KR101419585B1

KR101419585B1 - 개선된 외형을 갖는 코팅된 금속 스트립의 제조 방법

Info

Publication number: KR101419585B1
Application number: KR1020117029980A
Authority: KR
Inventors: 뤽 디에즈; 장-미셸 마뗀느; 베르뜨랑 오르살; 라이몽 위베르 생
Original assignee: 아르셀러미탈 인베스티가시온 와이 데살롤로 에스엘
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2014-07-14
Also published as: ES2443312T3; CN102459684A; UA108611C2; CN102459684B; US11597990B2; JP2012526916A; MX2011012004A; WO2010130884A1; US20210269907A1; WO2010130895A1; AU2010247251B2; EP2430208B1; KR20120026548A; US20180291493A1; US20200248295A1; US20230183847A1; CA2761776C; JP5588502B2; RU2011150820A; RU2509822C2

Abstract

본 발명의 주제는 내부식 금속 코팅을 갖는 금속 스트립을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
- 용융 금속 욕을 통해 금속 스트립을 통과시키는 단계,
- 4 vol % 산소 및 96 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 낮은 산화력을 갖는 가스를 스트립의 각각의 측면에 분무하는 노즐에 의해 코팅된 금속 스트립을 와이핑하는 단계; 및
- ㆍ 저부에서, 상기 와이핑 노즐의 상부면과 와이핑 라인에 의해,
ㆍ 상부에서, 스트립의 각 측면에서 상기 노즐 바로 위에 배치되어 와이핑 라인에 대해 적어도 10 cm 의 높이를 갖는 2 개의 감금 박스의 상부 부분에 의해, 그리고
ㆍ 측면에서, 상기 감금 박스의 측방향 부품에 의해,
결합된 감금 영역을 통해 스트립을 통과시키는 단계를 포함하며,
상기 감금 영역에서의 분위기는 4 vol % 산소 및 96 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 낮고, 그리고 0.15 vol % 산소 및 99.85 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 높은 산화력을 갖는 것을 특징으로 하는 금속 스트립 제조 방법 뿐만 아니라, 이러한 방법을 구현하는 코팅 설비와 감금식 와이핑 장치 (10; 20; 30) 에 관한 것이다.

Description

개선된 외형을 갖는 코팅된 금속 스트립의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A COATED METAL STRIP WITH AN IMPROVED APPEARANCE}

본 발명은 개선된 외형을 갖는 금속 스트립의 제조 방법, 특히 이것으로 제한하는 것은 아니지만, 육상 모터 차량 (terrestrial motor vehicle) 용 차체 (shell) 부품의 제조용으로 사용되는 금속 스트립의 제조 방법에 관한 것이다.

육상 모터 차량용 부품의 제조를 위한 강판에는, 일반적으로 내부식용 아연계 금속층이 도금되고, 아연계 액체 욕에서의 용융 도금 (hot-dip coating) 에 의해 또는 아연 이온을 포함하는 전해 도금욕에서 전착 (electrodeposition) 함으로써 증착된다.

차체 부품의 제조를 위한 아연 도금 강판은 포밍 작업을 받게 되며, 조립되어 화이트 바디 (body-in-white) 를 형성하며 이후 적어도 1 종의 페인트가 코팅됨으로써 내부식성이 더 좋아지며 매력적인 표면 외형을 제공한다.

이를 위해, 종래에는, 먼저 화이트 바디에 전기영동 코팅 (cataphoretic coating) 이 적용되고, 페인트의 프라이머 코트, 페인트의 베이스 코트 및 선택적으로 바니시 코트가 후속된다. 만족스러운 페인트처리 표면 외형을 얻기 위해서, 일반적으로는, 예컨대, 20 ~ 30 ㎛ 두께의 전기영동 코팅, 40 ~ 50 ㎛ 두께의 페인트 프라이머 코트 및 30 ~ 40 ㎛ 두께의 베이스 코트로 이루어진, 90 ~ 120 ㎛ 의 총 페인트 두께가 도포된다.

페인트 시스템의 두께를 90 ㎛ 미만으로 감소시키기 위해서, 소정의 오토모빌 제조사들은 전기영동 단계를 없애거나 페인트 코트의 수를 감소시켜 생산성을 증가시키는 것에 대해 제안하였다. 그러나, 현재에는, 페인트 시스템의 이러한 두께 감소가 부품의 페인트처리된 표면의 최종 외형에 항상 손상을 주므로 산업적인 생산에서는 구현되지 않는다.

이는, 베이스 기재로서 기능하는 아연계 코팅의 표면이, 소위 "파상도 (waviness) " 를 갖기 때문인데, 이 파상도는, 현재에는, 바디 부품으로 허용되지 않는 소위 "오렌지 필 (orange peel)" 이라는 불리한 점을 갖는 상태에서 두꺼운 코트에 의해서만 보상될 수 있다.

표면의 파상도 (W) 는, 짧은 파장 (＜0.8 mm) 의 기하학적 불규칙도에 해당하는 거칠기 (R) 와 구별되는 매우 긴 파장 (0.8 ~ 10 mm) 을 갖는 약간 의사주기적 (pseudoperiodic) 인 기하학적 불규칙도이다.

