KR101979399B1

KR101979399B1 - 금속 스트립의 금속 피막 용융 도금 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101979399B1
Application number: KR1020147015596A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 구젝; 외르크 슐테; 마르크 부루메나우; 프레트 진드라; 디르크 추프리나; 루돌프 슈회넨베르크
Original assignee: 티센크루프 스틸 유럽 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN103998641B; US10011897B2; US20150140225A1; KR20140101764A; EP2776600A1; JP2014532814A; WO2013068196A1; EP2776600B8; DE102011118197B3; JP6231485B2; ES2697673T3; EP2776600B1; CN103998641A

Abstract

본 발명은, 금속 스트립(M)이 연속적으로 용해조(3)를 통과하고, 금속 스트립이 용해조(3)를 빠져나올 때에, 금속 스트립(M) 상에 존재하는 금속 피막의 두께가 스크래핑 장치(7)에 의해 조절되며, 금속 스트립(M)이 용해조(3)를 빠져나올 때에, 상기 용해조(3) 상에 존재하는 슬래그(S)가 가스 유동(G1, G2)에 의해 몰아내어 지는, 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법 및 장치에 관한 것이다. 간단하면서도 비용-효율적인 수단을 사용하여 용해조를 빠져나오는 금속 스트립과 슬래그가 접촉하지 않도록 하는 방법을 통해, 최적의 표면 품질을 보증하게 된다. 본 발명은, 금속 스트립(M)에 근접하게 배열되는 적어도 하나의 노즐(10, 11)에 의해 슬래그(S)를 금속 스트립(M)으로부터 몰아내기 위해, 금속 스트립(M)의 폭(B)에 걸쳐 연장하는 가스 유동(G1, G2)이 용해조(3)의 표면(6) 상에 지향되도록 할 것을 제안한다.

Description

금속 스트립의 금속 피막 용융 도금 장치 및 방법{PROCESS AND APPARATUS FOR THE HOT-DIP COATING OF A METAL STRIP WITH A METALLIC COATING}

본 발명은 금속 스트립을 금속 피막으로 용융 도금하는 방법으로, 금속 스트립이 연속적으로 용해조를 통과하고, 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에 상기 금속 스트립 상에 존재하는 금속 피막의 두께가 스크래핑 장치에 의해 조절되며, 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에 상기 용해조 상에 존재하는 슬래그가 가스 유동에 의해 몰아 내어지는 용융 도금 방법에 관한 것이다. 이러한 방식으로 도금되는 금속 스트립은 열간압연 강 스트립이거나 냉간압연 강 스트립인 것이 일반적이다.

본 발명은 또한 금속 스트립을 금속 피막으로 용융 도금하는 장치에 관한 것으로, 용해조, 금속 스트립을 연속적으로 용해조를 통과시키는 이송 장치, 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에 상기 금속 스트립 상에 존재하는 금속 피막의 두께를 조절하는 스크래핑 장치, 및 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에 상기 용해조 상에 존재하는 슬래그를 몰아내기 위한 가스 유동을 발생시키는 적어도 하나의 노즐을 포함하는 용융 도금 장치에 관한 것이다.

서두에서 언급한 형식의 연속식 용융 도금 공정은, 일례로 내식성을 목적으로 하여 평탄형 금속 제품을 금속 피막으로 도금함에 있어, 산업적으로 확립되어 있으며, 경제적인 측면과 생태적 측면에서 이로운 공정이다. 따라서, 아연(용융 아연 도금) 또는 알루미늄 합금 피막(용융 알루미늄 도금)으로 사전에 인-라인 재결정 어닐링된 금속 스트립을 용융 도금하는 공정은 자동차 산업, 가전제품 및 기계 산업에서 금속판을 반제품으로 제조하는 데에 있어 상당히 중요하다.

연속식 용융 도금 공정이 수행되는 중에, 어닐링된 금속 스트립은 각 피막을 형성하는 금속 용융물이나 각 피막을 형성하는 금속 합금 용융물을 포함하는 용해조(melt bath)를 통과한다. 그런 다음, 금속 스트립은 용해조 내에서 적어도 한번 롤러 시스템에 의해 전향되며, 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때까지 이동 경로가 안정화된다. 피막조를 빠져나온 후에도 여전히 용융 상태에 있는 과잉의 피막 소재는 스크래칭 노즐에 의해 스크래핑되어 제거된다. 이 경우, 스크래핑 작업은 가스 유동을 불어넣어 이루어지는 것이 일반적이다. 그러나, 순전히 기계적 방식으로 작동하는 스크래핑 시스템도 또한 사용될 수 있다.

