KR200169754Y1 - 용융금속도금용 가스와이핑장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연속식 용융금속도금공정에서 강판에 부착되는 도금금속의 양을 조절하기 위한 가스와이핑작업시 도금금속 표면의 산화를 방지하여 도금강판의 표면품질을 향상시킬수 있는 용융금속도금용 가스와이핑장치에 관한 것이다.

본 고안은 일방향 진행되는 강판(1)의 좌우양측에 각각 설치되는 헤더(5a)의 노즐(5b)을 통해 작동기체를 분사하여 도금조(4)내의 침지롤을 통과한 강판(1)의 표면에 부착된 도금금속량을 조절하는 장치에 있어서, 상기 헤더(5a)와 도금조(4)사이에는 에어포일판(10)을 수평하게 장착하고, 상기 에어포일판(10)의 상부면에는 외부공기의 혼입이 없도록 상기 헤더(5a)측으로 작동기체를 분사하여 기체격막을 형성하는 복수개의 보조노즐(12)을 장착하고, 상기 헤더(5a)의 하부면에는 대응하는 상기 보조노즐(12)의 작동기체를 내부순환류(8c)와 외부유동으로 분리할수 있는 돌출부(14)를 형성한 용융금속도금용 가스와이핑장치를 제공한다.

Description

용융금속도금용 가스와이핑장치{GAS WIPING DEVICE FOR HOT-DIP METAL COATING}

본 고안은 연속식 용융금속도금공정에서 강판에 부착되는 도금금속의 양을 조절하기 위한 가스와이핑작업시 도금금속 표면의 산화를 방지하여 도금강판의 표면품질을 향상시킬수 있는 용융금속도금용 가스와이핑장치에 관한 것이다.

일반적으로 도금공정에서 강판을 도금하는 공정과 강판표면에 부착된 금속도금량을 조절하는 공정은 도 1에 도시한 바와같이, 열처리로(2)에서 소정의 열사이클로 열처리된후, 분위기 가스로 충진된 스나우트(3)를 통하여 450 내지 460℃의 용융도금조(4)내의 침지롤(6)을 통과하면서 상온의 대기로 진행하게 되고, 상기 강판(1)의 양면에 평행하게 설치되어 상기 강판(1)표면에 도금액이 고르게 퍼지도록 가스를 분사하는 와이핑장치(5)가 장착됨으로서, 상기 장치(5)의 헤더(5a)에 설치된 노즐(5b)을 통해 분사되는 분사가스제트류(7)의 압력과, 상기 강판(1)과 가스와이핑장치(5)간의 간격등을 조정하여 수요가가 원하는 정도의 도금부착량을 제어하였다.

그리고, 상기 노즐(5b)로 부터 분사되는 가스제트류(7)는 도 2에 도시한 바와같이, 기체의 점성력에 의해 주변의 공기를 끌어당기게 되므로 노즐(5b) 및 헤더(5a)주변에는 2차순환류(8a)(8b)가 발생하게 되며, 상기 노즐(5b)로부터 분사된 가스는 분사노즐의 출구에서부터 강판에 도달하는 과정에서 주변의 공기와 서로 섞이게 되어 강판에 충돌되는 가스에는 주변의 공기에 포함되는 산소가 반드시 섞이게 되어 상기 강판(1)을 산화시키게 된다.

즉, 통상 가스와이핑장치(5)에서 사용하는 분사가스는 상온 혹은 50 내지 150℃정도로 가열된 공기를 사용하게 되는데, 이때 분사가스중에 포함된 산소가 도금층 표면의 용융금속과 급속히 반응하여 얇은 산화막을 형성하게 된다.

