KR100815818B1 - 강판의 연속 도금장치 및 이를 이용한 강판의 연속 도금방법 - Google Patents

Abstract

기존의 융용금속 및 전기도금 방식이 아닌 용융금속을 미립화시키어 강판의 연속 도금을 수행하도록 한 강판의 연속 도금장치 및 이를 이용한 강판의 연속 도금방법이 제공된다.

상기 강판의 연속 도금장치는, 밀폐된 공간을 유지하고, 내부에는 용융금속에 대응하는 일정성질을 갖는 분위기가스가 제공되며, 강판이 중앙부를 통하여 이송하는 도금조와, 상기 도금조의 내부에 용융금속을 공급토록 설치된 용융금속 공급수단;과, 상기 도금조의 양측에서 이송하는 강판을 향하여 기밀을 유지토록 삽입 장착되고, 상기 용융금속 공급수단으로부터 용융금속을 미립화시키는 초음파 진동자를 갖춘 미립화 발생수단; 및, 상기 미립화 발생수단의 하측으로 도금조 내부에 설치되고 고전압의 인가시 강판에 미립화된 용융금속의 액적을 부착시키도록 전기적인력을 가하는 정전대전 전극부재를 포함하고, 상기 용융금속 공급수단은 용융금속 저장조 및, 저장조와 관을 통하여 연결되고 미립화 발생수단에 인접 배치되며 내부에 용융금속이 충진되는 용융금속조 또는 용융금속을 분사하는 용융금속 분사노즐를 포함한다.

따라서, 무산화 혹은 환원성 분위기에서 용융금속을 미립화시키어 강판의 표면에 부착시킴으로서, 강판의 도금설비를 간소화시키면서 강판의 도금상태는 일정하게 유지시키어, 강판의 제조비용은 낮추고 그 품질은 향상시키는 효과를 제공하는 것이다.

강판도금, 용융금속, 도금조, 미립화 발생수단. 전극대전. 용액 액적

Description

강판의 연속 도금장치 및 이를 이용한 강판의 연속 도금방법{APPARATUS FOR CONTINUOUS METAL COATING OF STRIP AND METHOD FOR CONTINUOUS METAL COATING OF STRIP USING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 강판의 연속 도금장치를 도시한 전체 구성도

도 2는 본 발명인 장치에서 미립화 발생수단을 도시한 요부 구성도

도 3은 본 발명인 장치에서 도금층이 증대된 경우 도금용액 분사노즐과 미립화발생수단을 같이 사용하는 다른 실시예를 도시한 요부 구성도

도 4는 본 발명의 미립화 발생수단을 도시한 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 강판 연속 도금장치 10.... 도금조

30.... 용융금속 공급수단 32.... 저장조

34.... 용융금속조 36'.... 용융금속 분사노즐

50.... 미립화 발생수단 52.... 초음파 진동자

54.... 케이싱 56.... 웨이브 가이드

58.... 초음파 혼 70.... 정전대전 전극부재

72.... 고전압 발생기

본 발명은 강판의 연속 도금장치 및 이를 이용한 강판의 연속 도금방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도금조내의 용융금속에 초음파를 조사하여 용융금속을 미립화하여 강판의 표면에 부착시키어 강판의 연속 도금조업을 수행토록 한 강판의 연속 도금장치 및 이를 이용한 강판의 연속 도금방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철공장에서 생산되는 아연 도금강판은 내식성이 우수하여 자동차 차체용 강판, 가전기기의 판재용 및, 건축용 강판으로 많이 사용되고 있는데, 지금까지는 소둔된 냉간압연 강판을 전기도금 혹은 용융도금으로 강판의 아연도금을 수행하여 도금강판을 제조하였다.

한편, 상기 도금방법중 후자인 전기도금방법은 도금부착량을 조절하기 쉬운 잇점은 있지만, 강판 도금층의 부착량이 가해진 전류량에 비례하기 때문에, 강판의 표면에 두터운 도금층을 형성시키는 데에는 그 만큼 전기가 많이 사용되어 강판의 제조비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 특히 전기도금시 사용되는 도금용액이 염산 혹은 황산등의 환경 오염물질로 이루어 지기 때문에, 환경오염의 문제가 항상 제기되고 있는 실정이다.

다음, 상기 도금방법중 전자인 용융도금방법은 강판을 용융아연 욕조에 침적하여 도금을 하는 방법으로 간편하게 도금강판을 제조할수 있도록 하는 잇점은 제 공하지만, 다음과 같은 문제점들이 제기되고 있다.

즉, 용융욕조로 부터 나온 강판을 도금 부착량조절을 위해 강판 표면을 에어와이핑함에 따라, 강판의 진동이 많이 발생하기 때문에, 강판의 최고 생산속도가 180 mpm으로 제한될 수 밖에 없어 도금생산량이 한정될 뿐만 아니라, 소음이 많이 발생하여 작업자의 작업환경을 열악하게 하는 문제가 있었다.

