KR101620670B1 - 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, 본 발명은 일실시예로서 도금조; 도금조 외부에 배치되며, 도금 강판으로 가스를 공급하는 가스 와이핑 수단; 상기 도금 강판의 일부를 대기와 차단하며, 하면은 도금욕면 내부에서 개방되어 있으며, 내부에 상기 가스 와이핑 수단이 배치되는 실링 챔버; 및 상기 챔버로부터 상방에 배치되며, 도금 강판을 냉각시키는 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 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 강판과 도금 조성 및 산소와의 반응으로 인한 드로스(Dross)가 발생하는데 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.
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 도금조; 도금조 외부에 배치되며, 도금 강판으로 가스를 공급하는 가스 와이핑 수단; 상기 도금 강판의 일부를 대기와 차단하며, 하면은 도금욕면 내부에서 개방되어 있으며, 내부에 상기 가스 와이핑 수단이 배치되는 실링 챔버; 및 상기 챔버로부터 상방에 배치되며, 도금 강판을 냉각시키는 냉각 수단;을 포함하며,
상기 챔버는 챔버 프레임; 및 내부 공간에서 비산화성 가스가 공급될 수 있도록 상기 챔버 프레임에 설치되는 가스 공급부; 및 상기 챔버 프레임의 상측에 배치되는 가스 배출부;를 구비하며,
상기 가스 공급부 및 가스 배출부는 흡인 장치를 구비하는 가스순환라인에 의해 연결되며,
상기 가스순환라인은 비산화성 가스의 온도를 상온 이하로 낮춰주는 냉각부; 및 비산화성 가스 내에 포함된 이물질을 제거하는 집진 장치;를 더 구비하며,
상기 가스 공급부는 상기 가스 와이핑 수단 상측의 상기 챔버 프레임의 내측면에 배치되면서 가스공급이 하방을 향하도록 구성되고, 공급된 비산화성 가스가 강판 측으로 방향전환되도록 상기 챔버 프레임의 내측면에는 상기 가스 공급부와 가스 와이핑 수단 사이 높이에 돌출부가 형성될 수 있다.
삭제
또, 일실시예에서 상기 챔버 프레임의 측면 중 도금 강판에 평행한 면은 상기 도금욕면을 향하여 연장되는 커튼을 포함할 수 있으며, 이때, 상기 커튼은 세라믹 천으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 챔버는 상기 도금 강판이 빠져나가도록 상기 챔버 프레임의 상측면에 상기 도금 강판의 형상에 대응되게 개방된 도금 강판 출구 및 상기 도금 강판 출구에서 상기 도금 강판을 향하여 가스 커튼을 형성하는 가스 분사부를 포함할 수 있다.
일실시예에서 상기 가스 배출부는 상기 챔버 프레임의 상측 모서리에 배치될 수 있다.
다르게, 본 발명은 일실시예에서 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 가스 와이핑 단계는 비산화성 분위기에서 수행되되, 비산화성 가스가 배출된 후 다시 공급되는 순환구조의 챔버에서 수행되며,
비산화성 가스의 순환과정에서 상기 챔버 내에 상온 이하의 비산화성 가스가 공급되어 상기 가스 와이핑 단계에서 비산화성 가스에 의해 도금 강판의 냉각도 동시에 이루어지도록 냉각공정을 포함하고,
비산화성 가스에 포함된 이물질을 제거하도록 집진공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 방법.
삭제
삭제
삭제
또한, 본 발명은 일실시예에서 상기 비산화성 분위기는 도금욕을 통과한 이후부터 도금욕 조성의 응고 반응 구간까지 유지될 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 본 발명의 일실시예인 도금 장치의 개략도이다.
도 3 은 도 2 의 챔버의 사시도이다.
도 4 는 도 2 의 챔버의 저면도이다.
도 5 는 도 2 의 챔버의 단면도로, 챔버 내부에서 가스 유동 및 온도 분포를 도시화한 도면이다.
