KR101852618B1 - 용융 도금 설비 및 용융 도금 방법 - Google Patents

Abstract

도금 운전 초기에 도금욕조 내의 바닥에 퇴적되는 바닥드로스의 형태를 보다 신속하게 안정화시킬 수 있도록, 강판을 도금욕조에 담가 도금 강판을 제조하는 도금단계, 도금 강판을 도금욕조에서 인출하여 상부로 이동하는 인출단계를 포함하고, 상기 도금단계 초기 작업시 도금욕조 내부 출측 공간을 줄여 출측에 퇴적되는 바닥드로스를 입측으로 유도하는 유도단계를 더 포함하는 용융 도금 방법을 제공한다.

Description

용융 도금 설비 및 용융 도금 방법{CONTINUOUS GALVANIZING LINE AND METHOD FOR CONTINUOUS GALVANIZING}

본 발명은 용융 아연 도금 설비 및 용융 아연 도금 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 강판의 표면에 아연계의 금속이나 금속 합금을 도금하는 것에 의해 내식성을 부여하는 기술이 폭넓게 행해지고 있다. 도금 강판은 우수한 내식성을 바탕으로 일반 건축자재를 비롯하여 미려한 표면 관리가 요구되는 가전 제품, 자동차, 조선 등의 외판재까지 점점 그 사용 범위가 확대되고 있는 실정이다.

용융아연 도금설비(CGL;Continuous Galvanizing Line)는 강판 표면에 용융 아연을 부착하여 도금 강판을 생산하는 설비이다. 용융아연 도금설비에서 강판은 도금욕조 내에 배치된 싱크롤(sink roll)을 거치면서 용융 아연이 수용된 도금욕조에 담겨지고, 도금욕조를 지나는 과정에서 도금이 이루어진다.

도금과정에서 강판이 도금용액에 의해 용해되어 철이 용출되고 용출된 철과 도금욕의 성분과 반응하여 드로스가 발생한다. 드로스는 도금욕조에 부상하는 탑드로스(top dross)와 도금욕조의 바닥에 침전되어 퇴적하는 바닥드로스로 구분된다. 탑드로스는 쉽게 제거 가능하지만 바닥드로스는 제거가 어렵다.

강판은 도금욕조를 연속적으로 지남에 따라 도금 욕조 내에는 도금용액의 유동흐름이 발생되는 데, 이러한 도금욕조 내부 유동에 의해 바닥드로스가 부유하면서 도금욕조를 통과하는 강판의 표면에 부착하여 제품 결함을 발생시킨다. 특히, 도금 초기 운전시 도금욕조 내의 바닥드로스가 안정화되지 않은 상태에서는 바닥드로스의 유동이 심하게 발생된다.

도금욕조의 내부 유동을 줄이기 위해 도금욕조를 크게 형성하는 경우, 유동이 줄기는 하나 온도 유동도 줄어들기 때문에 오히려 제품 품질이 더 떨어지는 현상이 발생된다. 이에, 도금욕조의 크기를 크게 형성하는 것은 한계가 있으며, 도금욕조 내에서 내부 유동 및 이에 따른 드로스의 유동은 불가피하다.

이와 같이, 도금욕조 내에서 바닥드로스의 유동은 도금결함을 발생하는 원인이 되므로 이를 최소화하는 것이 도금품질측면에서도 매우 중요하다. 특히, 용융아연도금공정의 기술분야에서 바닥드로스의 유동 문제는 도금 품질을 좌우하는 큰 요소이다.

도금 운전 초기에 도금욕조 내의 바닥에 퇴적되는 바닥드로스의 형태를 보다 신속하게 안정화시킬 수 있도록 된 용융 도금 설비 및 용융 도금 방법을 제공한다.

도금욕조 내부 유동으로 인한 드로스 부착 영향을 최소화할 수 있도록 된 용융 도금 설비 및 용융 도금 방법을 제공한다.

