KR101401061B1 - 용융금속 도금조의 정류 부재 및 연속 용융금속 도금 장치 - Google Patents
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Abstract
보톰 드로스가 감겨 올라가는 것을 억제할 수 있는 용융금속 도금조의 정류 부재로서, 도금조 내에 회전 가능하게 설치된 싱크 롤의 양측 단부의 아래쪽으로부터 상기 싱크 롤의 바깥쪽 방향을 향하여 수평으로 각각 설치된 수평판과, 각각의 수평판의 단부의 위쪽에서 싱크 롤의 양단으로부터 이격된 위치에 설치되는 도금조의 벽면측을 향하여 서서히 높이가 높아지도록 경사하고 있는 흐름 방향 변경 부재를 가진 루버를 구비한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 강판의 주행이나 싱크 롤의 회전에 따라 발생하는 용융금속 도금의 흐름에 의하여 보톰 드로스(bottom dross)가 감겨 올라가는 것을 억제하는 기술에 관한 것이다.
강판에 용융 아연 도금 처리를 실시하는 용융 아연 도금 장치는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 용융 아연(71)이 채워진 도금조(51)와, 롤 지지 부재(53)에 의하여 도금조(51) 내에 회전 가능하게 매달려 지지되는 싱크 롤(52)로 구성되어 있다. 위쪽으로부터 도금조(51) 내로 진입하는 강판(75)은 싱크 롤(52)로 감기기 시작하면서 위쪽으로 방향이 변환되어, 도금조(51)로부터 끌어 올려진다. 그 사이에, 강판(75)의 표면에 용융 아연이 부착하여 아연 도금층이 형성된다.
이와 같은 용융 아연 도금 처리를 실시하면, 강판으로부터 용출하는 철과 용융 아연이 반응하여 철아연 합금을 주성분으로 하는 보톰 드로스(bottom dross)(72)가 생성되어 도금조(51)의 바닥부에 퇴적된다. 용융 아연 도금 처리 공정에서는 도 10의 (B)에 도시하는 바와 같이, 위쪽으로부터 도금조(51)에 진입하는 강판(75)의 이동에 따라, 강판(75)과 접하는 용융 아연(71)에 강판(75)의 이동 방향으로의 흐름(이하 「수반류」라고 한다)이 생긴다. 용융 아연(71)의 수반류는 도 10의 (A)에 도시하는 바와 같이, 강판(75)과 싱크 롤(52)이 접촉하는 위치에서 갈 곳을 잃고, 싱크 롤(52)의 측방 아래쪽으로 배출되어, 용융 아연(71)의 흐름이 도금조(51)의 측벽에 반사하여 아래쪽으로 흘러서 보톰 드로스(72)를 감아 올린다.
보톰 드로스(72)가 감겨 올라가면, 감겨 올라간 보톰 드로스(72)가 강판(75)의 표면에 부착된다. 보톰 드로스(72)는 딱딱하기 때문에, 압연이나 가공을 할 때에, 강판(75)의 표면에 압흔인 보톰 드로스 결함이 생긴다.
특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에서는 보톰 드로스(72)가 감겨 올라가는 것을 방지하고, 보톰 드로스 결함의 발생을 방지하기 위하여, 싱크 롤(52)의 아래쪽이나 옆쪽을 덮는 정류 부재(flow regulation member)를 설치함으로써, 싱크 롤(52)의 측방 아래쪽으로 흐르려는 용융 아연(71)의 흐름을 정류 부재로 차단하여, 보톰 드로스(72)가 감겨 올라가는 것을 방지하는 기술이 제안되어 있다.
특허 문헌 3에서는 싱크 롤(52)의 하부에 복수의 구멍을 구비한 정류 부재를 설치하여, 보톰 드로스(72)가 감겨 올라가는 것을 방지하는 기술이 제안되어 있다.
특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 개시하는 정류 부재는 싱크 롤(52)을 지지하는 롤 지지 부재(53)나, 싱크 롤(52) 자체에 설치되어 있다(특허 문헌 2에 개시된 측 부재). 따라서, 싱크 롤(52)을 도금조(51)로부터 끌어올려서 싱크 롤(52)을 교환할 때에, 정류 부재를 롤 지지 부재(53)나 싱크 롤(52)로부터 떼어낼 필요가 있기 때문에, 싱크 롤(52)의 교환 작업이 번잡해진다.
또한, 싱크 롤(52)을 교환할 때에는 라인을 정지시켜서 강판과 싱크 롤(52)사이의 당김을 느슨하게 할 필요가 있다. 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 개시한 정류 부재는 싱크 롤(52)의 아래쪽을 완전하게 덮고 있기 때문에, 강판과 싱크 롤(52) 사이의 당김을 느슨하게 하면, 아래로 늘어뜨려진 강판이 정류 부재와 접촉하여, 강판에 스크래치가 생기거나, 정류 부재가 파손되거나 한다.
