KR100568022B1 - 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치에 관한 것으로서, 전착되는 금속의 에지 성장을 확실하게 방지하고 동시에 에지 마스크를 사용하는 선행기술에 따른 장치의 단점을 방지하는 것이다.

이러한 과제는 각각의 양극을 스트립의 진행방향에 대해 평행한 양극 스트립으로 분할하고, 양극 스트립을 서로 절연하고, 각각의 양극 스트립에 개별적으로 전류를 공급하는, 금속 코팅을 위해 에지 마스크가 없는 장치에 의해 해결된다.

Description

스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치{ARRANGEMENT FOR THE ELECTROGALVANIC METAL COATING OF STRIPS}

본 발명은 전류가 음극으로 스위칭되는 스트립에 흐르고, 금속이 전해액으로부터 스트립의 표면상에 전착되고, 스트립에 대해 평행하게 배치되는 적어도 하나 이상의 불용성 양극을 포함하는, 금속으로 농축된 산성 전해액을 통과하는 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치에 관한 것이다.

통상적인 탄소 강으로 제조되는 냉간 압연된 스트립은 부식을 방지하거나 적어도 부식을 상당히 지연시키기 위해 하나의 보호층이 제공되어야 한다. 이러한 종류의 보호층은 사용 목적 및 경제적으로 발생할 수 있는 비용에 따라 제조된다.

무엇보다도 아연도금은 선행 기술에 해당된다. 스트립이 아연도금될 때, 부식으로부터의 보호는 전기분해 방식으로 코팅되는 금속의 코팅에 의해 달성될 수 있다.

두께가 약 2.5 내지 15㎛인 이러한 종류의 아연 층을 스트립의 한면 또는 양면에 적용하기 위한 장치는 선행 기술로부터 공지되어 있다. 양극은 스트립에 대해 평행하게 5 내지 30mm의 가능한 한 좁은 거리로 배치된다. 각각의 양극과 스트립 사이의 공간은 금속(즉, 아연)으로 농축된 산성 전해액으로 채워진다. 코팅하는 동안, 양극으로부터 전류가 음극으로 스위칭되는 스트립에 흐르며, 이때 스트립의 표면은 아연이 전착된다.

이러한 통상적인 장치를 사용하는 경우 한면을 코팅할 때 뿐만 아니라 양면을 코팅할 때 문제점이 나타난다. 전류밀도가 스트립의 에지 쪽으로 증가한다. 따라서, 스트립 에지에 비정상적으로 높은 전류밀도가 형성되어 아연의 전착이 증가된다. 그러므로 스트립의 에지 영역에서 아연층의 두께는 스트립의 가운데 영역의 아연층보다 약 2 내지 3배 더 두껍다.

금속 및 에너지의 소비와는 별도로, 이러한 방법은 스트립의 와인딩에 있어서 및 후속되는 가공공정에 있어서 문제점이 나타난다. 이러한 이유 때문에 스트립의 에지를 와인딩하기 전에 에지를 매우 넓게 트리밍 해야하고, 이것은 상당한 재료의 손실 외에도 추가의 작업 비용을 초래한다.

이러한 종류의 장치를 사용하여, 단지 스트립의 한면만을 코팅시켜야 하는 경우, 추가의 문제점이 나타난다. 코팅되지 않는 스트립의 양극이 완전히 제거되거나 더미(dummy) 양극(예를 들어 플라스틱 판)에 의해 대체되는 경우, 코팅될 면의 에지의 아연침착 뿐만 아니라 전류의 흐름(stream) 때문에 코팅되지 않을 면의 에지에도 아연침착이 이루어진다.