본 발명에 있어서, 파상도 프로파일 (㎛ 로 나타냄) 의 산술 평균 (Wa) 은, 판의 표면 파상도를 특징짖는데 사용되고, 파상도는 Wa₀ _. ₈ 로 나타내는 0.8 mm 컷오프 임계값으로 측정된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 스트립의 파상도 (Wa₀ _.8) 가 종래 기술의 스트립보다 작아 종래 기술의 부품과 비교하여 작은 전체 페인트 두께를 필요로 하는 페인트처리된 금속 부품의 제조를 가능케하는 내부식 코팅이 코팅된 금속 스트립의 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 이러한 방법을 구현하는 설비를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 제 1 주제는, 내부식 금속 코팅을 갖는 금속 스트립을 제조하는 방법에 의해 이루어지며, 상기 방법은,

- 용융 금속 욕을 통해 금속 스트립을 통과시키는 단계,

- 4 vol % 산소 및 96 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 낮은 산화력을 갖는 가스를 스트립의 각각의 측면에 분무하는 노즐에 의해 코팅된 금속 스트립을 와이핑하는 단계; 및

- ㆍ 저부에서, 상기 와이핑 노즐의 상부면과 와이핑 라인에 의해,

ㆍ 상부에서, 스트립의 각 측면에서 상기 노즐 바로 위에 배치되어 와이핑 라인에 대해 적어도 10 cm 의 높이를 갖는 2 개의 감금 박스 (confinement box) 의 상부 부분에 의해, 그리고

ㆍ 측면에서, 상기 감금 박스의 측방향 부품에 의해,

결합된 감금 영역을 통해 스트립을 통과시키는 단계를 포함하며,

상기 감금 영역에서의 분위기는 4 vol % 산소 및 96 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 낮고, 그리고 0.15 vol % 산소 및 99.85 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 높은 산화력을 갖는다.

바람직한 구현 방법에 있어서, 본 발명에 따른 방법은, 하기의 특징을 별개로 또는 조합하여 추가로 포함할 수도 있다:

- 감금 박스는 와이핑 라인에 대해 적어도 15 cm, 바람직하게는 20 cm, 심지어 30 cm 의 높이를 갖는다.

- 감금 박스에는 4 vol % 의 산소와 96 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 낮고, 바람직하게는 0.15 vol % 의 산소와 99.085 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 높은 산화력을 갖는 가스가 공급된다

- 와이핑 가스는 질소로 구성된다.

- 금속 스트립은 강 스트립이다.

본 발명의 주제는,

- 금속 스트립을 통과시키는 수단;

- 용융 금속 욕을 포함하는 탱크; 및

- 상기 용융 금속 욕을 나간후 스트립의 경로의 각각의 측면에 배치된 적어도 2 개의 와이핑 노즐로 구성된 감금식 와이핑 장치를 포함하며,

상기 노즐 각각에는 적어도 하나의 가스 출구 오리피스가 제공되며, 스트립과 마주하는 면에서 개방되는 감금 박스 위에 놓여지는 상부면을 포함하고, 상기 각각의 감금 박스는 적어도 하나의 상부 부품과 2 개의 측방향 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비이다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 설비는, 하기 특징을 별개로 또는 조합하여 추가로 포함할 수도 있다:

- 감금 박스의 상부 부품은 단부 플레이트와 상부 플레이트로 구성된다;

- 감금 박스 각각은 노즐의 상부면으로부터 감금 박스의 상부 부품까지 신장하는 일련의 수직방향 블레이드에 의해 구획된다.

- 감금 박스의 측방향 부품의 단부와 스트립 사이의 거리 (D) 는 10 ~ 100 mm 이다.

- 와이핑 라인에 대한 감금 박스의 높이 (H) 는 10 cm 이상이다.

- 감금식 와이핑 장치는 와이핑 노즐의 출구 오리피스의 부품과 마주하는 스트립의 각각의 측면 상에 소음 방지 플레이트를 더 포함한다.

- 감금 박스는 스트립의 에지와 마주하는 소음 방지 플레이트 위에서 감금 박스 사이에 배치되는 에지 감금 피스를 더 포함한다.

- 에지 감금 피스는 수평 방향으로 그리고 수직 방향으로 이동될 수도 있다.

- 에지 감금 피스 각각은 스트립에 평행한 2 개의 직사각형 플레이트로 구성되며, 스트립의 에지에 마주하여 배치된 측방향 플레이트에 의해 연결된다.

- 에지 감금 피스 각각은, 스트립이 지나는 평면에 경사져 스트립의 에지에 마주하여 배치된 수직 방향 에지를 따라 함께 결합되는 2 개의 직사각형 플레이트로 구성된다.

- 에지 감금 피스는, 감금 박스의 측방향 부품과 접촉하기 위해서 스트립이 지나는 평면에 충분히 경사진 직사각형 플레이트를 연결하는 복귀 수단을 더 포함한다.