도금욕 내에 침지된 상태에서, 강 스트립의 일부 강 소재는 도금욕 내에서 불가피하게 용해된다. 동시에, 용융 상태의 도금욕은 주위 공기와 언제나 직접 접촉하고 있다. 이들로 인해 용해조에는 불가피하게 슬래그가 쌓이게 된다. 상기 슬래그는 용해조 상에 부유하며, 이들은 "상부 슬래그"로 호칭된다.

도금욕을 빠져나가는 금속 스트립에 의해 상부 슬래그가 금속 스트립을 따라 반송되면, 결함이 발생하게 되어 도금 품질이 영구히 손상될 수 있다. 예를 들어, 반송되는 슬래그가 후속 공정상의 롤러 위에 축적되어 눌러 붙으면, 소위 "스미어링 스트립"(smearing strip)이 나타나거나, 상기 스트립은 각인(impression)에 의해 손상된다. 이는 종종 후속 공정과 도금된 금속 스트립의 품질 저하에 따라 상당한 비용을 초래한다. 상부 슬래그 중 비교적 큰 덩어리, 소위 "럼프"(lump)를 제거할 때에, 통상적으로 인-라인 하류부에 배치되어 있는 조질 압연 설비 내의 고가의 롤러에 손상을 줄 수도 있다.

그 결과, 설비 작업자는 도금되는 금속 스트립에서 상부 슬래그가 반송되는 것을 최대한 방지하여야 한다는 영속적인 과제에 직면하고 있다.

금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에 슬래그가 반송되는 것을 예방할 수 있는 다양한 방안이 이미 공지되어 있다.

먼저, 수작업/기계식 방법에 대해 설명한다. 실제 조업에서, 작업자가 슬래그 제거용 공구를 사용하여 짧은 시간 간격으로 도금욕으로부터 상부 슬래그를 제거한다. 이러한 조업 방식은 상부 슬래그 제거가 불연속적으로 이루어지며, 그 결과로 작업시간 간격이 아무리 짧다고 하더라도 상부 슬래그가 배출되는 금속 스트립과 접촉하는 것을 방지할 수 없다는 단점이 있다. 용해조를 빠져 나오는 금속 스트립의 바로 근방에서 상부 슬래그를 수작업으로 제거할 때에, 도금욕의 과도한 교반과 금속 스트립과 스크래핑 공구의 접촉에 의해, 도금 품질이 더 손상될 수 있다.

모터에 의해 구동되어 용해조로부터 슬래그를 자동방식으로 제거하는 소위 슬래그 제거 로봇도 이미 공지되어 있다. 이러한 슬래그 제거 로봇은 수작업에 의한 제거 방식을 모방한 것으로, 구조적인 문제로 인해 모든 용융 도금 설비에 장착될 수는 없다.

배출되는 금속 스트립의 폭 방향 축과 나란하게 배치되며, 금속 스트립과 직접 접촉하는 슬래그와 슬래그욕의 표면에 부착되어 잔존하는 슬래그를 슬래그욕으로부터 제거하는 소위 미러 롤러도 실제 조업에서 사용되고 있다. 독일 특허공개공보 DE 10 2006 030 914 A1호에 개시되어 있는 장치도 또한 도금욕 표면에서 상부 슬래그를 일정한 속도로 스크래핑하는 모터-구동 방식 수단의 종래 기술에 속한다. 모터작동식 미러 롤러 또는 모터작동식 스크래핑 수단을 사용함으로써 조업이 연속적으로 이루어질 수 있지만, 이러한 경우에 있어, 가동 부품들은 도금욕과 영속적으로 접촉하고 있어야 한다. 여기서, 일상 업무에서 용융 도금욕은 본질적으로 부식성이 있기 때문에, 이러한 가동 부품들은 상당히 부식되게 된다. 이는 금속 스트립을 알루미늄계 피막으로 도금하는 경우(용융 알루미늄 도금)에도 마찬가지이다.