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 하는 것을 고려할 수 있다.
이에 도금 강판이 도금조를 통과한 후에 가스 와이핑 수단 전후에 산소와 만나지 않도록 챔버를 형성하여 산화피막의 발생을 억제하는 것을 고려하여 볼 수 있다. 하지만, 고온의 도금 강판과 도금욕으로 인해 챔버 내부의 온도가 상승한다는 문제가 있으며, 챔버 내부에서는 불순물질을 포함한 내부 가스의 흐름이 적절하지 못하는 경우에 오히려 챔버로 인하여 가스 와이핑 과정에서 발생된 도금욕 성분과 유사한 불순물 입자들의 부착이 쉬워져 표면에 결함이 발생할 우려가 있을 뿐만 아니라 가스 와이핑 수단의 사용 내구성을 떨어트린다.
본 발명은 일실시예에서 도금액을 통과한 도금 강판이 초기에 산소와 접촉하여 산화물을 형성하는 것을 방지하도록 비산화성 가스가 충전된 챔버를 도금 강판 출측에 배치하며, 상기 챔버 내부에 가스 와이핑 수단을 배치하였으며, 챔버 내부의 비산화성 가스의 순환을 위하여 가스 공급부 및 가스 배출부를 구비하였다.
나아가, 챔버 내부에 위치한 도금욕면으로 떠오르는 드로스의 물리적 제거가 가능하도록 측면의 차단은 드로스 제거기가 챔버 내부로 들어올 수 있도록 유연한 커튼으로 구현하였다.
도 2 및 도 5 에는 본 발명의 일실시예가 도시되어 있다. 구체적으로 도 2 에는 본 발명의 일실시예인 도금 장치의 개략도가 도시되어 있으며, 도 3 에는 도 2 의 챔버의 사시도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 도 2 의 챔버의 저면도가 도시되어 있으며, 도 5 에는 도 2 의 챔버의 단면도로, 챔버 내부에서 가스 유동 및 온도 분포를 도시화한 도면이 도시되어 있다.
도 2 에서 보이듯이, 본 발명의 일실시예인 도금 장치(100)는 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 발명에서 일실시예는 도금욕(11)을 통과한 도금 강판(1)을 둘러싸서, 도금 강판(1)을 대기와 차단하며, 하면은 도금욕면 내부에서 개방되어 있는 챔버(101)를 구비한다. 본 발명에서 챔버(101)는 챔버 프레임(102); 내부 공간에서 비산화성 기체가 유동 될 수 있도록 상기 챔버 프레임(102)의 내측면에 배치되는 가스 공급부(150); 및 상기 챔버 프레임(102)의 상측에 배치되는 가스 배출부(120)를 포함한다.
챔버 프레임(102)은 하면이 개방되어 있으며, 측면의 일부는 도금욕에 잠겨있다. 상기 챔버 프레임(102)의 측면 중 도금 강판에 평행한 면(102a)은 상기 도금욕면을 향하여 연장되는 커튼(130)을 포함한다.
챔버 프레임(102)의 상면은 일부면이 도금 강판(1) 빠져나갈 수 있도록 개방된 출구부(111)를 포함하며, 상기 출구부(111)는 외부의 대기가 유입되는 것을 방지하도록 가스 커튼(110)이 배치된다. 상기 가스 커튼(110)은 가스 제공부(112)에 연결되어 있으며, 빠져나가는 도금 강판(1)으로 비산화성 가스를 분사한다. 이때, 분사되는 압력으로 인하여 도금 강판(1)의 도금층에 손상이 가지 않도록 가스 와이핑 수단의 압력보다 낮은 압력으로 분사된다. 이때, 도금 표층 표면에 영향을 미치지 않는 얍력은 가스 와이핑 수단 압력의 10~50% 정도일 수 있다.
