KR101536198B1 - 용융도금포트의 롤 장치 - Google Patents

Abstract

용융도금포트의 롤 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치는 용융도금포트 내에서 구동되는 싱크 롤과, 싱크 롤의 후측에 마련되어 싱크 롤을 통과한 스트립을 전달받으며 스트립의 폭방향에 대향해서 볼록부를 구비하는 콜렉팅 롤과, 콜렉팅 롤의 후측에 마련되어 콜렉팅 롤을 통과한 스트립을 전달받는 스테빌라이징 롤을 포함한다.

Description

용융도금포트의 롤 장치{ROLL APPARATUS OF CONTINUOUS GALVANIZING POT}

본 발명은 용융도금포트의 롤 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스트립의 반곡을 교정할 수 있는 용융도금포트의 롤 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉연/표면처리설비의 하나로서 연속공정인 용융도금(CGL: Continuous Galvanizing Line)설비는, 스트립(Strip)의 표면에 아연 등과 같은 용융액을 도포시키는 설비이다.

용융도금은 스트립을 아연이 녹아있는 도금포트에 침적시킴으로써 이루어진다. 이 때 스트립은 연속적으로 이송이 되며, 도금포트 상부로부터 스트립이 아연 용융면으로 진입하고 싱크 롤(Sink Roll)에 감겨 방향을 전환하여 상부의 컬렉팅 롤(Correcting Roll) 및 스테빌라이징 롤(Stabilizing Roll)을 거쳐 다시 용융면 밖으로 출수된다. 용융도금액 탕면에 가깝게 위치한 스테빌라이징 롤은 스트립의 진동을 억제하기 위하여 설치되며, 컬렉팅 롤은 스트립의 반곡을 제거하기 위하여 설치된다.

상기 과정에서 스트립 표면에 아연 용융액이 자연 도포되는데, 이와 같은 공정에 의하여 도금된 표면은 융융 도금두께 측면에서 일정하지 않으며 도금무늬도 불균일하게 된다. 따라서 도금 출수면 상부 일정위치에 에어 나이프(Air Knife)를 설치하여 도금층의 두께를 제어하고 무늬를 균일하게 만든다. 이때 용융도금층을 임의의 일정 두께로 제어하기 위해서는 에어 나이프 위치에서 스트립이 완전 평면 형상을 유지하는 것이 중요하다.

도금과정에서는 일정두께의 스트립이 일정 직경의 롤에 의하여 굽힘을 당하게 되면 스트립에 대하여 폭방향 및 길이방향으로 다소의 변형이 수반된다. 이때 폭방향의 C-형태의 변형을 C-반곡(Gutter)이라고 명명하며, 길이방향의 L-형태의 변형을 L-반곡(Curl)이라고 각각 명명한다. CGL 설비의 용융 도금포트에서도 스트립이 싱크 롤에 의하여 굽힘을 받고, 또한 스테빌라이징 롤에 대하여 굽힘을 받을 때, 불가피하게 전술한 스트립의 변형이 수반된다.

먼저 스트립이 싱크 롤에 의하여 굽힘을 받으면, 스트립에 C-반곡 및 L-반곡이 생성된다. CGL 설비에 있어서 스트립은 길이 방향 또는 이송방향에 대하여 일정한 장력이 작용하므로 장력작용상태에서는 L-반곡은 표면적으로 나타나지 않는다. 그러나 C-반곡은 자유상태이기 때문에 싱크 롤을 통과하면서 일정량의 C-반곡이 외관상으로도 나타나게 된다. 이와 같이 변형된 상태로 스트립이 용융 도금포트를 나와 에어 나이프를 통과하게 되면, 그 위치에서의 스트립이 완전평면 상태를 유지하지 못하기 때문에 원활한 에어 나이프 동작이 이루어지지 않으며, 도금무늬 및 도금량을 원하는 바 대로 확보할 수 없게 된다.

따라서, 이와 같이 형성된 C-반곡을 제거해야 할 필요성이 제기되며, 변형을 해소하기 위하여 컬렉팅 롤을 설치하는데, 싱크 롤과 마찬가지 원리로서 반대방향의 C-반곡을 형성하며, 먼저 싱크 롤에서 형성된 C-반곡과 컬렉팅 롤에서 형성된 반대방향의 C-반곡이 중첩됨으로써 서로 상쇄되어 결과적으로 에어 나이프 위치에서의 스트립이 반곡없이 완전 평면상태를 유지하게 된다.

롤 굽힘에 의한 반곡의 정도는 스트립의 기계적 물성 및 크기, 즉 두께 및 폭, 롤 직경, 그리고 롤의 배치 등에 따라 변화한다.

