KR101090094B1 - 금속 바의 용융 도금 코팅 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 바(1)를 용융 코팅 금속(2)을 담은 용기(3)를 통해 미리 주어진 이송 속도(v)로 적어도 부분적으로 수직으로 통과시키는 금속 바(1), 특히 강 스트립의 용융 도금 코팅 방법에 관한 것이다. 코팅 공정의 품질에 영향을 미치기 위해, 본 발명에 따라 용융 코팅 금속(2) 중에서의 금속 바(1)의 체류 시간(t)을 용기(3) 중의 용융 코팅 금속(2)의 액위의 높이(h)를 감시하거나 제어함으로써 미리 지정하는 조치를 취한다. 또한, 본 발명은 금속 바의 용융 도금 코팅 장치에 관한 것이기도 하다.

금속 바, 용융 도금 코팅 방법 및 장치, 용융 코팅 금속, 용기, 체류 시간, 액위, 감시 또는 제어 장치, 수용 용기, 배출구, 펌프

Description

금속 바의 용융 도금 코팅 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR HOT-DIP COATING A METAL BAR}

본 발명은 금속 바를 용융 코팅 금속을 담은 용기를 통해 미리 주어진 이송 속도로 적어도 부분적으로 수직으로 통과시키는 금속 바, 특히 강 스트립의 용융 도금 코팅 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 금속 바의 용융 도금 코팅 장치에 관한 것이다.

전통적인 금속 스트립용 금속 용융 도금 코팅 설비는 정비 집약적인 부분, 즉 장비들이 내부에 위치된 코팅 용기를 구비한다. 코팅 전에, 코팅하려는 금속 스트립의 표면으로부터 산화물 잔재를 씻어내고, 코팅 금속과의 결합을 위해 그 표면을 활성화시켜야 한다. 그러한 이유로, 코팅 전에 스트립 표면을 환원 분위기 중에서 열간 공정으로 처리한다. 사전에 산화물 층이 화학적으로 또는 연마에 의해 제거되기 때문에, 환원성 열간 공정 후에 표면이 순수한 금속으로 존재하도록 그 열간 공정에 의해 표면을 활성화시킨다.

그러나, 스트립 표면이 활성화됨에 따라 주위의 공기 중 산소에 대한 그 스트립 표면의 친화도가 증대된다. 코팅 공정 전에 공기 중 산소가 다시 스트립 표면에 도달될 수 있는 것을 방지하기 위해, 스트립을 침지 트렁크에서 위쪽으로부터 용융 도금 욕 중으로 도입한다. 코팅 금속은 액상 형태로 존재하고, 코팅 두께를 조절하는데 분출 장치와 더불어 중력을 사용하고자 하지만 후속 공정이 코팅 금속의 완전한 응고 시까지 스트립 접촉을 허용하지 않기 때문에, 코팅 용기 중에서 스트립을 수직 방향으로 전향시켜야 한다. 그것은 액상 금속 중에서 작동되는 롤에 의해 이뤄진다. 그러한 롤은 액상 코팅 금속에 의해 격렬한 마모를 받아 작동 정지 및 그에 따른 제조 작업의 중단을 가져오는 원인이 된다.

코팅 금속의 부착 두께가 마이크로미터 범위로 오갈 수 있을 정도로 얇기 때문에, 스트립 표면의 품질에 대해 엄격한 요건이 요구된다. 그것은 스트립을 안내하는 롤의 표면도 역시 엄격한 품질의 것이어야 함을 의미한다. 통상적으로, 그러한 롤의 표면에 장애가 있으면 스트립 표면에 손상이 생기게 된다. 그것은 설비의 빈번한 작동 정지를 일으키는 또 다른 요인이 된다.

액상 코팅 금속 중에서 작동되는 롤과 관련된 그러한 문제점을 피하기 위해, 그 하부 구역에 스트립을 위쪽으로 수직으로 통과시키는 가이드 채널을 구비하는 아래쪽으로 개방된 코팅 용기를 사용하고, 밀봉을 위해 전자 로크(electromagnetic lock)를 사용하려는 시도가 있었다. 그러한 전자 로크는 아래쪽으로 코팅 용기를 밀봉시키는 반발, 펌핑, 또는 수축 작용 교번 전자계 또는 이동 전자계에 의해 동작하는 전자 유도자이다.

그러한 방안은 예컨대 EP 0 673 444 B1로부터 공지되어 있다. WO 96/03533에 따른 방안 또는 JP 5086446에 따른 방안도 역시 아래쪽으로 코팅 용기를 밀봉시키는 전자 로크를 채용하고 있다.

