KR102265740B1 - 용융 금속 도금로, 도금 제품의 제조 방법 및 제조 시스템 및 당해 제조 방법에 의해 얻어진 금속 도금 강관 - Google Patents

용융 금속 도금로, 도금 제품의 제조 방법 및 제조 시스템 및 당해 제조 방법에 의해 얻어진 금속 도금 강관 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 작업 효율이나 도금의 품질을 향상 가능한, 용융 금속 도금로, 금속 도금 제품의 제조 시스템 및 제조 방법 및 당해 제조 방법에 의해 얻어진 금속 도금 강관의 제공하는 것이다.
피도금 처리물에 용융 금속 도금을 실시하는 도금 실시부를 적어도 하나 갖고, 도금 실시부 중 적어도 1개는, 도금 욕조와, 도금 욕조를 가열하기 위한 가열 장치를 갖는 제조 시스템이며, 상기 가열 장치는, 연소실에 따른 공통된 연소 영역으로 연료 및 공기를 배출하도록 면하는 연료 충전 개구부의 배열 및 공기 충전 개구부의 배열이 형성되어 있고, 적어도 한쪽 개구부 배열 중 적어도 대부분의 개구부 유효 단면 사이즈를, 매체 충전 개구부 배열의 정도를 조절하기 위한 조절 기구에 의해 조절할 수 있고, 양쪽의 개구부 배열의 사이즈가 조절 가능한 경우에는, 그들 배열의 별개 독립 조절이 가능한 가열 장치이다.

Description

용융 금속 도금로, 도금 제품의 제조 방법 및 제조 시스템 및 당해 제조 방법에 의해 얻어진 금속 도금 강관 {MOLTEN METAL PLATING FURNACE, SYSTEM FOR PRODUCING AND METHOD FOR PRODUCING PLATED PRODUCT, AND METAL PLATED STEEL TUBE OBTAINED BY MEANS OF SAID METHOD FOR PRODUCING}
본 발명은 용융 금속 도금로에 관한 것으로, 특히 도금 욕조 내의 용융 금속의 온도 편차를 작게 하여, 가스 사용량을 감소시킬 수 있는 용융 금속 도금로에 관한 것이다. 나아가, 당해 용융 금속 도금로를 내장한 작업 효율이나 도금의 품질을 향상 가능한 금속 도금 제품의 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.
용융 금속 도금로는, 금속 도금 처리 대상물을 도금 욕조에 저류되어 있는 용융 금속에 침지하여, 도금 처리를 실시하기 위해서 사용된다. 예를 들어, 내벽과 외벽으로 이루어지는 2중 벽 구조의 아연 용융 도금 욕조이며, 외벽에 간격을 두고 설치된 버너에 의해 내벽을 가열하고, 이에 의해 내벽의 내측 도금 욕조 내에 저류된 아연을 용융 상태로 유지하는 아연 용융 도금 욕조가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
그러나, 이러한 아연 용융 도금 욕조에서는, 또는 도 12에 도시한 바와 같은 버너(210)를 내열성 외벽(204)에 2개소에 구비한 도금로(200)에서는, 버너의 화염구로부터 분출된 화염이 바로 접촉하는 부분이 국소적으로 고온이 되므로, 인접하는 버너의 중간 위치의 온도가 저하되어, 도금 욕조 내의 용융 아연에 온도의 편차가 발생한다. 그로 인해, 저온 부분에서는 아연의 부착량이 적어져, 균일한 아연 도금막이 형성되지 않는다고 하는 문제가 있었다. 또한, 이 도금 욕조의 가열 방법에서는, 노 내 온도가 높아져, 도금 욕조의 수명이 짧아지는 데다가, 버너의 개수가 다수 필요하는 등, 연소 기기 수의 증대에 의해 비용이 드는 등의 문제도 있었다.
또한, 용융 아연 도금로의 연소실 내를 일방향으로 선회하는 연소 가스에 의해 도금 욕조를 가열하는 용융 아연 도금로이며, 단벽부의 일단부와 그 대각에 위치하는 부분에, 및 대향하는 2개의 장벽부의 중간 위치에 고속 버너가 설치되어 있는 용융 아연 도금로가 개시되어 있다(특허문헌 2 참조).
이 용융 아연 도금로에서는, 고속 버너로부터 분출된 연소 가스가 연소실 내를 일방향으로 선회하여, 대류 전열 가열이 되므로, 도금 욕조 내의 온도 편차를 어느 정도 억제할 수 있어, 노 내 온도를 종래의 도금로보다도 낮게 할 수는 있지만, 그러나 이 연소 가스는 화염이 되어서 화염구로부터 연소실로 분출되어서 용융 아연을 가열한다고 하는 가열 방식을 채용하므로, 분출 가스 자체는 고온인 것이 필요하며, 따라서 노 내의 부식 진행을 억제할 수는 없다. 나아가, 노를 고온 상태로 하기 위해서는, 다량의 가스가 필요하였다.
일본 실용신안 출원 공개 소56-28064호 공보 일본 특허 공개 제2005-264314호 공보
상술한 바와 같이, 종래의 용융 금속 도금로에서는, 도금 욕조 내의 용융 금속이 국소적으로 고온이 되어 금속을 용융시키는 가마(도금 욕조)에 대한 부담이 커, 가마 외측벽의 산화 부식이 발생하는 것, 또한 가마 내측벽에서는 용융 금속과의 접촉부에서 합금화가 일어나 드로스가 발생하는 것, 또한 용융 금속의 온도에 편차가 발생해 버리므로, 균일한 도금이 실시하기 어려운 것, 가스의 소비량이 많은 것 등의 문제가 있었다. 마찬가지로, 종래의 용융 금속 도금로에 기초하여, 도금 시스템을 구성했을 때에는, 상기 문제에 기인하여, 작업 효율의 악화나 도금의 품질에 편차가 발생하는 등의 문제가 있었다. 본 발명에서는, 이들 문제점을 해결하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 용융 금속 도금로에서는 적용된 일이 없는 신기술의 가열 방식을 용융 금속 도금로에 채용함으로써, 종래와 같이 분출 가스 자체를 고온으로 하지 않고 금속을 용융시킬 수 있고, 게다가 용융 금속의 온도 분포를 균일하게 할 수 있고, 나아가 가스의 소비량을 억제 가능하게 되는 것을 발견하였다. 더 나아가, 당해 용융 금속로를 금속 도금 제품의 제조 시스템에 적절히 내장함으로써, 시스템의 작업 효율이나 도금의 품질을 향상 가능한 것을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 용융 금속 도금로는, 도금 욕조, 해당 도금 욕조의 외측에 배치된 내벽, 대략 직사각 형상의 내열성 외벽 및 해당 내벽과 해당 내열성 외벽으로 둘러싸여서 이루어지는 가열실을 갖고, 또한 상기 내열성 외벽 중 적어도 1개소에 가열 장치를 구비하는 용융 금속 도금로이며,
상기 가열 장치가,
중심축(14)을 중심으로 해서 가지런히 연장되어 있는 연소실(12)이며, 해당 연소실(12)의 축 방향으로 연장되어 있는 벽(26, 64, 66) 중 적어도 일부에, 해당 연소실(12)을 따른 공통된 연소 영역으로 연료 및 공기를 배출하도록 면하는 연료 충전 개구부(28.1)의 배열(22) 및 공기 충전 개구부(28.2)의 배열(24)이 형성되어 있고, 상기 연료 충전 개구부(28.1)의 사이즈가, 상기 공기 충전 개구부(28.2)의 사이즈에 대하여 효과적인 연소 반응을 달성하기 위한 적절한 관계에 있는 연소실(12)과,
연소 후의 매체의 배출 속도를 가속하기 위한 서서히 좁아지는 연소 후 매체 배출부(16)와,
상기 연료 충전 개구부 배열(22) 및 상기 공기 충전 개구부 배열(24)에 각각 개방하고 있으며, 각각을 연료 또는 공기 중 어느 하나인 각각의 매체의 공급원에 접속할 수 있는 연료 공급부(20) 및 공기 공급부(18)를 구비하고 있고,
사용 시에, 상기 연소실(12)을 가연 혼합물에 점화하기 위한 점화 수단(34)에 노출시킬 수 있는 연소 장치(10)이며,
적어도 한쪽의 개구부 배열(22, 24) 중 적어도 대부분의 개구부(28)의 개구부 유효 단면 사이즈를, 적절한 매체 충전 개구부 배열(22, 24)의 정도를 조절하기 위한 조절 기구(30, 44, 46, 48, 58, 68, 70, 76)에 의해 제어 가능하게 조절할 수 있고, 양쪽의 개구부 배열의 사이즈가 조절 가능한 경우에는, 그들 배열의 별개 독립 조절이 가능한 가열 장치인 것을 특징으로 하는 용융 금속 도금로이다.
또한, 본 발명의 금속 도금 제품의 제조 시스템은,
피도금 처리물에 용융 금속 도금을 실시하는 도금 실시부를 적어도 하나 갖고,
상기 도금 실시부 중 적어도 1개는, 도금 욕조와, 도금 욕조를 가열하기 위한 가열 장치를 갖고,
상기 가열 장치가,
중심축(14)을 중심으로 해서 가지런히 연장되어 있는 연소실(12)이며, 해당 연소실(12)의 축 방향으로 연장되어 있는 벽(26, 64, 66) 중 적어도 일부에, 해당 연소실(12)을 따른 공통된 연소 영역에 연료 및 공기를 배출하도록 면하는 연료 충전 개구부(28.1)의 배열(22) 및 공기 충전 개구부(28.2)의 배열(24)이 형성되어 있고, 상기 연료 충전 개구부(28.1)의 사이즈가, 상기 공기 충전 개구부(28.2)의 사이즈에 대하여 효과적인 연소 반응을 달성하기 위한 적절한 관계에 있는 연소실(12)과,
연소 후의 매체의 배출 속도를 가속하기 위한 서서히 좁아지는 연소 후 매체 배출부(16)와,
상기 연료 충전 개구부 배열(22) 및 상기 공기 충전 개구부 배열(24)에 각각 개방하고 있으며, 각각을 연료 또는 공기 중 어느 하나인 각각의 매체 공급원에 접속할 수 있는 연료 공급부(20) 및 공기 공급부(18)를 구비하고 있고,
사용 시에, 상기 연소실(12)을 가연 혼합물에 점화하기 위한 점화 수단(34)에 노출시킬 수 있는 연소 장치(10)이며,
적어도 한쪽의 개구부 배열(22, 24) 중 적어도 대부분의 개구부(28)의 개구부 유효 단면 사이즈를, 적절한 매체 충전 개구부 배열(22, 24)의 정도를 조절하기 위한 조절 기구(30, 44, 46, 48, 58, 68, 70, 76)에 의해 제어 가능하게 조절할 수 있고, 양쪽의 개구부 배열의 사이즈가 조절 가능한 경우에는, 그들 배열의 별개 독립 조절이 가능한 가열 장치인 것을 특징으로 하는 시스템이다.
또한, 본 발명의 금속 도금 제품의 제조 시스템은, 도금 욕조, 해당 도금 욕조의 외측에 배치된 내벽, 대략 직사각 형상의 내열성 외벽 및 해당 내벽과 해당 내열성 외벽으로 둘러싸여서 이루어지는 가열실을 갖고, 또한 상기 내열성 외벽 중 적어도 1개소에 가열 장치를 구비하는 용융 금속 도금로를 갖는 금속 도금 제품의 제조 시스템이며,
상기 가열 장치가,
중심축(14)을 중심으로 해서 가지런히 연장되어 있는 연소실(12)이며, 해당 연소실(12)의 축 방향으로 연장되어 있는 벽(26, 64, 66) 중 적어도 일부에, 해당 연소실(12)을 따른 공통된 연소 영역에 연료 및 공기를 배출하도록 면하는 연료 충전 개구부(28.1)의 배열(22) 및 공기 충전 개구부(28.2)의 배열(24)이 형성되어 있고, 상기 연료 충전 개구부(28.1)의 사이즈가, 상기 공기 충전 개구부(28.2)의 사이즈에 대하여 효과적인 연소 반응을 달성하기 위한 적절한 관계에 있는 연소실(12)과,
연소 후의 매체의 배출 속도를 가속하기 위한 서서히 좁아지는 연소 후 매체 배출부(16)와,
상기 연료 충전 개구부 배열(22) 및 상기 공기 충전 개구부 배열(24)에 각각 개방하고 있으며, 각각을 연료 또는 공기 중 어느 하나인 각각의 매체의 공급원에 접속할 수 있는 연료 공급부(20) 및 공기 공급부(18)를 구비하고 있고,
사용 시에, 상기 연소실(12)을 가연 혼합물에 점화하기 위한 점화 수단(34)에 노출시킬 수 있는 연소 장치(10)이며,
적어도 한쪽의 개구부 배열(22, 24) 중 적어도 대부분의 개구부(28)의 개구부 유효 단면 사이즈를, 적절한 매체 충전 개구부 배열(22, 24)의 정도를 조절하기 위한 조절 기구(30, 44, 46, 48, 58, 68, 70, 76)에 의해 제어 가능하게 조절할 수 있고, 양쪽의 개구부 배열의 사이즈가 조절 가능한 경우에는, 그들 배열의 별개 독립 조절이 가능한 가열 장치인 것을 특징으로 하는 시스템이어도 된다.
