KR101143190B1 - 가스 와이핑 장치 - Google Patents

Abstract

도금 강판의 도금 부착량을 조절하는 가스 와이핑 장치가 제공된다.

상기 가스 와이핑 장치는 그 구성 일예로서, 가스가 공급되는 장치 본체부 및, 상기 장치 본체부에 가스 토출구를 형성하도록 조립되고, 상기 가스 토출구의 말단에 형성된 가스 토출단으로 갈수록 가스 토출구의 단면적이 작아지도록 하여 가스유속을 가속토록 제공되는 곡면으로 형성된 가스 토출면을 구비하는 부재들이 조립되는 상,하부 립을 구비하는 장치 노즐부를 포함하여 구성되되, 상기 가스 토출단은 슬릿 형태로 형성되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 와이핑 제트를 토출(분사)하는 장치 노즐부의 가스 토출구를 구배지게 하여 가스의 토출 압력 손실을 최소화하면서 가스의 유속은 극대화시킴으로써, 와이핑 제트의 강판 충돌압(와이핑 능력)을 증대시키는 한편, 강판의 고속 진행에도 도금 부착량 조절 특히, 강판의 박도금을 가능하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

도금 강판, 도금 제어, 가스 와이핑, 가스 토출 만곡면, 가스유동 팽창율,

Description

가스 와이핑 장치{Gas Wiping Apparatus}

본 발명은 도금 강판의 도금 부착량을 조절하는 가스 와이핑 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 가스의 토출 압력 손실을 최소화하면서 가스의 유속은 극대화시킴으로써, 와이핑 제트의 강판 충돌압(와이핑 능력)을 증대시키는 한편, 강판의 고속 진행에도 도금 부착량 조절 특히, 강판의 박도금을 가능하게 한 가스 와이핑 장치에 관한 것이다.

근래 강판의 내식성 등을 향상시키고, 외관을 미려하게 하며, 특히 전자제품이나 자동차용 강판용 사용되는 도금강판 수요가 증가하고 있다.

도 1에서는 이와 같은 도금강판의 도금설비 특히, 아연 도금 설비를 도시하고 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 페이오프 릴(Pay Off Reel)에서 풀린 강판(냉연강판)(S)은 용접기와 루퍼를 거쳐 열처리된 후, 스나우트와 아연도금욕조(110)를 통과하면서 용융아연(Z)이 강판(S)의 표면에 부착되면서 진행되고, 이때 아연도금욕조상의 가스 와이핑 장치(에어 나이프)(100)에서 강판 표면에 가스(불활성 가스 또는 에어)(G)를 분사하고, 강판의 아연 부착량을 적절하게 깍아지게 하여 강판의 아연도금 두께를 조절한다.

그리고, 강판은 냉각설비와 이송롤들은 거쳐, 도금 부착량 측정기(120)를 통과하면서, 측정된 도금 부착량은 피이드백되어 가스 와이핑 장치(100)의 가스 토출 압력이나, 강판(S)과 가스 와이핑 장치간 간격(거리) 등을 조정하여 강판의 도금 부착량을 조절한다.

이때, 도 1에서 미설명 부호인 112와 114는 강판을 통판시키고 강판의 텐션 등을 조정하는 싱크롤(sink roll)과 스테빌라이징 롤(stabiling roll)이다.

따라서, 가스 와이핑 장치(1)는, 강판의 도금 품질을 결정하는 도금 두께에 직접적인 영향을 미치는 도금 설비의 주요 장치인 것이다.

한편, 도 2 및 도 3에서는 도 1에서 도시한 종래 가스 와이핑 장치(100)를 상세하게 도시하고 있다.

즉, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 알려진 종래 가스 와이핑 장치(1)는, 가스 토출구(102)를 형성하는 갭(H)이 형성된 상,하부 립(103)(104)으로 구성된 장치 노즐부(101)가 장치 본체(105)(쳄버)에 플랜지(F) 형태로 조립되고, 상기 장치 본체(105)에는 고압가스 공급관(106)이 연결되고, 추가로 장치본체와 장치 노즐부의 내부에는 가스 유동을 균일하게 하거나 이물을 제거하는 정류판(107)과 메쉬망(108) 등이 더 설치될 수 있다.

따라서, 도 2와 같이, 장치 노즐부(101)의 가스 토출구(102)를 통하여 분사되는 고압 가스의 와이핑 제트(J)가 도금 강판(S)의 표면에 충돌하면, 제트는 강판의 표면을 따라서 상,하 방향으로 이동하여 강판의 표면에서는 벽면 제트(Wall Jet)(J)가 형성되고, 이와 같은 벽면 제트(J)는 용융아연 도금층(Z)의 표면을 따라서 빠른 속도로 이동하면서 강판 표면에 부착된 용융 아연 도금층(Z)을 깍아 내리고, 이를 통하여 강판의 도금 부착량이 결정되는 것이다.