또한, 싱크 롤(52)의 베어링은 세라믹으로 구성되어 있다. 그 때문에, 세라믹으로 만든 베어링의 급격한 열 팽창에 의한 균열을 방지하기 위하여, 싱크 롤(52)과 롤 지지 부재(53)를 용융 아연(71) 중에 침지시키기 전에, 싱크 롤(52)과 롤 지지 부재(53)의 온도를 서서히 올리는 예열 공정이 필요하다. 이 때, 싱크 롤(52) 및 롤 지지 부재(53)에 정류 부재가 설치되어 있으면, 정류 부재를 예열하기 위한 에너지는 쓸모없이 낭비된다.
또한, 정류 부재는 싱크 롤(52)의 아래쪽을 완전히 덮고 있기 때문에, 생성한 보톰 드로스(72)가 정류 부재 위에 퇴적되고, 이 퇴적된 보톰 드로스(72)가 싱크 롤(52)의 회전에 수반하는 용융 아연(71)의 흐름에 의하여 감겨 올라가서 강판(75)의 표면에 부착한다.
특허 문헌 3에 개시한 정류 부재는 싱크 롤의 양측면부에 생겨 보톰 드로스를 감아올리는 벽면 유속을 감쇠시키는 효과를 가진다. 그러나, 정류판으로서의 측판을 구비하지 않고, 특히 강판의 통판 속도가 고속이 되었을 경우나, 통판하는 강판의 폭이 넓은 경우에는 그 효과는 충분하지 않다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하고, 보톰 드로스가 감겨 올라가는 것을 억제할 수 있는 용융금속 도금조의 정류 부재 및 이것을 사용한 연속 용융금속 도금 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여, 연속 용융 도금 욕조 내에 있어서 보톰 드로스가 감겨 올라가는 것을 방지하기 위한 장치의 구조에 대하여, 예의 검토하였다. 그 결과, 수평판과, 측방 부재로서 수평판과 수직인 방향에서 수평판의 위쪽에 구비된 흐름 방향 변경 부재를 가진 루버로 이루어지는 정류 부재를 도금 욕조 내에 설치함으로써, 수반류의 강한 흐름을, 2단계의 기구에 의하여 투과시키면서도 약해지게 하는 것이 가능하게 되어, 효과적으로 보톰 드로스가 감겨 올라가는 것을 방지하는 것이 가능하다는 것을 밝혀내었다.
즉, 수평판으로 수반류의 흐름을 감쇠시키면서 흐름의 방향을 바꾸고, 그 앞쪽의 흐름 방향 변경 부재를 가진 루버에 의하여, 한층 더 수반류의 흐름을 감쇠시키면서 확산시킴으로써, 수반류가 도금조의 측벽에 충돌하여도, 보톰 드로스를 감아올릴 정도의 힘은 갖지 않게 되어, 수반류의 유동을 무해화할 수 있다는 것을 밝혀내었다.
본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.
(1) 도금조 내에 회전 가능하게 설치된 싱크 롤의 양측 단부의 아래쪽으로부터 상기 싱크 롤의 바깥쪽 방향을 향하여 수평으로 각각 설치되는 수평판과, 측방 부재로서 각각의 수평판의 단부의 위쪽에서 상기 싱크 롤의 양단으로부터 이격된 위치에 설치되는 도금조의 벽면 측을 향하여 서서히 높이가 높아지도록 경사하고 있는 흐름 방향 변경 부재를 가진 루버를 구비하고, 상기 루버는 상기 흐름 방향 변경 부재의 기단으로부터 상기 싱크 롤 방향을 향하여 서서히 높이가 높아지도록 경사하고 있는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금조의 정류 부재.
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(2) 상기 루버는 상기 흐름 방향 변경 부재의 기단으로부터 늘어뜨려진 판 모양의 리브를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 용융금속 도금조의 정류 부재.
(3) 상기 루버의 흐름 방향 변경 부재의 하단과, 이 루버의 위쪽에 인접하여 설치된 루버의 하단의 간격이 100 내지 300 mm인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)의 용융금속 도금조의 정류 부재.
(4) 상기 루버의 입구측 부재의 수평면에 대한 각도 θ1과 흐름 방향 변경 부재의 수평면에 대한 각도 θ2가 -θ2≤θ1≤70°, 그리고 20°≤θ2≤40°을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 용융금속 도금조의 정류 부재.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 용융금속 도금조의 정류 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 도금 장치.
(6) 상기 루버는, 상기 싱크 롤의 베어링부로부터 강판 출측 방향의 수평 방향 치수가 300 mm 이상, 상기 싱크 롤의 베어링부로부터 강판 입측 방향의 수평 방향 치수가 350 mm 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (5)의 연속 용융금속 도금 장치.
(7) 상기 루버와 도금조의 싱크 롤 축 방향 벽면과의 이격 치수를 50 mm 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 상기 (5) 또는 (6)의 연속 용융금속 도금 장치.
(8) 상기 정류 부재는 싱크 롤의 단부의 아래쪽으로부터 상기 싱크 롤의 몸체 길이의 0 내지 15% 안쪽 방향으로 연장하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 연속 용융금속 도금 장치.
(9) 상기 정류 부재가 지지 부재 및 수평 부재에 의하여 용융금속 도금조의 가장자리면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (5) 내지 (8)의 어느 하나에 기재된 연속 용융금속 도금 장치.
