KR101095691B1 - 수직형 강판 코팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판의 표면에 금속재질의 코팅층을 형성하기 위한 강판 코팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판을 수직방향으로 이송시키는 과정에서 코팅 작업이 이루어질 수 있도록 구성한 수직형 강판 코팅 장치에 관한 것이다.

본 발명은 코팅 용액을 저장하며 바닥면에 강판이 통과할 수 있는 슬릿홀을 형성하는 코팅 용기; 상기 슬릿홀의 하부에 형성되는 터널; 상기 터널의 주변에 배치되어 상기 슬릿홀을 빠져 나오는 코팅 용액에 자기장을 가하여 코팅 용액의 누설을 방지하는 전자기 실러; 상기 전자기 실러의 하부에 배치되어, 고압의 기체를 강판의 양면에 분사하여 강판이 슬릿홀의 중앙으로 공급될 수 있도록 강판을 가이드 하는 기체 정렬기; 및 상기 코팅 용기의 상부에 배치되어 강판의 표면에 도포된 코팅 용액의 두께를 조절하는 에어 나이프;를 포함하는 수직형 강판 코팅 장치를 제공한다.

강판, 코팅, 기체, 전자기

Description

수직형 강판 코팅 장치{VERTICAL TYPE STEEL SHEET COATING DEVICE}

본 발명은 강판의 표면에 금속재질의 코팅층을 형성하기 위한 강판 코팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판을 수직방향으로 이송시키는 과정에서 코팅 작업이 이루어질 수 있도록 구성한 수직형 강판 코팅 장치에 관한 것이다.

강판을 코팅하여 피막을 형성하기 위한 방법에는 여러 가지가 있으나, 코일 상태에서 연속적으로 코팅 작업을 수행하기 위해서는 코팅용액이 저장되어 있는 코팅용기에 강판을 통과시키는 방식을 주로 사용한다.

코팅용기에 강판을 통과시키기 위해서는 코팅용기 내부에 싱크롤(sink roll)을 배치하고, 강판을 코팅용기 내부로 침지 시킨 후 상기 싱크롤에서 방향을 전환하여 코팅용기 밖으로 향하도록 구성하였다.

도 1은 종래의 싱크롤을 포함하는 코팅용기의 구조를 나타낸 구성도이다.

이러한 종래의 싱크롤을 사용하는 코팅 방법은 싱크롤이 코팅 용기 내부에서 코팅 용액에 침지된 상태에서 작동하기 때문에, 싱크롤의 유지가 번잡하고 또한 불순물이 싱크롤과 강판 사이에 맞물러 표면 결함을 발생시키는 문제점을 가지고 있었다.

도 1에 도시된 바와 같이, 강판(3)에 알루미늄이나 아연 등의 용융금속을 연속적으로 코팅하는 기존 공정은, 코팅 용액을 용해하여 코팅용기(2)에 담아두고 강판(3)을 침지하여 코팅하도록 구성되어 있다.

이때, 연속적으로 코팅을 하기 위해서 강판(3)의 이송 방향을 바꾸는 싱크롤(Sink Roll; 4)과 강판(3)의 진행을 안정화하는 스테빌라이징롤(Stabilizing Roll; 5) 등이 모두 코팅용액(1) 속에 잠겨져 있다.

이와 같은 싱크롤 또는 스테빌라이징롤의 축 지지부는 고온환경으로 인해 무윤활 상태의 슬리브(Sleeve)-부시(Bush) 형태로 지지되고 있으므로 축 지지부의 접촉 마찰 때문에 여러 제약사항들이 발생한다.

구체적으로, 각각의 롤들을 유지 보수하는데 많은 비용과 시간이 소요되고, 각각의 롤의 지지부 및 표면 등의 상태가 코팅 제품의 품질에 지대한 영향을 미치기 때문에 코칭 공정 운전이 롤의 상태에 크게 의존한다는 점 등이다.

이러한 각각의 롤과 관련된 문제점을 근원적으로 해결하기 위해서는 각각의 롤(4, 5)이 코팅용액(1)에 침지되어 있지 않은 코팅용기 구조를 채택해야 한다.

