KR101372765B1 - 전자기 와이핑 장치와 이를 포함하는 도금강판 와이핑 장치 - Google Patents

Abstract

도금 강판의 도금 부착량을 제어하는 전자기 와이핑 장치와 이를 포함하는 도금강판 와이핑 장치가 제공된다.
상기 전자기 와이핑 장치는, 도금조를 통과한 도금강판의 일측에 제공된 장치 베이스; 및, 상기 장치 베이스 상에 제공되고 자기장 변화를 구현하여 강판 표면의 도금 부착층의 두께를 제어토록 구성된 전자기 와이핑 수단을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 도금조를 통과한 강판의 적어도 에지부분의 도금 부착층을 전자기를 이용하여 선행 제거하고, 가스 와이핑을 구현하여, 적어도 강판 에지의 과도금을 방지시키는 한편, 강판의 라인 속도는 유지하면서 가스 와이핑 능력을 줄일 수 있어, 비산물이나 비산물에 의한 드로스의 발생량을 줄이도록 하여, 궁극적으로 강판의 도금 품질과 생산성을 향상시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

전자기 와이핑 장치와 이를 포함하는 도금강판 와이핑 장치{Electro-magnetic wiping device and Apparatus for wiping coated steel sheet having The same}

본 발명은 도금 강판의 도금 부착량을 제어하는 와이핑 설비에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 도금조를 통과한 강판의 적어도 에지부분의 도금 부착층을 전자기를 이용하여 선행 제거하고, 가스 와이핑을 구현하여, 적어도 강판 에지의 과도금을 방지시키는 한편, 강판의 라인 속도는 유지하면서 가스 와이핑 능력을 줄일 수 있어, 비산물이나 비산물에 의한 드로스의 발생량을 줄이도록 하여, 궁극적으로 강판의 도금 품질과 생산성을 향상시킨 전자기 와이핑 장치와 이를 포함하는 도금강판 와이핑 장치에 관한 것이다.

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

예를 들어, 도 1에서는 이와 같은 강판의 용융도금 예컨대, 아연 도금 설비를 도시하고 있다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 페이오프 릴(Pay Off Reel)에서 풀린 강판(냉연강판((S)은 용접기와 루퍼를 거쳐 열처리된 후, 스나우트와 아연 도금욕조(110)를 통과하면서 용융아연(ZL)이 강판(S)의 표면에 부착되면서 진행되고, 이때 아연도금욕조상의 가스 와이핑 장치(에어 나이프)(100)에서 강판 표면에 가스(불활성 가스 또는 에어)를 분사하고, 강판의 도금 부착량 즉, 아연 부착량을 적절하게 깍아서 제거하여 강판의 도금두께를 조정(제어)한다.

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 부착량(도금 두께)을 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(100)는, 강판의 도금 품질을 결정하는 도금 두께에 직접적인 영향을 미치는 도금 설비의 주요 장치이다.

이때, 도 2에서 도시한 바와 같이. 도 1의 상기 가스 와이핑 장치(100)는, 가스 토출구(102)를 형성하는 상,하부 립(103)(104)으로 구성된 장치 노즐부(101)가 쳄버(105)에 플랜지(F) 형태로 조립되고, 상기 장치 본체(105)에는 고압으로 제공되는 가스 공급관(106)이 연결되고, 추가로 장치본체와 장치 노즐부 사이에는 가스의 유동을 균일하게 하거나 이물을 제거하는 정류판(107)과 메쉬망(108)이 구비될 수 있다.

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

그런데, 근래 강판 도금 공정의 중요한 요구 사항은, 도금 강판의 생산성을 높이기 위하여 강판(S)의 이송속도는 빠르게 하면서, 동시에 박도금을 구현하는 것이다. 즉, 필요한 만큼만 도금하는 박도금일 수록 원가가 절감되고, 강판 진행속도가 빠르게 되면 생산성이 높아지기 때문이다.

그러나, 강판(S)을 고속으로 진행시키면 시킬수록 또한, 박도금을 위해서는 가스 와이핑 장치(100)에서 분사되는 와이핑 제트(J)의 운동량을 대폭 증가시켜야 하기 때문에, 가스 압력이나 유량을 증폭시키어 가스 와이핑 능력을 높여야 한다.

그런데, 도 2에서와 같이, 통상 강판 표면의 도금 부착량은 가스 와이핑 장치의 노즐부(101)에서 분사되는 가스의 압력이나, 노즐부와 강판 사이의 거리를 제어하여 조정할 수 있다.

이때, 생산성을 높이기 위하여, 예를 들어 고속의 박도금을 구현하기 위하여는 상대적으로 가스 압력이나 유량을 더 높여야 하는 것은 당연하다.

그러나, 이와 같이 고속 박도금을 위한 가스의 압력이나 유량을 높여 와이핑 능력을 높이는 경우, 비례적으로 저속 도금시 보다 더 많은 아연입자(P)가 비산되는 알려진 스플래쉬 문제를 야기시키고, 비산된 아연입자가 증가되면, 도금조(110)의 탕면 상의 상부 드로스(Top dross)(D)의 발생량도 증가하는 문제를 발생시키게 된다.

따라서, 생산성을 높이고 비용 절감을 위한 박도금을 구현하기 위하여, 강판의 라인속도를 증가하고, 이에 대응하여 가스 압력이나 유량을 높이면 높일수록 비산물은 증대하기 때문에, 사실상 강판의 라인속도를 높이는 데에는 한계가 있게 된다.

