재하지 않는다. 청구된 코팅 플랜트는 보다 고속의 스트립을 얻을 수 있다. 또한, 롤 상부에서 초과하여 존재하는 코팅 재료는 롤에 의해 스트립에서 멀리 이송되므로, 코팅 재료는 스트립에서 메니스커스(meniscus)가 존재하지 않게 나타난다.

특히, 코팅 베스에서의 침지가 단기간이기 때문에 갈바닐링(galvannealing)공정을 사용할 때 효과가 더욱 좋다.

상기 롤은 베어링이 코팅 베스의 외측에 장착되더라도 코팅 롤의 서비스 수명을 증가시키기 위해 특별하게 코팅되어도 좋다.

또한, 정비 비용이 상술된 장점 때문에 이전의 플랜트의 경우보다 실질적으로 낮게 된다.

효과적인 개발은 종속 청구항에 의해 특징된다.

상술된 형태의 코팅 플랜트의 편향 롤 베어링의 서비스 수명과 관련하여 효과가 달성되며, 한 편향 롤 또는 모든 편향 롤의 베어링이 코팅 베스의 외측에 배치되면 스트립형 재료는 하나 이상의 편향 롤에 의해 코팅 플랜트내로 안내된다. 이러한 편향 롤 베어링의 배열은 코팅 베스를 유지하는 코팅 재료 콘테이너가, 하나의 편향 롤은 코팅 베스의 코팅 롤 하부에 항상 위치하게 되는 종래 코팅 플랜트의 경우보다 실질적으로 얕게될 수 있다. 이것은 자연적으로 코팅될 스트립형 재료를 위해 소정의 편향 롤이 필요없는 플랜트 구조로 응용되며, 여기에서 스트립형 재료는 코팅 롤로 직접 이송되어 그중 하나에 의해 편향된다.

코팅 베스의 외측에 배치되는 단 하나의 편향 롤이 제공되어도 좋다. 이경우에, 상기 롤은 최소의 마찰 소모로 작동된다. 또한, 상기 편향 롤이 코팅 베스의 외측에 배치되거나 편향 롤이 설치되지 않으면, 코팅 베스는 특히 작게 된다.

코팅 롤은 수평 및 수직으로 효과적으로 이동될 수 있으므로, 플랜트는 코팅될 스트립의 두께가 상이해도 적용될 수 있다.

코팅 롤과 스트립형 재료로부터의 거리가 조절되면 차별적인 코팅이 달성될 수 있다.

스트립 노즐은 전기적으로 가열되는 것이 바람직하고, 이 경우 스트립 노즐은 쉽게 조절될 수 있다. 후드의 사용은 특히 금속 코팅의 경우에 폐쇄 분위기로 인한, 예를 들면, N₂로 인한 코팅의 산화를 효과적으로 방지한다. 상기 코팅의 점성은 높은 스트립핑 매체 온도로 후드 하부에서 유지될 수 있으므로, 초과 코팅 재료가 확실하게 스트립핑될 수 있다. 코팅될 스트립의 속도는 높은 코팅 재료 점성으로 또한 직접 증가될 수 있다. 최대 600 ℃의 온도가 금속 재료의 고온 스트립핑에 사용된다. 이것은 갈바닐링 공정에 있어서 중요한 장점이 된다.

상이한 직경의 코팅 롤이 사용될 수 있고, 원심력으로 인해 코팅 매체가 스플래쉬되는 것을 방지하기 위해 고속의 경우에 더 큰 코팅 직경이 선택된다. 분당 30 내지 300 미터의 다양한 스트립 속도가 달성될 수 있다.

편향 롤이 코팅 베스내에 침지되면, 코팅 롤 뿐만 아니라 편향 롤에 축적된 슬래그를 스트립핑하기 위한 스트립퍼가 설치되는 것이 바람직하다.

스트립형 재료는 금속 스트립, 플라스틱 스트립, 섬유 스트립 또는 종이 스트립일 수 있다. 따라서, 적절하게 코팅 온도를 설정한 다른 코팅 베스가 사용된다. 사용되는 코팅 재료는 예를 들면, 아연, 알루미늄, 주석 및 다양한 형태의 합금일 수 있으며, 예를 들면 액체 및 물에 용해된 색조 분말 양쪽을 사용하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예는 도면을 기초로 하여 일예로서 서술된다.