이러한 표면산화막은 내부의 용융금속과 비교할 때 용융점과 응고점이 높아 매우 얇은 고체막을 형성하게 되고, 이 얇은 고체막은 가스와이핑장치(5)에 의한 와이핑작업시 충돌되는 분사가스제트류(7)의 강한 압력(0.2 내지 1.0kg/cm²)과 전단응력에 의하여 쉽게 균열이 일어나게 되며, 이와 같이 균열된 산화막사이를 내부의 미산화 용융금속이 새로 채워지는 과정과 재산화가 반복되는 과정이 이루어짐에 따라 도금강판의 표면에 미세한 자국이 남게 된다.

상기와 같은 미세한 도금자국은 건축용 자재와 같이 저품질의 제품에서는 전해 문제시 되지 않으나, 표면품질이 중요시되는 자동차, 가전제품 외판재등과 같은 고급제품에서는 도장후 외관이 불량해지기 때문에, 매우 심각한 문제로 대두되고 있다.

또한, 고급제품에서는 전기도금강판을 주로 사용해 왔으나 최근 보다 경제적인 도금방법인 용융금속도금에 의한 고급제품 개발의 필요성이 점차 증가하고 있는 추세이다.

따라서, 상기와 같이 용융금속도금공정에서 발생하는 도금자국을 해결하기 위해서 종래에는 공기를 분사가스로 사용하지 않고 도금표면과 산소의 접촉을 방해하도록 질소등과 같은 불활성가스를 사용하는 기술이 제안되기도 했으나, 가스와이핑 노즐에서 분사된 질소가 주변공기와 혼합되기 때문에 도금표면에 불활성가스가 충돌할때에는 이미 분사가스중에 산소를 포함하고 있으며, 충돌직전 및 직후에는 주위의 공기에 노출되어 있기 때문에 도금강판의 산화를 방지하는 효과가 매우 적어 효율성이 매우 낮은 문제점이 있었다.

또한, 와이핑장치(5)로부터 분사되는 가스와 주변공기와의 혼합을 방지할 목적으로 가스와이핑장치(5)의 노즐(5b)을 포함하는 도금조(4)상부전체를 완전밀폐시킨 상태에서 불활성가스를 분사시킴으로써, 도금표면에서의 산화를 방지하는 방법이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 도금조(4)주변을 완전밀폐하여 작업자가 강판도금의 작업상황을 전혀 관찰할수 없는 상태이기 때문에, 수시로 발생하는 각종 상황변화에 대해 적시에 신속하게 대응할수 없고, 도금조 및 강판표면에서의 용융금속 증발압이 낮아지기 때문에 용융금속 증기가 다량 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 그 목적은, 연속식 용융금속도금공정에서 강판에 부착되는 도금금속의 양을 조절하는 가스와이핑작업시 불활성가스를 작동기체로 사용하여 강판도금표면의 산화를 방지하고, 도금조표면의 산화를 방지할수 있는 용융금속도금용 가스와이핑장치를 제공하고자 한다.

도 1은 일반적인 연속식 용융금속도금공정을 도시한 개략도,

도 2는 종래기술에 따른 가스와이핑장치를 도시한 측면도,

도 3은 본 고안에 따른 가스와이핑장치를 도시한 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ....... 강판 4 ........ 도금조

5a ....... 헤더 5b ...... 노즐

10 ....... 에어포일판 12 ...... 보조노즐

14 ....... 돌출부

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은,

일방향 진행되는 강판의 좌우양측에 각각 설치되는 헤더의 노즐을 통해 작동기체를 분사하여 도금조내의 침지롤을 통과한 강판의 표면에 부착된 도금금속량을 조절하는 장치에 있어서,

상기 헤더와 도금조사이에는 에어포일판을 수평하게 장착하고, 상기 에어포일판의 상부면에는 외부공기의 혼입이 없도록 상기 헤더측으로 작동기체를 분사하여 기체격막을 형성하는 복수개의 보조노즐을 장착하고, 상기 헤더의 하부면에는 대응하는 상기 보조노즐의 작동기체를 내부순환류와 외부유동으로 분리할수 있는 돌출부를 형성함을 특징으로 하는 용융금속도금용 가스와이핑장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 용융금속도금용 가스와이핑장치를 도시한 측면도로서, 도시한 바와같이, 본 고안의 장치(1)는 노즐(5b)을 통해 도금조(4)를 통과한 강판(1)표면으로 작동기체를 분사하여 부착된 도금량을 조절하도록 상기 강판(1)의 좌우양측에 설치되는 각 헤더(5a)의 직하부에 판상의 에어포일판(10)을 각각 설치한다.

