KR200260904Y1

KR200260904Y1 - 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤

Info

Publication number: KR200260904Y1
Application number: KR2019970033033U
Authority: KR
Inventors: 한국진
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2002-04-13
Also published as: KR19990019662U

Abstract

본 고안은 전기도금강판의 도금공정시 발생하는 에지버닝을 방지하기 위한 콘덕터롤에 관한 것으로, 보다 상세히는 레이디얼형 도금조에서 연속적인 전기도금작업도중 강판 진행속도가 빠르던가 전류밀도가 높을때 강판의 양끝에서 발생하는 에지버닝을 방지하고, 라인스피드를 향상시킬 수 있도록 개선한 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤에 관한 것이다.

본 고안은 전해액(40)이 채워지는 도금조(30)와, 강판(S)을 감아 진행시키는 복수개의 디플렉터롤(20)과, 상기 강판(S)표면에 용액을 분사하는 상,하부 전해액분사노즐 (31),(32)및 음,양극전류가 각각 통전되는 콘덕터밴드(17)와 아노드(33)를 갖추어 전기도금공정을 수행하는 설비에 있어서, 양끝 외주테두리에 일정폭(W) 바람직하게는 30 내지 60㎜, 일정높이(H) 바람직하게는 2 내지 10㎜로 이루어진 용액확산방지턱(1a)을 내산성의 고무부재로 갖추어 상기 상,하부 전해액분사노즐(31),(32)로 부터 분사되는 용액의 비산을 방지하면서 상기 강판(S) 양에지부에서의 농도고갈현상을 방지하는 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤를 제공한다.

Description

용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤

본 고안은 전기도금강판의 도금공정시 발생하는 에지버닝(Edge Burning)을 방지하기 위한 콘덕터롤(Conductor Roll)에 관한 것으로, 보다 상세히는 레이디얼형 도금조에서 연속적인 전기도금작업도중 강판 진행속도가 빠르던가 전류밀도가 높을때 강판의 양끝에서 발생하는 에지버닝을 방지하고, 라인스피드를 향상시킬 수 있도록 개선한 용액확산방지턱을 이용한 콘덕터롤에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 전기도금설비에 갖추어지는 레이디얼형 도금설비(100)는 도 1에 도시한 바와같이 전해액(40)이 채워지고, 일방향으로 회전구동하는 콘덕터롤( Conductor Roll )(10)이 몸체 절반정도가 침지되는 도금조(30)와, 도금하고자 하는 강판(Ｓ)을 상기 콘덕터롤(10)와 더불어 감아 일방향 진행시키는 복수개의 디플렉터롤( Deflector Roll )(20)과, 양극전류가 통전되는 아노드(33)로 이루어져 감겨진행되는 강판(Ｓ)에 대한 도금작업을 수행한다. 그리고, 이러한 도금설비에는 농도과전압을 향상시키기 위하여 강판(Ｓ)이 지나가는 반대방향, 상기 콘덕터롤(10)의 회전반대방향측으로 용액을 강판(Ｓ)표면에 분사하는 상,하부 전해액분사노즐(31),(32)을 상기 도금조(30)의 바닥면과, 전해액(40) 직상의 두곳에 각각 갖추어 구성한다.

상기와 같이, 상,하부 전해액분사노즐(31),(32)로서 용액을 분사해주는 이유는 통전해준 전류량에 비하여 금속이온이 부족하면 더 이상의 도금은 진행하지 못하고, 수소가스만 발생하여 도금층이 검게 타는 현상인 한계전류밀도에 도달하기 때문에, 강판(Ｓ)표면에 용액을 충분히 공급해줌으로서 높은전류밀도에서도 금속이온농도가 충분히 확보되도록 하기 위한 것이다. 이에 따라, 전류밀도가 증가할수록 금속이온의 공급은 더욱 활발해야 하고, 이를 위해서는 상기 상,하부 전해액노즐(31),(32)을 통한 용액공급이 최대한 이루어져야 한다.