코팅되지 않을 면에 양극이 단지 전기적으로 스위치 오프되는 경우, 코팅되지 않는 스트립 면에도 금속이 전착되는 또 다른 문제점이 있다. 이는 스트립에 비해 폭이 넓은 스트립 영역의 외부의 양극으로부터 전류가 전해액을 통해 스위치 오프된 양극으로 흐르고 이에 따라 양극이 스트립에 대해 전압하에서 사용되기 때문이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 전기 절연성 판 또는 호일의 형태로 전류의 흐름을 스트립 옆의 두 양극 사이에서 방해하는 소위 에지 마스크가 이미 공지되어 있다.

스트립의 에지는 전기 절연된 판의 단면에 장착된 U자형-프로필을 포함한다. 에지의 아연도금의 정도는 U자형-프로필의 스트립의 에지의 삽입 깊이에 의존한다. 따라서 U자형-프로필은 스트립의 이동에 대해 항상 정확하게 후속되는 것을 필요로 한다. 이는 복잡한 측정기술 및 조절기술을 사용하는 복잡한 에지의 마스크 및 스트립의 에지-위치측정을 필요로 한다.

에지 마스크의 추가의 단점은 장애를 일으킬 가능성이 있다는 것이다. 예를 들어 스트립의 에지가 매끈하지 않을 때 또는 스트립의 폭의 변화가 갑자기 발생할 때 에지 마스크는 손상될 수 있다. 결국 고비용의 중단 및 수리가 필요하다.

최종적으로 에지 마스크는 충분히 안정하게 형성하기 위해 양극들 사이에서 최소거리를 필요로 한다.

이외에 에지 마스크는 스트립의 폭에 걸친 코팅두께가 스트립의 이송 단면을 직접 반영한다는 문제점을 해결하지 못한다. 예를 들어 스트립이 횡 원호 또는 양극 사이에서 또 다른 평면이 아닌 형태 또는 경사진 형태를 나타내는 경우, 이로써 코팅 두께는 상이해지는 결과를 낳는다. 이러한 원하지 않는 이러한 효과를 방지하기 위해, 선행 기술에 따른 코팅공정에는 비용이 많이 드는 신장설비가 연결된다.

이러한 선행기술로부터 시작한 본 발명의 과제는 초반에 언급한 종류의 전기 아연도금식 금속 코팅을 위한 장치를 제공하는 것으로서, 전착되는 금속의 에지의 축적이 확실하게 방지되고, 동시에 에지 마스크를 사용하는 장치의 단점을 방지하는 것이다. 특히 뜻밖의 스트립의 비평활성과는 무관하게 균일한 금속 코팅이 보장되고, 코팅되지 않을 면의 양극의 제거가 보장되고, 양극 영역의 가동 부분을 전혀 필요로 하지 않는다.

그러한 과제는 초반에 언급한 종류의 장치에 있어서 스트립의 진행방향에 대해 평행한 각각의 양극이 양극의 스트립으로 분할되고 양극의 스트립이 서로 절연되고 각각의 양극 스트립에 개별적으로 전류가 공급됨으로써 해결된다.

본 발명에 따른 장치는 코팅될 스트립의 각각의 폭과는 독립적으로 단지 스트립에 대향해 위치된 양극 스트립에 개별적으로 전류가 공급되는 것을 허용한다. 이를 위해 실질적인 스트립의 위치는 존재하는 스트립의 위치 측정 시스템으로 측정된다.

본 발명에 따른 장치를 사용하는 경우 스트립의 표면이 거리의 평균값보다 더 가까이 존재하는 양극 스트립의 개별적인 전류공급은 스위치 오프하여, 특히 평평하지 않은 스트립에도 유리하게 코팅될 수 있다.

인접하는 양극 스트립의 분산작용에 따라 스트립은 추가로, 그러나 미미한 정도로 코팅된다. 이는 다음다음의 양극 스트립에 대해서도 약화된다. 따라서 개별적인 양극 스트립의 스위칭은 균등한 코팅을 유도한다.