용해조를 빠져 나오는 금속 스트립에서 슬래그를 멀어지게 하는 제3의 방안은 도금욕을 연속적으로 회전시켜, 용해조에서 형성된 슬래그가 금속 스트립이 지나는 경로와 원격된 용해조 표면 영역 중 선택되는 표면 영역 내에 변위될 수 있도록 하는 수단에 의해 냉각 구역을 설치하는 것을 포함한다. 도금욕 내에 발생되는 유동이 스트립 경로와 반대되는 방향으로 지향되도록 함으로써, 이들 방안의 실효성이 증가될 수 있다. 이에 따라, 느슨해진 금속 스트립 성분들이 금속 스트립으로부터 떨어져 나간다. 이러한 형태의 방법들은, WO 2009/098362 A1호, WO 2009/098363 A1호, US 5,084,094 A1호, US 6,426,122 B1호 및 US 6,177,140 B1호에 각각 개시되어 있다. 이들 방법이 갖고 있는 문제점은, 이들 방법은 많은 경우에 있어 부분적으로 기존의 용융 도금 설비 내에서 개보수될 수 없는 매우 복잡하고 고가인 장치들을 필요로 한다는 것이다. 또한 일상 업무 범위에서 요구되는 욕 유동(bath flow)을 유지하기가 매우 어렵다는 점도 판명되었다. 또한, 이들 방법을 수행하는 데에 필요로 하는 장치에서, 많은 기계 부품들이 용융 도금욕과 접촉하며 이에 따라 기계 부품들이 매우 심하게 마모된다.

도금욕 표면의 바로 위쪽에 위치하는 스크래핑 노즐에 의해 과잉의 피막 소재가 금속 스트립으로부터 스크래핑될 때, 가스 압력이 고압이며, 이에 따라 가스 유동의 유속이 고속으로 되어 도금욕 표면을 향하는 일부 가스 유동은 상부 슬래그가 배출되는 금속 스트립으로부터 멀어지도록 압박하는 부차적인 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과를 발생시키는 스크래핑 노즐은, 일례로 DE 43 00 868 C1호 및 DE 42 23 343 C1호에 개시되어 있다. 그러나, 용해조를 빠져 나오는 금속 스트립에서 슬래그를 제거하는 것이 제어되지 않는 방식 심지어 랜덤 방식으로 이루어지게 된다. 스트립 이송 속도가 낮거나 도금 두께가 두꺼운 경우에 있어 가스 압력이 낮은 경우, "용해조를 빠져나오는 금속 스트립에서 슬래그가 멀어지도록 압박하는" 부수적인 효과는 나타나지 않게 된다.

일본 공개특허공보 JP07-145460호로부터, 노즐로부터 가스가 배출되도록, 노즐 캐리어를 용해조를 빠져 나오는 금속 스트립에 대해 횡단하는 방식으로, 그리고 용해조의 표면과 평행하게 배치하여, 용해조 상에 존재하는 슬래그가 금속 스트립과 평행하게 작용하는 가스 유동에 의해 용해조의 외각 모서리에 대해 측면으로, 그리고 용해조 표면에 대해 접선방향으로 이동하여 강렬한 박공 지붕(acutely gabled roof)의 지붕면과 같이 서로에 대해 멀어지도록 하는 것이 공지되어 있다. 그런 다음, 축적된 슬래그는 축적된 곳에서 기계방식으로 제거될 수 있다. 그러나, 본 발명과 유사한 이러한 방법의 단점은 노즐 캐리어 아래쪽에 필수적으로 데드 스페이스(dead space)가 형성된다는 것이다. 이러한 데드 스페이스에서, 용해조를 빠져나오는 금속 스트립과 접촉하는 슬래그가 축적될 수 있으며, 축적된 곳에서 스트립 폭의 중심부에 심각한 표면 결함을 야기하게 된다. 이 방법의 또 다른 단점은, 노즐 바의 가스 유동이 금속 스트립에서부터 상당히 이격된 부분에 배치됨에 따라 슬래그가, 금속 스트립에 슬래그가 침입할 위험이 없는 용해조 표면의 일 지역에 몰리게 된다는 것이다. 이는 불필요한 가스 소모를 야기하게 한다.

위에서 설명한 종래의 배경 기술에 대해, 본 발명의 목적은, 간단하면서도 비용적으로 유리한 수단을 사용하여 용해조를 빠져나오는 금속 스트립과 슬래그가 접촉하지 않도록 하며, 이에 따라 최적의 표면 품질을 보증할 수 있는, 금속 스트립 용융 도금 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 방법과 관련된 본 발명의 목적은, 청구항 1에 기재되어 있는 방안들을 포함하는 본 발명 방법에 의해 달성된다.

상기 장치와 관련된 본 발명의 목적은, 청구항 9에 기재되어 있는 구성요소들을 갖는 본 발명의 장치에 의해 달성된다.

본 발명의 유리한 실시형태들은 종속 청구항들에 기재되어 있으며, 본 발명의 일반적인 개념과 함께 이하에서 상세하게 설명한다.