상기 각 에어포일판(10)은 상기 헤더(5a)와 도금조(4)사이에서 미도시된 지지대로서 수평한 상태로 장착되어 노즐(5b)로부터 분사되어 강판(1)에 부딪히는 가스제트류(11)의 유동 및 이 가스제트류(7)에 의해 형성되는 2차순환류중 하향류(8b)의 유로를 제어하는 것이다.

이러한 에어포일판(10)의 상부면에는 상기 헤더(5a)측으로 작동기체를 분사하여 기체격막을 형성함으로서 외부로부터 산소를 포함하는 공기의 혼입을 차단할수 있도록 복수개의 보조노즐(12)을 장착한다. 이것에 의해서, 상기 에어포일판(10)과 헤더(5a)에는 가스제트류(7), 강판(1), 에어포일판(10) 및 기체격막에 의해서 하나의 폐쇄회로를 구성하게 되는 것이다.

여기서, 상기 에어포일판(10)의 선단은 외부공기와 차단된 내부순환류(8c)를 형성하면서 분산된 하향류(8b)를 에어포일판(10)하부와 도금조(4)상부면사이로 유도할수 있도록 상방으로 경사지게 갖추어지며, 그 크기는 도금조(4)의 상부면을 덮을수 있을 정도의 폭크기로 갖추어지는 바람직하다.

또한, 상기 헤더(5a)의 하부면에는 대응하는 상기 보조노즐(12)로부터 분사되어 기체격막을 형성한 작동기체를 내부순환류(8c)와 외부유동으로 양분할수 있도록 돌출부(14)를 강판(1)의 폭방향으로 길게 형성한다. 그리고, 상기 보조노즐(12)을 통해 분사되는 작동기체는 상기 헤더(5a)에 공급되어 노즐(5b)을 통해 분사되는 작동기체와 동일한 질소와 같은 불활성가스가 사용된다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 고안에 따른 용융금속도금용 가스와이핑장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도금조(4)의 침지롤을 거쳐 상방으로 일방향 진행하는 강판(1)표면에 부착된 도금량을 조절하기 위해서, 미도시된 작동기체공급라인에 연결된 헤더(5a)의 노즐(5b)을 통해 질소가스와 같은 불활성가스인 작동기체가 상기 강판(1)측으로 분사되면, 노즐(5b)로부터 분사된 가스제트류(7)는 강판(1)표면에 부딪혀 상,하측으로 상,하향류(8a)(8b)를 형성하면서 분산된다.

이와 동시에, 상기 헤더(5a)하부측에 장착된 에어포일판(10)의 보조노즐(12)로부터 헤더(5a)측으로 작동기체가 분사되면, 분사된 작동기체는 상기 헤더(5a)의 하부면에 형성된 돌출부(14)에 부딪히면서 외측과 내측으로 양분되고, 상기 헤더(5a)와 보조노즐(12)사이에는 보조노즐(12)로부터 분사되는 작동기체에 의하여 강판(1)의 폭방향으로 기체격막을 형성한다. 이것에 의해서 상기 헤더(5a)와 에어포일판(10)사이에는 가스제트류(7), 강판(1), 에어포일판(10) 및 기체격벽에 의해서 하나의 폐쇄회로를 형성하게 되는 것이다.

