KR200269658Y1 - 와이핑 시스템의 에어 나이프 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 와이핑 시스템의 에어 나이프 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소둔로에서 열처리된 강판을 용융아연 욕조에서 연속 도금하고 이를 직상부에 위치하는 에어나이프 장치를 통하여 균일하고 안정된 에어를 강판에 분사시켜 강판 표면에 두껍게 부착된 용융아연을 균일한 두께로 조절하여 표면품질이 우수한 아연도금 강판을 제조하기 위한 에어나이프 장치에 관한 것이다. 상기 에어나이프 장치는, 열처리된 강판에 용융아연 도금공정을 수행하기 위한 와이핑 시스템에 있어서, 중심부 주위에 다수의 에어 관통공이 형성되고 에어 나이프의 드럼에 고정되는 중앙 고정부와; 상기 중앙 고정부의 일측과 타측에 각각 대향되게 설치되는 상,하부 에어 나이프립과; 상기 중앙 고정부의 중심에 고정되어 상기 에어 관통공을 통과하는 에어의 흐름을 안정시키기 위한 에어 혼합바를 포함하는 것에 특징이 있다. 본 고안에 의하면, 폭방향으로 균일한 에어를 분사시킬 수 있으므로 에어 압력편차에 의해 강판 표면의 길이 방향으로의 과도금성 줄무늬의 발생을 방지할 수 있어 품질이 우수하고 폭방향으로 균일한 도금 제품을 생산할 수 있으며 과도금 및 빌드업과 같은 불량을 없앰으로써 가전 외판재, 자동차 외판재 같은 고품질의 도금제품을 생산하는데 큰 효과가 있다.

Description

와이핑 시스템의 에어 나이프 장치{Air knife device for wiping system}

본 고안은 와이핑 시스템(wiping system)의 에어 나이프 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소둔로에서 열처리된 강판을 용융아연 욕조에서 연속 도금하고 이를 직상부에 위치하는 에어 나이프 장치(air knife)를 통하여 균일하고 안정된 에어를 강판에 분사시켜 강판 표면에 두껍게 부착된 용융아연을 균일한 두께로 조절하여 표면품질이 우수한 아연도금 강판을 제조하기 위한 에어 나이프 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속 용융아연 도금강판의 제조공정은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 냉간압연 공정을 거친 강판(1)을 소둔로에서 열처리하여 성형성과 도금 밀착성이 양호한 강판(1)을 만든 후, 아연 도금욕조(10)에 인입하여 강판 표면에 아연을 부착시키고 강판 표면의 용융아연(20)이 응고되기 전에 에어나이프 드럼(30)으로부터 에어 나이프 장치(40)를 통하여 고압의 공기를 강판에 분사시켜 아연도금이 균일하게 되도록 하며, 이후에 도금된 강판을 냉각시키고 조질 압연을 실시하여 표면품질 및 내식성이 우수한 용융아연 도금 강판을 제조하는 것이다.

도 3은 종래의 기술에 따른 에어 나이프 장치의 측단면도이고, 도 4는 종래의 기술에 따른 에어 나이프 장치의 부분 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 도금량을 조절하는 와이핑 시스템에 있어서, 종래의 에어 나이프 장치는 에어나이프 헤드 드럼(40)의 에어 분사구를 통하여 분사된 고압의 에어가 상부 에어나이프 립(42)의 에어 관통공(47)을 통과하면서 발생되는 난류 및 와류가 정류봉(43)에 부딪쳐 상,하부 에어나이프 립(42)(41) 사이의 분사구로 나올때는 안정된 층류의 에어로 변하여 강판에 분사되어 강판 표면의 도금량을 균일한 두께로 조절하는 것이다.

그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 에어 관통공(47)과 관통공 사이의 3MM의 갭(B) 부분 중간지점 측면으로 상부 에어나이프 립(42)과 하부 에어나이프 립(41)을 고정시키는 고정볼트 구멍(48)이 직경 14㎜로 뚫려 있고 이곳에 M12의 볼트가 조립되므로 이곳을 통과하는 에어는 직경 감소로 인하여 유량 및 압력이 적어지게 되며, 또한 에어 관통공(47)을 빠져나온 에어는 정류봉 고정핀(44)과 또한 부딪쳐 와류 및 난류를 일으키게 되어 폭방향으로 에어의 압력 편차가 발생하게 된다.

