KR101863221B1 - 용융 도금 설비의 유동 드로스 처리장치 - Google Patents

Abstract

도금욕조 내에서 드로스의 유동을 최소화할 수 있도록, 강판을 도금하기 위한 도금용액이 수용된 도금욕조, 상기 도금욕조 내에 설치되는 싱크롤을 포함하여, 강판이 싱크롤을 지나 상부로 인출되며 도금이 이루어지는 용융 도금설비의 도금욕조 내벽에 요철부가 형성되어, 내벽을 따라 흐르는 유동 드로스의 흐름을 차단하는 구조의 용융 도금 설비의 유동 드로스 처리장치를 제공한다.

Description

용융 도금 설비의 유동 드로스 처리장치{APPARATUS FOR TREATING DROSS IN CONTINUOUS GALVANIZING POT}

본 발명은 용융 아연 도금 설비의 도금욕조 내에서 드로스가 유동되는 것을 방지하기 위한 유동 드로스 처리장치에 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 발생하며, 드로스는 강판의 이동에 따라 유동되면서 스트립에 부착되어 결함을 유발하게 된다.

이와 같이, 도금욕조 내에서 발생된 드로스의 유동은 도금결함을 발생하는 원인이 되므로 이를 최소화하는 것이 도금품질측면에서도 매우 중요하다.

도금욕조 내에서 드로스의 유동을 최소화할 수 있도록 된 용융 도금 설비의 유동 드로스 처리장치를 제공한다.

도금욕조 내에서 드로스를 보다 용이하게 효과적으로 제거할 수 있도록 된 용융 도금 설비의 유동 드로스 처리장치를 제공한다.

이를 위해 본 구현예의 처리장치는, 강판을 도금하기 위한 도금용액이 수용된 도금욕조, 상기 도금욕조 내에 설치되는 싱크롤을 포함하여, 강판이 싱크롤을 지나 상부로 인출되며 도금이 이루어지는 용융 도금설비의 도금욕조 내벽에 요철부가 형성되어, 내벽을 따라 흐르는 유동 드로스의 흐름을 차단하는 구조일 수 있다.

상기 요철부는 유동 드로스의 흐름 방향을 따라 요부와 철부가 교대로 배열 형성된 구조일 수 있다.

상기 요철부는 도금욕조의 수직방향 방향을 따라 요부와 철부가 교대로 배열 형성되고, 각 요부와 철부는 도금욕조 수평방향을 따라 연장 형성된 구조일 수 있다.

상기 요철부는 도금욕조 내부에서 싱크롤을 지나 도금욕조에서 인출되는 스트립과 마주하는 내면에 형성될 수 있다.

상기 요철부는 도금욕조를 구성하는 벽돌을 교대로 도금욕조 내부로 돌출되도록 조적하여 형성될 수 있다.

상기 제거장치는 요철부에 쌓인 드로스를 긁어내기 위한 스크래핑부를 더 포함할 수 있다.

상기 스크래핑부는 도금욕조 내벽을 따라 수직으로 연장되는 이동부재, 상기 이동부재에 설치되고 상기 요철부의 각 요부로 삽입되어 요부에 쌓인 드로스를 긁어내는 스크래퍼, 및 상기 요부를 따라 상기 이동부재를 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부는 도금욕조 상부에 설치되는 이동레일, 상기 이동레일을 따라 이동되며 하부에는 상기 이동부재가 연결 설치되는 이동대차를 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 구현예에 따르면, 도금욕조 내에서 드로스의 유동을 줄이고, 발생된 드로스를 용이하게 제거함으로써, 드로스 유동에 의해 발생되는 제품 결함을 최소화할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 유동 드로스 처리장치가 구비된 용융 도금 설비를 도시한 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 유동 드로스 처리장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 유동 드로스 처리장치의 구성을 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 용융 도금 설비의 도금욕조 내 드로스 유동 상태를 나타낸 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 1은 본 실시예에 따른 유동 드로스 처리장치가 구비된 용융 도금 설비를 개략적으로 나타내고 있고, 도 2와 도 3은 상기 유동 드로스 처리장치의 구성을 나타내고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 용융 도금 설비는 내부에 도금용액이 수용된 도금욕조(10), 상기 도금욕조(10)의 도금용액 내에 설치되는 싱크롤(12)을 구비한다. 싱크롤 위쪽에는 싱크를을 거쳐 수직으로 인출되는 강판(P)의 양단을 지지하며 강판을 안내하는 안내롤(14)이 구비된다.

