KR100520345B1 - 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 경도유 무화장치에 의해서 오일이 직접 분사방식으로 스트립의 표면에 도포되도록 하여 속도변화 및 속도의 편차가 발생되어도 스트립에 항상 일정한 도유를 할 수 있는 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 몸체(10)의 중앙에는 방청유가 공급되는 오일 공급공(11)이 형성되고, 그 오일 공급공의 선단부에는 전리장치(13)가 수용되는 무화구(12)가 형성되며, 상기 오일 공급공의 둘레면에는 아토마이징 에어공급공(14) 및 패턴에어 공급공(15)이 순차적으로 형성되고, 상기 무화구의 선단부 중앙에는 분무에어 공급관(16)이 설치되며, 상기 무화구의 선단부에는 분무에어 공급관의 둘레면을 감싸도록 설치된 유도부재(17)를 포함하여서 된 것이다.

Description

스트립 표면 도포용 방청유 무화장치{Rust proofing oil spray apparatus for strip surface slusher}

본 발명은 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스트립의 표면에 방청유를 도포할 때 그 방청유가 균일하게 도포 시킬 수 있는 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치에 관한 것이다.

일반적으로 도유기는 스트립 표면에 방청유를 도포하는 것으로서, 공기를 이용하여 방청유를 무화(霧化)시키고 그 무화된 오일입자에 정전기를 부여하여 통과중인 스트립의 표면에 오일입자를 균일하게 도포하는 장치이다.

상기와 같이 스트립의 표면에 방청유를 도포할 때 도포량이 부족할 경우에는 스트립의 표면이 산화되고 윤활성 부족에 의한 가공불량이 발생되었으며 도포량이 과다할 경우에는 공급불량 및 탈지능 저하로 인한 도장 불량이 발생하게 되었다.

상기 스트립을 생산하는 공정인 냉연 및 열연에 설치된 마이크로 도유기는 정전도유 원리를 적용한 것으로 노즐에 의하여 무화 분사된 오일입자에 전하를 부여하고 통과중인 스트립에는 접지롤에 의해서 다른 극성의 전기를 부여하여 상호간의 정전기력에 의해 스트립의 표면에 오일을 부착하는 방식이다.

도유기의 정전유도기는 광물성인 일반 방청유를 사용하는 중도유와 식물성 도스도유를 사용하는 경도유를 할 수 있는 겸용설비이며, 이 두가지는 약간 상이한 도유장치를 가지고 있으나 도포량을 제어할 때 라인 스피드에 동기되어 제어된다는 점은 동일하다.

상술한 중도유는 별도의 장소에 설치된 오일탱크에서 오일펌프에 의하여 오일을 오일링챔버 무화구에 공급되고 일정량의 레벨을 유지하면서 오일댐에 채우고 그 오일댐의 내부에 설치된 픽업롤의 회전에 의해서 오일을 분사시킨다.

이와 같이 분사된 오일은 그리드 전극에서 입자에 전하를 부여하여 스트립표면에 부착시키며 분무량은 픽업롤의 회전수로 제어한다.

이와 같이 중도유는 경도유에 바하여 많은 양을 스트립에 도포하기 때문에 직접적으로 분사하는 방식을 채택하며, 이러한 중도유 분사방식으로 일반적인 스프레이 노즐을 선택하는 경우도 있다.

경도유는 박도유를 행하므로 중도유장치에 대비하여 상대적으로 설비적 구성이 복잡하다. 즉, 스트립의 표면에 얇은 도유를 판전체에 일정하고 편중되지 않도록 하기 위하여 오일을 무화상태로 변환 후에 간접적인 방법으로 스트립에 도포시킨다.

도 1은 종래의 무화장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 부분 확대단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 도유기(1)에 설치된 오일헤더(2)에는 노즐(3)이 설치되고 오일공급관(4)을 통하여 공급되는 오일은 상기 노즐(3)의 내부에 설치된 아토마이징 에어공급관(5)과 패턴에어 공급관(6)을 통하여 분사되는 에어에 의하여 무화되고 그 무화된 오일은 무화구에 모이게 된다.

이와 동시에 컨트롤에어 공급관(7)에서 분사되는 에어에 의해서 아이어나이저(8)의 열린 간격을 통과하면서(-)전하를 갖고 스트립(S)에 도포된다.

여기에서 아토마이징 에어는 오일을 전방으로 강하게 분사시키는 역할을 하며, 패턴에어는 아토마이징 에어에 의하여 만들어진 분무형태를 원추형상의 형태로 분사되게 하는 역할을 한다.