아래 식(1)은 한계전류밀도를 계산하는 공식을 나타낸 것으로서,

Ｉ_Ｌ＝(ＺㆍＦㆍＤㆍＣ_Ｏ)/δ........ 식(1)

상기에서 Ｉ_Ｌ는 한계전류밀도(Ａ／d㎡), Ｚ 는 석출금속이온의 전하수, Ｆ 는 파라데이상수(Coulomb, A.Ｓec), Ｄ는 금속이온의 확산계수(㎠/Ｓec), Ｃ_Ｏ는 용액의 중심에 있는 금속이온농도(Ｍ), 그리고, δ 는 확산층의 두께(㎝)를 의미한다. 상기 식(1)에서 도금용액의 성분(농도,온도,폐하, 전도염등)이 정해지면, 금속이온의 전하수(Ｚ), 파라데스상수(Ｆ), 확산계수(Ｄ) 및 금속이온농도(Ｃ_Ｏ)가 결정되기 때문에, 실제로 상기 한계전류밀도(Ｉ_Ｌ)를 향상시킬 수 있는 것은 분모항의 확산층 두께(δ)를 감소시켜야 하는바, 이러한 확산층두께(δ)를 감소시키기 위해서는 용액의 분사속도를 증가시켜주어야 하기 때문에, 강력한 분사능력을 갖는 상기와 같은 상,하부 전해액분사노즐(31),(32)을 필요로 하는 것이다.

그러나, 상기 도금조(30)에서 용액의 유속을 향상시키는데는 설비특성상 한계가 있어 일반적으로 상기 상,하부전해액 분사노즐(31),(32)은 1.5 내지 2.0 ㎧ 의 유속을 갖는바, 이러한 유속에서는 60 Ａ／d㎡ 전류밀도(Ｉ)에서 강판(Ｓ)의 양 끝이 타는 에지버닝(Edge Burning)이 발생하기 시작하여 전류밀도(Ｉ)가 80 Ａ／d㎡ 가 되면, 강판(Ｓ)에 통전되는 전류가 강판(Ｓ)중앙에 걸리는 통전량보다 상기 강판(Ｓ)의 양 에지에 집중되는 통전량이 많기 때문에, 강판(Ｓ)양 에지부에서 약 1 내지 5㎜폭으로 버닝현상이 증가하게 되는 것이다. 이에 따라, 용액을 강판(Ｓ)의 양에지부에만 더욱 빠르게 분사시키거나 전류가 집중되지 않도록 도금설비의 개선이 필요하나 이러한 설비의 개조나 개선은 상기와 같은 레이디얼형 도금설비(100)에 불가능하다.

또한, 도 2에 도시한 바와같이, 상기 도금조(30)에 담겨진 전해액(40)은 도금작업시 상기 콘덕터롤(10)의 회전방향으로 움직이기 때문에, 상기 상,하부전해액분사노즐(31),(32)에서 분사되는 용액은 커다란 저항을 받게 되고, 담겨진 전해액(40)의 역류에 의해 저항이 증대되기 때문에, 상기 콘덕터롤(10)의 양측으로 분산되어 완전한 도금효과를 내지 못하였다. 그리고, 상기 하부 전해액분사노즐(32)은 상기 도금조(30) 바닥의 전해액(40)중에 위치하고 있기 때문에, 이로 부터 분사되는 용액은 상기 상부 전해액분사노즐(31)의 용액보다 더욱더 큰 저항을 받게 된다.

그리고, 상기 콘덕터롤(10)에 부착된 콘덕터밴드(17)에 음극전류가 통전되면서 강판도금이 진행되는데 이때, 상기 상,하부전해액분사노즐(31),(32)에서 분사되는 용액이 상기 강판(Ｓ) 양 에지에서 충분하게 와류를 형성하지 못하고, 도금조(30)의 양옆으로 빠져나가기 때문에, 강판(Ｓ) 양에지에서 도금에 참여해야할 금속이온이 부족해지는 농도과전압 현상이 나타났다.

이러한 레이디얼형 도금설비(100)에서 아연 및 아연계합금도금작업을 수행하는 경우, 종래에는 80 Ａ／d㎡ 전류밀도에서 1 내지 5㎜의 폭을 가지는 에지버닝이 강판(Ｓ)의 양 에지부에 나타나게 되면, 작업생산성이 떨어지고, 제품의 품질이하락하며, 각종 롤을 오염시키는 한편, 프레스공정시 다이를 오염시키는 문제점이 있었다. 또한, 에지버닝이 발생된 강판(Ｓ)의 불량부를 다음공정에서 잘라내는 경우에는 다음 절단공정에 많은 작업부하가 걸림에 따라 제조원가를 상승시키는 결과를 초래하였다.

따라서, 본 고안은 상술한 바와같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 도금조에 설치되는 콘덕터롤의 양에지부에 분사되는 용액의 확산을 방지할 수 있도록 방지턱을 설치함으로서 상,하부 전해액분사노즐로 부터 분사되는 용액의 분사효율을 향상시키고, 도금작업시 강판 양에지에 발생되는 에지버닝을 방지하는 한편, 우수한 품질의 도금강판을 제조할 수 있는 용액확산 방지턱을 갖는 콘덕터롤를 제공하고자 한다.