이에 따라, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 강판(1)의 폭방향으로 에어 압력이 적은 부분에 과도금부(3)가 간격 120㎜, 폭 12㎜의 줄무늬 형태로 나타나게 된다. 이 줄무늬 부분은 에어압력의 저하로 인한 과도금부(3)이며 강판두께 0.6㎜를 도금하여 권취기(tension reel)에서 1500m 이상 두루마리 코일로 감게 되면 빌드업(build up)이 발생되어 제품으로서의 가치를 상실하게 되며 폭방향으로의 균일한 도금량을 확보할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 에어나이프 정류봉을 분해가 불가능하여 정류봉 내측 부분에서의 이물 부착이나 녹(rust) 발생시 제거가 불가능한 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 고압의 에어가 상부 에어나이프 립의 에어 관통공을 통과할 때 발생되어지는 폭방향의 에어압력 불균형 현상을 방지하며, 상도 및 하도 고정볼트에 의한 에어 흐름의 간섭현상을 제거하고, 정류봉 고정핀에 의한 에어 와류 현상을 제거함으로써 폭방향의 균일한 양질의 에어를 만들어 강판표면에 부착된 용융아연을 불어냄으로써 도금부착량이 균일하고 에어홀 자국이 발생치 않는 표면품질이 우수한 제품을 생산할 수 있는 와이핑 시스템의 에어나이프 장치를 제공하는 것이다.

본 고안은 또한, 에어나이프 내에서 에어 관통공을 통과할 때 관통공이 없는 부분과 관통공이 있는 부분에서 발생되는 압력편차를 없애기 위해 일직선으로 뚫려있는 종래의 관통공 대신 에어 유량이 어느부분에서나 일정하게 나올 수 있도록 다수의 관통공을 형성함으로써 폭방향의 에어 유량을 동일하게 하고, 상부 나이프와 하부 나이프를 고정시키는 볼트에 의한 에어흐름의 간섭을 제거하기 위하여 상부 나이프와 하부 나이프를 중앙의 에어 관통공의 좌, 우측에 각각의 볼트로 고정시키고, 에어나이프 정류봉 고정핀에서 발생되는 에어 와류현상을 제거하기 위해 정류봉 대신 에어 혼합바를 다각형으로 만들고 고정볼트를 중앙의 에어 관통공 사이 중심부에 고정시킴으로써 에어 와류현상이 발생치 않는 에어나이프 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 아연도금 강판 생산설비를 도시한 개략 구성도,

도 2는 에어 나이프 장치가 부착된 와이핑 시스템의 일반적인 구성도,

도 3은 종래의 기술에 따른 에어 나이프 장치의 측단면도,

도 4는 종래의 기술에 따른 에어 나이프 장치의 부분 단면도,

도 5a 및 도 5b는 종래의 에어나이프 장치 사용시 발생되는 과도금성 줄무늬 발생 상황도,

도 6은 본 고안의 에어 나이프 장치의 측단면도,

도 7은 본 고안의 에어 나이프 장치의 개략 구성도,

도 8a 및 도 8b는 각각 본 고안에 따른 에어 혼합바의 단면도 및 분해사시도,

도 9는 본 고안에 따른 에어 혼합바의 중앙고정부 평면도,

도 10a는 도 9의 A-A선 측단면도,

도 10b는 도 9의 B-B선 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 강판 2 : 아연도금층

3 : 과도금부 10 : 아연 도금욕조

20 : 용융아연 30 : 에어 나이프 드럼

40 : 에어 나이프 장치 41 : 하부 에어나이프 립

42 : 상부 에어나이프 립 43 : 정류봉

44 : 정류봉 고정핀 45, 46 : 고정볼트

47 : 에어 관통공 48 : 고정볼트 구멍

A : 고정볼트 구멍 중심선 B : 에어 관통공 사이의 갭부분

100 : 에어나이프 장치 110 : 중앙고정부

111 : 에어 관통공 112, 113 : 고정볼트 구멍

114 : 에어 혼합바 고정홈 120 : 하부 에어나이프 립

121 : 고정볼트 구멍 122 : 고정볼트

130 : 상부 에어나이프 립 131 : 고정볼트 구멍

132 : 고정볼트 140 : 에어 혼합바

141 : 하부 고정부 142 : 혼합바 고정볼트

143 : 상부 덮개 144 : 혼합바 고정너트

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 에어나이프 장치는,

열처리된 강판에 용융아연 도금공정을 수행하기 위한 와이핑 시스템의 에어 나이프 장치에 있어서,

중심부 주위에 다수의 에어 관통공이 형성되어 에어 나이프의 헤드 드럼에 고정되는 중앙 고정부와;

상기 중앙 고정부의 일측과 타측에 각각 대향되게 설치되는 상,하부 에어 나이프립과;

상기 중앙 고정부의 중심에 고정되어 상기 에어 관통공을 통과하는 에어의 흐름을 안정시키기 위한 에어 혼합바로 구성된 점에 특징이 있다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따른 에어 혼합바는,

중심부에 체결공이 형성되고 상측면에는 턱이 마련되어 있는 방사상의 하부 고정부와;

상기 체결공에 관통하여 결합되는 고정부재와;

상기 하부 고정부의 턱에 측면으로부터 끼워져 고정되는 상부덮개로 구성된 점에 특징이 있다.

