KR102289500B1 - 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
용융 아연 도금용 아연 욕조(1) 내에서의 액체 아연(2)의 유동을 제어하기 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 스트립 강재(3)에 대한 용융 아연 도금용 아연 욕조(1) 상부의 에어 나이프의 취입 효과로 인해 액체 아연(2)은 아연 욕조의 좌측, 우측 및 전단부를 각각 포함하는 구역(구역 I, 구역 II, 구역 III 및 구역 IV) 및 스트립 강재(3)와 퍼너스 스나우트(4) 사이의 구역을 향해 바깥방향으로 확산 및 유동하고, 액체 아연(2)의 표면에서 빠르게 생성된 표면 드로스는 구역(구역 I, 구역 II, 구역 III 및 구역 IV)을 향해 바깥방향으로 유동하도록 이동된다. 구역(구역 I, 구역 II, 구역 III 및 구역 IV)의 가장자리 측에서는 진행파 자기장을 여기하여 액체 아연(2)에 대한 전자기 구동력을 발생시켜서 액체 아연(2)의 유동을 이동시키기 위해 아연 욕조(1) 내의 액체 아연(2)의 표면 상부의 여러 구획에 진행파 자기장 생성기(71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 712, 756)가 배열된다. 진행파 자기장 생성기(71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 712, 756)에 의해 야기된 액체 아연(2)의 유동은 에어 나이프의 취입 유동과 연동되어, 아연 욕조(1) 내의 표면 액체 아연(2)이 아연 욕조(1)의 후단부(구역 V)를 향해 질서정연하게 유동하도록 이동시킨다. 액체 아연(2)의 표면 상에 부유하는 표면 드로스는 제어된 방향으로 유동하도록 유동하는 액체 아연(2)에 의해 이동된다.
Description
본 발명은 용융 아연 도금 기술 분야에 관한 것으로, 특히 용융 아연 도금(hot-dip galvanization)용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
용융 아연 도금 공정은 스트립 강재를 아연 욕조를 통과시킴으로써 수행되는 것으로 널리 알려져 있다. 상기 공정에서, 아연 욕조 내로의 고속 스트립 강재의 진입, 아연 욕조 내에서의 싱크롤 조립체의 움직임 및 에어 나이프(air knife)의 취입 효과(blowing effect)에 의해 불가피하게 액체 아연의 유동이 야기된다. 동시에, 고온(약 450℃; 갈바륨 코팅조의 온도는 최대 650℃임)에서 특히 활성인 아연 욕조 내의 액체 아연 및 알루미늄 성분은 강재 스트립에 의해 야기되는 Fe 성분과 복잡한 화학 반응을 하여 Zn-Fe-Al 3성분계 금속 화합물, 즉 아연 드로스(zinc dross)를 형성한다. 아연 드로스는 서로 다른 밀도 및 조성에 따라 표면 드로스(스컴(scum)으로도 알려져 있음), 부유 드로스 및 하부 드로스로 분류될 수 있다.
선행 기술에서, 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동은 아연 드로스와 상호 작용하며, 이는 용융 아연 도금 생산 및 스트립 강재의 표면 품질에 대해 상이한 정도의 역효과를 야기한다. 하부 드로스는 이의 큰 입자로 인해 쉽게 침전한다. 따라서, 일반적인 용융 아연 도금 생산에서, 아연 욕조 내로의 고속 스트립 강재의 진입 및 싱크롤 조립체의 움직임에 의해 야기된 액체 아연의 유동은 일반적으로 하부 드로스를 상부로 밀어 올리지 못하고, 강재 스트립의 표면 품질 및 순조로운 생산에 거의 영향을 미치지 않는다. 침전된 하부 드로스의 양이 너무 많은 경우, 용융 아연 도금 생산에 미치는 하부 드로스의 효과는 (일반적으로 수십일 또는 그 이상 마다) 규칙적인 하부 드로스 세정에 의해 없앨 수 있다. 아연 욕조에서 제2 유형(즉, 부유 아연 드로스)을 제거하기 가장 어려울지라도, 이는, 아연 욕조의 온도 및 액체 아연 내의 Al 함량을 정확하게 제어함으로써 전환(즉, 표면 드로스로의 부유 드로스의 전환)에 의해 제어될 수 있다. 더욱이, 새로 형성된 부유 드로스는 일반적으로 입자 크기가 작으며, 스트립 강재 제품의 표면 품질에 미치는 이의 영향은 여전히 허용 가능한 용융 아연 도금 생산 범위 내에 있다. 그러나, 제3 유형(즉, 표면 드로스)은 낮은 밀도로 인해 아연 욕조 내에서 액체 아연의 표면에 부유한다. 아연 욕조의 표면 상의 유동과 표면 드로스의 상호작용은 순조로운 용융 아연 도금 생산에 큰 영향을 미친다. 구체적인 설명은 하기와 같다: 도 1은 선행 기술에서 에어 나이프의 취입 효과에 의해 야기되는 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 보여주는 개략도이다. 