KR101628657B1 - 용융 금속 도금 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융 금속 도금 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도금 욕조(12)에서 용융 금속에 의해 표면이 도금된 도금 강판(5)이 통과하는 만곡형 냉각대(120), 상기 만곡형 냉각대(120)의 하측에서 도금 강판(5)을 냉각하기 위한 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 노즐(140), 및 상기 만곡형 냉각대(120)의 상측에서 도금 강판(5)에 흡인력을 제공하는 복수의 자석(160)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 냉각대를 만곡형으로 형성하고 냉각대를 통과하는 도금 강판을 가스 분사 노즐에서 분사되는 고속의 가스와 자석에 의해 부상시켜 이동하므로 종래의 상부롤이 필요 없어 상부롤의 표면층이 박리되는 문제가 발생하지 않고, 또한 고속의 가스 분사에 의해 발생되는 진동을 자석에 의해 안정화될 수 있다.
도금 강판, 만곡형 냉각대, 가스 분사 노즐, 자석
Description
본 발명은 용융 금속 도금 장치에 관한 것이다.
종래의 일반적인 연속 용융 아연 도금 장치는 소둔로에서 열처리된 강판을 용융 상태의 아연이 담겨진 도금조 내를 통과시킴으로서 표면이 도금 처리된 제품을 생산하고 있다.
도 1은 종래의 용융 아연 도금 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 용융 아연 도금 장치에 의한 도금 공정은 대략 460℃ 정도로 열처리된 강판(5a)이 스나우트(11)를 통해 도금 욕조(12)로 안내되고 싱크롤(13)에 의해 진행 방향이 전환되어 수직 상향으로 통판되는 과정에 의해 수행되고 있다. 도금 욕조(12) 내의 용융 금속에 의해 표면이 도금된 도금 강판(5)은 안정화롤(14)에 의해 판진동이 감쇄된 후 도금 욕조(12)에서 인출되며, 이후 에어 나이프(15)에 의해 도금량이 제어된다. 도금량이 제어된 상태의 도금 강판(5)은 다시 냉각 장치(16)에 의한 냉각 공정 및 후처리 공정을 거쳐 최종적으로 제품화된다.
냉각 장치(16)는 하부에서 상부로 이동하는 도금 강판(5)을 사이에 두고 가 스 제트를 양쪽에서 분사시키도록 다수의 가스 분사 노즐이 배치되어 있다. 이 가스 분사 노즐들은 도금 강판의 이동 방향에 따라 연속적으로 배치되어 있어 도금 강판을 목표 온도까지 냉각할 수 있도록 되어 있다. 이동하는 도금 강판 표면을 향해 양쪽에서 분사되는 고속의 대향 제트 유동은 도금 강판 표면에 높은 정체 압력을 발생시키지만, 정체 압력이 도금 강판에 의해 양면으로 분리되어 있고 제트 유동이 정상 유동인 한 압력 진동은 발생하지 않는다. 그러나, 에지부를 벗어난 자유 유동 영역에서의 대향 자유 제트 유동은 정체 유동의 높은 불안정성으로 인해 아주 미세한 교란에도 주기적인 압력 진동을 일으키게 된다. 이와 같은 에지 근방의 주기적인 압력 진동은 그대로 강판으로 전달되어 강판의 횡방향 진동을 유발시키는 원인으로 작용한다. 가스 분사 노즐로부터 분사되는 가스 제트의 유속이 증가할수록 압력 진동의 진폭과 진동 주파수는 증가되므로, 가스 제트 냉각 장치의 가스 분사 유속을 증가시키는 데에는 한계가 있다. 따라서, 질소와 수소를 함유한 가스의 일반적인 분사 속도는 80m/s를 넘지 않도록 설계되고 운전된다. 그러나, 가스 분사 속도가 낮아지면 도금 강판의 용융 금속 도금층 표면의 냉각 속도 또한 저하되며, 이로 인해 공정의 효율성이 저하되거나 도금 강판 표면의 불완전한 냉각으로 인해 상부롤(18)의 표면층이 박리되는 등의 문제가 발생하고 있다.
