KR101532496B1 - 와이핑 장치 및 이것을 사용한 용융 도금 장치 - Google Patents

Abstract

이 와이핑 장치는, 용융 도금욕으로부터 끌어올려지는 강판을 사이에 두고, 양측에 상기 강판의 판면을 향하여 각각 배치된 한 쌍의 와이핑 노즐로부터, 와이핑 가스를 상기 강판에 분사하는 와이핑 장치이며, 상기 한 쌍의 와이핑 노즐 사이의 상기 강판의 폭 방향의 양측에, 상기 강판과 평행하게 각각 배치되고, 에어를 흡인하는 흡입구가 상기 강판의 측단부면을 향하여 배치되고, 단면 형상이 상기 강판의 인상 방향으로 폭이 넓은 흡인관을 구비하고 있다.

Description

와이핑 장치 및 이것을 사용한 용융 도금 장치 {WIPING DEVICE AND HOT-DIP PLATING DEVICE USING SAME}

본 발명은, 와이핑 장치 및 이것을 사용한 용융 도금 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 2011년 9월 22일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2011-208118호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

도 14는 연속식 용융 도금 장치의 개요를 도시하는 단면도이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 연속식의 용융 도금 장치(11)에서는, 강판(P)을 스나우트(13)로부터 용융 도금욕(12)에 침지함으로써, 강판(P)에 용융 금속을 도금하고, 싱크 롤(14)을 통해 끌어올리고, 와이핑 노즐(15)에 의한 가스 와이핑를 행함으로써 도금을 행한다.

와이핑 노즐(15)에 의한 가스 와이핑은, 강판(P) 표면에 부착된 용융 금속이 판 폭 방향 및 판 길이 방향으로 균일한 도금 두께로 되도록, 강판(P)을 사이에 두고 양측에 배치된 와이핑 노즐(15)로부터 와이핑 가스를 분사함으로써, 과잉의 용융 금속을 불식하여, 용융 금속의 부착량을 제어하는 것이다. 와이핑 노즐(15)은, 강판(P)의 폭 방향으로 연장 설치된 슬릿으로부터 와이핑 가스를 분출하는 것이고, 이 슬릿은, 다양한 강판(P)의 폭에 대응하기 위해, 강판(P)의 폭보다도 길게, 즉 강판(P)의 엣지부보다 외측까지 연장되어 있다.

이와 같은 와이핑 노즐(15)로부터 분사된 와이핑 가스는, 고속 분류(噴流)로서 강판(P)에 충돌한 후에 상하 방향으로 분리됨으로써, 과잉의 용융 금속이 상하 방향으로 불식되어, 균일한 도금 두께를 실현하고자 하는 것이다. 그런데, 강판(P)의 엣지부에 대해서는, 이 엣지부에 충돌하는 분류가 횡방향으로 빠져나가 버리므로, 분류의 충돌력이 감소하여 엣지부의 도금 두께가 센터부에 비해 두꺼워지는, 소위 엣지 오버코트가 발생한다. 또한, 엣지부에 충돌한 분류의 흐트러짐에 의해 용융 금속이 주위에 비산되는, 소위 스플래시가 발생하여 강판 표면에 부착됨으로써, 강판(P)의 표면 품질의 저하를 초래한다.

이와 같은 문제를 해결하는 시도로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 주로 부착 금속의 두께를 제어하는 가스를 분사하는 주 노즐에, 주 노즐로부터 분사되는 가스의 분사 방향에 대해 경사진, 주 노즐로부터 분사되는 가스보다도 저속의 가스를 분사하는 부 노즐을 설치하고, 부 노즐로부터의 저속의 분류에 의해 주 노즐로부터 분사되는 분류의 확산을 방지하는 것이 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 강판의 폭 방향의 양측에, 강판과 평행하게 엣지 플레이트(0.5㎜ 두께, 755㎜ 폭)를 배치하고, 엣지 플레이트를 강판의 측단부면으로부터 적절하게 간격을 두는 것, 엣지 플레이트의 강판의 측단부면에 대향하는 부분에 대판(帶板)을 설치함으로써, 엣지 플레이트측의 가스와 강판측의 가스가 충돌하지 않도록 하여, 가스의 난류를 발생시키지 않도록 하여, 엣지 오버코트를 방지하는 것이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 강판의 측단부면에 대향하여 흡인용 노즐을 설치하고, 에어 압을 이용함으로써, 여분의 용융 금속을 제거하는 장치가 제안되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2007-84878호 공보 일본 특허 출원 공개 평10-36953호 공보 일본 특허 출원 공개 평9-143663호 공보

특허문헌 1에 기재된 바와 같이 주 노즐 상에 부 노즐이 고정된 경우, 강판의 양측의 주 노즐 사이의 거리가 확대되는 등으로 인해 변경되면, 부 노즐이 주 노즐의 분류를 저해하는 것으로 되므로, 와이핑 효과가 감소한다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 엣지 플레이트 및 대판을 설치하면, 강판의 엣지부로의 와이핑 가스의 충돌압이 증가하므로, 용융 금속의 스플래시가 증가하고, 강판과 대판 사이에 스플래시가 부착되어 엣지의 품질 불량을 야기한다.