이러한 경우, 점성력에 의해 주변의 기체를 끌어당기는 기체의 성질에 의해서 상향류(8a)는 헤더(5a)상측으로 외부공기를 끌어당겨 상방으로 흐르고, 그 반대로 분산되는 하향류(8b)는 보조노즐(12)로부터 분사되는 작동기체와 더불어 노즐(5b)주변에 내부순환류(8c)를 형성하지만, 상기 내부순환류(8c)는 상기와 같은 하나의 폐쇄회로내에서 형성되고, 상기 보조노즐(12)로부터 분사되는 작동기체에 의한 기체격벽에 의해서 산소를 포함하는 외부의 공기가 순환류(8c)내로 혼입되는 것을 방지하고 있기 때문에, 상기 노즐(5b)로부터 분사된 가스는 강판(1)에 까지 도달하는 과정에서 외부공기와 섞이지 않게 된다.

이에 따라, 가스와이핑용 노즐(5b)의 작동기체와 기체격막을 형성하는 보조노즐(12)의 작동기체로서 질소와 같은 불활성가스를 사용할 경우, 강판(1)표면의 도금면에 충돌되는 가스에는 산소가 전혀 포함되지 않게 할수 있기 때문에 강판도금면에서의 산화를 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 강판(1)에 충돌한 하향류(8b)는 에어포일판(10)과 강판(1)사이의 공간을 경유하여 상기 에어포일판(10)의 하부공간을 통해 외부로 유출되는 유로가 형성되기 때문에, 도금조(4)상부면에는 외부공기가 전혀 침입하지 않게 되어 도금조표면에서의 산화물생성도 억제하게 되어 산화드로스의 발생을 줄일 수 있는 것이다.

상술한 바와같은 본 고안에 의하면, 작동기체로서 불활성가스를 사용하여 강판표면의 도금량을 조절하는 가스와이핑작업시 외부공기의 혼입을 방지하도록 에어포일판과 이에 설치된 보조노즐로서 기체격벽을 형성하고, 노즐주변에 폐쇄회로를 형성함으로서, 강판도금면의 초기 산화를 적극적으로 억제하여 산화막 및 산화막의 균열에 의한 도금강판 표면결함을 대폭감소시킬 수 있어 도금제품의 품질을 향상시킬수 있고, 자동차, 가전외판재등과 같은 고급제품을 용융금속도금공정으로 대량생산할 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 강판표면 및 도금조 탕면에서 용융금속의 산화를 억제함으로서 산화드로스의 생성을 감소시켜 원료사용량을 줄일 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (3)

1. 일방향 진행되는 강판(1)의 좌우양측에 각각 설치되는 헤더(5a)의 노즐(5b)을 통해 작동기체를 분사하여 도금조(4)내의 침지롤을 통과한 강판(1)의 표면에 부착된 도금금속량을 조절하는 장치에 있어서,

   상기 헤더(5a)와 도금조(4)사이에는 에어포일판(10)을 수평하게 장착하고, 상기 에어포일판(10)의 상부면에는 외부공기의 혼입이 없도록 상기 헤더(5a)측으로 작동기체를 분사하여 기체격막을 형성하는 복수개의 보조노즐(12)을 장착하고, 상기 헤더(5a)의 하부면에는 대응하는 상기 보조노즐(12)의 작동기체를 내부순환류(8c)와 외부유동으로 분리할수 있는 돌출부(14)를 형성함을 특징으로 하는 용융금속도금용 가스와이핑장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 에어포일판(10)의 선단은 외부공기와 차단된 내부순환류(8c)를 형성하면서 분산된 하향류(8b)를 에어포일판(10)하부와 도금조(4)상부면사이로 유도할수 있도록 상방으로 경사지게 갖추어짐을 특징으로 하는 용융금속도금용 가스와이핑장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 보조노즐(12)을 통해 분사되는 작동기체는 상기 헤더(5a)에 공급되어 노즐(5b)을 통해 분사되는 작동기체와 동일한 질소와 같은 불활성가스가 사용됨을 특징으로 하는 용융금속도금용 가스와이핑장치.