DE 42 08 578 A1로부터도 역시 전자 로크를 구비한 용융 도금 코팅 설비가 공지되어 있다. 여기서 조치되는 바에 따르면, 코팅 금속 중에서의 금속 바의 체류 시간을 금속 바의 통과 속도와는 상관이 없이 제어할 수 있도록 하기 위해, 금속 바가 통과하는 동안 용융 액상 코팅 재료를 금속 바의 표면 쪽을 향한 이동 상태로 유지시키고, 공기의 밀폐 하에 순환시킨다.

그와 관련하여, 전술된 모든 방안은 기본적으로 코팅 용기 중에서 코팅 금속의 미리 주어진 액위를 얻고자 애쓰는데 그 초점을 맞추고 있다. 통상적으로, 코팅 욕을 통한 금속 바의 통과 속도는 용융 도금 코팅의 유형 및 품질에 영향을 미치는 중요한 파라미터로서 고려의 대상이 된다. 아울러, DE 42 08 578 A1에 개시된 방안을 제외한다면, 용융 도금 코팅 공정에 유효하게 영향을 미치는 방안은 거의 없다. 즉, 공지의 용융 도금 코팅 방법에서는 코팅 매체 중에서의 금속 바의 체류 시간이 대부분 코팅 용기를 통한 금속 바의 통과 속도에 의해 동적으로 변하는데, 그것은 코팅 욕 액위가 금속 바에의 코팅 반출에 의해서는 극히 완만하게만 감소될 수 있기 때문이다. 그런 한에는 코팅 욕 액위가 품질 특징을 조절하기 위한 동적 제어 요소로서 사용될 수도 없다.
태양 전지용으로 또는 반도체에의 적용을 위해 캐리어 스트립을 규소로 코팅하는 방법이 US 4,577,588 및US 4,762,687로부터 공지되어 있다.
또한, 코팅 용기의 바닥 구역에 전자 로크를 사용하는 용융 도금 코팅 방법 및 그에 속한 장치가 EP 0 803 586 A1, US 5,665,437, 및 DE 101 60 949 A1로부터 공지되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 용융 코팅 금속을 통한 금속 바의 통과 속도를 바꾸는 방법을 필요로 함이 없이 용융 도금 코팅의 파라미터에 효과적으로 영향을 미치는 것을 가능하게 하는 금속 바의 용융 도금 코팅 방법 및 그에 속한 장치를 제공하는 것이다.

그러한 목적은 본 발명에 의해 방법상으로 용기를 통한 금속 바의 이송 속도를 거의 일정하게 유지시키고, 용융 코팅 금속 중에서의 금속 바의 체류 시간을 용기 중의 용융 코팅 금속의 액위의 높이를 감시하거나 제어하는 것에 의해 미리 지정하되, 금속 바를 용융 코팅 금속을 통해, 그리고 용기의 상류에 연결된 가이드 채널을 통해 전적으로 수직으로 통과시키고, 가이드 채널의 구역에서 코팅 금속을 용기 중에 붙들어 두기 위해 금속 바의 양측에 배치된 2개 이상의 유도자에 의해 전자계를 생성하도록 함으로써 달성되게 된다.

즉, 본 발명의 개념은 용융 도금 코팅 공정의 품질에 영향을 미치는 파라미터에 의도된 영향을 주기 위해 용융 코팅 금속의 액위의 높이를 그 고려의 대상으로 삼는데 초점을 맞추고 있다. 그러한 조치에 의해, 코팅 장치를 통한 금속 바의 이송 속도를 바꾸어야 할 필요가 없이 코팅 품질에 영향을 끼치는 것이 가능하게 된다.

그와 관련하여, 전자 바닥 로크에 의한 공지의 CVGL(Continuous Vertical Galvanizing Line; 연속 수직 전해 도금 라인) 방법을 사용하게 된다.

삭제

금속 바가 용융 코팅 금속을 담은 용기를 통해 적어도 부분적으로 수직으로 통과되는 본 발명에 따른 금속 바의 용융 도금 코팅 장치는 용기 중의 용융 코팅 금속의 액위의 높이를 용융 코팅 금속 중에서의 금속 바의 미리 지정된 체류 시간에 의존하여 감시하거나 제어하는 수단을 구비하되, 그 수단은 용기 중의 용융 코팅 금속의 액위를 측정하는 측정 수단과, 감시 및 제어 장치에 접속되어 액위에 영향을 미치는 수단을 구비하고, 용융 도금 코팅 장치가 용기의 상류에 연결된 가이드 채널과, 가이드 채널의 구역에서 금속 바의 양측에 배치되어 코팅 금속을 용기 중에 붙들어 두기 위한 전자계를 생성하는 2개 이상의 유도자를 구비하는 것을 그 특징으로 한다.

