KR100568343B1 - 마모 및 진동발생이 방지되는 강판의 용융금속 도금용침지롤 - Google Patents

Abstract

강판의 연속 용융금속 도금시 도금조 안에서 마모 및 진동발생이 방지된 상태에서 구동하는 싱크롤(sink roll) 및 스태빌라이징 롤(stabilizing roll)과 같은 침지롤을 제공한다.

상기 침지롤(100)은, 도금조(110)내에서 하나의 아암(140)에 연결 고정된 중심축(150);과, 상기 중심축(150)의 외곽에 베어링부재(160)를 개재하여 회전토록 장착되어 강판의 진행시 표면 밀착되는 롤 표면부(170);와, 상기 롤표면부(170)의 내압을 유지시키어 도금조 용융금속(m)이 롤표면 부(170) 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지토록 상기 중심축(150)에 구비되는 롤표면부 내압유지수단(180); 및, 상기 중심축(150)과 롤표면부(170)의 접촉부위에 제공되는 실링수단으로 구성되어 있는 한편,

본 발명의 다른 침지롤(200)은, 상기 하나의 아암(140)에 연결 고정된 중심축(150); 및, 상기 중심축(150)의 외표면에 고정된 슬리브(210)와 그 외곽으로 부시(220)를 개재하여 배치되어 강판 진행시 표면 밀착되어 회전하는 롤 표면부 (170);로 구성되어 있다.

따라서, 이와 같은 본 발명에 의하면, 침지롤의 중심축과 롤표면부 접촉부위에서 손쉽게 발생하는 마모와 진동을 억제하고, 단일 아암의 하부에 수평 고정된 중심축에 롤표면부를 설치함으로서, 종래 2개의 아암이 연결되어야 하는 도금조상의 프레임설비를 간소화시키는 것이다.

용융도금, 도금욕, 싱크롤, 스태빌라이징롤, 진동, 축수마모

Description

마모 및 진동발생이 방지되는 강판의 용융금속 도금용 침지롤{A SINK ROLL AND STABILIZING ROLLS IN COATING BATH FOR COATING STEEL WITH HOT DIP METAL}

도 1은 일반적인 강판의 용융금속 도금공정을 도시한 개략도

도 2는 종래 도금조내에 침지되는 스태빌라이징 롤 및 싱크롤등의 침지롤을 도시한 개략 정면도

도 3은 종래 도금조 침지롤의 축수부를 도시한 요부 정면 및 측면도

도 4는 침지롤의 내침식성을 높인 종래의 다른 침지롤을 도시한 사시도

도 5는 본 발명에 따른 마모 및 진동발생이 방지되는 제 1 침지롤을 도시한 구성도

도 6은 본 발명에 따른 제 2 침지롤을 도시한 구성도

도 7은 본 발명에 따른 제 3 침지롤을 도시한 구성도

도 8은 본 발명에 따른 제 4 침지롤을 도시한 구성도

도 9는 본 발명에 따른 제 5 침지롤을 도시한 구성도

도 10은 본 발명인 침지롤의 도금조 설치상태를 도시한 개략 정면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100,200.... 침지롤 110.... 도금조

120.... 싱크롤 130.... 스태빌라이징 롤

140.... 아암 140a.... 프레임

150.... 중심축 160.... 베어링부재

170.... 롤 표면부 180.... 유체 주입홀

190.... 실링수단 210.... 슬리브 220.... 부시

본 발명은 강판의 연속 용융금속 도금시 도금조 안에서 구동하는 싱크롤 (sink roll) 및 스태빌라이징 롤(stabilizing roll)과 같은 침지롤에 관한 것으로 이는 특히, 침지롤의 축수부에서 손쉽게 발생하는 마모와 진동을 억제하는 동시에, 롤표면부의 내부에 주입되는 유체로서 롤표면부의 내압을 유지시키어 도금조내의 용융금속이 롤의 내부로 침투되는 것을 방지하는 한편, 하나의 아암에 중심축이 연결 고정되고 이에 회전토록 롤표면부를 설치함으로서, 아암의 이동 및 고정을 을 위한 도금조상의 프레임설비를 간소화시킬 수 있도록 한 마모 및 진동발생이 방지되는 강판의 용융금속 도금용 침지롤에 관한 것이다.

일반적으로 강판의 연속 용융도금공정은 가열로 혹은 소둔로를 통과시켜 예 비처리를 행한 강판을 도금조에 침지시키어 강판의 도금공정을 수행하는데, 이와 같은 강판의 도금공정은 도 1에서 개략적으로 도시하고 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 도금조(3)내에는 가열로 혹은 소둔로에서 표면 활성화 처리가 행해진 강판(1)이 스나우트(7)를 거쳐 연속적으로 인입되어 상기 도금조(3)내에 침지토록 위치된 싱크롤(6)을 감싸고 통판하면서 스태빌라이징롤 (4)(5)을 경유하여 도금조(3)의 외부로 인출되며, 이때 상기 강판의 도금량은 상기 도금조(3)상부에 설치된 에어나이프(2)에 의하여 조정된다.

한편, 상기 도금조(3)의 내부에 배치된 싱크롤(6) 및, 스태빌라이징 롤 (4)(5)(이하, ' 침지롤(R)' 이라 약한다)은 별도의 구동원이 있는 것이 아니라 이를 통하여 이송되는 강판(1)이 상기 침지롤(R)의 표면과 밀착된 상태로 진행하면서 강판(1)의 장력 및 마찰력에 의하여 구동되는데, 결국 상기와 같은 침지롤(R) 들은 상기 강판(1)의 진행속도에 비례하여 회전 구동된다.

다음, 도 2 및 도 3에서는 상기와 같은 도금조(3) 내에 침지되는 싱크롤 또는 스태빌라이징 롤과 같은 침지롤(R) 및 그 축수부를 도시하고 있다.

즉, 상기 침지롤(R)은 일체형으로 형성되는데, 도 1에서 도시한 바와 같이, 통상 싱크롤(6)의 직경이 스태빌라이징 롤(4)(5)의 직경보다 크게 구성된다.