그런데, 근래 연속용융 아연도금 공정의 주요 관심사는, 도금 강판의 생산성을 높이기 위하여 강판(S)의 이송속도는 빠르게 하면서, 동시에 박도금을 구현하는 것이다. 이는 박도금일 수록 원가가 절감되고, 강판 진행속도가 빠르게 되면 생산성이 높아지기 때문이다.

그러나, 강판(S)을 고속으로 진행시키면 시킬수록, 박도금을 위해서는 가스 와이핑 장치(100)에서 분사되는 와이핑 제트(J)의 운동량을 대폭 증가시켜야 하기 때문에, 강판 고속 진행과 동시에 박도금을 하는 것에는 한계가 있다.

한편, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 종래 가스 와이핑 장치(100)의 장치 노즐부(101)에서, 가스 토출구(102)를 형성하는 상,하부 립(103)(104)의 가스 토출면(103a)(104a)은 플렛(Flat)한 평면으로 형성되어 있다.

따라서, 종래 가스 와이핑 장치(100)의 경우에는, 장치 노즐부의 상,하부 립의 가스 토출면이 플렛하기 때문에, 고압 가스가 가스토출구(102)를 통과할 때, 토출면과의 마찰에 따른 (상당한) 압력손실이 발생될 수 있고, 이는 가스의 강판 표면 충돌 압력에 영향을 주어 가스 와이핑 장치 자체의 와이핑 능력을 저하시키게 된다.

즉, 도 2 및 도 3의 종래 가스 와이핑 장치(100)의 경우에는, 상,하부 립 사이의 가스 토출구의 가스 토출면이 플렛하여, 이를 통과하는 가스의 압력손실로 가 스의 토출압력이 저하되는 문제가 있고, 특히 강판의 고속 진행을 전제로 한 적정한 와이핑 능력을 제공하기 어렵고, 이는 강판의 고속 진행과 박 도금의 구현을 어렵게 하는 것이다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 가스 와이핑 장치의 가스 공급 압력은 기존과 동일하여도 장치 구조의 간단한 변경을 통하여 오히려, 토출 가스 와이핑 능력은 증대시킴으로서, 강판의 고속 진행과 박 도금 구현을 가능하게 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 와이핑 제트를 토출(분사)하는 노즐부 내측의 가스 토출면을 곡면(라운드)으로 형성하고 가스의 유동 팽창율은 일정하게 하여, 가스의 토출 압력 손실을 최소화하는 것은 물론, 가스의 유속은 극대화시키어, 와이핑 제트의 강판 충돌 압력(와이핑 능력)은 증대시키어, 궁극적으로 강판의 고속 진행에도 도금 부착량 조절 특히 강판의 박도금을 가능하게 한 가스 와이핑 장치를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 가스가 공급되는 장치 본체부; 및,
상기 장치 본체부에 가스 토출구를 형성하도록 조립되고, 상기 가스 토출구의 말단에 형성된 가스 토출단으로 갈수록 가스 토출구의 단면적이 작아지도록 하여 가스유속을 가속토록 제공되는 곡면으로 형성된 가스 토출면을 구비하는 부재들이 조립되는 상,하부 립을 구비하는 장치 노즐부;
를 포함하여 구성되고, 상기 가스 토출단은 슬릿 형태로 형성된 가스 와이핑 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 곡면의 가스 토출면은 수평 중심선을 기준으로 대칭을 이루는 것이다.
더 바람직하게는, 상기 곡면의 가스 토출면의 길이는, 상기 가스 토출구의 가스 토출단의 갭(H)의 10 ～ 50 배수로 형성되고, 상기 곡면의 가스 토출면은 50,000～100,000의 가스 유동 팽창율을 갖는 것이다.
바람직하게는, 상기 노즐부에 설치되면서 상,하부 립의 가스 토출구와 상,하부 립의 가스 토출구 주변에 부착된 도금액 입자를 제거토록 제공되는 립 크리닝수단을 더 포함할 수 있다.

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더 바람직하게는, 상기 립 크리닝수단은, 상,하부 립의 내측에 립의 길이방 향으로 이동 가능하게 제공된 구동원과, 상기 구동원에 연계되는 가스 토출구 크리닝부재와, 상기 크리닝부재에 제공된 립 크리닝부재 및, 상기 토출구 크리닝부재에 더 구비되는 립 표면 크리닝부재를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 가스 와이핑 장치에 의하면, 장치 노즐부의 가스 토출구를 통과하는 가스 유동의 압력손실을 최소화 하고, 노즐부의 가스 토출구에서 토출되는 가스의 제트 유속은 반대로 극대화시키어 와이핑 제트의 강판 충돌 압력을 향상시키는 것을 가능하게 하여, 강판의 고속 진행에도 불구하고 박도금을 가능하게 하기 때문에, 궁극적으로 도금강판의 생산성 향상과 박도금을 가능하게 하는 우수한 효과를 제공한다.