따라서, 상이한 강종 및 각각 다른 크기의 스트립을 연속적으로 용융도금하는 경우 발생하는 C-반곡은 형상 및 크기가 변화하게 된다. 이 때 컬렉팅 롤의 위치를 변화시키면 이와 같은 C-반곡을 제거하는 조건을 형성할 수 있게 된다.

종래 연속용융도금 설비에서의 용융 도금포트의 롤 장치는 싱크 롤, 켈렉팅 롤, 그리고 스테빌라이징 롤로 구성된다. 상술한 바와 같이 종래의 도금포트의 롤 장치는 스트립의 반곡을 제거하기 위하여 컬렉팅 롤의 위치를 스트립의 수직방향으로 변경할 수 있도록 되어있다. 임의의 강종 및 크기의 스트립에 대하여 도금하는 경우 스트립의 C-반곡을 작업자가 육안으로 관측하여 반곡이 제거되도록 컬렉팅 롤의 위치를 수동으로 조정한다.

그런데, 종래의 도금포트의 롤 장치의 컬렉팅 롤을 이용한 반곡 제거방법은 스트립의 후물화 및 고강도화로 반곡 교정 기능이 한정되어 특정 강종 및 크기에 대해서는 반곡이 완전히 제거되지 않는 경우가 발생한다. 반곡이 제거되지 않은 채로 에어 나이핑을 실행하면 도금량 편차가 상대적으로 크게 나타나 도금품질상 불량이 발생한다.

본 발명의 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치는 연속용융도금 공정에서 스트립의 반곡 변형을 억제하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면 용융도금포트 내에서 구동되는 싱크 롤과, 싱크 롤의 후측에 마련되어 싱크 롤을 통과한 스트립을 전달받으며 스트립의 폭방향에 대향해서 볼록부를 구비하는 콜렉팅 롤과, 콜렉팅 롤의 후측에 마련되어 콜렉팅 롤을 통과한 스트립을 전달받는 스테빌라이징 롤을 포함하는 용융도금포트의 롤 장치가 제공될 수 있다.

상기 콜렉팅 롤의 볼록부는 스트립의 폭 보다 작게 마련될 수 있다.

상기 싱크 롤과 스테빌라이징 롤은 스트립의 폭방향에 대향해서 오목부를 각각 구비할 수 있다.

상기 싱크 롤의 오목부에서 발생하는 스트립의 반곡량은 오목부를 구비하지 않은 원통형 싱크 롤에서 발생하는 스트립의 반곡량보다 작게 마련될 수 있다.

상기 콜렉팅 롤은 스트립에 수직한 방향을 따라 이동 가능하게 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치는 콜렉팅 롤의 외주면에 스트립에 대향해서 볼록부를 마련하고, 나아가 싱크롤과 스테빌라이징 롤의 외주면에 스트립에 대향해서 오목부를 각각 마련함으로써, 스트립의 반곡 변형을 억제하고 교정을 극대화하여 최종적으로 스트립의 도금품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치를 이용하는 용융도금공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치의 기본 동작을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 5의 정면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치는 스트립의 표면을 도금하는 모든 종류의 도금공정에 사용될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 연속용융아연도금 공정에 사용되는 롤 장치를 일 실시 예로써 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용융도금공정을 나타내는 도면이고, 도 2는 용융도금포트의 롤 장치의 동작을 나타내는 개략도이다.

연속용융도금라인(Continuous Galvanizing Line; CGL)은 여러 단위 공정들로 구성되어 있으나, 그 공정 중 주요공정 중의 하나가 도면에 도시한 바와 같이 용융도금포트에서 용융아연을 도금하는 공정이다.

소둔로(미도시)에서 열처리된 스트립(S)은 스나우트(Snout)(1)를 통해 용융도금포트(10) 속으로 유입된 후 용융도금포트(10)를 빠져 나오면서 표면에 용융아연이 부착되며, 용융아연 도금된 스트립(S)은 도금포트(10) 안에서 롤 장치(20,30,40)에 의해 방향이 전환되어 수직으로 이동한다.

용융도금포트(10)를 지나면서 스트립(S)의 표면에 피복된 도금층은 에어나이프(2)에서 고속으로 분사되는 가스 등에 의해 적정 두께로 조절된 후, 냉각장치(미도시)를 통과하면서 냉각되어 응고된 후 다음 공정으로 이동한다.