이 두 에어의 압력은 도포량을 제어하는 인자로 작용한다.

무화구는 스트립(S)의 폭방향으로 평행하게 설치되고 그 내부에 일정간격을 두고 오일헤더(2)가 복수개 설치된다.

여기에 작용하는 컨트롤에어의 압력에 의해서도 도포량을 제어할 수 있다. 그리고 아이어나이저(8)의 전압을 설정하면 박도유가 가능하게 된다.

종래 사용되어지는 경도유 무화장치의 오일 도포량 제어는 컨트롤 에어의 분사량을 제어하거나 패턴에어 및 아토마이징에어의 무화작업을 제어하거나 아이어아니저(8) 전리장치의 전압을 제어하거나 기타 오일공급량의 제어로 이루어지고 있다.

이와 같이 중도유와 다른점은 도유량이 극히 미세하기 때문에 오일의 공급량을 변동시키는 것이 아니라 일정한 오일 공급량에서 공기압을 다르게 하는 방법이 가장 큰 특징이라 할 수 있다.

그러나 이러한 공기압의 조정방식은 외부의 영향을 많이 받을 수 있다. 즉, 여기에 사용되고 있는 3가지의 공기압(컨트롤, 패턴, 아토마이징)이 향상 일정하게 공급되어야 하고, 이의 공급과정에서 배관의 막힘 등 압의 변동이 발생할 경우에는 그 조정능력을 상실 할 수 있다.

또한 이러한 장치들의 오일헤더(2) 구성을 스트립(S)의 폭에 따라 10여개 이상 설치해야 하는 등 그 조정방법이 매우 어렵다.

도유에서 가장 이상적인 방법은 중도유와 같은 도유량의 직접적인 제어이나 박도유로 무화하는 과정이 어렵기 때문에 이와 같은 공기압 제어방식을 채택하고 있는 것이다.

위와 같은 조정인자들은 서로 상호작용을 미치고 있으나 일반적으로 컨트롤에어의 분사량과 무화압력의 증가에 따라 도포량은 비례적으로 증가하며, 반대로 아이어나이저(8) 전압은 증가 할 수록 도포량은 적어진다.

무화된 오일의 컨트롤에어 분사량에 따른 오일 도포량의 특성은 다음과 같다.

[그래프 1]

그래프 1에서와 같이 라인 스피드(line speed)가 증가하면 단위시간당 필요한 부착량이 증가하고 이를 위해 컨트롤 에어량을 증가시켜야 한다.

상기 라인스피드의 변화에 대한 컨트롤에어 분사량의 변화를 표시하면 위의 그래프 1과 같이 일정한 기울기 R(Ratio)과 초기값 B(Bias)를 갖는 일차식의 형태로 나타난다.

즉, 그래프 2에 나타낸 바와 같이 라인이 정지하여도 컨트롤에어는 작동하며 저속구간에서 과도유가 발생됨을 의미한다.

이러한 저속구간에서의 과도유 현상은 라인스피드에 대응하여 무화압력 컨트롤을 하는 PIC 제어로 보정한다.

[그래프 2]

라인의 작업속도에 변동이 심한 연속라인에서는 30mpm에서 최고 680mpm까지 속도의 변화가 있게 된다. 즉, 소재의 두께와 폭변화, 재질의 상태에 따라서 라인의 속도를 조절하기 때문에 이렇게 변화된 속도에 영향없이 도유기에서는 항상 일정하게 도유를 실시하는 것이 최고의 목표라 할 수 있다.

물론 속도가 고속이든 저속이든지 어느 정도 일정 할 경우에 현재는 장치에서도 문제가 없지만, 라인의 특성상 계속 속도가 가속/감속되는 연속라인에서는 최상의 도유조건을 갖추기가 어렵다.

라인의 속도 변화는 가속/감속의 형태로 항상 저속이나 고속 상태를 유지하는 것이 아니라 고속에 도달하기 위한 과정, 또는 저속으로 스피드가 변화하는 과정, 또는 일시적인 속도의 변화 등에 따라 도유의 즉각적인 대응제어가 이루어지지 않는 것이다.

[그래프 3]

위의 그래프 3은 라인의 속도변화에 따른 무화 압력제어에 의한 실제 도포량의 변화를 나타낸 것이다.

초기 라인이 정지된 상태에서 스타트를 하게되면 도유기는 펌프가 가동되고 각 에어의 공급으로 무화 압력이 작용하여 오일도포를 실시한다.