여기서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 개개의 상기 개구부(28)가, 적어도 대부분의 공기 충전 개구부(28.2)의 중심축(40)이 상기 중심축(14)에 일치하는 상기 연소실(12)의 길이 방향의 중심(14, 42)에 있어서, 대응하는 연료 충전 개구부(28.1)의 중심축(38)과 교차하도록 배치 가능해도 좋다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 매체 충전 개구부 배열(22, 24)의 각각이, 동일수의 개구부(28)를 갖고 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 상기 개구부(28)가 일정한 간격으로 위치하고 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 상기 개구부(28)가 행 및 열에 있어서 간격을 두고 위치하고 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서, 모든 개구부(28)의 중심축(38, 40)이 상기 연소실(12)의 상기 길이 방향의 중심(14, 42)에 대하여 동일한 각도로 당해 가열 장치의 배출 방향으로 기울어져 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 조절 기구(30, 44, 46, 48, 58, 68, 70, 76)가 상기 적어도 1개의 조절 가능한 매체 충전 개구부 배열(22, 24)을 위한 커버 수단(30, 44, 58, 68, 70)을 구비하고 있고,
상기 커버 수단에, 상기 매체 충전 개구부 배열(22, 24)에 일치하는 커버 수단 개구부 배열(32, 72, 74)이 형성되고,
상기 커버 수단 개구부 배열이, 서로 바짝 위치하는 상기 커버 수단과 상기 연소실(12)의 상기 매체 충전 배열을 나타내는 벽(26, 64, 66)과의 상대 평행 이동에 따라서, 적어도 개구부가 커지는 위치 정렬의 상태와 개구부가 조여지는 위치 정렬의 상태 사이에서 조절 가능하게 협동함으로써, 당해 가열 장치의 사용 시에 상기 연소실로의 매체의 흐름이 조절되고 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 연소실(12)이, 상기 매체 충전 개구부 배열(22, 24)을 서로 직면시키도록 구성되어 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 연소실(12)이 중심축(14)을 따라 중앙을 연장하는 매체 충전 챔버(α)의 주위에 환상으로 형성됨으로써, 연소실(12)의 길이 방향의 중심(42)이 연소실(12) 내의 중앙을 환상으로 연장하고, 결과적으로 상기 매체 충전 개구부 배열(22, 24)이 연소실의 길이 방향 내측 및 외측 측벽을 정하는 대향하는 둘레 형상의 벽(26.1, 26.2)을 따라 연장되고, 상기 매체 충전 챔버(α)의 내측단부가 적절하게 폐색되어 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서, 적어도 1개의 매체 충전 배열(22, 24)의 개구부 사이즈를, 상기 매체 충전 챔버(α)의 내측 또는 길이 방향으로 연장해서 연소실을 둘러싸고 있는 외측 벽(26.2)의 외측에 있어서, 연소실을 정하고 있는 벽(26)의 연소실로부터 먼 쪽의 표면을 따라 슬라이드 변위 가능하게 설치된 원통형의 커버 본체(30, 44, 58) 형태의 커버 수단(30)에 따라서, 조절할 수 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서, 커버 본체(44, 58)가 당해 가열 장치의 중심축(14)의 방향으로 제어 가능하게 변위 시킬 수 있도록 설치되어 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서, 양쪽의 매체 충전 개구부 배열(22, 24)을 개구부가 원통형의 커버 본체(44, 58)에 의해 조절할 수 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 연료 공급부(20) 및 상기 공기 공급부(18)가 한쪽이 연소실의 길이 방향의 벽(26.1)의 내측을 연장되어 있고, 다른 쪽이 연소실의 외측 벽(26.2)을 따라 연장되어 있는 적절하게 보충할 수 있는 충전 챔버의 형태이어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 연료 충전 챔버(20)가 상기 연소실(12)의 내측에 위치하고, 상기 공기 충전 챔버(18)가 상기 연소실(12)의 외측을 따라서 위치하고 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서, 내측단부가 적절하게 폐색되어 있는 상기 연소실(12)이 상기 중심축(14)을 따라 연장되어, 길이 방향의 중심(42)을 정하고 있고,
상기 조절 기구(30, 44, 68, 70, 76)가 적어도 1개의 매체 충전 개구부 배열(22, 24)과 조절 가능하게 협동해서 당해 적어도 1개의 매체 충전 개구부 배열의 개구부 사이즈를 조절하는 커버 수단의 형태일 경우에, 상기 연소실(12)의 적절한 길이 방향의 벽(26, 64, 66)의 외면에 슬라이드 가능하게 설치되어 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 연료 공급부(20) 및 상기 공기 공급부(18)가 상기 연소실의 측벽(64, 66) 옆을 넓히는 적절하게 보충할 수 있는 충전 챔버의 형태이어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 연소실(12)이 적어도 일부에 매체 충전 개구부(28)가 형성된 평탄한 측벽으로 형성되어 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 커버 수단(30, 68, 70)이 상기 연소실의 중심축(14) 방향으로 스토퍼 사이를 변위시킬 수 있게 설치된 개구부를 구비한 적어도 1매의 커버판(68, 70)의 형태이어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서의 상기 연소실(12)이 직사각형의 형상이어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서, 상기 연소실이 대향하는 2개의 측벽(68, 70)에 매체 충전 개구부(28)가 형성되고, 즉 한쪽에 공기 충전 개구부가 형성되고, 다른 쪽에 연료 충전 개구부가 형성되어 있어도 된다.
상기 가열 장치에 있어서, 상기 공기 충전 개구부 배열(24) 및 상기 연료 충전 개구부 배열(22)의 양쪽을, 개구부가 적당히 설치된 커버판(68, 70)에 의해 조절할 수 있어도 된다.
또한, 상기 금속 도금 제품이, 금속 도금 강관이어도 된다.
또한, 상기 제조 시스템은,
띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면 또는 어느 한쪽의 면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며,
강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는, 내면 도금 실시부와,
내면 도금이 실시된 띠강을 연속적으로 관상으로 냉간 성형하고, 해당 강관에 성형된 띠강의 길이 방향 단부면 접합부를 심 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부와,
상기 강관 외면을 용융 금속에 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는, 외면 도금 실시부를 구비하고,
상기 내면 도금 실시부 및/또는 외면 도금 실시부가 상기 도금 욕조와, 상기 도금 욕조를 가열하기 위한 상기 가열 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 강관 도금 시스템이어도 된다.
여기서, 상기 시스템은,
띠강으로부터 연속 제조 라인에서 적어도 내면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며,
강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는, 내면 도금 실시부와,
내면 도금이 실시된 띠강을 연속적으로 관상으로 냉간 성형하고, 해당 강관에 성형된 띠강의 길이 방향 단부면 접합부를 심 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부를 갖고,
상기 내면 도금 실시부가
띠강 상측에 용융 금속이 주입되는 주입부와,
상기 주입부에 용융 금속이 공급 가능한 용융 금속 공급부와,
상기 주입부에 의해 주입된 용융 금속을 제거하는 내면 와이핑부를 갖고,
상기 주입부가 띠강의 진행 방향에 대하여 평행하게 이동 가능한 이동 수단을 갖고,
용융 금속이 주입되는 최초의 위치와, 내면 와이핑부의 위치와의 상대 거리를 조절 가능하며,
상기 내면 도금 실시부가 상기 도금 욕조와, 상기 도금 욕조를 가열하기 위한 상기 가열 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 강관 도금 시스템이어도 된다.
또한, 상기 시스템은,
띠강으로부터 연속 제조 라인에서 적어도 외면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며,
띠강을 연속적으로 관상으로 냉간 성형하고, 해당 강관에 성형된 띠강의 길이 방향 단부면 접합부를 심 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부와,
상기 강관 외면을 용융 금속에 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는, 외면 도금 실시부를 갖는 강관 제조 시스템에 있어서,
상기 외면 도금 실시부가
강관을 통과시켜서 용융 도금 처리를 행하는 침지부와,
상기 침지부에 용융 금속이 공급 가능한 용융 금속 공급부와,
상기 침지부에 의해 용융 금속에 침지된 연속 강관으로부터 잉여 금속을 제거하는, 외면 와이핑부를 갖고,
상기 침지부가 띠강의 진행 방향에 대하여 평행하게 이동 가능한 이동 수단을 갖고,
용융 금속에 침지되는 최초의 위치와, 외면 와이핑부의 위치와의 상대 거리를 조절 가능하며,
상기 외면 도금 실시부가 상기 도금 욕조와, 상기 도금 욕조를 가열하기 위한 상기 가열 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 강관 도금 시스템이어도 된다.
또한, 상기 시스템은,
띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며,
강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는, 내면 도금 실시부와,
내면 도금이 실시된 띠강을 연속적으로 관상으로 냉간 성형하고, 해당 강관에 성형된 띠강의 길이 방향 단부면 접합부를 심 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부와,
상기 강관 외면을 용융 금속에 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는, 외면 도금 실시부를 갖는 강관 제조 시스템에 있어서,
상기 내면 도금 실시부가
띠강 상측에 용융 금속이 주입되는 주입부와,
상기 주입부에 용융 금속이 공급 가능한 용융 금속 공급부와,
상기 주입부에 의해 주입된 용융 금속을 제거하는 내면 와이핑부를 갖고,
상기 주입부가 띠강의 진행 방향에 대하여 평행하게 이동 가능한 이동 수단을 갖고,
용융 금속이 주입되는 최초의 위치와, 내면 와이핑부의 위치와의 상대 거리를 조절 가능하며,
상기 외면 도금 실시부가
상기 연속 강관이 통과하는 공간을 갖고, 당해 공간에 용융 금속이 도입되어 있는 경우에는 연속 강관의 외면을 용융 금속에 침지 가능한 침지부와,
상기 침지부에 용융 금속이 공급 가능한 용융 금속 공급부와,
상기 침지부에 의해 용융 금속에 침지된 연속 강관으로부터 잉여 금속을 제거하는, 외면 와이핑부를 갖고,
상기 침지부가 띠강의 진행 방향에 대하여 평행하게 이동 가능한 이동 수단을 갖고,
용융 금속에 침지되는 최초의 위치와, 외면 와이핑부의 위치와의 상대 거리를 조절 가능하며,
상기 내면 도금 실시부 및/또는 외면 도금 실시부가 상기 도금 욕조와, 상기 도금 욕조를 가열하기 위한 상기 가열 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 강관 도금 시스템이어도 된다.
상기 내면 와이핑부 및/또는 상기 외면 와이핑부의 위치가 이동 가능해도 좋다.
상기 내면 와이핑부 및/또는 상기 외면 와이핑부의 위치가 고정되어 있어도 된다.
상기 외면 도금 실시부에 있어서,
상기 연속 강관의 진행 방향으로 연속적으로 배열된 복수의 상기 침지부를 갖고,
상기 용융 금속 공급부가 용융 금속을 공급하는 상기 침지부의 개수를 변화시켜서 공급하는 것이 가능해도 좋다.
상기 외면 와이핑부가 상기 복수의 침지부의 각각의 직후에 설치되어 있고,
당해 복수 중 어느 한 와이핑부를 가동시킬 것인지를 결정하는 것이 가능해도 좋다.
상기 침지부 사이에 설치되어 있는 상기 외면 와이핑부가
상기 연속 강관을 둘러싸는 환상부와,
상기 환상부의 내측에 형성된 복수의 기체 분출 구멍을 갖고,
상기 환상부가 개환하여, 상기 연속 강관으로부터 이격된 위치로 이동 가능한 개환 가동식 와이핑부이어도 된다.
또한, 본 발명은 상기 어느 하나의 시스템을 사용하여, 강관 도금을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 도금 강관의 제조 방법이어도 된다.
여기서, 상기 도금 욕조 내의 온도 편차가 20℃ 이내이어도 된다.
또한, 본 발명은 상기 어느 하나의 금속 도금 강관의 제조 방법에 의해 얻어진 강관이며, 금속 도금층 두께가 4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 금속 도금 강관이어도 된다.
본 발명의 용융 금속 도금로에 의하면, 종래의 버너와 같이 화염이 철 가마와 용융 금속 욕조 사이의 공간에 방출되어서 열 전도에 의해 가열한다고 하는 가열 방식은 아니므로, 즉 연료 등의 연소에 의해 생성된 분자를 사출해서 운동 에너지를 부여하고, 이 운동 에너지를 보유하는 분자가 충돌, 진동함으로써 열 에너지로 전화되어서 가열한다고 하는 가열 방식을 채용하므로, 열 전도보다도 전달 속도가 빨라, 넓은 범위에서, 제어 온도가 컨트롤하기 쉬워진다. 또한, 용융 금속을 균일하게 가열할 수 있으므로, 도금 품질의 균일화를 실현할 수 있다. 게다가 또한, 버너의 직화에 의해 가열되는 일이 없으므로, 금속 도금 욕조 내부에 드로스가 형성되기 어려워, 녹이 발생하기 어렵다. 나아가, 당해 용융 금속 도금로(예를 들어, 용융 금속 저류부로서의 도금 욕조와, 도금 욕조를 가열하기 위한 가열 장치)를 내장한 금속 도금 시스템에 있어서도, 상기 효과에 기인하여, 생산 능력의 향상이나, 금속 도금 제품의 고품질화를 행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 용융 금속 도금로의 일실시 형태를 도시하는 개략도이며, 도 1의 (a)는 그 평면도이며, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 있어서의 절단선 I(b)-I(b)에 따른 정면(전방측으로부터 후방측을 향해 본 상태)의 단면도이며, 도 1의 (c)는 도 1의 (a)에 있어서의 절단선 I(c)-I(c)에 따른 우측면의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 용융 금속 도금로에 적용되는 가열 장치(연소 장치)의 일실시 형태를 도시하는 개략 사시도이다.