이를 위해 본 구현예의 용융 도금 방법은, 강판을 도금욕조에 담가 도금 강판을 제조하는 도금단계, 도금 강판을 도금욕조에서 인출하여 상부로 이동하는 인출단계를 포함하고, 상기 도금단계 초기 작업시 도금욕조 내부 출측 공간을 줄여 출측에 퇴적되는 바닥드로스를 입측으로 유도하는 유도단계를 더 포함할 수 있다.

상기 유도 단계는 도금욕조 출측 공간에 차단판을 세워 공간을 줄일 수 있다.

상기 유도 단계를 거쳐 바닥드로스의 형태가 안정화 된 후 도금욕조 내에서 상기 차단판을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 유도 단계에서, 도금욕조에 배치된 싱크롤과 도금욕조 출측 내면 사이에 상기 차단판을 설치할 수 있다.

본 구현예의 용융 도금 설비는, 강판을 도금하기 위한 도금욕조, 상기 도금욕조 내에 설치되는 싱크롤을 포함하여, 도금욕조에 경사지게 진입한 강판이 싱크롤을 지나 수직방향을 따라 상부로 인출되며 도금이 이루어지며, 상기 도금욕조 내부 출측 공간에 설치되어 출측 공간을 줄이는 차단판을 포함할 수 있다.

상기 차단판은 도금욕조의 출측 내면과 싱크롤 사이에 설치될 수 있다.

상기 차단판은 도금욕조의 폭방향으로 연장되고 바닥에서 상기 싱크롤을 지나 상부로 연장된 구조일 수 있다.

상기 차단판은 도금욕조 폭방향을 따라 꺽여져 굽혀진 구조일 수 있다.

상기 차단판은 꺽여져 뾰족한 선단부가 도금욕조의 출측 내면을 향하도록 하여 배치될 수 있다.

상기 차단판에 연결 설치되어 차단판을 도금욕조 내부로 장입 또는 외부로 인출하기 위한 승하강부를 더 포함할 수 있다.

상기 승하강부는 도금욕조 외측에 수직으로 배치되는 구동실린더, 상기 구동실린더의 피스톤로드 선단과 상기 차단판 사이에 연결되는 연결부재를 포함하여, 상기 구동실린더의 신축 작동에 따라 차단판이 상하로 이동되는 구조일 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 구현예에 따르면, 도금 공정 초기에 도금욕조 내의 바닥드로스 형태를 보다 신속하게 안정화시킴으로써, 양호한 도금강판 생산 시점을 보다 앞당길 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 용융 도금 설비를 도시한 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 용융 도금 설비를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 3은 용융 도금 작업시 도금욕조 바닥에 드로스가 퇴적되어 안정화되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.

이하, 본 실시예에 따른 용융 도금 설비를 설명하면 다음과 같다.

본 실시예는 도금 장치로 강판 표면에 아연계 금속이나 금속 합금을 도금하는 용융 아연 도금 장치를 예로서 설명한다. 본 도금 장치는 아연계 금속이나 금속 합금의 도금에 한정되지 않으며, 다양한 금속에 대한 용융 도금 장치에 모두 적용가능하다.

도 1과 도 2는 본 실시예에 따른 용융 도금 설비의 측면과 평면의 구조를 개략적으로 도시하고 있다.

본 실시예의 용융 도금 설비는 내부에 도금용액이 수용된 도금욕조(10), 상기 도금욕조(10) 내에 설치되는 싱크롤(12), 상기 도금욕조(10) 내부 출측 공간에 설치되어 출측 공간을 줄이는 차단판(20)을 포함한다.

상기 차단판(20)에 의해 도금욕조(10) 내 출측의 공간이 줄어, 도금욕조(10)에서 유동되는 바닥드로스가 출측에서 입측으로 유도되어 퇴적됨으로써, 도금 공정 초기에 바닥드로스의 퇴적 형태를 조기에 안정화시킬 수 있게 된다.

용융 도금 설비는 강판(P)의 진행방향을 따라 도금욕조(10)를 거친 도금 강판의 도금 부착량을 조절하는 와이핑부, 도금강판을 냉각하는 냉각부, 스킨 패스 압연기 등을 더 포함할 수 있다. 강판은 도금욕조(10)에서 인출된 후 와이핑부, 냉각부, 스킨패스 압연기를 순차적으로 거쳐 도금강판으로 제조된다.

