KR100829802B1 - 도금욕조내 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치 - Google Patents

Abstract

개시된 발명은 도금욕조 내의 침전롤 표면에 고착된 드로스를 제거하는 장치로서, 침전롤에 형성되어 있는 홈에 대응하는 형상의 단부를 가지며 내부에는 고압 분사 질소 노즐을 장착시킨 긁음 장치와; 침전롤에 형성되어 있는 홈에 대응하는 단부를 가지며 홈의 깊이에 따라 진동되는 고착물 감지장치와; 긁음 장치 및 고착물 감지장치의 상부에 연결되어 긁음 장치와 고착물 감지장치의 길이를 조절하는 실린더와; 긁음 장치 및 고착물 감지장치의 중간부분에 연결되어 긁음 장치와 고착물 감지장치를 평행이동시키는 볼스크류장치로 이루어짐을 특징으로한다.

본 발명인 침전롤 표면 고착물 자동 제거 장치를 사용하면, 용융아연 도금강판의 제조 공정에서 라인 가동중에 도금욕조 내의 침전롤 표면에 부착되는 드로스를 효과적으로 제거시킬 수 있게 된다. 따라서 침전롤의 교체없이도 오랜시간동안 우수한 품질의 도금강판을 제조할 수 있게 되며, 이로 인해 생산성 향상 및 작업자의 안정성을 확보하는 실질적인 효과가 기대된다.

용융아연 도금강판, 침전롤, 진동량측정, 볼스크류, 토르크커플링

Description

도금욕조내 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치{Device for removal of dross}

도 1은 도금욕조내에서 침전롤의 위치를 보여주는 도금욕조 개략도이다.

도 2는 침전롤로부터 강판으로의 드로스 오염상황을 보여주는 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치를 보여주는 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치 중 고착물 긁음장치를 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치 중 고착물 감지장치를 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치를 적용시키기 전과 후의 침전롤 상태를 비교한 그래프이다.

본 발명은 용융아연 도금공정의 도금욕조내에서 회전하는 롤 표면에 부착된 드로스를 제거하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도금욕조내에서 회전하는 침전롤 표면의 거칠기 및 그에 따른 진동량을 측정하는 측정기 및 고착물 제거장치를 구비한 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 아연도금 강판은 냉연강판이나 열연강판에 아연을 도금하여 강판의 부식을 방지할 목적으로 사용되는 것으로서, 자동차·가전제품 외판재, 건축자재 등의 다양한 용도로 사용되는 고부가가치의 강재이다. 강재의 표면을 아연으로 도금하는 일반적인 방법중의 하나인 용융아연도금에서는 도금욕조(7)에 용융된 아연을 담아놓고 강판(1)을 도금욕조 내부로 통과시킨후 에어나이프(2)로 도금량을 조절하여 제품을 생산하게 된다. 이 도금욕조(7)에는 도금시 강판과 아연의 계면에서 반응억제층을 형성시켜 도금층의 결합력을 증대시키는 목적 등으로 알루미늄을 첨가(0.8~0.2중량%)하고, 강판에서 용출된 철이 소량 녹아나와 징크포트 내부의 도금욕조는 아연-알루미늄-철의 3원계 평형상태를 이루게 된다. 이때 도금욕조(7) 내에는 강판과 아연의 도금 반응에 참여하지 못한 과잉의 알루미늄과 철이 아연과 화학적으로 결합하여 드로스라는 3원계 금속화합물을 생성시키게 되며, 이처럼 아연욕에서 생성되는 드로스(8)는 용융아연도금 공정에서 필연적으로 발생되는 부산물이 되는 것이다. 또한 이 드로스 성분은 알루미늄을 함유하고 있어 비중이 아연보다 낮아지므로 도금욕의 흐름에 따라 유동되거나 아연욕 상부로 부상하게 된다. 이렇게 유동되는 드로스는 침전상태에서 구동되는 롤 표면에 부착되거나 비구동성인 침전롤(5)의 글로브(gloove) 홈 사이에 드로스 핵생성 사이트로 작용하여 시간이 경과할수록 침전롤 표면에서 다른 드로스들과 연속적으로 반응하여 성장을 계속하게 된다. 이처럼 드로스(8) 성분이 문제가 되는 가장 큰 이유중의 하나는 침전롤 표면에 부착되어 강판의 이송시 침전롤 접촉부의 강판 표면에 찍힘마크를 유발하여 용융도금 강판의 표면품질을 크게 저하시키는 데 있다.

