KR100641756B1 - 도금강판의 표면품질 향상을 위한 도금층 조절장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도금욕조를 빠져 나온 도금강판의 표면품질을 향상시키는 장치로서, 상기 도금강판의 표면에 가스를 분사하여 상기 도금강판 표면의 도금층을 일정한 두께로 유지시키는 가스 나이프, 및 상기 가스 나이프의 상부에 설치되고 상기 도금강판이 소통되는 출구를 구비하며 상기 가스 나이프에서부터 상기 도금층의 응고가 시작되는 위치까지 무산화 분위기를 조성하는 덮개를 포함한다. 이 도금층 조절장치는 도금강판의 산화를 효과적으로 방지한다.
Description
도 1은 종래 강판용 연속도금장치를 간략하게 나타낸 것이고,
도 2는 강판의 도금두께를 조절하는 가스 나이프를 간략하게 나타낸 것이고,
도 3은 도금강판표면의 품질향상을 위한 종래기술을 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명 도금강판의 표면품질 향상장치의 한 실시예에 따른 구성을 간략하게 나타낸 것이고,
도 5는 도 4의 변형 예를 나타낸 것이고,
도 6은 도 4의 또 다른 변형 예를 나타낸 것이고,
도 7은 도 6의 실시예에 따른 산소농도 변화를 나타낸 그래프이고,
도 8은 도 4에 도시된 덮개의 폭과 강판에 충돌하는 와이핑 압력 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 도금욕조 20 : 용융금속
30 : 롤 40 : 스나우트
100 : 가스 나이프 110 : 덮개
120 : 가스투입관 200 : 강판
본 발명은 도금강판의 표면품질을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도금욕조에서 빠져 나온 강판 표면의 도금층 두께를 일정하게 하면서 산화로 인하여 도금층의 품질이 저하되는 것을 방지하는 도금강판의 표면품질 향상방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 강판용 연속도금장치를 간략하게 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 강판(200)의 도금은 열처리된 강판(200)이 스나우트(40)를 통해 용융금속(20)이 담긴 도금욕조(10)에 침잠된 후 도금욕조(10) 내부에 설치된 롤(30)을 축으로 상방으로 이동하여 도금욕조(10)를 빠져 나오는 일련의 과정을 통해 이루어진다.
도금욕조(10)의 상부에는 가스 나이프(50)가 설치된다. 가스 나이프(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 고속, 고압의 가스를 분사하여 강판(200) 표면의 과잉용융금속(22)을 도금욕조(10)로 흘려 보낸다.
강판(200)의 도금층은 대기 중의 산소에 의해 산화된다. 이러한 산화작용은 강판(200)의 도금층이 완전히 고착화 되기 전에 대기 중에 노출되기 때문에 발생되는 것으로서, 강판(200)의 표면결함을 초래하여 강판(200)의 도금품질을 떨어뜨린 다.
이러한 표면결함을 해결하기 위한 종래 기술로는 미국특허 제4,330,574호와 미국특허 제4,557,952호가 있다.
위에 언급한 바와 같이 강판(200) 표면결함의 주 원인은 대기 중의 산소로 인한 산화작용이다. 미국특허 제4,330,574호는 이러한 점을 감안하여 도 3에 도시된 바와 같이 용융금속(20) 표면과 가스 나이프(50)를 포함하는 밀폐박스(60)를 설치하고 가스 나이프(50)를 통해 질소 등의 불활성 가스를 분사함으로써 밀폐박스(60) 내부를 무산화 분위기로 유지하여 용융금속(20)과 강판(200) 표면의 산화를 방지한다. 그러나 이 미국특허는 밀폐박스(60) 내부의 산소농도가 희박할수록 용융금속(20) 표면으로부터 아연증기(zinc vapor) 발생량이 급격히 증가하여 아연증기가 밀폐박스(60) 내부 및 외부 장치에 들러붙는 문제점이 있다.
미국특허 제4,557,952호는 위 특허에 대한 해결책으로 발명된 것으로서, 아연증기가 수증기와 반응하여 산화아연과 수소가스가 형성되는 원리를 이용하여 위 문제점을 해결하고자 하였다. 그러나, 아연증기와 수증기의 반응 중에는 강판(200) 표면에 결함을 유발하는 아연산화물이 생성되므로, 이 미국특허 역시 강판(200) 표면의 결함발생 문제를 완벽하게 해소하기 어렵다.
일본공개특허 제1992-285148호는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 2중의 박스 구조를 구성하여 아연산화물을 박스 외측으로 배출하도록 하였다. 그러나, 아연산화물을 박스 외측으로 배출하기 위해 2중의 박스가 순차적으로 개방되는 과정에서 밀폐공간으로 산소가 유입되므로, 일본공개특허로도 전술한 강판(200) 표 면의 결함발생문제를 완벽하게 해소하기 어렵다.