그리고, 상기 침지롤(R)의 축수부(8)는 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 프레임에 연결된 2개의 아암(13)에 지지되어 있는데, 이때 상기와 같은 침지롤(R)은 앞에서 설명한 바와 같이, 강판(1)의 장력이 작용하는 상태에서 마찰력으로 회전하기 때문에 상기 침지롤(R)의 축수부(8)인 샤프트와 아암(13)의 회전 접촉부분에서는 마모가 손쉽게 발생된다.

따라서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 침지롤(R)의 축수부(8)인 샤프트의 외표면에는 링형상의 슬리브(11)가 고정되고, 이를 고정하는 상기 아암(13)의 하부 내측에는 부시(10)를 장착하여 저널베어링 방식으로 상기 침지롤(R)의 구동시축수부(8)인 샤프트와 아암(13)사이의 마모를 방지시킨다.

결국, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 종래에 아암(13)의 부시(10)에 축수부(8)인 샤프트가 회전 구동하여 강판의 진행을 수행하는 침지롤 (R)에 있어서는, 침지롤(R)의 원활한 구동을 고려할 때 상기, 부시(10)와 슬리브(11)는 내마모성과 내충격성이 우수하고 용융금속에도 부식되지 않으면서 제조시 혹은 정비시 가공 및 장착이 용이한 재질을 사용하는 것이 필요하다.

그러나, 이와 같은 조건을 모두 만족하는 부시(10)와 슬리브(11)의 재질을 구하기는 것은 상당히 어렵기 때문에, 종래에는 대략 2주일 간격으로 라인을 정지시킨 상태에서, 도금조(3)내의 침지롤(R)을 교체해야 하는데, 이에 따라 라인의 가동율이 떨어지면서 강판제품의 생산성을 저하시키는 것이다.

또한, 강판의 정상적인 생산조업시 상기 축수부(8)와 아암(13)사이의 부시(10)와 슬리브(11)의 마모가 점점 심해지면서, 침지롤(R) 자체의 회전을 불안정하게 하고, 이는 결국 침지롤의 진동으로 진행되는 강판의 진동을 증대시키는 원인이 되는 것이다.

따라서, 도금조(3)를 빠져나온 도금강판(1)의 도금부착량을 에어나이프(2)로 정밀하게 제어할 때, 강판(1)의 떨림 현상으로 인하여 강판(1)의 도금상태가 균일 하지 않게 되고, 결국에는 도금제품의 표면 결함을 발생시키어 제품 품질을 저하시키는데, 예를 들어, 강판의 도금부착량 편차로 인하여 일정한 패턴을 갖고 나타나는 체크무늬형태의 표면결함을 발생시키는 것이다.

이에 따라, 근래 사용이 증대되는 자동차용 강판등과 같이 강판의 외관이 미려하도록 도금 유지되어야 하는 특수한 도금강판의 표면품질이 저하되고, 이는 제품의 수요자 납품 자체를 유지할 수 없는 심각한 문제를 초래하는 것이다.

한편, 도 4에서는 상기와 같은 롤 축수부(8)와 아암(13)간의 마모에 따른 문제를 해결하기 위한 종래의 다른 침지롤(R')을 도시하고 있는데, 이와 같은 종래의 다른 침지롤(R')은 미국특허 6,261,369호에서 그 구성이 개시되고 있다.

즉, 도 4에서 도시한 바와 같이, 종래 도금조(3)내의 침지롤 축수부와 아암사이의 마모를 감소시키고자 침지롤(R')의 중심축(12)과 표면부(9)를 분리하여 양쪽의 아암(13)에 양쪽의 중심축(12) 양단부가 각각 고정된 상태에서 상기 롤의 표면부(9)가 회전하는데, 상기 롤 표면부(9)와 중심축(12)사이에는 롤표면의 회전을 위한 스페이서(7)가 끼워지는데, 상기 스페이서(7) 부분에는 롤표면의 구동을 위한 롤러베어링이 장착되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 다른 침지롤(R')에 있어서도, 상기 롤표면(9)과 중심축(12)사이에 개재된 스페이서(7) 와 롤 표면(9)사이의 마찰이 어느정도는 발생하고, 특히 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 스페이서(7)부분이 도금조(3)내의 용융금속(m)에 노출되면서 스페이서(7) 부분에 포함된 롤러베어링에 상기 용융금속이 침투되기 때문에, 롤러베어링의 침식이 발생되고 마모가 급속히 증대되는 문제 가 있는 것이다.

특히, 도 2 및 도 4에서 도시한 상기 종래의 침지롤(R)(R')들은 축수부(8)인 샤프트와 중심축(12)이 양쪽의 아암(13)에 각각 연결되기 때문에, 이들 아암(13)을 지지하기 위한 도 10의 프레임(140a)부분도 도금조(3) 양측으로 이어져 설치되어야 하기 때문에, 도금조(3) 상부의 설비들이 상당히 복잡하게 되어 그 만큼 설비의 보수 유지가 어려운 것이다.

더욱이, 도 1에서 도시한 바와 같이, 도금조 상부의 복잡한 설비구조로 인하여 도금이 진행되고 있는 강판(1)의 도금상태와 같은 품질상태를 확인하는 것이 어려운 것은 물론, 도금공정에서 손쉽게 발생되는 에어나이프(2)의 립 막힘 현상시 이를 제거할 수 있는 작업공간도 확보하기 어려운 문제를 초래하는 것이다.

또한, 도금조(3) 내부의 유동패턴을 제어하거나 또는 도금직후 강판(1)의 기체분위기를 제어할 수 있는 조업여건과 조업공간도 부족한 것이다.

