KR100363525B1 - 드로스 수집용 아연 포트 - Google Patents
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Abstract
강철 스트립을 갈버나이징하는 아연-코팅 포트는 그 저부 면을 따라서 2개 레벨로 구분 구성된다. 제 1 얕은 레벨은 코팅 롤 밑에 배치되어서, 용융 아연-코팅 금속 흐름 율이 상대적으로 높은 영역을 발생시키는 것이다. 드로스 입자는 현수 유지되어 이러한 영역에서 아연-코팅 포트의 저부에 축적되지 않는다. 제 2 깊은 레벨은 제 1 레벨의 일 측에 배치된다. 이러한 제 2 레벨은 용융금속 흐름 율이 드로스 입자의 터미널 속도보다 낮은 공간을 발생하는 것이다. 이러한 사실은 이러한 영역에 드로스 입자의 침전을 촉진시키는 것이다. 이것은, 코팅 공정을 방해하지 않고, 기구적 스코프(mechanical scoops)와 같은 드로스 제거 메카니즘에 의해 또는 펌핑에 의해 후에 제거되는 저부 드로스용 축적 영역을 제공하는 것이다.
Description
강철은 아연으로 코팅되어서 강철이 부식되는 것이 방지된다. 아연 코팅은 아연-함유 금속의 용융 욕조를 통해 강철 물품을 담그거나(dipping) 또는 지나가게(passing)하여 코팅을 이루는 것이다. 이러한 공정은 "갈버나이징(galvanizing)", "고온 갈버나이징(hot galvanizing)" 또는 "고온-딥 갈버나이징(hot-dip galvanizing)"으로 언급되는 것이다.
코팅 공정은, 일반적으로 코일에 권취되는 피코팅 강철이 스트립일 때 연속식으로 작업될 수 있는 것이다. 스트립은 코일에 비권취되고, 이것이 용융 욕조에 유입되기 전에 소제, 어닐링 및/또는 달리 준비되는 것이다. 다음, 욕조 내에 담겨지는 코팅 롤 밑으로 향해진다. 코팅 롤 밑으로의 이동 후에, 스트립이 욕조를 이탈한다.
코팅 공정 중에, 용융 욕조에는 드로스가 형성된다. 드로스의 일 형태인 저부 드로스는 아연-철 금속간 화합물의 우월적 델타 상(FeZn7)의 것이다. 그리고, 일반적으로 오스월드 라이펀 동작(Oswald ripening)으로 입자가 성장한다. 입자는 임계 크기에 이른 후에 아연 코팅 포트의 저부에 정착한다.
현저한 량의 저부 드로스가 축적되면, 예를 들어 욕조를 통하여 지나가는 강철 스트립에 의해 발생되는 와류가 축적된 저부 드로스 미립자를 제거하여, 강철 스트립과의 접촉이 이루어지는 것이다. 이러한 사실은 최종 코팅 스트립에 결점을 초래되게 한다. 결점이 있는 생성물은 스크랩(scrap) 처리를 받거나 또는 헐값으로 판매가 이루어지는 것이다.
드로스는 일반적으로 코팅 포트로부터 일정한 간격으로 제거된다. 일반적으로, 드로스는 코팅 포트의 저부로부터 스코프 작업(scooping)으로 제거된다. 이러한 작업을 수행하기 위해, 코팅 작업은 이러한 제거 과정 중에는 정지되어야 하는데, 그 이유는 드로스가 코팅 포트의 전체 저부를 가로질러 침전되기 때문이다. 이러한 다운-시간은 다른 연속식 작업에 비해 비용 소모적이며 비효율적인 것이다. 양호하게는, 코팅된 금속 스트립에 면 결함을 초래하지 않는 방식으로 코팅 공정을 방해하지 않고 제거되어야 하는 것이다.
현재, 저부 드로스를 최소화하려는 많은 노력이 있어왔다. 예를 들면, 1879년 10월 21일자 모어우드(Morewood)에게 허여된 미국특허 제 220,768호는, 탱크의 제 1 파트가 탱크의 제 2 파트 보다 더 깊게 구조된 2개 레벨 코팅 탱크를 개시하고 있다. 탱크에서의 보다 앝은 파트는 탱크의 정상부에서 배플(baffles)을 가지고 있어서, 아연 금속, 산화 아연 및 철-알루미늄-아연 금속간 미립자의 혼합물인 드로스 또는 면 "스쿠루프(scruff)"를 수집한다. 상기 특허는 저부 드로스를 언급하는 2개 레벨 탱크의 사용에 대한 논의가 없는 것이다. 본 발명과는 다르게, 코팅이 탱크의 깊고 얕은 섹션 모두에서 발생하는 것이다.