한편, 현재 새로운 강판의 아연 도금방법으로서는, 진공상태의 도금조내에서 용융금속보관조의 금속을 증발시키고 증발된 금속 기체상을 강판에 응축시키는 진공증착의 방법도 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 기체입자의 강판 응축을 통한 도금방법은, 진공상태에서 용융금속을 증발시켜야 하기 때문에, 빠른 증발속도를 얻을 수 있고, 균일한 도금층을 얻는 것은 가능하지만, 실제 라인상에서 도금조를 진공상태로 만들기 위한 실링 및 진공배기 설비가 반드시 필요하기 때문에, 도금설비가 상당히 복잡하게 되기 때문에, 그 만큼 설비 제작 및 운전비용이 증가하는 문제가 있는 것이다.

따라서, 상기 방법으로는 제품가격이 다른 도금을 통한 냉연강판에 비해 원단위가 상승되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 무산화 혹은 환원성 분위기에서 용융금속을 미립화시키어 강판의 표면에 부착시킴으로써, 강판의 도금설비를 간소화시키면서 강판의 도금상태는 일정하게 유지시키어, 강판의 제조비용은 낮추고 그 품질은 향상시킬 수 있도록 한 강판의 연속 도금장치 및 이를 이용한 강판의 연속 도금방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 밀폐된 공간을 유지하고, 내부에는 용융금속에 대응하는 일정성질을 갖는 분위기가스가 제공되며, 강판이 중앙부를 통하여 이송하는 도금조;와, 상기 도금조의 내부에 용융금속을 공급토록 설치된 용융금속 공급수단;과, 상기 도금조의 양측에서 이송하는 강판을 향하여 기밀을 유지토록 삽입 장착되고, 상기 용융금속 공급수단으로부터 용융금속을 미립화시키는 초음파 진동자를 갖춘 미립화 발생수단; 및, 상기 미립화 발생수단의 하측으로 도금조 내부에 설치되고 고전압의 인가시 강판에 미립화된 용융금속의 액적을 부착시키도록 전기적인력을 가하는 정전대전 전극부재를 포함하고,
상기 용융금속 공급수단은, 상기 도금조의 외부에 제공된 용융금속 저장조 및, 상기 저장조와 관을 통하여 연결되고 상기 미립화 발생수단에 인접 배치되며 내부에 용융금속이 충진되는 용융금속조 또는 그 선단부에서 용융금속을 분사토록 하는 용융금속 분사노즐를 포함하여 구성된 강판의 연속 도금장치를 마련함에 의한다.

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또한, 다른 기술적인 측면으로서 본 발명은, 상기 강판의 연속 도금장치를 이용하여 강판을 연속 도금하는 방법에 있어서, 도금조의 내부에 강판 도금용 용융금속에 대하여 비산화성 또는 환원성을 갖는 분위기가스를 제공하고, 상기 도금조의 내부 온도는 용융금속의 용융점 이하를 유지시키는 단계; 와,
상기 도금조의 중앙을 통하여 150℃ 이상에서부터 용융금속의 용융점 온도사이의 온도를 유지하는 강판을 이송시키는 단계; 와,
상기 도금장치를 구성하는 용융금속 공급수단의 용융금속조 또는 용융금속 분사노즐로부터 공급된 용융금속에 상기 도금장치를 구성하는 미립화발생수단에 포함된 초음파 진동자로서 10-100 kHz의 초음파를 조사하여 용융금속을 1-1000 ㎛ 의 액적 크기로 미립화시키는 단계; 및,
상기 강판의 양측으로 배치되고 고전압 발생기로 1 - 150 kV의 + 또는 - 고전압이 인가되는 상기 도금장치를 구성하는 정전대전 전극부재로 미립화 액적이 갖게되는 운동에너지 및 상기 대전전극과 강판사이에 형성되는 전기장의 작용에 의해 발생된 강판과 용융금속 액적사이에 전기적인력을 강판에 각각 또는 함께 작용시키어 강판에 용융금속 액적을 부착시켜 강판의 도금을 수행하는 단계;
를 포함하여 구성된 강판의 연속 도금방법을 마련함에 의한다.

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이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 장치에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 강판의 연속 도금장치를 도시한 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명인 장치에서 미립화 발생수단을 도시한 요부 구성도이며, 도 3은 본 발명인 장치에서 도금층이 증대된 경우 도금용액 분사노즐과 미립화발생수단을 같이 사용하는 다른 실시예를 도시한 요부 구성도이고, 도 4는 본 발명의 미립화 발생수단을 도시한 단면도이다.

