KR101578507B1 - 피복 접합식 무변형 수지 라이닝을 갖는 전기아연 도금조용 리턴 탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피복 접합식 무변형 수지 라이닝을 갖는 전기아연 도금조용 리턴 탱크에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 전기아연 도금조용 리턴 탱크를 제작함에 있어서, 베이스 메탈 즉, 기계적 골조를 이루는 내부 프레임은 스테인레스 재질의 금속재로 형성하여 고강성 구조를 이루도록 하되, 상기 베이스 메탈의 외주면에는 폴리 계열의 합성수지재를 판넬형 플레이트(Plate)를 라이닝 형태로 결합한 뒤 완전 기밀을 유지하도록 접합(용접 결합)하여 일체화하도록 함으로써, 전기 도금에 따른 탱크 내 환경에서 내산성, 내마모성, 절연성 등의 화학적 또는 물리적 손상으로부터 변형되지 않도록 하는 바, 이는 설비의 사용 수명이 현저하게 연장(내구성 확보)됨은 물론 작업자로 하여금 관리 영역(유지보수 및 교환, 교체 청소 등 생략)이 최소화되어 생산성과 경제성이 크게 개선되고, 우수한 내변형성으로 인해 도금 성능과 효율이 크게 향상되는 것을 특징으로 한다.

Description

피복 접합식 무변형 수지 라이닝을 갖는 전기아연 도금조용 리턴 탱크{Electrolytic galvanizing line for plating cell return tank with PP lining plate}

본 발명은 전기아연 도금조용 리턴 탱크를 제작함에 있어서, 베이스 메탈 즉, 기계적 골조를 이루는 내부 프레임이 스테인레스 재질이 금속재로 형성되어 고강성 구조를 이루도록 하되, 상기 베이스 메탈의 외주면에는 폴리 계열의 합성수지재를 판넬형 플레이트(Plate)인 라이닝 형태로 결합하도록 한 뒤 완전 기밀을 유지하도록 접합(용접 결합)하여 일체화하도록 함으로써, 전기 도금에 따른 탱크 내 환경에서 내산성, 내마모성, 절연성 등의 화학적 또는 물리적 손상으로부터 변형되지 않도록 하는 바, 이는 설비의 사용 수명이 현저하게 연장(내구성 확보)됨은 물론 작업자로 하여금 관리 영역(유지보수 및 교환, 교체 청소 등 생략)이 최소화되어 생산성과 경제성이 크게 개선되고, 우수한 내변형성으로 인해 도금 성능과 효율이 크게 향상되는 것을 특징으로 하는 피복 접합식 무변형 수지 라이닝을 갖는 전기아연 도금조용 리턴 탱크에 관한 것이다.

일반적으로 제철소는 스트립의 표면에 용융아연을 도금하여 고부가가치의 아연도금강판을 생산하도록 하는 용융아연도금설비(100)(CGL: Continuous Galvanizing Line)와, 스트립의 표면을 전기전해 청정시켜 연속적으로 스트립을 전기아연 도금시키도록 하는 전기아연도금설비(EGL: Electrolytic Galvanizing Line)를 갖추고 있다.

이러한 종래의 용융아연도금처리(100)는 도 17에 도시된 바와 같이, 코일형태의 스트립(S)이 용접기(102)와 가열로(105)를 거쳐서 아연도금조(107)로 유입되고, 아연도금조(107) 상부의 드라이어(110)와 냉각기(112)를 거친 다음, 스킨패스밀(Skin Pass Mill)(115)을 통과하게 되며, 스킨패스밀(115)의 후측에 위치된 텐션레벨러(Tension Leveller)(117)와 (Chromate Treatment)(120)를 통과하고, 도유장치(Oiler)(122)를 거쳐서 최종적으로 코일형의 아연도금강판(Sa)이 생산되도록 형성된다.

한편, 전기아연도금설비(200)는 도 18에 도시된 바와같이, 코일형태의 스트립(S)이 전단기(202)와 용접기(205)를 거쳐서 텐션레벨러(207)로 진입되고, 그 후방에 위치한 전기도금셀(210)에서 전기아연도금층이 스트립(S)에 부착형성되며, 상기 전기도금셀(210) 후측에는 2차 도금셀 (212)이 위치하는 한편, 그 후방의 후처리 설비(215)와 도유장치(217) 및 전단기(220)를 통하여 코일형으로 감기어서 전기아연도금강판(Sa)이 생산되도록 형성된다.