1932년 7월 26일자 소버(Shover)에게 허여된 미국특허 제 2,159,297호는 코팅금속용 장치를 개시하고 있다. 상기 특허는 정착된 저부 드로스의 제거를 허용하는 코팅 챔버의 저부에 부착되는 파이프의 사용을 개시한 것이다. 코팅 영역으로부터 떨어져 특정한 수집 영역에 드로스가 퇴적하도록 촉진하므로써 드로스가 코팅질을 저하시키지 않도록 하는 2개 레벨 탱크의 사용을 교시하고 있지 않은 것이다.
1981년 6월 23일자 군지 외(Gunji et al.,) 다수인에게 허여된 미국특허 제 4,275,098호는 연속식 고온 딥 갈버나이징 강철 스트립용의 장치 및 방법을 기재하고 있다. 상기 특허는 금속 코팅이 발생하는 제 1섹션이 보다 더 깊은 제 2섹션 안으로 트인 구멍을 가진 각진 저부를 구비하는, 2개 섹션 코팅 포트를 개시한 것이다. 각진 코팅 챔버의 목적은, 저부 드로스가 보다 더 깊은 섹션으로 강하할 수 있게 하여, 그곳에서 저부 드로스가 알루미늄과 반응하게 하여 면드로스를 생성하는 것이다. 저부 드로스가 없는 재료는 코팅 섹션으로 다시 재순환되고 그리고 면 드로스가 기계적으로 제거되는 것이다. 상기 특허는 보다 더 깊은 챔버로부터 저부 드로스를 제거하는 어떠한 수단의 사용도 개시하고 있지 않으며; 오히려 면 드로스를 생산하도록 알루미늄과의 저부 드로스의 반응을 필요로 하는 것이다. 상기 특허는 또한 교반 효과를 증가시켜 알루미늄과의 저부 드로스의 반응을 촉진하는 임펠러의 사용을 교시하고 있지 않는데, 이는 교반 효과를 최소로하는 수집 영역을 필요로 하는 본 발명과는 대비되는 것이다. 더우기, 드로스는 상기 특허에서 제안된 바와 같이 경사부 하방향으로 활주되지 않을 것이고; 드로스는 그 강하지역에서 정체하는 것이다. 이러한 사실은 상기 특허의 장치의 보다 깊은 섹션에 드로스가 축적되지 않을 것임을 의미하는 것이다. 드로스는 용융 금속 유동율이 낮은 지점에서 정착되는 것이다. 상기 특허의 장치는 보다 깊은 섹션을 통하여 혼합되어 흐르는 흐름을 촉진시킴으로써 보다 깊는 섹션에서의 드로스의 수집을 허용하지 않을 것이다.
1984년 10월 16일자로 히구치 외(Higuchi et al.,) 다수에게 허여된 미국특허 제 4,476,805호는 용융 코팅 금속으로 강철 스트립의 일측만을 코팅하는 장치를 기술하고 있다. 상기 특허는 2개 레벨 용융 포트를 개시한 것이다. 상기 특허의 장치는 본 발명의 딥 코팅 방법과 대조적으로 분무식 코팅기 이다. 상기 특허는 2개 레벨 용융 포트의 이점을 기술하지 않은 것이다. 상기 특허는 드로스가 보다 얕은 단부에서 정착되지 않는다는 것을 제안하고 있지 않다. 또한, 상기 특허는 보다 깊은 단부가 침전을 증진한다는 것 역시 제안하고 있지 않다. 더우기, 상기 특허의 장치에서의 코팅 작업은 수집 드로스를 제거하기 위해서는 정지되어야 하는 것이다. 이러한 사실은 스트립이 코팅되는 동안에 드로스가 저부로부터 제거되는 본 발명과 대비되는 것이다.
