KR101560935B1 - 도금 장치 및 도금 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도금 강판의 표면에 결함이 발생하는 것을 예방할 수 있는 도금 장치 및 도금 방법을 제공하는 것으로, 도금욕조; 상기 도금욕조 내부에 배치되며, 강판의 방향을 전환하는 싱크롤; 도금욕 외부에 배치되며, 도금 강판으로 가스를 공급하는 가스 와이핑 수단; 상기 가스 와이핑 수단으로부터 상방으로 이격 배치되며, 도금 강판을 냉각시키는 냉각 수단; 및 상기 가스 와이핑 수단과 상기 냉각 수단 사이에서, 상기 가스 와이핑 수단에 연이어 배치되며, 상기 도금 강판으로 냉각 가스를 공급하는 예비 냉각 수단;을 포함하는 도금 장치를 제공한다.

Description

도금 장치 및 도금 방법{Plating Apparatus and Plating Method}
본 발명은 강판을 도금하는 도금 방법 및 도금 장치에 대한 것으로, 구체적으로는 도금 표면 결함을 예방 및 억제하는 도금 방법 및 도금 장치에 대한 것이다.
도금강판 특히, 고내식 합금 도금 강판은 우수한 내식성을 바탕으로 그 사용범위가 확대되고 있다.
특히, 근래 그 사용량이 증대되는 칼라강판, 가전재 및 자동차 내, 외판 등의 용도에서는 내식성 못지 않게 표면특성이 매우 중요한 인자이고, 따라서 강판의 표면 도금 강판의 수요자들은 엄격한 표면품질을 요구하고 있다.
한편, 도 1에서는 이와 같은 강판의 아연 도금 공정을 개략적으로 도시하고 있는데, 냉간 압연된 코일의 강판(1)이 페이오프 릴(미도시)과 용접기(미도시)를 통하여 연속 통판되면서, 가열로(미도시)에서 열처리 되고, 가열된 강판(1)은 도금에 적당한 온도로 유지되는 상태에서, 도금욕(11) 즉, 용융 금속이 충진된 도금욕조(10)로 인입된다.
이때, 가열로(미도시)와 도금욕조(10) 사이에는 스나우트(20)가 연계되며, 도금욕조(10) 내부에는 강판(1)의 방향을 전환하는 싱크롤(30), 콜랙팅롤(40) 및 스테빌라이징롤(50)이 배치되며, 강판(1)은 스나우트(20)에서 도금욕(11)으로 들어간 후 싱크롤(30), 콜랙팅롤(40), 스테빌라이징롤(50)을 순차적으로 통과한다. 그 후 도금욕(11)을 빠져나오며, 가스 와이핑 수단(60)을 통과하면서 도금량이 조절되며, 그 후 도금액과 강판을 냉각시키는 냉각 수단(70)을 통과한다.
한편, 도금욕(11)에서는 도금 조성으로 인한 드로스(Dross)가 발생하여 이는 통과하는 강판에 부착되어 표면 결함을 유발한다. 특히, 고내식 합금 도금시에는 합금 조성 중에서 강산화성 Al, Mg 등이 많아 발생하는 산화 피막이 견고하며, 강판의 침식이 높은 Al 로 인하여 드로스의 발생이 많으며, 이러한 드로스로 인하여 표면 결함이 발생할 가능성이 높다.
도 2 에는 표면 결함이 발생한 사진이 도시되어 있다. 도 2 에서 보이듯이 합금 조성 중에서 강산화성 Al, Mg계 드로스 또는 산화 피막에 의해 도금 강판의 표면에 결함이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도금 강판의 표면에 결함이 발생하는 것을 예방할 수 있는 도금 장치 및 도금 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 도금 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 일실시예로서 도금욕조; 상기 도금욕조 내부에 배치되며, 강판의 방향을 전환하는 싱크롤; 도금욕 외부에 배치되며, 도금 강판으로 가스를 공급하는 가스 와이핑 수단; 상기 가스 와이핑 수단으로부터 상방으로 이격 배치되며, 도금 강판을 냉각시키는 냉각 수단; 및 상기 가스 와이핑 수단과 상기 냉각 수단 사이에서, 상기 가스 와이핑 수단에 연이어 배치되며, 상기 도금 강판으로 냉각 가스를 공급하는 예비 냉각 수단;을 포함하는 도금 장치를 제공한다.
