KR101998974B1 - 스나우트의 가스 분사장치 - Google Patents

스나우트의 가스 분사장치 Download PDF

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Abstract

스나우트의 가스 분사장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 스나우트의 가스 분사장치는: 스나우트의 외측에 배치되고, 혼합가스가 유입되는 유입관과, 유입관과 제1연결관에 의해 연결되는 제1분개관과, 제1분개관과 제2연결관에 의해 연결되고, 스나우트의 내부를 통과하는 강판을 향해 혼합가스를 토출하는 복수개의 토출구를 구비하는 제2분개관을 포함하고, 유입관의 단면적이 1인 경우, 복수개의 토출구의 총단면적 비율이 2.16 미만인 것을 특징으로 한다.

Description

스나우트의 가스 분사장치{GAS INJECTION APPARATUS FOR SNOUT}
본 발명은 스나우트의 분사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 혼합가스가 균일하게 스나우트의 내부로 분사되는 스나우트의 가스 분사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 열처리가 완료된 강판은 스나우트(Snout)를 통해, 용융아연이 포함된 도금액이 수용되어 있는 도금조로 잠입되며, 스킨롤러에 의해 도금조의 외부로 이송된다. 이때, 스나우트의 내부로 열처리가 완료된 후 이송되어 오는 강판이 진입되며, 스나우트의 내부에 배치된 노즐은 스나우트의 내부에 질소가 혼합된 혼합가스를 분사한다.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0847666호(발명의 명칭: 소둔로 스나우트의 아연재 흡입 및 가스 분사장치, 등록일: 2008.07.15.)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 혼합가스가 균일하게 스나우트의 내부로 분사되는 스나우트의 가스 분사장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 스나우트의 가스 분사장치는: 스나우트의 외측에 배치되고, 혼합가스가 유입되는 유입관; 상기 유입관과 제1연결관에 의해 연결되는 제1분개관; 및 상기 제1분개관과 제2연결관에 의해 연결되고, 상기 스나우트의 내부를 통과하는 강판을 향해 상기 혼합가스를 토출하는 복수개의 토출구를 구비하는 제2분개관을 포함하고, 상기 유입관의 단면적이 1인 경우, 복수개의 상기 토출구의 총단면적 비율이 2.16 미만인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입관의 단면적이 1인 경우, 복수개의 상기 토출구의 총단면적 비율이 1.88 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 토출구의 개수는 6개 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입관의 직경이 1인 경우, 상기 토출구의 직경 비율이 0.2를 초과하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입관의 직경이 1인 경우, 상기 토출구의 직경 비율이 0.24 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입관과 연결되어 상기 유입관으로 유입되는 상기 혼합가스의 유량을 조정하는 유량조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스나우트의 가스 분사장치는 유입관의 단면적이 1인 경우, 복수개의 토출구의 총단면적 비율이 2.16 미만이므로, 혼합가스가 균일하게 스나우트의 내부로 분사될 수 있는 즉, 제2분개관의 토출구로부터 토출되는 혼합가스의 유속 및 유량의 균일율이 높은 효과가 있다.
또한, 본 발명은 토출구의 개수가 6개 이상이므로, 토출구로부터 토출되는 혼합가스의 분사범위가 균일한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유입관의 직경이 1인 경우, 토출구의 직경 비율이 0.2를 초과하므로, 토출구가 아연재 응축에 의한 막힘 현상이 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 유량조정부를 통해 유입관과 연결되어 유입관으로 유입되는혼합가스의 유량을 상황에 따라 적절하게 조정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스나우트의 가스 분사장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스나우트의 가스 분사장치를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스나우트의 가스 분사장치를 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스나우트(10)의 가스 분사장치(1)는 유입관(100), 제1분개관(300), 및 제2분개관(500)을 포함한다.
유입관(100)은 스나우트(10)의 외측에 배치되고, 혼합가스(G)가 유입된다. 여기서 혼합가스(G)는 물(H2O)과 질소(Nitrogen)를 포함하여 이루어진 가스를 의미한다.
