KR101199240B1 - 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기 또는 기체질소를 강판의 양면에 소정 압력으로 분사하여 도금액을 제거함으로써 도금의 두께를 제어하는 시스템에 관한 것이다. 그 구성은; 공기와 기체질소가 유입되는 메인유입배관(11); 인버터(15)에 의해 압축률의 선형 제어가 가능한 것으로서, 상기 메인유입배관(11)의 타단에 연결되는 블로워(13, blower); 일단이 상기 블로워(13)의 토출구에 연결되는 송출배관(19); 상기 송출배관(19)의 타단에 연결되는 것으로서, 도금조(V)에 침지된 후 이탈되는 강판(S)에 인접 설치되어 공급되는 작동유체를 상기 강판에 분사하게 되는 에어나이프(21); 소정의 신호에 따라 공기 또는 기체질소의 유입을 선택하고, 상기 블로워(13)를 통해 선택된 작동유체의 압축률을 제어하기 위한 제어부(17); 상기 블로워(13)로부터 송출되는 작동유체의 압력이 필요이상으로 높을 때 이를 적정 압력으로 낮추기 위한 감압수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연속생산되는 강판의 도금 시스템에 관한 것으로서, 특히 공기 또는 기체질소를 강판의 양면에 소정 압력으로 분사하여 도금액을 제거함으로써 도금의 두께를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
연속생산되는 강판의 녹방지 등을 위해 그의 표면에 아연 또는 아연과 알루미늄의 혼합물을 도금하기 위한 시스템이 철강산업에서 사용된다. 필요에 따라 도금두께를 달리할 경우도 있으며 보다 정밀한 표면을 필요로 할 경우도 있다.
도금량, 즉 도금두께를 조정하는 방법에는 도금조에 침지된 후 연속적으로 빠져나오는 강판의 양면에 공기(air) 또는 기체질소(N2 . 이하, 단지'질소'라 한다)를 분사하는 방법이 있다. 일반적인 도금품질을 요구할 경우에는 공기를 사용하지만 높은 표면품질을 요구하는 경우에는 질소를 사용한다.
그러므로 한 공장 내에서도 공기와 질소를 선택적으로 이용할 수 있게 하는 도금량 제어시스템이 구비되어야 한다. 종래 시스템의 구성이 도 1에 도시되므로 이를 참조하여 설명한다.
공기와 질소는 별개의 공급원으로부터 하나의 배관을 통해 선택적으로 시스템으로 유입되게 된다. 상온의 공기는 유입관(101)을 통해 유입된 후 블로워(103, blower)를 통과하면서 압축된 후 분사노즐 내지 에어나이프(105)를 통해 강판(S)에 분사된다. 강판(S)은 도금액이 담긴 도금조(V)를 연속적으로 통과하여 지나가게 된다. 에어나이프(105)는 강판(S)의 양쪽에 대칭되게 설치되어 있다. 블로워(103)는 인버터(107)에 의해 공기 및 질소의 압축량을 단계적으로 조절할 수 있다. 이에 의해 에어나이프(105)를 통해 분사되는 공기의 압력을 소정의 제어신호에 의해 조절할 수 있게 되는 것이다. 공기를 사용할 경우에는 운용되는 시스템은 매우 단순하다.
그러나 질소가 공급될 경우에는 사정은 전혀 다르다. 기본적으로 질소는 액체 상태로 공급되므로 본 시스템에 사용할 경우에는 이를 기화시켜야 한다. 그리고 질소의 온도는 약 0℃로서 상당히 낮기 때문에 승온을 필요로 한다. 강판(S)의 온도는 79 ~ 100℃ 정도로 높기 때문에 낮은 온도의 공기나 질소를 분사할 경우에는 기포발생 등 도금표면에 불량이 생기기 때문이다. 공기 내지 질소의 적절한 분사온도는 80℃ 가량이다.
상온보다도 훨씬 낮은 질소를 승온시키기 위해서는 특별히 열교환장치(109)가 설치되어야 하고, 이 열교환장치(109)에 열을 공급하기 위한 열원이 필요하게 된다. 사용되는 열원으로는 통상 스팀배관(110)을 통해 공급되는 스팀(steam)이 사용된다. 즉, 질소공급을 위해 보일러, 열교환장치(109) 및 이들을 제어하기 위한 각종 콘트롤 밸브(111a,b,c)가 필요하게 되는 것이다.