도면에서, 아연 욕조(1) 내의 액체 아연(2)은 5개의구역(구역 I, 구역 II, 구역 III, 구역 IV 및 구역 V)으로 분류되며, 여기서 아연 욕조의 좌측 및 우측은 구역 I 및 구역 II이고, 아연 욕조의 전단부는 구역 III이고, 스트립 강재(3)와 퍼너스 스나우트(4; furnace snout) 사이의 구역은 구역 IV이다. 이들 4개의 구역은 집합적으로 스트립 강재(3)가 용융 아연 도금되는 아연 욕조의 용융 도금 구역으로서 지칭되며, 상기 용융 도금 구역은 스트립 강재의 용융 아연 도금 생산을 위한 주요 구역이다. 구역 V는 아연 욕조의 보조 구역으로, 아연 욕조의 후단부에 위치하고, 주로 아연 욕조에서 아연 잉곳(zinc ingot)의 첨가 및 표면 드로스의 드로스 준설(dross dredging)과 같은 작업을 수행한다. 용융 아연 도금 생산에서, 에어 나이프(미도시)는 스트립 강재(3)로 가스를 배출하여 아연층의 두께를 조절한다. 동시에, 에어 나이프에 의해 배출된 가스는 강재 스트립에 의해 차단되어, 액체 아연에 대한 하류 취입 효과를 내고, 액체 아연이 스트립 강재(3)를 중심으로 용융 도금 구역(구역 I 내지 구역 IV) 주변으로 확산 및 유동하도록 한다. 용융 도금 구역 및 퍼너스 스나우트(4) 주변의 아연 욕조의 벽의 차단 및 에어 나이프 자체의 구조 등으로 인해, 도 1의 화살표(5)로 표시된 바와 같이, 액체 아연의 확산은 균일하지 못한 확산율 및 상이한 확산 방향을 갖는 외부 확산을 나타낸다. 액체 아연은 스트립 강재의 중심선(30)을 따라서 용융 도금 구역의 양측으로 각각 확산하여(중앙에서의 유동은 약하고, 양측에서의 유동은 약간 더 강함), 안장 형상과 유사한 유선(6)을 형성한다. 더욱이, 에어 나이프의 취입 효과로부터의 거리가 멀수록 안장 형상의 유선의 확산 속도는 더욱 느리다. 동시에, 에어 나이프의 취입 효과에 의해 야기된 액체 아연의 확산에 의해 불가피하게 액체 아연의 표면에 부유하는 표면 드로스가 안장 형상의 유선(6)의 외부로 이동하게 된다. 안장 형상의 유선(6) 밖에서의 액체 아연의 유동은 너무 약해서 계속해서 표면 드로스의 움직임을 조장하기에 충분하지 않으며, 따라서 표면 드로스가 용융 도금 구역(구역 I 내지 구역 IV) 주변에 축적 및 응집하도록 하는데, 이는 순조로운 용융 아연 도금 생산에 심각한 영향을 미친다. 현재, 드로스를 1시간 내지 2시간 마다 1회 수동으로 세정하는 것이 일반적으로 요구되며, 이는 육체노동의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라, 아연 욕조의 자동화 개발을 제한한다. 더욱이, 드로스의 수동 세정은 단위 속도의 추가적인 증가를 제한하고, 생산 효율의 추가적인 개선을 억제한다.
반면, 아연 욕조 내의 표면 액체 아연은 쉽게 산화된다. 과량의 액체 아연의 유동은 불가피하게 아연 욕조에서 형성되는 표면 드로스의 양 및 아연 자원의 손실을 증가시킬 것이다. 따라서 액체 아연의 표면 산화를 줄이기 위해 액체 아연의 표면 유동을 적시에 제어하는 것이 필수적이다.
상기 설명으로부터 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동 및 용융 아연 도금 생산 동안의 아연 드로스의 생성이 상호 관련이 있다는 것은 알 수 있다. 따라서, 용융 아연 도금 생산 효율 및 제품 품질에 미치는 아연 드로스의 역효과를 극복하기 위해, 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 효과적으로 제어하는 것이 필수적이다. 아연 드로스의 분포를 개선하고 아연 드로스의 응집을 예방하기 위해 용융 아연 도금용 아연 욕조 주변에서의 액체 아연의 표면 유동을 충분히 개선하는 것이 필수적이며, 또한 액체 아연의 과도한 표면 유동에 의해 야기된 과도한 산화 및 과도한 교반을 피하기 위해 액체 아연의 유동 강도 및 방향을 충분히 고려하는 것이 필수적이다.
선행 기술에서, 한국 특허 KR1020160079613A 및 WO2016105047A1에는 복수의 영구 자석 재료가 삽입된 원형 롤러가 개시되어 있다. 상기 특허에서, 액체 아연의 유동을 조절하여 아연 드로스를 제거하기 위해 액체 아연 상의 자력선을 절단하기 위한 전자기 구동력이 원형 롤러의 고속 회전에 의해 생성된다. 이러한 특허는 비접촉식 작동을 특징으로 하고, 수침형 기계 구조에 대해 유의한 기술적 이점을 갖는다. 그러나 상기 특허는 여전히 고속으로 회전하는 이동부를 구비하고 있으며, 이는 불가피하게 장치 시스템의 신뢰도 및 사용 수명을 줄인다. 더욱이, 이러한 특허의 이동부는 큰 장착 및 작동 공간을 필요로 하며, 아연 욕조 상부의 배열에서의 단점이 존재한다.