삭제

삭제

아울러, 용융 코팅 금속의 액위에 영향을 미치는 수단이 용융 코팅 금속을 용기로부터 수용 용기로 배출하는 배출구 및 용융 코팅 금속을 수용 용기로부터 용기로 급송하는 펌프를 구비하도록 조치할 수 있다. 그 경우, 수용 용기는 용기의 아래에 배치되는 것이 바람직하다.

용기 중의 코팅 금속의 액위에 가능한 한 효과적이고도 신속하게 영향을 미침에 있어서는 용기의 수용 용적이 수용 용기의 그것보다 수배만큼 더 작은 것이 적합한 것으로 입증되었다. 여기서는, 특히 용기의 수용 용적이 수용 용기의 그것의 5 내지 20 %로 되도록 조치한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 도시한 것으로, 그 단일의 첨부 도면은 금속 바가 그것을 통해 안내되는 용융 도금 코팅 장치를 개략적으로 나타낸 도면.

* 도면부호의 설명

1 금속 바(강 스트립) 2 코팅 금속

3 용기 4 가이드 채널

5 유도자

6 액위의 높이를 감시하거나 제어하는 수단

7 액위를 측정할 수 있는 측정 수단

8 액위에 영향을 미치는 수단, 배출구

9 액위에 영향을 미치는 수단, 펌프

10 감시 또는 제어 장치

11 수용 용기 12 파이프라인

13 파이프라인

v 이송 속도 t 체류 시간

h 용기 중의 용융 코팅 금속의 액위

h_min 최소 액위 h_max 최대 액위

R 이송 방향

첨부 도면에 도시된 금속 바의 용융 도금 코팅 장치(1)는 용융 액상 코팅 금속(2)으로 채워진 용기(3)를 구비한다. 용융 액상 코팅 금속은 예컨대 아연 또는 알루미늄일 수 있다. 강 스트립의 형태의 코팅하려는 금속 바(1)는 미리 주어지고 공정에서 일정하게 유지되는 이송 속도(v)로 이송 방향(R)을 따라 수직으로 위쪽을 향해 용기(3)를 통과한다.

여기서 주목해야 할 것은 기본적으로 금속 바(1)가 위쪽으로부터 아래쪽으로 용기(3)를 통과하는 것도 가능하다는 점이다.

용기(3)를 통한 금속 바(1)의 통과를 위해, 용기(3)는 바닥 구역에서 개방된다. 거기에 가이드 채널(4)이 위치된다. 용융 액상 코팅 금속(2)이 가이드 채널(4)을 통해 아래쪽으로 흘러내릴 수 없도록 하기 위해, 금속 바(1)의 양측에 2개의 전자 유도자(5)가 위치되는데, 그 전자 유도자(5)는 액상 금속 중에 코팅 금속(2)의 중력에 맞서 가이드 채널(4)을 아래쪽으로 밀봉하는 체적력(body force)을 불러 일으키는 자계를 생성한다.

유도자(5)는 2 ㎐ 내지 10 ㎑의 주파수 범위에서 동작하여 이송 방향(R)에 수직한 횡 방향 전자계를 구축하는 대향 배치된 2개의 교번 전자계 유도자 또는 이동 전자계 유도자이다. 단상 시스템(교번 전자계 유도자)에 바람직한 주파수 범위는 2 ㎑ 내지 10 ㎑이고, 다상 시스템(예컨대, 이동 전자계 유도자)에 바람직한 주파수 범위는 2 ㎐ 내지 2 ㎑이다.

전술된 바와 같이 조치되는 용융 도금 코팅 장치에서는 적절한 수단을 매개로 하여 용기(3) 중의 용융 코팅 금속(2)의 액위(h)에 유효하게 영향을 미치게 되고, 그러한 액위(h)를 공정 파라미터 및 그에 따른 코팅의 품질에 의도된 영향을 끼치기 위한 고려의 대상으로 삼고 있다.

그를 위해, 액위의 높이(h)를 감시하거나 제어하는 수단(6)이 마련되는데, 첨부 도면으로부터 액위가 최소 액위(h_min)와 최대 액위(h_max) 사이의 넓은 한계치에 서 움직일 수 있음을 알 수 있다.

용기(3) 중의 액위의 실제 높이(h) 및 금속 바(1)의 이송 속도(v)에 의해, 코팅 금속(2) 중에서의 금속 바(1)의 체류 시간이 주어진다. 그로부터 다시 용융 도금 코팅 공정에 중요한 영향 파라미터가 나오게 된다.