또한, 특허문헌 3의 장치에서는, 흡인관 형상이 원형으로 되어 있으므로, 흡인관 주변의 흐름이 흐트러져 스플래시가 발생하기 쉽다. 그리고 흡인용 노즐에 의해 용융 금속을 흡인하므로, 흡인된 용융 금속이 노즐에 부착되어, 노즐을 폐색해 버린다고 하는 문제가 있다.

따라서 본 발명에 있어서는, 강판의 엣지부의 와이핑 가스의 흐름을 개선함으로써 엣지 오버코트 및 스플래시를 방지하는 것이 가능한 와이핑 장치 및 이것을 사용한 용융 도금 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하여 이러한 목적을 달성하기 위해, 이하를 채용하는 것에 이르렀다.

(1) 본 발명의 일 형태는, 용융 도금욕으로부터 끌어올려지는 강판을 사이에 두고, 양측에 상기 강판의 판면을 향하여 각각 배치된 한 쌍의 와이핑 노즐로부터, 와이핑 가스를 상기 강판에 분사하는 와이핑 장치이며, 상기 한 쌍의 와이핑 노즐 사이의 상기 강판의 폭 방향의 양측에, 상기 강판과 평행하게 각각 배치되고, 에어를 흡인하는 흡입구가 상기 강판의 측단부면을 향하여 배치되고, 단면 형상이 상기 강판의 인상 방향으로 폭이 넓은 흡인관을 구비하고 있다.

(2) 상기 (1)에 기재된 와이핑 장치에서는, 상기 흡인관은, 상기 강판의 상기 인상 방향의 폭이 15㎜ 이상 50㎜ 이하이어도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 와이핑 장치에서는, 상기 흡인관은, 단면의 단변에 대한 장변의 비가 1.2 내지 10이어도 된다.

(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 와이핑 장치에서는, 상기 흡입구와 상기 강판의 상기 측단부면의 거리가 2㎜ 이상 15㎜ 이하이어도 된다.

(5) 상기 (3)에 기재된 와이핑 장치에서는, 상기 흡입구와 상기 강판의 상기 측단부면의 거리가 2㎜ 이상 15㎜ 이하이어도 된다.

(6) 본 발명의 다른 형태의 용융 도금 장치는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 와이핑 장치를 구비하고 있다.

(7) 본 발명의 다른 형태의 용융 도금 장치는, 상기 (3)에 기재된 와이핑 장치를 구비하고 있다.

(8) 본 발명의 다른 형태의 용융 도금 장치는, 상기 (4)에 기재된 와이핑 장치를 구비하고 있다.

(9) 본 발명의 다른 형태의 용융 도금 장치는, 상기 (5)에 기재된 와이핑 장치를 구비하고 있다.

본 발명의 와이핑 장치에 따르면, 와이핑 노즐로부터 분사된 와이핑 가스가 고속 분류로서 강판에 충돌한 후에 상하로 분리됨으로써, 과잉의 용융 금속이 상하 방향으로 불식되는 동시에, 판 폭 방향의 압력 분포가 균일화됨으로써 균일한 도금 두께가 실현된다. 이때, 강판의 폭 방향의 외측에서 한 쌍의 와이핑 노즐로부터 분사된 와이핑 가스는, 한 쌍의 와이핑 노즐 사이의 강판의 폭 방향의 양측에 배치된 흡인관에 충돌하여 상하로 분리된다. 여기서, 흡인관은, 단면 형상이 강판의 인상 방향으로 폭이 넓으므로, 흡인관에 충돌하여 상하로 분리된 와이핑 가스는 흡인관의 외측의 볼록 형상을 따라 상하로 유도되고, 정류되므로, 강판의 외측에서 와이핑 가스끼리 직접 충돌하는 것에 의한 난류의 발생이 방지된다. 동시에, 강판의 측단부면을 향하여 배치된 흡인구로부터의 에어의 흡인에 의해, 강판의 엣지부로부터 흡인관 선단부 사이에 있어서의 와이핑 가스의 충돌점 위치의 변동이 억제되어, 충돌점의 변동에 기인하는 가스의 압력 저하가 작아지므로, 강판의 엣지부에 있어서의 와이핑 가스의 분류의 충돌력의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 상기 난류 발생에 의한 스플래시의 발생을 방지하여, 품질 트러블을 회피 가능하게 된다.