도1 에서는 본 발명인 도금장치(1)의 전체 구성을 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명의 도금장치(1)는 크게 도금조(10)와 용융금속 공급수단(30)과 미립화 발생수단(50) 및 정전대전 전극부재(70)로서 나누어 질 수 있고, 이들 각 구성요소 (10)(30)(50)(70)를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1에서는 본 발명인 장치(1)의 상기 도금조(10)를 도시하고 있는데, 상기 도금조(10)의 메인바디는 내부에 도금공간이 형성되도록 사각 플레이트 구조물로 되어 있고, 상기 도금조(10)의 내부공간은 다음에 설명하는 실링부재(12)로 밀폐되어 있으며, 상기 도금조(10)의 내부에는 내부에는 용융금속(2)에 대응하는 일정성질을 갖는 분위기가스가 제공되며, 상기 도금조(10)의 중앙부분에 도금되는 강판(S)이 수직방향으로 이송하게 된다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 도금조(10)의 상부 및 하부에는 실링부재(12)를 개재하여 열처리로(14) 및 냉각기(16)가 각각 배치되어 먼저, 상기 열처리로(14)를 통하여 150℃ 이상에서 부터 용융금속(2)의 용융점 온도사이의 온도를 유지하도록 열 처리된 강판(S)이 상,하측의 디플렉터롤(18)로서 수직 이송되고, 상기 도금조(10)의 하측에는 냉각기(16)가 설치되어 있어 열처리된후 도금된 강판을 냉각시키어 후공정으로 이송토록 한다.

이때, 상기 도금조(10)의 내부에 제공되는 분위기가스는 도금되는 융용금속 (2)에 대해 비산화성 성분을 갖거나 또는 환원성의 성분을 갖도록 한다.

다음, 도 1 및 도 3에서는 본 발명인 장치(1)의 상기 용융금속 공급수단(30)을 도시하고 있는데, 이와 같은 상기 도금조(10)의 내부에 용융금속 (2)을 공급토록 설치된 용융금속 공급수단(30)은, 두가지 형태로 다시 나눌수 있다.

즉, 첫번째 방식의 용융금속 공급수단(30)은, 도금조(10)의 외부에 제공된 용융금속 저장조(32) 및, 상기 저장조(32)와 관을 통하여 연결되고, 상기 도금조 (10)의 미립화 발생수단(50)에 인접 배치되며, 내부에 일정레벨을 유지토록 용융금속(2)이 충진되는 용융금속조(34)를 구비한다.

이때, 상기 저장조(32)에는 일정 용융점, 예를 들면 용융아연인 경우에는 아연의 용융점 온도가 대략 419 ℃ 인 아연용융금속등이 저장되어 상기 도금조(10)내부로 연결되고, 제어밸브(38)가 설치된 관(39)을 통하여 용융금속조(34)에 용융금속이 공급되어 상기 용융금속조(34)내의 용융금속은 일정레벨을 항상 유지한 상태로 있다.

예를 들어, 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 용융금속조(34)에 그 레벨을 감지하는 레벨감지센서를 설치하여 이와 장치의 제어부(미도시)를 통하여 상기 관(39)에 설치된 제어밸브(38)를 연결하여 용융금속조(34)내의 용융금속(2)은 항상 일정한 레벨을 유지시키도록 하는데, 이와 같은 융용금속의 레벨상태는 다음의 미립화 발생수단(50)에 의한 용융금속의 미립화시 중요하다.

또한, 레벨센서를 설치하지 않고, 도면에서는 도시하지 않았지만, 격벽을 갖는 용융금속조(34)를 설치하여 오버프로우(OVER FLOW)에 의하여 레벨을 일정하게 유지시키는 것도 가능한데, 이는 용융금속의 레벨을 관리하는 실시예일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

다음, 용융금속 공급수단(30)의 두번째 방식은 강판(S)의 도금층이 두꺼운 경우 즉, 다음에 설명하는 미립화 발생수단(50)을 통하여는 그 도금층이 뚜꺼워 도금이 어려운 특별한 경우에 용융금속을 직접 미세 분사시키면서 초음파를 조사하여 용융금속의 미립화를 발생시키도록 하는 것이다.

즉, 상기 두번째 용융금속 공급수단(30)은 도금조(10)의 외부에 제공된 용융금속 저장조(32) 및 상기 저장조(32')와 연결되고, 상기 도금조(10)의 미립화 발생수단(50)에 인접 배치되어 그 선단부에서 용융금속(2)을 분사토록 하는 용융금속 분사노즐(36')를 갖추고 있다.

이때에도, 상기 분사노즐(36')을 통하여 일정량이 분사되도록 연결관(39)에는 제어밸브(38)를 설치하여 이를 조정하도록 하는 것도 바람직할 것이다.

또한, 도면에서는 도시하지 않았지만, 도금되는 금속 잉고트를 직접 도금조 (10)내에 설치된 용해기구를 통하여 도금조내의 용융금속조로 공급시키는 것도 가능할 것인데, 이경우 도금조(10)를 하나의 유니트화하여 설치 및 운전을 간단하게 할 수 있을 것이다.