본 발명에 따라 금속 스트립을 금속 피막으로 용융 도금하는 방법에서, 이전에서 설명된 종래 기술에 따라, 금속 스트립이 연속적으로 용해조를 통과하고, 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에, 상기 금속 스트립 상에 존재하는 상기 금속 피막의 두께는 스크래핑 장치에 의해 조절되며, 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에, 상기 용해조 상에 존재하는 슬래그는 가스 유동에 의해 몰아 내어진다.

본 발명에 따르면, 금속 스트립에 근접하여 배치되어 있는 적어도 하나의 노즐로 슬래그를 몰아내기 위해, 금속 스트립의 폭방향으로 연장되어 있는 가스 유동이 용해조 표면 위를 지향하게 된다.

이에 따라, 금속 스트립을 금속 피막으로 용융 도금하는 본 발명에 의한 장치는, 용해조, 금속 스트립이 연속적으로 용해조를 통과되도록 하는 이송 장치, 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에, 상기 금속 스트립 상에 존재하는 상기 금속 피막의 두께를 조절하는 스크래핑 장치, 및 금속 스트립이 용해조를 빠져나올 때에, 상기 용해조 상에 존재하는 슬래그를 몰아내기 위한 가스 유동을 발생시키는 적어도 하나의 노즐을 포함한다.

본 발명에 따르면, 가스 유동을 발생하는 노즐은 금속 스트립에 근접하여 배치되며, 금속 스트립의 폭 방향에 걸쳐 연장하는 가스 유동을 발생시키고, 가스 유동은 용해조 표면 위를 지향하게 된다.

놀랍게도, 용해조를 빠져나오는 금속 스트립의 폭방향에 걸쳐 연장하며 용해조 표면 위를 지향하는 가스 유동에 의해, 도금욕 표면 상에 존재하는 표면 슬래그가 도금욕을 빠져나오는 금속 스트립으로부터 멀어지게 된다는 것을 알 수 있었다. 이 경우, 가스 유동의 제어가 용이하고 쉽게 조절될 수 있다. 특히, 가스 유동의 압력과 유입각이 도금욕, 소망하는 피막 두께 및 스트립 이동 속도에 맞게 조절될 수 있으며, 가스 유동이 도금욕 상에 직접 영향을 미치도록 선택될 수 있다.

간단하면서도 특히 동작 신뢰성 있는 수단을 사용한 결과, 용해조 상에 존재하는 슬래그와 피막이 접촉하여 발생될 수 있는 표면 결함이 나타날 위험이 효과적으로 최소로 될 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치의 특정 실시형태에 의해, 마모 정도와 실패 위험성도 낮아지게 된다. 결과적으로, 최소한의 운용 비용으로 사용자-친화도와 유지보수-친화도의 수준이 높아지게 된다.

본 발명의 또 다른 이점은, 본 발명에 따른 장치가 기존의 용융 도금 설비에 구조적으로 복잡하지 않게 새로 장착될 수 있으며, 본 발명에 따른 방식으로 운용될 수 있다는 것이다. 이 경우, 본 발명은 처리되는 용해조의 성분과는 무관하게 운용될 수 있다.

바람직하기로는, 가스 유동은 금속 스트립의 모든 표면 상에 직접 유동되지 않도록 한다. 직접 유동하게 되면, 스크래핑 노즐에서 금속 스트립의 스트립 위치가 불안정해질 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따라 배치되는 노즐에 의해 발생된 가스 유동은, 모든 경우에 있어서, 최적의 방식으로 지향됨으로써, 가스 유동은 금속 스트립의 이송 방향에 대해 가로지르는 방향으로 금속 스트립으로부터 멀어지는 방향을 지향하게 된다. 이 경우, 가스 유동은 각 노즐과 연계되는 금속 스트립 표면에 실질적으로 직각이 되게 지향되는 방식으로 배향되는 것이 바람직하다.

가스 유동이 금속 스트립으로부터 멀어지도록 흐름으로써, 금속 스트립의 이송 방향에 대해 가로지르는 방향으로 배향되는 펄스를 발생시키지 않고, 최대한 가스 유동에 의해 금속 스트립 표면에 맞서는 방향으로 펄스를 발생시키도록 한다.

가스 유동이 금속 스트립의 연관되는 표면과 멀어지는 방향으로 흐르는 경우, 유입각이 0 내지 60도, 특히 0 내지 45도 범위인 경우에 최적의 효과가 얻어진다. 위와 같은 방향으로 유동되는 경우, 가스 유동이 슬래그를 몰아내기에 충분한 펄스를 발생시켜, 슬래그와 접촉하지 않는 용해조 표면 영역과 충돌하게 되는 것이 보증된다.