이때 라인은 이미 스타트되어 있으나 도유기는 정지된 상태이거나 라인의 신호를 받아 가동되는 시점이므로 1과 같이 미도유 상태를 어느 정도 유지하다가 일정 시점에서 급격히 과도유 상태로 전환되게 된다.

이러한 과도유 상태에서 라인의 스피드는 아직까지 정상적이 아닌 변화상태를 지속하고 있으므로 2번까지 과도유 상태는 계속 되며 안정상태로 진입하기 위한 진행이 계속된다.

이후 라인의 속도와 도포량의 제어가 일치되는 순간인 3번까지는 불안정한 도유작업이 이루어지게 되는 것이다.

이후 라인의 속도는 2번과 같이 안정되고 이 속도에 다른 도유기의 무화 압력이 작용하여 3과 같은 안정된 상태의 도유를 속도의 변화가 있을 때까지 지속한다.

그리고 4번과 같이 속도가 하락하게 되면 도유기는 그 속도에 맞는 무화 압력을 계산할 때까지 속도의 변화 전 상태를 유지하므로 5번과 같은 과도유가 발생된다.

다시 라인의 속도가 변화하여 6번과 같이 상승을 하여 일정하게 될 때까지 무화 압력은 속도에 비례하려고 제어가 이루어지며, 이때까지는 미도유상태가 된다.

이후 8번도 마찬가지로 속도가 하락하거나 라인이 정지될 때마다 스트립의 끝부분은 항상 과도유상태가 된다.

이와 같이 기존의 제어방식은 라인의 고속 및 저속상태 등 일정한 속도를 유지하고 있는 동안의 도포량 제어를 행할 수는 있으나 라인의 가속/감속 변화에는 대응하지 못한다.

즉, 연속라인은 열처리작업(도금작업)과 밀의 연신작업, 트리밍작업, 단중 분할작업 등 기타 부수적인 작업들이 병행되므로 라인의 가속/감속이 자주 발생하는데, 급격한 스피드 변화에 따른 즉각적인 분사량의 제어가 수반되지 못하여 수 미터씩 도유불량이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 경도유 무화장치에 의해서 오일이 직접 분사방식으로 스트립의 표면에 도포되도록 하여 속도변화 및 속도의 편차가 발생되어도 스트립에 항상 일정한 도유를 할 수 있는 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치는 몸체의 중앙에는 방청유가 공급되는 오일 공급공이 형성되고, 그 오일 공급공의 선단부에는 전리장치가 수용되는 무화구가 형성되며, 상기 오일 공급공의 둘레면에는 아토마이징 에어공급공 및 패턴에어 공급공이 순차적으로 형성되고, 상기 무화구의 선단부 중앙에는 분무에어 공급관이 설치되며, 상기 무화구의 선단부에는 분무에어 공급관의 둘레면을 감싸면도록 설치된 유도부재를 포함하여서 된 것이다.

이하 본 발명을 나타낸 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 무화장치가 설치된 상태를 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 무화장치를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 4의 B - B선 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 몸체(10)의 중앙에는 방청유가 공급되는 오일 공급공(11)이 형성되고, 그 오일 공급공(11)의 선단부에는 전리장치(13)가 수용되는 무화구(12)가 형성되며, 상기 오일 공급공(11)의 둘레면에는 아토마이징 에어공급공(14) 및 패턴에어 공급공(15)이 순차적으로 형성되어 있다.

한편, 상기 무화구(12)의 선단부 중앙에는 분무에어 공급관(16)이 설치되고 상기 무화구(12)의 선단부에는 분무에어 공급관(16)의 둘레면을 감싸도록 유도부재(17)가 설치되어 있다.

또한, 상기 분무에어 공급관(16)에는 유도날개(18)가 회전 가능하도록 설치되어 있고, 그 유도날개(18)의 후방에는 유도날개(18)를 회전시키는 회전에어 공급관(19)이 설치되어 있다.

그리고 상기 회전에어 공급관(19)은 유도날개(18)의 후방에서 원주방향으로 회전에어가 분사되도록 원형으로 형성되고 그 전면에는 복수개의 분사공(19a)이 형성되어 있다.

이와 같은 몸체(10)를 도유기(1)의 내부에 설치하되, 스트립(S)의 양면에 폭방향으로 근접되도록 복수개가 등간격으로 설치되어 있다.