양극 스트립 사이에 배치된 절연물질에 의해 양극 스트립이 서로 절연될 때, 그리고 절연물질이 적어도 스트립을 향한 각각의 양극의 표면을 거쳐 전해액 쪽으로 돌출할 때, 전류의 이동은 전류가 공급되는 양극 스트립으로부터 공급되지 않는 양극 스트립에 유효하게 저지된다. 이는 전류의 흐름이 스트립의 표면에 직접 편향되고 선행기술에 있어서 통상적으로 높은 전류밀도의 집중이 저지되기 때문에, 특히 스트립의 에지 영역에서 유리하게 작용한다.

양극 스트립이 충분히 좁은 경우, 스트립의 에지를 상부 또는 하부 커버를 선택함으로써 전류가 흐르고 있는 양극 스트립을 이용하여 층의 두께, 예를 들어 스트립의 에지 쪽으로 저하되는 규칙적으로 또는 점차 상승하도록 제어한다. 각각의 양극의 표면 위로 돌출한 절연 스트립은 양극 스트립이 충분히 좁은 경우 극도로 평평하지 않은 스트립에 대하여 또는 스트립이 맞닿는 것에 대하여 양극을 보호하던가, 또는 스트립의 인장 응력을 완화하는 원인이 된다. 통상적인 장치에 있어서, 전류를 가하고 있는 상태에서 큰 단락 전류에 유도하고 양극 스트립의 상당한 손상을 유발하는 스트립의 접촉은 본 발명의 이러한 구조에서는 확실하게 방지된다.

이러한 위험을 보다 효과적으로 해결하기 위해, 절연 스트립은 바람직하게 내마모성 및 절단 안전성 재료로부터 제조된다.

각각의 양극이 표면위로 돌출하는 절연 스트립의 추가의 주요 이점은 전해액이 스트립의 진행방향과 또는 진행방향에 대해 평행하게 유도된다는 것이다. 스트립의 폭에 걸쳐 조절되는 균일한 흐름 속도는 공지된 장치 경우 보다도 금속 전착을 균일하게 하고, 이 경우, 특히 유입하는 전해액의 양극 영역에의 도입 및/또는 배출이 신중하게 수행되는 경우, 횡방향 흐름이 생긴다.

본 발명의 유리한 구성에 있어서 다수의 본 발명에 따른 다수의 양극이 스트립의 진행방향으로 차례로 스위칭된다. 차례로 스위칭되는 양극의 개별적인 조절 가능성에 근거하여, 각각의 양극을 개별적으로 제어할 수 있는 코팅 프로필을 가산하여 항상 균일한 코팅 두께가 보장된다.

전류 조절기의 장치에 의해 양극 스트립에 전류를 공급함으로써 코팅 프로필은 특히 유효하게 제어된다. 상기 전류 조절기는 각각의 양극 스트립에 있어서 목적하는 전류강도를 일정하게 유지시킨다. 쿨롱의 법칙에 따라, 아연 도금식으로 전착되는 금속의 질량이 전체 전류량에 직접적으로 비례하기 때문에, 코팅두께는 정확하게 제어된다(예를 들어 1g의 아연전착은 1.22Ah를 필요로 한다).

또한, 코팅두께는 각각의 양극의 양극 스트립이 이들의 길이에 걸쳐 수회 분할되고 각각의 양극 스트립의 부분이 바람직하게는 스위치에 의해 개별적으로 전류가 공급됨으로써 제어된다. 예를 들어, 양극 스트립이 4회 분할되는 경우, 각각의 양극 스트립은 0%, 25%, 50%, 75% 및 100%의 전류강도가 인가될 수 있다.

이에 의해 양극 스트립의 부분들의 영역에서 스트립상에 백분율의 적합한 층 구조가 형성된다.