상기 도금욕조(10) 내부에는 싱크롤(12)이 설치된다. 도금욕조(10)로 안내된 강판은 도금욕조(10) 내에 배치된 싱크롤(sink roll)(12) 지나면서 용융 금속에 담겨져 용융 도금 공정이 진행된다. 강판은 도금욕조(10)에서 비스듬하게 경사진 방향으로 진행하여 도금욕조(10)로 들어오고, 싱크롤(12)에 의해 진행방향이 전환되어 도금욕조(10)에 수직방향을 따라 상부로 빠져나가게 된다. 이하 설명의 편의를 위해 도금 욕조(10)에서 강판이 도금욕조(10) 내부로 들어오는 쪽을 입측이라 하고, 강판이 도금욕조(10)에서 나가는 쪽을 출측이라고 한다. 상기 입측은 도금욕조(10) 내에 배치된 싱크롤(12)을 기준으로 강판이 도금욕조(10) 내부로 들어오는 쪽의 공간을 의미할 수 있고, 출측은 그 반대쪽 공간을 의미할 수 있다.

강판(P)은 입측에서 경사지게 진행되어 싱크롤(12)쪽으로 이동된 후 출측에서 싱크롤(12)을 지나 상부로 수직방향으로 이동되고 이 과정에서 강판의 표면에 용융 아연이 부착하여 아연 도금층이 형성된다. 용융 아연 도금 시 강판으로부터 용출되는 철과 용융 아연이 반응하여 철아연합금을 주성분으로 하는 바닥드로스(bottom dross)가 생성되어 도금욕조(10) 바닥에 퇴적된다.

언급한 바와 같이, 강판(P)은 도금욕조(10) 입측으로 유입되어 싱크롤(12)을 지나 출측으로 진행하므로, 강판 이동에 따라 도금욕조(10) 내의 도금용액에 흐름이 생기게 된다. 도금용액의 유동에 의해 바닥드로스 역시 유동되고, 어느 정도 도금 공정 시간이 경과한 후에는 도금욕조(10) 바닥에 퇴적되는 바닥드로스의 퇴적 형태 역시 점차적으로 모양을 갖춰가면서 안정화된다.

도 3은 도금 공정 초기에 바닥드로스가 퇴적되어 안정화되는 상태를 나타내고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 도금 공정이 개시되고 시간이 지남에 따라 도금욕조의 출측에 퇴적되는 바닥드로스는 줄어들며, 유동의 영향으로 줄어드는 바닥드로스는 입측으로 이동되어 입측에 바닥드로스가 점차적으로 퇴적됨을 확인할 수 있다. 많은 실험과 실제 도금강판 생산라인을 통해 도금욕조 내부 바닥드로스의 퇴적 형태를 확인한 결과 ,도 3에서와 같이 공정 개시 초기에는 바닥드로스가 안정되지 못하고 부유하며 초기 안정화 시간이 경과된 후에는 도금욕조 입측에 바닥드로스가 쌓이면서 퇴적 높이가 높게 형성되었다. 많은 실험을 통해 도금욕조 출측에서 바닥드로스의 퇴적이 적으면 적을수록 부유하는 드로스가 적음을 확인하였다. 도금욕조 내에서 유동의 역할이 출측에서 제일 크게 작용하기 때문에 이 출측 부분에 있는 드로스들이 유동으로 입측 쪽으로 가야만 안정화 단계에 갈 수 있게 된다. 이에, 도금욕조 출측의 바닥 드로스 퇴적 높이가 낮고 입측에 바닥드로스가 높이 쌓이는 형태는 도금욕조 내부에서 바닥드로스의 유동이 안정화된 단계에 들어선 것으로 볼 수 있다.