따라서, 롤을 지지하기 위한 아암(13) 및 프레임설비의 구조를 간소화시킬 수 있어 조업성이 우수하면서도 침지롤의 내마모성과 내침식성을 향상시키어 롤의 구동성을 향상시킴으로서, 강판의 균일한 도금을 가능하도록 하면 바람직할 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 도금조내에서 하나의 아암에 연결 고정된 중심축에 롤 표면부 를 구동토록 장착함으로서, 아암 및 아암이 연결된 도금조상의 프레임설비가 간소화되어 도금공정시 필요한 여러 조업공간을 확보할 수 있도록 한 마모 및 진동발생이 방지되는 강판의 용융금속 도금용 침지롤을 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 롤 표면부와 중심축간의 마모 및 용융금속의 롤 내부 침투를 효과적으로 방지하여 롤 축수부의 내마모성 및 내침투성을 향상시킴으로서, 침지롤의 회전 접촉부위에서의 마모 및 진동발생을 효과적으로 방지시키어 강판의 도금 품질을 향상시키는 마모 및 진동발생이 방지되는 강판의 용융금속 도금용 침지롤을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 강판의 용융금속 도금을 위하여 융용금속이 충진된 도금조내에서의 강판 진행을 수행토록 도금조내에 제공되는 싱크롤과 스태빌라이징 롤로 이루어 진 침지롤에 있어서, 상기 도금조내에서 하나의 아암에 연결 고정된 중심축; 과,

상기 중심축의 외곽에 베어링부재를 개재하여 회전토록 장착되어 강판의 진행시 표면 밀착되어 회전하는 롤 표면부;와,

상기 롤표면부의 내압을 유지시키어 도금조 용융금속이 롤표면부 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지토록 상기 중심축에 구비되는 롤표면부 내압유지수단 ; 및,

상기 중심축과 롤표면부의 접촉부위에 제공되는 실링수단으로 구성된 롤의 마모 및 진동발생이 방지되는 강판의 용융금속 도금용 침지롤을 마련함에 의한다.

또한, 다른 측면으로서 본 발명은, 강판의 용융금속 도금을 위하여 융용금속 충진된 도금조내에서의 강판 진행을 수행토록 도금조내에 제공되는 싱크롤과 스태빌라이징 롤로 이루어 진 침지롤에 있어서, 상기 도금조내에서 하나의 아암에 연결 고정된 중심축; 및,

상기 중심축의 외표면에 고정된 슬리브와 그 외곽으로 부시를 개재하여 배치되어 강판 진행시 표면 밀착되어 회전하는 롤 표면부;로 구성된 마모 및 진동발생이 방지된 강판의 용융금속 도금용 침지롤을 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5에서는 본 발명인 롤의 마모 및 진동발생이 방지되는 강판의 용융금속 도금용제 1 침지롤(100a)을 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명의 제 1 침지롤 (100a)은 크게 중심축(150)과 롤 표면부(170)와 롤의 내압유지수단(180) 및, 실링수단(190a)으로 나누어 질 수 있고, 이들 각 구성요소(150)(170)(180)(190a)들를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 10에서는 상기 제 1 침지롤(100a)과 다음에 설명하는 다른 제 2-5 침지롤(100b)(100c)(200a)(200b)들의 설치상태를 도시하고 있는데, 이는 본 발명의 침지롤(100)(200)에 관련된 통상의 도금조(110) 구성을 도시하고 있고, 상기 도금조(110)내에는 강판(S)의 용융금속 도금을 위하여 융용금속(m)이 충진되어 있고, 상기 도금조(110)내에는 본 발명에서 침지롤(100)(200)로 총괄하여 설명하는 싱크롤(120)과 스태빌라이징 롤(130a)(130b)들이 배치되어 이들을 통하여 강판(S)의 도금조 진행이 수행된다.

그런데. 도 10에서는 개략적으로 정면도로서 도시하였지만, 상기 싱크롤 (120)과 스태빌라이징 롤(130)들의 아암(140)들 가운데 일부는 서로 반대방향에 위치하는 것도 가능하고, 따라서 이하의 본 발명의 침지롤들은 싱크롤과 스태빌라이징 롤을 통틀어 표현한 것이므로, 아암(140)은 중심축(150)의 우측 또는 좌측 어느 한쪽에 연결될 수 있다.

즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 침지롤(100a)의 중심축 (150)은 상기 도금조(110)상의 프레임설비(도 10의 140a 참조)에 연결 고정된 하나의 아암(140)에 수평방향으로 연결 고정된다.

따라서, 본 발명에서는 종래와 다르게 하나의 아암(140)에 중심축(150)이 연결 고정되기 때문에, 상기 아암(140)이 연결되는 도금조(110) 상측의 프레임설비(도 10의 140a)가 종래 침지롤에서 샤프트의 양쪽에 아암이 연결되는 것에 비하여 상기 프레임설비부분이 간소화되고, 이는 강판의 도금상태를 확인하거나 에어나이프의 막힘을 제거하는 필요한 작업을 용이하게 수행하는 작업공간을 제공하는 것이다.

그리고, 상기 아암(140)에 중심축(150)이 수평하게 고정되기 때문에, 상기 중심축(150)은 다음에 설명하는 롤표면부(170)의 하중이 그 길이방향으로 증대되는 것을 극복하도록 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 아암(140)의 단부에 용접작업등으로 견고하게 고정되어 있다.

다음, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명인 제 1 침지롤(100a)의 상기 롤표면부(170)는 상기 중심축(150)의 외곽 양측으로 설치되는 베어링부재(160) 즉, 구름베어링 이나 저널베어링을 개재하여 회전토록 장착되는데, 이때 구름베어링의 경우에는 저널베어링보다 구동성 및 내마모성 측면에서 유용하나, 본 발명에서 베어링부재(160)가 설치되는 롤표면부(170)의 내부 공간에는 용융금속(m)의 침투가 어렵기 때문에, 마찰특성이 우수한 저널 베어링을 선택하여 사용한다 해도 종래의 롤보다는 내마모성 및 구동성이 향상된다.

그리고, 도면에서는 2지점에 베어링부재(160)를 설치하였으나, 구동성, 내구성, 장력 및 응력등을 고려하여 1지점 또는 2이상의 지점에 베어링부재(160)를 설치하는 것도 가능하다. 이하에서는, 베어링부재(160) 즉, 구름베어링 또는 저널베어링을 2지점에 설치한 것을 실시예로 설명한다.