예를 들어, 도금강판의 라인속도를 140 mpm 으로 조업하는 경우, 비산에 따른 드로스(dross)의 발생량은 대략 0.4 ton/hr이나, 생산성을 높이기 위하여 라인속도를 180 mpm 으로 높이면, 드로스의 발생량은 1.4 ton/hr로 급격하게 증가하고, 따라서 라인속도를 높일수록 가스의 와이핑 압력도 높아지고, 이에 대응하여 비산물과 드로스의 발생량이 급속하게 증대되므로, 강판의 도금의 라인속도를 높이는 데에는 한계가 있는 것이다.

이와 같은 아연입자의 비산 즉, 비산물의 증가는 연속 도금공정(CGL)에서의 고속 조업을 어렵게 하여 생산성을 저하시킬 뿐만 아니라, 특히 급격하게 증가하는 상부 드로스(D)는 도금조 내 롤 등의 설비 오염이나 강판 표면의 도금 품질 저하를 초래하고, 이를 제거하기 위한 별도의 작업이 필요하므로, 현장 작업자의 업무부하 문제를 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제를 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 도금조를 통과한 강판의 적어도 에지부분의 도금 부착층을 전자기를 이용하여 선행 제거하고, 가스 와이핑을 구현하여, 적어도 강판 에지의 과도금을 방지시키는 한편, 강판의 라인 속도는 유지하면서 가스 와이핑 능력을 줄일 수 있어, 비산물이나 비산물에 의한 드로스의 발생량을 줄이도록 하여, 궁극적으로 강판의 도금 품질과 생산성을 향상시킨 전자기 와이핑 장치와 이를 포함하는 도금강판 와이핑 장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 도금조를 통과한 도금강판의 일측에 제공된 장치 베이스; 및, 상기 장치 베이스 상에 제공되고 자기장 변화를 구현하여 강판 표면의 도금 부착층의 두께를 제어토록 구성된 전자기 와이핑 수단;을 포함하여 구성되고,
상기 장치 베이스와 전자기 와이핑 수단은, 구동수단을 매개로 강판의 폭방향으로 위치 제어토록 제공되되, 상기 구동수단은, 지지체의 내측에 제공되고 강판 폭방향으로 신장되며 모터로서 구동되는 스크류바아에 체결되는 이동블록; 및, 상기 이동블록의 하측에 연결부재를 매개로 연결되고, 상기 장치 베이스와 전자기 와이핑 수단이 배치되는 수평 이동체;를 포함하여 구성된 전자기 와이핑 장치를 제공한다.

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또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 상기 전자기 와이핑 장치; 및,

상기 전자기 와이핑 장치의 상류측에 제공된 가스 와이핑 장치;

를 포함하여 구성된 전자기 와이핑 장치를 포함하는 도금강판 와이핑 장치를 제공한다.

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덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 더욱 상세하게 이해될 수 있을 것이다

이와 같은 본 발명에 의하면,가스 와이핑 장치의 하측으로 도금조사이에 전자기 와이핑 장치를 배치하여, 도금욕에서 나온 강판이 메인의 가스 와이핑 영역에 도달하기 전에, 미리 강판 표면에 부착된 용융 금속을 깎아주는 선행 두께제어를 하기 때문에, 가스 와이핑의 능력을 낮추어도 정상적인 강판의 도금두께 제어가 가능하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 동일한 도금 조건을 만족하는 경우에는 기존의 단일의 가스 와이핑 장치를 사용하는 것에 비하여, 가스 와이핑의 압력이나 유량을 낮출 수 있어 용융 금속입자 즉, 아연입자가 비산되는 스플래쉬 문제, 비산물의 증가에 따른 도금조 탕면상의 상부 드로스의 발생 량을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

결국, 본 발명은 생산성은 높이면서도 비산물이나 도금조 탕면상의 상부 드로스 발생은 적어도 종래 보다는 억제할 수 있어 도금 품질이나 설비 사용 수명을 연장 가능하게 하는 것이다.

또한, 본 발명의 전자기 와이핑 수단은 특히, 도금강판의 에지 과도금을 억제하면서 강판 폭에 대응하여 위치 제어될 수 있어, 최적의 도금 환경을 제공하는 것을 가능하게 하는 것이다.

도 1은 알려진 도금 공정을 도시한 설비 구성도
도 2는 종래 가스 와이핑 상태를 도시한 작동상태도
도 3a 및 도 3b는 종래 가스 와이핑 단독 및 본 발명의 가스 와이핑과 전자기 선행 와이핑을 수행하는 경우를 도시한 개략도
도 4는 본 발명의 전자기 와이핑 장치의 설치 상태를 도시한 사시도
도 5는 본 발명의 전자기 와이핑 장치를 도시한 사시도
도 6은 도 5의 본 발명 전자기 와이핑 장치를 도시한 분해 사시도
도 7 및 도 8은 다른 실시예의 본 발명 장치를 도시한 정면 및 측면 구성도
도 9 및 도 10은 또 다른 실시예의 본 발명 장치를 도시한 정면 및 측면 구성도
도 11은 도 9 및 도 10의 본 발명 장치의 작동 상태를 도시한 작동 상태도
도 12는 본 발명 장치에서 시변자계에 의한 유도전류를 통한 반자성체의 항력과 부양력 발생 원리를 설명하기 위하여 제시된 개략도

이하, 도면을 참고로 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3a 및 도 3b에서는, 도 2의 가스 와이핑 장치(100)만을 이용하는 경우와, 다음에 상세하게 설명하는 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)를 가스 와이핑 장치(100)의 하류측에 추가로 배치하는 경우의 강판(S)의 도금 부착층 제거(도금두께 조정)상태를 각각 도시하고 있다.