본 발명자에 의해 출원된 CN201510311172.5 특허에는 비접촉식 철 래들 슬래그(iron ladle slag)의 병합(conglomerating) 및 스키밍(skimming) 방법이 개시되어 있다. 상기 특허는 리니어 모터와 유사한 작업 원리를 갖는 진행파 전자기장을 이용하여 철 래들 내에서 용선을 이동시키며, 따라서 슬래그를 밀어내도록 용선의 유동을 제어한다. 그러나, 상기 특허는 주로 둥근 철 래들에 관한 것이고, 비교적 단순한 진행파 자기장 배열 및 단순한 자기장 방향 제어를 가지며, 이는 적절히 작동하기 위해 슬래그 탱크와 협력할 필요가 있다. 더욱이, 상기 특허의 목적은 용선의 유동이 제품의 품질에 미치는 영향과는 무관하게 단순히 슬래그를 제거하는 것이다.
본 발명의 목적은 용융 아연 도금(hot-dip galvanization)용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 용융 도금 구역(구역 I 내지 구역 IV) 주변에서 액체 아연의 유속 및 방향을 효과적으로 변경할 수 있으며, 따라서 액체 아연의 유동에 의해 아연 드로스를 아연 욕조의 후단부(구역 V)로 이동시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명은 액체 아연의 유동을 번갈아 제어하여 액체 아연의 과도한 교반 및 표면 산화를 예방할 수 있고, 따라서 아연 자원의 소비를 줄일 수 있다.
상기 기술적 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 기술적 해결방안을 이용한다:
용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하는 방법이 제공되며, 이때 스트립 강재에 대한 용융 아연 도금용 아연 욕조 상부의 에어 나이프의 취입 효과로 인해 액체 아연은 아연 욕조의 좌측, 우측 및 전단부를 각각 포함하는 구역 및 스트립 강재와 퍼너스 스나우트 사이의 구역을 향해 바깥방향으로확산 및 유동하고, 액체 아연의 표면에서 빠르게 생성된 표면 드로스는 상기 구역을 향해 바깥방향으로 유동하도록 이동되고;
상기 구역의 가장자리 측에서는 진행파 자기장을 여기(excitation; 勵起)하여 액체 아연에 대한 전자기 구동력을 발생시켜서 액체 아연이 유동하도록 이동시키기 위해 아연 욕조 내의 액체 아연의 표면 상부의 여러 구획에 진행파 자기장 생성기가 배열되고; 진행파 자기장 생성기에 의해 야기된 액체 아연의 유동은 에어 나이프의 취입 유동과 연동되어, 아연 욕조의 표면 상의 액체 아연이 아연 욕조의 후단부를 향해 질서정연하게 유동하도록 이동시키고; 액체 아연의 표면 상에 부유하는 표면 드로스는 제어된 방향으로 유동하도록 상기 유동하는 액체 아연에 의해 이동된다.
또한, 여러 구획에 배열된 진행파 자기장 생성기는 횡방향 진행파 자기장 생성기 및 종방향 진행파 자기장 생성기를 포함한다. 여러 구획에 배열된 진행파 자기장 생성기는 스트립 강재 둘레에 원을 형성하고, 종방향 진행파 자기장 생성기는 아연 욕조의 후단부를 향해 확장된다. 횡방향 진행파 자기장 생성기는 전방 진행파 자기장 생성기 및 후방 진행파 자기장 생성기를 포함한다. 종방향 진행파 자기장 생성기는 좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기를 포함한다.
용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치가 제공되며, 이때 상기 장치는 횡방향 진행파 자기장 생성기 및 종방향 진행파 자기장 생성기, 및 상기 진행파 자기장 생성기에 대한 제어 장치를 포함하고;
좌측, 우측, 전방 및 후방 진행파 자기장 생성기는 아연 욕조의 좌측, 우측, 전단부, 및 스트립 강재와 퍼너스 스나우트 사이의 구역에 있는 액체 아연의 표면 상부에 각각 배치되고; 전방 진행파 자기장 생성기 및 후방 진행파 자기장 생성기는 횡방향 진행파 자기장 생성기를 구성하고; 좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기는 종방향 진행파 자기장 생성기를 구성한다.
좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기는 후방 진행파 자기장 생성기를 넘어 아연 욕조의 후단부까지 확장된다.
또한, 전방 진행파 자기장 생성기는 제1 전방 진행파 자기장 생성기 및 제2 전방 진행파 자기장 생성기를 포함한다. 후방 진행파 자기장 생성기는 제1 후방 진행파 자기장 생성기 및 제2 후방 진행파 자기장 생성기를 포함한다. 좌측 진행파 자기장 생성기, 제1 전방 진행파 자기장 생성기, 제1 후방 진행파 자기장 생성기는 스트립 강재의 너비의 중심선 양측에서 우측 진행파 자기장 생성기, 제2 전방 진행파 자기장 생성기, 제2 후방 진행파 자기장 생성기와 대칭으로 배열된다.
더욱이, 제1 전방 진행파 자기장 생성기 및 제1 후방 진행파 자기장 생성기는 액체 아연이 아연 욕조의 좌측으로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기한다. 좌측 진행파 자기장 생성기는 액체 아연이 아연 욕조의 후단부로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기한다. 유사하게, 제2 전방 진행파 자기장 생성기 및 제2 후방 진행파 자기장 생성기는 액체 아연이 아연 욕조의 우측으로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기한다. 우측 진행파 자기장 생성기는 액체 아연이 아연 욕조의 후단부로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기한다.
좌측 진행파 자기장 생성기는 제1 좌측 진행파 자기장 생성기 및 제2 좌측 진행파 자기장 생성기를 포함한다. 우측 진행파 자기장 생성기는 제1 우측 진행파 자기장 생성기 및 제2 우측 진행파 자기장 생성기를 포함한다.