도 3은 도 2의 가열 장치를, 도 2의 화살표 B 방향으로부터 본 측면도이다.
도 4는 도 2의 가열 장치를, 도 2의 절단선 A-A에 따른 단면도이다.
도 5는 가열 장치의 다른 실시 형태를 도식적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 가열 장치를, 좌측 방향으로부터 본 상태를 도식적으로 도시하는 측면도이다.
도 7은 가열 장치의 연소실 벽을 관통해서 형성된 전형적인 매체 충전 및 커버 수단의 개구부 배열과, 연소실로의 연소 매체의 충전을 조절하기 위해서 사용되는 조절 기구를 도시하는 도면이다.
도 8은 실시예에서 사용한 용융 금속 도금로의 개략 평면도이다.
도 9는 비교예에서 사용한 용융 금속 도금로의 개략 평면도이다.
도 10은 온도 분포 측정 결과를 나타내는 그래프이며, 도 10의 (a)는 실시예의 측정 결과를 나타내는 그래프, 도 10의 (b)는 비교예의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 아연 도금 제품의 단면을 나타내는 사진이다.
도 12는 종래의 용융 금속 도금로의 개략도이며, 도 12의 (a)는 그 평면도이며, 도 12의 (b)는 도 12의 (a)에 있어서의 절단선 II(b)-II(b)에 따른 정면의 단면도이며, 도 12의 (c)는 도 12의 (a)에 있어서의 절단선 II(c)-II(c)에 따른 우측면의 단면도이다.
도 13은 본 최선의 형태에 관한 용융 도금 강관 제조 시스템의 개략 구성도이다.
도 14는 본 최선의 형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치의 개략 구성도이다.
도 15는 본 최선의 형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치의 주입부의 개략 구성도이다.
도 16은 본 최선의 형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치의 가동부의 개략 구성도이다.
도 17은 본 최선의 형태에 관한 외면용 용융 금속 도금 장치의 개략 구성도이다.
도 18은 외면 용융 도금 장치의 침지부와 강관의 모습을 도시한 도면이다.
도 19는 개환 가동식 와이핑부의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 20은 도금 속도와 용융 금속 침지 길이의 관계를 도시한 도면이다.
이하에, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 용융 금속 도금로를 상세하게 설명한 후에, 당해 용융 금속 도금로를 내장한 금속 도금 시스템(금속 도금 제품의 제조 시스템)에 관해서 상세하게 설명한다.
본 발명의 용융 금속 도금로는, 적어도 내벽으로 둘러싸인 용융 금속 도금조, 내열성 외벽, 내벽과 내열성 외벽으로 둘러싸인 가열실 및 열원(가열 장치)을 갖는다.
도 1의 (a)는 본 발명의 용융 금속 도금로의 일실시 형태의 개략을 도시하는 평면도이며, 용융 금속 도금로(100)의 내부에는, 용융 금속을 저류시키는 도금 욕조(101)가 설치되어 있고, 그 외측에는 단벽부와 장벽부로 이루어지는 대략 직사각 형상의 내열성 외벽(103)이 설치되어 있다. 여기서, 도금 욕조(101)의 벽면 중, 도금 욕조의 외측 주위의 벽면을 내벽(102)으로 한다. 이 내열성 외벽(103)과 내벽(102) 사이의 공간은, 도금 욕조(101)를 가열하기 위한 가열실(104)로 되어 있고, 또한 내열성 외벽(103)의 단벽부의 일단부 부근에 1기의 가열 장치(10)가 배치되어 있고, 가열실(104)에 열 에너지를 공급한다. 또한, 여기에서는, 해당 단벽부의 중앙 부근에, 가열실(104)을 순환한 가스의 일부가 배기되는 배기구(105)가 설치되어 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 당해 용융 금속 도금로(100)의 상부에는 덮개 부재가 설치 가능하게 구성되어 있다. 이 덮개 부재는, 노를 가열할 때에는, 금속 도금로(100) 내부의 시스템과, 금속 도금로(100) 외부의 시스템과의 차단을 행하고, 금속 도금로(100) 내부로부터 외부로의 유체 도통 불가능한 것으로 하는 부재이다. 또한, 가열실(104)과 도금 욕조(101) 내부가 유체 도통 불가능해지도록, 용융 금속 도금로(100)[내열성 외벽(103) 및 도금 욕조(101)]를 덮도록 구성되어 있다[즉, 가열 장치(10)로부터 취출된 가스 등이, 도금 욕조(101) 내로는 침입되지 않고, 가열실(104) 내부를 순환 가능해지도록 구성되어 있음].
도금 욕조로서는 철 가마 등이 사용되지만, 그 재료 등에 대해서는 특별히 한정될 필요는 없다. 도금 욕조의 재료는, 금속 도금에 제공되는 용융 금속의 종류 등과의 관계에서 적절히 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 도금에 제공되는 금속의 종류에 대해서도, 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 사용되는 가열 장치(연소 장치)(10)에 대해서 이하에 설명한다.
가열 장치(10)는 연소기 유닛 형태의 가변 개구부 연소 장치인 것이 바람직하다.
가열 장치(10)가 중심축(14)을 중심으로 해서 가지런하게 연장되어, 배출 노즐(16) 형태의 서서히 좁아지는 연소 후 매체 배출부에 있어서 끝나는 연소실(12)을 구비하는 한편, 연소실(12)의 충전은 공기 충전 챔버(18) 및 연료 충전 챔버(20) 형태의 연료 공급부 및 공기 공급부로부터, 연료실의 대향하는 길이 방향의 벽(26)에 형성된 연료 충전 개구부 배열(22) 및 공기 충전 개구부 배열(24) 형태의 연소 매체 개구부 배열을 거쳐 행해지고, 배열(22, 24)의 개구부(28)의 단면 사이를 조절 기구에 의해 조절할 수 있고, 조절 기구는 매체 개구부 배열(22, 24)과 협동하여 조절을 감당하는 커버 수단 개구부 배열(32)이 각각의 매체 개구부 배열(22, 24)의 수 및 사이즈에 일치하는 수 및 사이즈에 의해 형성되어 있는 개구부를 구비한 커버 수단(30)을 변위 가능하게 부착하여 구비하고 있다. 매체 충전 개구부(28)의 사이즈를 커버 수단(30)에 의해 기계적으로 조절할 수 있으므로, 상류의 매체 공급이 중요하지 않게 되어, 유닛(10)을 어느 정도 범위의 매체 공급 압력에 대해서 사용할 수 있다. 연소실(12)은 실제 벽(real wall)(36)을 관통해서 설치된 점화 플러그(34) 형태의 점화 수단에 노출된다. 노즐(16)은, 전형적으로는 21도의 각도로 수렴할 수 있다.
연료 충전 개구부 배열(22)의 개개의 개구부(28.1) 및 공기 충전 개구부 배열(24)의 개구부(28.2)는, 연료 충전 개구부(28.1)의 중심축(38)이 연소실(12)의 길이 방향 중심(42)에 있어서 대응하는 공기 충전 개구부(28.2)의 중심축(40)과 교차하도록, 노즐(16) 방향의 동일한 전진 각도로 기울여져서 배치되어 있다. 유닛(10)의 사용 시에는, 개구부 배열(32)의 개구부도, 개구부(28.1 및 28.2)의 방향을 따라, 각각의 축(38 및 40)을 따라, 또한 개구부 배열(32)의 개구부를 따라 통과하는 충전의 발생을 초래하고 있다. 개구부(28)는 평면적으로 넓어지는 배열에 대해서 도 7에 나타내고 있는 바와 같이, 적절하게는 행 및 열로 규칙적으로 배치되고, 사용 시에 연소실(12) 내의 균일한 압력을 촉진하여, 연소실(12)의 전체에 걸쳐 안정된 엔트로피의 변환을 보증하는 간격을 갖고 있다. 이 개구부의 배치는, 연소실(12)의 길이 방향의 중심(14)을 중심으로 해서 넓어지는 연소의 중첩 영역을 초래하도록 선택되는 길이 방향의 개구부 간격으로 인해, 보다 효율적인 연소 반응도 촉진한다.
연소 반응에 필요한 공기의 양은, 기체, 증기 또는 액체 중 어느 하나라도 연료의 양보다도 많기 때문에, 연료 충전 개구부 배열(22) 및 연료 충전 개구부 배열(22)에 조절 가능하게 위치 정렬되는 커버 수단의 개구부 배열(32)의 개구부(28.1)는, 종래와 같이 공기 충전 개구부 배열(24) 및 공기 충전 개구부 배열(24)에 조절 가능하게 위치 정렬되는 커버 수단의 개구부 배열(32)의 개구부(28.2)보다도 작다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일실시 형태에 있어서는, 연소실(12)이 환상으로 형성되는 한편, 연료 충전 챔버(20)가 연소실(12)의 내부를 연장하고 있다. 공기 충전 챔버(18)가 연소실(12)을 환상으로 둘러싸고 있다.
개구부를 구비한 커버 수단(30)은 연료 충전측의 경우에는, 연소실(12)의 내벽(26.1)에 인접해서 형성되는 내측 영역을 따라서 끼워 넣어진 개구부를 구비한 원통형의 커버 본체(44)의 형태이다. 본체(44)는 수동으로 회전시킬 수 있는 조절 휠(48)을 따라 스크류의 양상으로 통과하는 설치된 나사 샤프트에 의해 나사 샤프트(46)를 개재해서 중심축(14) 방향으로 슬라이드 변위 가능하다. 본체(44)의 직선적인 변위가, 연료측의 조절 원통에 형성된 개구부(50)의 연료 충전 개구부(28.1)와의 위치 정렬의 정도를 크게 또는 작게 하여, 연료 충전 개구부(28.1)의 사이즈를 조절하는 효과를 갖는다. 휠(48)에 노크 나사(52)가 설치되고, 노크 나사(52)에 의해 휠(48)을 회전하지 않도록 고정하고, 개구부(28.1 및 50)를 고정된 관계로 노크할 수 있다. 연료가 공급 도관(54) 및 챔버(20)에 개방한 둘레 형상으로 분포한 입구 개구(56)를 거쳐, 연료 충전 챔버(20)에 충전된다.
공기 충전측에 있어서는, 개구부를 구비한 커버 수단(30)이 연소실의 외벽(26.2)에 인접해서 위치하도록 형성된 연소실의 외측 원통형의 본체(58)의 형태이며, 이 공기측 조절용 원통에 개구부(60)가 형성되어 있다. 본체(58)를 독립된 공구에 의한 밀고당김에 의해, 축(14) 방향으로 직선적으로 변위시킬 수 있다. 공기 충전 챔버(18)에, 공기 공급부(59)를 거쳐 공급이 행하여진다.
적절하게 조절할 수 있는 휠(48)을 따라 연장되는 샤프트(46)가 설치된 원통형의 본체(44) 및 원통형의 본체(58)가, 본 발명의 개구부 조절 기구의 본 실시 형태를 형성한다.
유닛(10)에, 바람직하게는, 충전 매체의 환경에 대한 상실을 억제하는 적절한 시일이 설치된다. 본 실시 형태의 유닛(10)은, 당연히 하우징(62)에 둘러싸인다.
다른 실시 형태에 있어서는, 도 5 및 도 6을 참조하고, 연소실(12)이 연소실(12)의 중심도 형성하는 유닛(10)의 중심축(14)의 주위를 넓히도록 배치된 직사각형의 영역 형태이다. 등을 맞댄 측벽(64 및 66)에, 연료 충전 개구부 배열(22) 및 공기 충전 개구부 배열(24)이 각각 형성되어 있다.
개구부를 구비한 커버 수단(30)이 커버 수단의 개구부 배열(32)을 형성하는 공기 충전측 조절용 개구부 배열(72) 및 연료 충전측 조절용 개구부 배열(74)이 각각 형성된 슬라이드 가능하게 설치된 개구부를 구비한 판(68 및 70)의 형태이다. 판(68, 70)은 핸들(76)에 의해 축(14) 방향으로 직선적으로 변위시킬 수 있게 설치되어 있다. 판(68 및 70)이 핸들(76)과 함께, 이 실시 형태의 조절 기구를 형성하고 있다.
도시는 되어 있지 않지만, 도 5 및 도 6의 실시 형태의 유닛(10)도, 당연히 하우징에 둘러싸인다.
유닛(10)은 고온에서 동작하므로, 종래, 스테인리스 내열 합금강 등의 내열재료로 제조된다.
유닛(10) 형태의 연소 장치는, 종래의 유닛을 후기에 의해 직접 치환하도록 용이하게 제조된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 용융 금속 도금로(100)에 전방부 플랜지(80)의 구멍(78)에 의해 단순하게 볼트로 설치할 수 있다.
일단 동작 가능하게 설치되어, 점화 플러그(34)에 의한 초기 충전분의 점화에 따라서 연소가 발생하면, 유닛(10)의 가열 효과를, 연료측의 충전을 위한 휠(48) 또는 적절한 판(70) 또는 공기측의 충전을 위한 원통형의 본체(58) 또는 판(68)에 의해, 적절한 커버 수단의 개구부 배열(32)을 단순하게 조절함으로써, 조절할 수 있다.