따라서 도 3에 도시된 바와 같이 아연욕 침전롤을 교체후 3~4일 정도의 시간이 경과되면 드로스 성분이 침전롤(5) 표면에 부착되게 되고, 시간이 더욱더 지날수록 롤 표면에 부착되는 드로스량이 증가되어 강판의 품질을 더욱 저하시키게 된다.

이처럼 침전롤(5) 표면에 부착된 드로스(8)를 제거하기 위해서는 강판에 발생되는 찍힘마크를 육안으로 확인한 후, 작업자가 치공구를 이용하여 불투명한 아연욕 내에서 회전하는 롤의 위치를 대략적으로 가늠하고, 치공구를 롤 표면에 접촉시켜 드로스를 제거하게 된다. 그러나 이때, 롤의 글로브 홈 사이에 부착된 드로스는 완전히 제거되지 않으며, 시간이 경과함에 따라 점점 더 성장하게 된다.

이러한 작업은 회전하는 롤이 용융아연 욕조(7) 내에 위치하기 때문에 고온(460℃)이 비산하는 아연 도금욕에 의해 작업자가 화상 재해를 당할 수 있고, 게다가 롤 표면에 부착된 드로스는 금속간 화합물의 형태로 경도가 매우 높고 녹는점도 아연욕조 온도보다 훨씬 높기 때문에 지속적으로 드로스를 제거하지 않는 한 롤 표면으로부터 잘 떨어지지 않게 된다.

따라서 종래에는 롤 표면에 부착된 드로스를 제거하기 위해서는 부득이하게 생산라인을 정지하고 롤을 교체해야만 하므로, 생산라인 정지에 따른 생산량 감소 와 라인 정지부의 강판 불량이라는 문제가 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 침전롤 표면의 거칠기 및 그에 따른 진동량을 측정하는 고착물 감지기 및 고착물 제거장치를 구비한 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치를 제공하여 침전롤 표면과 홈 사이에 부착된 드로스를 쉽게 제거함으로써, 도금강판의 품질향상과 롤 교체로 인한 생산휴지를 감소시킴에 그 목적이 있다.

본 발명의 상기와 같은 목적은 도금욕조 내의 침전롤(5) 표면에 고착된 드로스를 제거하는 장치에 있어서, 상기 침전롤(5)에 형성되어 있는 홈에 대응하는 단부를 가지며 상기 홈의 깊이에 따라 탄력적으로 진동되는 고착물 감지장치(30); 상기 고착물 감지장치와 개별적으로 구비되어 평행이동하되, 상기 침전롤(5)에 형성되어 있는 홈에 대응하는 형상의 단부는 상기 침전롤 표면과 소정의 간격을 유지하며, 내부에는 고압 분사 질소 노즐(21)이 장착되어 고압 질소를 분사하여 상기 드로스를 제거하는 긁음 장치(20); 상기 긁음 장치 및 상기 고착물 감지장치의 상부에 연결되어 상기 긁음 장치와 상기 고착물 감지장치의 길이를 조절하는 실린더(25, 35); 상기 긁음 장치와 상기 고착물 감지장치를 평행이동시키도록, 상기 긁음 장치 및 상기 고착물 감지장치의 중간 부분에 연결되는 볼스크류(40)와, 상기 볼스크류를 구동시키는 구동모타(44)와, 상기 볼스크류의 회전 과부하를 감지하여 상기 구동모타와 상기 볼스크류의 연결을 차단 또는 역방향으로 전환시켜주는 토르크커플링(42)을 포함하여 이루어진 볼스크류장치(40, 42, 44, 46); 그리고 상기 긁음 장치 및 상기 고착물 감지장치가 개별적으로 작동되도록 제어하되, 제거될 드로스가 고착된 위치로 상기 긁음 장치를 이송시키고 상기 고압 질소가 분사되도록 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치에 의해 달성된다.

본 발명의 상기와 같은 구성에 관하여 설명한다.