제1분개관(300)은 유입관(100)과 제1연결관(200)에 의해 연결된다. 제1분개관(300)에서는 제1연결관(200)을 통해 유입관(100)으로부터 유입된 혼합가스(G)가 1차적으로 분개된다. 유입관(100)으로부터 배출된 혼합가스(G)는 제1연결관(200)을 통해 제1분개관(300)으로 유입되고, 제1분개관(300)에서 분개되어 배출된다.
제1연결관(200)은 제1분개관(300)과 유입관(100) 사이에 배치되어 제1분개관(300)과 유입관(100)을 연결한다. 즉, 제1연결관(200)은 제1분개관(300)과 유입관(100) 사이에 수직으로 배치되어 유입관(100)으로부터 배출된 혼합가스(G)가 제1분개관(300)으로 원활하게 유입되도록 하는 역할을 한다.
제2분개관(500)은 제1분개관(300)과 제2연결관(400)에 의해 연결되고, 스나우트(10)의 내부를 통과하는 강판(S)을 향해 혼합가스(G)를 토출하는 복수개의 토출구(510)를 구비한다. 제2분개관(500)은 스나우트(10)의 내측에 배치되고, 제1분개관(300)으로부터 분개되어 배출된 혼합가스(G)가 제2연결관(400)을 통해 유입된다. 이렇게 제2분개관(500)으로 유입된 혼합가스(G)는 토출구(510)에 의해 2차적으로 분개되어 스나우트(10)의 내부로 토출된다. 복수개의 토출구(510)는 제2분개관(500)를 따라 등간격으로 이격되게 배치되어 스나우트(10)의 내부로 혼합가스(G)를 토출한다.
도 1과 같이, 스나우트(10)는 소둔로(미도시)와 용융아연(Zn)을 포함하여 이루어진 도금액(60)이 수용된 도금조(20) 사이에 위치된다. 소둔로를 거친 강판(S)은 스나우트(10)를 통과하여 도금조(20)로 유입된다. 이때, 스나우트(10)의 내부에 배치된 제2분개관(500)의 토출구(510)를 통해 혼합가스(G)가 토출되어 분사된다. 이로 인해, 혼합가스(G)가 도금액(60)의 표면(61) 전체에 걸쳐 용융아연과 접촉하여 아연산화막을 형성한다. 도금액(60)의 표면(61) 상에 형성된 아연산화막으로 인해 스나우트(10) 내부에서의 용융아연의 증발이 방지되어 아연재(미도시)가 형성되는 것을 막을 수 있음은 물론, 아연재의 낙하로 인해 강판(S)의 도금에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
강판(S)은 도금조(20)의 내부에 배치되어 회전되는 스킨롤러(30)를 통해 도금조(20)로 유입되도록 이송된다. 이와 같이, 소둔로를 거쳐 도금조(20)로 들어간 강판(S)은 도금조(20) 내의 도금액(60)에 의해 도금된 후, 스킨롤러(30)을 통해 도금조(20) 외부로 나간다. 이때, 스테빌라이저롤러(40) 한 쌍이 스킨롤러(30)의 상측에 도금액(60)에 침지되게 설치되며, 스킨롤러(30)를 통과한 강판(S)이 평편한 면을 가지도록 교정한다.
도금조(20)에서 나온 강판(S)은 도금조(20)의 도금액(60)의 표면(61) 위에 에어나이프(50)로 들어가 도금 두께가 조절된다. 즉, 에어나이프(50)가 강판(S)에 에어를 분사하여 강판(S)에 형성되는 도금층의 두께가 조절된다.
제2연결관(400)은 제1분개관(300)과 제2분개관(500) 사이에 복수개가 이격되게 배치되어 제1분개관(300)과 제2분개관(500)을 연결한다. 즉, 제2연결관(400)은 제1분개관(300)과 제2분개관(500) 사이에 수직으로 배치되어 제1분개관(300)으로부터 분개되어 배출되는 혼합가스(G)가 제2분개관(500)으로 원활하게 유입되도록 하는 역할을 한다.
제1분개관(300)에는 혼합가스(G)가 분개되어 배출되는 복수개의 배출구(310)가 소정의 거리로 이격되게 형성된다. 복수개의 배출구(310)는 제1분개관(300)을 따라 등간격으로 배치되어 제1분개관(300)으로 유입된 혼합가스(G)가 분개되어 배출되도록 한다.
제2분개관(500)에는 배출구(310)로부터 배출된 혼합가스(G)가 유입되는 복수개의 유입구(520)가 소정의 거리로 이격되게 형성된다. 이때, 복수개의 유입구(520)는 복수개의 배출구(310)와 마주보도록 배출구(310)와 동일한 거리로 이격된다. 배출구(310)로부터 각각 배출된 혼합가스(G)가 유입구(520)로 분개되어 유입된다. 그 후, 토출구(510)를 통해 혼합가스(G)가 2차적으로 분개되어 스나우트(10)의 내부에 배출된다.
제2연결관(400)는 복수개로 배출구(310)와 유입구(520)를 각각 연결한다. 이로 인해, 배출구(310)를 통해 분개된 혼합가스(G)가 유입구(520)로 원활하게 유입될 수 있다.
스나우트의 가스 분사장치(1)는 유량조정부(600)를 더 포함한다. 유량조정부(600)는 유입관(100)과 연결되어 유입관(100)으로 유입되는 혼합가스(G)의 유량을 조정한다. 그 결과, 유입관(100)으로 혼합가스(G)의 유량이 유량조정부(600)에 의해 상황에 따라 적절하게 조정되어 유입될 수 있다.
본 실시예에 따른 스나우트의 가스 분사장치(1)는 유입관(100), 제1연결관(200), 제1분개관(300), 제2연결관(400), 제2분개관(500) 및 유량조정부(600)가 설치된 맞은편에 동일한 구성이 설치되며, 구성의 작동 및 효과 또한 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 예시 중 일부로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
표 1은 유입관(100)의 직경이 25mm이고 유량이 30Nm/h인 조건으로 비교예1~4 및 실시예1~4에 따른 토출구(510) 직경과 토출구(510)수의 변경을 토대로 유입관(100)과 토출구(510)를 제조하여 유량 균일율과 유속 균일율을 측정하였다.

