KR100490738B1 - 미니 스팡글의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미니 스팡글 설비로 진입하는 스트립을 냉각시키기 위한 냉각장치에 관한 것으로, 상기 미니 스팡글 설비의 하부에 위치하여 진행하는 스트립의 양면에 냉매를 분사하기 위한 냉각대와, 상기 냉각대에 기체를 공급하기 위한 기체공급수단으로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 공정의 원활한 흐름이 가능하고, 피팅 마크, 표면요철, 폭 방향 얼룩 줄무늬, 스팡글 균일도 등의 표면품질이 향상되고, 설비자동화로 수작업시 안전사고를 미연에 방지함은 물론 작업능률을 향상 등의 우수한 효과가 있다.

Description

미니 스팡글의 냉각장치{A cooling equipment for mini spangle}

본 발명은 열연강판용 용융아연 도금설비에 제공되는 미니 스팡글의 냉각장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 스트립 표면의 품질을 향상시키고, 아연욕의 직상 전도 추락재해 위험을 줄이기 위해 가스를 공급하여 스트립을 냉각시키는 미니 스팡글의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 열연강판용 용융아연 도금설비는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상온의 열연철판의 스트립(3)을 최대 950℃의 고온 분위기의 가열로(Furnace)를 통과시켜 소둔 처리한 후 아연용융의 적정한 온도인 460℃의 아연욕(5; Zinc pot)에 침지시켜 용융아연을 도금시키며, 스트립 표면에 도금된 도금량은 에어나이프(4)에 의해 조정된다.

한편, 미니 스팡글(mini-spangle) 관련 기술에 있어서, 스팡글이 최소 1mm 이하의 크기로 관리하기 위해서는 아연욕에는 납을 사용하지 않고 미니 스팡글 설비에서 급냉시키거나 전단부에서 용액을 뿌리는 방법이 있다.

그리고, 현재 미니 스팡글 설비는 도금용액이 반응고된 상태의 철판에 일정한 압력을 가진 공기와 용액을 분사하여 아연을 응고시키고 미려한 조직을 성장시켜 고 광택의 소형 스팡글(Minimized Spangle; 일종의 꽃 무늬 모양)을 형성한다.

이는, 도금층의 입계부식에 기인하는 아연의 핵 성장을 방지하므로 아연 도금층의 광택성과 평활한 도금표면을 얻을 수 있다.

도 2를 참조하면, 이러한 미니 스팡글 설비(1)는 스트립(3)을 냉각시키기 위한 박스 형태로 되어 있으며, 그 내부에는 공기와 인산염 용액을 혼합하여 분사할 수 있는 노즐(Nozzle)이 전후 각각 설치되어 있다. 또한, 미니 스팡글 설비(1) 및 에어나이프(4) 사이에는 냉매를 분사할 수 있는 노즐 및 이를 조정할 수 있는 수동밸브가 구비된 냉각대(2)가 설치되어 있다.

그러나, 이와 같은 설비는 아래와 같은 문제점을 안고 있다.

즉, 아연욕을 통과한 스트립의 온도변화 및 크기변경이 있을때 마다 작업자가 현장에서 30개의 수동밸브를 조정하므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 스트립의 전/후면 또는 폭방향으로 약 5 ∼ 15℃의 불균일한 온도편차를 발생시키고 또한 작업자의 경력 및 숙련도에 따라 품질편차 발생하고 있다.

즉, 기존 노즐의 형태인 냉각대(2)의 수동 밸브조작에 의하여, 스트립의 전/후면 및 폭방향의 온도편차제어가 곤란하고 또한 아연욕의 직상부에서 스트립 냉각작업이 이루어져 지므로, 냉매가 460℃의 아연욕에 빠질 수 있는 안전 사고의 위험이 항상 존재하고 있다.