한편, 실제 상기 롤표면부(170)는 내부가 중공된 원통형 형태로 형성되어 종래와는 다르게 중심축(150)을 축으로 구름베어링 (160)으로서 그 외곽에서 회전 구동되기 때문에, 상기 롤표면부(170)는 실질적으로 강판(S)이 감기어 장력을 가하면서 진행되도록 한다.

한편, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 침지롤(100a)은 일측의 롤 표면부 개구를 통하여 삽입된 중심축(150)의 단부(150a)가 롤표면부(170)내에서 위치되는 밀폐형 롤표면부(170)로 구성되는데, 이는 다음에 설명하는 내압유지수단(180)인 유체 주입홀을 통하여 롤표면부(170)의 내부공간(172)에 유체가 주입되면 롤표면부 개구측으로 내압이 가해지기 때문에, 상기 롤표면부 개구측에 설치되는 실링수단 (190a)을 통하여 도금조(110)내의 용융금속(m)이 침투하여 종래와 같은 베어링부식등에 따른 롤의 마모 및 진동발생을 방지시킨다.

그런데, 이와 같은 밀폐형 롤표면부(170a)는 실제 중앙부분을 별도로 가공하여 구름베어링(160)의 중심축(150) 조립을 수행하고, 그 다음 가공된 부분을 밀폐시킬 수 있고, 또는 원통소재를 밀폐형 롤표면부(170a)로 가공할 수도 있다.

다음, 본 발명인 제 1 침지롤(100a)의 롤표면부 개구측 즉, 중심축(150)이 롤표면부(170) 내부로 삽입되는 롤표면부(170a)와 중심축(150)의 접촉부위에는 링형상의 실링재(190a)가 끼워진다.

또한, 상기 중심축(150)에는 상기 롤표면부(170)의 내부공간(172)의 내압을 유지시키어 도금조 용융금속(m)이 롤표면부(170)의 실링재(190a)로 침투되는 것을 효과적으로 방지하기 위한 롤표면부 내압유지수단(180)이 일체로 형성된다.

즉, 상기 롤표면부 내압유지수단(180)은 상기 중심축(150)의 중심을 따라 직선상으로 관통되고, 이에 연이어 연결되고 중심축(150)의 방사상으로 1개 또는 2 개 이상의 주입홀이 내부공간(172)과 통하도록 형성된 유체 주입홀로 이루어 지는데, 상기 중심축(150)의 중심을 따라 관통되는 중심부의 홀은 중심축(150)을 완전하게 관통하지 않아도 무방하다.

따라서, 상기 내압유지수단(180)인 유체 주입홀을 통하여 유체가 주입되면, 상기 롤표면부 (170)의 내부공간(172)에는 다음에 설명하는 불활성가스(G)와 같은 기체가 주입되고, 결국 상기 실링재(190a) 자체의 실링성에 더하여 상기 내압에 의하여 용융금속 (m)이 실링재를 통하여 롤표면부의 내부로 침투하는 것을 효과적으로 방지시키어 종래 용융금속(m)에 의한 베어링부재의 손상 또는 마모증대에 따른 롤의 진동발생이 미연에 방지되고, 이는 침지롤(100a)을 통하여 진행되는 강판의 도금성을 양호하게 하는 것이다.

다음, 도 6에서는 본 발명인 제 2 침지롤(100b)을 도시하고 있는데, 이때 본 발명의 제 1 침지롤(100a)과 동일한 구성 및 작용은 그 설명을 간략한다.

도 6에서 도시한 본 발명의 제 2 침지롤(100b)은, 강판(S)의 도금조(110) 진행시 표면 밀착되는 롤표면부(170a)는 일측 개구부분을 통하여 중심축(150)이 삽입되고 그 단부(150a)는 롤표면부(170a)를 통과하지 않는 밀폐형 롤표면부(170a)로 구성되어 있고, 특히 중심축(150)이 통과하는 롤표면부(170a)의 개구측에는 실링수단인 실링벽(190b)이 형성되어 있는 것이다.

그리고, 본 발명의 제 2 침지롤(100b)은 구름베어링(160)이 중심축(150)과 롤표면부(170a)사이에 장착되고, 제 1 침지롤(100a)과 마찬가지로 롤표면부(170a)의 내압을 유지시키어 다음에 상세하게 설명하는 상기 실링벽(190b)을 통하여 롤내부로 용융금속(m)이 침투되는 것을 방지하기 위한 롤표면부 내압유지수단(180)인 유체 주입홀이 중심축(150)에 형성된다.

이때, 상기 실링벽(190b)은 실제로는 중심축(150)의 롤표면부(170a) 삽입을 위한 개구측의 롤표면부(170a)에 형성되는데, 도 6의 요부도에서 도시한 바와 같이, 상기 실링벽(190b)과 중심축(150)사이에는 중심축(150)과 롤표면부(170a)의 열팽창 및 마찰저항등을 고려하여 1mm정도의 미세틈새가 형성되어 있다.

따라서, 상기 유체 주입홀을 통하여 유체 예를 들어, 불활성가스(G)와 같은 기체가 롤표면부(170a)의 내부공간(172)내에 주입되면 계속적인 공급으로 그 내압을 유지시키면서 일부는 상기 실링벽(190b)부분을 통하여 외부로 빠져나가고, 결국 상기 가스의 외부배출은 상기 실링벽(190b)을 통하여 용융금속(m)이 롤표면부의 내부로 침투하는 것을 방지시키어 용융금속(m)에 의한 구름 베어링(160)의 부식에 따른 롤의 구동성 저하를 방지시키는 것이다.

다음, 도 7에서는 본 발명의 제 3 침지롤(100c)을 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명의 제 3 침지롤(100c)은 제 2 침지롤(100b)과 마찬가지로 구름베어링 (160)과 실링벽(190b)을 갖추고 있고, 특히 상기 제 3 침지롤(100c)의 구성적 특징은 롤표면부(170b)가 중심축이 관통하여 그 단부(150a)가 롤표면부(170b)의 외곽으로 돌출되는 개방형 롤표면부(170b)를 구비하는 것이다.