일실시예에서, 상기 가스 와이핑 수단의 하방에 배치되며, 상기 도금욕으로부터 상기 가스 와이핑 수단 사이의 공간에서 도금 강판과 공기와의 접촉을 차단하는 차단 수단을 더 포함할 수 있다.
또, 일실시예에서 상기 차단 수단은 상기 도금욕 방향으로 비산화성 가스를 분사하는 비산화성 가스 커튼을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 일실시예에서 상기 예비 냉각 수단은 도금 강판의 양측에서 도금 강판의 폭 방향을 따라서 복수 개의 노즐이 배치된 노즐열이 도금 강판의 진행 방향을 따라서 복수 열로 배치될 수 있다.
이때, 상기 예비 냉각 수단은 도금 강판의 양 측면은 개방될 수 있으며, 상기 가스 와이핑 수단의 상측에 설치되며, 강판의 진행방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다.
다르게 본 발명은 일실시예로서 강판이 도금욕을 통과하여 도금되는 도금 단계; 상기 도금욕을 통과한 도금 강판의 도금액을 가스로 불어내는 가스 와이핑 단계; 상기 도금 강판의 도금액을 냉각시키는 냉각 단계를 포함하며, 상기 냉각 단계는 도금액의 응고 시작 온도까지는 -30℃/sec 이상으로 급랭시키는 도금 방법을 제공한다.
일실시예에서 상기 도금 단계와 상기 가스 와이핑 단계 사이는, 도금 강판이 산화하는 것을 방지하도록 비산화성 분위기로 유지될 수 있다.
또한, 상기 냉각 단계에서 급랭은 5℃ 이하의 비산화성 가스를 강판으로 공급함으로써 수행될 수 있으며, 상기 비산화성 가스는 도금 강판의 에지부보다 센터부에 더 많이 공급될 수 있으며, 상기 비산화성 가스는 가스 와이핑 단계에서의 가스압의 10 ~ 50 % 사이의 가스압으로 공급될 수 있다.
또, 상기 비산화성 분위기의 유지는 비산화성 가스로 상기 도금 강판 주위에 가스 커튼을 형성함으로써 수행될 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 도금 강판의 표면에 결함이 발생하는 것을 예방할 수 있는 도금 장치 및 도금 방법을 제공할 수 있으며, 이를 통하여 표면 품질이 우수한 도금 강판을 제공하는 것이 가능하다.
또한, 표면 결함으로 인한 불량을 제거함으로써, 수율의 증대를 가져올 뿐만 아니라, 우수한 표면 품질로 소비자에게 만족을 줄 수 있다.
도 1 은 종래의 도금 장치의 개략도이다.
도 2 는 종래의 도금 장치에 의한 도금 강판의 표면 결함을 보이는 사진이다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 도금 장치의 개략도이다.
도 4 는 도 3 의 도금 장치의 예비 냉각 수단의 측면도이다.
도 5 는 도 3 의 도금 장치의 예비 냉각 수단의 정면도이다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금 장치의 개략도이다.
도 7 은 본 발명의 도금 장치에 의한 도금 강판의 사진이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
종래 기술에서 설명한 바와 같이 드로스로 인한 표면 결함의 예방을 위하여는 도금 강판 표면에 드로스의 부착 혹은 산화물이 발생하지 않게 하거나, 드로스 부착 및 산화물에 의한 표면 결함이 발생하지 않도록 도금된 강판 표면을 급속냉각시켜 이들의 조직을 미세화 하는 것을 고려할 수 있다.