그리고, 박스 내부에서 스트립이 인산염 용액과 접촉되는 온도가 420∼422℃로 정밀제어가 되어야 하나, 현재는 스트립의 잠열 및 냉각능력 부족으로 428∼435℃로 접촉하여 용액에 의한 스트립 표면 상에 파임자국(pitting mark) 및 물결모양의 흐름무늬가 발생하여 제품의 품질을 저하시킨다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공정의 원활한 흐름을 가능토록 하고, 제품품질 향상 및 자동화에 의해 수작업시의 안전사고를 미연에 방지함은 물론 작업능률을 향상시키기 위해 미니 스팡글의 냉각장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 미니 스팡글 설비로 진입하는 스트립을 냉각시키기 위한 냉각장치는 상기 미니 스팡글 설비의 하부에 위치하여 진행하는 스트립의 양면에 냉매를 분사하기 위한 냉각대와, 상기 냉각대에 기체를 공급하기 위한 기체공급수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 미니 스팡글의 냉각장치는 에어 혹은 질소가스를 공급하는 가스공급장치(10)와, 가스공급장치(10)에서 제공되는 가스를 냉각대(30)에 공급하고 가스양을 조절해주는 배관장치(20)와, 아연욕에서 올라오는 스트립 표면을 냉각시키도록 가스를 송풍하는 냉각대(30)와, 냉각대(30)를 지지하고 좌우 이동할 수 있는 가동 지지장치(40)와, 작업운전실에서 유량 및 밸브의 개도율의 데이터 값을 볼 수 있도록 하는 제어장치(50)로 이루어진다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 가스공급장치(10)는 일반 공기를 불어주기 위한 회전력을 생기게 하는 모타(11)와, 프로펠라 모양 및 긴 막대기 형상에 박스로 둘러싸여 있는 팬(12)과, 배관의 공기를 인입 혹은 차단해주는 자동밸브(13a)로 구성되고, 또한 산소공장(14)에서 제공되는 질소의 공급을 조정하는 자동밸브(13b)를 포함한다.

또한, 배관장치(20)는 가스가 인입 가능한 원통모양의 배관(24)을 통해서 냉각대(30)의 냉각박스와 연결되어 있고, 냉각박스가 움직이더라도 가스가 새지 않고 자유롭게 구부러지는 가요성 호스(23a, 23b)와, 가스의 인입 및 차단하고 유량제어가 가능한 유량자동밸브(21a, 21b)와, 가스 압력의 상태를 볼 수 있도록 하기 위해 배관(24) 위에 연결한 압력게이지(22a, 22b)를 포함한다.

그리고, 스트립 양쪽에 각각 설치되어 2세트로 구성되어 있는 냉각대(30)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 각각 냉매가스(질소 혹은 공기)가 인입할 수 있도록 배관장치의 배관(24)과 연결하기 위해 원형 모양의 플랜지(32a, 32b)가 볼트너트(37a)로 결합되어 있는 배관(31a, 31b)을 포함하고, 배관(31a)의 일단부에는 원판(33)이 볼트너트로 결합되어 있다. 도면번호 31c는 곡관배관이다.

그리고, 배관(31a)에서 분기되는 3개 배관(31b)의 말단부에 연결되어 있는 상자 형태의 박스(34)에는 용접과 볼트에 의해서 결합되어 있는 사각형의 플랜지(38a, 38b)를 통해서 또 다른 상자형태의 박스(35)가 고정된다.

한편, 다른 상자형태의 박스(35)에는 중앙부위가 크고 양끝부위가 작은 홈으로 형성된 곡면의 립(36a, 36b)이 상하에 위치하는 분사체(36)가 제공된다.

그리고, 플랜지(38a)와 플랜지(37b) 사이에는 여러개의 미세한 구멍이 형성되어 있는 다공판(39)이 볼트너트(37b)로 고정된다.

한편, 가동 지지장치(40)는 지지류, 이동카, 실린더부, 레일 및 프레임으로 구성된다. 지지류는 냉각대(30)를 지지하고 고정시키기 위해 판 형태로 제작되고 그 하단에 용접으로 부착된다. 냉각대(30) 및 지지류는 좌우로 이동될 수 있도록 상기 이동카 위에 고정되고, 바퀴가 부착되어 레일위에 움직이도록 되어 있다.

그리고, 상기 이동카는 상기 실린더부에 의해 좌우이동을 한다. 상기 실린더부는 로드, 실린더 및 앵글로 이루어져 있고, 탈락을 방지하기 위해 앵글에 구멍을 내어 볼트너트로 빔 위에 고정된다.

한편, 지지류, 이동카, 실린더부, 레일 등을 지지하도록 H 형강으로 제작된 프레임이 제공된다.

그리고, 감시장치(50)는 운전실에 설치되어 작업자가 조작 및 감시가 가능하며, 자동밸브(13b, 13a) 및 유량제어밸브(21a, 21b)를 제어하기 위해 광케이블(53)로 컴퓨터 시스템의 본체(51)에 연결되어 밸브의 열림 및 닫힘의 정도를 제어하고, 컴퓨터의 모니터(52)에서는 유체 유량 및 밸브의 개폐정도가 표시된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 미니 스팡글의 냉각장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

모타(11)에 전력을 공급하면 회전력이 생기고, 이는 팬(12)의 날개로 전달되어 일정한 압력과 유량의 공기를 발생시킨다. 공기는 배관(24)을 통해 냉각대(30)에 공급되고 스트립에 분사되어 냉각작용을 나타낸다.