이와 같이 아연도금강판의 표면품질을 향상시키기 위한 종래의 기술들은 강판이 빠져 나오는 용융금속(20) 표면과 가스 나이프(50)를 포함한 그 상부를 모두 밀폐하고 그 내부를 무산화 분위기로 유지하여 용융금속(20) 표면과 강판(200) 도금층의 산화를 억제하는 것을 특징으로 하고 있지만, 밀폐박스(60) 내부의 아연증기 형성을 억제하고 발생된 아연증기 및 아연산화물을 박스 외부로 배출하기 위한 방법들이 추가로 필요하게 되어 그 제어방법 및 구조가 점점 복잡해지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산화로 인하여 도금강판 표면에 발생하는 결함을 최대한 억제하는 도금강판의 표면품질 향상방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 도금욕조를 빠져 나온 도금강판의 표면품질을 향상시키는 장치로서, 상기 도금강판의 표면에 불활성 가스를 분사하여 상기 도금강판 표면의 도금층을 일정한 두께로 유지시키는 가스 나이프, 및 상기 가스 나이프의 상부에 설치되고 상기 도금강판이 소통되는 출구를 구비하며 상기 가스 나이프에서부터 상기 도금층의 응고가 시작되는 위치까지 무산화 분위기를 조성하는 덮개를 포함하는 도금강판의 표면품질 향상장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 도금욕조를 빠져 나온 도금강판의 표면품질을 향상시키는 방법으로서, 상기 도금욕조를 빠져 나온 상기 도금강판의 표면에 불활성 가스를 분사하여 상기 도금강판의 도금층 두께를 균일하게 형성하는 단계와, 상기 불활성 가스 분사지점부터 상기 도금강판의 도금층이 응고되는 지점까지 형성된 밀폐공간에 불활성 가스를 공급하여 무산화 공간을 형성하는 단계를 포함하는 도금강판의 표면품질 향상방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명 도금강판의 표면품질 향상장치의 한 실시예에 따른 구성을 간략하게 나타낸 것이고, 도 5는 도 4의 변형 예를 나타낸 것이고, 도 6은 도 4의 또 다른 변형 예를 나타낸 것이고, 도 7은 도 6의 실시예에 따른 산소농도 변화를 나타낸 그래프이고, 도 8은 도 4에 도시된 덮개의 폭과 강판에 충돌하는 와이핑 압력 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이 도금강판의 표면품질 향상장치는 가스 나이프(100), 덮개(110)로 구성된다. 가스 나이프(100)는 용융금속(20)으로부터 일정 높이 떨어진 곳에 강판(200)의 폭 방향을 따라 길게 설치된다. 가스 나이프(100)는 강판(200)의 양 표면에 불활성 가스를 분사하여 강판(200)의 도금층 두께를 일정하게 유지시킨다.
덮개(110)는 가스 나이프(100)의 위쪽에 설치된다. 덮개(110)는 가스 나이프(100)의 위쪽을 완전히 밀폐하는 부재로서 가스 나이프(100)에 의해 차단되는 밑면을 제외한 5 면이 막혀진 형태를 갖는다. 덮개(110)의 윗면에는 강판(200)이 통과 하는 출구(112)가 형성된다. 출구(112)는 강판(200)은 통과되나 외부 공기가 쉽게 유입되지 못하는 형태를 갖는 것이 좋다.
이와 같이 구성된 도금층 표면품질 향상장치는 가스 나이프(100)를 통해 배출된 불활성 가스가 덮개(110)와 가스 나이프(100)로 이루어지는 밀폐공간에 계속적으로 보충되므로 무산화 공간을 형성한다. 따라서, 용융금속(20)으로 도금된 강판(200)이 가스 나이프(100)를 통과한 후부터 덮개(110)를 빠져나가는 동안에는 강판(200)의 표면에서 산화반응이 일어나지 않는다. 따라서, 가스 나이프(100)로부터 강판(200) 표면의 도금층이 응고되는 지점을 산출하여 덮개(110)의 높이를 조절하면 산화반응으로 인하여 강판(200) 표면에 결점이 생기는 것을 완벽하게 차단할 수 있다. 덮개(110)의 높이를 조절하기 어려운 경우에는 강판(200)의 이동속도를 통해 강판(200)의 도금층이 덮개(110) 내부에서 응고되도록 조절할 수도 있다.
한편, 덮개(110) 내부에는 항상 불활성 가스가 채워져 압력을 형성하므로 강판(200)에 충돌하는 와이핑 압력에 영향을 준다. 도 8은 이러한 점을 인지하여 덮개(110)의 폭과 강판(200)에 충돌하는 와이핑 압력간의 상관성을 실험한 그래프이다. 실험은 강판과 가스 나이프(100)의 거리를 20mm로 하고 가스 나이프(100)의 가스 분사압력을 130KPa로 고정한 상태에서 덮개의 폭을 30 ~ 300mm까지 변화시키는 방식으로 행해졌다.
도 8의 실험결과 그래프에서 알 수 있듯이 덮개(110)의 폭이 70mm이상이면 강판(200)에 충돌하는 와이핑 압력이 더 이상 변화하지 않는다. 따라서, 강판의 도금두께를 일정하게 유지하면서 도금표면의 결함을 억제하기 위해서는 적어도 덮개 (110)의 폭을 70mm 이상으로 넓게 하는 것이 바람직하다. 다만, 이 수치는 이 실험과 동일한 조건일 경우에 한 한다. 도 8에서 Y는 가스 나이프(100)의 불활성 가스가 강판에 부딪치는 지점(Y=0)으로부터의 강판(200)의 길이방향(상하방향)에 따른 거리이다.