특히, 본 발명은 기존 가스 와이핑 장치에 적용하거나 간단한 구조 개선만을 통하여, 상기 효과의 구현이 가능하여, 비용 발생도 없고 실시도 용이한 것이다.

더하여, 본 발명은 와이핑 능력이 높아져 혹 발생할 수 있는 도금입자 비산시 발생되어 장치의 가스 토출구나 립 표면에 부착되어도 이를 바로 제거하고, 가스 토출구 막힘에 의한 도금량 조절 불량이 발생되지 않게 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 4에서는 본 발명에 따른 가스 와이핑 장치(1)의 전체 구성을 도시하고 있다.

즉, 도 4에서 도사한 바와 같이, 이와 같은 본 발명의 가스 와이핑 장치(1) 는, 기본적으로 고압 가스가 공급되는 장치 본체부(10)와, 상기 장치본체(10)에 조립되고, 공급된 고압 가스를 도금조를 거쳐 진행되는 강판을 향하여 분사되는 것을 가능하게 하는 가스 토출구(노즐)(32)를 갖춘 장치 노즐부(30)를 포함한다.

특히, 이와 같은 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)는, 상기 가스 토출구(32)를 길이방향으로 구배지게(좁아지게) 형성하는 것이다.

이때, 상기 장치 본체부(10)는 쳄버로 제공되면서 후방(또는 양측벽)에 연결된 고압가스 공급관(덕트)(12)를 통하여 고압가스(불활성가스인 질소 또는 에어)가 공급된다.

그리고, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)의 내부에는 고압가스가 통과하는 구멍들이 형성된 정류판(14)과, 고압가스에 포함된 이물을 제거하는 메쉬망(16)이 구비될 수 있다.

더하여, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에서, 상기 가스 토출구(32)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 장치 노즐부(30)를 구성하고 장치 본체부(10)에 플랜지(F) 형태로 조립되는 상,하부 립(34)(36)의 내부 말단면인 가스 토출면(34a)(36a)사이에 형성된다.

이때, 상기 가스 토출구(32)의 말단인 가스 토출단(32a)은 실제로는 슬릿 (slit) 형태일 수 있다.

한편, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에서는, 상기 가스 토출면(34a)(36a)중 적어도 하나 또는 바람직하게는 이들 모두는, 앞에서 설명한 바와 같이 가스 유동의 압력 손실을 방지토록 가스 토출구에 구배를 형성시키기 위하여 곡면(라운드 면)으로 형성되어 있다.

따라서, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)는, 장치 노즐부(30)의 상,하부 립(32)(34)의 내부 형상을 일정한 팽창율을 갖는 곡면(라운드 면)으로 형성시키기 때문에, 고압가스의 유동이 장치 노즐부(30)의 가스 토출구(32)를 통과할 때, 가스 토출면(34a)(36a)과의 마찰에 의한 가스의 유동 압력손실을 최소화시켜 준다.

특히, 도 4와 같이, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)의 경우에는, 고압 가스의 유동은 압축성 유체의 특성을 갖기 때문에, 유로 즉, 가스 토출구의 단면적이 점진적으로 좁아질 때, 가스유동은 지속적으로 가속된다.

즉, 가스 토출구(32)의 말단 가스 토출단(32a)으로 갈수록 가스 토출구의 단면적이 작아지기 때문에, 가스 유동의 유속 변화율은 증대되고, 가스 유동은 가스 토출단(32a)에서 최대 유속을 갖는다.

이는, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)가 도 3의 종래 가스 토출구(103)가 플렛한 평면의 가스 토출면을 갖는 것에 비하여, 가스 토출단(32a)으로 갈수록 가스 토출구는 좁아지는 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)에 의해 가스 토출구(32)가 좁아지기 때문에, 같은 압력의 고압가스가 공급되어도 실제 가스 와이핑 장치에서 분사(토출)되는 와이핑 제트의 분사압력은 본 발명의 경우 최대한 상승되고, 결국 본 발명의 가스 와이핑 장치는 와이핑 제트가 강판 표면에 충돌하는 때의 충돌 압력을 증대시키는 것이다.

즉, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)는, 동일한 압력으로 고압가스가 공급되어도 실제 분사되는 가스의 와이핑 제트의 강판 충돌 압력은 높아지기 때문에, 도 금강판을 종래에 비하여 더 고속으로 진행시키어도 원하는 정상적인 도금 조절이 가능하게 되고, 이는 강판 진행 속도를 높이기 때문에, 도금 강판 생산성을 향상시키는 것이다.

