KR101518572B1 - 도금강판 제조장치 - Google Patents

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KR101518572B1
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Abstract

도금강판 제조장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예는 에어나이프에서 분사되는 기체의 분사 조건을 조절하여 도금강판 제조시 발생하는 표면 결함을 최소화하도록 한 도금강판 제조장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 제조장치는 도금물이 저장된 도금조; 상기 도금조로 강판을 연속으로 침지하며 강판 표면에 도금층을 형성하는 연속도금라인; 상기 연속도금라인에 제공되어 강판에 기체를 분사하여 도금층의 두께를 조절하는 에어나이프; 및 상기 에어나이프의 후류측에 제공되어 상기 강판에 도금된 도금층이 용융되며 확산되도록 열풍을 분사하는 열풍노즐유닛;을 포함한다.

Description

도금강판 제조장치 {PLATING STRIP MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 도금강판 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도금강판 제조시 발생하는 표면 결함을 최소화하도록 개선된 도금강판 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 도금강판 제조장치는 압연된 강판 스트립을 연속으로 공급하여 일정한 온도로 열처리 작업을 한 다음, 이를 도금욕조에 통과시켜 강판의 표면에 도금층을 형성하는 장치이다.
이러한 도금강판 제조장치의 일례로는, 자동차 산업 등에 많이 사용되는 용융아연 도금장치가 대표적이다.
종래의 용융아연 도금장치는 용융아연이 저장된 도금조를 포함하고, 이 용융아연 도금조에 강판이 침지된 후 이동하도록 제공되어 강판을 연속적으로 아연도금할 수 있도록 한 장치이다.
한편, 강판은 용융아연 도금조에 일단이 침지된 스나우트로부터 공급되어 싱크롤에 의해 용융아연에 침지되며 용융아연 도금이 이루어진 후, 안내롤 및 에어나이프를 통과하는 과정에서 일정한 두께 등으로 조절된다.
그러나, 종래의 용융아연 도금장치는 도금강판이 에어나이프를 통과하는 과정에서 에어나이프에서 분사되는 기체로 인한 냉각 편차가 발생하고 있으며, 이러한 냉각 편차에 의해 도금 강판 표면의 도금 부착량 편차가 가중되어 강판의 표면에 도금이 사선 형태의 무늬로 나타나는 표면결함인 체크 마크(check mark)가 발생하고 있으며, 이에 따라 도금강판의 품질을 저하시키는 요인이 되고 있다.
또한, 도금강판의 표면결함인 체크 마크는 도금량이 많을수록 증가하며, 도금강판의 진행속도가 증가할수록 선명하게 발생한다.
이에 따라 종래에는 도금강판에 발생하는 체크 마크를 저감하기 위해 도금강판의 진행속도를 낮추어 도금강판을 제조하고 있으나, 이로 인해 도금강판의 생산성이 저하되고 있는 실정이다. 이에 따라 종래의 도금강판 제조속도를 저하시키지 않으면서도, 체크 마크 등의 표면결함의 발생을 억제하기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 에어나이프에 의해 두께가 조절되는 과정에서 불규칙한 표면을 갖는 강판의 도금층을 재용융하여 확산함으로써 균일한 표면이 형성되도록 하여 도금강판 제조시 발생하는 표면 결함을 최소화하는 도금강판 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 제조장치는 도금조로 강판을 연속으로 침지하며 강판 표면에 도금층을 형성하는 연속도금라인; 상기 연속도금라인에 적용되어 도금층의 두께를 조절하는 에어나이프; 및 상기 연속도금라인에서 상기 에어나이프에 의해 두께가 조절된 상기 강판의 도금층이 재용융되며 확산되어 균일화되도록 열풍을 분사하는 열풍노즐유닛;을 포함하고, 상기 열풍노즐유닛은 상기 강판의 폭에 대응하여 기체를 분사하도록 제공된 노즐본체와, 상기 노즐본체로 고압의 기체를 공급하도록 연계된 기체공급부와, 상기 기체공급부에 제공되어 상기 노즐본체로 공급되는 기체를 가열하도록 제공된 가열부를 포함하고, 상기 노즐본체는 출구의 상, 하부가 오므려지도록 형성된 경사면을 포함하고, 상기 노즐본체의 내부에 제공되어 상기 노즐본체의 상, 하부면과 이격되어 공기 유동공간을 형성하고, 중앙 공간은 차폐하는 격판을 포함하고, 상기 격판은 축열식 세라믹을 포함한다.