다만, 도 3a 도 3b에서 도시한 가스 와이핑 장치(100)는, 사실상 도 1,2에서 설명한 가스 와이핑 장치에 해당하므로, 그 상세한 구조 및 작용에 대한 설명은 본 실시예에서는 간략한다.

또한, 이하의 본 실시예에서는, 도 1과 같이, 강판(S)이 용융아연(ZL)이 충진된 도금조(110)를 통과하여 강판의 아연 도금이 수행되는 강판의 아연도금으로 한정하여 설명한다. 물론, 본 발명이 아연 도금에 한정되는 것은 아님은 물론이다.

또한, 다음의 도 7에서는 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)가 도금강판의 폭방향으로 에지부근(도 7의 'E')에 각각 대항하여 제공되는 것으로 도시하였지만, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)는, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 강판 폭방향을 따라 강판의 최대 폭 보다 길게 신장되는 형태로 제공되거나, 또는 도 7과 같이, 강판의 에지 부근에 한쌍이 제공되는 것도 가능하다.

따라서, 도 3b와 같이, 본 발명은 가스 와이핑을 구현하여 최종적으로 강판의 도금두께를 조정하는 가스 와이핑 장치(100) 및 전자기 와이핑 장치(1)를 이용하는 강판의 도금두께 조정장치(200)를 제공하고, 이를 통하여 도금강판의 제조단계를 구현할 수 있다.

또한, 이하의 본 실시예에서 도 1,2에서 도시한 가스 와이핑 장치와 도금설비 관련 구성요소는 도 1,2와 동일한 도면부호로 설명하고, 그 설명은 간략한다. 한편, 도면에서는 강판 일측에만 장치 들을 도시하였지만, 강판 양측에 대칭적으로 장치들이 배치됨은 당연하다.

다음, 다음에 상세하게 설명하는 본 발명의 전자기 와이핑 장치와 도금강판 와이핑 장치를 이용한 도금강판의 제조단계를 정리하면, 도 1의 도금조(110)를 통과시키어 강판(S)의 도금을 수행하는 단계와, 상기 도금조를 통과한 도금강판의 도금 부착층 중 적어도 강판 에지부의 도금 부착층을 전자기 와이핑을 통하여 선행 제거하는 도금강판의 도금 부착층 선행 제거단계 및, 상기 도금 부착층이 선행 제거된 도금강판의 잔류 도금 부착층을 추가적인 가스 와이핑을 통하여 조정하는 도금강판의 도금두께 조정단계를 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 경우 최소한 강판 에지부의 도금 부착층을 전자기 와이핑을 통하여 일부를 선행 제거하기 때문에, 가스 와이핑시 강판 폭방향으로 동일한 가스 제트(J)가 분사되어도 강판 에지부의 과도금을 해소할 수 있는 것이다.

즉, 강판 에지부의 경우 강판 에지 모서리를 둘러싸면서 도금층이 부착되기 때문에, 이부분에서의 과도금이 쉽게 발생되나, 본 발명의 경우 강판 폭 전체의 전자기 와이핑이 가능하지만, 적어도 에지 도금부착량을 제거하여 에지 과도금을 해소 할 수 있는 것이다.

이때, 바람직하게는, 상기 도금강판의 도금 부착층 선행 제거단계와 도금두께 조정단계는, 다음에 상세하게 설명하는 전자기 와이핑 장치(1)와 도 1,2에서 설명한 가스 와이핑을 구현하는 가스 와이핑 장치(100)를 이용하는 것이다.

예를 들어, 도 1,2의 설명을 참조로 하고, 도 3a에서와 같이, 하나의 가스 와이핑 (100)를 사용하는 경우에는, 도 3b의 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)를 통한 도금강판의 아연부착층(ZL)의 선행 제거가 이루어 지지 않기 때문에, 가스 와이핑 장치(100)에서 제거할 아연부착층(ZL)의 두께 'T1'은, 같은 위치에서 먼저 전자기를 이용하여 비접촉식으로 강판의 아연부착층(ZL)을 아래로 유도하여 제거(깍아내리는)한 아연 부착층의 두께 'T2' 보다 더 두껍기 때문에, 도 3a와 도 3b를 비교할때, 도 3b의 가스 와이핑 장치(100)에서의 가스 압력(토출 압력)이나 유량이 도 3b 보다 더 커야 되고, 따라서 가스 압력에 비례하여 아연입자(P)의 비산량이 증가기 때문에, 도 3a의 경우 강판 진행 속도를 높이는 것에 한계가 있는 것이다.

반면에, 도 3b의 본 발명의 강판의 도금두께 조정장치(200)와 같이, 보조의 전자기 와이핑 장치(1)와 메인의 가스 와이핑 장치(100)를 동시에 사용하면, 최종적으로 가스 와이핑을 구현하여 강판의 도금두께를 조정하는 가스 와이핑 전에, 먼저 아연부착층을 전자기 유도로 깍아 내려서 메인의 가스 와이핑 구간에서의 가스 압력과 유량을 줄여도 강판의 라인 속도는 도 3a와 같은 속도를 유지할 수 있고, 이때 아연입자의 비산량이나, 이에 따른 도금조 탕면 상의 상부 드로스(D)의 생성량은 감소되는 것이다.

