KR101245703B1 - 융융도금강판의 표면결함 방지장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

도금욕 내 드로스로 인한 도금강판의 표면 결함 발생을 방지할 수 있는 융융도금강판의 표면결함 방지장치 및 방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 도금조 내부에 가로방향으로 설치된 싱크롤; 상기 싱크를 상부에 위치하며, 연속적으로 공급되는 스트립이 싱크롤과 접하는 면의 반대측 면과 접하도록 도금조 내부에 싱크롤과 평행하게 설치된 커렉팅; 및 상기 커렉팅롤로 진입하는 스트립과 커렉팅롤 사이에 배치되도록 커렉팅롤과 평행하게 도금조 내부에 설치된 가로바; 를 포함하되, 상기 가로바는, 상기 커렉팅롤의 길이방향과 동일한 방향으로 연장형성된 모서리를 구비하고, 이 모서리는 상기 스트립과 상기 커렉팅롤 사이를 향하도록 배치되고, 이 모서리를 기준으로 상기 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 상기 스트립을 향하는 타측면으로 구성되되, 이 일측면이 수평면에 대하여 하향 경사지도록 틸팅 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

융융도금강판의 표면결함 방지장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTION SURFACE DEFECTS OF HOT-DIP COATED STEEL STRIPS}

본 발명은 도금욕 내 드로스(Dross)로 인하여 도금강판의 표면에 결함이 발생되는 것을 방지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

강판의 내식성 증대시키고 사용수명을 연장하기 위한 표면처리 강판으로 대표적인 것이 아연도금강판이다.

일반적으로 용융아연도금은, 도 1에서 보듯이, 스트립(6)을 연속적으로 이송하면서 아연이 녹아 있는 도금조(1)에 침지시킴에 의해 이루어진다.

도 1을 참조하면, 스트립(6)은 아연 도금욕(Zinc Pot) 상부로부터 진입되어 싱크롤(2)에 감겨 방향 전환 후, 싱크롤(2) 상부의 커렉팅롤(correcting roll, 3) 및 스테빌라이징롤(stabilizing roll, 4)을 거쳐 도금욕 밖으로 나오게 된다.

상기 커렉팅롤(3)은 스트립(6)이 싱크롤(2)과 접하는 면(이하 "전면"이라 함)의 반대측 면(이하 "배면"이라 함)에 접하도록 설치되어 싱크롤(2)에 의한 스트립(6)의 반곡을 조절하며, 스테빌라이징롤(4)은 커렉팅롤(3)보다 상부에서 스트립(6) 전면에 접하도록 설치되어 스트립(6)의 진동을 억제한다.

상기 도금조(1)를 통과한 스트립(6)은 도금욕 밖에 설치된 에어나이프(5)를 거치면서 도금층 두께가 조절된다.

한편, 유럽 및 일본 전역의 자동차사의 외판재 수요 증가와 함께 표면품질에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 시점에, 연속아연도금라인(CGL: Continuous Galvanizing Line)의 드로스로 인한 도금강판의 표면결함은 시급히 해결되어야 하는 고질적인 결함 중 하나이다.