가스 유동을 발생하기 위해 본 발명에 따라 제공되는 노즐은 가능한 금속 스트립에 최대로 근접하여 배치되는 것이 바람직하다. 실제로 스트립 위치가 변동하는 경우라 하더라도, 노즐과 스트립 사이의 간격은 노즐과 스트립이 접촉하지 않도록 선택된다. 이를 위해, 노즐과 금속 스트립의 간격은 50 내지 500㎜ 범위에서 조절될 수 있다.

많은 경우에, 본 발명에 따라 가스 유동을 발생시키기 위해 제공되는 노즐이 금속 스트립의 연관 표면의 바로 근방에 배치되는 것이 불가능할 수도 있다. 그 대신, 특정 최소 간격이 유지될 수 있을 것이다. 그러한 경우, 노즐로부터 배출되는 가스 유동의 적어도 하나의 부분-유동은 금속 스트립에 대해 지향되는 것이 바람직하다. 바람직하기로는, 가스 유동이 용해조 표면 상의 충돌 영역이 금속 스트립의 전방부에 위치되도록 함으로써, 가스 유동이 금속 스트립 표면 위를 지나지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로 하는 경우, 스크래핑 장치의 전방에서 금속 스트립을 치는 가스 유동에 의해 형성될 수 있는 피막의 고르지 못함이 예방될 수 있다. 또한, 스크래핑 장치를 통과하는 이송 경로 상에서 금속 스트립의 정확한 스트립 위치가 불안정해지는 것이 예방될 수 있다.

실제로, 각 가스 유동은 공기, 용해조에 대해 불활성인 가스 또는 공기와 용해조에 대해 불활성인 가스의 혼합물인 가스를 포함할 수 있다. 이 경우, 실제 조업 상태에서, 노즐로부터 공급되는 가스 유동의 인가 압력은 1 내지 15 바(bar)인 경우 우수한 결과를 나타낸다. 가스 유동의 조절 및 제어는 작업자가 본 발명에 따른 장치의 방향을 수평방향, 수직방향 및 선택적으로 축방향으로 조절하여 이루어질 수 있으며, 가스 압력도 조절될 수 있다. 다른 한편, 모든 경우에 있어 조절되는 압력은 배출되는 금속 스트립으로부터 상부 슬래그를 몰아내기에 충분하여야 한다. 그러나, 가스 압력은 15 바를 초과해서는 안 되는데, 이는 압력이 과도하게 높으면, 충돌되는 가스의 펄스로 인해 도금욕의 표면이 바람직하지 않은 형태로 출렁일 수 있기 때문이다.

"날려 보내진"(blown off) 상부 슬래그는, 배출되는 금속 스트립으로부터 충분히 멀리 떨어진 상태에서 이미 공지되어 있는 방식으로 도금욕으로부터 기계적으로 건져내질 수 있다.

질소 또는 금속 피막과 용해조에 대해 불활성인 가스가 가스 유동으로 사용되는 경우, 본 발명에 따른 방법에 의해 특히 양호한 효과가 얻어질 수 있음이 실험적으로 관찰되었다. 이는 질소 또는 상당히 불활성인 가스가 사용되면, 상부 슬래그를 몰아내는 것 외에도 가스 유동에 의해 덮히는 영역에서 상부 슬래그의 재-형성도 상당히 줄어들 수 있다는 사실에 따른 것이다.

본 발명에 따라 처리되는 금속 스트립은 냉간압연 강 스트립 또는 열간압연 강 스트립인 것이 일반적이다.

용융 도금법이 적용될 수 있는 모든 금속 용탕이 용해조로 사용될 수 있다. 일례로, 용해조는 아연, 아연 합금, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 용탕을 포함한다.

일례로, 공지되어 있는 슬롯 노즐이 본 발명에 따른 목적을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 슬롯 노즐로 기능하는 슬롯이 형성되어 있거나 구멍이 난 파이프 및 하나의 노즐 옆에 다른 노즐이 배치되어 있는 둘 또는 그 이상의 노즐들이 제공되어 형성되는 노즐 유닛이, 노즐로 사용될 수 있다. 실제 실험을 통해 본 발명은 도금되는 각 금속 스트립의 폭보다 좁은 폭의 노즐로도 수행될 수 있음이 입증되었다. 예를 들어, 금속 스트립의 폭에 대해 중심부에 노즐이 배치되어 있는 경우, 노즐 또는 노즐 장치는 금속 스트립 폭의 20% 정도만 연장하는 것으로도 충분하다. 그러나, 노즐 또는 노즐 장치의 폭은 도금되는 금속 스트립의 폭보다 넓을 수도 있다. 그러나, 노즐 폭이 금속 스트립 폭의 120%를 초과하는 경우는 경제적으로 유리하지 못한데, 이는 비효율적인 작용 가스의 비율이 증가하기 때문이다.