이와 같이 종래의 용융아연도금처리(100)와 전기아연도금설비(200)는 각각 스트립(S)에 단층으로 아연을 도금하여 아연도금강판(Sa)을 생산하도록 형성된다.

이때, 전기아연도금설비(200)는 2차 도금셀(212)을 이용하면 스트립(S)에 2층 도금을 실시할 수 있다.

이와 같은 2층 도금강판은 자동차용 고내식 강판으로 사용되고, 품질이 매우 우수하기 때문에 고부가 가치 제품으로 취급되고 있다.

한편, 현재까지 실시되고 있는 전기아연도금설비(200)는 황산아연용액을 기초로 하는 공정의 설비로서, 그 구조는 여러 형태를 이루고 있지만 고속생산과 연속도금을 위해서는 고전류 밀도 도금을 수행해야만 하는 것으로, 이러한 조건을 충족하기 위해서는 아래 표와 같이 수평식 전기아연 도금조 방식의 구조를 가지게 된다.

Types of Electroplating Cell-수평형 전기도금 Cell 주요 설비

위 표에서 보는 바와 같이 상기한 LCC-H Cell의 구조는 현재 가장 최적화되어 있는 도금 설비 구조이다.

그러나, 이러한 종래의 도금 설비를 이루는 재질들은 내구성이 뛰어나지 못해 잦은 정비(사후관리 및 유지보수)와 교환 교체가 빈번하였는 바, 결국 정비비와 교체비용 등의 상승으로 인해 경제성과 생산성이 저하되는 단점이 계속되었다.

이를 개선하고자 최근에는 아래 표와 같이 재질의 변화가 이루어지고 있는 실정이다.

도금 설비를 이루는 재질의 변화 과정

즉, 위 표에 따른 종래의 도금 설비 소재의 특성을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, FRP의 경우 Mat와 수지+경화제를 코팅하여 건조를 거쳐 얇은 Sheet가 제작되면 그 위에 Mat를 다시 깔고 수지+경화제를 코팅, 건조하는 공정을 다수 반복하여 두꺼운 FRP Plate를 만들 수 있다.

그러나 FRP는 사용기간이 길어지면 Mat와 Mat 사이가 모세형관 역할을 하여 Plate가 외관상은 양호하나 누액이 발생되는 현상이 나타나게 된다.

또한, PP의 경우에는 폴리프로필렌 합성수지를 용해한 뒤 압출하여 플라스틱 계열의 내산성, 내마모성, 절연성을 갖도록 한 것이다.

그러나, 이러한 PP소재는 기계적 강도와 구조물의 강도를 갖지 못하여 탱크나 기계 구조물을 제작하여 사용할 경우 휨이나 뒤틀림 현상이 발생하고, 온도에 의한 수축 팽창이 크게 나타나기 때문에 정밀 기계에 사용하는데 한계가 발생되는 문제가 야기된다.

또한, Mild Steel에 러버 라이닝(Rubber Lining)을 결합한 경우에는 전기아연도금 전해액에 노출될 경우 러버 라이닝(Rubber Lining) 작업 공정 중 또는 Rubber가 가지고 있는 Pin Hole에 의하여 용액이 안쪽으로 침투하여 Mild Steel이 산성에 의한 완전 부식을 일으켜 기계적 강도가 약화되는 문제가 발생된다.

이는 결국, 스테인레스의 금속재(STS304, STS316)의 사용으로 교체해야 하는 번거로움을 야기하는 바, 교체할 경우 불필요한 작업시간을 소비하게 되고, 내구성 확보에도 어려움이 따르는 문제가 계속되고 있는 실정이다.