즉, 코팅용기 바닥에 강판이 인입 될 수 있는 개구부를 형성하여 이 개구부를 통해 강판이 코팅용액의 하부로 들어와서 상부로 빠져나가게 배치함으로써 코팅용기 내부에 롤을 사용하지 않고 강판이 코팅용기를 수직방향으로 통과하면서 강판 의 표면에 균일한 코팅이 이루어지도록 하는 수직형 강판 코팅 장치가 필요한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 코팅 방법의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 코팅 용기 내부에 싱크롤을 배치하지 않고, 강판이 코팅 용기의 하부에서 진입하여 방향 전환 없이 수직 방향으로 코팅 용기를 통과하도록 함으로써 우수한 표면 품질을 제공하는 수직형 강판 코팅 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코팅 용기를 통과하는 강판을 압력 기체로 고정하여 강판의 진동을 방지하고 강판이 코팅 용기의 중심으로 진입할 수 있도록 하는 수직형 강판 코팅 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 강판의 양면에 고압의 기체를 분사하여 강판이 코팅 용기 하부의 터널 벽면에 충돌하거나 흡착되는 것을 방지한 수직형 강판 코팅 장치를 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 코팅 용액을 저장하며 바닥면에 강판이 통과할 수 있는 슬릿홀을 형성하는 코팅 용기; 상기 슬릿홀의 하부에 형성되는 터널; 상기 터널의 주변에 배치되어 상기 슬릿홀을 빠져 나오는 코팅 용액에 자기장을 가하여 코팅 용액의 누설을 방지하는 전자기 실러; 상기 전자기 실러의 하부에 배치되어, 고압의 기체를 강판의 양면에 분사하여 강판이 슬릿홀의 중앙으로 공급될 수 있도록 강판을 가이드 하는 기체 정렬기; 및 상기 코팅 용기의 상부에 배치되어 강판의 표면에 도포된 코팅 용액의 두께를 조절하는 에어 나이프;를 포함하는 수직형 강판 코팅 장치를 제공한다.

상기 기체 정렬기는 강판의 표면에 수직 방향으로 기체를 분사하기 위한 제 1노즐과, 상기 터널의 내부로 기체를 분사하기 위한 제 2노즐을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 기체 정렬기는 불활성 가스를 분사하도록 하면 더욱 바람직하다.

본 발명은 종래의 코팅 장치의 표면 품질 문제를 발생시키며 유지 관리가 어려운 싱크롤을 삭제하고, 강판이 코팅 용기의 하부에서 진입하여 상부로 방향전환 없이 배출될 수 있는 수직형 강판 코팅 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 코팅 용기의 하부로 진입하는 강판의 양면을 고압의 기체로 지지함으로써 강판이 슬릿홀의 중심에 일정하게 진입할 수 있는 수직형 강판 코팅 장치를 제공한다.

그리고, 본 발명은 코팅 용기에 진입하는 강판의 양면에 고압의 기체층을 형성하여, 강판이 코팅 용기의 터널에 충돌하는 것을 방지한 수직형 강판 코팅 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치의 실시예를 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치의 코팅 용기의 구조를 나타낸 구성도이다.

본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치의 코팅 용기(110)는 내부에 코팅 용액을 저장하고 있으며, 바닥면(112)에 강판(10)이 통과할 수 있는 크기의 슬릿홀(115)을 구비하고 있다.

코팅 용기(110)의 내부는 일정한 조성을 가지는 코팅용액(111)으로 채워지며, 또한 코팅용액(111)은 다른 보조적인 장치들에 의하여 균일한 온도와 높이를 유지하도록 형성된다. 코팅 용기(110)는 별도의 코팅 용액 공급장치(미도시)에 연결되어 코팅 용기 내부의 코팅 용액과 코팅 용액 공급장치의 코팅 용액(111)이 순환하도록 구성함으로써 강판의 표면에 부착되어 손실되는 코팅 용액을 코팅 용액 공급장치로부터 보충 받도록 구성할 수 있다. 예를 들어 보조 용기와 별도의 연결관으로 연결되어 보조 용기 측에서 불순물을 제거하고 일정한 온도의 코팅 용액을 지속적으로 공급하도록 구성함으로써 코팅 용기(110)의 내부에 저장되는 코팅용액 이 일정한 조성을 가지며, 일정한 높이를 유지할 수 있게 된다.