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.

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. 강판(P)은 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 드로스(dross)가 생성된다.

언급한 바와 같이, 강판(P)은 도금욕조(10) 입측으로 유입되어 싱크롤(12)을 지나 출측으로 진행하므로, 강판 이동에 따라 도금용액의 흐름이 생기게 되고, 이 흐름은 강판을 지지하는 안내롤(12)에 의해 도금욕조의 내벽을 향해 흐르게 된다. 이러한 흐름에 의해 드로스 역시 도금욕조의 내벽으로 흘러나가 내벽을 타고 상하로 이동하여 유동된다.

이에, 본 실시예의 처리장치는 도금욕조 내벽을 따라 드로스가 흘러 나가 도금욕조 내에서 유동되는 것을 차단하는 구조로 되어 있다.

이를 위해, 상기 제거장치는, 도금욕조(10) 내벽에 드로스 이동을 차단하는 요철부(20)가 일체로 형성된 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 요철부(20)가 형성되는 내벽은 도금욕조(10)의 내면 중에 도금욕조(10) 내부에서 싱크롤(12)을 지나 도금욕조(10)에서 인출되는 강판(P)과 마주하는 면일 수 있다. 즉, 도 1에서 x축 방향을 따라 도금욕조(10) 내 좌측면으로 안내롤(14)과 대향되는 면에 요철부(20)가 형성된다. 도금욕조(10) 내벽에 요철부(20)가 형성됨에 따라 내벽에서의 유체 흐름에 간섭이 발생되고 유체 흐름이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 따라서, 안내롤(14)을 지나 내벽으로 흐르는 드로스가 내벽에 형성된 요철부(20)에 의해 내벽을 따라 원활하게 흘러나가지 못하여 도금욕조(10) 내에서 드로스 유동이 억제될 수 있는 것이다.

상기 요철부(20)는 내벽 외에 도금욕조(10)의 내측 4면 모두에 형성될 수 있다. 강판 이동에 따른 유체 흐름에 의해 드로스는 주로 도금욕조(10) 내벽으로 이동하게 되므로, 상기 내벽에 요철부(20)를 형성하는 것이 보다 효과적이나, 도금욕조(10)의 4면 모두에 요철부(20)를 형성함으로써, 드로스의 유동 방지 효과를 보다 높일 수 있다.

상기 요철부(20)는 요부(22)와 철부(24)가 교대로 형성된 구조로 되어 있다. 요부(22)라 함은 상대적으로 파여져 함몰된 부분을 의미하며, 철부(24)라 함은 상대적으로 돌출된 부분을 의미한다. 상기 요부(22)와 철부(24)는 수직방향(도 1의 y 축방향 참조) 또는 수평방향(도 3의 z축 방향 참조)을 따라 교대로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 요철부(20)는 도금욕조(10)의 수직방향 방향을 따라 요부(22)와 철부(24)가 교대로 배열 형성되고, 각 요부(22)와 철부(24)는 도금욕조(10) 수평방향을 따라 연장 형성된 구조일 수 있다. 따라서, 내벽의 수직방향을 따라 드로스가 흘러나가 강판쪽으로 이동되는 것을 방지할 수 있게 된다. 여기서, 요부(22) 및 철부(24)는 도금욕조(10) 수평방향으로 길게 연장되어 있어서, 드로스가 도금욕조(10) 수평방향으로 흘러 이동할 수 있다. 그러나, 도금욕조(10) 수평방향으로 양 끝은 도금욕조(10) 내 모서리 부분으로, 이 부분은 드로스 유동에 의한 영향이 미미한 부분이다. 이에, 요부(22)와 철부(24)가 수평방향으로 연장 형성되어 드로스가 수평방향으로 흘러나가더라도 도금욕조(10) 모서리에 쌓일 뿐 강판 품질에 직접적으로 영향을 미치지 않는다.