본 발명에 의하면, 도금조 내에 회전 가능하게 설치된 싱크 롤의 양측 단부의 아래쪽으로부터 싱크 롤의 바깥쪽 방향을 향하여 수평으로 각각 설치된 수평판과, 각각의 수평판의 단부의 위쪽에서 싱크 롤의 양단으로부터 이격된 위치에 설치되고, 도금조의 벽면측을 향하여 서서히 높이가 높아지도록 경사하고 있는 흐름 방향 변경 부재를 가진 루버로 용융금속 도금조의 정류 부재가 구성되어 있기 때문에, 용융 아연의 수반류는 수평판에 닿으면, 수평판의 바깥쪽 방향으로 방향을 바꾸어 흐르게 되고, 루버의 흐름 방향 변경 부재에 의하여, 위쪽을 향하여 흐름이 변경되어 도금조의 벽면측에 흐르므로, 보톰 드로스가 감겨 올라가는 것이 억제된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태를 나타내는 용융금속 도금조의 정류 부재의 설명도이다.
도 2는 루버의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 효과를 나타내는 설명도이다.
도 4는 수반류의 흐름의 설명도이다.
도 5는 도금조의 벽면으로부터 측부재의 이격 치수와, 드로스 감겨 올라감 지수와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 루버간 피치와 드로스 감겨 올라감 지수와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 루버간 피치의 최적의 이격 거리에 대한 설명도이다.
도 8은 루버의 바람직한 각도를 나타낸 설명도이다.
도 9는 본 발명의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 종래의 용융 아연 도금 장치의 설명도이다.
도 2는 루버의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 효과를 나타내는 설명도이다.
도 4는 수반류의 흐름의 설명도이다.
도 5는 도금조의 벽면으로부터 측부재의 이격 치수와, 드로스 감겨 올라감 지수와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 루버간 피치와 드로스 감겨 올라감 지수와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 루버간 피치의 최적의 이격 거리에 대한 설명도이다.
도 8은 루버의 바람직한 각도를 나타낸 설명도이다.
도 9는 본 발명의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 종래의 용융 아연 도금 장치의 설명도이다.
이하에 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시의 형태를 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 용융금속 도금조의 정류 부재(10)(이하, 간단히 「정류 부재(10)」라고 한다)는 수평판(1)과 측방 부재인 루버(2)로 구성되어 있다. 수평판(1)은 싱크 롤(52)의 양측 단부의 아래쪽으로부터 싱크 롤(52)의 바깥쪽 방향을 향하여 수평 방향에 각각 설치되어 있다. 도 1의 (A)에 도시하는 바와 같이, 수평판(1)은 강판(75)의 아래쪽에는 위치하고 있지 않다.
도 1의 (A)에 도시하는 바와 같이, 루버(2)는 각각의 수평판(1)의 단부의 위쪽에서, 싱크 롤(52)의 양단으로부터 이격된 위치에 설치되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 루버(2)는 흐름 방향 변경 부재(2b)의 기단(싱크 롤(52) 방향 측 단부)의 접합부(2d)로부터 싱크 롤(52) 방향을 향하여 서서히 높이가 높아지도록 경사하고 있는 입구측 부재(2a)와, 도금조(51)의 벽면 방향을 향하여 서서히 높이가 높아지도록 경사하고 있는 흐름 방향 변경 부재(2b)와, 흐름 방향 변경 부재(2b)의 기단의 접합부(2d)로부터 아래로 늘어뜨려진 판 모양의 리브(2c)로 구성되고, 단면 형상이 Y자 형상으로 되어 있다.
이와 같은 복수의 루버(2)가 상하 방향에 복수개 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 본 발명의 하나의 실시예로서 루버(2)는 상하 방향에 2개 설치된 후, 수평판(1)의 벽면 방향 단부에는 흐름 방향 변경 부재(2b)가 설치되어 있다.
도 1의 (A)에 도시하는 바와 같이, 수평판(1)과 루버(2)로 이루어지는 정류 부재(10)는 도금조(51)에 설치된 지지 부재(3)에 의하여 지지를 받고 있다. 바꾸어 말하면, 정류 부재(10)는 싱크 롤(52)이나, 싱크 롤(52)을 지지하는 롤 지지 부재(53)에는 설치되어 있지 않다. 이 때문에, 싱크 롤(52)의 교환시에, 정류 부재(10)는 도금조(51)로부터 끌어올려지지 않기 때문에, 싱크 롤(52)의 교환 작업이 번잡하게 되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 도 1의 (A)에 도시하는 바와 같이, 지지 부재(3)는 도금조(51)의 가장자리면(51a)에 설치되어 도금조(51) 내에 수평 방향으로 연장되는 수평 부재(3a)와, 이 수평 부재(3a)의 선단으로부터 아래로 늘어뜨려지고, 루버(2)나 수평판(1)을 지지하는 수직 부재(3b)로 구성되어 있다.