더하여, 동일한 강판 충돌압을 유지하는 경우, 종래에 비하여 본 발명은 더 낮은 압력의 가스를 공급하는 것이 가능하기 때문에, 강판 표면에 충돌하는 와이핑 제트에 의한 도금액 입자 비산이나 소음 발생이 더 억제할 것이다.

또한, 근래 도금강판 특히, 아연 도금강판의 도금공정의 최대 관심사인 "고속 강판 진행과 박도금의 최적 도금"을 구현 가능하게 할 것이다.

특히, 본 발명 가스 와이핑 장치(1)는, 실질적인 장치 구조를 크게 변경하지 않으면서 위의 여러 종래와 비하여 개선된 도금 결과들을 구현 가능하게 하기 때문에, 비용증대나 설비 유지면에서도 어려움이 없다.

한편, 가장 바람직하게는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에서, 상기 장치 노즐부(30)를 구성하는 상,합부 립의 가스 토출면(34a) (36a)을 모두 곡면으로 형성하되 수평방향(가스 분사방향)을 중심으로 서로 동일한 곡율을 갖는 대칭을 이루도록 하는 것이다.

이 경우, 가스 토출구(32)를 형성하는 상,하부 립의 가스 토출면(34a)(36a)이 곡면 형상으로 서로 대칭적으로 배열되기 때문에, 가스 토출구(32)를 통하여 분사되는 고압 가스의 와이핑 제트는 가능한 평행하게 강판을 향하여 분사될 수 있고, 따라서 와이핑 제트의 안정화를 구현하여 균일한 와이핑 압력을 제공할 것이다.

다음, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에서, 앞에서 설명한 바와 같이, 가스의 유동을 가속하는 것을 가능하게 하는 구배진 가스 토출구(32)를 형성하는 상,하부 립의 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)은, 상기 장치 노즐부(30)를 형성하는 상,하부 립(34)(36)에 일체로 형성되는 것도 가능하다.

또는, 도 5에서 도시한 봐와 같이, 상,하부 립(34)(36)에 별도의 탈,부착 가능하게 조립되는 부재(34b)(36b)에 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)을 형성시키어 상,하부 립에 조립되는 조립형으로 제공될 수 있다.

예를 들어, 도 5와 같이, 이와 같은 별도 조립형의 부재(34b)(36b)는, 상,하부 립(34)(36)에 형성된 체결구멍(h)을 통하여 체결되는 복수의 나사(38)를 통하여 상,하부 립에 조립될 수 있다.

이경우, 기존 가스 와이핑 장치에 적용 가능하게 하는데, 예를 들어 도 2의 기존 가스 와이핑 장치(1)에서, 장치 본체(120)에 플랜지 형태로 조립되는 상,하부 립(103)(104)을 도 5와 같이 H'의 갭을 가지도록 하고, 곡면(만곡)의 토출면을 갖는 별도 부재(34b)(36b)들을 정상적인 가스 토출단(32a)의 갭(H)을 형성하도록 조립하면, 기존 가스 와이핑 장치에 쉽게 적용시킬 수 있다.

특히, 이와 같은 도 5의 별도 부재를 사용하여 곡면의 가스 토출면을 갖도록 하여 가스 토출구의 길이방향의 구배를 형성하는 경우, 그 구배 형상의 변경도 용이하다.

한편, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에서, 가스 토출구를 길이방향으로 구배지도록 하는 상기 상,하부 립의 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)은 소정범위의 길이(L)를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 도 4 및 도 6과 같이, 상기 곡면의 가스 토출면의 길이(L)는, 가스 토출구(32)의 말단인 가스 토출단(32a)의 갭(H)의 10 ～ 50 배수로 형성되는 것이다.

예를 들어, 상기 가스 토출단(32a)의 갭(H)이 1mm 인경우, 상기 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)의 길이(L)은 10 - 50mm 범위가 바람직하다.

한편, 도 7a 내지 도 7c에서는, 곡면의 가스 토출면의 길이 'L'을 정상적인 범위의 길이 L1(도 7a)과 상기 배수보다 작은 범위의 길이 L2 (도 7b) 및 상기 배수 보다 큰 범위의 길이 L3(도 7c)를 구분하여 도시하고 있다.

예컨대, 서로 대칭인 상기 만곡 가스 토출면(34a)(36a)의 길이가 상기 가스 토출단의 갭 'H'의 10 배수 보다 작은 'L2'인 경우, 상기 곡면의 경사가 과도하게 급격하게 되고, 이에 따라 가스 유동의 압력손실이 오히려 높아지면서 와이핑 능력이 떨어지는 문제가 있다.