도 1은 일반적인 레이디얼형 도금설비를 도시한 개략구성도,

도 2는 종래기술에 따른 콘덕터롤를 도시한 작동상태도,

도 3은 본 고안에 따른 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤이 채용된 도금설비 의 구성도,

도 4는 본 고안에 따른 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤의 작동상태도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 ...... 콘덕터롤 1a ..... 용액확산방지턱

17 ..... 콘덕터 밴드 20 ..... 디플렉터롤

30 ..... 도금조 31 ..... 상부전해액분사노즐

32 ..... 하부전해액분사노즐 33 ..... 아노드

40 ..... 전해액 S ...... 강판

W ...... 폭 H ...... 높이

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 전해액이 채워지는 도금조와, 강판을 감아 진행시키는 복수개의 디플렉터롤과, 상기 강판표면에 용액을 분사하는 상,하부 전해액분사노즐 및 음,양극전류가 각각 통전되는 콘덕터밴드와 아노드를 갖추어 전기도금공정을 수행하는 설비에 있어서, 양끝 외주테두리에 일정폭 바람직하게는 30 내지 60㎜, 일정높이 바람직하게는 2 내지 10㎜로 이루어진 용액확산방지턱을 내산성의 고무부재로 갖추어 상기 상,하부 전해액분사노즐로 부터 분사되는 용액의 비산을 방지하면서 상기 강판 양에지부에서의 농도고갈현상을 방지함을 특징으로 하는 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤을 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 첨부한 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤이 채용된 도금설비의 개략구성도이고, 도 4는 본 고안에 따른 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤의 작동상태도이다.

본 고안에 따른 액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤(1)은 도 3과 4에 도시한 바와같이, 전해액(40)이 채워진 레이디얼형 도금설비(100)의 도금조(30)에 절반가량 침지되어 구동되는 것으로서, 이러한 콘덕터롤(1)의 양끝 외주테두리에는 도금작업시 상기 도금조(30)의 전해액(40) 상부와 바닥에 각각 설치된 상,하부 전해액분사노즐(31),(33)로 부터 분사되는 용액이 외측으로 비산되는 것을 방지함과 동시에, 강판(S) 양에지부에서 발생하는 농도고갈현상을 방지할 수 있도록 용액확산방지턱(1a)을 일정폭(W), 일정높이(H)로 돌출하여 갖춘다.

이러한 용액확산방지턱(1a)은 상기 콘덕터롤(1)의 중앙 외부면에 감겨지는 콘덕터밴드(17)를 제외하고는 내산성을 갖는 고무부재로 구성됨에 따라 이와 동일하게 내산성의 고무부재로 갖추어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 콘덕터롤(1)의 양측 외주테두리에 각각 갖추어지는 용액확산방지턱(1a)은 그 폭(W)크기를 30㎜이하로 하면, 분사되는 용액의 분산을 효과적으로 막을 수 없고, 60㎜이상에서는 강판(S)의 에지버닝방지효과가 감소되기 때문에, 상기 용액확산방지턱(1a)의 일정폭(W)은 30 내지 60㎜로 갖추어지는 것이 가장 바람직하다. 또한, 상기 용액확산방지턱(1a)의 일정높이(H)를 2㎜이하로 하면, 역시 분사되는 용액의 분산을 막을 수 없어 버닝을 방지할 수 없고, 10㎜이상에서는 회전시 아노드(33)와의 접촉에 의한 강판(S)의 손상이 우려되기 때문에, 상기 용액확산방지턱(1a)의 일정높이(H)는 2 내지 10㎜로 갖추어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와같은 용액확산방지턱(1a)을 양측 외주테두리에 돌출형성한 콘덕터롤(1)을 이용하여 전기강판도금작업을 수행하는 경우, 강판(S)이 복수개의 디플렉터롤(20)을 지나 상기 콘덕터롤(1)에 감기어 진행되면서 전류가 통하면, 양극이 흐르는 아노드(33)사이에서 도금작업이 이루어질 때, 한계전류밀도를 향상시켜 상기 강판(S)의 양에지에서의 버닝을 방지하고, 강판(S)표면을 미려하게 하기 위하여 상기 강판(S)이 진행하는 반대방향으로 상,하부 전해액분사노즐(31),(32)로 부터 분사되는 용액이 상기 아노드(33)와 강판(S)사이로 분사시킨다.