이제 본 발명은 본 발명 및 선행기술에 대한 기본도면과 다이아그램을 사용하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 전해액(1) 내를 진행하는 스트립(2)의 전기 아연도금식 코팅을 위한 장치를 나타낸다. 상부 및 하부 양극(3a, 3b)은 좁은 거리에서 스트립(2)의 표면(2a, 2b)에 대해 평행하게 배치된다. 상부 및 하부 양극(3a, 3b)의 폭은 코팅될 최대폭의 스트립(2)에 따른다. 예를 들어 스트립의 폭이 1850mm인 경우 양극의 폭은 2050mm에 이른다.

금속을 코팅하는 동안, 전류가 양극(3a, 3b)으로부터 음극으로 스위칭되는 스트립(2)까지 흐른다. 전해액(1)으로부터 아연이 표면(2a, 2b)에 전착된다.

스트립(2)의 에지(2c, 2d)에서 아연의 침착을 방지하기 위해, 선행기술에 있어서는 도 2에 나타낸 바와 같은 소위 에지 마스크(4)의 장치를 제안하였다. 에지 마스크는 절연판(4a, 4b) 및 스트립의 에지(2c, 2d)를 둘러싸는 U자형-프로필(4c, 4b)로 구성된다.

아연의 침착 질량은 스트립의 에지(2c, 2d)의 삽입 깊이(t)에 의존한다. 도 2에 도시하지 않은 에지 마스크(4)에 대한 드라이브는 U자형-프로필(4c, 4d)을 스트립의 에지(2c, 2d)의 형상에 대해 정확하게 유도한다. 이와 관련하여 측정비용 및 조절비용이 높게된다.

도 1에 따른 장치뿐만 아니라 도 2에 따른 장치는 스트립의 폭에 걸쳐 코팅두께가 스트립(2)의 횡 프로필의 직접적으로 나타낸다는 단점이 있다.

도 3은 이와 관련하여 상부 및 하부 양극(3a, 3b) 사이에 유도되는 스트립(2)의 원호형상 횡 단면의 예를 구체적으로 나타낸다.

도 4에 나타낸 본 발명에 따른 장치는 도시한 실시양태에 있어서 스트립(2)의 상부뿐만 아니라 하부에 장착되는 개별적인 양극 스트립(5a, 5b)으로 구성된다. 개별적인 양극 스트립(5a, 5b)은 전해액(1)의 방향으로 양극 스트립(5a, 5b)에 의해 형성되는 양극의 표면을 거쳐 나와있는 절연 스트립(6a, 6b)에 의해 서로 절연된다.

양극 스트립(5a, 5b)은 도 4에서는 도시하지 않은 측면 커버와 함께, 전해액(1)에 대한 흐름 통로를 형성하는 동시에 하부 및 상부의 박스형상의 양극을 각각 형성한다.

전해질(1)에 대한 흐름 통로의 적어도 하나의 측면 커버를 풀려질 수 있도록 형성함으로써, 전체적인 장치는 측면 이동되어 보수 및/또는 대기공정에 대한 시간을 거의 소모하지 않고 교환된다. 특히 코팅 셀은 이러한 실시양태에 있어서는 필요하지 않다.

실시양태에 있어서, 각각의 개별적인 양극 스트립(5a, 5b)은 스위치에 전류를 공급하는 중앙 정류기(7a, 7b)에 각각의 스위치(8a, 8b)를 통해 연결된다.

도 4에 있어서, 스트립(2)의 표면(2a, 2b)에 대향해 위치된 양극 스트립(5a, 5b)이 배치된 각각의 스위치(8a, 8b)가 차단되는 것을 알 수 있다.

또한, 중앙 정류기(7a, 7b) 대신에, 각각의 개별적인 양극 스트립에 대해 스위치 또는 전류 조절기를 통하여 개별 정류기를 양극 스트립과 연결시켜 배치하는 것도 가능하다.

전해액(1) 속으로 단지 수 밀리미터 돌출한 절연 스트립(6a, 6b)은 스트립(2)에 맞닿는 것을 방지하고 있다.