본 발명의 실시 예에 따른 용융도금포트(10)의 롤 장치(20,30,40)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 도금포트(10)내에서 구동되는 싱크 롤(20)과, 싱크 롤(20)의 후측에 마련되어 싱크 롤(20)을 통과한 스트립(S)을 전달받는 콜렉팅 롤(30)과, 콜렉팅 롤(30)의 후측에 마련되어 콜렉팅 롤(30)을 통과한 스트립(S)을 전달받는 스테빌라이징 롤(40)을 포함한다. 설명에 앞서 각 롤(20,30,40)을 회전 지지하기 위한 프레임 구성은 다양한 방식을 채용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

싱크 롤(20)은 용융도금포트(10)의 도금액에 수용되어 스나우트(1)를 통해 배출되는 스트립(S)의 방향을 변경한다.

콜렉팅 롤(30)은 스트립(S)의 반곡을 제거하기 위한 것으로, 싱크 롤(20)의 후방에서 싱크 롤(20)의 상측에 배치된다.

콜렉팅 롤(30)은 적정 인터메쉬량의 선정을 위해 스트립(S)의 수직방향(도 2의 A방향)으로 이동 가능하게 하는 통상의 이동장치(미도시)를 포함할 수 있다. 즉, 콜렉팅 롤(30)은 스트립(S)의 두께, 폭, 강성에 따라 최적의 인터메쉬량을 선정하고 해당 인터메쉬량에 대응하도록 콜렉팅 롤(30)을 스트립(S)의 수직방향으로 이동시킴으로써 스트립(S)의 반곡을 교정한다.

스테빌라이징 롤(40)은 콜렉팅 롤(30)의 상부에 위치하여 원활한 에어 나이핑 작업을 위하여 스트립(S)의 진동을 억제한다.

이와 같이 마련되는 롤 장치(20,30,40)를 통과하는 스트립(S)은 각 롤(20,30,40)에 의해 의하여 굽힘 변형을 받으면서 반곡이 형성된다.

스트립(S)의 C-반곡량은 스트립(S)의 강도 등 기계적 물성, 두께, 폭, 그리고 굽힘변형을 받는 당시의 곡률반경 등에 따라 달라지게 된다. 만약 에어 나이프(3) 위치에서 이와 같은 반곡 변형이 발생하면 완전 평면상태를 전제로 하여 도금층을 깎아 내는 에어 나이프(3)가 제 기능을 발휘하지 못하고 폭방향으로 도금량 편차를 유발하게 된다.

따라서 이와 같은 스트립(S)의 C-반곡 변형을 해소시키기 위해 콜렉팅 롤(30)의 인터메쉬량을 선정하고 선정된 인터메쉬량에 따라 콜렉팅 롤(30)을 스트립(S)에 수직한 방향(도 2에서 “A”방향)을 따라 이동하여 위치를 변화시켜 스트립(S)의 반곡이 제거됐는지를 확인하고, 반곡이 제거되지 않았을 경우 인터메쉬량을 재선정하여 콜렉팅 롤(30)을 같은 방식으로 이동시켜 반곡 여부를 확인하고, 반곡이 제거된 경우 이를 최적 인터메쉬량으로 선정하게 된다.

그런데, 스트립(S)의 강종 및 크기가 다양하기 때문에, 일 예로 스트립(S)이 고강도일 경우 콜렉팅 롤(30)의 한정된 위치변경만으로는 원리적으로 C-반곡을 완전히 교정할 수 없게 된다. 이에, 본 발명의 일 실시 예는 각 롤(20,30,40)의 형상을 변형함으로써 스트립(S)의 두께, 폭, 강성에 관계없이 스트립(S)의 반곡을 효과적으로 교정할 수 있도록 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 에에 따른 용융도금포터의 롤 장치(20,30,40)를 도시한 도면들이다.

일 실시 예에 따른 용융도금포터의 롤 장치는 콜렉팅 롤(30)의 표면 즉, 스트립(S)과 대향 배치되어 접촉하는 외주면에 볼록부(32)를 포함한다. 싱크 롤(20)을 통과한 스트립은 폭방향 중심부가 오목하게 함입되는 - 오프셋을 가지기 때문에, 본 실시 예에서는 볼록부(32)의 + 오프셋을 이용하여 스트립의 반곡을 교정한다. 볼록부(32)를 갖는 콜렉팅 롤(30)은 원통형으로 마련되는 종래 콜렉팅 롤에 비해 반곡 교정 효과가 더 크다.

또한, 볼록부(32)의 폭(X1)은 도시한 바와 같이 스트립의 폭(X2)보다 작게 마련될 수 있다. 그 이유는, 볼록부(32)의 폭을 줄임으로써 한정된 설치 공간 안에서 볼록부의 구배를 더 높일 수 있으며, 나아가 스트립(S)의 중심부에 국부적으로 힘을 가할 수 있기 때문에 스트립을 더욱 평평하게 교정할 수 있기 때문이다. 볼록부의 구배가 클수록 교정할 수 있는 반곡값은 증가한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치를 나타내는 도면이다.