강판(10)은 코팅 용기(110)의 바닥면(112)에 형성된 슬릿홀(115)로 진입하여, 코팅 용기(110)를 수직방향으로 통과하면서 표면에 코팅용액이 도포될 수 있도록 구성된다. 이렇게 강판(10)을 수직방향으로 이송되도록 구성하면 강판(10) 양면에 코팅용액의 도포가 균일하게 되어 중력방향에 따른 편차가 발생하지 않고 내부에 싱크롤과 접촉하지도 않으므로 불순물의 흡착 등을 방지할 수도 있다.

도시된 바와 같은 코팅 용기(110)를 이용한 수직형 코팅 장치는 슬릿홀(115)을 통해서 코팅 용기(110) 내부의 코팅 용액이 중력에 의해서 흘러 내리는 것을 효과적으로 방지하는 것이 중요하다. 이를 위해서 본 발명은 전자기장을 이용하여 코팅 용액에 작용하는 중력을 상쇄시키고 또한 고압의 기체를 슬릿홀(115)을 향해서 분사함으로써 코팅용액을 지지하는 구조를 제공한다.

슬릿홀(115)로 코팅 용액이 흘러 내리는 것을 방지하기 위해서, 슬릿홀(115)의 하부에는 소정의 높이를 가지는 터널(117)이 형성되며, 터널(117)의 둘레에 전자기 실러와 기체 분사장치를 구비한다.

도 3은 본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치는 코일 상태의 강판을 풀어서 연속적으로, 코팅 용기(110)의 아래쪽에서 위쪽으로 수직방향으로 통과시킴으로써 강판(10)의 표면에 코팅 용액(111)을 도포하는 것이다.

본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치는 코팅 용액을 저장하며 바닥면에 강판이 통과할 수 있는 슬릿홀(115)을 형성하는 코팅 용기(110)와, 상기 슬릿홀(115)의 하부에 형성되는 세라믹 재질로 이루어지는 터널(117)과, 상기 터널(117)의 주변에 배치되어 상기 슬릿홀(115)을 빠져 나오는 코팅 용액(111)에 자기장을 가하여 코팅 용액(111)의 누설을 방지하는 전자기 실러(120)와, 상기 전자기 실러(120)의 하부에 배치되어, 고압의 기체를 강판(10)의 양면에 분사하여 강판(10)이 슬릿홀의 중앙으로 공급될 수 있도록 강판을 가이드 하는 기체 정렬기(130)와, 상기 코팅 용기(110)의 상부에 배치되어 강판(10)의 표면에 도포된 코팅 용액의 두께를 조절하는 에어 나이프(140)를 포함한다.

코팅 용기(110)의 바닥면(112)에는 강판(10)이 통과할 수 있는 크기를 가지는 슬릿홀(115)이 형성되어 있고, 슬릿홀(115)의 하부로는 슬릿홀(115)과 동일한 크기의 통로를 가지는 터널(117)이 형성되어 있다. 터널(117)을 따라 코팅 용액(111)이 하부로 흘러 내리게 되는데, 터널(117)의 주변에는 전자기 실러(120)가 배치되어 코팅 용액(111)이 흘러내리는 것을 방지하게 된다.

전자기 실러(120)는 자기력으로 코팅 용액에 작용하는 중력을 상쇄시킴으로써 코팅 용액이 흘러내리는 것을 방지하게 된다.

전자기 실러(120)로는 직류자석을 사용할 수 있다. 직류자석을 터널(117) 주위에 배치하고 코팅 용액(111)에 직류전류를 흘려서 발생하는 전자기력이 코팅용액(111)의 무게를 자기장으로 지탱하는 것이다.

또한, 다른 방법으로 전자기 실러(120)는 리니어 인덕션 모터(Linear Induction Motor)로 구성될 수 있다. 터널(117)의 둘레에 리니어 인덕션 모터를 배치하여 트래블링 마그네틱 필드(Traveling Magnetic Field)에 의한 전자기력으로 코팅용액의 무게를 지탱하도록 하는 방법이 있다.

다른 방식으로는 터널(117) 주위에 전자기 실러(120)로 교류 전자석을 배치하고 전도체(Conducting Block)를 코팅 용기(110)내의 단변부에 설치하여 발생하는 전자기력으로 코팅 용액의 무게를 지탱하도록 하는 것도 가능하다.