삭제
또한, 상기 열풍노즐유닛은 상기 가열부에 가열되어 상기 강판으로 분사되는 기체의 온도를 측정하는 제1온도센서와, 상기 강판의 온도를 측정하는 제2온도센서와, 상기 제2온도센서에 감지된 강판의 온도에 따라 상기 강판으로 분사되는 온도가 대응되도록 상기 제1온도센서를 이용하여 상기 가열부의 가열온도를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
삭제
삭제
또한, 상기 도금강판 제조장치는 아연도금강판 제조장치를 포함하고, 상기 열풍노즐유닛은 410 내지 430℃의 온도로 열풍을 분사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에어나이프를 통과하며 도금두께가 조절되는 과정에서 도금부착량의 편차가 발생하더라도 후류측에 위치한 열풍노즐유닛을 통과하는 과정에서 도금물이 용융되어 재확산되는 과정을 통해 도금부착량의 편차를 줄일 수 있으며, 이에 따라 도금강판의 표면에 체크 마크 등의 표면 결함의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이와 같이 도금강판의 표면 결함을 방지함에 따라 도금강판의 통판 속도를 증가시켜 도금강판의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 도금강판의 도금 품질 향상에도 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 제조장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 제조장치의 열풍노즐유닛을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 제조장치의 열풍노즐유닛의 일부를 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 A부분을 확대한 단면도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 제조장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 제조장치의 열풍노즐유닛을 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금강판 제조장치의 열풍노즐유닛의 일부를 도시한 단면도이다. 도 4는 도 3의 A부분을 확대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예의 도금강판 제조장치(10)는 강판(S)에 도금층을 형성하기 위한 도금물(22)이 저장된 도금조(20)를 포함할 수 있다.
이러한 도금조(20)는 상부가 개방된 용기 형태로 제공될 수 있다.
또한, 도금조(20)에는 강판(S)이 연속적으로 공급되며 도금물(22)에 침지되도록 제공되며, 도금조(20)의 내부에는 도금물(22)에 침지된 강판(S)이 후속 공정으로 방향을 바꿀 수 있도록 싱크롤(24)이 제공될 수 있다.
도금조(20)로 공급되는 강판(S)은 일단이 도금물(22)에 침지되어 비스듬하게 설치되는 스나우트(26)에 의해 공급이 안내될 수 있다.
스나우트(26)의 내부는 불활성 가스가 공급될 수 있으며, 이에 따라 강판(S)이 공기와 접촉하여 발생하는 산화를 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 도금강판 제조장치(10)는 도금조(20)로 공급된 강판(S)이 도금물(22)에 침지된 후, 싱크롤(24)에 의해 방향이 바뀌며 수직 상방으로 빠져나가는 과정에서 도금이 이루어질 수 있다.
한편, 이러한 연속도금라인에는 도금조(20)를 빠져나온 강판(S)의 진행을 안내하기 위한 복수의 안내롤(28)이 더 설치될 수 있다.
또한, 연속도금라인에는 강판(S)의 이동선상을 기준으로 양측에 쌍을 이루어 에어나이프(40)가 설치될 수 있다.
에어나이프(40)는 강판(S)의 표면으로 고압의 기체를 분사하도록 제공되며, 이와 같이 에어나이프(40)에 의해 분사되는 고압의 기체에 의해 강판(S)에 도금된 도금층(Y)의 두께를 조절할 수 있다. 이와 같이, 에어나이프(40)는 강판(S)에 도금된 도금층(Y)의 두께를 조절하는 기능을 하게 되며, 이와 함께 강판(S)에 도금된 도금층(Y)을 냉각시킬 수 있다.