또는, 도 7과 같이, 강판의 폭 방향으로 그 에지부근(E)으로 2개의 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)를 배치하는 경우에도, 특히 강판에서 용융아연이 가능 많이 부착되는 강판 에지 부분의 아연부착층을 제거할 수 있고, 특히 강판의 에지 과도금을 제거하여 적정한 도금량 사용을 가능하게 할 수 있다.

결국, 본 발명의 경우에는, 강판 폭 보다 길게 신장된 하나의 전자기 와이핑 장치 또는 길이가 줄고 강판의 양측 에지에 대응 배치되는 전자기 와이핑 장치를 통하여, 최종적인 도금두께를 결정하는 가스 와이핑 전에, 미리 아연 부착층을 적어도 일부를 적정하게 제거하는 것이 가능하여, 아연입자의 비산과 같은 스플래쉬 문제, 상부 드로스 증가 문제 등을 해소하면서, 가스 와이핑시 요구되는 가스 와이핑 능력(가스 압력이나 유량)은 줄일 수 있고, 따라서 강판 진행 속도(라인 스피드)를 높이는 것을 가능하게 할 것이다.

다음, 도 4 내지 도 8에서는 본 발명에 따른 전자기 와이핑 장치(1)에 대하여 도시하고 있다.

즉, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)는, 메인의 가스 와이핑 장치(100)의 하류측으로 도금조 사이에 배치되어 전자기로서 비 접촉식으로 강판 표면의 아연부착층을 일부를 깍아내려 메인의 가스 와이핑을 통한 강판의 도금두께를 조정하는 경우 와이핑 능력을 감소시키는 것을 가능하게 하고, 이는 비례적으로 아연입자(P)의 비산 량과 상부 드로스(D)의 발생량도 억제하도록 하는 것이다.

예를 들어, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)는, 다음에 상세하게 설명하듯이, (전)자기장을 시간에 따라 변화시키는 시변자계(Time Traveling Magnetic Flux)를 통하여 유도전류를 매개로 강판 표면의 아연부착층을 강판 진행의 반대방향으로 강제유도(깍아내려) 제거를 가능하게 하는 것이다.

즉, 도 12에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치(1)에서 전자석블록(50)의 단상 또는 3상의 교류전류 인가시 또는, 영구자석(40a)(40b)의 회전시 반자성체인 아연부착층(ZL)이 형성되는 항력(Drag Force)과 부양력(Levitation Force)중 적어도 어느 하나 또는 이들 모두에 의하여 강판 진행 방향의 반대방향으로 유도되어 깍여지면서 제거되는 것이다.

이때, 도 12에서 도면부호 50은 다음에 상세하게 설명하는 전자석블록을 나타내고, 도면부호 40은 서로 극성이 다른 영구자석 즉, N극 자석(40a)과 S극 자석(40b)이 교대로 배열되는 영구자석을 나타낸다.

예컨대, 도 12에서는 이와 같은 전자석(블록)이나 (회전되는) 영구자석을 이용하여 반자성체인 아연도금층(ZL)에 항력과 부양력을 형성하는 원리를 도시하고 있다.

즉, 도 12의 그래프에서, 영구자석(40)이 N극 영구자석(40a)과 S극 영구자석(40b)으로 교대로 배열되고, 다음에 상세하게 설명하는 회동부(10)를 매개로 회전시키면 자기장이 시간에 따라 변화하는 시변자계로 유도전류가 생성되면서 용융아연(Zn)(기타, 알루미늄(Al),구리(Cu) 등)의 반자성체에 항력(Drag Force)과 부양력(Leviation Force)을 형성시킨다. 다만, 이 경우 임계의 회전속도에 이르기 전까지 부양력 보다는 주로 항력이 형성된다.

더하여, 도 7 및, 도 12와 같이, 적층되는 전자석블록(50)들에 교류전류를 펄스 폭 변조기(도 7의 54)를 이용하여 인가하는 경우, 반자성체인 아연도금층에 항력과 부양력을 형성시킨다. 물론, 부양력 형성을 위하여는 적정한 교류전류의 인가가 필요할 수 있다.

이때, 이와 같은 항력과 부양력은 영구자석의 회전력을 증감하여 제어할 수 있고, 부양력은 전자석에 상당한 전류를 인가하지 않으면 미약하기는 하나, 적절한 크기의 교류전류를 인가시키면 부양력 형성과 그 제어도 충분히 가능한 것이다.

즉, 영구자석(40)을 이용하는 경우, 장치 베이스(10)에 포함된 회전축(12)의 회전시 임계 회전속도에 이르기 전까지는 주로 항력이 형성되고, 반대로 전자석(50)의 경우에는 전자석에 인가되는 고류 전류의 인가(PWM 변조)시 항력과 같이 부양력을 발생시키므로, 본 발명 전자기 와이핑 장치(1)의 경우, 도금 환경에 따라 영구자석 또는 전자석을 적정하게 선택하여 사용할 필요가 있을 것이다.

이때, 도 3b 내지 도 6 및 도 8에서는, 도 12에서 설명한 임계속도 이전까지는 주로 항력을 형성하는 영구자석(40)을 이용한 본 발명에 따른 전자기 와이핑 장치(1)를 도시하고 있고, 도 7에서는 도 9에서 설명한 항력과 부양력을 형성하는 전자석(50)을 이용한 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)를 도시하고 있다.

따라서, 이하에서는 먼저 영구자석을 이용한 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)를 먼저 설명한다.