노즐(16)에 의한 연소 후의 연소 가스 분자의 흐름 가속에 의해, 연소 반응으로부터 열의 응용 위치까지의 열 손실이 억제되어, 보다 낮은 연소 온도로 원하는 온도를 얻을 수 있게 된다. 측벽에 형성된 개구부 및 그들의 배치 방식이, 연소 반응을 연소실의 중심에 집중시켜서 반응의 효율을 개선하는 효과를 갖는 한편, 적절한 매체의 충전이 매체 충전 개구부의 단면적을 변경하여, 연소 매체의 공급 압력의 변화에도 용이하게 대응함으로써, 용이하게 제어된다.
구체적으로 설명한 바와 같은 가열 장치 유닛(10)의 이점은, 연소실로의 매체 충전을 용이하게 제어할 수 있는 한편, 충전 및 조절의 개구부 구성이, 충전된 매체의 연소 효율을 향상시키는 점에 있다. 다른 이점은, 노즐에 의한 연소 후의 가스 분자의 가속에 의해, 연소 장치와 가열 대상 사이의 열 손실이 억제되는 점이 보인다.
본 가열 장치 유닛(10) 내로 도입한 연료 가스와 공기가, 단계적인 제어 방식으로 연소하고, 또한 그들의 각 단계에서는, 가열 장치 유닛(10) 내의 이론 혼합비가 정확하게 유지됨으로써, 연료 가스가 완전 연소하는 것을 가능하게 하고, 또한 저온 연소를 달성한다. 그로 인해, 가열 장치 유닛(10)으로부터 취출되는 연소 가스 분자는, 높은 운동 에너지를 가진 고속의 가스 분자류가 되면서도, 열 에너지를 낮게 억제할 수 있게 되는 것이다.
도 1에서는, 열원(가열 장치)이 1기인 경우를 나타냈지만, 필요에 따라 2기 이상을 설치할 수도 있다. 또한, 본 발명에서는, 신기술의 가열 방식을 채용하고 있으며, 가열 장치로부터 분출되는 연소 가스 분자는 저온이지만, 고속으로 인해 높은 운동 에너지를 보유하는 분자이므로, 가열 장치가 1기이었다고 해도 가열실 내를 일방향으로 대류시킬 수 있고, 또한 운동 에너지를 보유하는 분자가 가열 대상물인 가열실의 내벽 등에 충돌, 진동함으로써 전화된 열 에너지로 용융 금속 도금 욕조를 가열하게 되므로, 도금 욕조뿐만 아니라, 나아가서는 용융 금속 도금로 내의 온도를 균일한 온도로 할 수 있다.
이러한 가열 방식을 채용한 가열 장치, 즉 물질의 연소를 이용해서 분자를 사출하고, 운동 에너지를 보유하는 분자가 충돌, 진동함으로써 열 에너지로 전화되어서 가열한다고 하는 가열 방식을 채용한 가열 장치로서는, 예를 들어 Tkenergizer Global Limited사 제조의 TKEnergizer(상표 등록)를 들 수 있다.
본 발명의 용융 금속 도금로에서는, 열원(가열 장치)으로서 상기한 바와 같은 가열 방식의 가열 장치를 사용한다. 즉, 가열 장치 내부에서 연료(ex. 탄화수소 가스)가 연소되어서 생성된 분자(ex. CO2 분자, H2O 분자)를, 내벽과 내열성 외벽 사이의 가열실에 사출하고, 운동 에너지를 가진 분자가 충돌, 진동함으로써 열 에너지로 전화하는 가열 장치를 사용한다. 이러한 가열 장치는, 분자 진동을 이용한 가열이기 때문에, 열 전도보다도 전달 속도가 빨라진다. 예를 들어, 분자를 고속으로 연속적으로 토출하여 가열 대상물에 충돌시켜, 분자 운동 에너지를 진동으로 바꾸어서 내부까지 전달하여 열 에너지로 전화한 본 발명의 경우의 전달 속도는, 가열 대상물을 그 표면으로부터 열 전도로 그 내부에 열을 침투시키는 통상의 가스 버너 등의 전달 속도와 비교하면, 약 3배 빨라진다.
또한, 본 발명의 경우에서는 열 에너지로 전화되므로, 요구되는 제어 온도에 대략 충실히 따른 온도 컨트롤이 가능해진다. 밀폐된 공간(노)에 운동 에너지를 보유하는 분자가 충전되면, 초기 충돌 진동 에너지가 열 에너지로 전화되고, 노 내는 가열 대상물(ex.욕조)도 포함해서 신속하게 균일한 온도가 되고, 또한 차례 차례로 충돌 진동 에너지가 추가되므로 노 내는 신속히 설정 온도까지 상승해 가, 노 내의 균일적인 가열을 실현할 수 있다. 그로 인해, 이러한 가열 장치를 구비한 금속 도금로에서는, 드로스의 발생을 억제할 수 있어, 가마(도금 욕조)의 수명 장수화를 달성할 수 있고, 또한 도금 욕조 내의 용융 금속의 온도 편차를 억제할 수 있으므로 균일한 도금을 실시할 수 있어 도금 품질의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 가열 방식에 의한 가열 장치에서는, 연료는 가열 장치 내부에서 완전 연소되어서 분자 운동 에너지로서 사출되므로, 장치의 토출구 온도는 통상의 가스 버너 등보다도 꽤 낮은 온도가 좋고, 예를 들어 노 내 온도 정도 이하가 좋다. 또한, 종래의 금속 도금로의 가열 수단으로서 사용되고 있는 고속 버너는, 버너의 내부가 아닌 외부에서 연료가 연소되어, 화염으로서 버너 토출구로부터 방출되는 등, 장치 내부에서 완전 연소되는 본 출원의 가열 방식과는 완전히 다른 것이며, 게다가 종래의 고속 버너에서는 화염으로서의 온도가 되므로, 본 발명의 가열 장치의 온도와 비교하여, 매우 높은 온도가 된다. 이 토출구에서의 온도차가 연소 가스의 손실에 크게 영향을 미치고, 본 발명의 가열 방식에 의하면, 비약적인 열 효율의 향상을 도모할 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 가열 방식에 의하면, 가열실에 충전되는 분자 자체는 저온임과 함께 가열 대상(ex. 도금 욕조)에 충돌했을 때에 비로소 열로 전화되므로, 가열실의 분위기 온도를 필요 이상으로 상승시키는 일이 없다. 즉, 통상의 버너를 사용한 경우와 비교하여, 배기구에 있어서의 연소 가스의 손실(고온 가스로서 배기되는 열 에너지)을 억제하는 것도 가능하게 되어, 가스의 사용량을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 가열 대상물(도금 욕조)의 전체에, 균일하고 신속한 가열과 열 침투를 실현할 수 있으므로, 열 처리 시간의 대폭적인 단축이 가능하고, 또한 1회당의 가열 작업 공정 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서, 비약적인 열 효율의 향상과 아울러, 본 발명의 용융 금속 도금로는, 종래의 가스 버너 등의 가열 장치를 구비한 금속 용융 도금로와 비교하여, 가스 소비량을 약 40 내지 80% 삭감할 수 있으므로, 대폭적인 생산 능력의 확대를 도모할 수 있다.
게다가, 본 발명에 따르면, 노 내의 온도 이상의 온도로 가열할 필요는 없고, 노 내 온도와 동일한 정도의 온도로 항상 작동시킬 수 있고, 도금 욕조(가마) 전체에 균일한 가열이 행하여져, 심부에까지 균일한 열 침투가 행하여지고, 용융 금속의 온도 편차를 억제할 수 있다(본 발명에 있어서는, 도금 욕조 내의 온도 편차를, 20℃ 이하로 하는 것도 가능함). 따라서, 가공품의 변형이나 표면 균열이 발생하지 않아, 가공 품질의 향상도 도모할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의, 도금 욕조 내의 온도 편차라 함은, 하기 실시예에 나타낸 바와 같다. 구체적으로는, 욕조의 대략 중심부에 용융 금속 온도의 온도 기준점을 설치하고, 당해 온도 기준점에 있어서의 온도(제어 온도)가 대략 일정해지도록 제어했을 때에, 욕조 내의 각처(온도 격차 측정 개소)에서 측정되는 용융 금속 온도에서의 최고 온도와 최저 온도의 차를 나타낸다. 또한, 제어 온도는, 적어도 도금 재료가 되는 금속의 용융 온도 이상이며, 바람직하게는 용융 금속 도금에 있어서 일반적으로 사용되는 온도, 예를 들어 도금 재료가 되는 금속의 용융 온도 ＋20℃ 이상이며, 또한 지나치게 고온이지 않은 온도이다(예를 들어, 용융 아연 도금의 경우에는 440 내지 460℃의 범위 내의 정도임). 또한, 욕조 내의 각처(온도 격차 측정 개소)라 함은, 예를 들어 욕조를 길이 방향으로 등분(적어도 5등분 이상으로 등분)했을 때의 각각의 개소(바람직하게는, 각 등분된 구획의 각 중심부)를 나타낸다. 또한, 용융 금속 온도의 측정에 있어서는, 일정 시간(예를 들어 10 내지 30분) 금속을 용융시켰을 때에 측정되는, 연속적인 온도 변화의 측정값을 참조하는 것으로 한다. 게다가 또한, 본 발명에 따르면, 예를 들어 탄화수소 가스를 에너지 연료로 하고, 공기와 가스의 안정성을 유지해 완전 연소시켜, 고온이 되지 않도록 제어할 수 있으므로, CO나 NOx 등의 발생을 억제할 수 있어, 환경 부하의 경감도 도모할 수 있다.
본 발명에 관한 용융 금속 도금로는, 피도금 처리물에 용융 금속 도금을 실시하는 도금 실시부를 갖는 공지된 금속 도금 제품의 제조 시스템에 적절히 내장 가능하다. 또한, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로를 공지된 금속 도금 제품의 제조 시스템에 내장할 때에, 필요에 따라서, 용융 금속 저류부로서의 도금 욕조 및 당해 도금 욕조의 가열원으로서의 가열 장치만을 내장하는 것이어도 된다.
이어서, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로를 내장한 금속 도금 제품의 제조 시스템의 적합예로서, 금속 도금 강관의 제조 시스템에 관해서 설명한다.
본 발명에 관한 용융 금속 도금로를 내장하는 금속 도금 강관의 시스템으로서는 전혀 한정되지 않고, 강관(강판)에 도금을 행하는 설비(도금 실시부)에 임의의 형태로 적절히 내장하면 좋다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로(예를 들어, 도금 욕조와, 도금 욕조를 가열하기 위한 가열 장치)를 도금용의 금속을 용융시키는 설비(금속 용융부)나 용융된 금속을 저류하는 설비(용융 금속 저류부)로서, 공지된 금속 도금 강관 시스템의 도금 실시부에 내장하면 좋다. 예를 들어, 강관을 용융 금속 중에 깊이 침지함으로써 금속 도금을 행하는 금속 도금 강관 시스템에 있어서는, 당해 깊은 침지 설비의 대체로서 본 발명에 관한 용융 금속 도금로(예를 들어, 도금 욕조와, 도금 욕조를 가열하기 위한 가열 장치)를 사용하면 된다. 또한, 용융 금속 도금을 강관에 주입함으로써 금속 도금을 행하는 금속 도금 강관 시스템(예를 들어, 일본 특허 공개 평5-148607호 공보 등에 나타낸 금속 도금 강관 시스템)에 있어서도, 용융 금속 도금조(용융 금속 저류부)의 대체로서, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로(예를 들어, 도금 욕조와, 도금 욕조를 가열하기 위한 가열 장치)를 사용하면 된다.
금속 도금 강관의 제조 시스템에 있어서, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로(용융 금속로)를 내장함으로써, 상술한 용융 금속 도금로에 있어서의 효과에 관련하여, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
본 형태에 관한 가열 장치(10)는 종래와는 다른 가열 방식(연소에 의해 발생한 연소 가스 분자가 보유하는 운동 에너지를 충돌, 진동시켜서 열 에너지로 전화할 수 있는 특정한 가열 방식)에 의해 효율적으로 금속을 용융시킬 수 있음과 함께, 기존 가열 장치와 용이하게 대체 가능하므로, 용융 금속 도금로의 구성이 유사한 기존 설비에 큰 개조와 투자를 필요로 하지 않고, 금속 도금 강관의 생산성을 향상할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 금속 용융 도금로에 있어서 가마(욕조)의 긴 수명화가 가능하므로, 각종 비용(설비비 등)을 삭감할 수 있다.