유입관의 단면적(A1): 토출구의 총단면적(A2) 비율
토출구
직경(mm)
토출구수
유량 균일율(%)
유속 균일율(%)
비교예1 1 : 4 25 4 X X
비교예2 1 : 1.38 20 6 X X
비교예3 1 : 2.88 15 8 △ △
비교예4 1 : 2.16 15 6 △ △
실시예1 1 : 0.34 6 6 ◎ ◎
실시예2 1 : 0.46 6 8 ◎ ◎
실시예3 1 : 1.02 8 10 ◎ ◎
실시예4 1 : 1.88 14 6 ○ ○
표 1의 유량 균일율에서 ◎는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 유량 균일율 90~100%범위로 우수한 수준을 의미하고, ○는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 유량 균일율 70~90%범위로 양호한 수준을 의미하고, △는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 유량 균일율 50~70%범위로 보통인 수준을 의미하고, X는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 유량 균일율 50% 미만으로 미흡한 수준을 의미한다.
표 1의 유속 균일율에서 ◎는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 유속 균일율 90~100%범위로 우수한 수준을 의미하고, ○는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 유속 균일율 70~90%범위로 양호한 수준을 의미하고, △는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 유속 균일율 50~70%범위로 보통인 수준을 의미하고, X는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 유속 균일율 50% 미만으로 미흡한 수준을 의미한다.
비교예1~4와 실시예1~4를 비교하여 살펴보면, 실시예1~4과 같이 유입관(100)의 단면적(A1)이 1인 경우, 복수개의 토출구(510)의 총단면적(A2) 비율이 2.16 미만일 때, 혼합가스(G)의 유량 규일율과 유속 균일율이 우수와 양호 수준인 것으로 나타났다. 보다 바람직하게, 유입관(100)의 단면적(A1)이 1인 경우, 복수개의 토출구(510)의 총단면적(A2) 비율이 1.88 이하일 때 혼합가스(G)의 유량 규일율과 유속 균일율이 우수와 양호한 수준인 것으로 나타났다.
표 2는 유입관(100)의 직경이 25mm이고 유량이 30Nm/h인 조건으로 비교예1~3 및 실시예1~3에 따른 토출구(510) 직경과 토출구(510)수의 변경을 토대로 유입관(100)과 토출구(510)를 제조하여 혼합가스(G)의 분사범위 균일율을 측정하였다. 이때, 토출구(510) 직경이 동일한 것을 전제로 하며, 유량 균일율과 유속 균일율이 양호와 우수한 수준인 상태에서 측정하였다.

유입관의 단면적(A1):
토출구의 총단면적(A2) 비율
토출구 직경(mm)
토출구수
분사범위 균일율(%)
비교예1 1 : 0.48 10 3 X
비교예2 1 : 0.64 10 4 X
비교예3 1 : 0.80 10 5 △
실시예1 1 : 0.96 10 6 ○
실시예2 1 : 1.12 10 7 ◎
실시예3 1 : 1.60 10 10 ◎
표 2의 분사범위 균일율에서 ◎는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 분사범위 균일율 90~100%범위로 우수한 수준을 의미하고, ○는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 분사범위 균일율 70~90%범위로 양호한 수준을 의미하고, △는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 분사범위 균일율 50~70%범위로 보통인 수준을 의미하고, X는 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 배출되는 혼합가스(G)의 분사범위 균일율 50% 미만으로 미흡한 수준을 의미한다.
비교예1~3와 실시예1~3를 비교하여 살펴보면, 실시예1~3과 같이 토출구(510)의 개수가 6개 이상일 때 혼합가스(G)의 분사범위 균일율이 우수와 양호 수준인 것으로 나타났다.
표 3은 유입관(100)의 직경이 25mm이고 유량이 30Nm/h인 조건으로 비교예1~3 및 실시예1~3에 따른 토출구(510) 직경의 변경을 토대로 유입관(100)과 토출구(510)를 제조하여 토출구(510) 막힘 정도를 측정하였다. 이때, 토출구(510)수가 동일한 것을 전제로 하며, 유량 균일율과 유속 균일율이 양호와 우수한 수준인 상태에서 측정하였다.