한편, 도 1 내지 도 4에서는 본 발명인 장치(1)의 상기 미립화 발생수단(50)을 도시하고 있는데, 이와 같은 미립화 발생수단(50)은, 상기 도금조(10)의 양측에서 이송하는 강판(S)을 향하여 기밀을 유지토록 삽입 장착되고, 상기 용융금속 공급수단(30)으로 부터 용융금속(2)을 미립화시키는 초음파 진동자(52)를 갖추고 있다.

즉, 상기 미립화 발생수단(50)는 상기 도금조(10)의 벽을 통하여 장착되는 케이싱(54)과, 상기 케이싱(54)의 내부에 제공되고 10-100 kHz의 초음파를 조사하는 상기 초음파 진동자(52)와, 상자 케이싱(54)의 내부에 부분 삽입되고 그 상단부에 상기 초음파 진동자 (54)가 얹혀져 고정된 웨이브 가이드(56) 및, 상기 용융금속 공급수단(30)의 용융금속조(34) 또는 용융금속 분사노즐(36')중 하나에 그 선단 부(58a)가 일부 침지 또는 인접 배치토록 상기 가이드(56)의 하부에 연결되는 초음파 혼(58)을 갖추고 있다.

이때, 도 2 및 도 3 에서 도시한 바와 같이, 상기 케이싱(54)은 도금조 (10)에 실링재(59)를 개재하여 도금조(10)의 내부 분위기가스 및 용융금속 미립자가 외부 누출되는 것을 차단한 상태로 고정되어 있다.

또한, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 케이싱(54)의 내부에는 실질적으로 용융금속에 초음파를 조사하여 이를 미립자화 하여 강판에 부착되도록 하는 초음파 진동자(52)가 상부에 얹혀지는 웨이브 가이드(56)가 1/2 정도 삽입되어 마주하는 픽스쳐(54a)(56a)들이 볼트 고정되고, 상기 웨이브 가이드(56)에는 초음파 혼(58)이 끼워져 고정되어 있다.

그리고, 상기 초음파 혼(58)은 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 선단부(58a)의 단면을 경사지게 가공하여 용융금속조(34)의 용융금속 레벨면에 직각이 되도록 요융금속(2)에 거의 침지되는 상태로 배치하는 것이 초음파 진동자(52)에 의한 용융금속(2)의 미립화를 최적의 상태로 유지할 수 있기 때문에 중요하다.

또한, 상기 초음파 진동자(52)는 용융금속(2)에 10-100 kHz의 초음파를 조사하여 용융금속을 1-1000 ㎛ 의 액적 크기로 미립화시키는 것이 바람직하다.

다음, 도 1에서는 본 발명인 장치(1)의 정전대전 전극부재(70)를 도시하고 있는데, 이와 같은 전극부재(70)는 상기 미립화 발생수단(50)의 하측으로 도금조 내부에 설치되고 고전압의 인가시 강판에 미립화된 용융금속의 액적을 부착시키도록 전기적인력을 가하도록 설치되어 있다.

이때, 상기 정전대전 전극부재(70)는, 상기 도금조(10)의 외부에 설치된 고전압 발생기(72)와 연결되어 이송되는 강판의 진행방향으로 신장된 전극부재로 구성되어 있다.

즉, 이와 같은 정전대전 전극부재(70)는, 강판의 양측으로 배치되어 고전압 발생기(70)로 로 1 - 150 kV의 + 또는 - 고전압이 인가되는 정전대전 전극부재로 미립화 액적이 갖게되는 운동에너지 및 상기 대전전극과 강판사이에 형성되는 전기장의 작용에 의해 발생된 강판과 용융금속 액적사이에 전기적인력을 강판에 각각 또는 함께 작용시키어 강판에 용융금속 액적을 부착시키도록 하는 구성으로 이루어 진다.

이하, 본 발명의 강판 연속 도금방법에 대하여 살펴보면 다음과 같으며, 도 1을 참조로 하여 설명한다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 도금조(10)내의 분위기가스가 용융금속(2)에 대해 비산화성 혹은 환원성이며, 분위기가스의 온도가 용융금속의 용융점 이상 즉, 용융아연인 경우 419 ℃ 이하인 도금조내에서 도금을 위해 공급된 용융금속을 초음파 미립화 발생수단(50)의 초음파 진동자(52)로 액적의 크기가 1~1000 μm가 되게 미립화시킨다.

한편, 용융금속(20의 미립화시 액적이 갖게되는 운동에너지 및 고전압발생기 (72)에 연결된 대전전극부재(70)와 강판(S)사이에 형성된 전기장의 작용에 의해 발생된 강판과 용융 금속 액적 사이에 작용하는 전기적인력을 각각 혹은 함께 사용하 여 강판에 액적을 부착시킨 후에 냉각시켜 도금층을 형성시킨다.

이때, 상기 초음파 진동자(52)는 주파수가 10 kHz - 100 kHz 이고, 그 출력은 10 와트 이상이 되도록 하며, 이와 같은 초음파 진동자(52)를 갖춘 상기 미립화 발생수단(50)은 1개 혹은 2개 이상이 수직 이송되는 강판(S)의 폭방향으로 나열시킨다.