그러나 드로스 결함의 발생 원인이나, 드로스가 강판 표면에 전사, 부착되는 매커니즘이 명확히 규명되지 않아 결함 개선의 한계에 봉착되어 있는 상황이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점에 대한 인식에 기초하여 제안된 것으로, 도금욕 내 드로스로 인한 도금강판의 표면 결함 발생을 방지할 수 있는 융융도금강판의 표면결함 방지장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 융융도금강판의 표면결함 방지장치는, 도금조 내부에 가로방향으로 설치된 싱크롤; 상기 싱크를 상부에 위치하며, 연속적으로 공급되는 스트립이 싱크롤과 접하는 면의 반대측 면과 접하도록 도금조 내부에 싱크롤과 평행하게 설치된 커렉팅롤; 및 상기 커렉팅롤로 진입하는 스트립과 커렉팅롤 사이에 배치되도록 커렉팅롤과 평행하게 도금조 내부에 설치된 가로바; 를 포함하되, 상기 가로바는, 상기 커렉팅롤의 길이방향과 동일한 방향으로 연장형성된 모서리를 구비하고, 이 모서리는 상기 스트립과 상기 커렉팅롤 사이를 향하도록 배치되고, 이 모서리를 기준으로 상기 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 상기 스트립을 향하는 타측면으로 구성되되, 이 일측면이 수평면에 대하여 하향 경사지도록 틸팅 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 가로바는 모서리를 기준으로 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 스트립을 향하는 타측면을 가지며, 상기 가로바의 일측면과 타측면 간의 끼인각이 예각인 것을 특징으로 한다.
상기 가로바의 일측면과 타측면은 모서리를 기준으로 서로 대칭 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 가로바의 일측면은 수평면에 대하여 10~20°경사진 것을 특징으로 한다.
상기 가로바는 그 단면이 삼각형인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 연속 공급되는 스트립이 도금욕 내의 싱크롤에서 방향 전환되어 싱크롤 상부의 커렉팅롤을 거쳐 도금욕 외부로 빠져 나가는 연속용융도금 공정에서, 도금욕 내의 드로스로 인한 융융도금강판의 표면결함을 방지하기 위한 방법으로서, 도금조 내부에 설치된 롤들 중 적어도 하나 이상의 롤에 대하여, 해당 롤과 스트립이 접하는 부위에서 발생되는 스퀴징 유동을 저감 할수 있도록, 해당 롤과 스트립이 접하는 부위에 해당 롤에 평행하게 도금조 내부에 가로바를 설치하되, 상기 가로바는, 상기 커렉팅롤의 길이방향과 동일한 방향으로 연장형성된 모서리를 구비시키고, 이 모서리는 상기 스트립과 상기 커렉팅롤 사이를 향하도록 배치시키되, 상기 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 상기 스트립을 향하는 타측면을 이 모서리를 중심으로 구비시킴과 동시에 이 일측면이 수평면에 대하여 하향 경사지도록 틸팅 배치시킨 것을 특징으로 한다.
상기 가로바는 모서리를 기준으로 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 스트립을 향하는 타측면을 가지며, 일측면이 수평면에 대하여 10~20°하향 경사지게 배치되도록 가로바를 설치하는 것을 특징으로 한다.
상기 가로바는 커렉팅롤과 스트립 사이에 배치된 것을 특징으로 한다.

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상술한 바와 같은 본 발명에 따른 융융도금강판의 표면결함 방지장치 및 방법에 의하면, 도금욕의 유동패턴이 변경되어 도금조 바닥에 침적되어 있는 드로스 플로우팅이 방지되며, 따라서 드로스로 인한 용융도금강판의 표면결함이 저감 내지 방지된다.

한편, 본 발명은 용융아연도금라인에서의 주요한 결함 중 하나인 드로스 결함의 제어 인자로서 그동안 생각하지 못했던 "도금욕의 유동"의 고찰을 통해, 기계적 장치에 의해 드로스 결함을 저감시켰다는 것에 큰 의의가 있다.

도 1은 일반적인 연속용융도금 라인의 모식도,
도 2는 아연 도금욕 내 유동패턴 해석 결과의 일례를 보인 도면,
도 3은 본 발명에 따른 융도금강판의 표면결함 방지장치의 일례를 보인 도면,
도 4는 본 발명에 따른 융도금강판의 표면결함 방지장치의 또 다른 예를 보인 도면,
도 5는 본 발명에 따른 가로바의 일례가 도시된 개략도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 융융도금강판의 표면결함 방지장치 및 방법에 대하여 살펴본다.

용융아연도금 공정에서 소둔(annealing) 처리된 강판을 고온의(460도) 아연 도금욕(Zn Pot)으로 통과시키면 강판에서 배출된 철(Fe)와 아연(Zn)이 반응하여 드로스가 발생된다.

이러한 드로스는 도금욕 내부의 국부적인 온도 및 알루미늄(Al) 조성의 편차 등에 의해 다른 드로스로 상변화를 일으키게 되며, 이러한 상변화의 결과로 탑 드로스(Top Dross)와 바틈 드로스(Bottom Dross), 그리고 도금욕내를 부유하는 드로스(Floating Dross)가 발생하게 된다.

상기 드로스의 발생을 제어할 수 있는 인자로는 크게 도금욕으로 인입되는 스트립의 온도, 도금욕의 온도, 그리고 도금욕 내 알루미늄의 농도 등이 있는데, 이러한 인자들의 제어를 통해 드로스의 발생을 저감시킬 수 있다.

한편, 용융아연도금 과정에서 순수아연대비 비중이 큰 FeZn₇과 같은 화합물은 도금조 바닥에 가라 앉는다. 도금조 바닥에 가라앉은 화합물은 스트립의 통과와 롤회전에 의해 발생되는 회전유동에 의해 도금조 바닥에서 떠올라 도금욕 전체에 임의 분포하는 것으로 이해된다.

도금조 바닥에서 부상되어 도금욕 전체에 분포하는 부유 드로스를 플로팅 드로스(Floating Dross)라 하며, 이러한 플로팅 드로스가 롤과 강판에 접근하게 되어, 강판에 전사되거나 부착되면 되어 드로스 찍힘과 부착과 같은 표면결함을 발생시키는 것으로 이해된다.