유입관의 단면적(A1):
토출구의 총단면적(A2) 비율
유입관의 직경(D1):
토출구의 직경(D2) 비율
토출구수
토출구 막힘
비교예1 1 : 0.14 1 : 0.12 10 X
비교예2 1 : 0.25 1 : 0.16 10 X
비교예3 1 : 0.40 1 : 0.20 10 X
실시예1 1 : 0.58 1 : 0.24 10 ○
실시예2 1 : 1.02 1 : 0.32 10 ○
실시예3 1 : 1.60 1 : 0.40 10 ○
표 3의 토출구 막힘에서 ○는 제2분개관(500)의 토출구(510)가 아연재 응축에 의한 막힘 현상이 없는 상태로 양호한 수준을 의미하고, X는 제2분개관(500)의 토출구(510)가 아연재 응축에 의한 배출구(310) 대부분이 막힘 현상이 있는 상태로 불량한 수준을 의미한다.
비교예1~3와 실시예1~3를 비교하여 살펴보면, 실시예1~3과 같이 유입관(100)의 직경(D1)이 1인 경우, 토출구(510)의 직경(D2) 비율이 0.2를 초과할 때 토출구(510)가 아연재 응축에 의한 막힘 현상이 없는 상태로 양호한 수준인 것으로 나타났다. 보다 바람직하게, 유입관(100)의 직경(D1)이 1인 경우, 토출구(510)의 직경(D2) 비율이 0.24 이상일 때 토출구(510)가 아연재 응축에 의한 막힘 현상이 없는 상태로 양호한 수준인 것으로 나타났다.
이와 같이, 본 발명에 따른 스나우트의 가스 분사장치(1)는 유입관(100)의 단면적(A1)이 1인 경우, 복수개의 토출구(510)의 총단면적(A2) 비율이 2.16 미만이므로, 혼합가스(G)가 균일하게 스나우트(10)의 내부로 분사될 수 있는 즉, 제2분개관(500)의 토출구(510)로부터 토출되는 혼합가스(G)의 유속 및 유량의 균일율이 높을 수 있다.
또한, 토출구(510)의 개수가 6개 이상이므로, 토출구(510)로부터 토출되는 혼합가스(G)의 분사범위가 균일할 수 있다.
또한, 유입관(100)의 직경(D1)이 1인 경우, 토출구(510)의 직경(D2) 비율이 0.2를 초과하므로, 토출구(510)가 아연재 응축에 의한 막힘 현상이 없다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 스나우트의 가스 분사장치 10 : 스나우트
20 : 도금조 30 : 스킨롤러
40 : 스테빌라이저롤러 50 : 에어나이프
60 : 도금액 61 : 도금액의 표면
100 : 유입관 200 : 제1연결관
300 : 제1분개관 310 : 배출구
400 : 제2연결관 500 : 제2분개관
510 : 토출구 520 : 유입구
600 : 유량조정부

Claims (6)

  1. 스나우트의 외측에 배치되고, 혼합가스가 유입되는 유입관;
    상기 유입관과 제1연결관에 의해 연결되는 제1분개관; 및
    상기 제1분개관과 제2연결관에 의해 연결되고, 상기 스나우트의 내부를 통과하는 강판을 향해 상기 혼합가스를 토출하는 복수개의 토출구를 구비하는 제2분개관을 포함하고,
    상기 유입관의 단면적이 1인 경우, 복수개의 상기 토출구의 총단면적 비율이 0.34 이상 1.88 이하이고,
    상기 토출구의 개수는 6개 이상 10개 이하인 것을 특징으로 하는 스나우트의 가스 분사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유입관과 연결되어 상기 유입관으로 유입되는 상기 혼합가스의 유량을 조정하는 유량조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스나우트의 가스 분사장치.
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