슬래그를 몰아내는 노즐이 각각 금속 스트립의 각 표면과 연관되는 경우에, 최적화된 공정 안정성과 함께 최적의 보호(protection)가 이루어지게 된다.

본 발명에 따라 사용되는 노즐 내로 유동하는 가스 압력은 1 내지 15 바의 범위에 속하는 것이 바람직하다.

도 1은 강 스트립의 용융 도금 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1에서 A 부분의 부분 확대도이다.
도 3은 도 2와 다른 작동 모드를 나타내는 도 1에 따른 장치이다.
도 4는 도 2와 또 다른 작동 모드를 나타내는 도 1에 따른 장치이다.
도 5는 도 1 및 도 2에 따른 장치의 평면도이다.

이하에서 실시형태를 참조로 하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

일례로 부식에 취약한 강을 포함하는 냉간압연 강 스트립을 용융 도금하는 장치(1)는 용기(2) 내에 도입되는 용해조(3)를 포함하며, 피도금 금속 스트립(M)이 노즐(4)을 통해 이미 공지되어 있는 방식으로 적당한 침지 온도에 도달되어 있는 용해조(3)로 보내진다.

용융 도금조(3)에서, 상기 금속 스트립(M)은 수직방향으로 지향되는 이송 방향(F)으로 상기 용해조(3)로부터 배출되도록 전향롤러(5) 상에서 전향(redirect)된다. 이때, 상기 용해조(3)로부터 배출되는 금속 스트립(M)은 상기 용해조(3)의 표면(6) 위에서 특정 간격으로 배치되어 있는 스크래핑 장치(7)을 관통하여 지나게 된다. 상기 스크래핑 장치(7)는 2개의 스크래핑 노즐(8, 9)을 포함한다. 스크래핑 노즐(8, 9)은 슬롯 노즐로 형성되며, 이들 중 하나는 금속 스트립(M)의 종방향 모서리들 사이의 한쪽에 연장되어 있는, 금속 스트립(M)의 일 표면(O1) 상에 스크래핑 가스 유동(AG1)이 지향되고, 다른 하나는 상기 금속 스트립(M)에서 상기 일 표면(O1)의 반대측에 위치하는 표면(O2) 상에 스크래핑 가스 유동(AG2)이 지향된다.

최적의 동작 상태에서, 상기 용해조(3)로부터 배출되는 금속 스트립(M)은 상기 표면(O1, O2) 사이에서 중앙 쪽을 지향하는 금속 스트립(M)의 중심부(ML)는 수직방향으로 지향하는 평면(H) 내에 위치하게 된다.

스크래핑 장치(7)의 스크래핑 노즐(8, 9)과 용해조(3) 표면(6) 사이에, 금속 스트립(M)의 양 측면에 200㎜의 간격(d)을 두고 노즐(10, 11)이 배치되어 있다. 노즐(10, 11) 각각은 금속 스트립(M)의 폭(B)에 걸쳐 연장하는 가스 유동(G1, G2)을 발생한다.

상기 노즐(10, 11)은 통상적인 노즐로 구성될 수 있다. 그러나, 실제 조업에서, 노즐(10, 11)은 안쪽에 직경이 각각 2㎜인 원통형 노즐 개구들이 형성되어 있으며, 25㎜의 간격으로 이격되어 있는 내경 20㎜의 파이프가 포함된 에어 바(air bar)로 테스트되었다. 가스 공급은 중앙부로 공급되는 방식으로 이루어졌다. 실제 조업에서 시험된 실시형태에서 사용된 에어 바는 폭이 약 300㎜이었으며, 폭(B)이 1370㎜인 금속 스트립(M)에 대해 중앙부를 지향하도록 하였다.