진행파 자기장 생성기용 제어 장치는 상기 진행파 자기장 생성기의 에너자이징 간격(energizing interval)을 제어하여 상기 액체 아연이 번갈아 유동하는 것을 제어한다.
진행파 자기장 생성기용 제어 장치는 상기 진행파 자기장 생성기의 전원 주파수를 0Hz 내지 200Hz가 되도록 제어한다.
또한, 진행파 자기장 생성기용 제어 장치는 상기 진행파 자기장 생성기의 전원 주파수를 50Hz 내지 100Hz가 되도록 제어한다.
본 발명에 따른 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법 및 장치는, 아연 욕조의 용융 도금 구역 주변에 복수의 (횡방향 및 종방향) 진행파 자기장 생성기를 설치하고, 진행파 자기장 생성기의 상이한 조합을 이용하여 진행파 자기장을 상이한 방향으로 여기함으로써 아연 욕조 주변에서의 표면 액체 아연의 유동을 질서정연하게 제어할 목적을 달성한다. 본 발명은 드로스를 밀어내도록 에어 나이프의 취입 구역 밖에서의 액체 아연의 유동을 구현할 뿐만 아니라, 진행파 전자기장의 에어자이징 제어에 의해 액체 아연이 번갈아 유동하는 것을 구현한다. 본 발명은 아연 욕조 내에서의 표면 드로스의 축적 및 응집을 피하면서 액체 아연 표면의 과도한 산화 및 아연 자원의 소비를 예방하며, 이는 육체노동을 줄이는데 있어서 중요한 유의성 및 가치를 가지며, 그 결과 아연 욕조의 자동화 수준 및 생산 효율이 개선된다. 동시에, 본 발명은 비접촉 조건 하에 아연 액체의 유동에 대한 제어를 달성한다. 본 발명에서, 어떠한 외부 장치도 전체 작동 동안에는 액체 아연 내로 진입하기 않기 때문에 액체 아연에 대한 오염이 존재하지 않으며, 기계적 이동부가 존재하지 않기 때문에 장치의 신뢰도 및 사용 수명이 개선된다.
복수의 진행파 자기장 생성기의 조합 및 순차적인 제어에 의해, 본 발명은 아연 욕조의 용융 도금 구역(구역 I 내지 구역 IV) 내에서의 액체 아연의 유동을 개선하고, 액체 아연의 횡방향 유동을 종방향 유동으로 점진적으로 전환하며, 따라서 선행 기술의 아연 욕조 내의 액체 아연의 유동 상태를 변경하고, 아연 드로스의 질서정연한 유동을 조장하며, 이는 수동 작동을 크게 줄이고, 아연 욕조의 자동화 수준을 개선하는데 도움이 되며, 단위 속도를 크게 증가시키고, 생산 원료의 과도한 소비를 줄인다.
도 1은 선행 기술에서 에어 나이프의 취입 효과로 인해 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법을 보여주는 개략적인 평면도이다(실시예 1).
도 3은 본 발명의 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법을 보여주는 개략적인 평면도이다(실시예 2).
도 4는 본 발명의 진행파 자기장 생성기 및 액체 아연 이동 원리를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법을 보여주는 개략적인 평면도이다(실시예 1).
도 3은 본 발명의 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법을 보여주는 개략적인 평면도이다(실시예 2).
도 4는 본 발명의 진행파 자기장 생성기 및 액체 아연 이동 원리를 보여주는 개략도이다.
본 발명은 도면 및 구체적인 실시예를 참고하여 하기에 추가로 설명될 것이다.
도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법에서, 스트립 강재(3)에 대한 용융 아연 도금용 아연 욕조(1) 상부의 에어 나이프의 취입 효과로 인해 액체 아연(2)은 아연 욕조의 좌측, 우측, 전단부를 각각 포함하는 구역, 및 스트립 강재(3)와 퍼너스 스나우트(4) 사이의 구역을 향해 각각 바깥방향으로 확산 및 유동하고, 액체 아연의 표면에서 빠르게 생성된 표면 드로스는 상기 구역을 향해 바깥방향으로 유동하도록 이동된다.
상기 구역의 가장자리 측에서는 진행파 자기장을 여기하여 액체 아연에 대한 전자기 구동력을 발생시켜서 액체 아연이 유동하도록 이동시키기 위해 아연 욕조 내의 액체 아연의 표면 상부의 여러 구획에 진행파 자기장 생성기가 배열된다. 진행파 자기장 생성기에 의해 야기된 액체 아연의 유동은 에어 나이프의 취입 유동과 연동되어, 진행파 자기장 생성기의 자기장 방향 및 에너자이징 간격을 제어함으로써 아연 욕조의 표면 상의 액체 아연이 아연 욕조의 후단부의 양측을 향해 질서정연하게 유동하도록 이동시킨다. 액체 아연의 표면 상에 부유하는 표면 드로스는 제어된 방향으로 유동하도록 상기 유동하는 액체 아연에 의해 이동된다.
여러 구획에 배열된 진행파 자기장 생성기는 횡방향 진행파 자기장 생성기 및 종방향 진행파 자기장 생성기를 포함한다. 여러 구획에 배열된 진행파 자기장 생성기는 스트립 강재 둘레에 원을 형성하고, 종방향 진행파 자기장 생성기는 아연 욕조의 후단부를 향해 확장된다. 횡방향 진행파 자기장 생성기는 전방 진행파 자기장 생성기 및 후방 진행파 자기장 생성기를 포함한다. 종방향 진행파 자기장 생성기는 좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기를 포함한다.