그리고 도유기(1)의 양측면에는 방청유를 스트립(S)으로 유도하기 위한 측면 전리장치(30)가 각각 설치되어 있다.

또한, 보조 설비들로써는 도유기(1) 내에서 각 몸체(10)를 연결하는 유도관(20)과 오일을 공급하는 오일공급펌프(21), 그 오일공급펌프(21)를 작동시키는 모터(22)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 음극(-)의 고전압(115KV)이 무화구(12)에 수용된 전리장치(13)에서 양극성(+,-)을 가지는 오일에 가해질 때 전류의 흐름을 위한 (-)대전이 오일에 이루어지고 오일(순수오일로 가정하면)은 자신의 저항치(3MΩ)까지는 견디나 고전압 및 저전류 발생에 의한 그 이상의 저항치가 적용되므로 전류의 흐름이 가장 잘 일어나는 오일의 표면에서 오일이 터져 나가는 반응이 연쇄적으로 일어나게 되면서 오일의 크기가 점차 작아져 오일미스트(OIL MIST)형태로 까지 무화되며 전류흐름 사이클(CIRCLE)에 동승하여 오일미스트가 스트립에 부착되는 현상이 일어난다.

이러한 윈리의 작용을 기준으로 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

라인의 스피드에 따른 시간당의 부착량과 스트립(S) 표면의 부착제어량 등 도유기(1)의 전반적인 제어는 계산기(23)에서 이루어진다.

경도유 도유기(1)가 가동되면 오일탱크의 오일공급펌프(21)가 작동되고 경도유 무화장치인 몸체(10)내의 각 라인에 공기압이 공급됨과 동시에 전리장치(13) 및 측면전리장치(30)에는 고전압이 통전되며 라인스피드와 오일 부착량의 신호를 받아서 회전에어 공급관(19)을 통하여 회전에어가 공급되어 유도날개(18)가 회전하게 된다.

몸체(10)내의 각 기능을 설명하면 유도관(20)은 오일공급펌프(21)에 의해 오일을 공급받아 무화구(12)에 공급한다. 이는 오일장치가 가동되면 도유기의 라인스피드와 부착량의 신호를 받아서 오일공급펌프(21)를 제어하여 일정량의 오일을 공급하게 된다.

본 발명에서는 오일부착량의 제어를 오일공급펌프(21)로만 하게 된다.

상기 제어형식은 기존의 중도유와 같은 방식으로 도유량을 조절하여 오일공급펌프(21)를 통하여 일정량을 공급 할 수 있는 것이다.

일정량의 오일은 유도관(20)에 의하여 무화구(12)로 공급되고 아토마이징 에어공급공(14)을 통하여 분사되는 에어는 몸체(10)의 선단부에서 원형으로 구성되어 강하게 분사된다.

그리고 패턴 에어공급공(15)을 통하여 분사되는 에어에 의하여 분사구에서 순환작용이 일어나 무화가 이루어진다.

이와 같이 아토마이징 에어와 패턴 에어의 기능과 역할은 종래의 패턴에어의 기술과 동일하다. 여기서 패턴에어는 무화구(12) 상부에서 약 45도로 공급되기 때문에 오일과 아토마이징 에어와 혼합되어 무화 작용이 발생한다.

이렇게 무화된 오일은 스트립(S)을 향하여 분사하게 되는데 상기 오일은 몸체(10)의 선단부에 설치된 유도부재(17)에 유도되어 스트립(S)에 직각으로 분사된다.

그리고 회전에어 공급관(19)에 형성된 분사공(19a)을 통하여 분사되는 분무에어에 의해서 유도날개(18)는 고속으로 회전되므로 오일은 스트립(S)에 원심력의 작용으로 부착된다.

상기 오일에 원심력을 부여하는 이유는 무화된 오일을 일정하고 균일하게 박도유를 실시하기 위해서이다.

상기 유도날개(18)의 속도는 통상 60,000 RPM까지 가능하며, 유도날개(18)에 작용하는 에어의 유량제어로서 회전의 조절이 가능하게 된다.

이와 같은 유량제어는 유량 MV50% 에서 30000rpm으로 회전하며, 이것은 유도날개(18)가 30000rpm이상에서 분사되는 오일의 무화를 위한 것으로 이 상태가 오일이 분사되는 최소 도포 유량으로써 유도날개(18) 회전수 30000rpm이상의 조건에서 유량 조절벨브의 제어가 행해지며 유량조절밸브의 제어는 PLC에서 min 30000rpm, max 60000 rpm의 범위를 속도에 비레하여 속도에 연동하여 제어를 하게 된다.