- 설비는, 감금 박스 사이에 배치되어 스트립의 에지와 마주하며 와이핑 노즐의 출구 오리피스의 부품과 마주하기 위해서 신장하는 에지 감금 피스를 포함한다.

- 와이핑 노즐에는 코팅될 스트립의 폭과 적어도 동일한 폭을 갖는 길이방향 슬롯의 형태로 단일 출구 오리피스가 제공된다.

본 발명의 추가의 주제는 상기 규정된 바와 같은 감금식 와이핑 장치이다.

본 발명의 특징 및 이점은 비제한적인 실시예로 주어진 하기 명세서를 참조하여 더 명백해질 것이다.

도 1 은 탱크 (2) 에 포함된 용융 금속을 갖는 도금욕 (1) 전체를 연속 통과하는 강 스트립과 같은 금속 스트립 (B) 의 제조 단계를 포함하는 본 발명에 따른 방법의 제 1 단계를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 사시도이다.
도 4 는 도 3 의 장치의 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 사시도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 사시도이다.
도 7 은 도 6 의 장치의 단면도이다.
도 8 은 도 6 의 장치의 상면도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 저면도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 상면도이다.

도 1 은 탱크 (2) 에 포함된 용융 금속을 갖는 도금욕 (coating bath)(1) 전체를 연속 통과하는 강 스트립과 같은 금속 스트립 (B) 의 제조 단계를 포함하는 본 발명에 따른 방법의 제 1 단계를 도시한다. 이 도금욕 (1) 에 담금처리되기 전에, 스트립 (B) 은 특히 표면 준비를 위해, 일반적으로 노에서 풀림 조작을 받게된다.

산업 현장에서, 스트립 통과 속도는 일반적으로, 예컨대, 40 m/분 ~ 200 m/분, 바람직하게는 120 m/분 초과 또는 심지어 150 m/분 초과이다.

본 발명에 따른 방법에 사용된 도금욕의 조성은, 특히 아연 또는 아연 합금계일 수도 있지만, 알루미늄 또는 알루미늄 합금계일 수도 있다. 이들 원소들 양자는 부식으로부터 스트립을 보호한다.

도금욕의 조성은, Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr 또는 Bi 와 같은 선택적인 추가 원소의 중량 % 로 0.3 % 까지 함유할 수도 있다. 이러한 다양한 원소들은 특히, 예컨대 코팅의 내부식성 또는 코팅의 취성 또는 코팅의 접착을 개선하기 위해 사용될 수도 있다. 코팅의 특성에 영향을 미치는 것으로 당업자에게 알려진 것들이 의도된 보상의 목적으로 사용될 수 있다. 또한, 이들 원소가 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 파상도 제어를 간섭하지 않는 것이 확인된다. 이러한 소정 상황 하에서, 그러나, 0.01 % 미만, 또는 심지어 0.005 % 미만의 티타늄 함량으로 제한하는 것이 바람직한데, 이는 이 원소는 오토모빌 제조자에 의해 사용되는 탈지욕 (degreasing bath) 또는 인산염처리욕 (phosphating bath) 에서의 오염 문제를 유발할 수도 있기 때문이다.

마지막으로, 욕은 탱크로 공급된 잉곳으로부터 또는 욕을 통과한 스트립으로부터 유래하는 불가피적 불순물을 포함할 수도 있다. 이에 따라, 이들은 특히, 이온 등을 포함할 수도 있다.

이 욕은, 액상선에서 +10 ℃ ~ 750 ℃ 사이의 온도에서 유지되며, 액상선의 온도는 그의 조성에 따라 변한다. 본 발명에 사용된 코팅의 범위에 대해, 따라서, 이 온도는 350 ℃ ~ 750 ℃ 일 것이다. 액상선은, 합금이 전체적으로 용융 상태를 초과하는 온도임이 상기될 것이다.

탱크 (2) 를 통과한 후, 양쪽면이 코팅된 금속 스트립 (B) 은 이후, 스트립 (B) 의 각각의 측면에 배치된 노즐 (3) 에 의해 와이핑 작업을 받게되며 노즐은 스트립 (B) 의 표면 상에 와이핑 가스를 분무한다. 당업자에게 잘 알려진 이러한 종래의 작업은, (아직 응고되지 않았지만) 코팅의 두께가 정교하게 조정될 수 있게 한다.

본 발명에 따른 방법의 본질적인 특징 중 하나는, 4 vol % 산소 및 96 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 낮은 산화력을 갖는 와이핑 가스를 선택하는 단계로 이루어진다. 특히, 순수 질소 또는 순수 아르곤, 또는 질소 또는 아르곤의 혼합물과 예컨대, 산소, CO/CO₂ 혼합물 또는 H₂/H₂O 혼합물과 같은 산화성 가스를 사용할 수도 있다. 불활성 가스의 추가 없이, CO/CO₂ 혼합물 또는 H₂/H₂O 혼합물을 사용할 수도 있다.