다음으로, 도 1을 사용하여 본 발명의 정류 부재(10)의 작용에 대하여 설명한다. 도 1의 (A)의 (1)에 도시하는 바와 같이, 싱크 롤(52)의 측방 아래쪽으로 배출되는 용융 아연(71)의 수반류는 수평판(1)에 닿으면, 수평판(1)의 바깥쪽 방향(루버(2) 방향)으로 방향을 바꾸어 흐른다(도 1의 (A)의 (2)). 이 때에, 수반류의 유속이 감쇠한다. 또한, 수반류가 루버(2)에 도달하면, 수반류는 입구측 부재(2a) 및 리브(2c)에 닿아서 유속이 감쇠되고, 또한 루버(2)의 흐름 방향 변경 부재(2b)에 의하여, 흐름의 방향이 위쪽을 향하여 바뀌게 되어, 도금조(51)의 벽면측으로 흐른다(도 1의 (A)의 (3)). 이와 같이, 수반류는 루버(2)에 의하여, 유속이 감쇠되고, 또한 흐름의 방향이 위쪽을 향하여 바뀌어 도금조(51)의 벽면 측에 흐르므로, 비록 도금조(51)의 벽면에 수반류가 닿더라도, 보톰 드로스(72)가 감겨 올라가는 것이 억제된다.
또한, 수평판(1)은 평판 형상이며, 수평 방향에 설치되어 있으므로, 수평판(1) 위에 드로스가 축적되는 경우는 거의 없다. 그러나, 조업 정지시 등에 약간 드로스가 축적될 가능성이 있으므로, 수평판(1)에 구멍을 뚫어도 좋다. 수평판(1)에 구멍이 있는 경우에도, 수반류는 수평판(1)에 비스듬하게 닿기 때문에, 유속이 감쇠되고, 또한 흐름의 방향이 위쪽을 향하여 바뀌는 기구가 작용한다. 다만, 통판 속도가 고속인 경우에는 구멍을 통과한 수반류에 의하여 드로스를 감아 올리기 쉬워지므로, 수평판(1)은 구멍이 없는 평판인 것이 좋다.
이하에, 도 3 및 표 1을 사용하여, 본 발명의 정류 부재(10)의 효과에 대하여 설명한다. 본 발명자들은 용융금속 도금조의 정류 부재에 대하여, 도금조를 재현한 수조에 물을 채우고, 보톰 드로스를 모의한 트레이서(73)를 침전시켜, 실조업의 도금조 내에 있어서의 플루이드 수와 도금조를 재현한 수조 내의 플루이드수를 일치시킨 시험(물 모델 시험)을 실시하고, 여러 가지 정류 부재의 구조를 검토하였다. 물 모델 시험에서는 트레이서로서 입자 지름이 10 내지 300 ㎛, 밀도가 1050 ㎏/m3인 아크릴 입자를 사용하고, 침전된 트레이서가 감겨 올라가는 것에 대하여는 레이저 산란 방식에 의하여 입자 지름 범위와 입자 수를 카운트할 수 있는 시판되는 액중 파티클 카운터를 사용하였다. 보톰 드로스를 모의한 트레이서(73)의 감겨 올라감 평가에 대하여는 드로스 감겨 올라감 지수 Dr를 사용하였다. 이 때, 드로스 감겨 올라감 지수 Dr은, 아래 식 (1)로 나타내는 무차원의 지수이다.
Dr = 입자 지름 50㎛ 이상의 트레이서가 감겨 올라간 수/감겨 올라간 트레이서의 전체 수 (1)
도 3의 (2)에 도시하는 바와 같이, 롤 하부재 A를 수평판 및 이것의 단부의 위쪽에 설치되는 측방 부재 B를 평판(구멍 없음)으로 구성하였을 경우에는 싱크 롤(52)의 측방 아래쪽으로 배출되는 용융 아연(71)의 수반류는 수평판 A 및 측방 부재 B(평판(구멍 없음))에 닿아서 반사되고, 강판(72)의 흐름에 따라서, 수평판(1)의 내측 단부(지면 안쪽)로부터 배출되어, 보톰 드로스를 모의한 트레이서(73)를 감아 올린다.
도 3의 (3)에 도시하는 바와 같이, 롤 하부재 A를 펀칭 메탈, 측방 부재 B를 평판(구멍 없음)으로 구성하였을 경우에는, 싱크 롤(52)의 측방 아래쪽으로 배출되는 용융 아연(71)의 수반류는 펀칭 메탈인 수평판 A로 확산된 아래쪽으로의 흐름과, 측방 부재 B에 닿아서 반사되고, 롤 중앙 하부의 수평판이 없는 부분으로부터의 아래쪽으로 흐르는 흐름이 된다. 이 경우에도, 수반류에 의해 보톰 드로스(72)가 감겨 올라가는 것은, 수평판 A 및 측방 부재 B가 없는 경우(도 3의 (1))와 비교하면 감소하지만, 확산되어 아래쪽으로 흐르는 수반류가 보톰 드로스를 모의한 트레이서(73)를 감아 올린다.
도 3의 (4)에 도시하는 바와 같이, 롤 하부재 A를 펀칭 메탈로 하고, 측방 부재 B를 구비하지 않은 것으로 하였을 경우에는, 싱크 롤(52)의 측방 아래쪽으로 배출되는 용융 아연(71)의 수반류에는, 수평판 A로 확산되어 아래쪽으로 흐르는 흐름과, 직접 또는 수평판 A에서 반사되어 벽면에 닿는 흐름이 있다. 이 때, 벽면에 닿아 아래쪽으로 흐르는 수반류가 보톰 드로스를 모의한 트레이서(73)를 감아 올린다.