즉, 도 7에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 본 발명의 제 3 침지롤(100c)은 롤표면부(170b)가 양측으로 개구가 형성되어 중심축(150)이 통과하기 때문에, 롤표면부(170b)의 가공 및 중심축과의 조립작업을 용이하게 하는 효과를 갖는다.

그리고, 본 발명의 제 3 침지롤(100c)은 중심축과의 접촉부위인 롤표면부 (170b)의 양측으로 상기 제 2 침지롤(100b)과 같은 실링벽(190b)이 형성되고, 동시에 중심축(150)에는 롤표면부(170b)의 내부로 유체를 주입시키기 위한 롤표면부 내압유지수단(180)인 유체 주입홀이 형성되어 있다.

따라서, 상기 실링벽(190b)과 중심축(150)간의 미세틈새로 공급되는 가스와 같은 유체가 배출되면서 용융금속(m)이 롤표면부의 내부로 침투되는 것을 방지시킨다.

한편, 도 5 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1-3 침지롤 (100a)(100b)(100c)의 내압유지수단(180) 즉, 유체 주입홀을 통하여 롤표면부(170)의 내부공간 (172)에 주입되는 유체는 불활성가스인 질소가스(G), 수증기 또는 공기와 같은 기체를 사용하는 것이 바람직 한데, 이와 같은 기체는 침지롤(100)들이 용융금속내에 침지되어 고온상태를 유지하기 때문에, 내압유지수단인 유체 주입홀을 통하여 롤표면부(170)의 내부공간(172)에 주입된 기체는 고온으로 가열되어 주입하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 상온으로 공급해도 기체가 원활하게 열팽창되면서 내압유지를 안정적으로 유지시키기 때문에, 용융금속(m)의 롤표면부 내부 침투를 효과적으로 방지시킬 수 있게 하며, 도 5 내지 도 7에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 중심축(150)에 형성되는 내압유지수단인 유체 주입홀은 아암(140)의 내부에 설치되는 유체 공급관(미도시)과 연결되고, 상기 유체 공급관 예를 들어, 기체공급관은 도시하지 않은 여러 기체처리설비와 연결된다.

그리고, 제 2,3 침지롤(100b)(100c)과 같이 실링벽(190b)이 형성된 경우에는 실링벽(190b)과 중심축(150) 사이의 미세틈새로 유체의 외부누출이 지속적으로 이루어져야 하므로, 롤표면부(170) 내부의 내압유지를 위하여는 침지롤(100b)(100c)이 도금조(110)내에 침지되는 순간부터 지속적으로 주입시켜야 한다.

다음, 도 8 및 도 9에서는 본 발명의 제 4 및 제 5 침지롤(200a)(200b)을 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명의 제 4 및 제 5 침지롤(200a)(200b)은 상기 제 1-3 침지롤들(100)과 마찬가지로, 프레임설비(도 10의 140a)로서 도금조(110)내에서 하나의 아암(140)에 연결 고정된 중심축(150) 및, 상기 중심축 (150)의 외표면에 고정된 슬리브(210)와 그 외곽으로 부시(220)를 개재하여 배치되어 강판 진행시 표면 밀착되어 회전하는 롤 표면부(170)를 갖추고 있는데, 도 7 및 도 8에서는 제 4,5 침지롤(200)들이 중심축(150)의 단부(150a)가 돌출되지 않는 밀폐형 롤표면부 (170b)로 구성되어 있는 것이다.

특히, 본 발명의 제 4,5 침지롤(200)들은 하나의 아암(140)에 중심축(150)이 연결 고정되어 이에 롤표면부(170b)가 회전 구동토록 설치되어 있는 구성은 제 1-3 침지롤(100)들과 동일하지만, 그 구성적 특징은 구름베어링(160)을 사용하지 않고 중심축(150)의 외표면에 고정되는 슬리브(210)에 부시(220)를 개재하여 롤표면부(170b)가 회전 구동토록 한 것이다.

이때, 상기 롤표면부(170b)는 용융금속의 롤표면부(170)의 내부 침투를 방지토록 밀폐형 롤표면부(170b)로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 중심축(150)에는 롤표면부(170b)가 제 1-3 침지롤과는 다르게 슬리브(210)와 부시(220)를 매개로 접촉하여 회전 구동되므로 상기 슬리브(210)와 부시(220)의 측면 모서리가 롤표면부 (170b)의 내측면에 접촉 마모되는 것을 방지하기 위한 지지체(152)가 고정되는데, 도 8 및 도 9에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 지지체(152)는 고정링 또는 고정핀과 같이 롤표면부의 중심축 유동을 방지하는 지지체이면 가능하고, 동시에 도면에서는 도시하지 않았지만, 롤내부의 베어링부재(160)의 중심축(150) 이탈 또는 개방형 롤표면부(170b)의 경우에 롤표면부의 양측으로 중심축에 각각 설치되는 것이 가능하다.

한편, 본 발명의 제 4 침지롤(200a)은 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 슬리브(210)와 부시(220)가 서로 일체로 면접촉하여 롤표면부(170)의 중심축(150) 회전구동을 가능하게 하는 일체형 슬리브(210a)와 부시(220a)로 구성되어 있고, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 제 5 침지롤(200b)은 적어도 2 이상의 지점에서 서로 면접촉하여 롤표면부(170)의 중심축 회전 구동을 가능하게 하는 분할형 슬리브 (210b)와 부시(220b)를 갖추고 있다.

즉, 제 5 침지롤(200b)은 분할형 슬리브(210b) 및 부시(220b)로서 롤표면부 (170b)의 중심축 구동을 수행하도록 하기 때문에, 제 4 침지롤(200a)에 비하여 슬리브 및 부시의 마찰부위가 그만큼 줄어들어 마찰저항감소에 의한 구동성이 향상되는 잇점이 있고, 제 4 침지롤(200a)은 일체형의 슬리브 및 부시를 사용하기 때문에, 내마모성 향상에 의한 수명연장과 롤표면부(170b)의 가공이나 조립면에서 더 용이한 잇점이 있다.