1996년 12월 24일자 야마나카 외(Yamanaka et al.,) 다수에게 허여된 미국특허 제 5,587,017호는 금속 코팅 강철판용 장치와 공정을 기술하고 있다. 상기 특허는 상승부에 의해 창출되는 탱크의 보다 깊은 부분에서의 침전이 촉진되도록 싱크 롤 밑에 코팅 탱크에서의 얕은 부분의 사용을 교시한 것이다. 반면에, 본 발명은 싱크 롤(sink roll)의 전방과 싱크 롤 밑에 얕은 부분을 설치하는 것이다. 상기 영역에서의 침전을 방지하도록 싱크 롤의 전방에 얕은 영역을 유지하는 것은 중요하다. 만일, 싱크롤의 전방에서 드로스가 쌓여지면, 코팅 작업을 중지하여 드로스를 소제해야만 한다. 본 발명에 따르면, 드로스가 코팅 작업을 방해하지 않고 제거되도록 싱크 롤로부터 떨어진 포트의 보다 깊은 배면부에서만 정착하도록 촉진된다. 이러한 구조 및 그와 관련된 잇점이 상기 특허에서는 제안 또는 기재되어 있지 않은 것이다. 더우기, 상기 특허 장치에서의 샤프한 모서리가 본 발명의 각진 경사부를 제안하고 있는 것은 아니다. 각진 경사부는 소제 작업을 용이하게 하며, 그러한 소제 장비는 상기 특허의 디바이스의 샤프한 모서리를 마모시킬 수 있는 것이다.
본 발명은 아연 함유 금속으로 금속 스트립을 코팅하는 코팅 포트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 저부 드로스(bottom dross)가 제거될 때까지 함유되어 코팅 공정의 간섭없이 제거될 수 있는 코팅 포트의 수집 영역에 저부 드로스의 침전이 촉진되도록 형상진 코팅 포트에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 코팅 포트의 측면을 개략적으로 나타낸 입면도.
도 2는 본 발명의 코팅 포트의 상부를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 코팅 포트의 배면을 개략적으로 나타낸 입면도.
본 발명은, 코팅 부분과 수집부분을 포함하는 아연 함유 금속으로 금속 스트립을 코팅하는 코팅 포트를 제공하는 것으로,상기 수집 부분의 깊이가 코팅 부분의 깊이보다 크고 그리고 수집 부분이:
a. 수집 부분은 코팅 부분의 일 측에만 배치되고;
b. 드로스가 수집 부분에 축적되고;
c. 용융 아연-함유 금속이 드로스의 터미널 속도보다 느린 속도로 수집 부분에서 순환하고; 그리고
d. 드로스가 코팅 공정을 방해하지 않고 수집 부분에서 제거되는, 크기 및 위치에 배치된다.또한, 본 발명은 코팅 부분과 수집 부분을 구비하는 코팅 포트, 코팅 롤, 및 드로스 제거 수단을 포함하는 코팅 장치를 제공한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 코팅 포트(10)는 코팅 부분(12)과 수집 부분(14)을 포함하는 것이다. 수집 부분(14)은 포트의 코팅 부분(12)보다 깊게 형성되고 그리고 코팅 부분의 일 측에 배치되는 것이다.
코팅 포트는 당 기술분야에서 널리 공지된 장치이다. 포트가 코팅 부분(12)과 수집 부분(14)을 포함하는 한, 여타의 코팅 포트 디자인이 본 발명에 사용될 수 있다. 일반적으로, 코팅 포트는 고온 모오타르(도시 않음)와 내화벽돌(18)이 일렬 설치된 금속 쉘(16)을 포함하는 것이다. 양호하게, 금속 쉘(16)은 구조 강으로 만들어진다. 본 발명의 코팅 포트(10)는 용융 금속을 함유하기에 충분한 세기를 가지고 약 420℃(790℉) 내지 약 482℃(900℉)의 용융 욕조의 작업 온도를 견딜수 있는 재료로 제조되는 것이다.