전자기 실러(120)를 직류자석과 직류전류를 이용하여 형성하는 경우, 직류전류가 강판(10)을 타고 올라와 주변 설비에 영향을 미칠 수 있다는 단점이 있고, 리니어 인덕션 모터(Linear Induction Motor)를 이용하는 경우 터널(117) 주위에서 강판(10)의 변형이 발생하여, 이를 방지하기 위한 별도의 수단이 필요한 단점이 있다. 따라서, 교류 전자석과 전도체를 이용하는 방법이 바람직한데, 이 경우 전자기력이 충분하게 받쳐주지 못해서 코팅 용액의 일부가 유출되는 현상이 발생한다.

이를 방지하기 위하여, 본 발명은 전자기 실러(120)의 하부에 기체 정렬기(130)를 구비한다.

기체 정렬기(130)는 강판(10)의 양면에 배치되어 고온 고압의 기체를 강판의 표면을 분사하게 된다. 기체 정렬기(130)는 크게 2가지 작용을 한다.

첫번째는 강판(10)의 양면을 고압의 기체로 균일하게 가압함으로써 강판의 흔들림을 방지하여 강판(10)의 진동 발생을 억제하고, 강판(10)이 슬릿홀(115)의 중앙으로 일정하게 이송될 수 있도록 하는 역할을 수항한다.

두번째로는 기체 정렬기(130)는 고압의 기체를 채널(117) 내부로 공급하여 기체의 압력으로 코팅용액이 흘러 내리는 것을 방지한다.

기체의 분사 압력을 이용하여 강판(10)의 위치를 제어하고, 코팅 용액(111)의 누출을 방지하기 위해서 고압이 요구된다. 구체적으로 기체 유량으로는 100 내지 700Nm³/min 범위이며, 기체압력으로는 100~700mmAq 범위인 것이 바람직하다.

낮은 압력으로는 강판(10)의 위치제어와 코팅 용액의 누설방지 효과를 얻을 수 없다.

또한, 기체 정렬기(130)에서 공급되는 기체는 강판과 코팅 용액이 만나는 지점에 공급됨으로써 강판과 코팅용액의 화학적 반응에 있어서 분위기 가스로 작용하게 된다.

따라서, 기체 정렬기(130)에서 분사되는 기체는 불활성 기체를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 수소(H), 질소(N), 아르곤(Ar) 가스 등을 사용할 수 있으며, 이러한 가스들의 혼합 가스를 사용할 수도 있다.

분사되는 기체의 온도를 조절하여 강판(10)이 코팅 용액(111)으로 침입하는 지점의 온도를 국부적으로 제어할 수도 있다. 강판(10)이 전자기 실러(120)의 자기장의 변화에 의하여 과도하게 가열되는 경우라면 분사되는 기체의 온도를 낮게하여 국부적으로 냉각할 수 있고, 코팅 품질 향상을 위해 강판(10)이나 코팅 용액(111)의 가열이 필요한 경우라면 분사되는 기체에 의하여 그에 접촉하는 강판(10)과 코팅 용액(111)을 가열할 수 있다.

코팅 용기(110)를 통과한 강판(10)은 에어 나이프(140)를 통과한다.

에어 나이프(140)는 코팅 용액이 도포된 강판(10)의 양면에 고압의 기체를 분사하여 도포된 코팅 용액의 두께를 조절한다. 즉 과잉으로 부착된 코팅 용액을 짜내 강판(10) 표면의 코팅 두께를 제어하게 된다.

에어 나이프(140)는 기체를 강판(10) 이송 방향과 반대 방향으로 분사하여 분사되는 기체에 의하여 코팅 용액을 쓸어 내림으로써 코팅 두께를 조절하고 코팅 용액을 회수하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치의 작동을 설명한다.

코일 상태로 권취된 강판은, 연속적으로 풀리면서 코팅 용기(110)의 직하부로 이송된다. 강판(10)은 코팅 용기(110)의 하부에서 수직 방향으로 상승하며 기체 분사장치(130)에 의하여 일정한 위치를 유지하며 터널(117)로 진입하게 되고, 수직 방향으로 코팅 용기(110)를 통과하면서, 양면에 코팅 용액이 도포된다. 다음으로 강판(10)은 코팅 용기(110)를 벗어나 에어 나이프(140)를 통과하며 도포된 코팅층의 두께가 제어되고, 과량으로 부착된 코팅 용액은 다시 코팅 용기(110)로 회수되고 강판(10)의 코팅이 완료된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치는 코팅 용기(110) 내부에는 롤이 배치되지 않도록 구성하고, 코팅 용액의 누설을 전자기 실러(120)와 기체 분사장치(130)에 의하여 방지함으로써 표면에 불순물이 부착될 우려가 없고 균일한 코팅 품질을 유지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 분사장치를 나타낸 구성도이다.