와이핑 단계 후에, 본 발명에 따른 방법의 다른 본질적인 특징은,

- 저부에서, 와이핑 노즐 (3) 의 상부 외부면과 와이핑 라인 (L) 에 의해,

- 상부에서, 스트립의 각 측면에서 와이핑 노즐 (3) 바로 위에 배치되어 와이핑 라인 (L) 에 대해 적어도 10 cm 의 높이를 갖는 2 개의 감금 박스 (C) 의 상부 부분에 의해, 그리고

- 측면에서, 감금 박스 (C) 의 측방향 부품에 의해,

결합된 감금 영역을 통한 통과이며,

감금 영역에서의 분위기는 4 vol % 산소 및 96 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 낮고, 그리고 0.15 vol % 산소 및 99.85 vol % 의 질소로 구성된 분위기의 산화력보다 더 높은 산화력을 갖는다.

스트립을 둘러싼 분위기의 산화력을 결정하기 위해서, 분위기의 등가의 평형 산소 분압이 평가된다.

단지 존재하는 산화성 가스가 불활성 가스 (질소 또는 아르곤) 와 혼합되는 O₂ 라면, 이 압력은 적절한 센서에 의해 실시간으로 측정될 수 있는 O₂ 의 체적 함량과 동일하다.

예컨대 H₂O 또는 CO₂ 와 같은 다른 산화성 가스가, 예컨대, H₂ 또는 CO 와 같은 환원성 가스와 혼합되어 존재한다면, 등가의 산소 분압은 당해 가스 온도에서의 질량 작용의 법칙에 의해 계산된다.

예컨대, H₂/H₂O 쌍에 대해서, 반응을 하기와 같이 나타낸다:

H₂ + 1/2 O₂ ↔ H₂O

열동력학적 평형시, 가스의 분압은 하기 식을 준수한다.

여기서, R 은 완전 가스 상수 (perfect gas constant) 이며, T 는 가스의 켈빈 온도이며, ΔG 는 열동력학표에서 발견될 수도 있는 반응과 관련된 자유 에너지의 변화이며, 상수 (R) 에 대해 취해진 값에 따라 몰당 칼로리 또는 몰당 주울이다.

pO₂ 값, 즉 당해 가스 혼합물을 위한 등가의 평형 산소 분압은 상기 식으로부터 얻어진다.

본 발명의 명세서 내에서, 감금 분위기에서 pO₂ 는 0.0015 ~ 0.04 이어야 한다.

본 발명자들은, 본 발명에 따른 와이핑 가스를 사용하고, 스트립이 이러한 감금 영역을 통과하게 함으로써, 놀랍게도, 종래 기술의 코팅된 스트립의 파상도보다 더 작은 파상도를 갖는 코팅이 얻어진다는 사실을 발견하였다.

본 출원의 명세서 내에서, 용어 "와이핑 라인" 은, 도 1 에서 L 로 나타내는 바와 같이 와이핑 가스에 의해 후속되는 최소 경로에 해당하는 노즐과 스트립을 연결하는 최단 세그먼트를 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명에 따른 방법에서 사용된 감금 박스에는, 낮은 산화력을 갖는 가스, 또는 불활성 가스가 공급될 수도 있고, 또는 노즐로부터 배출되는 와이핑 가스의 흐름에 의해 단순하게 공급될 수도 있다.

와이핑 가스의 산화력은, 4 vol % 산소 및 96 vol % 의 질소로 구성된 혼합물의 산화력으로 제한되는데, 이는 이 정도를 초과하는 산화는, 코팅의 파상도를 종래 기술보다 개선하지 못하기 때문이다.

이에 반해, 감금 분위기의 산화력에 대한 하한은, 0.15 vol % 산소 및 99.85 vol % 의 질소로 구성된 혼합물의 산화력으로 제한설정되는데, 이는 이러한 감금 분위기가 충분한 산화성이 아니라면, 이 분위기의 사용이 아직 응고되지 못한 코팅으로부터 아연 증발을 촉진시키며, 이러한 증기는 감금 박스를 오염시키고, 그리고/또는 스트립에 재증착될 수도 있으며, 이에 의해 받아들일 수 없는 가시적 결함을 유발하기 때문이다.

모든 종류의 와이핑 노즐이 본 발명에 따른 방법을 구현하는데 사용될 수도 있지만, 블레이드 형상의 출구 오리피스, 코팅될 스트립의 폭을 초과하는 폭을 갖는 노즐을 선택하는 것이 특히 더 바람직한데, 이는 이러한 형식의 노즐이 와이핑 영역의 저부 부분을 적절하게 감금할 수 있기 때문이다. 특히, 도 1 에 개략적으로 도시된 바와 같이, 삼각형 형상의 단면을 갖는 노즐이 유리하게 사용될 수도 있다. 이러한 노즐은 일반적으로, 도금욕의 표면 위에서 30 cm 또는 심지어 40 cm 에 위치된다.

이러한 설정을 주목함으로써, 하기의 실험에서 나타낸 바와 같이, 당해 코팅의 파상도의 놀랍고도 상당한 감소가 관찰된다.