시스템의 구성이 이처럼 복잡하게 되는 것은 차치하고서라도 더 치명적인 문제는 특정 순간에서의 도금 품질에 있다.
공기를 사용하다가 질소로 바꿔야 하는 경우에 있어서, 안정적으로 시스템이 바뀌는데 적어도 1분의 시간이 소요된다. 그 이유는 공기가 각 배관으로부터 빠지고 질소가 그 자리를 적정한 압력으로 채우는 시간이 필요하고, 서로 다른 물성을 가진 두 기체가 교환되는 과정에서 콘트롤밸브(111a,b,c)가 정상 상태의 압력을 유지하는데 시간이 필요하기 때문이다.
1분이란 시간 동안 연속생산되는 강판(S)의 분량은 상당한 것이다. 도금량의 제어를 위해 강판(S)의 연속생산라인을 중단시킨다는 것은 생각하기 힘들다. 그러므로 연속생산 중에 도금량 제어시스템을 공기에서 질소로 전환시킨다는 것은 큰 불이익을 감수해야 하는 문제가 있다.
위와 같은 문제에 대한 본 발명의 주된 목적은, 공기 또는 기체질소를 강판의 양면에 소정 압력으로 분사하여 도금액을 제거함으로써 도금의 두께를 제어하는 시스템에 있어서; 공기를 사용하다가 질소를 사용하기 위해 시스템의 모드를 전환시키는 시간을 최대한 줄임으로써 연속생산되는 강판의 도금불량률을 최소화하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공기와 질소를 병행하여 사용할 수 있는 시스템의 구성을 간단히 함으로써 시스템의 설치비용과 유지보수비용을 감소시키는 것에 있다.
위와 같은 목적은, 강판의 연속생산라인에서 도금조(V)로부터 연속적으로 통과하여 나오는 강판(S)의 양면에 공기(air) 또는 기체질소(N2)와 같은 작동유체를 분사하여 도금액을 제거함으로써 도금의 두께를 제어하는 도금량 제어 시스템에 있어서;
일단으로부터 공기가 유입되는 공기유입배관(1); 일단으로부터 기체질소가 유입되는 질소유입배관(3); 일단이 상기 공기유입배관(1)과 질소유입배관(3)의 타단에 연결되는 메인유입배관(11); 상기 메인유입배관(11)의 타단에 병렬적으로 연결됨으로써 공급되는 작동유체를 압축하여 다음 단계로 공급하게 되는 1쌍의 블로워(13, blower); 상기 각 블로워(13)에 의한 압축률의 선형 제어를 개별적으로 가능하게 하는 1쌍의 인버터(15); 일단이 상기 블로워(13)의 토출구에 연결되고 타단이 도금이 이루어지는 위치까지 연장 설치되는 송출배관(19); 상기 송출배관(19)의 타단에 연결되는 것으로서, 도금조(V)에 침지된 후 이탈되는 강판(S)에 작동유체를 분사하게 되는 에어나이프(21); 신호에 따라 공기 또는 기체질소의 유입을 선택하고, 상기 블로워(13)를 통해 선택된 작동유체의 압축률을 제어하기 위한 제어부(17)를 포함함으로써;
상기 블로워(13)로 하여금 직접적으로 상기 에어나이프(21)에서 분사되는 작동유체의 압력을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면 상기 블로워로부터 송출되는 작동유체의 압력이 필요이상으로 높을 때 이를 낮추기 위한 감압수단을 포함할 수 있다.
일단으로부터 공기가 유입되는 공기유입배관(1); 일단으로부터 기체질소가 유입되는 질소유입배관(3); 일단이 상기 공기유입배관(1)과 질소유입배관(3)의 타단에 연결되는 메인유입배관(11); 상기 메인유입배관(11)의 타단에 병렬적으로 연결됨으로써 공급되는 작동유체를 압축하여 다음 단계로 공급하게 되는 1쌍의 블로워(13, blower); 상기 각 블로워(13)에 의한 압축률의 선형 제어를 개별적으로 가능하게 하는 1쌍의 인버터(15); 일단이 상기 블로워(13)의 토출구에 연결되고 타단이 도금이 이루어지는 위치까지 연장 설치되는 송출배관(19); 상기 송출배관(19)의 타단에 연결되는 것으로서, 도금조(V)에 침지된 후 이탈되는 강판(S)에 작동유체를 분사하게 되는 에어나이프(21); 신호에 따라 공기 또는 기체질소의 유입을 선택하고, 상기 블로워(13)를 통해 선택된 작동유체의 압축률을 제어하기 위한 제어부(17)를 포함함으로써;
상기 블로워(13)로 하여금 직접적으로 상기 에어나이프(21)에서 분사되는 작동유체의 압력을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면 상기 블로워로부터 송출되는 작동유체의 압력이 필요이상으로 높을 때 이를 낮추기 위한 감압수단을 포함할 수 있다.