먼저, 고착물 감지장치(30)를 살펴보면 고착물 감지장치의 단부는 침전롤(5)에 형성된 홈을 따라 이동할 수 있는 형상 및 안내가이드(도면 미도시)를 구비하고 있다. 이러한 고착물 감지장치(30)는 침전롤(5)의 홈을 따라 이동하면서 홈에 고착된 드로스의 높이에 따라 진동하게 된다. 즉 고착물 감지장치는 도금욕조 내에서 견딜 수 있는 스텔라이트 재질로 형성된 가이드핀(31)에 압축스프링(32)이 삽입되어 있는 구조로서, 침전롤(5) 표면 거칠기에 따라 압축스프링(32) 감지 센서가 동작하면 그 정도를 측정장치로 송신하고, 측정장치는 송신된 센서 정보를 바탕으로 표면거칠기를 연산하고 그 데이터를 콘트롤부로 전송할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 고착물 감지장치(30)의 중간부분에는 침전롤(5)의 홈을 따라 고착물 감지장치가 수평이동할 수 있도록 볼스크류장치가 연설되어 있으며, 고착물 감지장치의 상부에는 고착물 감지장치의 길이를 조절하는 실린더(35)가 연결되어 있다. 상기 볼스크류장치는 상기 고착물 감지장치(30)를 수평이동시켜주는 구동모타(44)와 거리를 측정하는 회전수 감지기(46) 및 토르크커플링(42)을 장착한 볼스크류(40)로서, 고착물 감지장치(30) 이동중에 과부하(2㎏/㎝)가 발생되면 토르크커플링(42)이 구동모타(44)와 볼스크류(40)의 연결을 차단시킴으로써 침전롤(5)과 거의 밀착되어 작동하는 고착물 감지장치(30)를 보호하는 역할을 하게 된다. 볼스크류장치는 콘트롤부에 연결되어 콘트롤부의 제어를 받게 된다. 한편, 상기 실린더(35)는 고착물 감지장치의 상승과 하강을 통한 길이조절로 고착물 감지장치(30)와 침전롤(5)의 이격정도를 조절하게 된다.

상기의 고착물 감지장치(30)에 의해서 침전롤(5) 홈에 고착된 드로스의 양이 콘트롤부로 수신되면 콘트롤부에서는 전자비례변과 고압 질소 분사량을 계산하여 고착물 긁음 장치(20)를 제어하게 된다. 상기 콘트롤부의 제어에 의해서 작동되는 고착물 긁음 장치(20)는 다음과 같은 세부 구조로 이루어진다.

고착물 긁음 장치(20)의 단부는 침전롤(5)의 홈에 대응하는 형상으로 침전롤의 홈을 따라 상기의 볼스크류장치에 의해 수평이동된다. 또한 긁음 장치(20)의 내부 중심에는 고압 질소 분사용 배관이 구성되어 있으며 단부 끝에는 고압 질소 분사 노즐(21)이 형성되어 있다. 이 배관과 노즐을 통하여 분사되는 고압 질소에 의해 침전롤의 홈에 고착된 드로스가 제거되게 되는 것이다. 상기 고착물 긁음 장치(20)는 상기한 볼스크류장치에 연결되어 있으므로, 상기한 고착물 감지장치(30)에 의해 고착물이 감지된 침전롤(5)의 해당위치로 쉽게 이동된다. 또한 감지된 고착물이 없을 경우에는 고착물 긁음 장치(20)의 상단에 연결된 실린더(25)에 의해 고착물 긁음 장치(20)의 길이가 조절되어 고착물 긁음 장치(20)와 침전롤(5)을 이격시킴으로써 손상으로부터 보호하게 된다. 한편 실린더(25,35)에 연결된 전자비례변은 콘트롤부의 제어에 따라 상기 고착물 감지장치(30) 및 상기 고착물 긁음장치(20)의 상승 및 하강을 통하여 길이를 조절할 수 있도록 공압을 가감해주는 역할을 하게 된다. 물론 실린더에는 가압 및 감압을 위한 제반의 부품이 구비되어 있으며, 고압 질소 분사를 위한 배관 및 노즐 역시 질소 분사를 위해 필요한 모든 부품이 구비되어 있어야 함은 자명한 사실이다.

이하, 본 발명의 작용관계를 상세히 설명한다.