챔버 프레임(102)의 상면의 모서리에는 상기 챔버(101) 내부의 가스를 흡인할 수 있도록 가스 배출부(120)가 형성되어 있다. 상기 가스 배출부(120)는 흡인 장치(170), 집진 장치(160) 및 냉각부(180)를 구비한 가스순환라인(190)에 의해 가스 공급부(150)와 연결되어 있다.
챔버 프레임(102)의 측면(102a)에는 외부로부터 내부가 관측가능하도록 투명한 관측창(103)이 형성되어 있으며, 상기 관측창(103)의 하부에는 커튼(130)이 배치된다. 커튼(130)은 세라믹 천과 같은 재질로 형성될 수 있으며, 고온에서 견딜 수 있으면서 유연한 재질이라면 세라믹 천이 아닌 다른 재질로 구성될 수도 있다. 커튼(130)은 도금욕면으로부터 일정 높이까지 형성될 수 있으며, 상기 커튼(130)을 통하여 챔버(101) 외부에서 작업자가 챔버(101) 내부의 도금욕면의 드로스를 제거할 수 있다.
한편, 챔버(101) 내부에는 가스 와이핑 수단(60)이 배치되며, 상기 챔버(101)는 상기 가스 와이핑 수단(60)으로 가스를 공급하는 가스 공급관(61)이 연결되어 있다. 가스 공급관(61)은 챔버(101) 내부에서 연결관(62)을 통하여 상기 가스 와이핑 수단(60)에 연결된다.
챔버(101)의 측벽(102) 내부에는 챔버 내부를 비산화성 분위기로 만드는 가스 공급부(150)가 연결되어 있다. 도 5에서 보이듯이 가스 공급부(150)는 대략 측면 중앙에서 하방을 향하여 배치되며, 가스 공급부(150)의 하방에는 상기 가스 와이핑 수단(60)의 상면에 대응되는 높이로 측면(102)으로부터 돌출되어 있는 돌출부(151)가 배치된다.
본 발명에서 상기 챔버(101) 내부에서는 상기 가스 공급부(150)로 분사된 비산화성 가스가 상기 돌출부(151)에 부딪히며 방향이 전환되어 강판쪽으로 흐르며, 강판을 타고 챔버 내부를 순환하게 된다. 또한, 가스 와이핑 수단(60)에 의해서 분사되는 가스 역시 강판을 타고 흐르면서 챔버(101) 내부를 순환한다.
이때, 상면 모서리에 형성된 가스 배출부(120)는 순환되는 비산화성 가스를 빨아드리며, 상기 가스 배출부(120)로 빨려나온 비산화성 가스는 집진 장치(160)를 통과하면서 상기 가스와 함께 혼합된 이물질, 예를 들면 가스 와이핑 과정에서 발생된 도금욕 성분과 유사한 불순물 입자들이 제거되며, 냉각부(180)를 통과한 후 대기보다 낮은 온도로 챔버(101)에 공급된다.
본 발명의 일 실시예에서, 챔버(101) 내에서 비산화성 가스는 지속적으로 순환되며, 순환될 때 비산화성 가스에 포함되어 있는 이물질은 제거되고, 비산화성 가스의 온도 역시 낮아져서 공급된다. 즉, 챔버(101) 내부의 비산화성 가스는 비산화성 분위기를 유지할 뿐만 아니라, 챔버(101)를 통과하는 도금 강판(1)의 냉각을 도우며, 챔버(101) 내부의 도금 강판(1)에 이물질이 부착되는 것도 예방할 수 있다. 또한, 챔버(101) 내부에서 도금욕면에 떠있는 드로스(D)도 제거가 가능하다.
본 발명에서 도금 순서는 다음과 같다. 우선, 강판(1)이 도금욕(11)을 통과하여 도금되는 도금 단계, 상기 도금욕(11)을 통과한 도금 강판(1)의 도금액을 가스 와이핑 수단(60)을 통하여 가스로 불어내는 가스 와이핑 단계; 상기 냉각 장치(70)를 통하여 상기 도금 강판(1)의 도금액을 냉각시키는 냉각 단계를 포함하며, 상기 가스 와이핑 단계는 가스 와이핑 수단(60)을 내부에 포함하는 챔버(101)에서 수행되며, 상기 챔버(101)는 비산화성 가스가 공급되고 있기 때문에, 상기 가스 와이핑 단계는 비산화성 분위기에서 수행된다.