도 2에 도시되어 있는 동작 방법에서, 노즐(10, 11)의 배출구들은, 각 가스 유동(G1, G2)에서 비교적 큰 부분-유동(G11, G21)이 가스 유동의 중심축(Ga1)을 가지는 용해조(3)의 표면 위를 지향하도록 배향되어 있다. 위 경우에 있어서, 용해조(3)의 표면에 대한 수직방향으로 약 30도의 유입각(β)을 이루며, 그 위치에서 금속 스트립(M)의 관련 표면(O1, O2)으로부터 각 표면(O1, O2)에 대해 실질적으로 멀어지는 방향으로 흐른다. 반면, 각 가스 유동(G1, G2)에서 이보다 작은 부분-유동(G12, G22)은 금속 스트립의 관련 표면(O1, O2)를 향해 흐르게 된다. 이 경우에 있어서, 상기 용해조(3)에 대해 수직방향에 대한 부분-유동(G12, G22)의 유입각(β')은 금속 스트립(M)과 연관되는 충돌영역(X)의 경계가 금속 스트립(M)의 전방에서 약간 떨어져 있는 곳에서 종결되도록 선택된다. 상기 충돌영역에서 각 가스 유동(G1, G2)은 용해조(3)의 표면(6)을 치게 된다. 이에 따라, 연관 가스 유동(G1, G2)은 금속 피막이 형성되는 금속 스트립(M)의 표면(O1, O2)을 건드리지 않게 된다.

도 3에 도시되어 있는 동작 방법에서, 노즐(10, 11)은, 노즐이 금속 스트립(M) 방향으로 지향되는 어떠한 부분-유동(G12, G22)이 형성되지 않도록 조절된다.

반면, 도 4에 도시되어 있는 동작 방법에서, 노즐(10, 11)은, 노즐이 금속 스트립(M) 방향으로부터 멀어지는 방향으로 지향되는 어떠한 부분-유동(G11, G21)이 형성되지 않도록 조절된다.

가스 유동(G1, G2)이 금속 스트립(M) 상에 완전히 지향되거나 또는 부분적으로 지향되는지, 또는 금속 스트립(M)으로부터 멀어지도록 지향되는 것과는 관계없이, 가스 유동(G1, G2)은 용해조(3) 상에 존재하는 슬래그(S)가 금속 스트립(M)과 관련하여 금속 스트립을 가로질러 금속 스트립으로부터 멀어지도록 하여, 슬래그가 금속 스트립(M)과 상당히 멀리 떨어져 있어 금속 스트립에 영향을 미치지 않는 영역(B1, B2)에 적재되도록 하며, 그 영역(B1, B2)에서 슬래그가 기계적으로, 즉 수작업이나 적절한 모터-구동 장치에 의해 용해조(3)의 표면(6)에서 제거될 수 있게 된다.

산업상의 대규모 산업 용융도금 장치에서 이루어진 조업 시험에서, 고온 알루미늄 도금을 하는 중에, 상기 노즐(10, 11)에 배치되어 있는 2개의 에어 바로 용해조와 스크래핑 노즐 사이에서 N₂ 가스 유동을 불어 넣었다. 도금욕은 Si 9.5중량%, Fe 2.5중량% 및 잔부는 Al과 미량의 다른 원소 그리고 불가피한 불순물을 함유하고 있다. 금속 스트립이 용해조부터 배출되는 속도는, 금속 스트립(M)의 일 측면당 한 층이 최소 75g/㎡로 도포될 때에 38m/min이었다.

가스 유동에 의해 날리어진 상부 슬래그는 수작업/기계적 방식으로 알루미늄욕 표면으로부터 제거되었다. 비교적 장기간의 조업 시간 동안, 상부 슬래그를 따라 동반되는 표면 결함이 효과적으로 감소되거나 예방될 수 있었다.

표 1은, 본 발명에 따라 스크래핑 노즐 아래에 배치되어 있는 슬롯 노즐에 있어, 가스 유동이 적용되지 않거나 본 발명에 따라 제공되는 주변 조건이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 경우 우수한 결과를 얻을 수 없음을 보여주고 있다.

1 용융 도금 장치
2 용기(vessel)
3 용해조(melt bath)
4 노즐
5 전향 롤러(redirection roller)
6 용해조(3) 표면
7 스크래핑 장치(scraping device)
8, 9 스크래칭 노즐
10, 11 노즐
β, β 유입각(influx angle)
AG1, AG2 스크래핑 가스 유동
B 금속 스트립(M) 폭
B1, B2 용해조(3) 표면(6) 영역
d 간격
F 이송 방향
G1, G2 가스 유동
G11 - G22 가스 유동(G1, G2) 각각의 부분-유동
Ga1, Ga2 가스 유동(G1, G2)의 중심축
H 중심부(ML)의 수직방향 평면
M 금속 스트립
ML 중심부
O1, O2 금속 스트립(M) 표면
S 슬래그
X 충돌 영역
[표 1]