용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 횡방향 진행파 자기장 생성기 및 종방향 진행파 자기장 생성기, 및 상기 진행파 자기장 생성기에 대한 제어 장치를 포함하고; 좌측, 우측, 전방 및 후방 진행파 자기장 생성기는 아연 욕조(1)의 좌측, 우측, 전단부, 및 스트립 강재(3)와 퍼너스 스나우트(4) 사이의 구역에 있는 액체 아연(2)의 표면 상부에 각각 배치되고; 전방 진행파 자기장 생성기 및 후방 진행파 자기장 생성기는 횡방향 진행파 자기장 생성기를 구성하고; 좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기는 종방향 진행파 자기장 생성기를 구성한다. 좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기는 후방 진행파 자기장 생성기를 넘어 아연 욕조의 후단부까지 확장된다.
전방 진행파 자기장 생성기는 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75) 및 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76)를 포함한다. 대안적으로, 전방 진행파 자기장 생성기는 또한 전장 전방 진행파 자기장 생성기(756)일 수 있다. 후방 진행파 자기장 생성기는 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71) 및 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)를 포함한다. 대안적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 후방 진행파 자기장 생성기는 또한 전장 후방 진행파 자기장 생성기(712)일 수 있다. 좌측 진행파 자기장 생성기, 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75), 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71)는 스트립 강재의 너비의 중심선(30) 양측에서 우측 진행파 자기장 생성기, 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76), 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)와 대칭으로 배열된다.
제1 전방 진행파 자기장 생성기(75) 및 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71)는 액체 아연이 아연 욕조의 좌측으로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기한다. 좌측 진행파 자기장 생성기는 액체 아연이 아연 욕조의 후단부로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기한다. 유사하게, 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76) 및 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)는 액체 아연이 아연 욕조의 우측으로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기한다. 도2에 도시된 바와 같이, 우측 진행파 자기장 생성기는 액체 아연이 아연 욕조의 후단부로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기한다.
좌측 진행파 자기장 생성기는 제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73) 및 제2 좌측 진행파 자기장 생성기(74)를 포함한다. 우측 진행파 자기장 생성기는 제1 우측 진행파 자기장 생성기(77) 및 제2 우측 진행파 자기장 생성기(78)를 포함한다.
더욱이, 액체 아연이 번갈아 유동하는 것은 진행파 자기장 생성기의 에너자이징 간격을 제어함으로써 제어된다. 진행파 자기장 생성기에 전력이 공급되면 여기된 진행파 전자기장은 액체 아연의 유동을 이동시키고; 진행파 자기장 생성기에 전력이 공급되지 않으면 액체 아연은 유동하지 않는다. 이러한 방식으로 액체 아연의 유동에 대한 제어가 달성되고, 액체 아연의 표면 산화에 의해 야기되는 아연 자원의 소비는 어느 정도 예방된다.
동시에, 진행파 자기장 생성기의 전원 주파수를 제어함으로써 액체 아연의 표면층 아래의 깊이에서 과도한 교반을 예방하기 위해 액체 아연에 대한 진행파 자기장의 작용 깊이가 제어된다.
실시예 1:
도 2에 도시된 바와 같이, 총 8개의 진행파 자기장 생성기가 아연 욕조(1)의 용융 도금 구역의 좌측 및 우측(구역 I 및 구역 II), 전단부(구역 III), 및 스트립 강재(3)과 퍼너스 스나우트(4) 사이의 영역(구역 IV) 상에 배열되어 있으며, 여기서 상기 8개의 진행파 자기장 생성기는 다음과 같다: 제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73), 제2 좌측 진행파 자기장 생성기(74), 제1 우측 진행파 자기장 생성기(77), 제2 우측 진행파 자기장 생성기(78), 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75), 제2 후방 진행파 자기장 생성기(76), 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71) 및 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72).
제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73), 제2 좌측 진행파 자기장 생성기(74), 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75), 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71)는 스트립 강재(3)의 너비의 중심선(30) 양측에서 제1 우측 진행파 자기장 생성기(77), 제2 우측 진행파 자기장 생성기(78), 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76), 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)와 대칭으로 배열된다. 제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73) 및 제2 좌측 진행파 자기장 생성기(74)는 아연 욕조의 벽 표면 가까이에 있는 아연 욕조의 좌측(구역 I)에 배치된다. 제1 우측 진행파 자기장 생성기(77) 및 제2 우측 진행파 자기장 생성기(78)는 아연 욕조의 벽 표면 가까이에 있는 아연 욕조의 우측(구역 II)에 배치된다. 게다가, 종방향 진행파 자기장 생성기는 아연 욕조의 후단부를 향해 확장된다. 즉, 제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73)는 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71)를 넘어 아연 욕조의 후단부까지 확장되고; 마찬가지로, 제1 우측 진행파 자기장 생성기(77)는 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)를 넘어 아연 욕조의 후단부까지 확장되어 액체 아연이 아연 욕조의 후단부를 향해 유동하도록 이동시킨다.