도 5에 나타낸 도면은 본 발명에 따라 스위칭되는 4개의 양극(도 4)이 스트립의 진행방향으로 차례로 배치된 것을 나타낸다. 본 실시양태에 있어서, 단지 스트립(2)의 표면(2a)에서만 코팅이 이루어진다. 하부 양극의 양극 스트립(5b)은 완전히 스위치 오프된다.

도 5의 왼쪽 그림에 있어서, 개별적인 양극 스트립(5a)의 스위칭 상태를 알 수 있고; 도 5의 오른쪽 다이어그램에 있어서, 스트립(2)의 폭에 대해 표면(2a)에 형성되는 아연 층의 두께를 알 수 있다.

연속적으로 계속되는 양극에 의해 도포되는 층의 두께의 합에 의해 균일화를 분명하게 알 수 있다.

결국, 도 6은 스트립(2)의 에지 영역에서 양극 스트립(5a, 5b)이 스위치되는 상태에서, 단지 2개의 연속적으로 스위치된 양극을 통하여 이송할 때 에지 영역에서 아연층의 평탄화를 도시한다.

도 1은 에지 마스크를 사용하지 않는 선행기술에 따른 스트립을 전기 아연도금식으로 코팅하기 위한 장치도,

도 2는 에지 마스크를 사용하는 선행기술에 따른 스트립을 전기 아연도금식으로 코팅하기 위한 장치도,

도 3은 단면이 굽은 스트립의 예로서 평평하지 않은 스트립에 있어서의 층 두께를 나타내는 도면,

도 4는 전기 아연도금식 금속 코팅을 위한 본 발명에 따른 실시예를 나타내는 도면,

도 5는 한면 코팅에 있어서 차례로 스위칭되는 4개의 양극을 갖는 본 발명에 따른 장치의 도움으로 층 두께를 조절하는 것을 나타내는 도면,

도 6은 스트립의 에지 영역의 층 두께의 대조를 명확하게 하기 위한 다이아그램.

Claims (7)

1. 스트립의 전기 아연도금식 금속 코팅장치로서, 상기 스트립은 금속을 첨가한 산성의 전해액 내를 통과하고, 상기 스트립에 평행하게 배치된 하나 이상의 불용성 양극(anode)을 가지고, 이 양극으로부터 음극(cathode)으로 스위칭된 스트립에 대하여 전류가 흐르고, 여기에서 전해액으로부터의 금속이 상기 스트립의 표면에 전착되고, 상기 각 양극이 스트립의 진행방향에 대하여 양극 스트립(5a, 5b)으로 분할되고, 상기 각각의 양극 스트립(5a, 5b)에 개별적으로 전류가 공급되는 스트립의 전기 아연도금식 금속 코팅장치에 있어서,

   - 상기 양극 스트립(5a, 5b) 사이에 배치된 절연물질은 양극 스트립의 각각을 서로 절연시키고,

   - 상기 절연물질은 적어도 스트립에 대향하는 각각의 양극의 스트립의 표면을 넘어 전해액(1)으로 돌출하며,

   - 상기 스트립(6a, 6b)의 형태의 절연물질은 내마모성 및 절단 안전성이 있는 것을 특징으로 하는 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 양극은 장치내에서 코팅되는 스트립(2)의 폭보다 더 넓은 폭을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 양극 스트립(5a, 5b)의 폭은 5 내지 40mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 다수의 양극이 스트립(2)의 진행방향으로 차례로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 각각의 양극 스트립(5a, 5b)은 개별적으로 스위치(8a, 8b)에 의해 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 각각의 양극 스트립(5a, 5b)은 개별적으로 전류 조절기에 의해 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 각각의 양극의 양극 스트립(5a, 5b)은 그 전 길이에 걸쳐 수회 분할되고, 각각의 양극 스트립은 바람직하게 하나의 스위치에 의해 개별적으로 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 스트립의 전기 아연도금식 금속코팅 장치.