그리고, 용융금속 공급수다(30)의 용융금속조(34) 또는 용융금속 분사노즐 (36')로 부터의 용융금속(2)에 미립화 발생수단(50)의 초음파 진동자(52)로서 초음파를 조사하여 용융금속을 1-1000 ㎛ 의 액적 크기로 미립화시킨다.

다음, 상기 리립자 공급수단(50)의 하측으로 강판(S)의 양측으로 배치된 정전대전 전극부재(70)에 연결된 고전압 발생기(72)로 1 - 150 kV의 + 또는 - 고전압을 인가시키어 미립화된 용융금속 액적이 갖게되는 운동에너지 및 상기 대전전극부재(70)와 강판(S)사이에 형성되는 전기장의 작용에 의해 발생된 강판과 용융금속 액적사이에 전기적인력을 강판에 각각 또는 함께 작용시키어 강판에 용융금속 액적을 부착시켜 강판의 도금을 수행하고, 상기 도금조(10)를 통과하는 강판(S)은 열처리로(14)에서 그 온도를 150℃ 이상으로 상기 용융금속(2)의 용융온도 이하 상태로 하여 도금을 수행하도록 하는데, 상기 도금방법을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 적절하게 조절된 진폭과 주파수로 진동중인 물체에 액체를 접촉시키면 액체는 미립화될 수 있으며, 이와 같은 원리는 잘 알려져( 저자 Oleg V. Abramov, 제목 High Intensity Ultrasonics, 98년) 있는데, 마찬가지로 용융금속(2)에 초음 파기에 의하여 초음파가 조사되면, 초음파기의 진동이 용융금속에 전달되어 용융금속은 미립화될 수 있다.

그리고, 용융금속에 대해 환원성의 분위기를 가지면 미립화된 용융금속의 액적 표면에는 산화물은 생성되지 않으며, 이 상태로 강판 표면과 접촉하면 표면은 액적에 의해 젖음 현상이 발생한다.

이때, 상기와 같은 젖음 현상을 촉진시키기 위해서는, 분위기 온도를 용융금속(2)의 응고온도이상으로 유지시키어 용융금속(2)의 액적이 용융된 상태를 유지하도록 하는 것이 중요한데, 만약 그 온도 이하에서는 강판의 표면에 액적이 적는 젖음현상이 일어나기가 곤란하기 때문에 도금층의 균일성을 저하시키게 된다.

또한, 분위기 온도가 730 ℃ 이상이 되면 도금에는 문제가 없지만 도금후 강판을 냉각시키기 위한 설비능력이 증가되게 되며 또한, 강판의 기계적 성질이 변화될 위험이 있다.

한편, 용융금속(2)의 미립화를 위한 용융금속 저장조(32)가 도금조(10) 내에 있으며 도금조(10)의 크기가 커지게 되며, 또한 저장조(32)로 용융금속을 공급하기가 곤란하기 때문에, 저장조(32)는 도금조 밖에 위치시키어 배관(39)을 통하여 필요한 양만큼 용융금속조(34) 또는 분사노즐(36')로 공급시키는 것이 바람직하다.

그리고, 미립화된 용융금속 액적의 크기는 미립화 조건에 따라 달라지는데, 이와 같은 미립화된 액적의 크기는 1-1000 ㎛ 가 적당한데, 만약 액적의 크기가 1 ㎛ 이하일때는 도금조(10) 내에서 액적의 운동이 도금조(10)내에 가스의 흐름에 영향을 크게 받아 밖으로 배출되거나 또는, 도금조(10) 벽체에 부착되는 양이 증가하 여 사용효율이 떨어지는 문제점이 있고, 반대로 액적의 크기가 1000 ㎛ 이상에서는 도금 두께에 비해 액적이 지나치게 커서 도금층이 불균일하게 될 우려가 있다.

다음, 보통 초음파를 이용한 용액의 미립화 방법은 미립화시 사용된 에너지의 80 % 이상이 미립화에 소모되고, 운동에너지로는 20 % 이하만이 변환되므로 매우 손쉽게 느린 운동속도를 갖는 미립자를 제조할 수가 있지만, 그러나 초음파의 출력이 증가하면 초음파 표면의 접촉한 용융금속(2)에 캐비테이션 작용이 일어나서 액적의 운동에너지는 크게 증가하게 되며, 액적은 분출 속도는 증가하고 이때, 액적의 크기도 증가한다.

따라서, 이 경우 액적의 운동에너지만에 의해서 발생된 액적만이 강판 표면에 부착될 수 있는데, 예를들어 보다 균일한 도금층을 얻기 위해서는 초음파출력을 작게 하여 발생되는 액적이 갖게되는 운동에너지를 작게하고, 액적이 강판(S)과 대전전극(70) 사이에 형성된 전기장 속을 통과할수 있도록 하여 강판(S)과 액적 사이에 전기적 인력이 작용하게 하는 방법이 있다.