그런데, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 분할형 슬리브 및 부시는 롤표면부(170b) 내부의 부시 장착부위의 갯수에 따라 2 분할형 또는 그 이상의 3분할형 으로 설치하는 것도 가능하다.

또한, 도 2 및 도 3에서 도시한 종래의 슬리브와 부시의 축수부 구조에 비하여는 중심축(150)을 축으로 롤표면부(170)가 회전하면서 그 접촉부위가 증대되기 때문에, 종래의 침지롤(R)에 비하여는 마모 및 진동발생이 감소되는 것이다.

그리고, 도 9에서는 롤표면부(170b)를 밀폐형으로 도시하였지만, 실제 중심축(150)의 길이방향으로 양측 및 중심부 또는 그 이상의 지점에서 부분적으로 분할형 슬리브(210b) 및 부시(220b)가 설치되기 때문에, 중심축(150)의 단부(150a)가 돌출되는 개방형 롤표면부(170b)를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

한편, 상기 슬리브(210)와 부시(220)를 사용하는 본 발명의 제 4,5 침지롤 (200)들은 제 1-3 침지롤(100)들과 같이, 별도의 실링수단(190)이나 유체 주입홀 (180)이 형성되지 않기 때문에, 용융금속에 의한 부식이나 변형을 방지토록 충분한 내마모성 및 내식성을 갖는 재질로 형성시키는 것도 중요하고, 하지만 종래에 비하여는 그 마모도 및 진동발생이 감소하기 때문에, 현재 사용되는 일반적인 재질의 사용도 가능하다.

이에 따라서, 상기와 같은 본 발명의 제 1-5 침지롤(100)(200)들에 의하면, 종래에 비하여 하나의 아암(140)에 중심축(150)이 연결 고정되어 아암이 연결되는 프레임설비가 간소화됨은 물론, 강판도금시의 여러 작업을 위한 공간활용을 높이고, 특히 용융금속에 의한 종래 베어링부분의 부식등으로 인하여 롤의 구동부분의 마모와 진동발생에 따른 문제를 해결하여 보다 고품질의 강판 도금을 수행하도록 하는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예로서 상세하게 설명하면 다음과 같다.

(실시예)

본 발명의 침지롤들(100)(200)에 대한 이하의 실시예들에 있어서, 제 1-5 침 지롤들은 본 발명예 1-5(100a)(100b)(100c)(200a)(200b)로 나나내고, 종래의 비교실시예는 도 2,3 및 도 4에서 도시한 종래예 1,2 (R)(R')로 나타낸다.

한편, 하나의 아암(140)에 중심축(150)과 롤표면부(170)를 설치하고 용융금속에 의한 마모와 진동발생을 방지한 본 발명예 1,5 와 종래예 1,2 의 강판 도금조건은 아래와 같다.

도금강판(S)는 0.5-1.4mm 사이의 두께와 870-1650mm 사이의 폭을 갖고, 도금조(110)내에는 Al 0.17-0.19%, 나머지 Zn 및 불순물의 용융금속(m)이 충진되어 있고, 도금조(110)의 용융금속 온도는 460±2℃ 이고, 이때 통판속도는 120- 180m/min 이며, 싱크롤(120) 및 스태빌라이징 롤(130a)(130b)의 외경은 각각 650mm 및 240mm 로 하였다.

그리고, 이하의 실시예들에서는 스태빌라이징 롤(130)을 침지롤의 대상으로 하였으며, 이를 실 라인에 투입하여 각각 15일간 조업을 실시한 후 스태빌라이징롤 (130)을 침지롤로 하여 회전 마찰면에 대한 구동특성등을 평가하였다.

한편, 상기 침지롤인 스태빌라이징 롤(130)의 구동특성은 내마모성, 구동성 및 조업성으로 구분하여 평가하였다.

먼저, 내마모성 평가는 상기의 제조조건으로 실라인에서 15일간 조업을 실시한 스태빌라이징롤의 회전 마찰면에 대해서 조업을 실시하기 전과 후의 최대 마모 깊이를 측정하여 평가하였는데, 회전 마찰면의 최대 마모 깊이가 1mm이하는 우수, 1~3mm는 보통, 3mm이상은 불량으로 구분하여 평가하였다.

다음, 구동성평가는 상기의 제조조건으로 실라인에서 15일간 조업을 실시하 면서 도금제품의 표면을 관찰하여 스태빌라이징롤의 회전불량에 의한 제품 표면의 스크래치 결함 수를 관찰하였는데, 스크래치 결함의 수가 없으면 우수, 1~5개이면 보통, 5개 이상이면 불량으로 평가하였다.

그리고, 조업성평가는 상기의 제조조건으로 실라인에서 15일간 조업을 실시하면서 도금작업중 빈번히 발생하는 에어나이프(도 1의 2)의 립막힘현상을 조업자가 제거할 때 작업의 용이성, 도금되는 강판의 품질을 관찰할 때 방해되는 물체 등을 중심으로 조업성을 평가하였는데, 조업성이 향상되었으면 우수, 기존과 동등 이하이면 불량으로 평가하였다.

더하여, 이하의 실시예들에서는 종래의 침지롤과 본 발명의 침지롤들을 이용해서 용융금속 도금강판을 제조할 경우 도금품질의 중요한 특성 가운데 하나인 균일 도금성에 미치는 효과를 평가하였다.

즉, 균일도금성 평가는 도금강판 1코일당 도금부착량을 폭방향으로 3점 및 길이방향으로 3점을 측정하여 이들 평균값에 대한 편차를 구하여 평가하였는데, 도금부착량 180g/㎟인 강판을 기준하여 편차의 수준이 종래법을 사용한 편차의 수준보다 1g/㎟이상 감소한 경우는 우수, 0.1~1g/㎟ 범위로 감소한 경우는 보통, 0.1 g/㎟ 미만 혹은 편차가 증가한 경우는 불량으로 평가하였다.