횡방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기, 즉 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71) 및 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72), 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75) 및 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76)를 개별적으로 제어함으로써 이에 의해 여기된 전자기장은 서로 반대 방향이다. 즉, 상기 자기장은 스트립 강재의 너비의 중심선(30) 양측에서 서로에 대해 대칭적으로 마주보며, 아연 욕조의 양측에 있는 벽 표면을 향하고 있다. 또한, 아연 욕조의 양측(구역 I 및 구역 II)에 종방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기, 즉 제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73) 및 제2 좌측 진행파 자기장 생성기(74), 제1 우측 진행파 자기장 생성기(77) 및 제2 우측 진행파 자기장 생성기(78)를 개별적으로 제어함으로써 아연 욕조의 후단부(구역 V)를 향하는 진행파 전자기장이 여기된다.
진행파 자기장 생성기 각각에 의해 여기된 전자기장은 액체 아연에 대한 자력선을 절단하기 위한 전자기 구동력을 생성할 수 있다. 따라서 (에어 나이프의 취입 효과로부터의 거리가 멀수록 유동이 더욱 약하기 때문에) 에어 나이프의 취입 효과만으로는 유동할 수 없는, 아연 욕조의 용융 도금 구역(구역 I 내지 구역 IV) 내의 액체 아연은 횡방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기의 전자기력에 의해 다시 이동된다. 또한, 액체 아연의 유동 방향은 전자기장의 방행에 의해 제어되고, 유동 방향은 화살표(51 및 52) 및 화살표(55 및 56)으로 각각 표시되어 있다. 이러한 방식으로 횡방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기에 의해 여기된 전자기력에 의해 이동되는 액체 아연의 유동은 에어 나이프(미도시)의 취입 효과에 의해 야기되는 액체 아연의 유동(유동 방향은 화살표(5)로 표시되어 있음)과 연동된다. 더욱이, 아연 욕조의 양측(구역 I 및 구역 II)에 종방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기는 아연 욕조의 후단부(구역 V)를 향하는 진행파 전자기장을 여기하여 액체 아연이 아연 욕조의 후단부을 향해 유동하도록 이동시킨다. 액체 아연의 유동 방향은 화살표(53 및 54) 및 화살표(57 및 58)으로 각각 표시되어 있다. 이러한 방식으로 횡방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기에 의해 야기되는 액체 아연의 유동 및 종방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기에 의해 야기되는 액체 아연의 유동은 또한 서로 연동되어 전체 아연 욕조의 용융 도금 구역 내의 표면 액체 아연은 질서정연하고 제어 가능한 방식으로 유동한다. 더욱이, 종방향으로 배치된 제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73) 및 제1 우측 진행파 자기장 생성기(77)는 횡방향으로 배치된 후방 진행파 자기장 생성기(71 및 72)를 넘어 아연 욕조의 후단부까지 확장되어 액체 아연이 아연 욕조의 후단부를 향해 유동하도록 이동시킨다. 따라서 액체 아연의 표면 상에 부유하는 표면 드로스는 아연 욕조의 후단부(구역 V)을 향해 제어된 방향으로 유동하도록 상기 유동하는 액체 아연에 의해 불가피하게 이동한 후, 기계암(mechanical arm)에 의해 제거된다.
횡방향 및 종방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기 둘 모두는, 에어 나이프의 취입 효과에 의해 야기되는 유동과 효과적으로 연동할 수 있는 2개의 구획으로 동일하게 나누어져 있어 액체 아연의 유동은 스트립 강재의 중심선을 따라 분기되어 있다. 이는 액체 아연의 유동 효율을 보장할 뿐만 아니라, 에어 나이프 취입의 유동 에너지를 최대한 이용한다.
복수의 진행파 자기장 생성기의 조합 및 순차적인 제어에 의해, 본 발명은 아연 욕조의 용융 도금 구역(구역 I 내지 구역 IV) 내에서의 액체 아연의 유동을 개선하고, 액체 아연의 횡방향 유동을 종방향 유동으로 점진적으로 전환하며, 따라서 선행 기술의 아연 욕조 내의 액체 아연의 유동 상태를 변경하고, 아연 드로스의 질서정연한 유동을 조장하며, 이는 수동 작동을 크게 줄이고, 아연 욕조의 자동화 수준을 개선하는데 도움이 되며, 단위 속도를 크게 증가시키고, 생산 원료의 과도한 소비를 줄인다.
반면, 아연 욕조의 표면 상의 액체 아연은 쉽게 산화되고, 액체 아연의 표면 상에서의 연속 유동은 액체 아연의 과도한 산화를 불가피하게 증가시키며, 그 결과 아연 자원의 소비 또는 아연 드로스의 형성이 증가하게 된다. 본 발명은 진행파 자기장 생성기의 에너자이징 간격 및 작동 기간을 제어함으로써 액체 아연이 번갈아 유동하는 것을 제어한다. 예를 들어, 진행파 자기장 생성기가 연속적으로 작동하는 동안에 액체 아연의 유동을 야기하기 위해 5분(에너자이징 간격)-3분(작동 기간)-5분의 교대 순서가 사용되며, 에너자이징 간격 동안에는 실질적으로 유동하지 않는다. 이는 액체 아연에 대한 질서정연한 제어를 달성할 뿐만 아니라, 액체 아연의 표면 산화에 의해 야기되는 아연 자원의 소비를 어느 정도 줄인다.
동시에, 진행파 자기장 생성기의 전원 주파수는 액체 아연에 대한 진행파 자기장의 작용 깊이를 제어하기 위해 제어된다. 일반적으로, 진행파 자기장 생성기의 전원 주파수가 낮을수록 액체 아연에 대한 생성된 전자기 구동력의 작용 깊이는 더욱 커지고, 표면층 하부의 액체 아연의 교반이 더욱 커진다. 본 발명의 진행파 자기장 생성기는 0Hz 내지 200Hz, 바람직하게는 50Hz 내지 100Hz의 전원 주파수를 갖는다.