삭제
위와 같은 구성에 의하면, 블로워는 유입되는 기체를 압축하게 되는데, 기체질소는 블로워에 의한 압축열로 승온된다. 따라서 기체질소를 승온시키기 위한 보일러, 스팀라인 및 열교환장치 등이 필요없게 되어 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어 시스템의 구성이 극히 단순하게 된다. 또한, 종래 시스템의 작동유체를 공기에서 질소로 바꾸기 위한 모든 전환 시간이 10초 이하로 극히 짧아지게 된다. 따라서 제품의 불량률을 극히 낮출 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 의한 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어 시스템의 구성도이다.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 각 도면에서 실선으로 표시된 것은 배관라인을 표시하고 점선으로 표시된 선은 전기적 신호가 전달되는 전선을 표시한다. 우선 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명은 강판의 연속생산라인에서 도금조(V)로부터 연속적으로 통과하여 나오는 강판(S)의 양면에 공기(air) 또는 기체질소(N2)와 같은 작동유체를 소정 압력으로 분사하여 도금액을 일정량 제거함으로써 도금의 두께를 제어하는 도금량 제어 시스템을 제공한다.
공기와 기체질소(이하, '질소'라 한다) 공기유입배관(1)과 질소유입배관(3)을 통해 각각 시스템 내로 유입된다. 공기 유입단인 공기유입배관(1)의 일단에는 공기유입밸브(5)가 설치되고 필터가 더 설치될 수 있다. 질소 유입단인 질소유입배관(3)의 일단에는 질소공급원으로서의 봄베 또는 탱크(미도시됨)가 연결된다. 질소유입배관(3)의 중간에는 감압밸브(7, reducing valve)가 설치되는데 이는 봄베 등에 있던 질소의 압력이 높기 때문이다. 질소유입배관(3)의 직경을 늘임으로써도 공급되는 질소의 압력을 대기압 정도로 낮출 수도 있다. 질소유입배관(3)의 중간 지점에도 질소유입밸브(9)가 설치되어 질소유입을 통제하게 된다.
공기유입배관(1)과 질소유입배관(3)의 각 타단은 메인유입배관(11)의 일단에 합류된다. 그러므로 공기와 질소는 메인유입배관(9)을 통해 시스템으로 유입될 수 있게 되고, 나아가 각 밸브(5,9)에 의해 선택적으로 유입될 수 있게 된다.
블로워(13, blower)가 메인유입배관(11)의 타단에 연결됨으로써 공급되는 작동유체를 압축하여 다음 단계로 송출하게 된다. 블로워(13)는 압축기의 역할을 하게 되며, 인버터(15)에 의해 압축률의 선형 제어가 가능하다. 블로워(13)에 의해 압축되는 작동유체, 즉 공기 또는 질소는 소정의 압축률로 압축되면서 보일-샤를의 원리에 의해 작동유체의 온도를 승온시키게 된다. 이러한 블로워(13)의 특징을 질소의 온도를 높이는데 이용한다는 것이 본 발명의 핵심적 사항이다.
물론, 시스템으로 유입되는 공기의 온도와 질소의 온도가 다르기 때문에 공기가 유입될 때의 블로워(13)의 운전속도와 질소가 유입될 때의 블로워(13)의 운전속도가 다르게 될 것이다. 이러한 내용은 미리 입력된 프로그램에 따라 제어부(17)에 의해 제어된다.
블로워(13) 및 이하 설치되는 구성요소는 1쌍이 병렬로 설치되는데 이는 강판(S)의 양면에 기체를 분사하여야 하기 때문이다. 그리고 그 1쌍의 구성요소는 동일하게 동작되는 것이 일반적이므로 블로워(13)를 포함한 이하 구성요소는 한쪽만을 대표하여 설명한다.