또한, 금속 용융 도금로에 관한 설비의 공간 절약화를 행할 수 있다. 보다 상세하게는, 용융 금속 도금로(용융 금속 욕조 내)의 용융 금속에 강관(강판)을 침지함으로써 도금층을 형성하는 경우, 욕조 내를 통과하는 강관(강판)에 의해 용융 금속의 온도가 극단적으로 내려가는 것을 방지하기 위해, 노(욕조)는 어느 정도의 크기가 필요해진다. 용융 금속 도금로(용융 금속 저류부)로부터 용융 금속을 퍼 올려서, 주입함으로써 도금층을 형성하는 경우 등에도, 충분량의 용융 금속을 저류하기 위해, 노(욕조)를 어느 정도의 크기로 할 필요가 있다. 그러나, 상기 특정한 가열 방식을 사용함으로써, 신속한 가열이 가능한 결과, 용융 금속의 극단적인 온도 저하를 방지함으로써, 노의 설비 자체를 축소할 수 있게 되므로, 금속 도금 강관의 제조 시스템(설비) 전체의 소형화가 가능하다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 용융 금속로에 의하면, 용융 금속의 온도 범위를 미세하게 제어 가능하므로, 도금을 행하는 금속이 다른 종류 금속일 경우(예를 들어, 일본 특허 출원 제2011-528569와 같은 2종의 금속에서의 도금일 경우)에 있어서도, 온도 제어가 용이하다. 보다 상세하게는, 예를 들어 당해 2종 금속의 최적의 범위가 어느 정도 중복될 경우(당해 2종 금속의 융점 차가 지나치게 크지 않을 경우), 용융 금속의 온도가, 당해 중복되는 범위 내가 되도록 가열하는 것이 용이하므로, 당해 2종의 금속을 사용한 도금을 행할 수 있다. 한편, 종래의 가열 방식에 의하면, 동일한 노 내에서 2종 금속의 가열·용융을 행했을 때에는, 노 내의 온도 범위에 편차가 발생해 버리므로, 노 내 온도를 1종 금속의 바람직한 온도 범위로 설정했을 때, 다른 종류의 금속은 바람직한 온도 범위로부터 벗어나 버리게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 금속 용융 도금로는 연속적인 라인에 의해, 강관의 성형(띠강으로부터 관상으로의 냉간 성형), 용접 및 용융 금속 도금을 행하는 시스템(예를 들어, 일본 특허 공개 평5-148607호 공보 등에 나타낸 바와 같은 금속 도금 강관의 제조 라인)에 내장할 수도 있다. 이러한 시스템에 본 발명에 관한 금속 용융 도금로를 내장한 경우, 효율적으로 금속을 용융시킬 수 있으므로, 다량의 강관을 처리한 경우에도, 노(욕조)에 있어서의 용융 금속의 극단적인 온도 저하 등을 방지 가능하게 된다(그로 인해, 당해 용융 금속의 온도를 적절한 온도까지 상승시키기 위해서 라인을 느리게 하는, 등의 사태가 발생하기 어려워짐). 보다 상세하게는, 복수의 설비를 갖는 연속적인 제조 프로세스에 있어서, 가장 생산 능력이 늦은 설비가 생산 능력의 한계를 결정할 수 있다(예를 들어, 절단기의 스피드, 설비의 전기 용량, 도금로의 가열 성능 등이 율속이 될 수 있음). 이 중에서도, 도금로에 있어서는, 노를 통과하는 강관(강판)이 많으면 많을수록, 노 내에 있는 용융 금속의 온도는 내려가, 라인의 스피드를 상승시킬 수 없다. 그러나, 본 발명에 관한 금속 용융 도금로를 도입함으로써, 용융 금속의 가열 효율(승온 속도)이 상승하고, 다량의 강관(강판)이 노(욕조)를 통과해도 온도 저하가 일어나기 어려워, 시스템 전체의 도금 강관의 생산량(생산 능력)을 향상시킬 수 있게 된다.
이어서, 본 발명에 관한 용융 금속로를 내장 가능한 금속 도금 강관의 제조 시스템으로서, 연속 라인에서 강관을 제조하는 특정한 시스템 및 방법에 관해서 상세하게 설명하지만, 본 예는 어디까지나 일례이며, 본 발명은 이것에는 전혀 한정되지 않는다. 또한, 본 제조 시스템에서 구체적으로 사용되는 금속 용융로(특별하게는, 도금 욕조와, 도금 욕조를 가열하기 위한 가열 장치)는, 상술한 바와 같으므로, 설명은 생략한다.
종래, 강관의 용융 금속 도금 방법에 대해서는, 그 대표적인 방법 중 하나로서 깊은 침지 용융 도금 방법이 있다. 또한 최근에는, 비용 저하의 관점에서, 연속 강관 제조 라인에 있어서의 용융 금속 도금 강관의 제조 방법이 제안되어 있다. 이 하나의 수법으로서, 예를 들어 일본 특허 공고 소52-43454호 공보에는, 연속적으로 띠강으로부터 관상으로 냉간 성형한 후에 용접하고, 용융 금속 도금을 실시해서 외면 도금 강관을 제조하는 기술이 제안되어 있다. 나아가, 최근에 있어서의 내면 금속 도금의 필요성의 관심을 받아, 예를 들어 일본 특허 공개 평05-148607호 공보에는, 강관 제조 라인 중의 띠강에 대하여 강관의 내면에 닿는 측의 편면에 도금을 실시한 후, 관상으로 냉간 성형하고, 계속해서 띠강의 길이 방향 단부면을 용접 후, 강관의 외면을 용융 금속 도금함으로써, 강관의 내외면 모두 연속적 라인에서의 내외면 용융 금속 도금을 용이하게 제조할 수 있는 방법도 제안되어 있다.
이들의 연속 라인에 있어서 제조되는 강관의 스펙은 다양하다. 즉, 수요자의 요망에 따라, 강관의 직경, 내식성 등의 특성을 변화시켜야만 한다. 따라서, 당해 연속 라인에 있어서, 하나의 스펙 강관이 제조된 후에, 다시 다른 스펙의 강관을 제조하지만, 이때에, 도금 공정에서의 용융 금속 침지 시간을 조정할 필요가 있다. 통상의 깊은 침지 도금이면, 용융 금속에 침지하는 시간을 간단히 조정하는 것만으로 좋지만, 연속 라인에서의 도금 공정에 있어서는 침지 시간을 조정하고자 하면, 라인 속도를 변화시킬 수밖에 없어, 제조 효율에 영향을 미치는 등의 문제가 있었다.
또한, 이들의 연속 라인에 있어서, 어떠한 트러블이 발생한 경우, 라인을 멈추거나 또는 라인의 속도를 느리게 해야만 한다. 연속 라인 내에서 도금을 하기 위해서, 일단 라인 정지 후, 재스타트하면, 전처리 공정을 통과 후에 도금 공정으로 들어가므로, 그때까지 드는 필요 길이만큼 불도금 부분이 발생해 비용 상승으로 이어진다. 따라서, 이들 연속 라인을 멈추지 않도록 하기 위해서, 라인 속도를 느리게 하는 경우가 있다. 그러나, 이와 같이 라인 속도를 느리게 하면, 제조된 도금 강관을 가공할 때에, 용융 금속 침지 시간이 길어지는 것에 수반하여, 도금의 깨짐이나 박리가 문제가 되는 경우가 있었다.
본 발명자들은, 상기 문제점을 해결 가능한 연속 강관 제조 라인으로서, 침지 시간을 용이하게 조정 가능하며, 연속 라인에서 강관을 제조하는 방법에 관한 것으로, 라인을 정지하지 않고, 또한 라인 속도의 변화에도 대응할 수 있는 도금 침지 시간을 일정화시킬 수 있는 금속 도금 강관의 제조 방법 및 제조 시스템에 있어서, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로를 내장함으로써, 또한 작업의 효율화 및 도금 품질의 향상이 가능한 것을 발견하였다.
본 형태에 있어서의 강관 도금 시스템은, 구체적으로는 하기와 같다.
본 형태 (1)은 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면 또는 어느 한쪽 면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며,
강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는, 내면 도금 실시부[예를 들어, 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)]와,
내면 도금이 실시된 띠강을 연속적으로 관상으로 냉간 성형하고, 해당 강관에 성형된 띠강의 길이 방향 단부면 접합부를 심 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부[예를 들어, 포밍 장치(A7) 및 용접 장치(A8)]와,
상기 강관 외면을 용융 금속에 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는, 외면 도금 실시부[예를 들어, 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)]를 갖는 강관 제조 시스템에 있어서,
상기 내면 도금 실시부 및/또는 외면 도금 실시부에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정 가능한 것을 특징으로 하는 시스템이다.
본 형태 (2)는 상기 내면 도금 실시부[예를 들어, 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)]가
띠강 상측에 용융 금속이 주입되는 주입부[예를 들어, 주입부(501)]와,
상기 주입부에 용융 금속이 공급 가능한 용융 금속 공급부[예를 들어, 용융 금속 펌프(550)]와,
상기 주입부에 의해 주입된 용융 금속을 제거하는 내면 와이핑부[예를 들어, 내면 와이핑부(503)]를 갖고,
또한, 용융 금속이 주입되는 최초의 위치와, 내면 와이핑부의 위치와의 상대 거리를 조절 가능한, 상기 형태 (1)의 시스템이다.
본 형태 (3)은 상기 주입부가 띠강의 진행 방향에 대하여 평행하게 이동 가능한 이동 수단[예를 들어, 가동부(504)]을 갖는 상기 형태 (2)의 시스템이다.
본 형태 (4)는 상기 내면 와이핑부의 위치가 고정되어 있는, 상기 형태 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 시스템이다.
본 형태 (5)는 상기 외면 도금 실시부가
상기 연속 강관이 통과하는 공간을 갖고, 당해 공간에 용융 금속이 도입되어 있는 경우에는 연속 강관의 외면을 용융 금속에 침지 가능한, 상기 연속 강관의 진행 방향으로 연속적으로 배열된 복수의 침지부[예를 들어, 침지부(601)]와,
상기 침지부에 의해 용융 금속에 침지된 연속 강관으로부터 잉여 금속을 제거하는, 외면 와이핑부[예를 들어, 와이핑부(602)]와,
상기 침지부 내에 용융 금속을 공급 가능한 용융 금속 공급부[예를 들어, 용융 금속 펌프(550)]를 갖고,
상기 용융 금속 공급부가 용융 금속을 공급하는 침지부의 개수를 변화시켜서 공급할 수 있는, 상기 형태 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 시스템이다.
본 형태 (6)은 상기 외면 와이핑부가 상기 복수의 침지부의 각각의 직후에 설치되어 있고,
당해 복수 중 어떠한 와이핑부를 가동시킬 것인지를 결정하는 것이 가능한, 상기 형태 (5)의 시스템이다.
본 형태 (7)은 상기 침지부 사이에 설치되어 있는 상기 외면 와이핑부가,
상기 연속 강관을 둘러싸는 환상부[예를 들어, 환상부(60201)]와,
상기 환상부의 내측에 형성된 복수의 기체 분출 구멍[예를 들어, 기체 분출 구멍(60202)]을 갖고,
상기 환상부가 개환하여, 상기 연속 강관으로부터 이격된 위치로 이동 가능한 개환 가동식 와이핑부[예를 들어, 개환 가동식 와이핑부(602-1)]인, 본 형태 (6)의 시스템이다.
본 형태에 관한 용융 도금 강관의 제조 시스템은, 상기 도금 실시부를, 상기 금속 용융 도금로를 내장한 특정한 도금 실시부(특정 도금 실시부)로 한 것이다. 보다 상세하게는, 본 형태에 관한 용융 도금 강관의 제조 시스템에 있어서, 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)에 있어서의 용융 금속원[용융 금속 펌프(550)에 공급되는 용융 금속의 용융 금속 공급원]으로서 상기 용융 금속 도금로가 내장되어 있고, 또한 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)에 있어서의 용융 금속원[용융 금속 펌프(550)에 공급되는 용융 금속의 용융 금속 공급원]으로서 상기 용융 금속 도금로가 내장되어 있다[내면용 용융 금속 도금 장치(A5), 외면용 용융 금속 도금 장치(A13) 용융 금속 펌프(550)에 대해서는 후술함]. 이와 같이, 본 형태에 있어서는, 내면 도금 실시부 및 외면 도금 실시부를 모두 특정 도금 실시부로 하고 있지만, 이것에는 한정되지 않고, 내면 도금 실시부 및 외면 도금 실시부 중 어느 한쪽을 특정 도금 실시부로 하는 등, 금속 도금 강관의 제조 시스템에 맞추어, 적절히 변경하면 좋다. 이하, 본 형태에 관한 용융 도금 강관의 제조 시스템에 관해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 13은, 본 실시 형태의 용융 도금 강관의 제조 시스템의 개략 구성도이다. 이 제조 시스템은, 코일(A1)에 권취된 긴 강판(띠강)을 연속적으로 공급하는 언코일러(A2)와, 언코일러(A2)로부터 공급된 강판을 연속적으로 관상으로 성형하는 포밍 장치(A7)와, 강판을 연속적으로 관상으로 성형하기 직전에 강판에 원하는 금속을 용융 도금하는 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)와, 관상으로 성형된 도금 강판의 길이 방향 단부면 접합부를 연속적으로 용접해서 관상체를 형성하는 용접 장치(A8)와, 관상체의 외면에 성형된 용접 비드부를 연속적으로 절삭하는 절삭 장치(A10)와, 복수(예를 들어 4개)의 침지부를 갖고 관상체의 외면에 연속적으로 용융 금속 도금해서 용융 금속 도금 강관을 형성하는 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)와, 용융 아연 도금 강관을 규격 치수로 성형하는 사이징 장치(A15)와, 용융 아연 도금 강관을 소정의 길이로 절단하는 절단 장치(A16)를 포함한다.