라인속도와 유도날개(18)의 회전수 유량 조절 밸브의 제어는 그래프 4와 같은 비례관계가 있다.

스트립(S) 표면의 오일 도포량은 실시간으로 변화하는 라인의 스피드를 따라가지 못하므로 유도날개(18)의 속도를 조절하므로서, 분사되는 무화오일의 양을 용이하게 조절 할 수 있다.

즉, 스트립(S) 표면의 오일 도포량은 오일공급펌프(21)의 공급량으로 결정되지만 라인의 속도 변화를 근거로 산출된 계산기(23)의 신호에 의해 오일공급펌프(21)의 유량을 제어하기까지의 시간지연으로 도유불량이 발생하므로, 스트립(S)의 전면에서 분사되는 유도날개(18)의 회전수를 즉시 변화시켜 신속하게 대응 할 수 있는 것이다.

[그래프 4]

따라서 오일공급펌프(21)는 원활한 동작을 할 수 있고, 고속으로 회전되는 유도날개(18)는 신속한 응답으로 즉시 동작하므로 도포량을 양호하게 제어 할 수 있다.

이와 같은 각각의 관계를 그래프 5에 나타내었다.

[그래프 5]

도유기(1)에 도유가 완료되면 몸체(10) 내부에 있는 잔여오일에 의하여 스트립(S)에 묻어나는 결함을 유발시킬 수 있다. 이를 방지하기 위하여 오일 공급공(11)의 일측에 잔여오일제거장치(40)를 설치하는 것이다.

즉, 도유가 완료되면 오일공급펌프(21)는 정지가 되고 잔여오일제거장치(40)에 에어가 투입된다. 이 에어는 오일공급공(11)을 통하여 무화구(12)로 진입되고 계속 회전되는 유도날개(18)에 의하여 외부로 배출된다.

이러한 일련의 과정은 오일공급펌프(21)가 정지됨과 동시에 이루어지므로, 스트립(S)에 영향없이 몸체(10) 내부의 잔여오일을 깨끗이 제거하고 유도부재(17)의 잔여오일도 제거된다.

또한 측면 전리장치(30)는 분무되는 오일이 스트립(S)의 양측면으로 벗어나지 않도록 전기적 부하를 가하기 위한 것이으로서, 이는 오일의 부착정도를 향상시킬 수 있으며 무화된 오일이 도유기 내부에 부착되는 현상을 방지하게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 경도유 작업에서 미세하게 도포량을 제어하고 균일한 도포가 가능하게 된다.

또한 유도날개의 속도를 제어하여 라인의 가속/감속 변화에 신속하게 대응하여 박도유 작업시의 도유불량을 미연에 방지할 수 있는 특유의 효과가 있다.

도 1은 종래의 방청유 무화장치를 나타낸 단면도.

도 2는 도 1의 A 부분 확대 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 무화장치가 설치된 상태를 나타낸 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 무화장치를 나타낸 단면도.

도 5는 도 4의 B - B선 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 무화장치의 블럭도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 몸체 11 : 오일 공급공

12 : 무화구 13 : 전리장치

14 : 아토마이징 에어공급공 15 : 패턴에어 공급공

16 : 분무에어 공급관 17 : 유도부재

18 : 유도날개 19 : 회전에어 공급관

19a : 분사공

Claims (3)

1. 몸체(10)의 중앙에는 방청유가 공급되는 오일 공급공(11)이 형성되고, 그 오일 공급공의 선단부에는 전리장치(13)가 수용되는 무화구(12)가 형성되며, 상기 오일 공급공의 둘레면에는 아토마이징 에어공급공(14) 및 패턴에어 공급공(15)이 순차적으로 형성되고, 상기 무화구의 선단부 중앙에는 분무에어 공급관(16)이 설치되며, 상기 무화구의 선단부에는 분무에어 공급관의 둘레면을 감싸도록 설치된 유도부재(17)를 포함함을 특징으로 하는 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 분무에어 공급관에는 유도날개(18)가 회전 가능하도록 설치되고, 그 유도날개의 후방에는 유도날개를 회전시키는 회전에어 공급관(19)이 설치됨을 특징으로 하는 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전에어 공급관은 유도날개의 후방에서 원주방향으로 회전에어가 분사되도록 원형으로 형성되고 그 전면에는 복수개의 분사공(19a)이 형성됨을 특징으로 하는 스트립 표면 도포용 방청유 무화장치.