코팅된 스트립이 완전히 냉각되면, 스킨 패스 작업이 실행될 수도 있고, 이 작업은 후속의 포밍 공정을 용이하게 하는 조직 (texture) 을 부여할 수 있다. 이는, 스킨 패스 작업이 스트립의 표면에 충분한 거칠기를 부여하여, 포밍 공정이 그 위에서 적절하게 실행되어 이 공정 전에 형성된 스트립에 적용된 오일의 양호한 보유를 촉진시키기 때문이다.

이러한 스킨 패스 작업은 일반적으로 육상 모터 차량용 보디 부품의 제조를 위해 의도된 금속 판 용으로 실행된다. 본 발명에 따른 금속 판이 예컨대 가전 제품을 제조하도록 의도된다면, 이러한 추가 작업은 실행되지 않는다.

스킨 패스되거나 되지 않은 시트가, 이후 예컨대, 인발, 벤딩 또는 프로파일링, 바람직하게는 인발에 의한 포밍 공정을 받게되어 페인트 처리될 수 있는 부품을 형성한다. 가전 제품용 부품인 경우에, 페인트의 이러한 코트는, 그 자체로 공지된 물리적 및/또는 화학적 수단에 의해 선택적으로 베이킹될 수도 있다. 이를 위해, 페인트 처리된 부품은 고온 공기 또는 인덕션 오븐을 통과하거나 또는 UV 램프 아래 또는 전자 비임 장치 아래를 통과할 수도 있다.

오토모빌 부품의 제조를 위해서, 금속 판은 전기영동 욕에 담금처리되고, 후속하여 페인트의 프라이머 코트, 페인트의 베이스 코트 및 선택적으로 바니시 탑 코트가 도포된다.

부품에 전기영동 코팅을 도포하기 전에, 미리 탈지처리되고, 인산염 처리되어 상기 코팅이 부착되는 것을 보장한다. 전기영동 코팅은, 부품에 추가적인 내부식성을 제공한다. 일반적으로 스프레이 코팅에 의해 도포된 페인트의 프라이머 코트는 부품의 최종 외형을 준비하여, 스톤 치핑 (stone chipping) 및 UV 방사로부터 부품을 보호한다. 페인트의 베이스 코트는 부품에 부품의 색과 부품의 최종 외형을 제공한다. 바니시 코트는 부품의 표면에 양호한 기계 강도, 공격적인 (aggressive) 화학물질에 대한 양호한 내성 및 매력적인 표면 외형을 제공한다.

아연 도금 부품을 보호하고 최적의 표면 외형을 보장하기 위해 사용된 페인트 (또는 페인트 시스템) 의 코트는, 예컨대, 10 ~ 20 ㎛ 두께의 전기영동 코팅, 30 ㎛ 미만의 두께의 페인트 프라이머 코트 및 40 ㎛ 미만의 두께의 페인트 베이스 코트를 갖는다.

페인트 시스템이 바니시 코트를 추가로 포함하는 경우에, 페인트의 다양한 코트의 두께는, 일반적으로 다음과 같다:

- 전기영동 코팅 : 10 ~ 20 ㎛ 미만,

- 페인트의 프라이머 코트 : 20 ㎛ 미만,

- 페인트의 베이스 코트 : 20 ㎛ 미만, 바람직하게는 10 ㎛ 미만, 및

- 바니시 코트 : 바람직하게는, 30 ㎛ 미만

또한, 페인트 시스템은, 전기영동 코팅을 포함하지 않을 수도 있고, 단지 페인트의 프라이머 코트와 페인트의 베이스 코트 및 선택적으로 바니시 코트를 포함할 수도 있다.

시험

가변 조성의 욕을 포함하는 탱크를 통과하는 IF-Ti 강제의 냉간 압연식 금속 스트립 상에서 시험이 실행된다. 이 욕은 조성의 액상선을 70 ℃ 초과하여 유지된다.

욕을 나가자마자, 얻어진 코팅에는 2 개의 종래의 노즐에 의해 질소가 와이핑되어 약 7 ㎛ 의 코팅 두께가 얻어진다.

도금욕의 출구와 포스트 와이핑 (post-wiping) 영역 사이의 강 스트립의 경로는 다음과 같이 4 개의 영역으로 세분화된다:

- 도금욕의 출구로부터 와이핑 라인 아래 10 cm 의 거리까지인 영역 (1),

- 영역 (1) 의 단부로부터 와이핑 라인까지인 영역 (2),

- 영역 (2) 의 단부로부터 와이핑 라인 위 10 cm 까지인 영역 (3), 및

- 영역 (3) 의 단부로부터 금속 코팅의 응고 지점까지인 영역 (4).

이들 영역 각각에는, 하기 표에 나타낸 바와 같은 산소의 체적 분율 또는 공기로 구성된 다양한 질소계 분위기를 갖는 감금 박스가 배치된다. 특정 센서가 박스 내의 산소 함량을 체크하기 위해서 사용된다.

3 개의 일련의 시편이 코팅되었던 판으로부터 취해진다. 첫번째의 시편은 추가로 변형되지 않고, 두번째의 시편은 3.5 % 비등방성 변형율 (마르시니악 (Marciniak)) 모드에서 인발되고, 세번째의 시편은 먼저 1.5 % 연신율로 스킨 패스 작업을 받고 이후, 두번째의 시편과 같이 인발처리된다.