먼저, 액위의 높이(h))를 감시하거나 제어하는 수단(6)은 실제 액위(h)를 측정할 수 있는 측정 수단(7)을 포함한다. 그 측정 수단(7)에 의해 측정된 값은 감시 또는 제어 장치(10)에 전송된다. 그러한 감시 또는 제어 장치(10)는 코팅 금속(2) 중에서의 금속 바(1)의 체류 시간의 원하는 값도 아울러 수신한다. 감시 또는 제어 장치(10)는 액위(h)에 영향을 미치는 수단(8, 9), 즉 용기(3)로부터 용융 액상 코팅 금속(2)을 배출할 수 있는 배출구(8) 및 코팅 금속(2)을 용기(3)로 펌핑할 수 있는 펌프(9)에 영향을 끼칠 수 있다. 즉, 감시 또는 제어 장치(10)는 용기(3) 중으로의 또는 용기(3)로부터의 코팅 금속(2)의 유입 내지 배출에 적절한 영향을 끼침으로써 원하거나 필요로 하는 액위(h)를 감시 내지 제어하여 유지시킬 수 있다.

그를 위해, 용기(3)의 아래에 수용 용기(11)가 배치되는 것이 매우 바람직하다. 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 파이프라인(12)이 배출구(8)를 수용 용기(11)에 접속시킨다. 마찬가지로, 코팅 금속(2)을 수용 용기(11)로부터 용기(3)로 펌핑할 수 있는 펌프가 배치된 파이프라인(13)이 마련된다.

따라서, 코팅 욕 액위가 배출구(8) 및 펌프(9)를 매개로 하여 동적으로 조정되거나 제어되게 된다. 그럼으로써, 액위(h)가 코팅되는 금속 바(1)의 품질 제어 를 위한 제어량으로서 사용하는 것이 가능해진다.

코팅 욕 액위(h)를 의도한 대로 변경함으로써, 그러한 변경에 수반되는 코팅 금속(2) 중에서의 금속 바(1)의 체류 시간(t)의 변경을 매개로 하여 일정한 이송 속도(v)에서 코팅 장치의 하류에 코팅되어 존재하는 금속 바(1)의 품질 특징을 조정하거나 재조정한다.

Claims (10)

1. 금속 바(1)를 용융 코팅 금속(2)을 담은 용기(3)를 통해 미리 주어진 이송 속도(v)로 수직으로 통과시키는 금속 바(1)의 용융 도금 코팅 방법에 있어서,

   용기(3)를 통한 금속 바(1)의 이송 속도(v)를 일정하게 유지시키고, 용융 코팅 금속(2) 중에서의 금속 바(1)의 체류 시간(t)을 용기(3) 중의 용융 코팅 금속(2)의 액위의 높이(h)를 감시하거나 제어함으로써 미리 지정하되, 금속 바(1)를 용융 코팅 금속(2)을 통해, 그리고 용기(3)의 상류에 연결된 가이드 채널(4)을 통해 전적으로 수직으로 통과시키고, 가이드 채널(4)의 구역에서 코팅 금속(2)을 용기(3) 중에 붙들어 두기 위해 금속 바(1)의 양측에 배치된 2개 이상의 유도자(5)에 의해 전자계를 생성하는 것을 특징으로 하는 금속 바의 용융 도금 코팅 방법.
2. 금속 바(1)가 용융 코팅 금속(2)을 담은 용기(3)를 통해 수직으로 통과되는 금속 바(1)의 용융 도금 코팅 장치에 있어서,

   용기(3) 중의 용융 코팅 금속(2)의 액위의 높이(h)를 용융 코팅 금속(2) 중에서의 금속 바(1)의 미리 지정된 체류 시간(t)에 의존하여 감시하거나 제어하는 수단(6)을 구비하되, 그 수단(6)은 용기(3) 중의 용융 코팅 금속(2)의 액위(h)를 측정하는 측정 수단(7)과, 감시 및 제어 장치(10)에 접속되어 액위(h)에 영향을 미치는 수단(8, 9)을 구비하고, 용융 도금 코팅 장치는 용기(3)의 상류에 연결된 가이드 채널(4)과, 가이드 채널(4)의 구역에서 금속 바(1)의 양측에 배치되어 코팅 금속(2)을 용기(3) 중에 붙들어 두기 위한 전자계를 생성하는 2개 이상의 유도자(5)를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 바의 용융 도금 코팅 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 용융 코팅 금속(2)의 액위(h)에 영향을 미치는 수단(8, 9)은 용융 코팅 금속(2)을 용기(3)로부터 수용 용기(11)로 배출하는 배출구(8) 및 용융 코팅 금속(2)을 수용 용기(11)로부터 용기(3)로 급송하는 펌프(9)를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 바의 용융 도금 코팅 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 수용 용기(11)는 용기(3)의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 바의 용융 도금 코팅 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 용기(3)의 수용 용적은 수용 용기(11)의 그것보다 수배만큼 더 작은 것을 특징으로 하는 금속 바의 용융 도금 코팅 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 용기(3)의 수용 용적은 수용 용기(11)의 그것의 5 내지 20 %인 것을 특징으로 하는 금속 바의 용융 도금 코팅 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

Images