Claims

금속 스트립(M)이 연속적으로 용해조(3)를 통과하고,
금속 스트립이 용해조(3)를 빠져나올 때에, 금속 스트립(M) 상에 존재하는 금속 피막의 두께가 스크래핑 장치(7)에 의해 조절되며,
금속 스트립(M)이 용해조(3)를 빠져나올 때에, 상기 용해조(3) 상에 존재하는 슬래그(S)가 가스 유동(G1, G2)에 의해 몰아내어 지는,
금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법에 있어서,
금속 스트립(M)의 표면(01, 02)으로부터 50 내지 500㎜의 간격(d)을 두고 배치되는 적어도 하나의 노즐(10, 11)에 의해 슬래그(S)를 금속 스트립(M)으로부터 몰아내기 위해, 가스 유동(G1, G2)은 용해조(3) 상에 존재하는 슬래그(S)를 상기 금속 스트립(M)에 대해 가로지르는 방향으로 금속 스트립(M)으로부터 몰아내도록, 상기 금속 스트립(M)의 폭(B)에 걸쳐 연장하는 가스 유동(G1, G2)이 용해조(3)의 표면(6) 상에 지향되고,
노즐로부터 공급되는 가스 유동의 압력은 1 내지 15 바이며, 가스 유동(G1, G2)이 용해조(3)의 표면(6)과 충돌하는 유입각(β)은 0 내지 60도인 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법.
제1항에 있어서,
가스 유동(G1, G2)은 금속 스트립(M)의 이송 방향(F)을 가로지르는 방향을 지향하도록 형성되되, 금속 스트립(M)으로부터 멀어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법.
제1항에 있어서,
가스 유동(G1, G2)의 적어도 하나의 부분-유동(G11-G22)은 금속 스트립(M)을 향해 지향되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법.
제3항에 있어서,
가스 유동(G1, G2)이 용해조(3)의 표면(6) 상에 충돌하는 충돌 영역(X)은 금속 스트립(M)의 전방에 위치하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법.
제1항에 있어서,
노즐(10, 11)이 금속 스트립(M)의 폭(B)의 적어도 20%에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법.
제1항에 있어서,
각 가스 유동(G1, G2)은 공기, 용해조(3)에 대해 불활성인 가스 또는 공기와 용해조(3)에 대해 불활성인 가스의 혼합물인 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
각 가스 유동(G1, G2)에 의해 몰아내어진 슬래그(S)는 기계적 방식으로 동작하는 장치에 의해 용해조(3)로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 방법.
용해조(3)를 구비하고,
금속 스트립(M)을 연속적으로 용해조(3)를 통과시키는 이송 장치를 구비하고,
금속 스트립이 용해조(3)를 빠져나올 때에, 상기 금속 스트립(M) 상에 존재하는 금속 피막의 두께를 조절하는 스크래핑 장치(7)를 구비하며,
금속 스트립(M)이 용해조(3)를 빠져나올 때에, 상기 용해조(3) 상에 존재하는 슬래그(S)를 몰아내기 위한 가스 유동(G1, G2)을 발생시키는 적어도 하나의 노즐(10, 11)을 구비하는,
금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 장치에 있어서,
가스 유동(G1, G2)을 발생시키는 상기 노즐(10, 11)은 금속 스트립(M)의 표면(01, 02)으로부터 50 내지 500㎜의 간격(d)을 두고 배치되며, 가스 유동(G1, G2)이 용해조(3) 상에 존재하는 슬래그(S)를 상기 금속 스트립(M)에 대해 가로지르는 방향으로 금속 스트립(M)으로부터 몰아내도록, 상기 금속 스트립(M)의 폭(B)에 걸쳐 연장하고 용해조(3)의 표면(6) 상에 지향되는 가스 유동(G1, G2)을 생성하며,
노즐로부터 공급되는 가스 유동의 압력은 1 내지 15 바이며, 가스 유동(G1, G2)이 용해조(3)의 표면(6)과 충돌하는 유입각(β)은 0 내지 60도인 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 장치.
제8항에 있어서,
슬래그(S)를 몰아내기 위한 노즐(10, 11) 각각은 금속 스트립(M)의 각 표면(O1, O2)과 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 장치.
제8항에 있어서,
상기 노즐(10, 11)은 슬롯 노즐 또는 슬롯이 형성되어 있는 파이프인 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 장치.
제8항에 있어서,
상기 노즐(10, 11)은, 복수의 노즐 개구가 서로 이격되어 배치되어 있는 노즐 바로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 장치.
제10항에 있어서,
상기 노즐(10, 11)은 용해조(3)를 빠져나오는 금속 스트립(M)의 폭(B)에 대해 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 장치.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐은 금속 스트립(M) 폭(B)의 적어도 20%에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 금속 스트립(M)의 금속 피막 용융 도금 장치.
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