상기 (1) 내지 (9)에 기재된 형태에 따르면, 한 쌍의 와이핑 노즐 사이의 강판의 폭 방향의 양측에, 강판과 평행하게 각각 배치되고, 에어를 흡인하는 흡입구가 강판의 측단부면을 향하여 배치된다. 그리고 단면 형상이 강판의 인상 방향으로 폭이 넓은 흡인관을 구비함으로써, 강판의 외측에서 와이핑 가스끼리 직접 충돌함으로써 난류의 발생을 방지하는 동시에, 강판의 엣지부에 있어서의 와이핑 가스의 분류의 강판으로의 충돌력의 저하를 억제할 수 있다. 따라서 엣지 오버코트 및 스플래시를 방지하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 강판의 엣지부의 A-A 화살표도이다.
도 3a는 강판의 폭 방향의 센터부의 단면도이다.
도 3b는 도 2의 B-B 화살표도이다.
도 3c는 흡인관이 없는 경우의 도 2의 B-B 화살표도이다.
도 4a는 강판의 엣지부에 있어서의 와이핑 가스의 충돌 가스 압력 변동의 그래프를 나타내는 도면이다.
도 4b는 강판의 엣지부에 있어서의 와이핑 가스의 충돌 가스 압력 변동을 측정하는 장치의 개략도이다.
도 4c는 강판의 엣지부에 있어서의 와이핑 가스의 충돌 가스 압력 변동을 측정하는 장치의 배치도이다.
도 5a는 강판의 폭 방향에 있어서의 와이핑 가스의 충돌 가스 압력 분포의 그래프를 나타내는 도면이다.
도 5b는 강판의 폭 방향에 있어서의 와이핑 가스의 충돌 가스 압력 분포를 측정하는 장치의 배치도이다.
도 6은 스플래시 발생의 개념도이다.
도 7a은 강판의 엣지부에 있어서의 가스 흐름의 개념도이다(흡인관 유무).
도 7b는 강판의 엣지부에 있어서의 가스 흐름의 개념도이다(압력 저하가 큰 경우).
도 7c는 강판의 엣지부에 있어서의 가스 흐름의 개념도이다(엣지 플레이트 유무).
도 8a는 강판의 엣지부에 있어서의 스플래시 비산 각도 θ의 개략도이다.
도 8b는 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)와 스플래시 비산 각도 θ의 관계도이다.
도 9는 엣지 플레이트를 사용한 경우의, 엣지 플레이트와 강판의 엣지부의 거리와, 충돌 가스 압력비(Pe／Pc) 및 스플래시 비산 각도 θ의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 흡인관을 사용한 경우의, 흡인관과 강판의 엣지부의 거리와, 충돌 가스 압력비(Pe／Pc) 및 스플래시 비산 각도 θ의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 실시 형태에 있어서의 흡인관과 종래의 엣지 플레이트에 대해, 각 정류화 장치와 강판의 엣지부의 거리에 있어서의, 강판의 센터부에 대한 엣지부의 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)와 장치에의 스플래시의 부착량(g／Hr)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12a는 변형예에 관한 흡인관의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
도 12b는 변형예에 관한 흡인관의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
도 12c는 변형예에 관한 흡인관의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
도 12d는 변형예에 관한 흡인관의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
도 13은 흡인관의 장변 길이와 충돌 가스 압력비(Pe／Pc) 및 스플래시 부착량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 연속식 용융 도금 장치의 개요를 도시하는 단면도이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)의 종단면도이다. 도 2는 도 1의 강판(P)의 엣지부의 A-A 화살표도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)는, 전술한 도 14에 도시한 바와 같은 연속식의 용융 도금 장치(11)에 구비되는 것이다. 그리고 용융 도금욕(12)으로부터 끌어올려지는 강판(P)을 사이에 두고 양측에, 각각 배치된 한 쌍의 와이핑 노즐(2a, 2b)과, 한 쌍의 와이핑 노즐(2a, 2b) 사이의 강판(P)의 폭 방향의 양측에, 강판(P)과 평행하게 각각 배치된 흡인관(3)을 구비한다.

와이핑 노즐(2a, 2b)은, 강판(P)의 판면을 향하여 강판의 폭 방향으로 연장 형성된 직선 형상의 슬릿(4a, 4b)으로부터 각각 와이핑 가스(G)를 분출하는 노즐이다. 이 슬릿(4a, 4b)은, 다양한 강판(P)의 폭에 대응하기 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 강판(P)의 폭보다도 길게 형성되어 있고, 강판(P)의 엣지부(E)보다 외측까지 연장되어 있다. 와이핑 노즐(2a, 2b)로부터 강판(P)의 판면에 분사된 와이핑 가스(G)는, 고속 분류로서 강판(P)에 충돌한 후에 상하 방향으로 분리되고, 과잉의 용융 금속을 불식한다.

흡인관(3)은, 에어를 흡인하는 흡인구(3a)가 강판(P)의 측단부면을 향하여 배치된 단면 형상이 타원형(oval)인 관이다. 흡인관(3)은, 그 타원형 단면의 장변이 강판(P)의 인상 방향(D)으로 되도록 배치되어 있다. 또한, 흡인관(3)의 도중에는, 흡인관(3)을 이젝터로서 작동시키기 위한 구동 가스(g)를 공급하는 공급관(3b)이 설치되어 있다. 이 공급관(3b)에 고압의 구동 가스(g)를 보내줌으로써, 흡인관(3a)으로부터 강판(P)의 엣지부(E) 주변의 에어가 흡인된다.