본 발명에서는 우선적으로 도금액이 묻은 도금 강판을 예비 냉각을 통하여 급랭시켜 표면의 도금층을 미립화함으로써 도금 강판에 드로스 부착 및 산화 피막 발생으로 인한 도금 강판의 표면 결함이 발생하지 않게 한다. 특히, 가스 와이핑 수단으로부터 냉각 수단 사이의 공간에 예비 냉각 수단을 구비하여, 도금 표면을 급랭시키며, 급랭 방식으로 비산화성 가스를 사용함으로써, 냉각과 함께 비산화성 분위기를 형성한다.
또한, 본 발명에서는 도금욕과 가스 와이핑 수단 사이의 공간을 비산화성 분위기로 형성하여, 도금욕을 통과한 도금 강판이 가스 와이핑 수단까지 도달하는 과정에서 발생하는 산화를 예방한다.
도 3 에는 본 발명의 일실시예에 따른 도금 장치의 개략도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 도 3 의 도금 장치의 예비 냉각 수단(200)의 측면도가 도시되어 있으며, 도 5 에는 도 3 의 도금 장치의 예비 냉각 수단(200)의 정면도가 도시되어 있다.
도 3 에서 보이듯이, 본 발명의 도금 장치는 가열로(미도시)와 도금욕조(10) 사이에는 스나우트(20)가 연계되며, 도금욕조(10) 내부에는 강판(1)의 방향을 전환하는 싱크롤(30), 콜랙팅롤(40) 및 스테빌라이징롤(50)이 배치되며, 강판(1)은 스나우트(20)에서 도금욕(11)으로 들어간 후 싱크롤(30), 콜랙팅롤(40), 스테빌라이징롤(50)을 순차적으로 통과한다. 그 후 도금욕(11)을 빠져나오며, 가스 와이핑 수단(60)을 통과하면서 도금량이 조절되며, 그 후 도금액과 강판을 냉각시키는 냉각 수단(70)을 통과한다.
본 발명에서는 상기 가스 와이핑 수단(60)의 하면에는 상기 도금욕(11)으로부터 상기 가스 와이핑 수단(60) 사이의 공간에서 도금 강판과 공기와의 접촉을 차단하는 차단 수단(100)이 배치된다. 이때, 상기 차단 수단(100)은 상기 도금욕(11)의 상면으로 비산화성 가스를 커튼 형식으로 분사하는 분사 장치를 포함한다.
이러한 차단 수단(100)은 도금욕(11)의 상면에 가스를 공급함으로써, 상기 가스 와이핑 수단(60)과 상기 도금욕(11) 상면 사이의 공간을 비산화성 가스 분위기로 유지시키며 도금욕(11)의 상면의 산화피막 및 드로스가 강판 주위로 모이는 것을 방지할 수도 있다.
또한, 상기 가스 와이핑 수단(60)과 상기 냉각 수단(70) 사이의 공간에는 가스 와이핑 수단을 막 통과한 강판을 급랭시키는 예비 냉각 수단(200)이 배치된다. 예비 냉각 수단(200)의 일 실시예의 구성을 도 4 및 도 5 에서 확인할 수 있다.
예비 냉각 수단(200)은 상기 가스 와이핑 수단(60) 상면에 장착되는 장착부(210)와 상기 장착부(210)에 연결되며 복수의 노즐(230a ~ i)이 연결되어 있는 본체부(220) 및 상기 본체부(220)의 노즐(230a ~ i)로 비산화성 가스를 공급하는 가스 공급부(241, 242)를 포함한다. 본 실시예에서 예비 냉각 수단(200)은 강판(1)의 양 측면 쪽은 개방된 상태로 구성되는데, 강판 양면에서 복수의 노즐(230a ~ i)을 통하여 비산화성 가스가 공급되기 때문에, 양 측면쪽이 개방되어 있다고 하더라도, 외부의 공기가 강판(1)과 접촉하지 않으나, 양 측면 역시 개방되지 않고 밀폐되어 예비 냉각 자체가 비산화성 분위기에서 수행되는 것도 가능하다.