(종래예 1)

도 2 및 도 3 에서 도시한 바와 같이, 스태빌라이징 롤 즉, 종래의 침지롤 (R)에 있어서, 양쪽의 아암(13)에 슬리브(11)와 부시(10)가 저널베어링 방식으로 구동하는 방식으로 용융아연 강판도금을 수행하였고, 이때 상기 슬리브(11)는 내경 100mm * 외경120mm * 길이180mm이고 상기 부시(11)는 내경122mm * 외경136mm * 길이140mm의 크기를 갖는 스텔라이트계 합금 재질을 사용하였다.

(종래예 2)

도 4에서 도시한 바와 같이, 스태빌라이징 롤 즉, 종래의 다른 침지롤(R')에 있어서, 양쪽의 아암(13)에 연결된 중심축(12)에 스페이서(7)를 개재하여 롤 표면부(9)가 회전될 수 있도록 하는 방식으로 연속 용융아연 강판도금을 수행하였고, 이때 침지롤(R')의 롤표면부는 AT-103C 재질을 사용하였다.

(발명예 1)

도 5에서 도시한 바와 같이, 하나의 아암(140)에 중심축(150)을 설치하고, 이에 구름베어링(160)을 개재하여 롤표면부(170)를 구동하게 하고, 그 내부공간(172)에는 중심축(150)의 내압유지수단(180)인 유체 주입홀을 통하여 불활성가스인 질소를 주입시키어 롤표면부(170)의 내부압력을 연속적으로 압력을 제어하였으며, 실링재 (170a)를 설치하여 상기 조건하에서 제 1 침지롤(100a)을 통한 강판의 연속 용융아연 도금을 수행하였다.

(발명예 2)

도 6에서 도시한 바와 같이, 제 1 침지롤(100a)의 구성과 동일하고, 다만 중 심축(150)과 롤표면부(170)접촉부위에 실링벽(190b)을 형성시키어 내압을 유지시키는 상태에서, 용융금속이 내부로 침투하는 것을 방지시키면서 상기 제조조건하에서 제 2 침지롤(100b)을 통한 강판의 연속 용융아연 도금을 수행하였는데, 이때 실링벽(190b)에서의 중심축(150)과의 틈새간격은 1mm 이고 그 축방향 길이 150mm이 되도록 하였다.

(발명예 3)

도 7에서 도시한 바와 같이, 개방형 롤표면부(170b)을 구비하는 스태빌라이징 롤 즉, 제 3 침지롤(100c)을 이용하여 주입가스에 의한 롤표면부의 내압을 유지하면서 상기 제조조건하에서 강판의 연속 용융아연 도금을 수행하였는데, 이때 상기 양쪽의 실링벽(190b) 틈새간격은 각각 1mm 이고 그 축방향 길이는 각각 150mm로 하였다.

(발명예 4)

도 8에서 도시한 바와 같이, 하나의 아암(140)에 설치된 중심축(150)에 일체형 슬리브(210a)와 부시(220a)를 사용하여 롤표면부(170b)의 구동을 수행하는 방식으로 롤표면부(170)의 내경부와 중심축(150)의 외경부가 접촉 회전하도록 구성한 제 4 침지롤(200a)을 통하여 상기 제조조건하에서 강판의 연속 용융아연 도금을 수행하였다.

이때, 상기 중심축(150)은 내마모성을 높이기 위하여 스텔라이트계 재질을 5mm 두께로 피복하여 이를 포함한 외경이 150mm가 되도록 가공하였으며, 롤 표면부(170)의 내경부에도 10mm두께의 스텔라이트계 합금 재질을 피복하여 이를 포함한 내경이 160mm가 되도록 하였다.

(발명예 5)

도 9에서 도시한 바와 같이, 분할형 슬리브(210b) 및 부시(220b)를 사용하여 롤표면부(170)를 중심축(150)에서 구동시키는 제 5 침지롤(200b)을 이용하여 상기 제조조건하에서 강판의 연속 용융아연 도금을 수행하였는데, 이때 2지점의 접촉부위에서의 내마모성을 높이기 위하여 스텔라이트계 재질을 두께 5mm 및 길이 250mm로 피복하여 이를 포함한 외경이 150mm가 되도록 중심축(150)을 가공하였으며, 롤 표면부(170)의 접촉 내경부에도 두께 10mm 및 길이 200mm의 스텔라이트계 합금 재질을 피복하여 이를 포함한 내경이 160mm가 되도록 하였다.

이에 따라서, 상기와 같은 종래의 침지롤(R)(Rr')과 본 발명의 제 1-5 침지롤(100a)(100b)(100c)(200a)(200b)을 이용한 실시에에 따른 여러 특성을 다음의 표 1에서 나타내었다.

구분(도면부호)	내마모성	구동성	조업성	균일도금성
종래예 1 (R)	불량	보통	불량	불량
종래예 2 (R')	보통	보통	불량	보통
발명예 1 (100a)	우수	우수	우수	우수
발명예 2 (100b)	우수	우수	우수	우수
발명예 3 (100c)	우수	우수	우수	우수
발명예 4 (200a)	우수	보통	우수	보통
발명예 5 (200a)	보통	보통	우수	보통

따라서, 상기 표 1에서 알수 있듯이, 발명예 1 -3 의 본 발명의 제 1-3 침지롤(100)들은 침지롤의 내마모성과 구동성이 크게 향상되었을 뿐 아니라, 제품의 도금부착량 편차가 크게 감소하는 효과를 나타냄을 알 수 있었다.

그리고, 발명예 4 의 제 4 침지롤(200a)의 경우에는 종래 침지롤(R)(R')들에 비하여 중심축과 롤표면부의 접촉부위가 증가하여 롤의 내마모성은 향상되었고 제품의 균일도금성이 개선되었으나, 롤의 구동성은 종래와 유사한 것으로 나타났고, 발명예 5의 제 5 침지롤(200b)의 경유에는 종래예 2의 침지롤(R')과 유사한 조건으로, 침지롤의 구동특성 및 제품의 균일도금성을 일정수준 향상시킬 수 있었고, 조업성을 크게 개선시킬 수 있음을 알 수 있었다.