일반적으로 프레임(도시 않음)에 현수되는 코팅 롤(20)이 코팅 포트의 용융 금속에 담그어 진다. 코팅되는 금속 스트립(22)이 코팅 포트(10)에 용융 욕조에 유입되고, 코팅 롤(20) 둘레를 감싸고, 다음 코팅 포트(10)를 빠져나가 부가적 공정을 받기 위해 이동된다. 본 발명의 코팅 포트(10)에 이용될 수 있는 코팅 공정과 코팅 롤(20)에 타입에는 어떠한 제한도 없다. 본 발명의 코팅 포트(10)에는 용융 코팅재에 아연을 포함하는 여타의 코팅 공정이 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 포트(10)는 코팅 롤(20) 바로 밑에 코팅 포트(10)의 부분이 있는 코팅 부분(12)을 포함하는 것이다. 코팅 부분(12)은 포트의 수집 부분(14)보다 더 얕게 되어 있다. 코팅 부분(12)이 앝을수록 코팅 영역을 통하는 용융 금속의 흐름이 보다 높게 촉진된다. 이러한 높은 흐름은 드로스가 저부에 축적되는 것을 최소화 하고 그리고 드로스 입자가 용융 금속 욕조에 현수되어 유지 형성되는 것을 촉진한다. 순환성 때문에, 용융 아연 및 드로스 입자가 수집 부분(14)으로 이동한다.
코팅 포트(10)는 코팅 부분의 일 측부에 배치된 수집 부분(14)을 부가로 포함하는 것이다. 수집 부분(14)은 코팅 부분의 깊이보다 더 큰 깊이를 가지는 것이다. 이러한 더 깊은 부분은, 용융 코팅 금속의 속도가 드로스 입자의 터미널 속도보다 작은 지점을 생성하는 것이다. 이러한 사실은 수집 영역에 드로스 입자의 침전을 촉진하는 것이다. 코팅 포트(10)의 더 깊은 섹션도 코팅 영역으로부터 이동되어진 저부 드로스용 축적 영역을 제공하여, 코팅작업을 방해하지 않고 드로스 제거 메카니즘에 의해 후에 제거될 수 있는 것이다. 수집 부분(14)에 드로스 입자의 침전을 향상시키기 위해서 수집 부분(14)에 와류가 창출되는 것을 회피시킬 필요가 있다. 따라서, 수집 부분(14)은 흐름율을 증가시키는 임의적 교반기, 혼합기 또는 다른 디바이스가 부재해야만 한다.
드로스 제거 메카니즘은 공지된 구조이며 그리고 기계적 스코프 또는 펌핑 메카니즘을 구비하는 것이다. 양호하게, 드로스 제거 메카니즘은 참고로서 본원에 그 내용이 기재된 1996년 6월 19일자 메니스(Meneice)에 의해 제출된 발명의 명칭 "갈버니일링 및 갈버나이징 중에 용융 금속으로부터 저부 드로스를 제거하고 회복시키는 장치 및 방법(Method and Apparatus for Removing and Recovering Bottom Dross from Molten Metal During Galvannealing and Galvanizing)"인 미국 특허출원 제 08/792,922호로, 현재에는 미국 특허 제 5,961,285호로 특허 허여된 특허 명세서에 개시된 바와 같은 드로스 펌프(24)가 있다.
일반적으로, 코팅 부분(12)의 깊이는 최소로 되어야 하며 그리고 수집 부분(14)의 깊이는 최대로 되어야 한다. 코팅 부분(12)의 얕은 정도는 코팅 롤(20)과 같은 코팅 장비에 의해 제한을 받게 된다. 코팅 부분(12)은 용융 욕조내에 금속 스트립(22)을 완전히 잠기게 하는데 충분한 깊이를 가져야 한다. 양호하게, 코팅 부분(12)의 깊이는 약 1m(40") 내지 2.5m(100") 이다. 보다 양호하게는, 코팅 부분(12)의 깊이는 약 2.1m(83.5") 이다. 수집 부분(14)의 깊이는 용융 금속의 속도를 터미널 속도 보다 느린 속도로 저하시키기에 충분하여야 하며, 여기서 드로스 입자는 용융 욕조를 벗어나 정착할 수 있는 것이다. 수집 부분(14)의 깊이는 저부에서 수집된 드로스를 제거할 수 있는 능력에 의해 제한을 받게 된다. 양호하게, 수집 부분(14)의 깊이는 약 1.3m(52") 내지 약 3.3m(130") 이다. 보다 양호하게, 만일 드로스 펌프(24)가 수집 드로스를 제거하는데 사용된다면, 수집 부분(14)은 펌프의 길이보다 약 15.2cm(6") 더 깊게 된다. 보다 양호하게, 코팅 부분(12)의 깊이에 대한 수집 부분의 깊이의 비는 약 1.1 내지 1.5 범위에 있다. 보다 양호하게는 약 1.3 : 1 이다.