1. 등록특허공보 제10-0128120호(1997.10.29.등록)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 전기아연 도금조용 리턴 탱크를 이루는 베이스 메탈 즉, 기계적 골조를 이루는 내부 프레임이 스테인레스 재질이 금속재로 형성되어 고강성 구조를 이루도록 하되, 상기 베이스 메탈의 외주면에는 폴리 계열의 합성수지재를 판넬형 플레이트(Plate)인 라이닝 형태로 결합하도록 한 뒤 완전 기밀을 유지하도록 접합(용접 결합)하여 일체화하도록 함으로써, 전기 도금에 따른 탱크 내 환경에서 내산성, 내마모성, 절연성 등의 화학적 또는 물리적 손상으로부터 변형되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 피복 접합식 무변형 수지 라이닝을 갖는 전기아연 도금조용 리턴 탱크를 제공함에 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 설비의 사용 수명이 현저하게 연장(내구성 확보)됨은 물론 작업자로 하여금 관리 영역(유지보수 및 교환, 교체 청소 등 생략)이 최소화되어 생산성과 경제성이 크게 개선되고, 우수한 내변형성으로 인해 도금 성능과 효율이 크게 향상되는 것을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 리턴 탱크의 기본 골조를 이루며 함체를 형성하도록 기둥부재(11)와 연결부재(12)가 서로 결합되도록 하되, 각 부재의 면상에는 수지 라이닝의 조립시 또는 부착 완료 후 열팽창계수에 따라 이완 수축시 접합성이 유지되도록 변형 보상홈(13)이 형성되는 베이스 메탈(10)과; 상기 기둥부재(11)와 연결부재(12)를 포함한 베이스 메탈(10) 외관 전면에 대응되어 부착되도록 하되, 각 부재와 직접적으로 맞닿는 면상에는 라우터(21: router)에 의한 표면의 홈부가 가공되고, 변형 보상홈(13)과 대응되는 위치에는 관통공(22)이 형성되는 수지 라이닝(20)과; 상기 베이스 메탈의 변형 보상홈(13)과 수지 라이닝의 관통공(22)이 서로 겹쳐지면 그 사이에 삽입된 후 외측단 양측이 수지 라이닝(20)과 용접 고정되도록 하는 마감캡(30)이; 구성되어 이루어진다.

이에, 상기 베이스 메탈(10)을 감싸는 수지 라이닝(20)의 이음부는 합성수지재(PP)로 접합 또는 융착시켜 내외층간 기밀을 확보하도록 형성된다.

이때, 상기 베이스 메탈(10)은 재질이 STS304 또는 STS316 이고, 수지 라이닝은 PP(폴리프로필렌) 재질로 형성된다.

이와 같이, 본 발명은 전기아연 도금조용 리턴 탱크의 베이스 메탈 즉, 기계적 골조를 이루는 내부 프레임이 스테인레스 재질이 금속재로 형성되어 고강성 구조를 이루도록 하되, 상기 베이스 메탈의 외주면에는 폴리 계열의 합성수지재를 판넬형 플레이트(Plate)인 라이닝 형태로 결합한 뒤 완전 기밀을 유지하도록 접합(용접 결합)하여 일체화하도록 함으로써, 전기 도금에 따른 탱크 내 환경에서 내산성, 내마모성, 절연성 등의 화학적 또는 물리적 손상으로부터 변형되지 않도록 하는 효과가 있다.

다시 말해, 본 발명은 설비의 사용 수명이 현저하게 연장(내구성 확보)됨은 물론 작업자로 하여금 관리 영역(유지보수 및 교환, 교체 청소 등 생략)이 최소화되어 생산성과 경제성이 크게 개선되고, 우수한 내변형성으로 인해 도금 성능과 효율이 크게 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 리턴 탱크가 적용된 양산용 전기아연 도금 공정을 나타낸 전체 플로워,
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 리턴 탱크의 실시 예시도,
도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 베이스 메탈과 수지 라이닝이 접합된 상태를 나타낸 확대 단면 예시도,
도 8은 본 발명에 따른 도금조용 리턴 탱크의 시험성적서,
도 9 내지 도 16은 본 발명에 따른 도금조용 리턴 탱크의 제작 공정을 나타낸 예시도,
도 17은 종래의 도금조용 리턴 탱크를 나타낸 예시도,
도 18은 종래의 도금조용 리턴 탱크를 나타낸 다른 예시도이다.