도 3a, 도 3b, 도 3c는, 와이핑 노즐(2a, 2b)로부터 분출된 와이핑 가스(G)의 흐름을 가시화한 도면이다. 도 3a는 강판(P)의 폭 방향의 센터부(C)의 단면도이다. 도 3b는 도 2의 B-B 화살표도이다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 강판(P)의 폭 방향의 센터부(C)에 있어서, 강판(P)에 충돌한 와이핑 가스(G)는 상하로 균일하게 분배된다. 한편, 도 3b에 도시한 바와 같이, 흡인관(3)에 충돌한 와이핑 가스(G)는, 상하로 분리된 후, 타원형 단면의 흡인관(3)의 외측의 볼록 형상을 따라 상하로 유도되고, 정류되므로, 폭 방향 센터부(C)와 마찬가지로 강판(P)이 존재하는 것 같이 흡인관(3)의 중심이 와이핑 가스(G)의 충돌점으로 되어, 안정된 흐름이 형성된다. 또한, 흡인관(3)이 존재하지 않는 경우에는, 한 쌍의 와이핑 노즐(2a, 2b)로부터 분출된 와이핑 가스(G)끼리 직접 충돌한다. 이 경우에는, 도 3a, 도 3b의 경우와 같이 고체[강판(P) 혹은 흡인관(3)]에 의해 기체의 흐름이 규정되지 않으므로, 각 공간점마다 가스 흐름의 근소한 요동이 모두 반영되어, 와이핑 가스끼리의 충돌점이 결정된다. 그로 인해 도 3c에 도시한 바와 같이 와이핑 가스(G)의 충돌점이 한 점에 고정되지 않고, 위치가 변동되므로, 그 주변은 복잡한 난류로 된다.

상기 구성의 와이핑 장치(1)에 따르면, 와이핑 노즐(2a, 2b)로부터 분사된 와이핑 가스(G)가 고속 분류로서 강판(P)에 충돌한 후에 상하로 분리됨으로써, 과잉의 용융 금속이 상하 방향으로 불식되어, 판 폭 방향의 압력 분포가 균일화됨으로써 균일한 도금 두께가 실현된다. 이때, 강판(P)의 폭 방향의 외측에 와이핑 노즐(2a, 2b)로부터 분사된 와이핑 가스(G)는, 전술한 바와 같이 흡인관(3)의 외측의 볼록 형상을 따라 상하로 유도되고, 정류되므로, 강판(P)의 외측에서 와이핑 가스(G)끼리 직접 충돌하는 것에 의한 난류의 발생이 방지된다.

또한, 이 와이핑 장치(1)에서는, 상기한 효과에 더하여, 강판(P)의 측단부면을 향하여 배치된 흡인관(3)의 흡인구(3a)로부터의 에어의 흡인에 의해, 강판(P)의 엣지부(E)로부터 흡인관(3)의 사이에 형성되는 와이핑 가스(G)의 충돌점의 변동이 억제되고, 가스 압력 저하가 억제됨으로써 강판(P)의 엣지부(E)로부터 횡방향으로 빠져나가는 와이핑 가스(G)가 감소한다. 이에 의해 강판(P)의 엣지부(E)에 있어서의 와이핑 가스(G)의 분류의 충돌력의 저하도 억제된다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)의 흡인관(3)에 의한 엣지 오버코트 및 스플래시(S)의 방지 효과에 대해 확인 시험을 행하였다. 와이핑 조건은, 와이핑 노즐(2a, 2b)과 강판(P)의 거리 d1이 8㎜이고, 와이핑 노즐(2a, 2b)로부터의 가스량이 각각 700N㎥／Hr이다. 흡인관 조건은, 강판(P)의 엣지부(E)와 흡인관(3)의 거리 d2가 5㎜이고, 장변 25㎜, 단변 15㎜의 타원 형상의 흡인관(3)과, 직경 15㎜의 원형 형상의 흡인관(103)을 사용하였다. 압력계(A)(오카노 제작소 디지털 압력계를 사용)에 의해, 충돌 가스 압력을 측정하였다. 도 4a의 측정은, 강판(P)의 엣지부(E)로부터 강판(P)의 센터부(C)로 3㎜ 내측의 점(F)(도 4c 참조)에서 실시하였다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에 있어서, 강판(P)의 엣지부(E)로부터 강판(P)의 센터부(C)로 3㎜ 내측의 점(F)의 평균 충돌 가스 압력은, 센터부(C)의 압력에 가깝고, 흡인관(3)이 없는 경우, 또한 단면 형상이 원형인 흡인관(103)을 사용한 경우보다도 크다. 또한, 압력 변동도 작아져 있어, 흡인관(3)에 의한 정류 효과가 발휘되어 있다고 생각된다.

도 5a에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에서는, 타원 형상의 흡인관(3)을 설치함으로써, 흡인관 없이, 혹은 원형의 흡인관(103)을 사용한 경우보다도, 강판(P)의 엣지부(E)로부터 강판(P)의 센터부(C)로 3㎜ 내측의 점(F)에서의 압력 강하가 억제되어 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에 있어서, 흡인관(3)에 의해 강판(P)의 엣지부(E)로부터 강판(P)의 센터부(C)로 3㎜ 내측의 점(F)의 충돌 가스 평균 압력은, 센터부(C)의 압력에 가까운 압력으로 되고, 압력 변동도 작아, 강판(P)의 엣지부(E)로부터 강판(P)의 센터부(C)로 3㎜ 내측의 점(F)의 압력 강하도 억제되므로, 강판(P)의 엣지부(E)로부터 강판(P)의 센터부(C)로 3㎜ 내측의 점(F)에 있어서 센터부(C)와 동일한 와이핑 효과가 얻어져, 엣지 오버코트를 방지하는 것이 가능해진다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에 의한 스플래시(S) 방지 효과에 대해 상세하게 서술한다(도 6). 와이핑 가스(G)에 의해 불식된 용융 금속의 스플래시(S)의 발생 조건에 대해서는, 다양한 액체를 사용한 상사 실험에 의해 정량화되어 있다. 하나의 사고 방식으로서 용융 금속의 스플래시(S)는, 와이핑 가스(G)에 의한 관성력(ρ·δ₀ ²·Ug²)과 용융 금속에 작용하는 표면 장력(σ／δ₀)에 관계가 있다(단, ρ:밀도, δ₀:스트립에 의한 들어올림 액막, Ug:와이핑 가스 속도, σ:용융 금속의 표면 장력).