다만, 도 4 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)는 기본적으로 도금조(110)를 통과한 도금강판(S)의 일측으로 제공된 장치 베이스(10)와, 상기 장치 베이스 상에 제공되고 자기장 변화를 구현하여 강판 표면의 도금 부착층의 두께를 제어토록 구성된 전자기 와이핑 수단(30)을 포함한다.

따라서, 본 발명 장치는, 앞에서 설명한 시변자계를 통한 항력 또는 부양력 또는, 이들 모두를 형성하여 전자기력으로 도금강판(S)의 표면에 부착된 아연부착층(ZL)을 비접촉식으로 도금조 탕면측으로 유도하여 제거하는 영구자석(40)과 전자석(50) 중 하나를 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 전자기 와이핑 수단(30)은, 상기 장치 베이스(10)에 서로 다른 극성의 자석(40a)(40b)들이 소정 패턴으로 제공되는 영구자석(40)을 포함하여 강판의 도금부착층을 비접촉으로 일부를 제거토록 제공되는 것이다.

또는, 본 발명의 전자기 와이핑 수단(30)은, 상기 장치 베이스에 단상 또는 3상의 교류전류가 인가되어 시변자계를 생성토록 구비된 하나 이상의 전자석(50)을 매개로 강판의 도금부착층을 비접촉으로 일부를 제거토록 제공되는 것이다.

이때, 도 7의 경우에는 영구자석(40)과 전자석(50)이 장치 베이스(10)의 회전축(12)과 중공 지지축(12')에 각각 설치된 것을 도시하고 있다.

이에, 도 4 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 먼저 영구자석을 이용한 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

즉, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)의 장치 베이스(10)는, 강판의 폭방향으로 모터(도 7의 11)로서 회전 구동토록 제공된 회전축(12) 및, 상기 회전축에 조립되고 서로 다른 극성의 영구자석(40a)(40b)들이 소정 패턴으로 장착되는 회전블록(16)을 포함한다.

이와 같은 회전블록(16)에는 원주 방향을 따라 제공되어 N극 영구자석(40a)과 S극 영구자석(40b)이 교대로 안착 고정되는 자석 안착홈(14)들이 형성되어 있다.

그리고, 회전블록(16)의 중앙을 관통하여 고정되는 상기 회전축(12)은, 도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 다음에 상세하게 설명하는 제1 구동수단(70)의 박스 형태의 수평 이동체(78)에 베어링(미부호)를 매개로 회전 가능하게 연결되고, 구동모터(11)가 상기 수평 이동체(78)에 수평하게 제공된다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 구동모터(11)의 회전에 따라 장치 베이스(10)의 회전축(12)과 회전블록(16) 및 영구 자석들을 일체로 회전되고, 이와 같은 영구자석들의 회전시 도 9에서 설명한 항력과 부양력(부양력은 임계 회전속도를 넘어서는 경우)이 형성되고, 따라서 도 3b 및 도 8과 같이, 메인 가스 와이핑 전에, 전자기를 통한 적어도 항력으로 비접촉 형태로 강판의 아연도금층을 깍아내려 일부를 제거하는 것이다.

한편, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 회전축(12)의 양측에는 고정판(18)들이 볼트로서 체결되어 영구 자석들이 안착홈(14)에서 이탈되는 것을 차단할 수 있다.

물론, 도면에서는 상세하게 도시하지 않았지만, 상기 안착홈(14)에 영구자석들은 접착수단을 통하여 접착되고, 고정판의 회전블록 체결시 같이 볼트로 체결할 수 있을 것이다.

한편, 더 바람직하게는 이와 같은 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)의 외측으로 영구자석들을 포위하는 커버체(20)가 제공되는 것인데, 이와 같은 커버체(20)는 아연입자가 쉽게 부착되지 않은 표면 조도를 갖거나 비자성 재질 예를 들어, 내열성도 갖는 세라믹 커버체(20)로 제공하는 것이 가능할 것이다.

따라서, 상기 커버제(20)는, 비산되는 아연입자가 영구자석들에 부착되는 것을 최소화하거나 차단시키는 것을 가능하게 할 것이다.

다음, 도 7에서는 전자석을 이용한 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)를 도시하고 있다. 다만, 도 7은 전자석(50)과 영구자석(40)을 사용하는 것을 중심을 기준으로 도시한 것이다.

즉, 도 7에서 도시한 바와 같이, 전자석(50)은 장치 베이스(10)에 포함된 중공 지지축(12')상에 적당하게 여러개의 전자석 블록 들이 링 구조로 제공되는 것이 가능할 것이다.

이와 같은 전자석(50)을 탑재하는 축을 중공 지지축(12')으로 하는 이유는, 전자석의 경우 영구자석과 같이 회전할 필요는 없고, 단상 또는 3상의 교류전류가 인가되는 경우 앞의 도 12에서 설명한 바와 같이, 항력과 부양력을 형성하기 때문에, 전자석(50)들에 교류 전류를 인가하기 위한 케이블(52)이 내부를 통과하기 위한 것이다.

이때, 도 7과 같이, 전자석(50)과 연계된 케이블(52)은 장치 제어부(C)와 연계되는 펄스 폭 변조기(54)와 연계된다. 이와 같은 펄스 폭 변조기(54)는, 구동수단(70)상에 제공되어 전자기 와이핑 장치의 강판 폭 방향 이동을 가능하게 하는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 펄스 폭 변조기(54)로서 전자석(50)에 단상 또는 3상 교류전류가 인가되면, 도 12와 같이 시변자계를 형성하여 발생되는 항력과 부양력이 강판의 아연 도금층에 비접촉식으로 인가되어, 아연도금층이 일부 깍아지게 된다.