이때, 강판(S)에 도금된 도금층(Y)은 에어나이프(40)에 의해 냉각되는 과정에서 고압의 기체에 의해 형성되는 기류에 의해 냉각 편차가 발생할 수 있다. 즉, 고압의 기체가 강판(S)의 표면에 분사될 때, 고압의 기체에 난류가 발생할 수 있으며, 이러한 불균일한 기체의 이동에 의해 도금층(Y)의 두께 편차가 발생할 수 있다.
이러한 도금층(Y)의 두께 편차는 강판(S)의 이동속도가 빠를수록 더 커질 수 있으며, 도금층(Y)의 두께 편차는 기체의 기류에 의해 사선형으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 도금강판(S)에 사선형으로 형성되는 도금층의 두께 편차에 의한 결함을 체크 마크(check mark; CM)라 부른다.
한편, 본 실시예에서는 도금강판(S)에 발생되는 체크 마크(CM)를 방지하기 위해 강판(S)으로 열풍을 분사하여 두께 편차가 발생된 도금층을 용융하여 확산하여 체크마크(CM)를 방지토록 제공된다.
이를 위해, 본 실시예의 도금강판 제조장치(10)는 연속도금라인에서 에어나이프(40)의 후류측에 제공되어 도금 강판(S)으로 열풍을 분사하는 열풍노즐유닛(60)을 포함할 수 있다.
열풍노즐유닛(60)은 강판(S)으로 열풍을 분사할 수 있으며, 이와 같이 열풍노즐유닛(60)으로 분사된 열풍에 의해 강판(S)에 도금된 도금층(Y)이 용융되며 인접지역으로 확산될 수 있다.
이때, 강판(S)에 도금된 도금층(Y)은 두께 편차가 큰 부분, 즉 사선형으로 볼록한 부분(즉, 체크 마크(CM))이 상대적으로 오목한 다른 부분 보다 더 빨리 용융될 수 있으며, 이와 같이 사선형으로 볼록한 부분(즉, 체크 마크(CM))에서 용융된 도금물(22)이 상대적으로 오목한 다른 부분으로 확산될 수 있다. 이와 같이, 강판(S)에 도금된 도금층(Y)은 사선형으로 볼록한 부분, 즉 체크 마크(CM) 결함을 발생하는 부분이 용융 및 확산에 의해 두께 편차가 감소되며, 체크 마크(CM)와 같은 표면 결함을 완화, 방지할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예의 열풍노즐유닛(60)은 강판(S)의 폭에 대응하여 기체를 분사하도록 제공된 노즐본체(62)를 포함할 수 있다.
노즐본체(62)는 일측에 가열된 공기가 공급되는 배관(65)이 연계될 수 있고, 강판(S)의 폭에 대응하는 출구는 공기의 분사압력을 높일 수 있도록 상, 하부가 오므려지도록 형성된 경사면(63)을 포함할 수 있다.
또한, 노즐본체(62)의 내부에는 출구로 분사되는 기체가 강판(S)의 표면에 전체적으로 균일하게 분사될 수 있도록 기체를 정류하는 격판(64)이 제공될 수 있다.
격판(64)은 플레이트 형상으로 제공될 수 있으며, 노즐본체(62)의 내부에 노즐본체(62)의 상, 하부면과 이격되어 공기의 유동공간을 형성하고, 중앙 공간은 차폐하도록 제공될 수 있다.
이러한 격판(64)은 노즐본체(62)로 유입된 공기의 속도를 떨어뜨리고, 공기의 유동이 난류에서 층류형태로 바뀌도록 할 수 있다.