도 3의 (5)에 도시하는 바와 같이, 롤 하부재 A를 흐름 방향 변경 부재가 부착된 펀칭 메탈, 측방 부재 B를 루버(2)로 구성하였을 경우에는 싱크 롤(52)의 측방 아래쪽으로 배출되는 용융 아연(71)의 수반류의 주된 흐름은 루버(2)인 측방 부재 B로 유속이 감쇠되고, 또한 위쪽으로 흐름이 변경되어 도금조(51)의 벽면 측으로 흐른다. 다만, 통판 속도가 고속인 경우에는 수평판 A로 확산되어 아래쪽으로 흐르는 일부의 수반류가 보톰 드로스를 모의한 트레이서(73)를 감아 올린다.
도 3의 (6)에 도시하는 바와 같이, 롤 변경 부재 A를 흐름 방향 변경 부재가 부착된 평판(구멍 없음), 측방 부재 B를 루버(2)로 구성하였을 경우에, 가장 보톰 드로스를 모의한 트레이서(73)의 감겨 올라감 양이 적어진다.
다음으로, 수평판 및 루버의 바람직한 크기 및 설치 장소에 대하여 설명한다.
일반적으로, 싱크 롤(52)은 외경 600 내지 1000 mm (대부분은 800 mm 정도), 폭 치수 1800 내지 2800 mm (대부분은 2300 mm 정도)이다. 이 경우, 루버(2)는 싱크 롤(52)의 단부로부터, 200 내지 800 mm 정도 이격되어 설치된다.
이하에, 싱크 롤(52)이 상기 치수인 경우의 최적의 치수에 대하여 설명한다. 또한, 연직 방향으로부터의 강판의 진입 각도θ는 25 내지 40°정도인 것이 많다. 싱크 롤(52)에 감기는 강판(75)의 판 폭은 일반적으로 600 내지 2000 mm 정도이다.
또한, 도 4의 (A), (B)는 도금조(51)의 상면도이고, 도 4의 (C)은 싱크 롤(52)의 측면도이다.
강판(75)의 판 폭이 큰 경우에는, 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 용융 아연(71)의 수반류는 강판(75)과 싱크 롤(52)이 접촉하는 위치로부터, 싱크 롤(52)의 후방 그리고 측방 아래쪽으로 배출된다. 이것을 싱크 롤(52)의 측방에서 보면, 도 4의 (C)의 (2)에 도시하는 바와 같이, 용융 아연(71)의 수반류는 강판(75)과 싱크 롤(52)이 접촉하는 위치로부터, 강판 입측의 아래쪽으로 흐른다. 또한, 도 4의 (C)의 (1)에 도시하는 바와 같이, 일부의 용융 아연(71)의 수반류는 강판(75)과 싱크 롤(52)이 접촉하는 위치로부터 싱크 롤(52)의 아래쪽을 향하여 흐른다. 이와 같이, 강판(75)의 판 폭이 큰 경우에는 용융 아연(71)의 수반류는 도금조(51)의 후측방, 그리고, 바닥측을 향하여 흐르고, 도금조(51)의 측면에 충돌한 후에, 도금조(51) 바닥부측으로 방향을 바꾸어, 도금조(51) 바닥부에 퇴적된 보톰 드로스(72)를 감아 올린다.
강판(75)의 판 폭이 작은 경우에는 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 용융 아연(71)의 수반류는 강판(75)과 싱크 롤(52)이 접촉하는 위치로부터, 싱크 롤(52)의 전방 그리고 측방 아래쪽으로 배출된다. 이것을 싱크 롤(52)의 측방에서 보면, 도 4의 (C)의 (3)에 도시하는 바와 같이, 용융 아연(71)의 수반류는 강판(75)과 싱크 롤(52)이 접촉하는 위치로부터, 강판 출측의 아래쪽으로 흐른다. 또한, 도 4의 (C)의 (1)에 도시하는 바와 같이, 용융 아연(71)의 수반류는 강판(75)의 판 폭이 큰 경우와 마찬가지로, 강판(75)과 싱크 롤(52)이 접촉하는 위치로부터, 싱크 롤(52)의 아래쪽을 향하여 흐른다. 이와 같이, 강판(75)의 판 폭이 작은 경우에는 용융 아연(71)의 수반류는 도금조(51)의 전측방, 그리고, 바닥측을 향하여 흘러서 도금조(51)의 측면에 충돌한 후에, 도금조(51) 바닥부측으로 방향을 바꾸어 도금조(51) 바닥부에 퇴적된 보톰 드로스(72)를 감아 올린다.
이와 같이, 싱크 롤(52)에 감기는 강판(75)의 판 폭에 의하여, 용융 아연(71)의 수반류의 흐름의 방향이 바뀐다. 이 때문에, 루버(2)는 싱크 롤(52)에 감기는 모든 강판(75)의 판 폭으로부터 발생하는 흐름에 대응하는 것이어야 한다. 도 1의 (B)이나, 도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이, 싱크 롤(52)의 베어링부로부터 강판 출측 방향의 수평 방향 치수를 Bf, 싱크 롤(52)의 베어링부로부터 강판 입측 방향의 수평 방향 치수를 Bb로 하였을 경우의 루버(2)의 바람직한 폭 방향 치수에 대하여 설명한다.