강판의 진동을 감소시키면서 가스 분사 유속을 증가시키기 위한 기술로 미국 특허(US 6,126,891)에는 수소를 최대 50%까지 포함한 수소와 질소의 혼합 가스를 사용하여 고속 분사를 달성할 수 있는 장치가 소개된 바 있다. 수소는 밀도가 공기보다 매우 작고 열용량이 크기 때문에 고속으로 분사하여도 강판에 작용하는 충 돌 압력이 크지 않기 때문에 수소를 사용한 제트 냉각의 경우 분사 속도를 증가시킬 수 있음을 이용한 것이다. 그러나 이 방법을 사용하면 고속 분사는 가능하나 수소의 폭발 위험성으로 인해 시스템을 밀폐시켜야 하기 때문에 초기 설비 투자비가 많이 들고 유지 보수가 힘든 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 고속의 분사 가스로 인한 도금 강판의 진동을 방지하면서 고속으로 도금층을 냉각시키도록 개선된 용융 금속 도금 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 도금 욕조에서 용융 금속에 의해 표면이 도금된 도금 강판이 통과하는 만곡형 냉각대, 상기 만곡형 냉각대의 도금 강판의 하면측에서 도금 강판을 냉각하기 위한 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 노즐, 및 상기 만곡형 냉각대의 도금 강판의 상면측에서 도금 강판에 흡인력을 제공하는 복수의 자석을 포함하는 용융 금속 도금 장치가 제공된다.
상기 만곡형 냉각대는 수직 방향에서 수평 방향으로 방향 전환되도록 원호 형상으로 만곡되어 형성된다.
상기 복수의 자석은 상기 만곡형 냉각대의 길이 방향을 따라 N극과 S극이 교대로 반복되록 배치된다.
상기 만곡형 냉각대의 도금 강판의 상면측에도 도금 강판을 냉각하기 위한 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 노즐이 배치될 수 있다.
상기 자석과 도금 강판의 거리를 조절하기 위해 상기 자석을 이송하는 자석 이송 기구가 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉각대를 만곡형으로 형성하고 냉각대를 통과하는 도금 강판을 가스 분사 노즐에서 분사되는 고속의 가스와 자석에 의해 부상시켜 이동하므로 종래의 상부롤이 필요 없어 상부롤의 표면층이 박리되는 문제가 발생하지 않고, 또한 고속의 가스 분사에 의해 발생되는 진동을 자석에 의해 안정화될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용융 금속 도금 장치의 구성도이고, 도 3은 용융 금속 도금 장치를 구성하는 가스 분사 노즐 및 자석의 확대도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 용융 금속 도금 장치(100)는 도금 욕조(12) 내에서 용융 금속에 의해 표면이 도금된 도금 강판(5)이 통과하는 만곡형 냉각대(120), 만곡형 냉각대(120)의 하측에서 도금 강판(5)을 냉각하기 위한 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 노즐(140), 가스 분사 노즐(140)에 가스를 공급하는 송풍기(142), 및 만곡형 냉각대(120)의 상측에 배치되는 복수의 자석(160)을 포함하여 이루어진다. 그 외에 스나우트(11), 싱크롤(13), 안정화롤(14), 에어 나이프(15) 등의 구성은 종래의 구성과 동일하므로 여기에서는 설명을 생략한다.
만곡형 냉각대(120)는 내부에 도금 강판(5)이 통과하도록 형성되어 있으며, 수직 방향에서 수평 방향으로 방향 전환되도록 원호 형상으로 만곡되어 있다. 따라서, 도금 욕조(12)에서 용융 금속에 의해 도금된 도금 강판(5)이 수직 방향으로 상승하다가 만곡형 냉각대(120)를 통과하면서 수평 방향으로 방향 전환되어 이동할 수 있다. 종래에는 냉각대가 수직 방향으로만 형성되고, 냉각대를 통과한 도금 강판이 상부롤(18)(도 1 참조)에 의해 수평 방향으로 방향 전환되었지만, 본 발명에서는 냉각대(120)가 수직 방향에서 수평 방향으로 만곡되어 있으며, 상부롤이 제공되어 있지 않다.
가스 분사 노즐(140)은 만곡형 냉각대(120)의 하측에 일정한 간격으로 복수개 배치되며 만곡형 냉각대(120)를 통과하는 도금 강판(5)에 가스를 분사하여 도금 강판(5)을 냉각한다. 또한, 가스 분사 노즐(140)은 하측에서 가스를 분사하므로 도금 강판(5)에 부상력을 제공하는 역할도 한다. 가스 분사 노즐(140)은 송풍기(142)에 의해 가스가 공급될 수 있다.
한편, 자석(160)은 만곡형 냉각대(120)의 상측에 일정한 간격으로 복수개 배치되며 만곡형 냉각대(120)를 통과하는 도금 강판(5)에 상방으로 흡인력을 부여한다. 자석(160)은 도금 강판(5)에 흡인력을 부여하여, 가스 분사 노즐(140)의 고속 가스 분사에 의해 유발되는 진동을 억제하고, 이와 동시에 도금 강판(5)에 부상력을 제공하는 역할을 한다.