또한, 격판(64)은 축열식 세라믹을 포함할 수 있다. 예컨대, 축열식 세라믹은 고령토, 견운모, 황토 및 점토 등의 내화물을 포함할 수 있으며, 이들을 고온에서 소성하여 격판(64)으로 제조하거나, 일정 형태로 제조하여 본딩재에 의해 격판(64) 형태로 성형하는 것도 가능하다.
또한, 축열식 세라믹을 포함하는 격판(64)은 가열된 기체의 열을 축적하게 되며, 이에 따라 외부 열손실을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서 축열식 세라믹의 종류, 재질 또는 형태 등은 한정되지 않으며, 축열성능의 향상을 위한 다양한 형태나 재질로 변경될 수 있다.
또한, 노즐본체(62)에는 고압의 기체를 공급하도록 기체공급부(70)가 연계될 수 있다.
일례로, 기체공급부(70)는 기체, 예컨대 공기를 송풍하는 송풍기(72)를 포함할 수 있으며, 송풍기(72)와 기체공급부(70) 사이에 연결된 배관(65)을 통해 고압의 공기를 송풍할 수 있다. 또한, 배관(65)의 일측에는 송풍기(72)로부터 공급되는 기체량의 조절을 위한 유량제어밸브(74)가 제공될 수 있다. 유량제어밸브(74)는 수동으로 조작되거나, 제어부(80)에 의해 자동으로 개폐조작될 수 있다.
또한, 배관(65)의 일측에는 송풍기(72)로부터 공급되는 공기중의 이물질을 제거하기 위한 필터(76)가 제공될 수 있다.
또한, 기체공급부(70)와 노즐본체(62) 사이에는 노즐본체(62)로 공급되는 기체인 공기를 가열하기 위한 가열부(67)가 제공될 수 있다. 이때, 가열부(67)에 의해 가열된 공기는 강판(S)의 도금물(22)을 용해할 수 있을 정도의 온도로 가열될 수 있다.
예컨대, 본 실시예에서 도금강판 제조장치(10)는 아연도금 강판(S) 제조에 활용될 수 있으며, 열풍노즐유닛(60)은 가열부(67)에 의해 가열되어 강판(S)으로 분사되는 기체인 공기의 온도가 강판(S)에 도금된 아연 도금물(22)을 용해할 수 있도록 약 410 내지 430℃의 온도를 유지하도록 제공될 수 있으며, 바람직하게는 아연의 용융온도인 약 419℃의 온도를 유지하도록 제공될 수 있다.
이때, 열풍노즐유닛(60)에서 분사되는 기체의 온도가 410℃ 미만일 경우, 도금물, 일례로 용융아연의 용융이 일어나지 않을 수 있다. 또한, 열풍노즐유닛(60)에서 분사되는 기체의 온도가 430℃ 초과일 경우, 도금물, 일례로 용융아연이 과용융되어 흘러내릴 수 있고, 이에 따른 도금 두께 불량이나 광택저하 등의 도금품질을 저하시킬 수 있다.
본 실시예에서 열풍노즐유닛(60)의 가열온도는 용융아연 도금강판의 제조시에 활용되는 범위에 대해 설명하고 있으나, 다른 도금물의 도금시에는 도금물의 용융온도에 따라 온도 범위를 다르게 설정할 수 있다.
한편, 열풍노즐유닛(60)은 가열부(67)에 가열되어 강판(S)으로 분사되는 기체의 온도를 측정하는 제1온도센서(82)를 포함할 수 있다. 제1온도센서(82)는 가열부(67)로부터 가열된 공기가 통과하는 배관(65)의 일측에 제공될 수 있다.
제1온도센서(82)는 제어부(80)에 연결될 수 있으며, 제어부(80)는 제1온도센서(82)에 측정되는 온도 정보를 이용하여 가열부(67)의 작동온도를 제어할 수 있다.
바람직하게는 열풍노즐유닛(60)은 강판(S)의 온도를 측정하는 제2온도센서(84)를 포함할 수 있다. 제2온도센서(84)는 노즐본체(62)의 일측에서 강판(S)에 인접하도록 제공될 수 있다.