본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에서는, 도 4a 및 도 5a에 도시한 바와 같이 엣지부(E)의 충돌 가스 평균 압력을 증가시키게 된다. 그러나 전술한 바와 같이 흡인관(3)의 형상 및 흡인구(3a)로부터의 에어의 흡인에 의해, 엣지부(E)의 와이핑 가스(G)의 흐름을 정류화하여, 강판(P)의 외측으로부터 강판(P)의 상하 방향으로 개선함으로써, 스플래시(S)가 강판(P)의 외측으로 비산하는 것을 방지하고 있다.

와이핑 가스(G)는, 강판(P)에 충돌하면 상하 방향으로 분배되지만, 종래의 와이핑 장치(1)에 있어서, 강판(P)의 엣지부(E)의 외측에서는 충돌점이 변동되므로 가스가 갖는 운동 에너지가 감소하여, 충돌 가스 평균 압력이 저하된다. 이와 같이 강판(P)의 엣지부(E)로부터 강판(P)의 센터부(C)로 3㎜ 내측의 점(F)의 충돌 가스 압력이 저하되는 결과, 강판(P)의 엣지부(E)의 가스 압력차가 발생하고, 이 압력차에 의해 강판(P)의 엣지부(E)에 충돌한 가스는 외측으로 흐르게 된다. 도 7b에 도시한 바와 같이, 강판(P)의 엣지부(E)의 외측의 가스 흐름의 흐트러짐이 클수록, 압력 구배가 커지고, 강판 외측으로의 가스 흐름이 커진다. 이 경우, 와이핑 가스(G)에 의해 발생한 스플래시(S)는, 강판(P)의 엣지부(E)에 비산하게 된다.

또한, 도 7c에 도시한 바와 같이, 강판(P)의 엣지부(E)의 외측에 엣지 플레이트(B) 등의 정류판을 설치한 경우, 정류화 효과에 의해 엣지부(E)의 압력 저하가 억제되고, 그 결과 횡방향으로의 스플래시(S)의 비산은 억제된다. 그러나 엣지 플레이트(B)는, 강판(P)의 엣지부(E)에 근접하여 설치할 필요가 있으므로, 스플래시(S)가 부착되어 퇴적되어, 강판(P)의 엣지부(E)의 마찰 흠집 발생의 원인으로 된다. 한편, 도 7a에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에서는, 흡인관(3)의 공급관(3b)으로 구동 가스(g)를 공급하여, 흡인구(3a)로부터 에어를 흡인함으로써, 강판(P)의 엣지부(E)와의 거리를 크게 해도, 엣지부(E)의 외측의 와이핑 가스(G)의 충돌을 안정화하여, 엣지부(E)의 압력 저하를 억제할 수 있다.

다음에, 흡인관(3)이나 엣지 플레이트(B) 등에 의한 정류화 효과를 나타내는 지표로서, 강판(P)의 센터부(C)에 대한 엣지부(E)의 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)를 정의하고, 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)와 스플래시 비산 각도 θ의 관계에 대해 실험적으로 조사를 행하였다[Pe:강판(P)의 엣지부(E)의 충돌 가스 압력, Pc:강판(P)의 센터부(C)의 충돌 가스 압력]. 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)는, 흡인관(3)의 단면 형상, 흡인관 에어 공급량을 변경하여 조정하였다. 도 8b로부터 엣지부(E)의 가스 압력이 저하될수록, 횡방향의 스플래시(S) 비산이 많아지는 것을 알 수 있다. 따라서 강판(P)의 엣지부(E)와 정류화 장치의 거리가 작으면, 스플래시(S)의 부착량이 많아지는 것이 생각된다. 따라서 정류화의 지표로서, 강판(P)의 센터부(C)에 대한 엣지부(E)의 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)를 사용하는 것으로 하였다.

도 9 및 도 10에, 각각 엣지 플레이트(B) 및 흡인관(3)의 설치 위치와, 충돌 가스 압력비(Pe／Pc) 및 스플래시 비산 각도 θ의 관계를 정리하였다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 엣지 플레이트(B)의 경우, 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)가 0.8 미만에서는, 엣지 오버코트가 발생하였으므로, 엣지 오버코트 대책을 위해 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)는 0.8 이상 필요하다. 또한, 엣지 플레이트(B)와 강판(P)의 엣지부(E)의 거리는, 6㎜ 이내를 확보할 필요가 있다. 그러나 이 경우, 스플래시 비산 각도 θ는 10°정도이지만, 엣지 플레이트(B)가 강판(P)의 엣지부(E)에 근접하고 있다. 그리고 엣지 플레이트(B)와 강판(P)의 엣지부(E)의 거리가 7㎜ 이하에 있어서, 스플래시(S)가 부착되어, 장기간에서의 조업은 곤란한 것이 판명되었다.