반대로, 서로 대칭인 상기 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)의 길이가 상기 가스 토출단의 갭 'H'의 50 배수 보다 큰 'L3'인 경우, 상기 곡면의 경사가 너무 완만하여 거의 직선에 가깝고, 이는 플렛한 토출면(도 2의 103a,104a)을 갖는 종래와 같은 문제를 발생시키게 된다.

따라서, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에서는 가스 토출면의 만곡부위의 길이(L,도 7에서는 L1)는 가스 토출단의 갭(H)의 10-50 배수가 바람직하다.

다음, 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에서, 상기 상,하부 립(34)(36)의 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)은 일정한 유동 팽창율을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

예컨대, 본 발명의 가스 와이핑 장치는 앞에서 설명한 바와 같이, 가스 토출면(34a)(36a)을 통하여 가스 토출단으로 갈수록 좁아지는 가스 토출구(32)를 통과하기 때문에, 가스유동이 가스 토출구를 통과할 때, 압력변동을 일으키지 않게 하도록 일정한 유동 팽창율(

)을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

예들 들어, 유동 팽창율은 다음의 수학식 1로서 정의할 수 있다.

여기서, C(x)는 가스의 유속구배를 나타내며, P(x)는 압력구배를 나타내고,x값은 곡면의 가스 토출면의 길이(L)의 변위 값이다.

따라서, 도 6b에서 도시한 바와 같이, 가스 유동 팽창율 (

)값이 증가하면 가스 토출면은 급격한 곡면(round) 프로파일을 가지며, 반대로 팽창율이 감소하면 가스 토출면은 완만한 곡면(round) 프로파일을 갖는다.

예를 들어, 구체적으로 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에서 곡면의 가스 토출면은 50,000 ～100,000의 유동 팽창율(

)을 갖도록 하는 것이다.

이때, 50,000 보다 작으면, 실제 만곡 정도가 거의 플렛에 가까워 기존 플렛한 가스 토출면에서 발생되는 압력 손실 증가에 따른 와이핑 능력의 저하 문제가 발생되게 된다.

반대로, 유동 팽창율이 100,000 보다 크면, 오리피스(orifice)와 같이 유동이 급격하게 변화되기 때문에, 급격한 유동 변화로 와이핑 제트의 강판 충돌이 일정하지 않게 되어 도금 균일성이 확보되지 않는 문제가 발생되는 것이다.

다음, 도 8a 및 도 8b,c에서는, 상,하부 립(103)(104)의 플렛한 가스 토출면(103a)(104a)을 갖는 종래 및, 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)을 포함하는 본 발명 가스 와이핑 장치에서, 가스 토출구를 통과하는 고압 가스의 유속변화를 비교하여 도시하고 있다.

즉, 고압가스가 노즐부의 가스 토출구를 통과할 때, 형성되는 와이핑 제트(도 1의 J)의 유동장, 유속선도(Contour of Velocity Magnitude)를 도 8a 내지 도 8c도시하고 있다.

예컨대, 도 8a 에서 도시한 바와 같이, 종래 가스 와이핑 장치(100)의 상,하부 립의 플렛한 가스 토출면(103a)(104a)을 통과하는 경우, 마찰압력이 증가하여 고압가스의 유동이 방해되지만, 도 8b의 본 발명 가스 와이핑 장치(1)의 경우에는 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)을 포함하기 때문에, 이를 통과하는 고압가스는 아무런 방해를 받지 않고 자연스러운 유동 흐름이 형성됨을 알 수 있다.

특히, 도 8c에서 알 수 있듯이, 본 발명의 경우, 가스 토출구의 토출단까지의 고압가스 유속이 점진적으로 증가되면서 가스 토출단(32a)에서의 분사가스 토출유속은 종래 보다 더 증가되게 된다.

따라서, 종래 가스 와이핑 장치의 경우, 가스유동은 토출면 플렛부분에서 그 유속의 변화가 둔화되고, 노즐을 통하여 분사된 와이핑 제트가 강판 표면에 충돌할 때, 충돌점(예를 들어 도 8c의 x=5 mm인 지점)에서 가스 유속은 0이 된다.

반대로, 본 발명의 가스 와이핑 장치의 경우, 가스유동은 곡면의 가스 토출면을 통과하면서 지속적으로 유속이 가속되어, 노즐부 가스 토출구의 토출단에서 토출되는 가스의 유속은 종래에 비하여 더 빨라진다.

따라서, 도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명 가스 와이핑 장치(1)에 의한 유속의 증가는 와이핑 제트의 충돌 압력을 높여주기 때문에, 결과적으로 장치의 와이핑 성능을 향상시키는 것임을 알 수 있다.