시험이 처리됨에 따라, 파상도 (Wa₀ _.8) 가 측정된다. 이러한 측정은 50 mm 길이에 걸쳐 판의 프로파일을 판정하기 위해서 슬라이드 (slide) 없이 기계적 탐침 (probe) 를 사용하여 이루어지며, 압연 방향으로 45°에서 측정된다. 5 차 다항식 (5th order polynominal) 에 의한 일반적인 형상의 근사치가 얻어진 신호로부터 판정된다. 이후, 파상도 (Wa) 가 0.8 mm 컷오프 임계값을 갖는 가우스 필터 (gaussian filter) 에 의해 거칠기 (Ra) 로부터 분리된다. 얻어진 결과가 하기 표에 부여된다.

시험의 결과를 조사하면, 방법이 다양한 형식의 코팅에 적용될 수 있다는 것을 명확하게 알 수도 있다.

게다가, 코팅의 파상도의 레벨에 대한 방법의 영향을 알 수도 있다. 특히, 시험 1, 3, 5, 7, 11, 13 및 17 은, 와이핑 분위기가 제어되지 못할 때, 파상도가 만족스럽지 못한 레벨임을 나타낸다.

시험 8 및 14 는, 과도하게 높은 산소 함량을 가져 따라서 과도하게 높은 산화력을 갖는 와이핑 분위기가 둘다에서 만족스러운 레벨이 얻어지지 못하지만, 종래 기술보다는 약간 양호한 것을 나타낸다.

시험 10 및 16 은, 감금 분위기에서 최소의 산화력을 유지할 필요성과 도금욕 상에서 스트립을 감금하지 않을 필요성을 나타내어, 허용 불가한 가시적 결함을 유발하는 아연 증발이 방지됨을 추가로 나타낸다.

본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해서, 본 발명자들은 다양한 감금식 와이핑 장치를 개발하였으며, 이들 장치는 첨부의 도 2 내지 도 10 을 참조로 비제한적인 예시를 통해 설명된다.

도 2 는 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 사시도이다.

도 3 은 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 사시도이다.

도 4 는 도 3 의 장치의 단면도이다.

도 5 는 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 사시도이다.

도 6 은 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 사시도이다.

도 7 은 도 6 의 장치의 단면도이다.

도 8 은 도 6 의 장치의 상면도이다.

도 9 는 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 저면도이다.

도 10 은 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치의 실시형태의 상면도이다.

먼저, 도 3 을 참조하면, 도 3 은 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치 (20) 의 제 1 실시형태를 도시하며, 이 장치는 스트립 (B) 의 각각의 측면 상에서 동일 레벨에 배치된 2 개의 동일한 와이핑 노즐 (3) 을 포함한다. 이러한 와이핑 노즐 (3) 은 일반적인 삼각형 형상을 가지며, 각각 2 개의 측방향 삼각형 플레이트 (5, 5')(도시 생략) 에 의해 함께 고정되는 2 개의 길이 방향 금속 플레이트 (4, 4') 로 구성된다. 길이 방향 금속 플레이트 (4, 4') 는 서로 연결되어, 이들 사이에서 얇은 슬롯을 유지하여 (도시 생략된 수단에 의해 이송된) 가압 와이핑 가스가 이 슬롯을 통과하게 한다.

감금식 와이핑 장치 (20) 는 각각의 노즐 (3) 의 상부 외부면 (상기 공간은 상부 금속 플레이트 (4) 로부터 형성됨) 상에 각각 배치되어 상기 플레이트에 용접되는 2 개의 감금 박스 (21, 22) 를 포함한다. 이 박스 (22) 는 2 개의 측방향 플레이트 (24) 와 수평방향 플레이트 (25) 와 수직 방향 플레이트 (23) 로 구성된 상부 부품의 조립체로 구성된다. 플레이트 (24, 25) 는 바람직하게는 동일한 폭을 가지며, 이 폭은 노즐 (3) 의 깊이 이하일 수도 있다.

박스 (21) 는 박스 (22) 의 모든 지점에서 동일하다.

마지막으로, 감금식 와이핑 장치 (20) 는 소위 "소음 방지 배플 (antinoise baffle)" 인 2 개의 금속 플레이트 (6) 를 포함하며, 이의 기능은 각각의 노즐 (3) 로부터 발산된 와이핑 가스 스트림이 스트립 (B) 이 존재하지 않는 측방향 영역에서 서로 마주치는 것을 방지한다. 이에 의해, 가변 폭의 스트립이 동일한 코팅 설비를 통해 빠져나갈 수 있고, 이러한 플레이트 (6) 의 삽입은, 특히 매우 큰 진폭의 음향 진동 (sound vibration) 이 발생하는 것을 방지하는데 유용하다.