이에 본 발명은 드로스의 발생을 저감하기 위한 인자들의 제어보다는, 드로스 생성 후 물리적 거동을 이해하고, 이러한 거동을 유발하는 아연 도금욕의 유동패턴을 변경하여 드로스 결함을 방지하고자 한다.

그런데 도금욕은 불투명 금속인 아연으로 채워져 있으며 이러한 아연유동은 비가시 영역이다. 따라서 비가시 영역의 유동은 열유동해석 프로그램으로 확인할 필요가 있는데, 그 결과의 일례가 도 2에 도시되어 있다.

도 2를 참조하여 도금조 내의 유동패턴을 살펴보면, 스트립(6)이 싱크롤(2)로 인입되는 부위, 그리고 스트립(6)이 커렉팅롤(3)로 인입되는 부위에서의 유동이 빠른 것으로 나타났으며, 특히 커렉팅롤(3)과 스트립(6) 사이에서 발생하는 유동이 가장 빠른 것으로 나타났다.

본 발명은 바틈 드로스(Bottom Dross)가 도금조 바닥에서 부상하는 이유는 이러한 부상을 유발하는 유동이 존재하기 때문이라는 인식에 근거한다. 도 2와 같은 도금욕 유동패턴의 해석 결과에 따르면, 스트립(6)이 롤과 접할 때 발생하는 고속의 스퀴징(squeezing)으로 인한 유동이 도금욕의 유동패턴을 결정하며, 버틈 드로스의 부상을 유도하는 것으로 판단된다.

따라서 본 발명은 위와 같은 스퀴징 유동을 감소 또는 변경함을 통해 드로스 결함을 방지하고자 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 융융도금강판의 표면결함 방지장치는, 커렉팅롤(3)과 스트립(6) 사이에 배치되도록 커렉팅롤(3)과 평행하게 도금조 내부에 설치된 가로바(10)를 포함한다.

상기 가로바(10)는 도금조 내에서 스트립(6)이 커렉팅롤(3)로 인입되면서 발생하는 고속의 스퀴징 유동을 저감시킨다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 가로바(10)는 길이방향을 따라 연장되며 커렉팅롤(3)과 스트립(6) 사이를 향하여 배치되는 모서리(11)를 갖는다. 그리고 가로바(10)는 이 모서리(11)를 기준으로 커렉팅롤(3) 측을 향하는 일측면(11)과 스트립을 향하는 타측면(12)을 구비한다.

상기 가로바(10)는 일측면(12)과 타측면(13) 간의 끼인각이 예각으로서, 일측면(12)과 타측면(13)은 모서리(11)를 기준으로 서로 대칭 구조를 갖는다. 더 구체적으로, 가로바(10)는 일측면(12)과 타측면(13) 사이의 면이 폐쇄된 삼각형의 단면 형상을 갖는다.

위와 같은 가로바(10)의 구조로 인해, 커렉팅롤(3)과 스트립(6) 사이에서 스퀴징되어 뿜어져 나오는 유동은 모서리(11)에서 분기되어 일부는 일측면(12)을 타고 흐르며, 또 다른 일부는 타측면(13)을 타고 흐르면 약해지며 소산된다.

상기 가로바(10)의 일측면(12)과 타측면(13) 사이가 폐쇄됨에 의해, 가로바(10)를 타고 흐르는 스퀴징 유동에 의한 가로바(10)의 비틀림이나 변형이 방지될 수 있다.

상기 가로바(10)의 재질로는 내침식성, 코팅성 및 가공성이 우수한 스테인리스가 좋다. 또한 가로바(10)의 표면에는 이형제가 코팅이 도포되는 것이 좋다.

한편, 상기 커렉팅롤(3)은 도금조 내부에 가로방향으로 설치된 싱크롤(2)의 상부에서 싱크롤(2)과 평행하게 배치되며, 커렉팅롤(3) 상부에는 커렉팅롤(3)과 평행하게 스테빌라이징롤(4)이 배치된다.

도금욕 외부로부터 연속적으로 공급되는 스트립(6)은 싱크롤(2)에 감겨 방향이 전환되어 도금욕 외부로 배출되는데, 커렉팅롤(3)은 스트립(6)이 싱크롤(2)과 접하는 면의 반대측 면과 접하며, 스테빌라이징롤(4)은 스트립(6)이 싱크롤(2)과 접하는 면에 접한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 가로바(10)는 도 3에서보다 약간 틸팅되어 설치되는 것이 좋다.