한편, 본 실시 형태에 있어서의 흡인관(3)을 사용한 경우에는, 도 10에 나타내는 바와 같이 흡인관(3)과 강판(P)의 엣지부(E)의 거리를 15㎜ 이내로 함으로써, 엣지 오버코트를 안정적으로 회피하는 것이 가능해진다. 또한, 흡인관(3)과 강판(P)의 엣지부(E)의 거리를 2㎜ 이상으로 함으로써, 스플래시(S) 부착을 보다 확실하게 회피할 수 있다. 이상으로부터, 흡인관(3)과 강판(P)의 엣지부(E)의 거리를 2 내지 15㎜의 범위에서 설치함으로써, 장시간에서의 조업에서 사용 가능한 것이 판명되었다.

도 11의 도면 중의 숫자는, 각 정류화 장치와 강판(P)의 엣지부(E)의 거리를 나타내고 있다. 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 어떤 정류화 장치에 있어서도 강판(P)의 엣지부(E)와의 거리를 소정의 조건으로 함으로써, 엣지부(E)의 압력 저하를 억제하는 것은 가능하지만, 동일 거리의 경우, 흡인관(3)을 사용하는 쪽이, 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)가 크게 개선된다. 이것은 흡인관(3)을 사용함으로써, 강판(P)의 외측에서 와이핑 가스(G)끼리가 직접 충돌하는 것에 의한 난류 발생이 억제되는 효과에 더하여, 흡인관(3)으로부터의 에어 흡인에 의한 와이핑 가스(G)끼리의 충돌점의 변동이 억제되기 때문이다. 소정의 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)(0.8 이상)를 얻기 위해, 엣지 플레이트(B)의 경우에는, 도 11에 나타내는 바와 같이 엣지 플레이트(B)로의 부착량이 증가하는 것이 판명되었다. 도 8b에 나타내는 바와 같이, 압력비를 개선한 경우에, 스플래시(S)의 횡방향의 비산이 개선되지만, 엣지 플레이트(B)의 경우에는, 강판(P)의 엣지부(E)에 근접시킬 필요가 있어, 스플래시(S)의 부착을 회피하는 것이 곤란하기 때문이다. 한편, 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에서는, 흡인관(3)과 강판(P)의 엣지부(E)의 거리를 이격시키는 것이 가능하여, 압력비에 관계없이 스플래시(S)의 부착을 회피 가능하게 된다. 따라서 연속식의 용융 도금 장치에 있어서 장기간에 걸쳐, 판 폭 방향의 도금 두께를 균일화하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에서는, 흡인관(3)의 단면 형상을 타원형으로 하고 있지만, 변형예로서, 도 12a에 도시한 바와 같은 엣지 플레이트(B)에 흡인관(3) 효과를 도입한 직사각형의 흡인관(3A)으로 하거나, 도 12b, 도 12c 혹은, 도 12d에 도시한 바와 같은 정류 플레이트(p)에 의한 정류 효과를 발휘하는 유사한 형상의 흡인관(3B, 3C, 3D)으로 하는 것도 가능하다. 또한, 어떤 경우도, 단면 형상이 강판(P)의 인상 방향(D)으로 폭이 넓고, 또한 외측으로 볼록 형상으로 한다. 이에 의해, 흡인관(3)에 충돌하여 상하로 분리된 와이핑 가스(G)는, 흡인관(3)의 외측의 볼록 형상을 따라 상하로 유도되고, 정류되므로, 강판(P)의 외측에서 와이핑 가스(G)가 충돌하는 것에 의한 난류의 발생이 방지되어, 전술한 바와 같은 정류 효과가 얻어진다.

다음에, 흡인관(3)의 형상에 의한 정류 효과에 대해 설명한다(도 13). 또한, 비교를 위해 도 13에서는, 원형 단면의 흡인관(103)의 경우에 대해서도 나타내고 있다. 원형 단면의 흡인관(103)의 경우, 와이핑 가스(G)가 원형 단면의 흡인관(103)에 충돌한 후, 원형 단면의 흡인관(3)을 돌아 들어가 다시 충돌하므로, 가스 흐름이 흐트러져 충돌점이 진동한다. 한편 흡인관(3)(타원)이나 흡인관(3A)(직사각형)의 경우, 이들 형상의 흡인관(3)에 충돌한 와이핑 가스(G)는, 흡인관(3)을 따라 상하 방향으로 유도된다. 가스의 흡인관(3) 벽면으로부터의 박리점에서의 가스 흐름의 방향이, 흡인관(3)(타원)이나 흡인관(3A)(직사각형)에서는 상하 방향 부근으로 되므로, 가스끼리의 재충돌시의 충돌압이 저하되어, 난류의 발생이 방지된다. 그로 인해, 타원이나 직사각형 등과 비교하여 정류 효과가 저하되어, 스플래시 부착량도 타 형상과 비교하여 큰 것이 판명되었다. 원형 단면의 경우, 엣지 오버코트 해소를 위해서는, 흡인관의 장변 길이(직경)를 35㎜ 정도로 할 필요가 있다. 한편, 용융 도금 강판의 제조 조건에 있어서, 도 1에 기재된 와이핑 노즐(2a, 2b) 사이의 거리의 최소값은, 10 내지 20㎜ 정도로 설정할 필요가 있으므로, 이 원형 단면의 흡인관에서는 설치가 곤란하다. 따라서 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에서는, 단면 형상을 강판(P)의 인상 방향(D)으로 광폭으로 하고, 또한 외측으로 볼록 형상인 흡인관(3)으로 함으로써, 와이핑 노즐(2a, 2b) 사이에 설치 가능하게 하고, 또한 다양한 조업 조건에 있어서도 정류 효과를 발휘 가능하게 하였다.