이제 도 4 를 참조하면, 도 4 는, 2 개의 와이핑 노즐 (3) 이 도시되어 있고, 화살표는 스트립의 각 측면 상의 와이핑 가스의 스트림을 나타내는 도 3 의 장치의 단면도를 도시한다. 감금 박스 (21, 22) 의 높이 (H) 는 와이핑 라인과 박스의 상부 부품 사이에서 측정된다. 본 발명에 따른 방법에서, 이 높이는 파상도에 관해 만족스러운 결과를 얻기 위해서 적어도 10 cm 이어야 한다.

박스 (21, 22) 와 스트립 (B) 을 분리하는 거리 (D) 는 측방향 플레이트 (24) 와 상부 플레이트 (25) 의 폭에 따라 변한다. 다양한 실험의 완료로, 본 발명자들은, 10 ~ 100 mm 사이의 거리 (D) 가 와이핑 가스가 만족스럽게 추출되는 것을 허용하며, 그들 사이의 임의의 접촉을 회피하기 위해서 스트립 (B) 의 경로부터 충분히 떨어져 유지되는 것을 증명하였다.

노즐 (3) 의 단부와 스트립 (B) 사이의 거리 (Z) 는, 종래와 같이 바람직하게는 3 ~ 25 mm 이다.

이제 도 2 를 참조하면, 도 2 는 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치 (10) 의 다른 실시형태를 도시한다. 이전과 같이, 이 장치는 도 3 의 경우에서 기재한 바와 동일한 와이핑 노즐 (3) 과 소음 방지 플레이트 (6) 를 포함한다.

추가로, 와이핑 노즐 (3) 의 상부면에 배치되어 고정되는 2 개의 감금 박스 (11, 12) 를 포함한다. 박스 (12) 는 2 개의 삼각형의 측방향 플레이트 (14) 가 결합된 경사진 상부 플레이트 (13) 를 포함한다. 박스 (11) 는 박스 (12) 와 동일하다.

도 3 의 박스에 관해서는, 박스 (11, 12) 는, 최대의 경우에 노즐 (3) 의 깊이와 동일할 수도 있는 폭을 갖는다.

본 실시형태에서, 감금 박스 (11, 12) 의 높이 (H) 는 플레이트 (13) 의 상부 에지와 와이핑 라인 사이에서 측정된다.

본 실시형태는, 특히 도 3 에서의 체적보다 더 작은 체적을 봉입하는 이점을 가짐으로써, 이러한 가스를 공급할 필요가 있을 때 소비되는 불활성 가스의 양을 작게하고 감금 분위기를 쉽게 제어할 수 있게 한다.

이하 도 5 를 참조하면, 도 5 는 본 발명에 따른 감금식 와이핑 장치 (30) 의 다른 실시형태를 도시한다. 이 장치는 도 3 의 와이핑 장치 (20) 와 전체적으로 동일하며, 특히 수평 방향 플레이트 (35) 에 결합된 수직 방향 플레이트 (33) 로 구성된 상부 부품과 측방향 부품 (34) 을 포함하는 2 개의 감금 박스 (31, 32) 를 갖는다. 또한, 각각의 박스 (31, 32) 는 와이핑 노즐 (3) 의 상부면으로부터 감금 박스 (31, 32) 의 상부 부품 (35) 까지 신장하는 일련의 수직 방향 블레이드 (36) 에 의해 구획된다.

이러한 특별한 배열체는, 감금 박스 (31, 32) 내로의 산소의 유입을 제한하는 이점을 갖는다.

도 6 은, 소음 방지 플레이트 (6) 위에서 스트립 (B) 의 에지에 마주하여 감금 박스 (21, 22) 사이에 배치된 에지 감금 피스 (26) 를 추가로 포함하는 것을 제외하고는, 도 3 에 도시된 것과 유사한 본 발명에 따른 감금 장치의 다른 실시형태를 도시한다. 이들의 이름이 가리키는 바와 같이, 이러한 에지 감금 피스는 스트립의 에지를 따라 스트립 (B) 을 둘러싸는 분위기를 추가로 감금하는 기능을 갖는다.

바람직한 실시형태에서, 이러한 에지 감금 피스는 다양한 형식의 코팅될 스트립에 맞추기 위해서 수평 방향 및 수직 방향으로 이동할 수도 있다.

도 6 에 도시된 실시형태에서, 에지 감금 피스 (26) 는 스트립 (B) 에 평행하며, 스트립 (B) 의 에지에 마주하여 배치된 측방향 플레이트에 의해 결합되는 2 개의 직사각형 플레이트로 구성된다.

도 7 은 소음 방지 플레이트 (6) 위의 감금 피스 (26) 의 상대 위치를 도시한다.

도 8 에 도시된 바와 같이, 측방향 플레이트의 폭 (C) 은, 소망하는 에지 감금의 범위에 따라 변할 수 있다.

도 9 는 본 발명에 다른 감금 피스의 다른 실시형태를 도시한다. 피스 (27) 는, 스트립 (B) 이 지나는 평면으로 경사져 스트립 (B) 의 에지와 마주하는 수직한 에지를 따라 결합되는 2 개의 직사각형 플레이트로 구성된다.