Bf 치수가 300 mm보다 작은 경우, 또는 Bb 치수가 350 mm보다 작은 경우에는, 강판(75)의 판 폭에 따라서는 용융 아연(71)의 수반류의 대부분이 루버(2)에 닿지 않고, 루버(2)로부터 새어나온다. 따라서, 루버(2)의 바람직한 폭 방향 치수는 Bf 치수가 300 mm 이상, 그리고 Bb 치수가 350 mm 이상이다. 또한, Bf 치수가 500 mm 보다 큰 경우, 또는 Bb 치수가 850 mm보다 큰 경우에는, 그 이상의 루버(2)에 의한 수반류의 확산 효과의 향상을 얻을 수 없다. 또한, 용융 아연(71)의 수반류의 흐름의 변동에 따라서는 루버(2)를 바람직한 폭 치수로 설정하였을 경우에도, 용융 아연(71)의 수반류가 루버(2)로부터 새어나올 우려가 있다. 이에, 루버(2)의 바람직한 폭 치수에 100 mm를 가산하는 것이 더 좋다. 따라서, 루버(2)의 더 바람직한 폭 치수는 Bf 치수가 400 내지 500 mm, Bb 치수가 450 내지 850 mm이다.
또한, 루버(2)의 상단의 도금조(51)의 바닥면으로부터의 높이는 싱크 롤(52)의 베어링부와 거의 같은 높이로 하는 것이 좋다. 루버(2)의 상단 위치가 싱크 롤(52)의 베어링부보다 낮은 경우에는, 용융 아연(71)의 수반류가 루버(2)로부터 새어나올 우려가 있다. 한편, 루버(2)의 상단 위치를 싱크 롤(52)의 베어링부보다 높게 하여도(예를 들어, 싱크 롤 축 중심으로부터 50 mm 이상), 그 이상의 보톰 드로스가 감겨 올라가는 것을 억제하는 효과를 얻을 수 없다.
이하에, 도 5를 사용하여, 도금조(51)의 벽면으로부터의 루버(2)의 최적의 이격 거리에 대하여 설명한다. 도 5의 그래프는 도금조의 벽면으로부터의 루버(2)(리브(2c))의 이격 치수 La(도 1의 (A)에 도시함)와, 드로스 감겨 올라감 지수 Dr와의 관계를, La=0 mm에 있어서의 드로스 감겨 올라감 지수 Dr를 1.0으로서 표시한 그래프이다. 도 5의 데이터를 취득함에 있어서, 전술한 물 모델 시험을 실시하였다.
도 5의 그래프에 도시하는 바와 같이, 루버(2)를 도금조(51)의 벽면에 너무 접근시키면, 루버(2)에 의한 용융 아연(71)의 수반류의 위쪽을 향하여 흐름을 변경시키는 효과를 얻을 수 없게 된다. 도 5의 그래프에 도시하는 바와 같이, 루버(2)를 도금조(51)의 벽면과의 이격 치수 La가 50 mm보다 작아지면, 급격하게 드로스의 감겨 올라감 지수가 상승한다. 따라서, 루버(2)와 도금조(51)의 벽면과의 이격 치수 La는 50 mm 이상이 좋다.
이하에, 도 6 및 도 7을 사용하여, 루버(2)의 흐름 방향 변경 부재(2b)의 하단과. 이 루버(2)의 위쪽에 인접하여 설치된 루버(2)의 하단의 간격 ΔP(도 2나 도 7에 도시함)의 최적의 값에 대하여 설명한다. 루버(2)의 하단이란, 루버(2)가 리브를 가진 경우, 리브의 하단, 리브를 가지지 않는 경우에는 흐름 방향 변경 부재의 하단을 말한다. 도 7의 (A)에 도시하는 바와 같이, ΔP가 작은 경우에는 용융 아연(71)의 수반류가 도금조(51)의 벽면 방향으로 흐르기 매우 어려워져서, 표 1 (2), 도 3의 (2)와 유사한 거동이 되어 바람직하지 않다. 한편, ΔP가 큰 경우에는 수평판으로 흐름을 감쇠시키면서 흐름의 방향을 바꾼 수반류의 대부분이 입구측 부재(2a)나 리브(2c)로 유속이 감쇠되지 않고, 또한 루버(2)의 흐름 방향 변경 부재(2b)에 의한 흐름의 위쪽으로의 변경 효과도 작아진다.
도 6은 입구측 부재(2a), 흐름 방향 변경 부재(2b)의 길이를 100 mm, 리브(2c)의 높이 Ph를 40 mm, 입구측 부재(2a)의 수평면에 대한 각도 θ1=30°, 흐름 방향 변경 부재(2b)의 수평면에 대한 각도 θ2=60°로 하였을 경우의 ΔP와, 드로스 감겨 올라감 지수 Dr와의 관계를, ΔP=0에 있어서의 드로스 감겨 올라감 지수 Dr를 1.0으로 하여 나타낸 그래프이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, ΔP는 100 내지 300 mm가 좋고, 150 내지 250 mm가 더 좋다.