다음, 도 9에서는 종래와 본 발명 가스 와이핑 장치의 경우, 와이핑 제트의 분사 압력을 비교 도시한 것이다.

즉, 도 9에서 종축은 장치 본체부(10)에 공급된 공급 가스 압력을 나타내며, 횡축은 가스토출압력/가스공급압력×100(%)이다.

따라서, 도 9에서와 같이, 종래 가스 와이핑 장치의 경우, 가스의 공급압력 대비 토출압력이 대략 81%, 즉, 가스유동이 노즐을 통과할 때 19%의 압력손실이 발생하는 반면에, 본 발명의 가스 와이핑 장치의 경우에는 길이방향으로 구배진 가스 토출구(32) 즉, 상,하부 립의 만곡된 가스 토출면(34a)(36a)을 통과하는 가스 유동의 압력손실은 약 10% 수준으로써, 종래에 비하여 약 9% 정도 압력손실이 더 작음을 알 수 있다.

이는 결국, 분사되는 가스 토출압력이 본 발명의 경우 종래에 비하여 더 높기 때문에, 강판 진행 속도를 높여도 강판의 박도금을 가능하게 하는 것이다.

결국, 도 8 및 도9에서 알 수 있듯이, 본 발명의 가스 와이핑 장치는, 종래 상,하부 립(103)(104)사이의 가스 토출구(102)를 형성하는 플렛한 가스 토출면 (103a)(104a)을 포함하는 가스 와이핑 장치(100)에 비하여, 본 발명의 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)을 포함하는 가스 와이핑 장치의 경우, 가스 토출구를 통과하는 가스유동의 압력손실을 최소화시킴으로써, 도 4에서의 와이핑 제트(J)의 강판 충돌 압력을 향상시킨다.

다음, 이와 같은 강판 충돌 압력에 대하여 종래와 본 발명을 도 10을 통하여 더 구체적으로 살펴본다.

즉, 도 10에서는, 동일한 압력으로 공급되는 고압 가스가 가스 토출구를 통하여 분사된 와이핑 제트의 강판 표면에서의 충돌 압력에 미치는 영향에 대하여 도시하고 있는데, 이와 같은 도 10은 와이핑 제트의 강판 충돌시 강판 표면에서 형성되는 충돌압력 분포를 측정한 결과를 그래프로 도시한 것이다.

이때, 도 10에서 충돌 압력은 제트의 충돌점(z=0)에서 최대값을 가지며, 충돌점에서 멀어질수록 충돌 압력은 낮아진다.

한편, 충돌 압력의 최대값과 최대 압력 구배값은 도금 두께를 결정하는 중요한 인자인데, 예를 들어 도금 강판의 도금 두께는 충돌압력의 최대값이 높을수록, 최대 압력 구배값이 클수록 더 얇아진다.

따라서, 도 10에서 알 수 있듯이, 종래 가스 와이핑 장치에 비하여, 본 발명의 경우, 강판 충돌 압력의 최대값 뿐만 아니라, 최대 압력 구배값도 더 높기 때문에 와이핑 능력이 더 우수함을 알 수 있다.

다음, 도 11에서는 종래와 본 발명의 가스 토출단(도 3의 102a, 도 4의 32a 참조)에서 와이핑 제트가 충돌하는 강판간 거리를 변화시켰을 때, 강판 충돌 압력의 변화 추이를 그래프로 도시한 것이다.

이때, 도 11에서 충돌 압력은 충돌 압력의 최대값(도 10 참조)인데, 가스 토출단과 강판간 거리(x)에 대해서, 본 발명이 종래에 비하여 와이핑 제트의 충돌 압력이 전반적으로 높은 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 가스 와이핑 장치의 경우 와이핑 능력이 더 높기 때문에, 동일한 도금량을 와이핑 한다고 할 때, 더 낮은 가스 공급 압력과 유량으로도 목표 도금량을 충분히 달성할 수 있고, 이는 본 발명의 경우 종래에 비하여 동일 도금량 조절인 경우 와이핑시 발생하는 아연비산이나 소음을 저감하는 것을 가능하게 함을 알 수 있는 것이다.

즉, 도 8 내지 도 10의 경우, 본 발명은 종래에 비하여 동일 압력으로 가스가 공급되어도 와이핑 능력이 높기 때문에, 강판 박도금을 가능하게 하면서 동일 도금량 조절인 경우, 본 발명의 경우 강판 진행 속도를 더 높일 수 있음을 일 수 있다.

그리고, 도 11에서 알 수 있듯이, 본 발명 가스 와이핑 장치의 경우 동일한 도금량 제어인 경우, 본 발명은 와이핑 능력 즉, 강판 충돌 압력이 더 높기 때문에, 더 낮은 압력이나 유량으로 가스를 분사하여도 종래와 같은 도금량 제어가 가능하므로, 아연 비산을 억제하고, 소음도 저하시키는 것이다.