이때, 챔버(101) 내부에서는 비산화성 가스가 가스 공급부(150) 및 가스 배출부(120)를 통하여 순환되고 있기 때문에, 상기 가스 와이핑 단계는 비산화성 가스가 순환되는 비산화성 가스 분위기 챔버(101)에서 수행된다.
또한, 상기 가스 공급부(150)로는 냉각부(180)를 통과한 상기 비산화성 가스가 공급되기 때문에, 상기 가스 와이핑 단계는 상기 비산화성 가스에 의한 냉각과 함께 수행되며, 이는 도금 강판 표면의 도금액의 냉각을 가속한다.
본 발명의 일실시예에서 상기 비산화성 분위기는 도금욕을 통과한 이후부터 도금욕 조성의 응고 반응 구간까지 유지되는 것이 바람직한데, 응고 반응 구간은 고내식 합금 도금욕의 경우 390~340℃이므로, 이보다 높은 온도에서 상기 비산화성 분위기로 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명은 비산화성 분위기의 챔버(101)에서 비산화성 가스가 순환되므로, 비산하는 이물질이 도금 강판(1)에 부착되어 발생하는 스플레시성 표면 결함이 예방될 수 있다.
1: 강판 10: 도금조
11: 도금욕 30: 싱크롤
60: 가스 와이핑 수단 70: 냉각 수단
100: 도금 장치 101: 챔버
102: 챔버 프레임 110: 가스 커튼
120: 가스 배출부 130: 커튼
150: 가스 공급부 160: 집진 장치
170 : 흡인 장치 180 : 냉각부
190 : 가스순환라인

Claims (12)

  1. 도금조; 도금조 외부에 배치되며, 도금 강판으로 가스를 공급하는 가스 와이핑 수단; 상기 도금 강판의 일부를 대기와 차단하며, 하면은 도금욕면 내부에서 개방되어 있으며, 내부에 상기 가스 와이핑 수단이 배치되는 실링 챔버; 및 상기 챔버로부터 상방에 배치되며, 도금 강판을 냉각시키는 냉각 수단;을 포함하며,
    상기 챔버는 챔버 프레임; 및 내부 공간에서 비산화성 가스가 공급될 수 있도록 상기 챔버 프레임에 설치되는 가스 공급부; 및 상기 챔버 프레임의 상측에 배치되는 가스 배출부;를 구비하며,
    상기 가스 공급부 및 가스 배출부는 흡인 장치를 구비하는 가스순환라인에 의해 연결되며,
    상기 가스순환라인은 비산화성 가스의 온도를 상온 이하로 낮춰주는 냉각부; 및 비산화성 가스 내에 포함된 이물질을 제거하는 집진 장치;를 더 구비하며,
    상기 가스 공급부는 상기 가스 와이핑 수단 상측의 상기 챔버 프레임의 내측면에 배치되면서 가스공급이 하방을 향하도록 구성되고, 공급된 비산화성 가스가 강판 측으로 방향전환되도록 상기 챔버 프레임의 내측면에는 상기 가스 공급부와 가스 와이핑 수단 사이 높이에 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 프레임의 측면 중 도금 강판에 평행한 면은 상기 도금욕면을 향하여 연장되는 커튼을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커튼은 세라믹 천으로 구성되는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 도금 강판이 빠져나가도록 상기 챔버 프레임의 상측면에 상기 도금 강판의 형상에 대응되게 개방된 도금 강판 출구 및
    상기 도금 강판 출구에서 상기 도금 강판을 향하여 가스 커튼을 형성하는 가스 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 배출부는 상기 챔버 프레임의 상측 모서리에 배치되는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
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