또한, 싱크 롤(52) 하단으로부터의 수평판(1)의 이격 거리 Hb는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 드로스의 감겨 올라감이라는 관점에서 100 내지 160 mm가 좋다. 수평판(1)과 도금조의 바닥면과의 거리도, 특별히 한정되는 것이 아니나, 적당히 공간이 유지되고 있으면 좋다. 원래, 도금조가 충분히 깊으면, 감겨 올라가는 문제는 생기지 않지만, 도금조의 깊이를 깊게 하면 다량의 용융금속이 필요하게 되어 고비용이 되므로, 도금조의 깊이는 어느 정도 한정된다. 수평판(1)과 도금조의 바닥면과의 거리는 통상 500 내지 1500 mm 정도이다.
도 8에, 루버(2)의 입구측 부재(2a) 및 흐름 방향 변경 부재(2b)의 최적의 각도를 나타낸다. 그래프 중의 (A) 내지 (C)는 아래의 (A) 내지 (C)의 각 도에 대응한다. 도 8의 (A)에 도시하는 바와 같이, 입구측 부재(2a)의 수평 방향으로부터의 각도 θ1이 큰 경우에는, 용융 아연(71)의 수반류의 대부분이 입구측 부재(2a)에서 막혀서 흐름이 멈추게 되어, 흐름 방향 변경 부재(2b)까지 흐르지 않는다. 한편, 도 8의 (B)에 도시하는 바와 같이, 흐름 방향 변경 부재(2b)의 수평 방향으로부터의 각도 θ2가 작은 경우에는, 용융 아연(71)의 수반류가 흐름 방향 변경 부재(2b)에 의하여 위쪽으로 흐름이 변경되는 효과를 거의 얻을 수 없다. 또한, 도 8의 (C)에 도시하는 바와 같이. 흐름 방향 변경 부재(2b)의 수평 방향으로부터의 각도 θ2가 큰 경우에는, 용융 아연(71)의 수반류가 흐름 방향 변경 부재(2b)에 의하여 위쪽으로 흐름이 크게 변경되어, 도금조(51) 벽면 부근에서 강한 상승류가 생겨 용융 아연(71)의 표층에 부유하는 톱 드로스(top dross)(도시하지 않음)가 강판에 부착하게 되어, 품질 결함을 초래한다. 전술한 톱 드로스는 강판으로부터 용출된 철과 아연 욕의 성분을 조정하는 것을 목적으로 하여 아연 욕 중에 용해시킨 알루미늄에 의한 합금이다.
루버(2)의 입구측 부재(2a) 및 흐름 방향 변경 부재(2b)의 수평면에 대한 각도 θ1, θ2는, θ1, θ2가 -θ2≤θ1≤70°, 그리고, 20°≤θ2≤40°를 만족하는 것이 좋고, 20°≤θ1≤40°, 30°≤θ2≤70°이 더 좋고, 50°≤θ2≤60°이 한층 더 좋다.
또한, 수평판(1)의 단부의 각도 θ3은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 0 내지 70°이 좋고, 50 내지 60°이 더 좋다.
다음으로, 도 1을 사용하고, 수평판(1)의 최적의 폭 치수에 대하여 설명한다. 도 1의 (A)에 도시하는 바와 같이, 수평판(1)은 싱크 롤(52)의 단부의 아래쪽으로부터, 소정 치수 Lw만큼 안쪽 방향으로 연장하여 설치되어 있다. 상기 소정 치수 Lw는 싱크 롤(52)의 몸체 길이의 0 내지 15%인 것이 좋다. 만약, 상기 소정 치수 Lw가 싱크 롤(52)의 몸체 길이의 15%보다 크면, 라인을 정지시켜 강판(75)이 처져 있을 경우에, 강판(75)이 수평판(1)에 접촉할 가능성이 있다. 한편, 수평판(1)의 단부가 싱크 롤(52)의 단부의 아래쪽에 없는 경우에는 강판(75)과 싱크 롤(52)이 접촉하는 위치에서 싱크 롤(52)의 측방 아래쪽으로 배출된 용융 아연(71)의 수반류가 수평판(1)에 닿지 않고, 보톰 드로스(72)를 감아 올릴 우려가 있다.
본 발명의 정류 부재(10)는, 작업성을 확보하기 위하여, 정류 부재(10)에 접속하는 지지 부재와, 지지 부재에 접속하는 수평 부재에 의하여 도금조(51)의 가장자리면에 설치되도록 하여도 좋다.
실시예
본 발명의 정류 부재(10)를 실조업의 도금조(51)에 설치하고, 수평판(1) 및 루버(2)를 바람직한 설치 장소에 설치하여, 그 효과를 확인하였다. 루버(2)의 입구측 부재(2a), 흐름 방향 변경 부재(2b)의 길이는 100 mm, 리브(2c)의 높이 Ph는 40 mm로 하고, θ1=30°, θ2=60°, ΔP=160 mm로 하였다. 효과의 확인 방법은 물 모델 시험과 같이 드로스의 감겨 올라감 지수를 이용하였다. 다만, 보톰 드로스의 입자 지름과 입자 수는 액중 파티클 카운터가 아니라, 전자 현미경을 사용하여 육안 점검으로 확인하였다.