송출배관(19)은 일단이 블로워(19)의 토출구에 연결되고 타단이 도금이 이루어지는 위치까지 연장 설치된다. 송출배관(19)의 타단에는 공지의 에어나이프(21)가 설치된다. 에어나이프(21, air knife)는 분사노즐에 해당되는 것으로서 공기 또는 질소를 일정한 길이(강판의 폭에 해당할 것임)의 선형(line type)으로 분사하기 위한 것이다. 에어나이프는 도금조에 침지된 후 연속적으로 이탈되는 강판(S)에 인접 설치되어 공급되는 작동유체를 강판의 양 표면에 분사하게 된다.
송출배관(19)의 중간에는 콘트롤밸브(23a)와 압력게이지(25) 등이 설치된다. 이에 의해 송출배관(19)을 지나는 유체의 압력과 온도는 제어부(17)에 전송되기도 하며, 유량이 제어되기도 한다. 유체를 다루는 시스템에 널리 사용되는 부수적 시스템에 관한 상세한 내용은 설명을 생략한다.
제어부(17, PLC)는 시스템으로부터 전달되거나 관리자의 입력에 의해 전달되는 각종 신호에 따라 공기 또는 기체질소의 유입을 선택하고, 인버터(15)를 매개로 블로워(13)의 회전수를 제어함으로써 선택된 작동유체의 압축률을 조절한다.
한편, 예를 들어 10℃의 질소를 사용하기에 적정한 온도, 예를 들어 80℃로 승온시키기 위해서는 블로워(13)의 압축률이 어느 정도 이상이 되어야 한다. 때에 따라서 블로워(13)가 송출하는 질소의 압력이 필요 이상으로 높을 경우에는 강판 상의 도금액이 과도하게 제거되게 된다. 따라서 이를 보정하기 위한 감압수단이 필요하게 된다. 이하 설명되는 실시예는 감압수단의 예에 해당된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 도 2에 도시된 바와 같이 여분의 질소를 방출배관(27)을 통해 대기로 또는 별도의 저장소(미도시됨)로 방출하는 것을 제안하고 있다. 즉, 방출배관(27)이 송출배관(19)의 중간 지점에서 콘트롤밸브(23b)를 사이에 두고 설치된다. 이러한 방출배관(27)은 온도가 상온 미만으로 낮은 질소를 위해 고안한 것이지만, 공기를 작동유체로 사용할 경우에도 물론 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이 회귀배관(29)이 일단이 콘트롤밸브(23c)를 통해 송출배관(19)의 중간에 연결되고 있다. 회귀배관(29, return line)의 타단은 메인유입배관(11)에 연결된다. 회귀배관(29)은 블로워(13)로부터 배출되는 필요 이상의 작동유체의 압력을 블로워(13)의 유입구 측에 분산시키게 된다. 회귀배관(29)은 고가인 질소의 즉시적 재활용에 의미가 있으며, 작동유체를 승온시키기 위해 소요되었던 블로워(13)의 동력을 일부 회수하는 재생시스템의 의미를 가진다. 그리고 이 회귀배관(29)은 위에 설명된 방출배관(27)과 병용하여 사용될 수 있음은 물론이다.
삭제
위와 같은 구성에 의하면 인버터(15)가 블로워(13)의 회전수를 제어함으로써 압력제어가 용이하며 작동유체의 변경시 시스템 안정화에 이르는 시간을 종래에 비해 1/6 ~ 1/10 까지 줄일 수 있게 된다.
위에 설명된 작동유체는 공기와 질소만을 언급하였지만, 기술의 진보에 따라 더 효과가 좋은 기체가 발견되면 그 기체로 대체될 수 있다. 그러므로 본 발명의 권리범위가 공기와 질소를 작동유체로 하는 시스템으로 한정되는 것은 아니다.
때에 따라서는 다른 기체가 본 발명의 시스템에 추가되어 3가지 이상의 작동유체가 선택적으로 사용되도록 할 수도 있다.