다음, 도 12에서는, 종래와 본 발명의 강판 표면의 도금막(액막) 두께 예컨대, 박도금이 가능한지에 대한 성능을 비교한 그래프이다.

이때, 도 12는 강판 표면의 도금막 두께를 적외선 측정기를 사용하여 측정한 결과치의 그래프이고, 종축의 값(x)은 가스 토출단과 강판간 거리를 나타내며, 횡축의 도금 두께를 나타낸다.

한편, 도 12의 그래프에서 종축 x<7 영역에서는 x값이 변하더라도 도금막 두께의 변화가 크지 않는데, 이것은 와이핑 제트의 운동에너지가 동일하게 보호되는 제트 코어 영역에 속하기 때문이다.

그러나, x>7의 영역에서는 와이핑 제트의 확산작용에 의한 운동에너지의 소산으로 인해서 도금막 두께가 점차적으로 증가하는 경향을 나타낸다.

따라서, 도 12에서 알 수 있듯이, 본 발명의 가스 와이핑 장치는 가스 토출구를 통과하는 가스의 압력손실이 종래에 비하여 낮기 때문에, 와이핑 능력이 높고, 결국 본 발명의 경우 종래와 동일한 압력이나 유량으로 가스를 분사하여도 도 11의 강판 충돌 압력 분포와 마찬가지로, 전 영역에서 도금막 두께가 더 얇게 됨을 알 수 있다.

즉, 도 12의 실제 조업된 강판의 도금 두께를 측정함에 의하여도, 본 발명의 가스 와이핑 장치가 종래에 비하여 와이핑 능력이나 박도금 능력이 우수함을 알 수 있다.

다음, 도 13 내지 도 15에서는 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)에 더 구비되는 립 크리닝수단(50)을 도시하고 있다.

예를 들어, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)는 동일 압력으로 공급되는 가스가 가스 토출구를 통하여 분사되는 가스의 와이핑 제트의 강판 충돌압력이 기존에 비하여 더 높기 때문에, 도 2와 도 4의 비산된 아연 입자의 립 부착량(아연입자의 비산량)이 증대될 가능성이 있고, 따라서 본 발명의 장치에 상기와 같은 립 크리닝수단(50)을 더 구비하도록 하면 바람직할 것이다.

한편, 도 13 내지 도 15에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)의 상기 노즐부(30)에 설치되면서 상,하부 립(34)(36)의 가스 토출구(32)와 상,하부 립의 표면(34c)(36c)에 부착된 도금액 입자를 제거토록 제공되는 립 크리닝수단(50)은, 상,하부 립의 내측에 립의 길이방향으로 이동 가능하게 제공된 구동원(52)과, 상기 구동원에 연계되는 가스 토출구 크리닝부재(54)와, 상기 크리닝부재(54)에 제공된 립 크리닝부재(56) 및, 상기 토출구 크리닝부재(54)에 더 구비되는 립 표면 크리닝부재(58)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때 도 4와 같이, 상기 구동원(52)은 하부 립(36)에 형성된 오목한 레일부(51)에 안착되어 가이드(52a)를 따라 공압 공급시 이동하는 로드레스 실린더일 수 있다.

또는, 도 4와 같이, 도시하지 않은 모터로서 구동되는 구동축(62)이 연결된 구동풀리(62a)사이 무한궤도로 구동되는 구동와이어(60)가 연결되는 슬라이더 일 수 있다.

또는, 도시하지 않은 모터로서 구동되는 스크류가 체결되는 슬라이더 일 수 있다.

이때, 레일부에는 슬라이더가 안착 이동하는 별도의 레일이 제공될 수 있다.

따라서, 구동원이 공압이 공급되거나 모터가 구동되어 로드레스 실린더 또는 다른 슬라이더의 구동원(52)은 하부 립 레일부를 따라 하부 립의 길이방향으로 왕복 운동하게 된다.

이때, 도 15에서 도시한 바와 같이, 상기 구동원(52)에 연결된 연결블록(53)에는 가스 토출구(32)를 통과하는 판형태의 가스 토출구 크리닝부재(54)가 연결되고, 상기 크리닝부재의 선단에는 상,하부 립의 전단면에 밀착 이동하는 립 크리닝부재(56)가 서로 엇갈리게 양측 상,하로 형성되고, 그 중앙에는 상,하로 경사지면서 상,하부 립의 표면에 밀착 이동하는 힙 표면 크리닝부재(58)가 구비된다.