고착물 감지장치(30)가 볼스크류장치에 의해서 침전롤(5)의 일측으로부터 타측으로 침전롤의 홈을 따라 수평이동하면서 홈의 깊이에 따라 진동을 감지하게 된다. 감지된 진동은 측정장치에서 여러 가지 연산과정을 통해 콘트롤부로 송신된다. 콘트롤부에서는 수신된 진동값을 기준값과 비교하고, 기준값을 초과하면(드로스가 고착되어 홈의 깊이가 감소하면) 초과된 정도에 맞는 고압질소 분사 시간과 고착물 긁음장치(20)의 이동 좌표를 각각 고압질소 분사 장치와 전자비례변 및 볼스크류장치로 각각 송신한다. 전자비례변은 콘트롤부가 지정해준 위치로 이동할 수 있도록 실린더를 가압 및 감압하게 되며, 볼스크류장치는 수평이동을 조절하여 고착물 긁음장치(20)를 지정된 위치로 이송시킨다. 지정된 위치로 이동된 고착물 긁음장치(20)는 상기의 고압질소 분사 시간동안 고압질소를 분사시켜 침전롤에 고착된 드로스를 제거하게 된다. 이와 같은 고착물 긁음장치의 작동이 완료되면 다시 고착물 감지장치(30)가 콘트롤부의 제어에 따라 볼스크류장치와 전자비례변이 조절하는 위치로 이동하게 되고, 침전롤 홈을 따라 고착물의 고착여부 및 그 정도를 모니터링하여 측정장치로 진동량을 송신하게 된다. 이와 같은 과정이 계속 반복되면서 침전롤의 드로스 제거가 이루어진다.

상기와 같은 본 발명인 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치를 실제로 적용해 본 결과를 도 6에 도시하였다. 도 6에서 알 수 있듯이 기존에는 침전롤 사용후 6일 정도가 지나면 드로스 부착 두께가 5㎜ 이상이 되어 침전롤의 지속적인 사용이 불가능하였으나, 본 발명인 고착물 자동 제거장치를 사용했을 경우 20여일이 지나도 부착된 드로스가 1㎜ 이내로 관리되어 침전롤의 사용일수를 20일정도 사용할 수 있음을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명인 침전롤 표면 고착물 자동 제거 장치를 사용하면, 용융아연 도금강판의 제조 공정에서 라인 가동중에 도금욕조 내의 침전롤 표면에 부착되는 드로스를 효과적으로 제거시킬 수 있게 된다. 따라서 침전롤의 교체없이도 오랜시간동안 우수한 품질의 도금강판을 제조할 수 있게 되며, 이로 인해 생산성 향상 및 작업자의 안정성을 확보하는 실질적인 효과가 기대된다.

Claims (2)

1. 도금욕조 내의 침전롤(5) 표면에 고착된 드로스를 제거하는 장치에 있어서,

   상기 침전롤(5)에 형성되어 있는 홈에 대응하는 단부를 가지며 상기 홈의 깊이에 따라 탄력적으로 진동되는 고착물 감지장치(30);

   상기 고착물 감지장치와 개별적으로 구비되어 평행이동하되, 상기 침전롤(5)에 형성되어 있는 홈에 대응하는 형상의 단부는 상기 침전롤 표면과 소정의 간격을 유지하며, 내부에는 고압 분사 질소 노즐(21)이 장착되어 고압 질소를 분사하여 상기 드로스를 제거하는 긁음 장치(20);

   상기 긁음 장치 및 상기 고착물 감지장치의 상부에 연결되어 상기 긁음 장치와 상기 고착물 감지장치의 길이를 조절하는 실린더(25, 35);

   상기 긁음 장치와 상기 고착물 감지장치를 평행이동시키도록, 상기 긁음 장치 및 상기 고착물 감지장치의 중간 부분에 연결되는 볼스크류(40)와, 상기 볼스크류를 구동시키는 구동모타(44)와, 상기 볼스크류의 회전 과부하를 감지하여 상기 구동모타와 상기 볼스크류의 연결을 차단 또는 역방향으로 전환시켜주는 토르크커플링(42)을 포함하여 이루어진 볼스크류장치(40, 42, 44, 46); 그리고

   상기 긁음 장치 및 상기 고착물 감지장치가 개별적으로 작동되도록 제어하되, 제거될 드로스가 고착된 위치로 상기 긁음 장치를 이송시키고 상기 고압 질소가 분사되도록 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 침전롤 표면 고착물 자동 제거장치.
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