도 4에 도시된 실시예는 기체 정렬기(130)가 강판(10)을 지탱하기 위한 노즐과, 코팅 용액의 누설을 방지하기 위한 노즐이 별도로 형성되는 것을 특징으로 한다.

노즐은 강판(10)의 표면과 이면에 각각 대향하여 한쌍으로 배설되는 것인데, 강판(10)의 위치를 고정하는 효과를 최대화하기 위해서는 강판(10)과 수직하게 분사되는 것이 바람직하고, 코팅 용액(111)이 터널(117)에서 유출되는 것을 방지하기 위해서는 터널(117)을 향해 보다 많은 양의 기체가 유입될 수 있도록 분사되는 것이 바람직하다.

하나의 노즐로 두 가지 효과를 모두 얻도록 하기 위해서는 강판의 진행방향과 기체의 분사각도가 예각을 이루도록 형성하는 것이 바람직하고, 보다 확실한 강판의 위치 고정과 코팅 용액의 누설 방지를 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 별도의 노즐을 형성하면 더욱 바람직하다.

강판(10)이 일정한 위치를 유지할 수 있도록 작용하는 제 1노즐(131)은 강판(10)에 수직 방향으로 기체를 분사하도록 구성하며, 코팅 용액의 누설을 방지하기 위한 제 2노즐(132)은 채널(117) 내부를 향하여 기체를 직접 분사하도록 구성된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 종래의 싱크롤을 포함하는 코팅용기의 구조를 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치의 코팅 용기의 구조를 나타낸 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 수직형 강판 코팅 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 분사장치를 나타낸 구성도임.

Claims (8)

1. 코팅 용액(111)을 저장하며 바닥면(112)에 강판(10)이 통과할 수 있는 슬릿홀(115)을 형성하는 코팅 용기(110);

   상기 슬릿홀(115)의 하부에 형성되는 터널(117);

   상기 터널(117)의 주변에 배치되어 상기 슬릿홀(115)을 빠져 나오는 코팅 용액(111)에 자기장을 가하여 코팅 용액(111)의 누설을 방지하는 전자기 실러(120);

   상기 전자기 실러(120)의 하부에 배치되어, 100~700mmAq 범위의 기체를 강판(10)의 양면에 분사하여 강판(10)이 슬릿홀(115)의 중앙으로 공급될 수 있도록 강판(10)을 가이드 하는 기체 정렬기(130); 및

   상기 코팅 용기(110)의 상부에 배치되어 강판(10)의 표면에 도포된 코팅 용액(111)의 두께를 조절하는 에어 나이프(140);를 포함하되,

   상기 기체 정렬기(130)는 상기 기체를 강판(10)의 진행 방향과 예각의 각도로 분사하는 것을 특징으로 하는 수직형 강판 코팅 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기체 정렬기(130)는 강판(10)의 표면에 수직 방향으로 기체를 분사하기 위한 제 1노즐(131)과, 상기 터널(117)의 내부로 기체를 분사하기 위한 제 2노즐(132)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 강판 코팅 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자기 실러(120)는 교류 전자석과 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 강판 코팅 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 기체 정렬기(130)는 불활성 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 수직형 강판 코팅 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 불활성 가스는 질소, 수소, 아르곤 및 이들 중에서 선택된 하나 이상의 기체의 혼합물인 것을 특징으로 하는 수직형 강판 코팅 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 코팅 용기(110)에 연결되어, 상기 코팅 용기(110)의 내부로 코팅 용액(111)을 공급하는 코팅 용액 공급장치를 더 포함하는 수직형 강판 코팅 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 코팅 용액 공급장치는 상기 코팅 용기(110)에 저장된 코팅 용액(111)을 회수함과 동시에 공급하여, 상기 코팅 용기(110)에 저장된 코팅 용액(111)의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 수직형 강판 코팅 장치.

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