도 1은 편향 롤 및 코팅 롤의 베어링이 코팅 베스 상부에 놓이고, 롤들이 모두 코팅 베스내에 부분적으로 침지되는 코팅 플랜트의 단면도.

도 2는 편향 롤 및 그 베어링 전체가 코팅 베스의 외측에 배치되고 코팅 롤이 부분적으로 침지되며 이들 롤의 베어링이 코팅 베스 상부에 놓이는 코팅 플랜트의 단면도.

도 3은 편향 롤이 장착된 코팅 플랜트의 오븐 노즐 돌출부의 단면도.

도 4는 편향 롤이 없으며 스트립형 재료가 코팅 롤중 하나의 주위로 직접 안내되어 롤 사이를 지나는 코팅 플랜트의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 콘테이너 2 : 코팅 베스

3 : 전방 코팅 롤 4 : 후방 코팅 롤

7 : 상부 베스 레벨 8 : 편향 롤

9 : 베어링 10 : 스트립

11 : 예열 오븐

도 1에 따른 코팅 플랜트는 먼저 그 기본 구조 관점에서 서술되며, 보다 상세한 것은 서술과 연관하여 행해진다.

상기 코팅 플랜트는 코팅 재료의 코팅 베스(2)를 포함하는 코팅 재료 콘테이너(1)를 구비한다. 상기 코팅 재료는 용융 주석, 아연, 알루미늄 또는 다양한 형태의 합금 또는 수용성 색조 분말로 이루어진다. 도 1에 따른 도시된 실시예에 있어서, 코팅 재료 콘테이너(1)는 코팅 베스(2)를 포함하는 코팅 탱크이다.

전방 코팅 롤(3) 및 후방 코팅 롤(4)은 그 베어링(5,6)이 각각 코팅 베스(2)의 상부 베스 레벨(7) 상부에 배치되도록 코팅 베스내에 침지된다.

또한, 편향 롤(8)도 이 실시예에서 코팅 베스(2)내에 침지된다. 역시 상기 롤의 베어링(9)은 코팅 베스(2)의 상부 베스 레벨(7) 상부에 배치된다.

전방 및 후방 코팅 롤(3,4)은 구동되거나 구동되지 않아도 좋다. 코팅 롤(3,4)은 작은 갭에 의해 서로 분리되므로, 코팅될 스트립(10)은 갭을 통과하여 후방 코팅 롤로 진입하고, 상기 코팅 롤은 대개 구동되지 않는다. 상기 전방 및 후방 코팅 롤(3,4)은 모두 수직 및 수평으로 조절가능하도록 배열된다. 따라서, 상기 코팅 플랜트는 최적의 코팅이 달성되도록 상이한 두께의 코팅용 스트립에 세팅될 수 있다.

상기 코팅될 스트립(10)은 예열 오븐(11)에서 후방 편향 롤(8)로 안내되어 롤 주위를 선회하여 후방 코팅 롤(4)로 이송되고 전방 및 후방 코팅 롤(3,4) 사이의 갭을 통과하여 코팅 베스밖으로 빠져나간다.

이미 언급한 바와 같이, 코팅 베스는 커버를 갖는 스트립(10)을 제공하기 위하여 상이한 액체로 이루어진다. 상기 베스는 최대 700℃의 온도에 있게 된다.

이러한 종류의 코팅 플랜트 작동중에, 코팅될 스트립은 예열 오븐(11)에서 예열된 후에 코팅 베스(2)내에 침지되고 편향 롤(8) 주위를 후방 코팅 롤(4)의 방향으로 선회하는 공정에서 상기 롤 주위에서 안내되어 두개의 코팅 롤(3,4) 사이의 갭을 통해 코팅 베스밖으로 빠져나간다. 상기 후방 코팅 롤(4)은 구조적 표면을 가지며, 예를 들면 그 측면상에 코팅될 스트립상에 평평한 코팅을 얻도록 형성되거나 거칠게 된다.