결국, 하나의 초음파 미립화 발생수단(50)에서 발생하는 액적의 양은 감소할 가능성이 있지만 보다 균일한 도금층을 얻을 수 있도록 하는 장점이 있는데, 본 발명의 미립화 발생수단(50)의 초음파 진동자(52)는 10 kHz 이하에서는 소음이 커서 작업환경이 저해되는 문제점이 있고, 동시에 100 kHz 이상의 초음파에서는 단위시간당으로 미립화되는 양이 작아 제품 생산 속도가 느려지는 문제점이 있기 때문에, 초음파 진동자(52)에 의한 주파수는 10 - 100 kHz 사이가 적당하다.

또한, 초음파의 출력은 10 와트 이하에서는 미립화가 일어나지 않으므로 미 립화 발생수단(50)의 초음파 진동자(52)의 출력은 10와트 이상이 되어야 한다.

한편, 초음파 미립화 발생수단(50)의 초음파 진동자(52)는 그 온도가 증가하면 장치의 수명이 단축되므로 주위온도를 낮출 필요가 있고, 이를 위해서 진동자부분은 도금조(10)의 외부에 설치될 필요가 있고, 진동자(52)에서 발생하는 초음파를 진폭시키는 웨이브 가이드(56) 및, 용융금속의 미립화가 발생하는 초음파 혼(58)만 도금조(10) 내부에 위치시켜 용융금속(2)을 초음파 혼(58)에 접촉시키면 초음파 혼(58)에서 용융금속조(32)내부의 용융금속(2)은 액적으로 미립화 된다.

그리고, 정전대전 전극부재(70)에 가해진 전압이 +1 kV 혹은 -1kV 미만일때는 정전기력이 너무 미약하여 미립화된 아연분말의 부착효율이 낮은 문제가 있으며, +150 kV혹은 -150 kV 이상에서는 도금강판(S)의 품질에는 문제가 없지만, 절연파괴가 일어나 전기스파크가 발생할 위험이 있어 작업의 위험성이 증가한다.

또한, 상기와 같은 정전대전 전극부재(70)의 형태는 강판(S)의 폭방향으로 균일한 전기장을 형성할수 있는 와이어, 칼날 및 터널 형태와 모두를 사용할 수 있고, 이때 전압이 펄스 형태인 고전압을 인가하면 보다 균일한 액적의 강판(S) 부착을 얻을 수 있다.

그런데, 이상의 조건으로 도금작업을 할 때, 강판(S)의 온도가 150 ℃ 미만이면, 용융금속 액적의 젖음 현상이 잘 일어나지 않으며 용융금속의 용융점 이상이 되면 강판(S)을 냉각시키는데 부하가 많아 지고 도금층이 응고되지 않는 문제가 발생되므로, 강판(S)의 온도는 150℃에서 용융금속(2) 즉, 용융아연의 용융점 온도 사이가 바람직한 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

(실시예)

도 1에서 도시한 바와 같이, 강판(S)을 질소 및 수소 가스가 혼합된 환원성 분위기로 조정된 열처리로(14)에서 상기의 강판 온도로 조성된 후에 디프렉터롤 (18)을 통하여 용융금속(2)에 대해 비산화성 혹은 환원성 분위기를 갖는 도금조 (10)에 인입되면 도금조(10)에서 도금이 이루어진다.

용융금속조(34)에 초음화 미립화 발생수단(50)의 초음파 혼(58)의 선단부 (58a)를 용융금속조(32)의 용융금속(2)에 접촉시키어 용융금속을 미립화 시켰다.

이때, 미립화 발생수단(50)의 케이싱(54)은 도금조(10) 벽체에 실링재(59)를 통하여 도금조(10) 밖에 위치시키고, 웨이브 가이드(56)와 초음파 혼(58)은 도금조 (10)내에 위치하였고, 도금조(10)내의 가스가 구멍을 통하여 외부로 새지 않도록 실링재(59)로서 처리하였다.

한편, 용융금속조(34)에 공급되는 용융금속(2)의 공급량은 강판(S)의 폭, 진행속도 및, 목표 부착량에 따라 조정하였는데, 예를 들어 강판폭 300 mm이고,강판 이송속도가 분당 30 m 정도일 때에는 1개의 초음파 진동자(52)를 사용하였으며 이때, 초음파 혼(58)에 접촉하여 공급되는 용융금속(2)의 양은 강판 평면당 70 g/m2의 부착량을 기준으로 하여 공급하였다.

이때, 본 실시예에서 사용한 용융금속(2)의 조성은 알루미늄이 중량비로 0.2 % 함유하고 나머지는 불가피하게 존재하게 되는 불순물을 포함한 용융아연을 사용하였는데, 이때의 금속의 용융온도는 419℃(아연의 용융점 온도)로 하였는데, 이와 같은 강판의 도금결과를 다음의 표 1에서 나타내었다.