실시예 2:
도 3에 도시된 바와 같이, 아연 욕조의 전단부(구역 III) 및 스트립 강재와 퍼너스 스나우트 사이의 영역(구역 IV)에 위치하는, 횡방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기는 전장 진행파 자기장 생성기, 즉 전방 진행파 자기장 생성기(756) 및 후방 진행파 자기장 생성기(712)이다. 또한 전장 진행파 자기장 생성기에 의해 여기되는 진행파 자기장은 방향이 동일하여 액체 아연이 아연 욕조의 일측으로 유동하도록 이동시키고, 아연 욕조의 상기 일측에 위치하는 진행파 자기장 생성기에 의해 야기되는 액체 아연의 유동과 연동되게 하며, 따라서 횡방향 진행파 자기장 생성기에 의해 이동되는 액체 아연을 아연 욕조의 후단부(구역 V)로 방향을 전환시킨다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 선행 기술에서는 에어 나이프의 취입 효과로 인해 액체 아연이 스트립 강재의 중심선을 따라 양측으로 비스듬하게 유동하여, 안장 형상과 유사한 유선(6)을 형성한다. 도 2에 도시된 실시예 1은 액체 아연의 유동에 대한 제어 요건에 가장 적합하지만, 실시예 1은 진행파 자기장 생성기 각각이 전극 및 케이블 등에 연결될 필요가 있기 때문에 다소 복잡한 장치를 초래한다. 따라서 도 3에 도시된 실시예 2의 구조를 채택하는 것이 또한 가능하고 효과적이다. 실시예 2의 주요 특징은, 스트립 강재의 중심선을 따라 양측으로 이루어진 별도의 유동은 횡방향으로 배치된 전장 진행파 자기장 생성기에 의한 일측으로의 유동으로 변경되고, 유동 방향이 화살표(51 및 55)로 표시된 바와 같다는 것이다. 실시예 2에서의 액체 아연의 유동에 대한 제어가 실시예 1만큼 효율적이지 못할지라도, 아연 욕조의 구역 III 및 구역 IV 내의 액체 아연의 유동에 대한 에어 나이프의 취입 효과가 크게 약화되어 있기 때문에 전장 진행파 자기장 생성기를 사용함으로써 액체 아연의 유동을 이동시키는 것이 전적으로 가능하다. 마찬가지로, 도 3에 도시된 종방향으로 배치된 진행파 자기장 생성기, 즉 제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73) 및 제2 좌측 진행파 자기장 생성기(74)는 전장 좌측 진행파 자기장 생성기(미도시)로서 설계될 수 있고, 제1 우측 진행파 자기장 생성기(77) 및 제2 우측 진행파 자기장 생성기(78)는 전장 우측 진행파 자기장 생성기(미도시)로 설계될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 진행파 자기장 생성기 및 액체 아연 이동 원리를 보여주는 개략도이다. 진행파 자기장 생성기(71)는 철심(10), 특정 주파수에서 교류를 통과시키는 복수의 전자기 권선(11 내지 15), 및 외피(17)을 포함한다. 상이한 전자기 권선의 교류가 상이한 위상에 따라 변경되는 경우, 진행파 자기장은 여기된다(자력선(16)으로서 도시됨). 진행파 자기장은 액체 아연에 대한 자력선을 절단하기 위한 전자기 구동력을 생성하여 액체 아연(2)의 유동을 이동시키고, 유동 방향은 화살표(21 및 22)로 표시된 바와 같다.
본 발명의 핵심 혁신은, 복수의 진행파 자기장 생성기가 진행파 자기장을 여기하여 액체 아연에 대한 전자기 구동력을 발생시켜서 액체 아연이 유동하도록 이동시키기 위해 아연 욕조 내의 액체 아연의 표면 상부에 배열된다는 것이다. 진행파 자기장 생성기에 의해 야기되는 액체 아연의 유동은 에어 나이프의 취입 유동과 연동할 수 있다. 또한 진행파 자기장 생성기의 자기장 방향 및 에너자이징 간격을 제어함으로써 아연 욕조의 표면층 내의 액체 아연이 질서정연한 방식으로 유동하며, 따라서 액체 아연의 유동과 아연 드로스 사이의 상호작용 관계를 개선하고, 육체노동을 줄이며, 단위 속도를 증가시킨다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서 본 발명의 진의 및 범주 내에서 이루어진 임의의 변경 및 등가 치환 및 개선은 본 발명의 범주 내에 포함하기 위한 것이다.