또다른 실시예로, 상기 요철부(20)는 도금욕조(10) 내벽과 별도로 구비되어 내벽에 부착 설치될 수 있다. 이러한 구조의 경우 상기 요철부(20)는 요부(22)와 철부(24)가 교대로 형성된 판 구조물로 이루어져 도금욕조(10) 내벽에 장착될 수 있다. 요철부(20)를 이루는 판 구조물은 도금 공정에 영향을 주지 않는 재질로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서, 상기 요철부(20)는 도금욕조(10)를 구성하는 내화벽돌(26)을 조적하여 형성할 수 있다. 도금욕조(10)는 내화벽돌을 수직방향으로 쌓아올려 형성되는 데, 내화벽돌을 층층이 쌓을 때 상기 내벽에 대해서는 내화벽돌(26)을 요철 형태로 적층함으로써, 내벽에 요철부(20)를 일체로 형성할 수 있다. 즉, 도금욕조(10)를 이루는 내화벽돌(26)을 적층하는 과정에서 교대로 도금욕조(10) 내부로 돌출되도록 하거나 교대로 들어가도록 하여 조적함으로써, 요철부(20)를 형성할 수 있다. 이에, 별도의 구조물을 내벽에 설치하지 않고도 보다 간편하고 효과적으로 도금욕조(10) 내에 요철부(20)를 형성할 수 있게 된다.

상기 요부(22)의 상하 높이는 내화벽돌(26)의 상하 두께에 의해 결정되므로, 내화벽돌(26)의 두께를 다양하게 형성하여 요부(22)의 상하 높이를 다양하게 형성할 수 있다. 본 실시예의 경우 종래 도금욕조(10)를 구성하는 내화벽돌의 두께의 절반 정도의 두께로 형성된 내화벽돌(26)을 조적함으로써, 내벽에서의 요부(22) 형성 간격을 보다 조밀하게 하고 드로스 포집 능력을 높일 수 있게 된다.

상기 제거장치는 요철부(20)에 쌓인 드로스를 긁어내기 위한 스크래핑부(30)를 더 포함할 수 있다. 요철부(20)에 의해 드로스는 내벽을 타고 흘러나가지 못하고 함몰되어 있는 부분은 요부(22) 내측에 쌓이게 된다. 스크래핑부(30)는 이와 같이 요부(22)에 쌓인 드로스를 도금욕조(10) 내부 모서리쪽으로 밀어 이동시키게 된다.

이를 위해, 상기 스크래핑부(30)는 도금욕조(10) 내벽을 따라 수직으로 연장되는 이동부재(32), 상기 이동부재(32)에 설치되고 상기 요철부(20)의 각 요부(22)로 삽입되어 요부(22)에 쌓인 드로스를 긁어내는 스크래퍼(34), 및 상기 요부(22)를 따라 상기 이동부재(32)를 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부는 도금욕조(10) 상부에 설치되는 이동레일(36), 상기 이동레일(36)을 따라 이동되며 하부에는 상기 이동부재(32)가 연결 설치되는 이동대차(38)를 포함할 수 있다.

상기 이동부재(32)는 길게 연장된 바 형태의 구조물로, 요철부(20)를 향하는 면에는 각 요부(22)에 삽입되는 스크래퍼(34)가 설치된다. 상기 이동부재(32)는 도금용액 속에 삽입되므로, 도금 공정에 영향을 주지 않는 재질로 형성될 수 있다.

상기 스크래퍼(34)는 이동부재(32)에 돌출 형성되어 요철부(20)의 요부(22)에 삽입된다. 상기 스크래퍼(34)는 대략 요부(22)의 상하 길이에 대응되는 길이로 형성될 수 있으며, 돌출된 길이는 대략 요부(22)의 함몰 깊이에 대응될 수 있다. 대응된다는 것은 두 부재의 크기가 같거나 약간 작아 서로 간섭되지 않는 정도를 의미할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 스크래퍼(34)는 상하 방향으로 요부(22) 길이의 2/3 길이로 형성되어, 요부(22)와 충분한 간격을 둠으로써, 스크래퍼(34) 이동시 요부(22)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이동레일(36)은 도금욕조(10)의 위쪽에서 수평방향인 z축을 따라 설치된다. 이에, 이동대차(38)는 이동레일(36)을 따라 수평방향으로 이동되고, 이동대차(38)에 연결되어 있는 이동부재(32)가 도금욕조(10)의 내벽에 대해 수평방향을 따라 이동하게 된다. 본 실시예에서, 상기 이동부재(32)는 수평방향을 따라 내벽의 일측 선단부에서 반대쪽 선단부로 왕복 이동된다.

상기 요부(22)와 철부(24)는 각각 내벽에 수평방향을 따라 길게 연장 형성되어 있으므로, 이동부재(32)가 수평방향으로 이동함에 따라 이동부재(32)에 형성된 스크래퍼(34)가 요부(22)를 따라 연속적으로 이동할 수 있게 된다.