수집 부분(14)은 코팅 부분의 일 측부에 있기 때문에, 드로스는 코팅 작업을 방해하지 않고 코팅 작업 중에 제거될 수 있는 것이다. 양호하게, 수집 부분(14)은 포트의 코팅 부분(12) 뒤에 배치된다. 이러한 사실은 수집 부분(14)이 용융 욕조에 유입되는 스트립보다 용융 욕조에서 유출되는 스트립에 더 근접하다는 것을 의미한다.
코팅 포트(10)는 변이 영역(transition area)을 부가로 포함하는 것이다. 변이 영역은 코팅 포트의 수집 부분(14)과 코팅 부분(12) 사이에 배치된다. 임의적인 형태로서 예를 들어, 변이 영역은 얕은 코팅 부분(12)으로부터 깊은 수집 부분(14)으로 90도 단차(段差)질 수 있는 여타의 형태일 수 있다. 양호하게, 이것은 각진 경사부(26)이다. 보다 양호하게, 경사부는 수평적으로 측정하였을 때, 약 45도이하 이다. 가장 양호하게는 경사부는 약 30도 이다. 드로스 스코프(scoop)는 각진 경사부(26)를 보다 용이하게 소제할 수 있으며; 각진 경사부(26)는 드로스가 90도 단차로 이루어진 샤프한 모서리에서 보다는 그 둘레로부터 준설될 때 스코프에 의해 마모되지 않는다.
Claims (12)
- 코팅 부분과 수집부분을 포함하는 아연 함유 금속으로 금속 스트립을 코팅하는 코팅 포트에 있어서:수집부분의 깊이가 코팅 부분의 깊이보다 크고 그리고 수집 부분은;a. 수집 부분이 코팅 부분의 일 측에만 배치되고;b. 드로스가 수집 부분의 저부에 축적되고;c. 용융 아연-함유 금속이 드로스의 터미널 속도보다 느린 속도로 수집 부분에서 순환하고; 그리고d. 드로스가 코팅 공정을 방해하지 않고 수집 부분에서 제거되는, 크기 및 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 제 1항에 있어서, 상기 수집 부분은 코팅 부분 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 제 1항에 있어서, 상기 코팅 부분의 깊이에 대한 수집 부분의 깊이의 비는 약 1.1 내지 약 1.5 인 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 제 3항에 있어서, 상기 비는 약 1.3 : 1 인 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 제 1항에 있어서, 상기 코팅 부분의 깊이는 약 1m(40") 내지 약 2.5m(100") 이고 그리고 상기 수집 부분의 깊이는 약 1.3m(52") 내지 약 3.3m(130") 인 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 제 5항에 있어서, 상기 코팅 부분의 깊이는 약 2.1m(83.5") 이고 그리고 상기 수집 부분의 깊이는 약 2.8m(110.5") 인 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 제 1항에 있어서, 상기 수집 부분과 상기 코팅 부분 사이에 배치되는 변이 영역을 부가로 포함하며, 변이 영역은 경사진 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 제 7항에 있어서, 상기 변이 영역은 수평으로부터 약 45도 이하의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 제 8항에 있어서, 상기 변이 영역은 약 30도의 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 코팅 포트.
- 코팅 부분과 수집부분을 구비하는 코팅 포트, 코팅 부분 위에 현수되는 코팅 롤; 그리고 드로스 제거 수단을 포함하는 코팅 장치에서, 수집부분의 깊이가 코팅 부분의 깊이보다 크고 그리고 수집 부분은:a. 수집 부분이 코팅 부분의 일 측에만 배치되고;b. 드로스가 수집 부분에 축적되고;c. 용융 아연-함유 금속이 드로스의 터미널 속도보다 느린 속도로 수집 부분에서 순환하고; 그리고d. 드로스가 코팅 공정을 방해하지 않고 수집 부분에서 제거되는, 크기 및 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
- 제 10항에 있어서, 상기 드로스 제거 수단은 스코프 또는 드로스 펌프로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 드로스 제거 수단은 드로스 펌프 인 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
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