Claims (10)
- 용융 아연 도금(hot-dip galvanization)용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 방법으로서,
스트립 강재에 대한 용융 아연 도금용 아연 욕조 상부의 에어 나이프의 취입 효과(blowing effect)로 인해 상기 액체 아연은 아연 욕조의 좌측, 우측 및 전단부를 각각 포함하는 구역 및 상기 스트립 강재와 퍼너스 스나우트(furnace snout) 사이의 구역을 향해 바깥방향으로 확산 및 유동하고, 상기 액체 아연의 표면에서 빠르게 생성된 표면 드로스(surface dross)는 상기 구역을 향해 바깥방향으로 유동하도록 이동되고;
상기 구역의 가장자리 측에서는 진행파 자기장을 여기(excitation; 勵起)하여 상기 액체 아연에 대한 전자기 구동력을 발생시켜서 상기 액체 아연이 유동하도록 이동시키기 위해 상기 아연 욕조 내의 액체 아연의 표면 상부의 여러 구획에 진행파 자기장 생성기가 배열되고; 상기 진행파 자기장 생성기에 의해 야기된 액체 아연의 유동은 상기 에어 나이프의 취입 유동과 연동되어, 상기 아연 욕조의 표면 상의 액체 아연이 상기 아연 욕조의 후단부를 향해 유동하도록 이동시키고; 상기 액체 아연의 표면 상에 부유하는 표면 드로스는 제어된 방향으로 유동하도록 상기 유동하는 액체 아연에 의해 이동되되,
상기 여러 구획에 배열된 진행파 자기장 생성기는 횡방향 진행파 자기장 생성기 및 종방향 진행파 자기장 생성기를 포함하고; 상기 여러 구획에 배열된 진행파 자기장 생성기는 상기 스트립 강재 둘레에 원을 형성하고, 상기 종방향 진행파 자기장 생성기는 상기 아연 욕조의 후단부를 향해 확장되고; 상기 횡방향 진행파 자기장 생성기는 전방 진행파 자기장 생성기 및 후방 진행파 자기장 생성기를 포함하고; 상기 종방향 진행파 자기장 생성기는 좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기를 포함하고,
상기 전방 진행파 자기장 생성기는 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75) 및 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76)를 포함하고; 상기 후방 진행파 자기장 생성기는 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71) 및 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)를 포함하고;
상기 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75) 및 상기 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71)는 상기 액체 아연이 상기 아연 욕조의 좌측으로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기하고; 상기 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76) 및 상기 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)는 상기 액체 아연이 상기 아연 욕조의 우측으로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기하고;
상기 진행파 자기장 생성기용 제어장치는 상기 진행파 자기장 생성기의 에너자이징 간격(energizing interval)을 제어하여 상기 액체 아연이 번갈아 유동하는 것을 제어하는, 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하는 방법. - 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치로서,
횡방향 진행파 자기장 생성기 및 종방향 진행파 자기장 생성기, 및 상기 진행파 자기장 생성기에 대한 제어 장치를 포함하고; 좌측, 우측, 전방 및 후방 진행파 자기장 생성기는 상기 아연 욕조(1)의 좌측, 우측, 전단부, 및 스트립 강재(3)와 퍼너스 스나우트(4) 사이의 구역에 있는 상기 액체 아연(2)의 표면 상부에 각각 배치되고; 상기 전방 진행파 자기장 생성기 및 후방 진행파 자기장 생성기는 상기 횡방향 진행파 자기장 생성기를 구성하고; 상기 좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기는 상기 종방향 진행파 자기장 생성기를 구성하되,
상기 좌측 진행파 자기장 생성기 및 우측 진행파 자기장 생성기는 상기 후방 진행파 자기장 생성기를 넘어 상기 아연 욕조의 후단부까지 확장되고,
상기 전방 진행파 자기장 생성기는 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75) 및 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76)를 포함하고; 상기 후방 진행파 자기장 생성기는 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71) 및 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)를 포함하고;
상기 제1 전방 진행파 자기장 생성기(75) 및 상기 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71)는 상기 액체 아연이 상기 아연 욕조의 좌측으로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기하고; 상기 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76) 및 상기 제2 후방 진행파 자기장 생성기(72)는 상기 액체 아연이 상기 아연 욕조의 우측으로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기하고;
상기 진행파 자기장 제어장치는 상기 진행파 자기장 생성기의 에너자이징 간격(energizing interval)을 제어하여 상기 액체 아연이 번갈아 유동하는 것을 제어하는, 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치. - 제2항에 있어서,
상기 좌측 진행파 자기장 생성기, 상기 제1 전방 진행파 생성기(75) 및 상기 제1 후방 진행파 자기장 생성기(71))는 상기 강재의 너비의 중심선(30) 양측에서 상기 우측 진행파 자기장 생성기, 상기 제2 전방 진행파 자기장 생성기(76) 및 상기 제2 후방 진행파 생성기(72)와 대칭으로 배열되는, 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 좌측 진행파 자기장 생성기는 상기 액체 아연이 상기 아연 욕조의 후단부로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기하고; 상기 우측 진행파 자기장 생성기는 상기 액체 아연이 욕조의 후단부로 유동하도록 이동시키는 진행파 전자기장을 여기하는, 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치. - 제4항에 있어서,
상기 좌측 진행파 자기장 생성기는 제1 좌측 진행파 자기장 생성기(73)와 제2 좌측 진행파 생성기(74)를 포함하고; 상기 우측 진행파 생성기는 제1 우측 진행파 생성기(77)와 제2 우측 진행파 생성기를 포함하고, 상기 진행파 자기장 생성기의 전원 주파수가 0Hz 내지 200Hz 되도록 제어하는, 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치. - 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 진행파 자기장 생성기용 제어 장치는 상기 진행파 자기장 생성기의 전원 주파수가 0Hz 내지 200Hz가 되도록 제어하는, 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 진행파 자기장 생성기의 전원 주파수가 50Hz 내지 100Hz가 되도록 제어하는, 용융 아연 도금용 아연 욕조 내에서의 액체 아연의 유동을 제어하기 위한 장치. - 삭제
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