도 4를 참조하면, 상기 가로바(10)는, 일측면(12)이 수평면에 대하여 하향 경사지도록 틸팅 배치된다. 보다 구체적으로 가로바(10)는 그 일측면이 수평면에 대하여 10~20°, 바람직하게는 15°경사지게 배치된다.

이와 같은 가로바(10)의 틸팅 배치에 의해 스퀴징 유동이 더욱 감소되어, 실제 조업 결과 나타나는 드로스 결함도 현저하게 감소되었다.

한편, 본 발명에 따른 융융도금강판의 표면결함 방지방법은, 위에서 설명된 가로바를 도금조 내에 배치함에 의해 달성된다.

상기 가로바(10)는 커렉팅롤(3)과 스트립(6) 간의 접촉 부위 부근 이외에도, 싱크롤(2)과 스트립(6)의 접촉 부위 부근 및/또는 스테빌라이징롤(4)과 스트립(6)의 접촉 부위 부근에도 설치될 수 있다. 다만 커렉팅롤(3)과 스트립(6) 사이 스퀴징 유동의 조절이 드로스 결함 저감에 가장 핵심사항인 것으로 판단된다.

이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경될 수 있고 또 이것이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다는 것이 이해될 필요가 있다.

1: 도금조 2: 싱크롤
3: 커렉팅롤 4: 스테빌라이징롤
5: 에어나이프 6: 스트립
10: 가로바 11: 모서리
12: 일측면 13: 타측면

Claims (10)

1. 도금조 내부에 가로방향으로 설치된 싱크롤;
   상기 싱크를 상부에 위치하며, 연속적으로 공급되는 스트립이 싱크롤과 접하는 면의 반대측 면과 접하도록 도금조 내부에 싱크롤과 평행하게 설치된 커렉팅롤; 및
   상기 커렉팅롤로 진입하는 스트립과 커렉팅롤 사이에 배치되도록 커렉팅롤과 평행하게 도금조 내부에 설치된 가로바; 를 포함하되,
   상기 가로바는, 상기 커렉팅롤의 길이방향과 동일한 방향으로 연장형성된 모서리를 구비하고, 이 모서리는 상기 스트립과 상기 커렉팅롤 사이를 향하도록 배치되고, 이 모서리를 기준으로 상기 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 상기 스트립을 향하는 타측면으로 구성되되, 이 일측면이 수평면에 대하여 하향 경사지도록 틸팅 배치된 용융도금강판의 표면결함 방지장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 가로바는 모서리를 기준으로 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 스트립을 향하는 타측면을 가지며, 상기 가로바의 일측면과 타측면 간의 끼인각이 예각인 것을 특징으로 하는 융융도금강판의 표면결함 방지장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 가로바의 일측면과 타측면은 모서리를 기준으로 서로 대칭 구조인 융융도금강판의 표면결함 방지장치.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 가로바의 일측면은 수평면에 대하여 10~20°경사진 융융도금강판의 표면결함 방지장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 가로바는 그 단면이 삼각형인 융융도금강판의 표면결함 방지장치.
8. 연속 공급되는 스트립이 도금욕 내의 싱크롤에서 방향 전환되어 싱크롤 상부의 커렉팅롤을 거쳐 도금욕 외부로 빠져 나가는 연속용융도금 공정에서, 도금욕 내의 드로스로 인한 융융도금강판의 표면결함을 방지하기 위한 방법으로서,
   도금조 내부에 설치된 롤들 중 적어도 하나 이상의 롤에 대하여, 해당 롤과 스트립이 접하는 부위에서 발생되는 스퀴징 유동을 저감 할수 있도록, 해당 롤과 스트립이 접하는 부위에 해당 롤에 평행하게 도금조 내부에 가로바를 설치하되, 상기 가로바는, 상기 커렉팅롤의 길이방향과 동일한 방향으로 연장형성된 모서리를 구비시키고, 이 모서리는 상기 스트립과 상기 커렉팅롤 사이를 향하도록 배치시키되, 상기 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 상기 스트립을 향하는 타측면을 이 모서리를 중심으로 구비시킴과 동시에 이 일측면이 수평면에 대하여 하향 경사지도록 틸팅 배치시킨 용융도금강판의 표면결함 방지방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 가로바는 모서리를 기준으로 커렉팅롤 측을 향하는 일측면과 스트립을 향하는 타측면을 가지며, 일측면이 수평면에 대하여 10~20°하향 경사지게 배치되도록 가로바를 설치하는 것을 특징으로 하는 융융도금강판의 표면결함 방지방법.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 가로바는 커렉팅롤과 스트립 사이에 배치된 용융도금강판의 표면결함 방지방법.

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