상기 두개의 코팅 롤(3,4)은 서로 조절가능한 최소의 갭으로 배열된다. 구동되는 바와 상관없이, 전방 코팅 롤(3)은 베스 표면과 스트립 및 그 측면 사이의 빈 공간으로 코팅 재료를 유도하므로, 그 외주면은 측면상에서 코팅될 스트립상에 평평한 코팅을 만든다. 코팅될 스트립(10)의 양 측면은 코팅 롤(3,4) 사이의 갭에서 침지된 후에 잉여 코팅 재료를 운반한다. 동반된 코팅 재료의 양은 코팅 롤(3,4)의 축이 코팅 베스(2)의 베스 레벨(7) 상부에 배치되기 때문에 매우 작다. 코팅될 스트립은 양 측면상의 코팅 재료의 박층에 의해 커버되어 코팅 재료의 소비가 극히 낮게 된다.

가능한 한 평평한 코팅을 얻기 위하여, 스트립 노즐(12,13)은 코팅 롤(3,4) 상부에서 코팅될 스트립의 한 측면상에 각각 하나씩 설치된다. 그러나, 다수의 스트립 노즐이 각 측면상에 층층이 배열되어도 좋다.

스트립 노즐(12,13) 뿐만 아니라 용융 베스의 상부 베스 레벨 위에 배열된 코팅 롤(3,4)의 일부도 본 실시예에서 후드(14) 내에 배열된다. 상기 후드(14)는 코팅 재료가 개선된 조건하에서 벗겨질 수 있게 한다. 상기 후드(14)는 스트립핑이 폐쇄 분위기에서 수행되도록 하여 코팅 재료에 스킨이나 슬래그가 형성되는 것을 방지하는 공간을 형성한다. 상기 폐쇄 분위기는 예를 들면, N₂분위기 또는 다른 가스 분위기일 수 있다. 질소 또는 공기 등의 가스 분위기는 스트립 노즐에 의해 이송된다. 상기 가스 분위기는 스트립 노즐에서 예열되는 것이 바람직하다. 상기 스트립 노즐은 전기적으로 가열되며, 이것은 간단한 온도 조절의 잇점을 제공한다. 스트립 가스의 배출 온도는 소위 고온 스트립핑의 경우 최대 600℃ 이다. 전방 및 후방 코팅 롤(3,4) 양쪽은 비교적 큰 직경을 가지므로 코팅 매체가 분당 300미터의 비교적 높은 스트립 속도에서의 원심력으로 인해 튀는 것을 방지한다. 코팅 롤에 부착되는 슬래그 또는 잉여 코팅 재료를 제거하기 위하여, 스트립퍼가 외주면상에 작용한다.

스트립 노즐(12,13)의 배출 온도는 효과적인 스트립핑을 달성하기 위하여 대기 온도보다 실질적으로 높다. 두개의 스트립 노즐(12,13)은 코팅 두께의 차이에 따라서 스트립핑이 변화될 수 있도록 상이한 송풍 강도로 세팅될 수 있다.

도 2는 베어링(9) 뿐만 아니라 전체 편향 롤(8)이 코팅 베스(2)의 외측에 배치되도록 편향 롤(8)이 예열 오븐(11)의 배출구에 장착되는 코팅 플랜트의 다른 실시예를 도시한다. 그러나, 편향 롤(8)은 본 실시예에서도 예열 오븐(11)의 단부에 또한 배치된다. 코팅될 스트립(10)은 편향 롤의 주위를 경유하여 후방 코팅 롤(4)을 향한 경로상에서 코팅 베스(2)내에 침지된다. 코팅 작동은 도 1에 따른 실시예와 동일하며, 따라서 스트립 노즐(12,13)도 도 2에 따른 실시예에 설치되어 있다.

도 1 및 2에 따른 코팅 플랜트는 코팅 재료 콘테이너(1)가 매우 깊게 될 필요가 없기 때문에 콤팩트한 구조를 갖는다. 코팅될 스트립은 고속으로 플랜트를 통해 이동될 수 있다.