필요에 따라, 숏 블라스트 장치(A3)나, 산화 방지용의 플럭스액을 도포해 건조·예비 가열하기 위한 전처리 장치(A4)나, 관상체의 외면 세정 및 산화 방지용의 플럭스액을 연속적으로 도포하는 플럭스 도포 장치(A11)나, 관상체의 외면을 건조 시킴과 함께 관상체를 예비 가열하는 예비 가열 장치(A12)를 설치해도 된다. 도금 금속의 성질에 의해 필요에 따라서, 용융 도금 후의 강판을 차게 하기 위한 제1 냉각조(A6)나, 용융 도금 후의 관상체를 식히기 위한 제2 냉각조(A14)를 설치한다. 당해 냉각조는, 금속 도금이 아연 도금일 경우에는 필수적으로 설치된다.
또한, 본 예에 있어서는, 도금 대상이 되는 강판의 전처리(강판 표면의 클리닝)로서, 강판의 표면에 플럭스를 도포하고, 건조·예비 가열하는 방식을 채용하고 있지만, 이 이외의 공지된 방식에 의해 클리닝을 행해도 된다. 예를 들어, 젠지마 방식(직화식 산화로 중에서 강판을 가열하고, 강판 표면에 부착된 압연유를 소각한 후에, 환원대에서 수소 분위기화의 가열 어닐링을 행하고, 조금 산화된 강판 표면을 환원하고, 냉각하는 방식), 무산화로 방식(상기 센지마 방식의 산화로를 무산화로로 치환한 방식), U.S. 스틸 방식(알칼리 전해 클리닝 장치에 의해 강판 표면에 부착된 압연유를 제거한 후, 다시 산 세정을 행하는 방식) 등, 공지된 방식을 적용해도 된다. 또한, 적당한 타이밍에, 강판의 산 세정이나 물 세정을 행해도 된다.
계속해서, 본 발명의 특징적 부분인, 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)의 구성에 대해서 설명한다. 도 14의 (a)는 본 최선의 형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)의 X-X' 단면 개략도이며, 도 14의 (b)는 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)의 개념 측면도이다. 본 최선의 형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)는, 용융 금속을 주입부 내에 공급하기 위한 용융 금속 펌프(550)와, 상기 용융 금속 펌프로부터 이송되어 온 용융 금속을 띠강에 주입해서 도금 처리하기 위한 주입부(501)와, 상기 띠강의 배면을 서포트해서 띠강의 휨을 방지하기 위한 서포트부(502)와, 상기 주입부로부터 주입된 여분의 용융 금속을 제거하기 위한 내면 와이핑부(503)(예를 들어, 불활성 가스 또는 에어 와이퍼 등의 블로우 오프 장치)와, 상기 주입부와 와이핑부의 상대적인 위치 관계를 조정 가능하게 하기 위한 가동부(504)(슬라이드 베이스 프레임)를 갖는다. 가동부(504)의 구조에 대해서는, 상세하게는 후술한다. 여기서, 용융 금속 펌프(550)는 용융 금속을 퍼 올리기 위한 임펠러를 수납하고 있는 임펠러 케이스(551)와, 펌프 모터의 회전 구동력을 상기 임펠러 케이스 내에 수납되어 있는 임펠러에 전달하기 위한 임펠러 샤프트(552)와, 용융 금속을 퍼내기 위한 동력원이 되는 펌프 모터(553)와, 상기 임펠러 케이스로부터 이송된 용융 금속을 토출하는 용융 금속 토출구(554)를 갖는다. 여기서, 주입부(501)의 상세한 구조를 설명한다. 도 15의 개략도에 도시한 바와 같이, 주입부(501)는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상자체(501a)와, 그 저부에 형성된 복수의 용융 금속 주입 구멍(501b)을 갖는다. 또한, 여기서, 용융 금속 침지 길이는, 라인의 가장 상류에 위치하는 주입 구멍으로부터 와이핑부(503)까지의 거리를 의미한다. 여기서, 와이핑부(503)를 가동하게 해도 좋지만, 특히 아연 도금을 하는 경우 등 냉각조를 필요로 할 경우에는, 와이핑부(503)의 위치를 냉각조까지의 거리를 일정하게 하기 위해서 고정하는 것이 적합하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로(100)는 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)에 있어서의 용융 금속원[용융 금속 펌프(550)에 공급되는 용융 금속의 용융 금속원]으로서 내장하면 좋다.
도 16은, 본 최선의 형태에 관한 가동부의 개략도를 도시한 도면이다. 가동부(504)는 베이스 프레임(50401)과, 펌프 본체 베이스(50402)를 갖는다. 또한, 도시하지 않지만, 펌프 본체 베이스에는 주입부(501)와 접속되어 있고, 당해 부분을 움직이게 함으로써, 주입부가 이동하고, 용융 금속 침지 길이를 조정할 수 있게 된다. 베이스 프레임은, 한 쌍의 슬라이드 베이스 프레임(50403)과, 상기 슬라이드 베이스 프레임의 편측의 대략 전체면에 설치되어 있는 후술하는 피니언 기어와 끼워 맞춤 가능하게 형성된 랙 기어(50404)와, 상기 슬라이드 베이스 프레임 중 적어도 1개에 대략 등간격으로 설치되어 있는 위치 결정 센서(A50405)를 갖는다. 펌프 본체 베이스는, 펌프 본체(50406)와, 천장판(50407)과, 상기 천장판의 양측면에 형성된 측판(50408)을 갖고, 상기 2개의 측판에 형성된, 펌프의 중량을 받아 펌프 본체의 이동을 용이하게 하기 위한 가이드 롤러(50409)와, 상기 랙 기어와 끼워 맞춤 가능하게 형성되어 있는, 구동 및 위치 결정을 행하는 피니언 기어(50410)와, 상기 측판 중 적어도 한쪽에 형성되어 있는 위치 결정 센서(B50411)를 갖는다. 또한, 베이스 프레임의 하부에, 베이스 프레임 지지체(50412)를 갖고 있어도 된다. 슬라이드 베이스 프레임(50403)에 고정된 랙 기어(50404)와, 피니언 기어(50410)의 맞물림에 의해 슬립 없이 강력하면서도 또한 확실한 전달로, 미리 설정된 거리에 배치된 위치 결정 센서(A50405)까지 이동 가능하게 구성되어 있다. 단, 이동 방법은, 상기 방법에 한정되지 않고, 예를 들어 전동 모터와 변속기, 또는 서보 모터 등에 의해, 피니언 기어의 회전수에 의해, 위치 결정 센서 없이 이동 거리를 설정하는 방법도 있다.
이어서, 본 발명의 특징적 부분인 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)의 구성에 대해서 설명한다. 여기서, 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)는, 도 17에 나타내는 유닛을 복수 갖는다(예를 들어 4개). 도 17의 (a)는 본 최선의 형태에 관한 외면용 용융 금속 도금 장치(A13) 중 하나인 유닛에 관한 X-X' 단면 개략도이며, 도 17의 (b)는 외면용 용융 금속 도금 장치(A13) 중 하나인 유닛에 관한 개념 측면도이다. 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)는, 용융 금속을 침지부 내에 공급하기 위한 용융 금속 펌프(550)와, 상기 용융 금속 펌프로부터 이송되어 온 용융 금속을 저류하고 강관(A9)을 통과시켜서 용융 도금 처리를 행하는 침지부(601)와, 상기 침지부에 의해 도금 처리될 때에 부착하는 여분의 용융 금속을 제거하기 위한 와이핑부(602)(예를 들어, 불활성 가스 또는 에어 와이퍼 등의 블로우 오프 장치)를 갖는다. 와이핑부에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다. 또한, 상기 침지부를 지지하기 위한 침지부 서포트(603)를 갖고 있어도 된다. 또한, 용융 금속 펌프(550)의 구성은, 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)의 것과 마찬가지의 구성이므로, 동일 기호를 붙이고, 설명을 생략한다. 여기서, 외면용 용융 금속 도금 장치에 관한 유닛을 배열했을 때의 강관 주위의 개략을 도 18에 나타낸다. 여기서, 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)는, 각 유닛의 침지부(601)가 강관의 진행 방향으로 연속적으로 배치되어 있다. 또한, 각 침지부 사이의 출구로부터 입구까지의 거리는, 당해 침지부의 출입구로부터 유출되는 용융 금속에 의해, 강관이 연속적으로 침지되어 있는 상태가 될 정도의 거리인 것이 바람직하다. 상기 각 침지부의 하류에는 각각 와이핑부(602)가 설치되어 있다. 와이핑부는, 용융 금속이 공급되고 있는 침지부 직후의 것만을 동작시킬 수 있도록 구성하는 것이 적합하다. 와이핑에 의해 용융 금속에 침지된 강관이 냉각되어 버려서, 도금의 품질에 영향이 있다고 생각되기 때문이다. 여기서, 침지부와 침지부 사이에 설치되어 있는 와이핑부(602a 내지 c)는, 개환 가동식 와이핑부(602-1)이다. 개환 가동식 와이핑부(602-1)의 구성을 도 19에 나타낸다. 개환 가동식 와이핑부(602-1)는 강관의 외주를 포위하는 환상부(60201)와, 상기 환상부의 내측에 형성된, 상기 강관에 기체를 분사하기 위한 복수의 기체 분출 구멍(60202)(도시하지 않음)과, 상기 환상부를 지지하기 위한 지지체(60203)를 갖는다. 여기서, 환상부(60201)는 당해 환상부가 절반으로 갈라지는 절입부(60204)를 갖고, 상기 지지체를 서로 이격하는 방향으로 움직이게 함으로써 상기 강관으로부터 이격된 위치로 이동 가능하게 형성되어 있다. 당해 이동 기구를 가짐으로써, 개환 가동식 와이핑부를 동작시키지 않을 때에는, 침지부의 출입구로부터 이격된 위치로 이동할 수 있으므로, 당해 출입구로부터 유출되는 용융 아연에 의해 상기 기체 분출 구멍이 폐색되지 않는다. 이와 같이, 본 발명에 관한 외면용 용융 금속 침지부는 복수 존재하므로, 용융 금속이 공급되는 당해 침지부의 수를 조절함으로써, 라인의 속도 변화에도 대응하여, 용융 금속 침지 길이를 조정함으로써 강관의 외면의 도금 합금층 두께를 일정화시킬 수 있게 된다. 또한, 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)는, 동일 종류의 금속(예를 들어 용융 아연)을 도금할 때에 사용 가능하다. 다른 종류의 금속을 다시 도금(특수 도금)할 때에는, 이들 침지부에 다른 종류의 금속을 도입하면 된다. 또한, 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)와는 별도로, 당해 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)의 하류에, 또 다른 외면용 용융 금속 도금 장치(예를 들어 동일 구성)를 설치해도 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로(100)는 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)에 있어서의 용융 금속원[용융 금속 펌프(550)에 공급되는 용융 금속의 용융 금속원]으로서 내장하면 된다.
이어서, 상기한 제조 라인을 사용한 본 발명의 제조 방법에 대해서 설명한다. 먼저, 코일 형상으로 권회된 강판이 언코일러(A2)로부터 라인 하류를 향해서 연속적으로 공급된다. 계속해서, 숏 블라스트 장치(A3)나, 전처리 장치(A4)에 의해, 소정의 전처리가 행하여진 후, 공급된 강판은, 그 편면에 대해서 내면용 용융 금속 도금 장치(A5)에 의해 내면 도금 처리가 실시된다. 내면 도금 처리에 대해서는, 이후에 상세하게 설명한다. 계속해서, 냉각조(A6)에 의해 편면 도금된 강판을 냉각한 후, 강판은 포밍 장치(A7)에 인입됨과 함께 관상으로 냉간 성형되어, 용접 장치(A8)에 의해, 강판의 길이 방향 단부면 접합부가 연속적으로 용접되어서, 연속하는 1개의 관상체(A9)가 형성된다.
이어서, 관상체(A9)는 관상체(A9)의 외면을 따르는 형상의 칼날을 설치해서 이루어지는 절삭 장치(A10)로 이송된다. 그리고, 관상체(A9)의 외면에 형성된 용접 비드부가 절삭 장치(A10)의 칼날에 의해 깎이게 되어, 관상체(A9)의 외면이 원활하게 형성된다.
그 후, 관상체는 플럭스 도포 장치(A11)로 이송되어, 관상체의 외면에 세정화 및 산화 방지용의 플럭스액이 도포된다. 관상체(A9)는 예비 가열 장치(A12)로 이송되어 여열되고, 그 외면은 건조된다.
그 후, 관상체는 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)로 이송된다. 관상체(A9)는 외면용 용융 금속 도금 장치(A13)에 있어서, 펌프업된 용융 금속이 충족된 침지부 내에서 깊이 침지되어, 외면 전체에 용융 금속 도금된다. 침지부 내에서 깊이 침지된 관상체(A9)는 건전한 합금층을 갖는 용융 금속 도금층이 형성되고, 와이핑 장치(602)에 있어서 여분의 용융 금속 도금이 제거된 후, 용융 금속 도금 강관이 된다. 그 후, 냉각조(A14)에 의해 냉각된다. 또한, 외면 용융 금속 도금 처리에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.