다음은 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 자세히 설명하겠다.

먼저, 도 1은 본 발명의 리턴 탱크가 적용된 전기아연 도금 양산 설비 레이 아웃(LAY-OUT)으로서, 자세한 설명은 다음과 같다.

본 발명의 리턴 탱크는 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명은 베이스 메탈(10)과 수지 라이닝(20) 및 상기 베이스 메탈이 포함된 수지 라이닝을 접합하기 위한 마감캡(30)으로 크게 구성된다.

이에, 상기 베이스 메탈(10)은 리턴 탱크의 기본 골조를 이루며 함체를 형성하도록 기둥부재(11)와 연결부재(12)가 서로 결합되도록 하되, 각 부재의 면상에는 수지 라이닝의 조립시 또는 부착 완료 후 열팽창계수에 따라 이완 수축시 접합성이 유지되도록 변형 보상홈(13)이 형성된다.

즉, 상기 베이스 메탈은 전기도금 공정에서 표면처리 용액이 순환저장되는 탱크의 기본 골격을 이루도록 형성된다.

이때, 상기 베이스 메탈은 강한 구조적 성능과 부식, 산화 방지를 위해 스테인레스 계열 또는 이와 동등한 성능의 금속으로 이루어진 것이 바람직하다.

이때, 상기 수지 라이닝(20)은 상기 기둥부재(11)와 연결부재(12)를 포함한 베이스 메탈(10) 외관 전면에 대응되어 부착되도록 하되, 각 부재와 직접적으로 맞닿는 면상에는 라우터(21: router)에 의한 표면의 홈부가 가공되고, 변형 보상홈(13)과 대응되는 위치에는 관통공(22)이 형성된다.

즉, 상기 수지 라이닝은 종래 기술에 해당하는 상술한 베이스 메탈의 내산성, 내마모성, 절연성 등의 문제점을 원천적으로 해소(우수한 내변형성 확보)한 것으로, 피복식 형태의 플레이트를 커버 형태로 입혀 상기한 문제를 해결하게 된다.

이는 결국 화학적 또는 물리적 손상으로부터 변형되지 않도록 하는 바, 설비의 사용 수명이 현저하게 연장(내구성 확보)되는 특징이 있다.

이때, 상기 마감캡(30)은 상기 베이스 메탈의 변형 보상홈(13)과 수지 라이닝의 관통공(22)이 서로 겹쳐지면 그 사이에 삽입된 후 외측단 양측이 수지 라이닝(20)과 용접 고정되도록 형성된다.

즉, 상기 마감캡은 합성수지 계열 또는 폴리 계열의 수지재로서, 상술한 수지 라이닝과 열 융착 또는 수지 모재를 통한 열 융착이 가능한 것으로, 베이스 메탈을 포함한 양측 수지 라이닝이 부착되면 접합된 전체 간격(폭)보다 짧은 혹은 좁은 간격의 마감캡이 삽입되고, 이후 수지 모재를 통해 열 융착 방식으로 수지 라이닝과 마감캡의 양측 단부가 접합되도록 형성된다.

이는 마감캡과 수지 라이닝이 수지 대 수지로서 접합되는 반면 수지 라이닝 사이에 인입된 베이스 메탈은 표면이 접합되지 않은 상태로 고정(수지 라이닝과 마감캡끼리 접합)되어 금속과 수지의 열팽창계수 차이에 따른 열 변형이 발생되더라도 금속재와 수지재가 서로 탈락하면서 깨지는 것을 방지하게 된다.

이에, 상기한 열 변형을 감안하여 베이스 메탈과 수지 라이닝에 형성된 변형 보상홈(13)과 관통공(22)은 다수개로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마감캡은 다른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이 암수 나사 체결 방식으로 조립되어 결합성을 향상시킬 수 있는 것으로, 이는 베이스 메탈과 수지 라이닝이 접합된 전체 간격이 클 경우 볼트형 캡(31)과 너트형 캡(32)으로 나누어 나사산 길이(또는 볼트 머리 높이 간격 또는 너트 두께 간격)를 달리하며 현장 맞춤이나 작업 대상 제품에 따라 용이하게 가변 적용할 수 있도록 형성된다.