이러한 경우, 상기 콘덕터롤(1)의 양측 외주테두리에 본 발명에서 제시하는 일정폭(W), 일정높이(H)로 용액확산방지턱(1a)을 설치하면, 도 4에 도시한 바와같이, 상기 상,하부전해액분사노즐(31),(32)로 부터 분사되는 용액이 좌우로 비산되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 감겨진행되는 강판(S)에 충분한 용액을 공급함으로서 농도고갈현상을 예방하여 에지버닝을 방지할 수 있는 것이다.

표 1은 콘덕터롤(1)의 양 끝에 용액확산방지턱(1a)을 설치하지 않은 종래의 방식과 여러 가지의 폭(W), 높이(H)로 용액확산방지턱(1a)을 설치한 상태에서 아연 및 아연-철합금도금을 실시하면서 전류밀도 혹은 강판속도에 따른 에지버닝발생정도를 조사한 것이다.

표 1

구분	전류밀도(Ａ/ｄ㎡)	라인속도(ｍｐｍ)	에지버닝발생폭(㎜)
용액확산방지턱이 없는 경우	40	60	발생없음
	60	80	0.1∼ 0.5
	70	90	0.6∼ 1.0
	80	100	1.1∼4.9
	100	120	5이상

구분	폭(㎜)	높이(㎜)	전류밀도(Ａ/ｄ㎡)	라인속도(ｍｐｍ)	에지버닝발생폭(㎜)
용액확산방지턱이 있는 경우	30	5	85	105	발생없음
	30	5	120	140	"
	50	8	300	120	"
	50	8	130	150	"
	30	2	90	110	"
	30	2	110	130	"
	40	10	95	115	"
	40	10	120	140	"
	60	3	80	100	"
	60	3	100	120	"
	45	4	80	100	"
	45	4	100	120	"
	55	10	100	120	"
	55	10	120	140	"
	35	2	90	119	"
	35	2	120	140	발생없음

상기 표 1에서 알수 있는 바와 같이 용액확산방지턱을 본 발명에서 제시한 조건으로 콘덕터롤에 설치한 경우에 전류밀도가 130 Ａ/ｄ㎡ 까지 상승하여도 강판양측에 에지버닝이 전혀발생하지 않을 뿐만 아니라, 라인스피드도 종래에 비하여 현저히 향상됨을 알수 있다.

그리고, 상기 표 1과 같은 전류밀도에 따른 에지버닝발생정도를 얻고자 아연 및 아연-철합금도금을 실시할때의 용액 및 도금조건은 1) 아연도금조건 : 염화아연 280ｇ/ℓ, 염화칼슘 330ｇ/ℓ, 결정립 미세화제 0.1㎖/ℓ , 페하 4.5 , 온도 60℃ , 유속 1.5 ㎧, 로 하고, 2) 아연-철합급도금조건 :염화아연 220ｇ/ℓ, 염화 제일철 80ｇ/ℓ, 염화칼슘 345ｇ/ℓ, 결정립 미세화제 2.0㎖/ℓ , 페하 2.0 , 온도 60℃ , 유속 1.5 ㎧ 로 하여 실시하였다.

상술한 바와같은 본 고안에 의하면, 도금조(30)에 침지되는 콘덕터롤(1)의 양끝에 일정한 폭,높이로 용액확산방지턱(1a)을 갖추어 전류밀도가 높아지든가 강판(S)속도가 빠를경우 발생되는 강판(S)의 에지버닝을 방지하면서 용액의 분사효과를 극대화시킬수 있기 때문에, 높은 전류밀도에서도 표면품질이 우수한 강판(S)을 생산할 수 있고, 종래와 같이 발생된 에지버닝 부위를 잘라내는 차공정을 생략하여 제조원가를 절감하는 한편, 에지버닝없이 전류밀도를 상승시켜 도금작업생산성을 보다 향상시킬수 있는 효과가 얻어진다.

Claims

전해액(40)이 채워지는 도금조(30)와, 강판(S)을 감아 진행시키는 복수개의 디플렉터롤(20)과, 상기 강판(S)표면에 용액을 분사하는 상,하부 전해액분사노즐 (31),(32)및 음,양극전류가 각각 통전되는 콘덕터밴드(17)와 아노드(33)를 갖추어 전기도금공정을 수행하는 설비에 있어서, 양끝 외주테두리에 일정폭(W) 바람직하게는 30 내지 60㎜, 일정높이(H) 바람직하게는 2 내지 10㎜로 이루어진 용액확산방지턱(1a)을 내산성의 고무부재로 갖추어 상기 상,하부 전해액분사노즐(31),(32)로 부터 분사되는 용액의 비산을 방지하면서 상기 강판(S) 양에지부에서의 농도고갈현상을 방지함을 특징으로 하는 용액확산방지턱을 갖는 콘덕터롤.