다음, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)는, 강판의 도금되는 최대 폭 보다 길게 신장되는 구조로 제공되는 경우에는, 강판의 폭방향으로 전체적으로 아연부착층을 일부 제거하고, 또는 도 7과 같이, 강판의 에지부분(E)에 각각 대응되는 한쌍의 전자기 와이핑 장치(1)들을 배치하는 경우에는, 앞에서 설명한 바와 같이, 적어도 강판의 에지 과도금을 방지시킬 것이다.

물론, 구동수단(70)이 연계되는 경우는 강판 에지에 대응되어 강판 폭 방향으로 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)가 이동되면서 강판 폭에 대응하여 위치 제어하는 경우일 것이다.

예를 들어, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)는, 구동수단(70)을 매개로 강판의 폭방향으로 강판 폭에 대응하여 위치 제어토록 제공될 수 있다.

이때, 상기 구동수단(70)은, 강판의 폭 방향으로 도금되는 강판의 최대 폭 보다는 길게 제공되는 스크류바아(74)에 체결되는 이동블록(76)을 포함하고, 상기 스크류바아(74)의 일측에는 모터(72)가 커플링 구조로 연결된다.

물론, 도 7에서는 구체적으로 도시하지 않았지만, 상기 모터(72)와 스크류 바아(74)들은 도 1에서 도금조와 가스 와이핑 장치(100)의 사이 공간에 수평하게 제공되는 설비 프레임에 장착 고정될수 있다.

따라서, 도 7 및 도 8과 같이, 상기 모터(72)가 회전되는 방향에 따라서, 나사 방식으로 체결된 이동블록(76)은, 정면에서 볼때 좌우를 스크류바아를 따라서 이동하게 된다.

이때, 상기 이동블록(76)에는 그 이동을 안내하면서 하부의 본 발명 전자기 와이핑 장치(1)가 연계되는 하중을 지탱하기 위한 가이드봉(75)이 관통하여 이동블록의 이동을 지지하도록 제공되는 것이 바람직하다.

그리고, 도 7 및 도 8과 같이, 상기 이동블록의 하측에는 연결대(80)를 매개로 박스형태의 수평 이동체(78)가 제공되고, 여기에 앞에서 설명한 본 발명 장치의 회전축(12)이나 중공 지지축(12')이 제공될 수 있다.

따라서, 제1 구동수단(70)의 모터 구동에 따라 이동블록(76)은 스크류 바아를 따라 가이드 봉으로 안내되면서 강판 폭 방향으로 이동하고, 결국 본 발명의 수평 이동체(78)의 내부에 제공되는 전자기 와이핑 장치(1)는, 강판의 폭이 가변되면 이에 대응하여 강판의 에지 부근(E)에 적정하게 위치되는 것을 가능하게 하는 것이다.

결국, 본 발명 전자기 와이핑 장치(1)의 경우에는, 적어도 장치 베이스(10)와 전자기 와이핑 수단(30)이 강판의 폭 방향으로 양측 에지부근에 강판 폭에 대응하여 위치 제어되면서, 도금강판의 에지 과도금을 적절하게 억제시킬 수 있다.

이때, 도 7 및 도 8과 같이, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)에서 상기 제1 구동수단(70)의 스크류바아(74)와 가이드봉(75)의 외측에는 박스 구조물의 지지체71)가 포위토록 제공되고, 상기 지지체의 하부 일정부분에는 상기 연결대(80)의 이동폭을 감안하여 개구를 형성시키는 것이 바람직하다.

따라서, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 예컨대 철판 용접의 박스 구조물로 제공될 수 있는 지지체(71)는 강판의 최대폭 보다 길게 신장되고, 스크류 바아(74)와 연계되는 구동모터(72)가 내부 일측에 장착되고, 상기 스크류 바아(74)는 지지체에 장착되는 베어링블록(74a)을 지지체의 양측에서 지지되면서 모터 구동에 따라 회전되면서 체결된 이동블록(76) 및 수평 이동체(78)의 이동을 가능하게 하는 것이다.

그리고, 가이드봉(75)은 사각체인 이동블록(76)의 상단부에 관통되어 양단부에 지지체(71)의 양측 벽에 장착될 수 있다.

이때, 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치에서 영구자석을 포함하는 전자기 와이핑 수단(30)의 회전용 모터(11)과 제1 구동수단(70)의 모터(72)를 전원공급기(PS)를 통하여 장치 제어부(C)와 연계시키고, 장치 제어부(C)에는 도 1에서 도시한 도금층 측정기(120)와 강판의 라인속도를 감지하는 센서(SE) 및 전자석에 교류전류를 인가하는 펄스 폭 인가기(54)와 전기적으로 연계시키면, 강판의 최종 측정되는 도금두께와 강판의 라인속도에 대응하여 장치제어부를 통하여, 영구자석이나 전자석을 이용한 전자기 와이핑 능력을 제어하여, 적정한 도금층 두께 제어를 가능하게 할 것이다.

다음, 도 9 내지 도 11에서는, 도 7 및 도 8에서 도시한 본 발명 장치의 다른 변형예를 도시하고 있다.

즉, 도 9 내지 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 박스 구조물의 지지체(71)를 제2 구동수단(90) 예컨대, 수평 구동 실린더와 연계시키고, 상기 지지체(71)의 하부에 가로질러 가이드레일(92)를 배치하면, 상기 제2 구동수단(90)인 수평 구동실린더의 전진 또는 후진에 따라, 상기 지지체(71)는 가이드 레일을 따라 전진 또는 후진하게 된다.