한편, 산소공장(14)에서 공급되는 질소를 사용하는 경우, 밸브(13a)는 잠겨지고 밸브(13b)가 개방되어, 질소를 냉각대(30)에 공급한다.

일반적으로, 팬에서 공급되는 공기는 팬에 의해 공기밀도가 압축되어 온도가 상승된다. 따라서, 일반 대기공기보다 질소의 온도가 낮아 냉각의 효과가 더 있으며, 아연욕(ZINC POT)에서 아연이 묻어 올라온 철판에 공기가 분사될 때는 산소가 함유가 되어 있어서 철판이 산화되는 부분이 있으나 질소로 분사시키면 표면이 더 미려해져 제품품질이 향상된다.

즉, 밸브의 작동에 대한 설명을 상세하면 다음 [표 1]과 같다.

[표 1]

구 분	밸브(13a)	밸브(13b)	밸브(21a)	밸브(21b)
일반공기를 사용시	열림	닫힘	열림	열림
질소를 사용시	닫힘	열림	열림	열림
수리작업 및 점검시	닫힘	닫힘	닫힘	닫힘

수리작업 및 점검을 위해 냉각대(30)는 스트립이 지나가는 위치에서 실린더부에 있는 수리장소까지 실린더의 힘에 의해 이동된다. 이동카의 하단부에는 바퀴가 달려 있어서 레일 위에서 용이하게 이동되도록 한다.

그리고, 운전자가 작업운전실에서 작업의 상태(유량, 압력, 밸브의 열림과 닫힘 정도)를 보기 위해 각 밸브에서 운전실의 컴퓨터간의 케이블(53)을 설치하여 모니터링할 수 있도록 되어 있다.

한편, 배관(24) 내의 중앙과 외곽부에서 공기 혹은 질소의 유속은 서로 달라지므로 스트립의 냉각에 영향을 많이 미친다. 따라서, 미세한 구멍이 많이 있는 다공판(39)의 작용은 유체의 흐름 및 속도를 일정하게 유지시켜 스트립을 폭 방향으로 냉각시킨다.

또한, 일반적으로 편평한 모양의 립을 사용하면, 스트립의 중앙부위의 온도가 양끝부위의 온도보다 높게 되어 불균일한 상태를 유지하므로, 이를 방지하기 위하여, 립(36a, 36b)의 모양은 중앙부를 크고 넓게하는 반면 양끝부위에는 짧게하여 중앙부에는 공기가 더 많이 나오게 함으로써 스트립 위에 일정한 온도가 유지될 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에 따른 열연 용융도금 라인의 미니 스팡글의 냉각장치에 의하면, 공정의 원활한 흐름이 가능하고, 피팅 마크, 표면요철, 폭 방향 얼룩 줄무늬, 스팡글 균일도 등의 표면품질이 향상되고, 설비자동화로 수작업시 안전사고를 미연에 방지함은 물론 작업능률을 향상 등의 우수한 효과가 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

도 1은 일반적인 열연강판용 용융아연 도금설비의 도면.

도 2는 종래 실시예에 따른 미니 스팡글 설비의 냉각대를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 미니 스팡글 설비의 냉각장치를 도시한 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 냉각대를 도시한 개략도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 가스공급장치

20 : 배관장치

30 : 냉각대

36a, 37b : 립

40 : 가동 지지장치

Claims (5)

1. 미니 스팡글 설비로 진입하는 스트립을 냉각시키기 위한 냉각장치에 있어서,

   상기 미니 스팡글 설비의 하부에 위치하여 진행하는 스트립의 양면에 냉매를 분사하기 위한 냉각대와, 상기 냉각대에 기체를 공급하기 위한 기체공급수단으로 이루어지고;

   상기 기체공급수단에는 기체공급원으로부터 기체를 상기 냉각대로 이송하기 위한 배관이 제공되고, 상기 배관에 연결되어 기체를 분사하는 분사체에는 다공판이 개재되어 있고;

   상기 분사체에는 곡면형상의 상하로 이루어진 립이 제공된 것을 특징으로 하는 미니 스팡클 설비의 냉각장치.
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