따라서, 도 13과 같이, 앞에서 설명한 구동원(52)이 로드레스 실린더로서 고압에어가 공급되거나, 구동와이어(60)가 구동되거나 또는 볼 스크류가 체결되어, 구동원(52)이 립을 따라 그 길이방향(즉, 가스 와이핑 장치의 길이방향-이는 도금강판의 폭 보다 길다)으로 이동하면, 앞에서 설명한 각각의 크리닝부재(54) (56)(58)들이 일체로 이동하면서, 가스 토출구(32), 립 전단면(34d)(36d), 립(전단부) 표면(34c)(36c)에 부착된 부착된 도금액 입자 즉, 아연입자를 탈락 제거하거나 부착되지 않게 한다.

결국, 본 발명의 가스 와이핑 장치(1)은 립 크리닝수단(50)을 더 구비함으로써, 와이핑 제트의 강판 충돌압이 높아져 아연입자가 다소 더 비산되어도 적어도 가스 토출구(32)가 막히는 것은 방지할 수 있는 것이다.

그리고, 비산된 아연입자가 가스 토출구 주변의 립 표면에 부착되어 고착되는 것도 방지시키는 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 알려진 강판의 아연도금공정을 도시한 개략 사시도

도 2는 도 1의 가스 와이핑 장치(에어 나이프)를 통한 도금제어를 도시한 상태도

도 3은 종래 가스 와이핑 장치를 도시한 요부도

도 4는 본 발명에 따른 가스 와이핑 장치를 도시한 구성도

도 5는 도 4의 본 발명 가스 와이칭 장치의 변형예를 도시한 구성도

도 6a 및 도 6b는 본 발명 가스 와이핑 장치에서의 가스 토출구 팽창율을 나타낸 요부도 및 관련 그래프

도 7a 내지 도 7c는 본 발명 가스 와이핑 장치의 곡면의 가스 토출면 길이를 구분하여 도시한 요부도

도 8a 내지 도 8c는 종래와 본 발명 가스 와이핑 장치의 유속분포를 도시한 유동장 및 관련 그래프

도 9는 종래와 본 발명 가스 와이핑 장치에서 가스의 공급압력 대비 와이핑 제트의 분사압력 비율을 도시한 그래프

도 10은 종래와 본 발명 가스 와이핑 장치에서 제트 와이핑시의 강판 충돌 압력의 분포를 도시한 그래프

도 11은 종래와 본 발명 가스 와이핑 장치에서 가스 토출단과 강판간 거리변화에 따른 강판 충돌 압력의 변화추이를 도시한 그래프

도 12는 종래와 본 발명 가스 와이핑 장치에서 가스 토출단과 강판간 거리 변화에 따른 도금두께 변화를 도시한 그래프

도 13은 본 발명 가스 와이핑 장치에 포함되는 립 크리닝수단의 설치상태를 도시한 구성도

도 14는 도 13의 평면 구성도

도 15a 내지 도 15b는 본 발명 립 크리닝수단을 도시한 평면도 및 요부 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 가스 와이핑 장치 10.... 장치 본체부

30.... 장치 노즐부 32.... 가스 토출구

34,36.... 상,하부 립 34a,36a..... 곡면의 가스 토출면

50.... 립 크리닝수단

Claims (8)

1. 가스가 공급되는 장치 본체부(10); 및,

   상기 장치 본체부(10)에 가스 토출구(32)를 형성하도록 조립되고, 상기 가스 토출구의 말단에 형성된 가스 토출단(32a)으로 갈수록 가스 토출구의 단면적이 작아지도록 하여 가스유속을 가속토록 제공되는 곡면으로 형성된 가스 토출면(34a) (36a)을 구비하는 부재(34b)(36b)들이 조립되는 상,하부 립(34)(36)을 구비하는 장치 노즐부(30);

   를 포함하여 구성되고, 상기 가스 토출단(32a)은 슬릿 형태로 형성된 가스 와이핑 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)은 수평 중심선을 기준으로 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 곡면의 가스 토출면(34a)(36a)의 길이(L)는, 가스 토출구의 가스 토출단(32a)의 갭(H)의 10 ～ 50 배수로 형성되고, 상기 곡면의 가스 토출면은 50,000 ～100,000의 가스 유동 팽창율을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.
6. 삭제
7. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 장치 노즐부(30)에 구비되어 상,하부 립의 가스 토출구와 가스 토출구 주변에 상,하부 립의 표면에 부착된 도금액 입자를 제거토록 제공되는 립 크리닝수단(50)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 립 크리닝수단(50)은, 상기 하부 립의 내측에 길이방향으로 이동 가능 하게 제공된 구동원(52)과, 상기 구동원에 연계되는 가스 토출구 크리닝부재(54)와, 상기 크리닝부재(54)에 제공된 립 크리닝부재(56) 및, 상기 토출구 크리닝부재(54)에 더 구비되는 립 표면 크리닝부재(58)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.

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