위 실시예는 전술한 바와 같이 가스 나이프(100)와 강판(200)간의 거리 그리고 가스 나이프(100)를 통해 분사되는 가스압력에 따라 덮개(110)의 적정 폭을 산출해야 하는 불편함이 있다.
도 5와 도 6은 이러한 불편함을 줄이기 위한 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 덮개(110)의 폭을 대폭 줄이고 덮개(110)의 하단에 불활성 가스가 주입되는 가스 투입관(120)을 설치하였다. 이 실시예에서는 가스 나이프(100)에서 분사된 불활성 가스와 가스 투입관(120)을 통해 유입된 불활성 가스가 섞인 후 덮개(110)가 형성한 공간을 따라 이동한 뒤 출구(112)를 통해 빠져 나간다. 따라서, 본 실시예에서는 덮개(110)의 폭이 가스 투입관(120)의 가스 분사압력에 영향을 거의 미치지 않는다. 아울러, 가스 투입관(120)을 통해 주입되는 불활성 가스가 계속적으로 강판(200) 표면을 따라 이동하므로 강판(200) 표면과 산화물질이 반응하는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
도 6은 도 4를 개량한 것으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 출구(112)와 연통하는 가스 순환로(130)를 덮개(110)의 내부에 형성함으로써 불활성 가스의 일부분이 순환되도록 한 구조이다.
가스 나이프(100)에서 분사된 고속/고압의 가스는 강판에 충돌하는 순간 그 주변의 기압을 떨어뜨린다. 따라서 출구(112)와 연통하는 가스 순환로(130)를 덮개(110)의 내부에 형성하면, 출구(112) 쪽으로 배출되던 일부분의 불활성 가스가 회수되어 가스 순환로(130)로 순환되는 것이다.
도 7은 본 실시예에 따른 산소농도 변화를 나타낸 그래프이다. 본 그래프는 가스 나이프(100)와 강판(200)간의 거리를 20mm, 가스 나이프(100)의 가스 분사압력을 130KPa, 덮개(110)의 폭은 24mm, 그리고 가스 투입관(120)과 출구(112)의 연결지점 위치를 500mm 고정하여 실험한 결과이다. 도 7에서 알 수 있듯이 본 발명을 사용하지 않는 경우에는 가스 나이프(100)에서 멀어짐에 따라 강판(200) 주변의 산소농도가 증가하지만, 본 발명을 사용하는 경우에는 강판(200) 주변의 산소농도가 가스 나이프(100)에서부터 불활성 가스가 재 흡입되는 출구(112)지점까지 0으로 유지된다. 따라서, 본 발명을 이용하면 강판(200) 표면에서 산화반응이 일어나는 것을 확실하게 차단할 수 있다. 도 7에서 Y는 가스 나이프(100)의 불활성 가스가 강판에 부딪치는 지점(Y=0)으로부터의 강판(200)의 길이방향(상하방향)에 따른 거리이다.
본 발명은 가스 나이프를 통과한 이후부터 도금층의 응고가 이루어질 때까지 강판과 대기의 접촉을 완전히 차단하므로 도금층의 산화를 확실하게 억제하는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 고품질의 도금강판을 보다 효과적으로 생산할 수 있다.
이상에서 도금강판의 표면품질 향상방법 및 향상장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
Claims (5)
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- 도금욕조를 빠져나온 도금강판의 표면품질을 향상시키는 장치로서,상기 도금강판의 표면에 불활성 가스를 분사하여 상기 도금강판 표면의 도금층을 일정한 두께로 유지시키는 가스 나이프, 및상기 가스 나이프의 상부에 설치되고, 상기 도금강판이 소통되는 출구와, 상기 출구 쪽으로 배출되는 불활성 가스의 일부분을 회수하여 순환시킬 수 있도록 상기 출구와 연통되는 가스 순환로를 구비하며, 상기 가스 나이프에서부터 상기 도금층의 응고가 시작되는 위치까지 무산화 분위기를 조성하는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금강판의 표면품질 향상을 위한 도금층 조절장치.
- 도금욕조를 빠져나온 도금강판의 표면품질을 향상시키는 장치로서,상기 도금강판의 표면에 불활성 가스를 분사하여 상기 도금강판 표면의 도금층을 일정한 두께로 유지시키는 가스 나이프, 및상기 가스 나이프의 상부에 설치되고, 상기 도금강판이 소통되는 출구를 구비하며, 상기 가스 나이프에서부터 상기 도금층의 응고가 시작되는 위치까지 무산화 분위기를 조성하는 덮개를 포함하며,상기 덮개의 측면 벽부터 상기 도금강판의 거리는 70mm 이상인 것을 특징으로 하는 도금강판의 표면품질 향상을 위한 도금층 조절장치.
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