1 ; 공기유입배관 3 ; 질소유입배관
5 ; 공기유입밸브 7 ; 감압밸브
9 ; 질소유입밸브 11 ; 메인유입배관
13 ; 블로워(blower) 15 ; 인버터(inverter)
17 ; 제어부 19 ; 송출배관
21 ; 에어나이프(air knife) 23a,b,c ; 콘트롤밸브
25 ; 압력센서 27 ; 방출배관
29 ; 회귀배관 S ; 강판
V ; 도금조
5 ; 공기유입밸브 7 ; 감압밸브
9 ; 질소유입밸브 11 ; 메인유입배관
13 ; 블로워(blower) 15 ; 인버터(inverter)
17 ; 제어부 19 ; 송출배관
21 ; 에어나이프(air knife) 23a,b,c ; 콘트롤밸브
25 ; 압력센서 27 ; 방출배관
29 ; 회귀배관 S ; 강판
V ; 도금조
Claims (3)
- 강판의 연속생산라인에서 도금조(V)로부터 연속적으로 통과하여 나오는 강판(S)의 양면에 공기(air) 또는 기체질소(N2)와 같은 작동유체를 분사하여 도금액을 제거함으로써 도금의 두께를 제어하는 도금량 제어 시스템에 있어서;
일단으로부터 공기가 유입되는 공기유입배관(1); 일단으로부터 기체질소가 유입되는 질소유입배관(3); 일단이 상기 공기유입배관(1)과 질소유입배관(3)의 타단에 연결되는 메인유입배관(11); 상기 메인유입배관(11)의 타단에 병렬적으로 연결됨으로써 공급되는 작동유체를 압축하여 다음 단계로 공급하게 되는 1쌍의 블로워(13, blower); 상기 각 블로워(13)에 의한 압축률의 선형 제어를 개별적으로 가능하게 하는 1쌍의 인버터(15); 일단이 상기 블로워(13)의 토출구에 연결되고 타단이 도금이 이루어지는 위치까지 연장 설치되는 송출배관(19); 상기 송출배관(19)의 타단에 연결되는 것으로서, 도금조(V)에 침지된 후 이탈되는 강판(S)에 작동유체를 분사하게 되는 에어나이프(21); 신호에 따라 공기 또는 기체질소의 유입을 선택하고, 상기 블로워(13)를 통해 선택된 작동유체의 압축률을 제어하기 위한 제어부(17)를 포함함으로써;
상기 블로워(13)로 하여금 상기 에어나이프(21)에서 분사되는 작동유체의 압력을 직접적으로 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템. - 제1항에 있어서, 상기 블로워(13)로부터 송출되는 작동유체의 압력이 필요이상으로 높을 때 이를 낮추기 위한 감압수단을 포함하되;
상기 감압수단은, 일단은 콘트롤밸브(23b)를 통해 상기 송출배관(19)의 중간 지점에 연결되고 타단은 대기로 개방되거나 또는 저장소에 연결되는 방출배관(27)인 것을 특징으로 하는 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템. - 제1항에 있어서, 상기 블로워(13)로부터 송출되는 작동유체의 압력이 필요이상으로 높을 때 이를 낮추기 위한 감압수단을 포함하되;
상기 감압수단은, 일단이 콘트롤밸브(23c)를 통해 상기 송출배관(19)의 중간에 연결되고, 타단이 상기 메인유입배관(11)에 연결되는 회귀배관(29)인 것을 특징으로 하는 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100046282A KR101199240B1 (ko) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100046282A KR101199240B1 (ko) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110126818A KR20110126818A (ko) | 2011-11-24 |
| KR101199240B1 true KR101199240B1 (ko) | 2012-11-08 |
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ID=45395701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100046282A KR101199240B1 (ko) | 2010-05-18 | 2010-05-18 | 공기 또는 기체질소를 이용한 도금량 제어시스템 |
Country Status (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101540028B1 (ko) * | 2013-11-15 | 2015-07-28 | 주식회사 포스코 | 도금공정에서 에어나이프의 압력 제어장치 및 그 제어방법 |
| KR101879086B1 (ko) * | 2016-12-22 | 2018-07-16 | 주식회사 포스코 | 와이핑 장치 및 이를 이용한 도금 방법 |
| CN109722616A (zh) * | 2017-10-31 | 2019-05-07 | 上海东新冶金技术工程有限公司 | 热镀锌气刀用氮气供气装置及其使用方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003129206A (ja) | 2001-10-24 | 2003-05-08 | Kawatetsu Galvanizing Co Ltd | 溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法 |
| JP2004339540A (ja) * | 2003-05-13 | 2004-12-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶融金属メッキ付着量制御装置及び溶融金属メッキ付着量制御方法 |
-
2010
- 2010-05-18 KR KR1020100046282A patent/KR101199240B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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