다른 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치는 일 실시 예에 따른 롤 장치에 비해 싱크 롤(20)과 스테빌라이징 롤(40)의 구성이 상이하고 나머지 구성은 동일하다. 따라서, 일 실시 예에 따른 롤 장치와 동일한 구성은 동일한 도면부호를 부여하고, 그에 대한 설명은 일 실시 예에 따른 롤 장치의 설명으로 대체한다.

본 다른 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치는 싱크 롤(20)과 스테빌라이징 롤(40)의 외주면에 - 오프셋으로 세팅된 오목부(12,32)를 각각 포함한다.

싱크 롤(20)의 오목부(12)는 다양한 스트립(S)의 강종 및 크기를 고려하여 최소 - 오프셋을 설정한다. 즉, 상술한 바와 같이 원통형의 싱크 롤(20)을 통과한 스트립은 폭방향 중심부가 오목하게 함입되는 - 오프셋을 기본적으로 가지기 때문에, 오목부(12)는 - 오프셋의 반곡값을 원통형일 때의 기본 오프셋의 반곡값보다 작게 제한하여 이후 스트립이 통과하는 콜렉팅 롤(30)의 + 오프셋을 이용하여 효과적으로 반곡값을 교정할 수 있도록 한다.

스테빌라이징 롤(40)의 오목부(32)는 스테빌라이징 롤을 통과한 스트립이 반곡이 거의 없는 평평한 상태의 형상을 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 용융도금포트의 롤 장치는 인터메쉬량을 조절할 수 있는 롤렉팅 롤(30)과 함께 채용될 경우 반곡 교정 효과를 더욱 극대화할 수 있다.

즉, 콜렉팅 롤(30)의 볼록부(32) 또는 콜렉팅 롤(30)의 볼록부(32)와 싱크 롤(20) 및 스테빌라이징 롤(40)의 각 오목부(22,42)를 이용하여 반곡값을 최소화하고, 이후 도 2에 도시된 바와 같이 콜렉팅 롤(30)을 스트립(S)에 수직한 방향을 따라 이동하여 위치를 변화시켜 스트립(S)의 반곡이 제거됐는지를 확인하고, 반곡이 제거되지 않았을 경우 인터메쉬량을 재선정하여 콜렉팅 롤(30)을 같은 방식으로 재이동시켜 반곡 여부를 확인한다.

이와 같은 동작을 반복하여 스트립의 반곡이 제거된 경우 용융도금공정을 연속 진행한다.

따라서, 본 발명의 실시 예는 스트립(S)의 강도 등 기계적 물성, 두께, 폭 등에 상관없이 다양한 종류의 스트립(S)을 반곡이 제거된 상태로 용융도금공정을 수행할 수 있다.

또한, 다양한 종류의 스트립(S)에 있어서 반곡이 제거되는 각 롤(20,30,40)의 오목부 및 볼록부의 -,+ 오프셋에 대한 정도는 데이터베이스화할 수 있으며, 이를 통해 차후 동일한 강종의 스트립(S)에 용융도금을 수행할 경우 해당 강종에 대한 정보를 추출하여 작업자가 신속하게 장치를 세팅할 수 있다.

1:스트립 2:에어 나이프
10: 용융도금포트 20: 싱크 롤
30: 콜렉팅 롤 40: 스테빌라이징 롤

Claims (5)

1. 용융도금포트 내에서 구동되는 싱크 롤과,
   상기 싱크 롤의 후측에 마련되어 상기 싱크 롤을 통과한 스트립을 전달받으며 스트립의 폭방향에 대향해서 볼록부를 구비하는 콜렉팅 롤과,
   상기 콜렉팅 롤의 후측에 마련되어 상기 콜렉팅 롤을 통과한 상기 스트립을 전달받는 스테빌라이징 롤을 포함하며,
   상기 싱크 롤과 스테빌라이징 롤은 스트립의 폭방향에 대향해서 오목부를 각각 구비하는 용융도금포트의 롤 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 콜렉팅 롤의 볼록부는 스트립의 폭 보다 작게 마련되는 용융도금포트의 롤 장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 싱크 롤의 오목부에서 발생하는 스트립의 반곡량은 오목부를 구비하지 않은 원통형 싱크 롤에서 발생하는 스트립의 반곡량보다 작게 마련되는 용융도금포트의 롤 장치.
5. 제 1항, 제 2항, 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 콜렉팅 롤은 스트립에 수직한 방향을 따라 이동 가능하게 마련되는 용융도금포트의 롤 장치.

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