구분	도금조 분위기조건	온도 (oC)		초음파조건		대전전압 (kV)	부착량 g/㎡	거칠기	비고
		분위기	강판	주파수 (kHz)	출력 (watt)
비교예1	환원성	410	400	20	200	-30	70	X
비교예2	환원성	740	400	20	200	-30	60	O	도금표면손상
비교예3	환원성	550	380	8	1000	0	70	O	소음 심함
비교예4	산화성	550	380	20	200	-30	70	X
비교예5	환원성	550	140	20	200	-30	70	X
비교예6	환원성	550	420	20	200	-30	70	△	도금층 손상
비교예7	환원성	550	380	20	9	-30	0	△	미립화 안됨
발명예1	환원성	420	418	10	6000	0	70	O	도금양호
발명예2	환원성	730	150	100	10	-150	70	0	도금양호
발명예3	환원성	550	380	40	500	-30	70	0	도금양호
발명예4	환원성	550	400	20	1000	0	70	0	도금양호

한편, 상기 표 1에서 도금층품질은 도금부착량 및 도금층의 거칠기로 평가하였는데, 특히 거칠기는 손의 촉감이 거친 느낌인 경우는 "X", 로 표시하고, 매끈한 경우를 "0" 으로 나타내고, 둘 사이의 경우를 "△"로 나타내었다.

그리고, 상기 표 1의 비교예 1에 있어서는, 분위기 온도가 본 발명의 제한 범위보다 낮은 경우의 실시예 결과를 나타낸 것으로서, 용융아연 액적이 부착되기 전에 응고하여 거칠은 표면을 갖는 도금층이 형성되었다.

다음, 상기 표 1의 비교예 2에 있어서는, 분위기 온도가 본 발명의 제한 범위보다 높은 경우의 실시예 결과를 나타낸 것으로서, 용융아연 액적이 부착된 후에 응고가 되지 않은 상태로 실링롤을 통과함으로서, 도금층 표면이 손상되었고 도금부착량도 60 g/㎡로 작았다.

또한, 상기 표 1의 비교예 3에 있어서는, 미립화 발생수단(50)의 초음파 진동자(52)에 의하여 조사되는 초음파의 주파수가 본 발명의 범위 이하인 8 kHz인 경우의 실시예 결과를 나타낸 것으로서, 도금층의 품질은 만족스러웠으나 소음이 심하여 작업환경이 나빴음을 알 수 있었다.

그리고, 상기 표 1의 비교예 4 에 있어서는, 도금조내의 분위가를 산화성 분위기로 한 경우의 실시예 결과를 나타낸 것으로서, 강판 도금층의 거칠기가 거칠었음을 알 수 있었다.

다음, 상기 표 1의 비교예 5에 있어서는, 강판의 온도가 본 발명의 범위보다 낮은 경우의 실시예 결과를 나타낸 것으로서, 강판의 도금층이 거칠었음을 알수 있었다.

또한, 상기 표 1의 비교예 6에 있어서는, 강판 온도가 본 발명의 범위보다 높은 경우에 대한 실시예의 결과를 도시한 것으로서, 도금층이 손상되었음을 알 수 있었다.

마지막으로, 상기 표 1의 비교예 7에 있어서는, 본 발명의 미립화 발생수단의 초음파 진동자에 의하여 조사되는 초음파의 출력이 본 발명의 범위보다 작은 경우에 대한 실시예 결과를 나타낸 것으로서, 이경우 용융금속이 미립화가 되지 않아 도금이 되지 않았음을 알 수 있었다.

한편, 상기 표 1에서 나타낸 본 발명의 발명예 1-4 에 있어서는, 본 발명의 여러 범위내에 대한 실시예의 결과를 나타낸 것으로서, 본 발명예 1, 2, 3 및, 4의 경우에는 모두 만족스러운 도금층을 갖는 양호한 강판의 도금 품질을 얻을수 있음을 알수 있었다.

이에 따라서, 종래의 용융도금 이나 전기도금에 비하여 본 발명의 도금장치(1)를 이용하고, 이를 통한 도금방법에 의하면, 강판의 연속 도금을 위한 도금라인의 설비는 간소화되면서, 그 도금품질은 양호하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명인 강판의 연속 도금장치 및 이를 이용한 강판의 연속 도금방법에 의하면, 강판의 내식성을 높이고 외관을 미려하게 하는 도금강판의 제조시, 기존의 용융도금 및 전기도금보다 보다 환경오염의 우려가 없고 강판의 도금 부착량을 조절하는 것을 용이하게 하면서, 특히 그 설비 및 운전작업을 간단하게 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 (7)