결과를 도 9에 나타낸다. 도 9는 대책이 없는 경우의 라인 스피드 110 mpm에 있어서의 드로스 감겨 올라감 지수 Dr를 1.0으로 하여 드로스 감겨 올라감 지수를 비교한 그래프이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 대책이 없는 경우와 비교하여, 본 발명의 정류 부재를 설치함으로써, 큰 폭으로 드로스 감겨 올라감 지수를 저하시키는 것이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 이상 설명한 실시 형태에서는 루버(2)는 입구측 부재(2a), 흐름 변경 부재(2b), 리브(2c)로 구성되어 있으나, 루버(2)가 흐름 변경 부재(2b)만으로 구성되어 있다고 하더라도, 용융 아연(71)의 수반류가 흐름 방향 변경 부재(2b)에 의하여 위쪽을 향하여 바뀌어, 보톰 드로스(72)가 감겨 올라가는 것을 억제하는 효과가 있다. 또한, 입구측 부재(2a) 및 리브(2c) 중 어느 하나가 없는 실시 형태이어도 좋다.
또한, 이상 설명한 실시 형태에서는 도금조(51)에 채워지는 용융금속은 용융 아연이지만, 용융금속은 이에 한정되지 않고, 주석이나 구리 등의 용융금속이더라도 본 발명의 기술적 사상이 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 이상 설명한 실시 형태에서는 싱크 롤(72)에 감겨, 도금조(51)에서 도금 처리되는 금속 판재는 강판이지만, 금속 판재는 이에 한정되지 않고, 알루미늄판이나 구리판 등의 금속 판재를 도금 처리하는 경우에도, 본 발명의 기술적 사상이 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
이상, 현시점에 있어서 가장 실천적이고, 또한 좋다고 생각되는 실시 형태와 관련하여 본 발명을 설명하였다. 물론, 본 발명은 본원 명세서 중에 개시된 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 파악되는 발명의 요지 또는 사상에 반하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하고, 그러한 변경을 수반하는 용융금속 도금조의 정류 부재도 또한 기술적 범위에 포함되는 것으로서 이해되어야 한다.
1 수평판
2 루버
2a 입구측 부재
2b 흐름 방향 변경 부재
2c 리브
2d 접합부
3 지지 부재
3a 수평 부재
3b 수직 부재
10 용융금속 도금조의 정류 부재
51 도금조
51a 가장자리 면
52 싱크 롤
53 롤 지지 부재
71 용융 아연
72 보톰 드로스
73 보톰 드로스를 모의한 트레이서
75 강판
2 루버
2a 입구측 부재
2b 흐름 방향 변경 부재
2c 리브
2d 접합부
3 지지 부재
3a 수평 부재
3b 수직 부재
10 용융금속 도금조의 정류 부재
51 도금조
51a 가장자리 면
52 싱크 롤
53 롤 지지 부재
71 용융 아연
72 보톰 드로스
73 보톰 드로스를 모의한 트레이서
75 강판
Claims (10)
- 도금조 내에 회전 가능하게 설치된 싱크 롤의 양측 단부의 아래쪽으로부터 상기 싱크 롤의 바깥쪽 방향을 향하여 수평으로 각각 설치되는 수평판과,
측방 부재로서, 각각의 수평판의 단부의 위쪽에서 싱크 롤의 양단으로부터 이격된 위치에 설치되는, 도금조의 벽면측을 향하여 서서히 높이가 높아지도록 경사하고 있는 흐름 방향 변경 부재를 가진 루버를 구비하고,
상기 루버는 상기 흐름 방향 변경 부재의 기단으로부터 상기 싱크 롤 방향을 향하여 서서히 높이가 높아지도록 경사하고 있는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금조의 정류 부재. - 제1항에 있어서, 상기 루버는 상기 흐름 방향 변경 부재의 기단으로부터 아래로 늘어뜨려진 판 모양의 리브를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금조의 정류 부재.
- 제1항에 있어서, 상기 루버의 흐름 방향 변경 부재의 하단과, 이 루버의 위쪽에 인접하여 설치된 루버의 하단의 간격이 100 내지 300 mm인 것을 특징으로 하는 용융금속 도금조의 정류 부재.
- 제1항에 있어서, 상기 루버의 입구측 부재의 수평면에 대한 각도 θ1과 흐름 방향 변경 부재의 수평면에 대한 각도 θ2가 -θ2≤θ1≤70°, 그리고, 20°≤θ2≤40°를 만족하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금조의 정류 부재.
- 제1항에 따른 용융금속 도금조의 정류 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 도금 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 루버는, 상기 싱크 롤의 베어링부로부터 강판 출측 방향의 수평 방향 치수가 300 mm 이상, 상기 싱크 롤의 베어링부로부터 강판 입측 방향의 수평 방향 치수가 350 mm 이상인 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 도금 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 루버와 도금조의 싱크 롤 축 방향 벽면과의 이격 치수를 50 mm 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 도금 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 정류 부재는 싱크 롤의 단부의 아래쪽으로부터 상기 싱크 롤의 몸체 길이의 0 내지 15% 안쪽 방향으로 연장하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 도금 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 정류 부재는 지지 부재 및 수평 부재에 의하여 용융금속 도금조의 가장자리면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 도금 장치.
- 삭제
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