따라서, 상기 지지체(71)와 일체로 전자기 와이핑 수단(30)도 전진 또는 후진하게 되고, 따라서 상기 제2 구동수단(90)인 수평 구동실린더의 전진 또는 후진시 일체로 전자기 와이핑 수단(30)과 강판(S) 사이의 간격이 조정될 수 있다.

이와 같은 전자기 와이핑 수단(30)과 강판(S)사이의 간격 조정은, 동일한 전자기 환경에서 강판의 도금 부착층을 깍아내리는 양을 결정하므로, 전자기 와이핑과 더불어, 더 정밀한 도금 부착층 제어를 구현할 수 있다.

한편, 도 10 및 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 수평 이동체(78)는 제3 구동수단(93)을 매개로 강판의 진행 방향으로 회동(수직 이송하는 강판을 향하여 반시계반향 또는 시계방향)가능하게 제공될 수 있고, 이 경우 전자기 와이핑 수단(30)이 기울어 지는 정도에 따라, 전자기 와이핑 수단(30)은 강판 에지에서 가스 와이핑 전에 더 먼저, 전자기 와이핑을 통하여 적어도, 강판 에지에서의 도금층 제거 능력을 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 11에서 제3 구동수단(93)의 전진 또는 후진되는 정도에 따라, 상기 수평 이동체(78)와 일체로 전자기 와이핑 수단(30)의 강판 에지에서의 기울임 정도가 조정되는 것이다.

이때, 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 연결부재(80)는 힌지(80c)를 매개로 상기 이동블록(76)의 하단과 박스체인 수평 이동체(78)의 상단에 각각 고정되는 2분할 링크부재(80a)(80b)로 제공될 수 있다.

그리고, 제3 구동수단(93)인 수직 구동 실린더를 상기 연결대의 상측 링크부재(80a)에 제공된 브라켓트(93a)에 힌지(93b)로 연결하고, 상기 수평 구동실린더인 제3 구동수단(93)의 로드를 힌지(93c)로 수평 이동체(78)의 상단 브라켓트(93d)에 연결하면, 상기 수평 구동실린더인 제3 구동수단(93)의 전,후진 작동시 상기 연결부재(80)의 상,하측 링크부재(80a)(80b)는 힌지축(80c)을 축으로 하측의 수평 이동체(78)가 도 11과 같이, 강판(S)의 에지부에서 회동하게 된다.

따라서, 수평 이동체(78)의 기울어짐에 따라, 전자기 와이핑 수단(30)은 'DT' 만큼 더 먼저 가스 와이핑 전에, 강판의 에지부의 도금 부착층을 제거하게 되고, 결국 전자기 와이핑 수단(30)의 기울어 짐이 크면 클수록 강판 에지의 도금 부착층은 더 먼저 깍여지고, 따라서 강판 에지부에서의 도금 부착층의 제거량이 제어될 수 있는 것이다.

결국, 도 9 내지 도 11에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치는, 제1 내지 제3 구동수단을 통하여 전자기 와이핑 수단(30)의 강판 간 간격 조정과, 전자기 와이핑 수단(30)의 강판 에지에서의 기울어 짐 등의 제어를 통하여 더 정밀한 도금 부착량 제어와, 이후의 가스 와이핑 제어를 통한 최적의 강판 도금주께 조정을 가능하게 하는 것이다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)를 이용하여, 가스 와이핑 전에 도금조를 통과한 도금강판의 폭방향으로 도금 부착층의 선행 제거가 가능하나, 바람직하게는 강판 에지부의 도금 부착량이 강판의 중앙부 보다는 많기 때문에, 적어도 강판 에지부의 도금 부착층을 선행 제거하는 것이다.

이때, 바람직하게는 강판 에지부에서 도금 부착층의 제거량은, 예를 들어 강판 중앙부 도금 부착량의 5 ∼ 25% 로 강판 에지부에서의 도금 부착층을 제거하는 것이다.

예를 들어, 강판의 진행 속도가 120 mpm 인 경우, 강판 중앙부의 도금부착량은 400g/㎡ 정도인데, 이 경우 강판 에지부의 도금 부착량은 440∼500 g/㎡ 정도이다.

이때, 강판 에지부의 도금 부착층을, 강판 중앙부의 도금 부착층의 5% 보다 작게 제거되는 경우, 제거량이 미흡하여 가스 와이핑 단계에서의 와이핑 압력의 감소를 기대할 수 없고, 강판 중앙부의 도금 부착층의 25% 보다 크게 제거되면, 과도하게 제거되어 가스 와이핑 단계에서 강판 중앙부와 에지부의 도금 두께의 균일한 도금 제어를 어렵게 할 수 있다.

바람직하게는, 강판 에지부에서의 도금 부착층 제거는 강판 중앙부의 도금부착층 10-20% 로 강판 에지부에서 도금 부착층을 제거하는 것이다.

따라서, 본 발명의 경우 미리 강판 에지부의 도금 부착량을 선행 제거하기 때문에, 적어도 강판 에지부의 과도금 문제를 억제할 수 있는 것이다.

즉, 도금조를 통과한 강판의 에지부에서의 도금 부착량은 강판 중앙부의 도금 부착량 보다 크기도 하지만, 강판 중앙부의 도금 부착층은 평탄하게 형성되나, 강판 에지부의 경우에는 모서리를 감싸면서 도금층이 굴곡되어 형성되므로, 가스 와이핑 후에도 강판 에지부의 과도금이 해소되지 않는 것이다.