본 실시형태는 도 6 에 도시된 설계보다 더 많은 산소의 유입을 제한하는 이점을 갖는다. 2 개의 직사각형 플레이트의 경사진 위치 결정은 박스의 내측으로부터 외부측을 향한 가스의 흐름을 촉진시켜 외부측으로부터 박스의 내부를 향한 가스의 흐름을 저지한다.

도 10 은 스프링 형태를 취하며 경사진 직사각형 플레이트와 함께 연결되는, 복귀 수단 (29) 을 감금 피스 (28) 가 추가로 포함하는 본 발명에 다른 감금 피스의 다른 실시형태를 도시한다. 이러한 플레이트는, 감금 박스 (21, 22) 의 측방향 부품과 접촉되도록 스트립 (B) 이 지나는 평면에 경사진다.

전술한 에지 감금 피스는 소음 방지 플레이트 (6) 의 상부에 배치된다. 그러나, 감금 피스에 소음 방지 플레이트 기능을 부여하기 위해서 와이핑 노즐의 출구 오리피스 만큼 멀리 이들을 신장할 수 있어, 이러한 플레이트의 사용을 무의미하게 만든다.

Claims

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- 금속 스트립을 통과시키는 수단;
- 용융 금속 (1) 욕을 포함하는 탱크 (2); 및
- 상기 용융 금속 (1) 욕을 나간후 스트립의 경로의 각각의 측면에 배치된 적어도 2 개의 와이핑 노즐 (3) 로 구성된 감금식 와이핑 장치 (10; 20; 30) 를 포함하며,
상기 노즐 (3) 각각에는 적어도 하나의 가스 출구 오리피스가 제공되며, 스트립과 마주하는 면에서 개방되는 감금 박스 (11, 12; 21, 22; 31, 32) 위에 놓여지는 상부면 (4) 을 포함하고, 상기 각각의 감금 박스 (11, 12; 21, 22; 31, 32) 는 적어도 하나의 상부 부품 (13; 23, 25; 33, 35) 과 2 개의 측방향 부품 (14; 24; 34) 을 포함하고, 상기 감금 박스 (31, 32) 각각은 노즐 (3) 의 상부면으로부터 상기 감금 박스 (31, 32) 의 상부 부품 (35) 까지 신장하는 일련의 수직방향 블레이드 (36) 에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
제 6 항에 있어서,
상기 감금 박스 (21, 22; 31, 32) 의 상부 부품은 단부 플레이트 (23; 33) 와 상부 플레이트 (25; 35) 로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 6 항에 있어서,
상기 감금 박스 (11, 12; 21, 22; 31, 32) 의 측방향 부품 (14; 24; 34) 의 단부와 스트립 사이의 거리 (D) 는 10 ~ 100 mm 인 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 6 항에 있어서,
와이핑 라인에 대한 상기 감금 박스 (11, 12; 21, 22; 31, 32) 의 높이 (H) 는 10 cm 이상인 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 6 항에 있어서,
상기 감금식 와이핑 장치 (10; 20; 30) 는 상기 와이핑 노즐 (3) 의 출구 오리피스의 부품과 마주하는 스트립의 각각의 측면 상에 소음 방지 플레이트 (6) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 14 항에 있어서,
상기 감금 박스 (11, 12; 21, 22; 31, 32) 는 스트립의 에지와 마주하는 상기 소음 방지 플레이트 (6) 위에서 상기 감금 박스 (11, 12; 21, 22; 31, 32) 사이에 배치되는 에지 감금 피스 (26; 27; 28) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 16 항에 있어서,
상기 에지 감금 피스 (26; 27; 28) 는 수평 방향으로 그리고 수직 방향으로 이동될 수도 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 16 항에 있어서,
상기 에지 감금 피스 (26) 각각은 스트립에 평행한 2 개의 직사각형 플레이트로 구성되며, 스트립의 에지에 마주하여 배치된 측방향 플레이트에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 16 항에 있어서,
상기 에지 감금 피스 (27; 28) 각각은, 스트립이 지나는 평면에 경사져 스트립의 에지에 마주하여 배치된 수직 방향 에지를 따라 함께 결합되는 2 개의 직사각형 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 22 항에 있어서,
상기 에지 감금 피스 (28) 는, 상기 감금 박스 (21, 22) 의 측방향 부품과 접촉하기 위해서 스트립이 지나는 평면에 경사진 상기 직사각형 플레이트를 연결하는 복귀 수단 (29) 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 6 항에 있어서,
상기 감금 박스 (11, 12; 21, 22; 31, 32) 사이에 배치되어 스트립의 에지와 마주하며 상기 와이핑 노즐 (3) 의 출구 오리피스의 부품과 마주하기 위해서 신장하는, 에지 감금 피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 6 항에 있어서,
상기 와이핑 노즐 (3) 에는 코팅될 스트립의 폭과 적어도 동일한 폭을 갖는 길이방향 슬롯의 형태로 단일 출구 오리피스가 제공되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립의 연속 용융 도금용 설비.
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제 6 항에서 규정된 바와 같은 감금식 와이핑 장치 (10; 20; 30).