상기 예비 냉각 수단(200)은 도금 강판(1)의 양측에서 도금 강판의 폭 방향을 따라서 복수 개의 노즐(230a ~ i)이 배치된 노즐열(230, 231, 232, 233)이 도금 강판의 진행 방향을 따라서 복수 열로 배치된다. 폭 방향 노즐 수 및 노즐열의 수는 필요에 따라서 조정될 수 있음은 물론이다.
이때, 강판(1)의 중앙부 측 노즐(230c ~ g)은 강판의 에지부 측 노즐(230b, 230h)보다 다량의 가스가 공급될 수 있도록 상기 각 노즐(230a ~ h)은 각각의 노즐로 가스 공급량을 조절하는 가스 조절 밸브(미도시)가 연결되어 있으며, 이러한 가스 조절 밸브(미도시)는 제어부(미도시)에 연결되어, 강판의 폭/온도에 따라서 냉각량이 조절될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 도금 과정은 다음과 같다.
가열로를 통과하여 가열된 강판(1)은 스나우트(20)를 통과하여 도금욕(11) 내부로 들어가며, 싱크롤(30)에 의해서 방향이 전환되어 상측으로 도금욕(11)을 빠져나오는 도금 단계가 수행된다. 그 후 도금액을 가스로 불어내어 원하는 도금액 두께를 맞추는 가스 와이핑 수단까지 이르는 동안에 도금 강판은 차단 수단(100)에 의해서 형성된 비산화성 분위기에서 이동되며, 가스 와이핑 수단(60)에 도달하여 도금액은 가스 와이핑 수단(60)에 의해서 불어지며 원하는 두께로 도금액이 조절된다.
가스 와이핑 수단을(60) 통과한 도금 강판은 예비 냉각 수단(200)을 통과하면서, 도금액의 응고 시작 온도(고내식 합금도금조성의 경우 380~400℃)까지는 온도변화 30℃/sec 이상의 속도로 냉각된다. 온도변화 30℃/sec 이상의 속도로 냉각하면 도금층 표면이 급랭 되며, 이로 인하여 표면의 입자의 미립화가 일어나게 되며, 도금 강판에 드로스 부착 및 산화피막 발생으로 인한 표면 결함 발생을 억제할 수 있다. 예비 냉각 수단(200)을 통과한 도금 강판은 냉각 수단(70)을 통과하면서 완전히 냉각되어 제품이 되게 된다.
예비 냉각 수단(200)을 통한 냉각의 경우에 비산화성 가스를 노즐(230a~ i)을 통하여 공급하게 되는데, 비산화성 가스는 급랭을 위하여 5℃ 이하의 비산화성 가스를 사용할 수 있으며, 비산화성 가스 공급 압력은 가스 와이핑 단계에서의 가스압의 10 ~ 50 % 정도로 공급하여 도금층 표면에 영향을 미치지 않으면서, 급랭을 달성할 수 있다.
도 6 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 6 의 실시예의 경우 도 3 의 실시예와 유사하나, 예비 냉각 수단(200)이 가스 와이핑 수단(60)의 상측의 일지점(A)과 다른 지점(B) 사이를 이동될 수 있도록 구성된다. 이는 하부 지점(B)은 가스 와이핑 수단(60)의 상측이며, 상부 지점(A)은 냉각 수단(70)의 하측이다.
도 6 의 실시예의 경우에 예비 냉각 수단(200)의 위치를 변경하는 것이 가능하기 때문에, 다양한 위치에서 필요한 구간에 급랭을 제공하는 것이 가능하다는 장점이 있다.
도 7 에는 본 발명의 일실시예에 따른 도금 장치에 의해서 도금된 도금 강판의 표면 사진이 도시되어 있다.
도 7 에서 보이는 사진은 도 3 의 실시예에 따른 도금 장치를 통하여 도금을 수행한 것으로, 도금욕(11) 통과 후 가스 와이핑 수단(60) 전까지는 비산화성 분위기가 유지되었으며, 가스 와이핑 수단(60) 이후에는 예비 냉각 수단(200)을 통하여 온도변화 30℃/sec 이상의 급랭으로 냉각하였다.