그리고, 용융 금속 도금 강관은, 외경을 규격 치수로 하기 위해서, 사이징 장치(A15)에 있어서 냉간 롤 가공된다. 본 실시 형태에 있어서, 냉간 롤 가공은 용융 금속 도금층을 둘레 방향으로 비교적 균일한 두께로 하기 위해서도 필요한 공정이다. 즉, 외면용 용융 금속 도금 장치에 의해 형성된 직후의 용융 금속 도금층은 둘레 방향으로 불균일한 두께를 갖고 있는 경우에도, 그 후의 냉간 롤 가공 등의 공정을 거침으로써 용융 금속 도금층을 비교적 균일한 두께로 고르게 할 수 있다. 이와 같이, 본 최선의 형태에 있어서는, 외면용 용융 금속 도금 장치에 의한 용융 금속 도금층의 형성 후에, 예를 들어 냉간 롤 가공 등의 사이징 가공 등을 행하고, 용융 금속 도금 처리에 의해 형성된 용융 금속 도금층을 비교적 균일한 두께로 하는 공정(용융 금속층을 형성한 직후보다도 두께의 분포를 균일하게 하는 공정)이 채용되는 것이 바람직하다.
용융 금속 도금 강관은, 절단 장치(A16)에 의해, 소정의 길이로 절단되어, 강관 제품(A17)이 된다.
여기서, 내면 도금 처리는 내면용 용융 금속 도금 처리 장치(A5)의 주입부(501)로부터 띠강(B)에 주입된 용융 금속이, 와이핑부(503)에서 제거되는 공정이다. 여기서, 본 발명에서는, 용융 금속 도금을 할 때, 용융 금속의 침지 시간이 형성되는 합금층 두께와 비례 관계에 있는 것에 착안하였다. 그러나, 당해 연속 라인에 있어서 사용하는 내면 도금 방법은, 위에서부터 띠강에 대하여 용융 금속 주입하는 방법에 의해 행하여진다. 여기서 통상의 의미에서의 침지는 행하여지지 않지만, 주입에 의해 용융 금속이 띠강 위에 놓여 있는 상태를 침지하고 있는 것으로서, 주입부와 와이핑부의 거리를 용융 금속 침지 길이로서 조정한다. 즉, 라인 속도를 변화시키지 않아도, 주입부(501)와 와이핑부(503)의 거리를 변화시킴으로써, 용융 금속의 침지 시간을 조정함으로써, 도금 합금층 두께를 조정할 수 있게 된다. 예를 들어, 라인 속도가 일시적으로 느려진 경우에는, 주입부(501)와 와이핑부(503)의 거리를 짧게 조정함으로써, 도금 합금층 두께를 일정하게 유지할 수 있게 된다. 즉, 도금 합금층 두께를 대략 일정하게 할 수 있으므로, 도금층의 깨짐, 박리와 같은 문제가 발생하기 어려워진다.
또한, 본 최선의 형태에 관한 방법에 있어서, 도금층 두께를 조정하기 위해서는, 와이핑부(503)로부터 분출시키는 에어 또는 N2 가스 압력의 조정에만 의해 용이하게 행할 수 있다. 그런데, 일반적으로 도금 강판의 제조에 관해서, 소위 깊은 침지 도금의 경우, 띠강을 용융 금속 포트로부터 수직으로 또한 고속으로 상승시킨다. 이때, 점성력에 의해 띠강에 부수되어서 들어올릴 수 있는 용융 금속을 에어 또는 N2 가스 와이핑에 의해 부착량을 조정한다. 통상 이 타입의 프로세스에서는, 도금 부착량을 많게 하기 위해서는 띠강이 상승하는 스피드, 즉 통판 스피드를 빨르게 해서 들어올릴 수 있는 용융 금속의 양을 많게 할 필요가 있다. 그러나, 띠강에 도금을 하기 위한 가열 능력은 설비 능력으로서 결정되어 있으므로, 두께가 두꺼운 띠강이 되면 통판 스피드는 느려진다. 따라서 들어올릴 수 있는 용융 금속도 적어지고, 도금 부착량도 많게 하는 것은 어렵게 된다. 본 최선의 형태에 관한 방법에서는, 내면 도금 공정은 띠강을 수직이 아닌 수평 방향으로 통판시킴으로써 들어올릴 수 있는 용융 금속의 양에 관계없이, 또한 띠강의 두께에 관계없이, 에어 또는 N2 가스 와이핑 압력에 의해 부착량을 컨트롤할 수 있다.
또한, 띠강을 수직 방향으로 인발하는 종래의 방식에 있어서는, 중력의 효과에 의해 자연히 용융 금속이 낙하하고 있음과 함께, 다시 와이핑을 행함으로써, 용이하게 도금층의 박막화를 행할 수 있는 경우가 있었다. 한편, 수평 방향으로 도금 대상물을 통과(예를 들어, 통판)시키는 본 방식의 경우, 그러한 중력 효과가 얻어지지 않으므로, 필요한 와이핑량이 많아지므로 두꺼운 도금층이 형성되기 쉬워지는(용융 금속의 침지부로부터 와이핑에 걸쳐서, 도금층이 냉각·고화되기 쉬워짐) 등의 경우가 있었다(즉, 본 방식의 경우, 두꺼운 도금층 두께의 범위에 있어서는 도금층 두께의 조정이 용이하지만, 얇은 도금층 두께의 범위에 있어서는 도금층 두께의 제조가 곤란한 경우가 있었다).
본 방식과 같이 수평 방향으로 도금 대상물을 통과(예를 들어, 통판)시키는 경우에는, 용융 금속의 온도를 미리 설정함으로써, 와이핑부에 있어서의 용융 금속의 냉각·고화를 방지해(용융 금속을 흐르기 쉽게 해), 와이핑되는 양을 많게 함으로써, 도금 두께를 얇게 할 수 있게 된다. 그러나, 용융 금속의 온도는, 도금층의 합금층 반응에도 관여하고, 용융 금속의 온도를 불필요하게 높게 해 버리면, 금속의 합금화가 보다 빨리 진행되기 때문에, 균일하면서도 또한 고품질의 도금층이 얻기 어려워진다.
또한, 종래의 용융 금속로를 본 방식에 내장한 경우에는, 용융 금속 욕조 중의 용융 금속의 온도 범위가 매우 불규칙하기 때문에, 적절하게 도금 반응을 일으키기 위한 용융 금속의 온도를 유지하려고 한 경우에는, 용융 금속의 온도가 지나치게 높아지는 일이 없도록, 제어 온도를 있는 정도 내려 둘 필요가 있었다. 그로 인해, 종래의 용융 금속로를 본 방식에 내장한 경우에는, 온도의 설정에 의해 도금 두께의 박막화를 행하는 등의 방법은 채용하기 어려운 경우가 있었다.
그러나, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로를 본 방식에 내장한 경우에는, 용융 금속의 온도 범위가 보다 높은 범위의 바람직한 범위(과잉이 되지 않을 정도의 범위)에서, 용융 금속의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다(예를 들어, 도금 욕조 내의 온도 편차를 20℃ 이내로 억제할 수 있음). 따라서, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로를 내장함으로써, 본 방식에 있어서도, 와이핑 시에 용융 금속이 냉각·고화되기 어렵게 해(용융 금속을 흐르기 쉽게 해), 와이핑량을 많게 할 수 있게 되어, 균일하면서도 또한 박막화한 도금층의 형성이 용이하게 된다.
구체적으로는, 본 발명에 관한 용융 금속 도금로를 내장한 특정 도금 실시부에 있어서는, 수평 방향으로 도금 대상물을 통과(예를 들어, 통판)시키는 본 방식에 있어서도, 도금층 두께를, 4㎛ 이하로 하는 것이 용이하게 된다.
또한, 이러한 도금층의 박막화(제어 온도의 정밀화에 의한 박막화)의 효과는, 본 방식의 내면 도금 처리에 한정되지 않고, 후술하는 외면 도금 처리에 있어서도 얻어짐과 함께, 본 방식과 같이 수평 방향으로 도금 대상물을 통과(예를 들어, 통판)시키는 방식 전반에 있어서 얻어지는 것이다. 나아가, 수평 방향으로 도금 대상물을 통과(예를 들어, 통판)시키는 방식 이외의 방식(예를 들어, 수직 방향으로 인발하는 종래의 방식)에 있어서도 얻어지는 것이다(즉, 보다 박막화한 도금을 얻을 수 있음).
계속해서, 외면 도금 처리에 있어서도, 용융 금속 침지 길이가 중요해진다. 외면 도금 합금층 두께의 조정은, 복수의 외면용 용융 금속 도금 장치 중, 얻고자 하는 도금 합금층 두께에 대하여 필요한 수만큼, 침지부에 용융 금속을 충족시킴으로써 가능하게 된다. 또한, 이와 같이 도금 합금층 두께를 조정함으로써, 라인 속도가 변화된 경우에도, 외면의 도금 합금층 두께를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 굽힘 가공성의 관점에서 합금층의 두께는, 4㎛ 이하가 적합하며, 3㎛ 이하가 보다 적합하며, 2㎛ 이하가 더욱 적합하다. 이 범위의 합금층의 두께로 함으로써 굽힘 가공에 의해 도금의 깨짐이나 박리가 발생하기 어려워진다. 또한, 상기 합금층의 두께로 조정하기 위해서는, 도금 공정에서의 침지 시간을 1초 이하로 하는 것이 적합하며, 0.3초 이하로 하는 것이 보다 적합하며, 0.25초 이하가 더욱 적합하다.
도금 실시부를 특정 도금 실시부로 하지 않는 경우에 있어서, 합금층이 1㎛가 되도록 설정한 경우의 용융 금속 침지 길이와 도금 속도의 관계를 도 20에 나타낸다. 또한, 여기에서의 도금 속도라 함은, 단위분당의 연속 라인에 있어서 도금을 하는 강관의 길이이며, 조관 속도(라인 속도)와 동일하다. 즉, 합금층의 두께를 1㎛로 유지하고 싶은 경우에는 라인 속도의 변화에 맞추어, 도 20의 관계를 만족하도록 용융 금속 침지 길이를 설정하면 된다.
이와 같이, 본 형태에 관한 강관의 제조 시스템에 있어서는, 라인 속도를 변화시킨 경우에도, 용융 금속 침지 길이에 착안함으로써, 합금층의 두께를 일정한 것으로 하고 있다. 여기서, 다시 도금 실시부를 특정 도금 실시부로 함으로써, 전술한 바와 같이, 용융 금속의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있으므로, 특정 도금 실시부에 있어서는 용융 금속의 온도 편차의 영향을 받기 어려워진다. 그로 인해, 도 20에 나타낸 바와 같은, 용융 금속 침지 길이와 도금 속도의 관계를 구하는 예비 시험 단계에서, 합금층을 특정한 두께로 하기 위한 조건을 보다 정확하게 구할 수 있게 된다(한편, 용융 금속의 온도가 불규칙한 경우, 정확한 데이터를 취득하기 어려움). 또한, 용융 금속의 온도를 보다 정밀하게 제어함으로써, 예비 시험에서 얻어진 예비 조건(특정한 합금층 두께를 얻기 위한 용융 금속 침지 길이와 도금 속도의 관계)에 대한 재현성이 우수한 것이 된다(합금층의 두께에 영향을 주는 용융 금속의 온도 편차의 영향을 억제하여, 예비 조건에 기초하는 목표 두께를 달성하기 쉬워짐).
또한, 본 발명은 상기 최선 형태에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 최선의 형태에서는, 내외면 양면에 용융 장치에 의한 용융 금속 도금층을 형성했지만, 내면 또는 외면에만 용융 금속 도금 장치에 의한 용융 금속 도금층을 설치해도 상관없다.
또한, 외면 도금층의 상면을 합성 수지 등에 의한 보호 피막으로 피복해도 된다. 이와 같이 하면, 용융 금속 도금 강관의 방청 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 최선의 형태에 있어서 강관에 실시되는 도금으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 아연을 들 수 있지만, 필요에 따라서 다른 금속을 적용해도 된다. 또한, 본 최선의 형태에서는, 강판을 사용하는 것을 전제로 설명했지만, 본 발명은 다른 금속판을 사용하는 것을 전제로 해도 된다. 이러한 금속판으로서는, 예를 들어 구리 테이프, 알루미늄 테이프 등을 생각할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
실시예
용융 금속 도금로의 온도 편차를 조사하기 위해서 이하에 나타내는 실험을 행하였다.
(실시예 1)
도 8에 나타내는, 가열 장치(10)를 구비한 용융 금속 도금로(100)를 사용하여, 철 가마(101) 내부의 아연 욕조 내에서 아연을 용융하고, 욕조 내 중앙부에서의 제어 온도를 450℃로 하고, 균열 시의 아연 욕조(도금 욕조) 내의 5개소(a, b, c, d, e)에서 용융 아연의 온도를 측정했다(당해 제어 온도는, c를 온도 기준점으로 하여 온도 제어를 행하였다). 이 각 개소의 측정 온도에 있어서의 최소 온도와 최대 온도를 그래프에 플롯했다[도 10의 (a)에 도시]. 또한, 이 금속 도금로의 가열 장치(10)는 연소에 의해 발생한 연소 가스 분자가 보유하는 운동 에너지를 충돌, 진동시켜서 열 에너지로 전화할 수 있는 특정한 가열 방식을 채용한 가열 장치이다.
(비교예)
도 9에 나타내는 금속 도금로(200)를 사용한 것 이외는 실시예와 마찬가지로 하여 용융 아연의 온도를 측정하였다. 즉, 철 가마(201) 내부의 아연 욕조 내에서 아연을 용융하고, 제어 온도를 450℃로 하고, 균열 시의 아연 욕조(도금 욕조) 내의 5개소(a, b, c, d, e)에서 용융 아연의 온도를 측정하였다. 이 각 개소의 측정 온도에 있어서의 최소 온도와 최대 온도를 그래프에 플롯했다[도 10의 (b)에 도시]. 또한, 이 금속 도금로의 가열 장치(210)는 종래의 버너이다.