그러나, 본 발명의 경우에는 전자기 와이핑 장치를 통하여, 적어도 강판 에지부의 도금 부착층을 선행 제거하기 때문에, 가스 와이핑 후, 강판 폭방향으로의 도금 두께를 균일하게 할 것이다. 한편, 본 발명에서 도금 부착층이 선행 게거되는 강판의 에지부의 범위는 강판의 끝에서 100∼300mm 범위 일 수 있는데, 통상 200 mm 정도이다.

따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 전자기 와이핑 장치(1)를 이용하는 도금강판 제조시, 적어도 강판 에지부에서의 도금부착층의 선행 제거를 수행하여 가스 와이핑 압력을 대략 20 ~ 30% 까지 낮추고, 이와 같은 가스 와이핑 압력의 감소는 결국 동일한 강판 진행속도 하에서도 아연입자의 비산이나 도금조 상의 상부 드로스의 발생을 억제 가능하게 하는 것이다.

1.... 전자기 와이핑 장치 10.... 회동부
12.... 회전축 16.... 회전블록
20,80.... 커버체 30.... 전자기 와이핑 수단
40a,40b.... 영구자석 50.... 전자석 블록
70.... 제1 구동수단 74.... 스크류바아
76.... 이동블록 80.... 연결부재
90.... 제2 구동수단 93.... 제3 구동수단
100.... 가스 와이핑 장치

Claims (16)

1. 도금조를 통과한 도금강판의 일측에 제공된 장치 베이스(10); 및, 상기 장치 베이스 상에 제공되고 자기장 변화를 구현하여 강판 표면의 도금 부착층의 두께를 제어토록 구성된 전자기 와이핑 수단(30);을 포함하여 구성되되.
   상기 장치 베이스(10)와 전자기 와이핑 수단(30)은, 구동수단(70)을 매개로 강판의 폭방향으로 위치 제어토록 제공되되, 상기 구동수단(70)은, 지지체(71)의 내측에 제공되고 강판 폭방향으로 신장되며 모터(72)로서 구동되는 스크류바아(74)에 체결되는 이동블록(76); 및, 상기 이동블록(76)의 하측에 연결부재(80)를 매개로 연결되고, 상기 장치 베이스와 전자기 와이핑 수단이 배치되는 수평 이동체(78);를 포함하여 구성된 전자기 와이핑 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자기 와이핑 수단(30)은, 상기 장치 베이스(10)에 서로 다른 극성의 자석이 소정 패턴으로 제공된 영구자석(40);
   을 포함하여 적어도 도금 부착층의 일부를 제거토록 구성된 것을 특징으로 하는 전자기 와이핑 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전자기 와이핑 수단(30)은, 상기 장치 베이스에 단상 또는 3상의 교류전류가 인가되어 시변자계를 생성토록 구비된 하나 이상의 전자석(50);
   을 포함하여 적어도 도금 부착층의 일부를 제거토록 구성된 것을 특징으로 하는 전자기 와이핑 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 영구자석(40)이 장착되는 장치 베이스(10)는, 강판의 폭방향으로 모터 구동토록 제공된 회전축(12); 및,
   상기 회전축에 조립되고 서로 다른 극성의 영구자석(40a)(40b)들이 소정 패턴으로 장착되는 회전블록(16);
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자기 와이핑 장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 장치 베이스(10)는 강판의 폭 방향으로 제공된 중공 지지축(12')을 포함하고, 상기 중공 지지축(12')에 제공되는 전자석(50)들은, 중공 지지축을 통하여 케이블(52)을 매개로 펄스 폭 변조기(54)와 연계되어 시변자계를 형성토록 작동 제어되는 것을 특징으로 전자기 와이핑 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 장치 베이스(10)와 전자기 와이핑 수단(30)은, 강판의 폭 방향으로 양측 에지부 부근에 대응 배치되면서 강판의 에지 과도금을 억제토록 구성된 것을 특징으로 하는 전자기 와이핑 장치.
   
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9. 제1항에 있어서,
   상기 지지체(71)는 제2 구동수단(90)을 매개로 전후 이동 가능하게 제공되어 상기 전자기 와이핑 수단은 강판간 간격이 조정 가능하게 제공되고,
   상기 수평 이동체(78)는 제3 구동수단(93)을 매개로 강판 진행 방향으로 회동 가능하게 제공되어 강판의 에지 과도금을 방지토록 구성된 것을 특징으로 하는 전자기 와이핑 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 구동수단(90)은, 지지체에 연결되는 수평 구동 실린더로 제공되면서 지지체는 가이드레일(92)로서 지지되고,
    상기 수평 이동체가 연결되는 연결부재는, 힌지(80c)를 매개로 이동블록과 수평 이동체에 각각 장착된 링크부재(80a)(80b)로 제공되고, 상기 제3 구동수단 (93)은 이동블록과 수평 이동체 사이에 연계되는 수직 구동실린더로 제공된 것을 특징으로 하는 전가기 와이핑 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 전자기 와이핑 수단(30)의 외측에는 수평 이동체(78)사이에 제공된 비자성 커버체(20);
    가 제공되는 것을 특징으로 하는 전자기 와이핑 장치.
    
12. 제1항 내지 제6항 및 제9항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에서 기재된 전자기 와이핑 장치(1); 및,
    상기 전자기 와이핑 장치(1)의 상류측에 제공된 가스 와이핑 장치(100);
    를 포함하여 구성된 전자기 와이핑 장치를 포함하는 도금강판 와이핑 장치.
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