도 7 에서 보이듯이, 본 발명과 같이 예비 냉각 수단을 통하여 급랭한 경우에, 도금 강판에 드로스 부착 및 산화피막 발생으로 인한 표면 결함이 나타나지 않고 수려한 표면을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 중심으로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 다양한 방식으로 변형 실시될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 차단 부재(100)가 가스 커튼 방식으로 가스를 도금욕 방향으로 분사하여 외부 공기가 내부로 유입되는 것을 차단하였으나, 이 방식 말고 물리적 챔버를 통하여 외부 공기가 내부로 유입되는 것을 차단하는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 예비 냉각 수단의 경우에도 급랭을 달성할 수 있다면, 저온 가스 분사 방식이 아닌 다른 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.
1: 강판 10: 도금욕조
11: 도금욕 20: 스나우트
30: 싱크롤 40: 콜랙팅롤
50: 스테빌라이징롤 60: 가스 와이핑 수단
70: 냉각 수단 100: 차단 수단
200: 예비 냉각 수단

Claims (12)

  1. 도금욕조;
    상기 도금욕조 내부에 배치되며, 강판의 방향을 전환하는 싱크롤;
    도금욕 외부에 배치되며, 도금 강판으로 가스를 공급하는 가스 와이핑 수단;
    상기 가스 와이핑 수단으로부터 상방으로 이격 배치되며, 도금 강판을 냉각시키는 냉각 수단;
    상기 가스 와이핑 수단과 상기 냉각 수단 사이에서, 상기 가스 와이핑 수단에 연이어 배치되며, 상기 도금 강판으로 5℃ 이하의 비산화성 냉각 가스를 공급하여 상기 도금 강판을 온도 변화 30℃/sec 이상으로 급랭시키는 예비 냉각 수단; 및
    상기 가스 와이핑 수단의 하방에 배치되며, 상기 도금욕으로부터 상기 가스 와이핑 수단 사이의 공간에서 도금 강판과 공기와의 접촉을 차단하는 차단 수단;을 포함하는 도금 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 수단은 상기 도금욕 방향으로 비산화성 가스를 분사하는 비산화성 가스 커튼을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 예비 냉각 수단은 도금 강판의 양측에서 도금 강판의 폭 방향을 따라서 복수 개의 노즐이 배치된 노즐열이 도금 강판의 진행 방향을 따라서 복수 열로 배치되는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 예비 냉각 수단은 도금 강판의 양 측면은 개방되는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 예비 냉각 수단은 상기 가스 와이핑 수단의 상측에 설치되며, 강판의 진행방향으로 이동가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
  7. 강판이 도금욕을 통과하여 도금되는 도금 단계;
    상기 도금욕을 통과한 도금 강판의 도금액을 가스로 불어내는 가스 와이핑 단계;
    상기 도금 강판의 도금액을 냉각시키는 냉각 단계를 포함하는 도금 방법으로,
    상기 냉각 단계는 5℃ 이하의 비산화성 가스를 강판으로 공급하여, 상기 도금 강판을 도금액의 응고 시작 온도까지 온도 변화 30℃/sec 이상으로 급랭시키며, 상기 도금 단계와 상기 가스 와이핑 단계 사이는 도금 강판이 산화하는 것을 방지하도록 비산화성 분위기로 유지되는 도금 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 비산화성 분위기로 유지는 비산화성 가스로 상기 도금 강판 주위로 가스 커튼을 형성함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 도금 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각 단계에서 상기 비산화성 가스는 도금 강판의 에지부보다 센터부에 더 많이 공급되는 것을 특징으로 하는 도금 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각 단계에서 상기 비산화성 가스는 가스 와이핑 단계에서의 가스압의 10 ~ 50 % 사이의 가스압으로 공급되는 것을 특징으로 하는 도금 방법.
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