도 10의 (a) 및 도 10의 (b)의 그래프로부터 명백해진 바와 같이, 제어 온도 450℃에 대하여, 본 발명의 실시예에서는, 최저 온도와 최고 온도의 차가 16℃이고, 5개소의 온도 편차가 작았다. 한편, 비교예에서는 최저 온도와 최고 온도의 차가 30℃이고, 또한 5개소의 온도 편차가 큰 것을 알 수 있었다. 즉, 종래의 가열 방식인 종래 버너를 구비한 도금로와 비교하여, 본 발명의 신규 가열 방식을 채용한 실시예의 도금로에서는, 온도 제어성이 우수하고, 욕조 내의 용융 금속의 온도 균일성이 높은 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 및 비교예에서 나타낸 도금로를 사용하여, 아연 도금 제품을 제작하였다. 또한, 도금 시의 욕조 온도는, 450 내지 453℃의 제어(욕조 중심부를 온도 기준점으로 하는 온도 제어)로 하였다. 또한, 인상 속도는 200㎜/s, 도금 시간은 120s로 하였다. 그 결과는, 표 1, 표 2 및 도 11(사진 1 내지 4)로서 나타내지만, 실시예의 도금 제품은 욕조 내의 위치에 의한 도금 부착량의 변동이 적고, 또한 합금층의 두께 편차가 적은 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 예를 들어, 욕조의 중심부 및 욕조의 벽면부에서 도금을 행한 도금 샘플의 도금 두께의 평균차에 있어서, 실시예의 도금 제품에 있어서는 0.47㎛가 된 것에 반해, 비교예의 도금 제품에 있어서는 50.95㎛가 되었다(표 1 및 표 2 참조). 또한, 사진 1 및 사진 2는 본 발명에 관한 특정한 가열 방식을 채용한 가열 장치를 구비하는 도금로를 사용해서 도금 제품을 제작한 경우이며, 사진 1은 욕조의 중앙부 근방에서, 또한 사진 2는 욕조의 벽면 근방에서 도금 처리를 행한 도금 제품의 사진이다. 사진 3 및 사진 4는 종래 버너를 구비하는 도금로를 사용해서 도금을 행한 경우이며, 사진 3은 욕조의 중앙부 근방에서, 또한 사진 4는 욕조의 벽면 근방에서 도금을 행해서 얻어진 도금 제품의 사진이다. 여기서, 중심부, 벽면부에 있어서의 실험 조건의 차를 없애기 위해, 도금 시에 사용한 지그로서는, 2개의 샘플을 다른 개소에서 동시에 도금 가능한 것을 사용하고 있다.
Figure 112016050357113-pct00001
Figure 112016050357113-pct00002
이상의 결과로부터, 이하가 입증되었다.
즉, 본 발명에 관한 특정한 가열 방식을 채용한 가열 장치를 구비하는 용융 금속 도금로는, 도금로 내의 온도 편차가 적어, 온도 제어성이 우수하다. 또한, 철 가마 내측의 아연과의 접촉부의 합금화가 억제되어, 드로스의 발생을 억제할 수 있다. 이것은, 드로스 불순물 저감에 의한 도금 품질의 향상으로 이어지고, 또한 정기적인 드로스 퍼 올림 작업의 삭감으로도 이어져서 작업 효율의 향상을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 용융 금속 도금로는, 도금로 내의 온도차가 작은 것, 또한 가마에 대한 부담이 적어, 가마 외벽의 산화 부식 방지, 가마 내벽의 합금화 억제로 이어지므로, 가마의 긴 수명화에 의한 비용 절감이 가능하게 된다.
게다가 또한, 본 발명의 용융 금속 도금로는, 도금로 내의 온도 균일성이 높으므로, 도금 반응의 균일화로 이어져, 도금 품질의 편차를 억제할 수 있다. 이것은, 아연 도금 제품의 제작에 의한 도금 부착량의 측정 결과에서도 뒷받침된다.
본 발명의 용융 금속 도금로는, 도금 품질이 우수한 도금 제품을 제작할 수 있으므로, 고급 도금 제품의 제작에도 적용할 수 있다. 또한, 종래의 도금로보다도 저온에서 도금 처리를 행할 수 있으므로(욕조 내의 위치에 의한 용융 금속의 온도 편차가 적기 때문에, 용융 온도를 보증하기 위한 제어 온도를 가능한 한 낮게 설정할 수 있음), 도금을 실시하는 대상물의 폭이 넓어져, 여러 가지 대상물에 도금을 실시할 수 있다. 나아가, 당해 용융 금속로를 금속 도금 제품의 제조 시스템에 적절히 내장함으로써, 시스템의 작업 효율이나 도금의 품질을 향상 가능하게 된다.
10 : 가열 장치(연소 장치)
100 : 용융 금속 도금로
101 : 도금 욕조
200 : 종래의 용융 금속 도금로
201 : 도금 욕조
202 : 내벽
203 : 내열성 외벽
204 : 가열실
210 : 종래 버너
A1 : 코일
A2 : 언코일러
A3 : 숏 블라스트 장치
A4 : 전처리 장치
A5 : 내면용 용융 금속 도금 장치
A6 : 제1 냉각조
A7 : 포밍 장치
A8 : 용접 장치
A9 : 관상체
A10 : 절삭 장치
A11 : 플럭스 도포 장치
A12 : 예비 가열 장치
A13 : 외면용 용융 금속 도금 장치
A14 : 제2 냉각조
A15 : 사이징 장치
A16 : 절단 장치

Claims (49)

  1. 도금 욕조, 해당 도금 욕조의 외측에 배치된 내벽, 직사각 형상의 내열성 외벽 및 해당 내벽과 해당 내열성 외벽으로 둘러싸여서 이루어지는 가열실을 갖고, 또한 상기 내열성 외벽 중 적어도 1개소에 가열 장치를 구비하는 용융 금속 도금로이며,
    상기 가열 장치가,
    중심축(14)을 중심으로 해서 가지런히 연장되어 있는 연소실(12)이며, 해당 연소실(12)의 축 방향으로 연장되어 있는 벽(26, 64, 66) 중 적어도 일부에, 해당 연소실(12)을 따른 공통된 연소 영역으로 연료 및 공기를 배출하도록 면하는 연료 충전 개구부(28.1)의 배열(22) 및 공기 충전 개구부(28.2)의 배열(24)이 형성되어 있고, 상기 연료 충전 개구부(28.1)의 사이즈가, 상기 공기 충전 개구부(28.2)의 사이즈보다도 작도록 형성된 연소실(12)과,
    연소 후의 매체의 배출 속도를 가속하기 위한 서서히 좁아지는 연소 후 매체 배출부(16)와,
    상기 연료 충전 개구부 배열(22) 및 상기 공기 충전 개구부 배열(24)에 각각 개방하고 있으며, 각각을 연료 또는 공기 중 어느 하나인 각각의 매체 공급원에 접속할 수 있는 연료 공급부(20) 및 공기 공급부(18)를 구비하고 있고,
    사용 시에, 상기 연소실(12)을 가연 혼합물에 점화하기 위한 점화 수단(34)에 노출시킬 수 있는 연소 장치(10)이며,
    적어도 한쪽의 개구부 배열(22, 24)의 모든 개구부(28)의 개구부 유효 단면 사이즈를, 매체 충전 개구부 배열(22, 24)의 정도를 조절하기 위한 조절 기구(30, 44, 46, 48, 58, 68, 70, 76)에 의해 제어 가능하게 조절할 수 있어, 양쪽의 개구부 배열의 사이즈가 조절 가능한 경우에는, 그들 배열의 별개 독립 조절이 가능한 가열 장치인 것을 특징으로 하는, 용융 금속 도금로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 개개의 상기 개구부(28)가, 모든 공기 충전 개구부(28.2)의 중심축(40)이, 상기 중심축(14)에 일치하는 상기 연소실(12)의 길이 방향의 중심(14, 42)에 있어서, 대응하는 연료 충전 개구부(28.1)의 중심축(38)과 교차하도록 배치 가능한 것을 특징으로 하는, 용융 금속 도금로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 매체 충전 개구부 배열(22, 24)의 각각이, 동일수의 개구부(28)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 용융 금속 도금로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 상기 개구부(28)가, 일정한 간격으로 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 용융 금속 도금로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 상기 개구부(28)가, 행 및 열에 있어서 간격을 두고 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 용융 금속 도금로.
  6. 제2항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서, 모든 개구부(28)의 중심축(38, 40)이, 상기 연소실(12)의 상기 길이 방향의 중심(14, 42)에 대하여 동일한 각도로 당해 가열 장치의 배출 방향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는, 용융 금속 도금로.
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  22. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 용융 금속 도금로를 사용하여, 도금 제품을 형성하는 것을 특징으로 하는, 도금 제품의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 용융 금속 도금로에 있어서의 도금 욕조 내의 온도 편차가 20℃ 이내인 것을 특징으로 하는, 도금 제품의 제조 방법.
  24. 금속 도금 제품의 제조 시스템이며,
    상기 제조 시스템은, 피도금 처리물에 용융 금속 도금을 실시하는 도금 실시부를 적어도 하나 갖고,
    상기 도금 실시부 중 적어도 1개는, 도금 욕조와, 도금 욕조를 가열하기 위한 가열 장치를 갖고,
    상기 가열 장치가,
    중심축(14)을 중심으로 해서 가지런히 연장되어 있는 연소실(12)이며, 해당 연소실(12)의 축 방향으로 연장되어 있는 벽(26, 64, 66) 중 적어도 일부에, 해당 연소실(12)을 따른 공통된 연소 영역으로 연료 및 공기를 배출하도록 면하는 연료 충전 개구부(28.1)의 배열(22) 및 공기 충전 개구부(28.2)의 배열(24)이 형성되어 있고, 상기 연료 충전 개구부(28.1)의 사이즈가, 상기 공기 충전 개구부(28.2)의 사이즈보다도 작도록 형성된 연소실(12)과,
    연소 후의 매체의 배출 속도를 가속하기 위한 서서히 좁아지는 연소 후 매체 배출부(16)와,
    상기 연료 충전 개구부 배열(22) 및 상기 공기 충전 개구부 배열(24)에 각각 개방하고 있으며, 각각을 연료 또는 공기 중 어느 하나인 각각의 매체 공급원에 접속할 수 있는 연료 공급부(20) 및 공기 공급부(18)를 구비하고 있고,
    사용 시에, 상기 연소실(12)을 가연 혼합물에 점화하기 위한 점화 수단(34)에 노출시킬 수 있는 연소 장치(10)이며,
    적어도 한쪽의 개구부 배열(22, 24)의 모든 개구부(28)의 개구부 유효 단면 사이즈를, 매체 충전 개구부 배열(22, 24)의 정도를 조절하기 위한 조절 기구(30, 44, 46, 48, 58, 68, 70, 76)에 의해 제어 가능하게 조절할 수 있고, 양쪽의 개구부 배열의 사이즈가 조절 가능한 경우에는, 그들 배열의 별개 독립 조절이 가능한 가열 장치인 것을 특징으로 하는, 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 개개의 상기 개구부(28)가, 모든 공기 충전 개구부(28.2)의 중심축(40)이 상기 중심축(14)에 일치하는 상기 연소실(12)의 길이 방향의 중심(14, 42)에 있어서, 대응하는 연료 충전 개구부(28.1)의 중심축(38)과 교차하도록 배치 가능한 것을 특징으로 하는, 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 매체 충전 개구부 배열(22, 24)의 각각이, 동일수의 개구부(28)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  27. 제24항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 상기 개구부(28)가, 일정한 간격으로 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  28. 제24항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서의 상기 배열(22, 24)의 상기 개구부(28)가 행 및 열에 있어서 간격을 두고 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  29. 제25항에 있어서, 상기 가열 장치에 있어서, 모든 개구부(28)의 중심축(38, 40)이 상기 연소실(12)의 상기 길이 방향의 중심(14, 42)에 대하여 동일한 각도로 당해 가열 장치의 배출 방향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는, 시스템.
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  45. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 도금 제품이, 금속 도금 강관인 것을 특징으로 하는, 시스템.
  46. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은,
    띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면 또는 어느 한쪽 면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며,
    강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는, 내면 도금 실시부와,
    내면 도금이 실시된 띠강을 연속적으로 관상으로 냉간 성형하고, 해당 강관에 성형된 띠강의 길이 방향 단부면 접합부를 심 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부와,
    상기 강관 외면을 용융 금속에 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는, 외면 도금 실시부를 구비하고,
    상기 내면 도금 실시부 및/또는 외면 도금 실시부가 상기 도금 욕조와, 상기 도금 욕조를 가열하기 위한 상기 가열 장치를 갖는 것을 특징으로 하는, 시스템.
  47. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 기재된 시스템을 사용하여, 강관 도금을 형성하는 것을 특징으로 하는, 금속 도금 강관의 제조 방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 용융 금속 도금로에 있어서의 도금 욕조 내의 온도 편차가 20℃ 이내인 것을 특징으로 하는, 금속 도금 강관의 제조 방법.
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