전방 및 후방 코팅 롤은 수평 및 수직으로 조절가능할 뿐만 아니라, 차이가 있는 코팅을 허용하도록 그 중심축이 엇갈리게 될 수 있다.

도 3은 플랜트의 예열 오븐이 쉽게 서비스되고 정비될 수 있도록 예열 오븐(11)의 배출 단부가 어떻게 형성되었는 지를 도시한다.

편향 롤(8)은 힌지에 의해 오븐의 단부에 장착된 다른 후드(17) 하부에 배치된다. 상기 후드(17)는 편향 롤(8)이 교체되거나 서비스될 경우에는 선회될 수 있다.

도 4는 편향 롤이 없는 코팅 플랜트를 도시하며 대신에 코팅될 스트립은 예열 오븐(11)의 배출구에서 인접한 코팅 롤(4)로 직접 이송되고 이 코팅 롤 주위와 코팅 롤(3,4) 사이에서 안내된다. 회전 부품으로서 코팅 롤(3,4)만이 제공되므로 마모되는 부품수가 최소로 유지된다.

Claims (17)

1. 코팅될 스트립형 재료가 코팅 베스내에 부분적으로 침지된 두 개의 코팅 롤 사이의 코팅 베스내로 안내되고, 상기 코팅 베스의 외부로 배출되어 상기 스트립형 재료의 양측의 스트립 노즐을 통과하도록 안내되는, 커버 재료로 스트립형 재료의 양 측면을 코팅하는 코팅 플랜트에 있어서,

   상기 플랜트의 모든 롤의 베어링은 상기 코팅 베스(2)의 외측에 배치되고,

   상기 두 개의 코팅 롤(3,4)은, 상기 스트립형 재료가 상기 코팅 롤(3,4)을 통과하여 코팅 베스(2)로부터 배출될 때 상기 코팅 베스의 표면과 상기 롤의 표면 사이의 공간이 코팅 재료로 우선 채워지도록, 서로 간에 조절 가능한 최소한의 갭을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스트립형 재료는 하나이상의 편향 롤에 의해 코팅 베스내로 안내되고, 하나의 편향 롤(8) 또는 모든 편향 롤의 베어링은 코팅 베스(2)의 외측에 배치되는 코팅 플랜트.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅 롤(3,4)중 하나는 또한 편향 롤인 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
4. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 각 편향 롤(8;...)은 상기 코팅 베스내에 부분적으로 침지되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
5. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 하나의 편향 롤(8)만이 설치되고, 이 편향 롤이 코팅 베스(2)의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
6. 제 2 항에 있어서, 잉여 코팅 재료용 스트립퍼가 상기 코팅 베스(2)내에 침지된 편향 롤 및 코팅 롤(8;3,4)상에 작용하는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 코팅 롤(3,4) 및 편향 롤 또는 롤들(8;...)은 서로 평행하게 수평 또는 수직 방향으로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅 롤(3,4)은 용융면으로부터 조절가능한 거리를 갖도록 장착되는 코팅 플랜트.
9. 제 7 항 또는 8 항에 있어서, 상기 코팅 롤(3,4)은 동반되는 재료량을 조절하기 위해 수직방향으로 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 전방 코팅 롤(3)은 공압식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
11. 제 7 항에 있어서, 편향 롤 또는 롤들(8;...)은 수평 또는 수직 방향으로 그 수직 또는 수평 위치가 평행하게 엇갈려 있는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
12. 제 1 항에 있어서, 두개이상의 스트립 노즐(12,13)이 코팅될 스트립의 하나이상의 측면상에 층층이 장착되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 스트립 노즐(12,13)은 스트립 매체를 전기적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 스트립 매체로서 공기가 사용되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 스트립 매체로서 질소가 사용되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
16. 제 12 항에 있어서, 베스 상부에 후드(14)가 배치되고, 후드 하부에 코팅 롤(3,4)과 스트립 노즐(12,13)이 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.
17. 제 16 항에 있어서, 예열 오븐의 배출구에서 힌지(18)에 의해 후드(17)가 가요성으로 장착되는 것을 특징으로 하는 코팅 플랜트.