다시 말해, 상기 마감캡의 다른 실시예는 베이스 메탈의 금속 두께에 따라 차등 적용하면서 수지재의 볼트형 캡과 너트형 캡의 절삭 정도 또는 가공 정도를 달리하면서 현장 맞춤할 수 있도록 형성된다.

이때, 상기 볼트형 캡과 너트형 캡은 쐐기식 고정방식에 의해 나사 체결방식이 아닌 원터치 클립 형태로 조립을 수행할 수 있도록 형성된다.

예컨데, 볼트형 캡의 축부에는 화살표 또는 작살 형태의 쐐기가 형성되고, 너트형 캡에는 이와 대응되는 통공 또는 요홈이 형성되되, 상기 통공 또는 요홈은 쐐기보다 내경이 좁아 억지끼움에 의해 장착이 가능하도록 함으로써, 신속한 작업성을 확보할 수 있도록 형성된다.

이후, 융착 접합방식은 상술한 바와 동일하게 진행되면서 접합을 이루도록 형성된다.

이에, 상기 베이스 메탈(10)을 감싸는 수지 라이닝(20)의 이음부는 합성수지재(PP)로 접합 또는 융착시켜 내외층간 기밀을 확보하도록 형성된다.

즉, 상기 합성수지재를 통한 접합 또는 융착 방식은 열융착에 의해 모재를 녹여 붙이거나 제살 용접에 의한 접합을 수행할 수 있는 것이 바람직하다.

이때, 상기 베이스 메탈(10)은 재질이 STS304 또는 STS316 이고, 수지 라이닝은 PP(폴리프로필렌) 재질로 형성된다.

한편, 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명은 인장강도와 굴곡탄성율, 굴곡강도, 충격강도, 경도, 열변형온도, 비카연온도의 시험항목에서 품질기준을 모두 상회하는 시험결과를 도출하였다.

이러한 본 발명은 상기한 바와 같이, 기계적 강도는 고강성 구조를 이루도록 하되, 표면 외피는 내산성, 내구성, 절연성 등이 확보되어 탁월한 설비 효율이 보장되도록 형성된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10 ... 베이스 메탈 11 ... 기둥부재
12 ... 연결부재 13 ... 변형 보상홈
20 ... 수지 라이닝 21 ... 라우터
22 ... 관통공 30 ... 마감캡

Claims (3)

1. 리턴 탱크의 기본 골조를 이루며 함체를 형성하도록 기둥부재(11)와 연결부재(12)가 서로 결합되도록 하되, 각 부재의 면상에는 수지 라이닝의 조립시 또는 부착 완료 후 열팽창계수에 따라 이완 수축시 접합성이 유지되도록 변형 보상홈(13)이 형성되는 베이스 메탈(10)과; 상기 기둥부재(11)와 연결부재(12)를 포함한 베이스 메탈(10) 외관 전면에 대응되어 부착되도록 하되, 각 부재와 직접적으로 맞닿는 면상에는 라우터(21: router)에 의한 표면의 홈부가 가공되고, 변형 보상홈(13)과 대응되는 위치에는 관통공(22)이 형성되는 수지 라이닝(20)과; 상기 베이스 메탈의 변형 보상홈(13)과 수지 라이닝의 관통공(22)이 서로 겹쳐지면 그 사이에 삽입된 후 외측단 양측이 수지 라이닝(20)과 용접 고정되도록 하는 마감캡(30)이; 구성되어 이루어진 전기아연 도금조용 리턴 탱크에 있어서,
   상기 마감캡(30)은 암수 나사 체결 방식으로 조립되도록 하되, 베이스 메탈(10)과 수지 라이닝(20)이 접합된 전체 간격이 클 경우 볼트형 캡(31)과 너트형 캡(32)으로 나누어 나사산 길이 또는 볼트 머리 높이나 간격 또는 너트 두께 간격을 달리하며 현장 맞춤이나 작업 대상 제품에 따라 용이하게 가변 적용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 피복 접합식 무변형 수지 라이닝을 갖는 전기아연 도금조용 리턴 탱크.
   
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