1. 밀폐된 공간을 유지하고, 내부에는 용융금속에 대응하는 일정성질을 갖는 분위기가스가 제공되며, 강판(S)이 중앙부를 통하여 이송하는 도금조(10);와, 상기 도금조(10)의 내부에 용융금속(2)을 공급토록 설치된 용융금속 공급수단(30);과, 상기 도금조(10)의 양측에서 이송하는 강판(S)을 향하여 기밀을 유지토록 삽입 장착되고, 상기 용융금속 공급수단(30)으로 부터 용융금속(2)을 미립화시키는 초음파 진동자(52)를 갖춘 미립화 발생수단(50); 및, 상기 미립화 발생수단(50)의 하측으로 도금조 내부에 설치되고 고전압의 인가시 강판에 미립화된 용융금속의 액적을 부착시키도록 전기적인력을 가하는 정전대전 전극부재(70)를 포함하고,

   상기 용융금속 공급수단(30)은, 상기 도금조(10)의 외부에 제공된 용융금속 저장조(32)(32') 및, 상기 저장조(32)(32')와 관을 통하여 연결되고 상기 미립화 발생수단에 인접 배치되며 내부에 용융금속(2)이 충진되는 용융금속조(34) 또는 그 선단부에서 용융금속(2)을 분사토록 하는 용융금속 분사노즐(36')를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 연속 도금장치
2. 제 1항에 있어서, 상기 도금조(10)의 상부 및 하부에는 실링부재(12)를 개재하여 열처리로(14) 및 냉각기(16)가 각각 배치되고, 상기 열처리로(14)와 냉각기 (16) 하측에는 강판의 이송을 위한 디플렉터롤(18)이 각각 설치되며,

   상기 도금조(10)의 내부에 제공되는 분위기가스는 도금되는 융용금속(2)에 대해 비산화성 또는 환원성중 하나의 성분을 갖는 분위기 가스로 형성되며,

   상기 강판(S)은 그 온도가 150℃ 이상에서 부터 용융금속(2)의 용융점 온도사이로 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 연속 도금장치
3. 제 1항에 있어서, 상기 용융금속 공급수단의 용융금속조(34)는 레벨센서 또는 오버프로우 방식에 의하여 용융금속조(34)에 충진된 용융금속의 레벨을 일정하게 유지토록 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 연속 도금장치
4. 제 1항에 있어서, 상기 용융금속 저장조(32')와 용융금속 분사노즐(36')을 포함하는 용융금속 공급수단(30)은 두꺼운 도금층의 강판 제조시 사용되는 것을 특징으로 하는 강판의 연속 도금장치
5. 제 1항에 있어서, 상기 미립화 발생수단(50)는,

   상기 도금조(10)의 벽을 통하여 장착되는 케이싱(54);과,

   상기 케이싱(54)의 내부에 제공되고 그 위치는 도금조(10)의 외측에 배치되고 10-100 kHz의 초음파를 조사하는 상기 초음파 진동자(52);와,

   상자 케이싱(54)의 내부에 부분 삽입되고 그 상단부에 상기 초음파 진동자 (54)가 얹혀져 고정된 웨이브 가이드(56);및,

   상기 용융금속 공급수단의 용융금속조(34) 또는 용융금속 분사노즐(36') 중 어느 하나에 그 선단부(58a)가 인접 배치토록 상기 가이드(56)의 하부에 연결되는 초음파 혼(58);

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 연속 도금장치
6. 제 1항에 있어서, 상기 정전대전 전극부재(70)는,

   상기 도금조(10)의 외부에 설치된 고전압 발생기(72)와 연결되어 1 - 150 kV 의 + 또는 - 고전압이 인가되는 정전대전 전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 연속 도금장치
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에서 기재된 강판의 연속 도금장치를 이용하여 강판을 연속 도금하는 방법에 있어서,

   도금조의 내부에 강판 도금용 용융금속에 대하여 비산화성 또는 환원성을 갖는 분위기가스를 제공하고, 상기 도금조의 내부 온도는 용융금속의 용융점 이하를 유지시키는 단계; 와,

   상기 도금조의 중앙을 통하여 150℃ 이상에서부터 용융금속(2)의 용융점 온도사이의 온도를 유지하는 강판을 이송시키는 단계;와,

   상기 도금장치를 구성하는 용융금속 공급수단의 용융금속조 또는 용융금속 분사노즐로부터 공급된 용융금속에 상기 도금장치를 구성하는 미립화발생수단에 포함된 초음파 진동자로서 10-100 kHz의 초음파를 조사하여 용융금속을 1-1000 ㎛ 의 액적 크기로 미립화시키는 단계; 및,

   상기 강판의 양측으로 배치되고 고전압 발생기로 1 - 150 kV의 + 또는 - 고전압이 인가되는 상기 도금장치를 구성하는 정전대전 전극부재로 미립화 액적이 갖게되는 운동에너지 및 상기 대전전극과 강판사이에 형성되는 전기장의 작용에 의해 발생된 강판과 용융금속 액적사이에 전기적인력을 강판에 각각 또는 함께 작용시키어 강판에 용융금속 액적을 부착시켜 강판의 도금을 수행하는 단계;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강판의 연속 도금장치를 이용한 강판의 연속 도금방법.

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