스크래퍼(34)가 요부(22)를 따라 이동함에 따라 요부(22)에 쌓여져 있는 드로스가 스크래퍼(34)에 의해 밀려나가 요부(22)에서 제거된다. 이에, 요부(22)에 드로스가 쌓여 고착화되는 것을 방지할 수 있게 된다. 스크래퍼(34)에 의해 밀려나가는 드로스는 내벽의 선단부 즉, 도금욕조(10) 모서리 쪽으로 이동된다. 이에, 내벽에 쌓인 드로스를 언급한 바와 같이 드로스 유동에 의한 영향이 미미한 곳인 도금욕조의 모서리 부분으로 제거하여 처리할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 처리 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

도금 공정이 개시되면, 강판은 도금욕조 내의 도금용액에 장입되어 도금이 진행되고 싱크롤을 지나 도금욕조 상부로 인출되어 이동된다. 강판 도금과정에서 생성된 드로스는 강판 이동에 따라 형성된 도금용액의 흐름을 따라 내벽을 향해 이동된다.

도 4는 도금욕조 내부에서의 드로스 유동 모사를 나타내고 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, A,B,C,D 부분에서 주로 드로스의 유동이 발생되며, D로 표시된 바와 같이, 강판이 도금욕조 내 싱크롤을 지나 안내롤을 거쳐 상부로 이동되는 과정에서 드로스의 유동이 집중적으로 발생하게 된다. 즉, 도금용액은 안내롤에 의해 도금욕조 내벽쪽으로 흐르며, 이러한 흐름에 따라 드로스가 도금욕조 내벽쪽으로 이동하여 내벽을 타고 상하로 흘러나가게 되는 것이다.

본 실시예에 따라 도금욕조 내벽에 요철부(24)가 형성되어 있어서, 내벽을 향해 이동된 드로스는 요철부에 의해 유체 흐름이 차단됨에 따라 내벽을 따라 상하로 이동되지 못하고 요부에 쌓이게 된다.

즉, 요철부가 내벽을 타고 흐르는 유동 드로스의 흐름에 간섭을 일으켜, 이동을 차단하게 되는 것이다. 이에, 드로스가 도금욕조 내부로 유동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

요부에 드로스가 쌓임에 따라 본 실시예의 스크래퍼가 요부를 따라 이동되어 요부에 쌓인 드로스를 제거하게 된다. 이에, 요부에 드로스가 쌓여 고착되는 것을방지할 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
14 : 안내롤 20 : 요철부
22 : 요부 24 : 철부
30 : 스크래핑부 32 : 이동부재
34 : 스크래퍼 36 : 이동레일
36 : 이동대차

Claims (8)

1. 강판을 도금하기 위한 도금용액이 수용된 도금욕조, 및 상기 도금욕조 내에 설치되는 싱크롤을 포함하여 도금이 이루어지는 용융 도금설비의 도금욕조 내벽에 요철부가 일체로 형성되어, 내벽을 따라 흐르는 유동 드로스의 흐름을 차단하고,
   상기 요철부는 유동 드로스의 흐름방향을 따라 요부와 철부가 교대로 배열 형성되고,
   상기 요철부는 상기 도금욕조를 구성하는 벽돌을 상기 도금욕조의 수직방향을 따라 교대로 상기 도금욕조 내부로 돌출되도록 조적하여 요부와 철부가 교대로 배열되도록 하고, 각 요부와 철부는 상기 도금욕조 수평방향을 따라 연장 형성되고,
   상기 요철부에 쌓인 드로스를 긁어내기 위한 스크래핑부를 더 포함하고,
   상기 스크래핑부는, 상기 도금욕조 내벽을 따라 수직으로 연장되는 이동부재, 상기 이동부재에 설치되고 상기 요철부의 각 요부로 삽입되어 요부에 쌓인 드로스를 긁어내는 스크래퍼, 및 상기 요부를 따라 상기 이동부재를 이동시키기 위한 구동부를 포함하는, 용융 도금 설비의 유동 드로스 처리장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 요철부는 도금욕조 내부에서 싱크롤을 지나 도금욕조에서 인출되는 스트립과 마주하는 내면에 형성되는 용융 도금 설비의 유동 드로스 처리장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동부는 도금욕조 상부에 설치되는 이동레일, 상기 이동레일을 따라 이동되며 하부에는 상기 이동부재가 연결 설치되는 이동대차를 포함하는 용융 도금 설비의 유동 드로스 처리장치.

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