다음에, 흡인관의 단면 형상에 대해, 상세 검토를 행하였다. 본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)에 있어서, 정류 효과를 발휘시키기 위해, 장변 길이가 15 내지 50㎜, 단면의 단변에 대한 장변의 비가 1.2 내지 10인 것이 바람직한 것을 실험에 의해 명확히 하였다. 이하에, 그 내용에 대해 설명한다.

본 실시 형태에 있어서의 와이핑 장치(1)의 흡인관(3)의 사용 전에는, 엣지부(E)의 압력 저하가 커서, 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)가 0.46 정도이었다. 따라서 흡인관(3)을 사용한 와이핑 장치(1)의 목표 압력비를 0.8 이상으로 하고, 개선 가능한 흡인관 형상에 대해 조사를 행하였다.

흡인관의 단면 형상에 대해서는, 도 13에서 서술한 바와 같이, 와이핑 가스(G)의 충돌 후의 흐름에 있어서 정류화 효과가 가장 큰 타원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 도 1에 기재된 와이핑 노즐(2a, 2b) 사이의 거리의 최소값은 10 내지 20㎜ 정도로 설정할 필요가 있으므로, 도 2에 기재된 흡인관(3)에의 구동 가스(g)의 공급관(3b)은 외경(단변)을 10 내지 20㎜ 이하로 할 필요가 있다. 흡인관(3) 내에 있어서, 공급관(3b)으로부터의 구동 가스(g)에 있어서의 이젝터 효과를 발휘시키기 위해서는, 공급관(3b) 직경을 작게 하여 흡인관(3) 내에 있어서의 유속을 향상시키는 것이 이젝터로서의 기능을 최대한 발휘시키는 것을 알 수 있었다. 따라서 가스 공급관의 단면 형상으로서 원형을 사용하는 경우, 공업용 배관에 있어서의 최소 직경인 6A(외경 10.5㎜)를 사용하는 것으로 하였다.

표 1 내지 표 3에는, 각종 타원 형상의 흡인관(3)을 제작하고, 공급관(3b)으로부터 구동 가스(g)로서 압축 공기를 도입한 경우의 엣지 오버코트 해소 효과에 대해 조사한 결과를 나타낸다. 또한, 이하의 표 중에 있어서, 엣지 오버코트 개선 효과는, 4단계 표시로,

4:Pe／Pc＞0.9,

3:0.8≤Pe／Pc≤0.9,

2:0.6≤Pe／Pc <0.8,

1:0.6＞Pe／Pc

를 나타낸다. 4단계 표시에서 수치가 클수록, 엣지 오버코트 개선 효과가 큰 것으로 한다. 또한, 메탈 부착 상황은, 3단계 표시로,

3:메탈 부착 없음,

2:메탈은 부착되지만, 장시간 조업이 가능,

1:메탈 부착에 의해 장시간 조업이 불가능

을 나타낸다.

표 1로부터, 단변 길이가 최소인 10㎜로 한 경우, 장변 길이가 10㎜인 경우에는, 엣지 오버코트의 개선 효과가 불충분하고, 또한 흡인관(3)에의 메탈 부착에 의해 장시간 사용이 곤란한 것이 판명되었다. 따라서 장변 길이를 15㎜ 이상으로 크게 한 경우, 흡인관(3)의 흡인 풍량이 증가하여, 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)가 크게 개선되는 것이 판명되었다. 또한, 장변 길이가 55㎜ 이상인 경우, 공급관(3b)의 직경에 대해 흡인관(3)의 단면적이 지나치게 커지므로, 흡인 풍속이 감소하여, 엣지 오버코트 개선 효과가 얻어지지 않는 것이 판명되었다. 이에 의해, 장변 길이의 최적 범위는 15㎜ 내지 50㎜인 것을 확인할 수 있었다.

다음에, 표 2로부터, 단변 길이를 15㎜로 설정한 경우, 동일 장변 길이에 있어서 흡인 풍량이 단변 10㎜보다도 증가하지만, 흡인관(3)의 풍속이 저하되므로, 개선 효과가 감소하는 것이 판명되었다. 마찬가지로 장변 길이를 길게 한 바, 개선 효과를 확인하였지만, 장변이 55㎜인 경우, 단변 길이 10㎜와 마찬가지로 엣지 오버코트의 개선 효과가 얻어지지 않는 것이 판명되었다. 또한, 표 3으로부터, 단변 길이를 20㎜로 한 경우, 단변 길이를 15㎜로 한 경우보다도 더욱 조업 가능 범위는 감소하였다. 이에 의해, 장변／단변의 비의 하한값은 1.0 내지 1.25이며, 최적 범위는 1.2 이상인 것을 확인할 수 있었다.