자석(160)은 영구 자석 또는 전자석이 사용될 수 있다. 자석(160)은 이동하는 도금 강판(5)과 적정 거리를 두고 배치되며, 자석 이송 기구(미도시)에 의해 도금 강판(5)과의 거리를 조절하여 도금 강판(5)에 작용하는 흡인력을 제어할 수 있다. 전자석의 경우에는 전자석에 제공되는 전기의 세기를 조절하여 부상력을 제공할 수도 있을 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 자석(160)은 냉각대(120)의 길이 방향을 따라 N극 과 S극이 교대로 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, N극에서 나온 자기력선이 도금 강판(5)을 따라 이동하여 S극으로 들어가고 다시 N극으로 순환하는 구조가 될 수 있다. 따라서, 자속 밀도는 N극과 S극의 사이에 있는 도금 강판(5)에서 최대가 되므로 도금 강판(5)은 큰 흡인력을 받을 수 있다.
도금 강판(5)에는 통상적으로 4000~6000 kgf의 장력이 작용하고 있기 때문에, 도금 강판(5)이 상부롤 없이 부상해서 이동하기 위해서는 7000~12000 Pa 정도의 부상 압력이 작용해야 한다. 이 정도의 부상 압력은 약 10mm 정도의 거리에서 150m/s 이상의 분사 속도를 유지하는 경우 얻어질 수 있다. 따라서, 도금 강판(5)의 하측에서 가스 분사 노즐(140)을 통해 150m/s 이상의 고속으로 가스를 분사하는 동시에, 도금 강판(5)의 상측에서 자석(160)을 통해 추가적인 부상력을 제공하고 고속 분사에 의해 유발되는 진동을 억제한다.
전술한 바와 같이, 가스 분사 노즐(140)에서 분사되는 고속의 가스에 의해 도금 강판(5)은 압력 변동이 큰 에지부에서 수십 Hz로 진동이 유발된다. 그런데, 이러한 판 진동은 자석(160)의 흡인력에 의해 안정화되며, 도금 강판(5)과 자석(160) 사이의 거리가 가까울수록 안정성이 높아진다. 일반적으로 가스 분사 노즐(140)과 도금 강판(5)과의 거리가 가까울수록 냉각 능력은 급격히 증가하므로 본 발명에 따른 자석이 구비된 냉각대는 도금 강판과의 거리가 작아질수록 더욱 효과적으로 작용한다.
상기의 실시예에서는 만곡형 냉각대(120)의 하측에만 가스 분사 노즐을 배치한 것을 설명하였으나, 만곡형 냉각대(120)의 상측 또는 양측에 가스 분사 노즐을 배치하여 가스가 분사되도록 해도 된다. 다만, 이때에는 도금 강판(5)을 부상하기 위하여 자석(160)의 흡인력을 더욱 강하게 설정해야 할 것이다.
이와 같이, 본 발명의 용융 금속 도금 장치에 따르면, 냉각대를 만곡형으로 형성하고 냉각대를 통과하는 도금 강판을 가스 분사 노즐에서 분사되는 고속의 가스와 자석에 의해 부상시켜 이동하므로 종래의 상부롤이 필요 없어 상부롤의 표면층이 박리되는 문제가 발생하지 않고, 또한 고속의 가스 분사에 의해 발생되는 진동을 자석에 의해 안정화될 수 있다.
도 1은 종래의 용융 아연 도금 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용융 금속 도금 장치의 구성도이다.
도 3은 용융 금속 도금 장치를 구성하는 가스 분사 노즐 및 자석의 확대도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 용융 금속 도금 장치 120 만곡형 냉각대
140 가스 분사 노즐 160 자석
Claims (5)
- 도금 욕조(12)에서 용융 금속에 의해 표면이 도금된 도금 강판(5)이 통과하는 만곡형 냉각대(120),상기 만곡형 냉각대(120)의 도금 강판의 하면측에서 도금 강판(5)을 냉각하기 위한 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 노즐(140), 및상기 만곡형 냉각대(120)의 도금 강판의 상면측에서 도금 강판(5)에 흡인력을 제공하는 복수의 자석(160)을 포함하며,상기 만곡형 냉각대(120)는 수직 방향에서 수평 방향으로 방향 전환되도록 원호 형상으로 만곡되어 형성되는 용융 금속 도금 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,상기 복수의 자석(160)은 상기 만곡형 냉각대(120)의 길이 방향을 따라 N극과 S극이 교대로 반복되록 배치되는 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 만곡형 냉각대(120)의 도금 강판의 상면측에도 도금 강판(5)을 냉각하기 위한 가스를 분사하는 복수의 가스 분사 노즐이 배치된 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 자석(160)과 도금 강판의 거리를 조절하기 위해 상기 자석(160)을 이송하는 자석 이송 기구가 설치된 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금 장치.
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