따라서, 본 실시예는 도금욕조 내부 출측에 차단판(20)이 설치되어, 출측 공간의 크기를 줄임에 따라 출측에서 바닥드로스가 퇴적되는 것을 최소화하고, 출측 공간에서의 유동을 보다 활성화시킴으로써, 바닥드로스가 출측에서 입측으로 유도되어 퇴적할 수 있도록 한다. 이에, 도금 공정 초기에 바닥드로스의 퇴적 형태를 보다 빨리 안정화 상태로 형성시킬 수 있게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 차단판(20)은 도금욕조(10) 바닥에서 상부(도 1의 y축 방향)로 연장되며 도금욕조(10)의 폭방향(도 2의 z축 방향)을 따라 연장된 판 구조물이다. 상기 차단판(20)은 도금 공정에 영향을 주지 않은 재질로 형성될 수 있다.

상기 차단판(20)은 도금욕조(10)의 출측 내면과 싱크롤(12) 사이에 설치될 수 있다. 이에, 상기 차단판(20)은 도금욕조(10) 츨측 내면과 싱크롤(12) 사이 공간을 구획하여 싱크롤(12)쪽 공간을 줄이게 된다. 따라서 도금욕조(10) 출측 공간의 크기는 종래 싱크롤(12)과 도금욕조(10) 내면 사이의 공간 크기에서 싱크롤(12)과 차단판(20) 사이의 공간 크기로 줄게 된다.

차단판(20)에 의해 출측 공간 줄어듬에 따라 상기 싱크롤(12)에 의해 출측에서 유동되는 바닥드로스는 차단판(20)에 의해 막혀 멀리 이동되지 못하고 작은 공간 내에서 유동이 보다 활발해지면서 바로 입측쪽으로 유도되어 이동하게 된다.

즉, 상기 차단판(20)은 출측 공간을 줄여 출측에서의 유동을 보다 극대화하할 수 있게 된다. 차단판(20)에 의해 막혀진 공간 내에서 유동이 활성화됨에 따라 부유하는 드로스는 유동이 상대적으로 약한 입측쪽으로 이동하게 된다. 따라서, 출측에서의 보다 활발한 유동으로 인해 드로스가 이동하여 도금욕조(10) 내 입측 바닥에 쌓이면서 퇴적층의 높이가 높아져 조기에 안정화 상태로 진입하게 된다.

본 실시예에서, 상기 차단판(20)은 도금욕조(10) 폭방향을 따라 꺽여져 굽혀진 구조로 되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 차단판(20)은 꺽여져 뾰족한 선단부가 도금욕조(10)의 출측 내면을 향하도록 하여 배치된다.

차단판(20)의 중앙부가 꺽여져 절곡되어 있어서, 출측에서 도금욕조(10) 폭방향으로 흐르는 유동이 꺽여진 차단판(20)에 부딪히면서 안쪽으로 튕겨져 흐르게 된다. 이에, 유동 드로스가 차단판(20)에 의해 튕겨져 중심쪽으로 집중됨으로써, 도금욕조(10) 출측에서의 유동을 더욱 크게 증가한다. 이와 같이, 차단판(20)을 절곡시킴으로써, 출측에서의 유동이 커지게 되고, 이에 드로스는 출측에서 입측으로 보다 더 효과적으로 흐를 수 있게 된다.

또한, 본 실시예는 상기 차단판(20)에 연결 설치되어 차단판(20)을 도금욕조(10) 내부로 장입 또는 외부로 인출하기 위한 승하강부를 더 포함한다.

상기 승하강부에 의해 도금 공정 초기에 차단판(20)을 도금욕조(10) 내에 삽입하여 바닥드로스의 퇴적 형태를 조기에 안정화시킬 수 있고, 바닥드로스 안정화 후에는 차단판(20)을 도금욕조(10)에서 외측으로 인출하여 차단판(20)의 영향 없이 정상적인 조업을 수행할 수 있게 된다.