또한, 제어부(80)는 제2온도센서(84)에 감지된 강판(S)의 온도에 따라 강판(S)으로 분사되는 온도가 대응되도록 제어할 수 있으며, 이와 같이 제2온도센서(84)에 감지된 강판(S)의 온도에 따라 제1온도센서(82)를 이용하여 가열부(67)의 가열온도를 승온 또는 감온할 수 있다.
즉, 제어부(80)는 제2온도센서(84)에 측정된 강판(S)의 온도가 높을 경우, 강판(S)의 도금물(22)을 용융하기 위해 필요한 열량이 감소되므로 가열부(67)로부터 공급되는 기체의 온도를 상대적으로 낮게 조절할 수 있다.
또한, 제어부(80)는 제2온도센서(84)에 측정된 강판(S)의 온도가 낮을 경우, 강판(S)의 도금물(22)을 용융하기 위해 필요한 열량이 증가되므로 가열부(67)로부터 공급되는 기체의 온도를 상대적으로 높게 조절할 수 있다.
이때, 제어부(80)는 제1온도센서(82)에 의해 측정되는 온도 정보를 이용하여 가열부(67)의 작동을 제어함으로써 강판(S)으로 공급되는 기체의 온도를 조절할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 열풍분사노즐(60)은 에어나이프(40)의 후류측에 제공된 것으로 설명하고 있으나, 열풍분사노즐(60)은 에어나이프(40) 없이 사용되는 것도 가능하다.
본 발명의 명세서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
10: 도금강판 제조장치 20: 도금조
22: 도금물 24: 싱크롤
26: 스나우트 28: 안내롤
40: 에어나이프 60: 열풍노즐유닛
62: 노즐본체 63: 경사면
64: 격판 65: 배관
67: 가열부 70: 기체공급부
72: 송풍기 74: 유량제어밸브
76: 필터 80: 제어부
82: 제1온도센서 84: 제2온도센서
S: 강판 Y: 도금층
CM: 체크 마크

Claims (6)

  1. 도금조로 강판을 연속으로 침지하며 강판 표면에 도금층을 형성하는 연속도금라인; 상기 연속도금라인에 적용되어 도금층의 두께를 조절하는 에어나이프; 및 상기 연속도금라인에서 상기 에어나이프에 의해 두께가 조절된 상기 강판의 도금층이 재용융되며 확산되어 균일화되도록 열풍을 분사하는 열풍노즐유닛;을 포함하고,
    상기 열풍노즐유닛은 상기 강판의 폭에 대응하여 기체를 분사하도록 제공된 노즐본체와, 상기 노즐본체로 고압의 기체를 공급하도록 연계된 기체공급부와, 상기 기체공급부에 제공되어 상기 노즐본체로 공급되는 기체를 가열하도록 제공된 가열부를 포함하고,
    상기 노즐본체는 출구의 상, 하부가 오므려지도록 형성된 경사면을 포함하고, 상기 노즐본체의 내부에 제공되어 상기 노즐본체의 상, 하부면과 이격되어 공기 유동공간을 형성하고, 중앙 공간은 차폐하는 격판을 포함하고,
    상기 격판은 축열식 세라믹을 포함하는 도금강판 제조장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 열풍노즐유닛은
    상기 가열부에 가열되어 상기 강판으로 분사되는 기체의 온도를 측정하는 제1온도센서와,
    상기 강판의 온도를 측정하는 제2온도센서와,
    상기 제2온도센서에 감지된 강판의 온도에 따라 상기 강판으로 분사되는 온도가 대응되도록 상기 제1온도센서를 이용하여 상기 가열부의 가열온도를 조절하는 제어부를 포함하는 도금강판 제조장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 도금강판 제조장치는 아연도금강판 제조장치를 포함하고,
    상기 열풍노즐유닛은 410 내지 430℃의 온도로 열풍을 분사하는 도금강판 제조장치.
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