또한, 스태빌라이징 롤(130)을 사용하여 조업한 본 발명의 제 1-5 침지롤 (100)(200)들 모두는 하나의 아암(140)에 중심축(150)이 연결 고정되므로 작업공간의 활용에 따른 조업성이 모두 크게 개선되었으며, 품질면에서 도금강판의 표면이 미려해지고 도금부착량이 보다 균일한 아연도금 제품을 얻을 수 있었다.

이와 같이 본 발명인 롤의 내마모성 및 내침식성이 우수한 용융금속의 강판 도금용 침지롤에 의하면, 침지롤의 회전 접촉면에서 발생하는 마모와 진동을 최소화할 수 있도록 구성한 본 발명의 제조조건으로 연속 용융금속 도금강판을 제조할 경우는, 조업성이 개선되며 침지롤의 내마모성과 구동성이 향상될 뿐만 아니라 도금부착량이 더욱 균일한 강판의 용융금속 도금공정을 수행할 수 있도록 하는 잇점을 제공한다.

그리고, 침지롤의 수명이 향상됨에 따라 마모되거나 열화된 침지롤을 교체하기 위한 라인정비와 같은 라인중단등의 횟수가 감소하여 용융금속 도금강판의 생산성을 크게 향상시키는 효과를 제공한다.

마지막으로, 간소화된 아암 및 그 프레임 구조로 인하여 도금직후 강판의 분위기제어 및 도금조내의 유동패턴 제어 또는 에어나이프의 립 막힘제거등과 같은 강판 도금시의 여러 작업을 위한 공간확보를 용이하게 하는 우수한 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (6)

1. 강판의 용융금속 도금을 위하여 융용금속(m)이 충진된 도금조(110)내에서의 강판 진행을 수행토록 도금조(110)내에 제공되고 싱크롤(120)과 스태빌라이징 롤(130a)(130b)로 이루어 진 침지롤(100)에 있어서,

   상기 도금조(110)내에서 하나의 아암(140)에 연결 고정된 중심축(150); 과,

   상기 중심축(150)의 외곽에 베어링부재(160)를 개재하여 회전토록 장착되어 강판의 진행시 표면 밀착되어 회전하는 롤 표면부(170);와,

   상기 롤표면부(170)의 내압을 유지시키어 도금조 용융금속(m)이 롤표면부 (170) 내부로 침투되는 것을 효과적으로 방지토록 상기 중심축(150)에 구비되는 롤표면부 내압유지수단(180); 및,

   상기 중심축(150)과 롤표면부(170)의 접촉부위에 제공되는 실링수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 마모 및 진동발생이 방지되는 강판의 용융금속 도금용 침지롤
2. 제 1항에 있어서, 상기 중심축(150)이 연결 고정된 아암(140)은 상기 도금조 상측의 프레임설비(140a)에 연결되고, 상기 중심축(150)은 상기 아암(140)의 하단부에 수평방향으로 일체로 견고하게 고정되며,

   상기 롤 표면부(170)는, 상기 중심축(150)의 단부(150a)가 내부에서 밀폐되는 밀폐형 롤표면부(170a); 또는, 상기 중심축(150)이 통과하는 개방형 롤표면부 (170b);중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 용융금속 도금용 침지롤
3. 제 1항에 있어서, 상기 롤표면부 내압유지수단(180)은 상기 중심축(150)의 중심에서 길이방향으로 관통되고, 상기 중심축(150)의 방사상으로 분기된 유체 주입홀로 구성되고,

   상기 내압유지수단의 유체 주입홀을 통하여 상기 롤표면부(170)의 내부공간(172)에 주입되는 유체는 불활성가스, 증기, 및 공기와 같은 기체인 것을 특징으로 하는 강판의 용융금속 도금용 침지롤.
4. 제 1항에 있어서, 상기 중심축(150)과 롤표면부(170)의 접촉부위에 제공되는 실링수단(190)은,

   상기 롤표면부(170)와 중심축(150)사이를 통하여 용융금속(m)이 침투되는 것을 방지시키고, 상기 내압유지수단(180)에 의한 롤내부의 내압유지로 실링성이 향상되는 실링재(190a); 또는,

   상기 내압유지수단(180)에 의하여 롤표면부(170)의 내부에 주입된 유체가 지속적으로 외부 배출되어 용융금속(m)의 내부 침투를 방지토록 상기 중심축(150)이 통과하는 롤표면부(170)의 개구부분에 중심축과 미세틈새를 유지토록 형성된 실링벽(190b);중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 용융금속 도금용 침지롤
5. 강판의 용융금속 도금을 위하여 융용금속(m)이 충진된 도금조(110)내에서의 강판 진행을 수행토록 도금조(110)내에 제공되는 싱크롤(120)과 스태빌라이징 롤(130a)(130b)로 이루어 진 침지롤(200)에 있어서,

   상기 도금조(110)내에서 하나의 아암(140)에 연결 고정된 중심축(150); 및,

   상기 중심축(150)의 외표면에 고정된 슬리브(210)와 그 외곽으로 부시(220)를 개재하여 배치되어 강판 진행시 표면 밀착되어 회전하는 롤 표면부(170);로 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 용융금속 도금용 침지롤
6. 제 5항에 있어서, 상기 롤 표면부(170)는, 상기 중심축(150)의 단부(150a)가 내부에서 밀폐되는 밀폐형 롤표면부(170a); 또는, 상기 중심축(150)이 통과하는 개방형 롤표면부(170b);중 하나로 이루어 지고,

   상기 슬리브(210)와 부시(220)는, 일체로 면접촉하여 롤표면부(170)의 중심축(150) 회전구동을 가능하게 하는 일체형 슬리브(210a)와 부시(220a); 또는, 적어도 2 이상의 지점에서 서로 면접촉하여 롤표면부(170)의 중심축 회전 구동을 가능하게 하는 분할형 슬리브(210b)와 부시(220b);중 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 용융금속 도금용 침지롤

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