상기 승하강부는 도금욕조(10) 외측에 수직으로 배치되는 구동실린더(30), 상기 구동실린더(30)의 피스톤로드 선단과 상기 차단판(20) 사이에 연결되는 연결부재(32)를 포함할 수 있다. 이에, 상기 구동실린더(30)의 신축 작동에 따라 차단판(20)이 상하로 이동되어 필요에 따라 차단판(20)을 도금욕조(10) 내부로 장입하거나 외부로 인출할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 용융 도금 과정에 대해 설명한다.

도금 공정이 개시되면, 강판은 도금욕조(10) 내의 도금용액에 장입되어 도금이 진행되고 싱크롤(12)을 지나 도금욕조(10) 상부로 인출되어 이동된다.

본 실시예에 따라 도금공정 개시 초기에 도금욕조(10)의 출측에 차단판(20)이 삽입되어 출측 공간을 줄이고 바닥드로스를 입측으로 유도하게 된다.

구동실린더(30)가 수축작동되면 구동실린더(30)의 피스톤로드에 연결된 차단판(20)이 하강하여 도금욕조(10) 내부로 들어간다. 차단판(20)은 도금욕조(10) 출측에서 싱크롤(12)과 도금욕조(10) 내면 사이로 진입된다. 이에, 도금욕조(10) 출측 공간이 줄어들면서 출측에서의 유동이 보다 활성화된다.

차단판(20)이 도금욕조(10) 내에 설치됨에 따라 출측에서 도금욕조(10) 내벽쪽으로 흐르는 유동흐름이 차단판(20)에 의해 입측으로 빠르게 전환되면서 입측으로 흐르는 유동이 활성화된다. 따라서, 부유드로스가 출측에서 입측으로 흘러 입측 바닥에 퇴적된다.

도금 공정 초기에 부유드로스를 입측으로 유도함에 따라 도금욕조(10) 입측 바닥에 바닥드로스가 쌓이면서 조기에 안정적인 퇴적 형태를 이루게 된다.

이와 같이, 차단판(20)을 삽입함으로써 도금욕조(10) 내에서 바닥드로스의 퇴적 형태를 조기에 안정화시킬 수 있게 된다.

바닥드로스의 퇴적 형태가 안정되면 차단판(20)은 더 이상 불필요하므로, 구동실린더(30)를 신장작동하여 도금욕조(10) 내에서 차단판(20)을 인출한다. 이와 같이, 도금 공정 초기 필요시에 차단판(20)을 도금욕조(10) 내에 설치하여 바닥드로스의 퇴적 형태를 조기에 안정화시키고, 안정화 후에는 차단판(20)을 제거하여 차단판(20)의 영향없이 정상적인 조업을 수행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 도금욕조 12 : 싱크롤
20 : 차단판 30 : 구동실린더
32 : 연결부재

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 강판을 도금하기 위한 도금욕조, 상기 도금욕조 내에 설치되는 싱크롤을 포함하여, 도금욕조에 경사지게 진입한 강판이 싱크롤을 지나 수직방향을 따라 상부로 인출되며 도금이 이루어지며,
   상기 도금욕조 내부 출측 공간에 설치되어 출측 공간을 줄이는 차단판을 더 포함하고,
   상기 차단판은 도금욕조의 출측 내면과 싱크롤 사이에 설치되고,
   상기 차단판은 도금욕조의 폭방향으로 연장되고 바닥에서 상기 싱크롤을 지나 상부로 연장되고,
   상기 차단판은 도금욕조 폭방향을 따라 중심부가 꺽여져 굽혀진 구조의 용융 도금 설비.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 차단판은 꺽여져 뾰족한 선단부가 도금욕조의 출측 내면을 향하도록 하여 배치되는 용융 도금 설비.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 차단판에 연결 설치되어 차단판을 도금욕조 내부로 장입 또는 외부로 인출하기 위한 승하강부를 더 포함하는 용융 도금 설비.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 승하강부는 도금욕조 외측에 수직으로 배치되는 구동실린더, 상기 구동실린더의 피스톤로드 선단과 상기 차단판 사이에 연결되는 연결부재를 포함하여, 상기 구동실린더의 신축 작동에 따라 차단판이 상하로 이동되는 구조의 용융 도금 설비.

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