다음에, 흡인관(3)의 단면 형상이 직사각형인 흡인관(3A)을 사용하는 경우에 대해, 조사를 행하였다. 표 4 내지 표 6은, 그 조사 결과를 나타내고 있다. 타원관은 원관을 변형시켜 제작하였지만, 직사각형에 대해서는 강판을 용접하여 제작 가능하므로, 임의의 판 두께의 소재를 사용하여 제작 가능하다. 단변 길이로서 5㎜의 직사각형관의 경우, 공급관(3b)의 외경도 5㎜ 이하로 할 필요가 있으므로, 흡인 풍량이 30N㎥／Hr이 상한으로 되었다. 또한, 효과를 발휘하는 장변 길이도 타원형과 마찬가지로, 50㎜ 이하로 되는 것이 판명되었다. 단변 길이가 10㎜, 15㎜인 직사각형관의 경우에는 타원 형상과 마찬가지로, 단면적 증가에 의해 흡인 풍량은 개선되지만, 단변 5㎜에 대해 흡인 풍속이 저하되므로, 엣지 오버코트 개선 효과가 작아졌다. 직사각형관의 경우, 엣지 오버코트 개선 효과를 발휘 가능한 장변／단변비는 10 이하인 것을 확인할 수 있었다.

다음에, 흡인관 형상이 마름모꼴인 흡인관(3B)에 관한 동일한 검토를 행하였다. 표 7 내지 표 9는, 그 조사 결과를 나타내고 있다. 마름모꼴의 경우, 직사각형에 대해 흡인 풍량은 감소하지만, 단면적이 작아지므로 흡인 풍속이 증가한다. 그 결과, 엣지 오버코트 개선 효과는 커지는 것이 판명되었다.

또한, 목표의 엣지 오버코트 개선 효과가 얻어진 흡인관(3)의 형상이면, 스플래시의 부착량은 수g／Hr 정도로 경미하고, 부착 증가에 수반되는 트러블은 확인되지 않았다.

이상의 지식으로부터, 흡인관의 장변 길이는 15㎜ 내지 50㎜로 하고, 단면의 단변에 대한 장변의 비가 1.2 내지 10을 최적 형상으로 하였다. 또한, 흡인관의 최적 형상에 대해, 오버코트 개선에 필요한 충돌 가스 압력비(Pe／Pc)의 목표에 따라 다르기 때문에, 상기와 동등한 효과가 얻어진 경우에는, 모두 본 발명과 동일한 효과라고 해야 한다.

본 발명에 따르면, 단면 형상이 강판의 인상 방향으로 폭이 넓은 흡인관을 구비함으로써, 강판의 외측에서 와이핑 가스끼리 직접 충돌하는 것에 의한 난류의 발생을 방지하는 동시에, 강판의 엣지부에 있어서의 와이핑 가스의 분류의 강판에의 충돌력의 저하를 억제할 수 있다. 따라서 엣지 오버코트 및 스플래시를 방지하는 것이 가능해진다.

1 : 와이핑 장치
2a, 2b : 와이핑 노즐
3, 3A, 3B, 3C, 3D, 103 : 흡인관
3a : 흡인구
3b : 공급관
4a, 4b : 슬릿
11 : 용융 도금 장치
12 : 용융 도금욕
13 : 스나우트
14 : 싱크 롤
15 : 와이핑 노즐
A : 압력계
B : 엣지 플레이트
C : 센터부
D : 인상 방향
d1 : 와이핑 노즐과 강판의 거리
d2 : 엣지부와 흡인관의 거리
E : 엣지부
F : 강판의 엣지부로부터 강판의 센터부로 3㎜ 내측의 점
G : 와이핑 가스
g : 구동 가스
P : 강판
p : 정류 플레이트
S : 스플래시
Ug : 와이핑 가스 속도
δ₀ : 스트립에 의한 들어올림 액막

Claims (9)

1. 용융 도금욕으로부터 끌어올려지는 강판을 사이에 두고, 양측에 상기 강판의 판면을 향하여 각각 배치된 한 쌍의 와이핑 노즐로부터, 와이핑 가스를 상기 강판에 분사하는 와이핑 장치이며,
   상기 한 쌍의 와이핑 노즐 사이의 상기 강판의 폭 방향의 양측에, 상기 강판과 평행하게 각각 배치되고, 에어를 흡인하는 흡입구가 상기 강판의 측단부면을 향하여 배치된 흡인관을 구비하고,
   상기 흡입구가 단변 및 장변을 가지는 단면을 구비하고,
   상기 단면의 상기 장변이 상기 강판의 인상 방향이고 또한 상기 단변에 대한 장변의 비가 1.2 내지 10인 것을 특징으로 하는, 와이핑 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 흡인관은, 상기 장변의 길이가 15㎜ 이상 50㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 와이핑 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 흡입구와 상기 강판의 상기 측단부면의 거리가 2㎜ 이상 15㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 와이핑 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 기재된 와이핑 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 장치.
5. 제3항에 기재된 와이핑 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 장치.
6. 삭제
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