또한, 에어 혼합바는 다각형의 단면형상을 가지는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 에어나이프 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 고안의 에어 나이프 장치의 측단면도이고, 도 7은 본 고안의 에어 나이프 장치의 개략 구성도이며, 도 8a 및 도 8b는 각각 본 고안에 따른 에어 혼합바의 단면도 및 분해사시도이고, 도 9는 본 고안에 따른 에어 혼합바의 중앙고정부 평면도이며, 도 10a 및 도 10b는 각각 도 9의 A-A선 및 B-B선 측단면도이다. 도면중 부호 100은 에어나이프 장치, 110은 중앙고정부, 111은 에어 관통공, 112, 113은 고정볼트 구멍, 114는 에어 혼합바 고정홈, 120은 하부 에어나이프 립, 121은 고정볼트 구멍, 122는 고정볼트, 130은 상부 에어나이프 립, 131은 고정볼트 구멍, 132는 고정볼트, 140은 에어 혼합바, 141은 하부 고정부, 142는 혼합바 고정볼트,143은 상부 덮개, 144는 혼합바 고정너트이다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 고안의 에어 나이프 장치(100)는 에어 나이프의 드럼에 고정볼트(113)로 고정되는 중앙 고정부(110)를 구비한다. 상기 중앙 고정부(110)의 중심부 주위에는 다수의 에어 관통공(111)이 형성된다. 이는 에어가 에어나이프의 에어 관통공을 통과할 때 구멍이 없는 부분과 구멍이 있는 부분에서 발생되는 압력편차를 없애기 위해 일직선으로 뚤려 있는 관통공 대신 어느부분에서나 에어 유량이 일정하게 나올 수 있도록 다공도 구멍을 만듦으로써 폭방향의 에어유량을 동일하게 할 수 있다.

상기 중앙 고정부(110)의 좌측에는 하부 에어나이프 립(120)이 고정볼트(122)로 고정되고, 중앙 고정부(110)의 우측에는 상부 에어나이프 립(130)이 고정볼트(132)로 고정된다. 본 고안에서는 상부 에어나이프 립(130)과 하부 에어나이프 립(120)을 고정시키는 고정볼트(132)(122)가 나이프 내부를 관통되어 에어홀 자국을 유발시키는 현상을 없애기 위해 상부 나이프 립(130)과 하부 나이프 립(120)이 중앙 고정부(110)의 좌,우측에 각각의 고정볼트(132)(122)로 고정시킨 것이다.

상기 중앙 고정부(110)의 중심부의 고정홈(114)에는 도 8a 내지 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 에어 관통공(111)을 통과하는 에어의 흐름을 안정시키기 위한 에어 혼합바(140)가 고정된다.

상기 에어 혼합바(140)는 중심부에 체결공이 형성되고 상측면에는 턱이 마련되어 있는 방사상의 하부 고정부(141)와, 상기 체결공에 관통하여 결합되는 고정부재인 고정볼트(142) 및 고정너트(144)와, 상기 하부 고정부(141)의 턱에 측면으로부터 끼워져 고정되는 상부덮개(143)로 구성된다. 또한, 에어 혼합바(140)는 다각형의 단면형상, 바람직하기로는 6각형의 단면형상을 갖도록 설계하는 것이 요망된다. 이와 같이, 에어나이프의 정류봉과 고정핀에서 발생되는 에어 와류현상을 제거하기 위해 기존의 정류봉 대신 에어 혼합바를 다각형으로 만들고 고정볼트를 중앙의 에어 관통공 사이 중심부에 고정시킴으로써 에어 와류현상이 발생치 않도록 한 것이다. 한편, 종래의 에어나이프 정류봉은 그 분해가 불가능하여 정류봉 내측 부분에서의 이물 부착이나 녹 발생시 제거가 불가능하지만, 본 고안에서는 다각형의 에어 혼합바를 사용하므로 간단히 분해하여 내부의 이물이나 녹을 제거하고 조립하면 되므로 작업이 용이한 것이다.

이하, 본 고안의 에어나이프 장치의 작용을 설명하기로 한다.

도 6에 도시된 바와 같이 조립된 본 고안의 에어나이프 장치를 헤드 드럼의 고정판에 고정볼트로 부착한 다음 와이핑 시스템의 헤드드럼 내부로 고압의 에어를 분사하게 되면, 고압의 에어는 에어나이프 장치(100)의 중앙고정부(110) 중심부에 위치한 다량의 에어 관통공(111)을 통과한 후 에어 혼합바(140)의 좌,우측으로 부딪치면서 회전되어 다시 공간이 적은곳에서 혼합되는 과정에서 에어의 흐름은 아주 균일해지고 안정된 상태로 에어나이프 장치의 분사구를 통하여 용융도금 강판에 분사되는 것이다. 이에 따라, 폭방향으로 편차가 발생치 않는 안정된 에어가 강판표면에 부착된 용융아연을 불어냄으로써 강판에의 도금 부착량이 균일해지고 에어홀 자국이 발생치 않으며 품질이 우수한 아연도금 강판을 제조할 수 있고 빌드업 및과도금과 같은 불량을 방지할 수 있는 것이다.

이상의 설명에서 알 수 있듯이, 본 고안에 따른 와이핑 시스템의 에어 나이프 장치는 폭 방향으로 균일한 에어를 분사시킬 수 있으므로 에어 압력편차에 의해 강판 표면의 길이 방향으로의 과도금성 줄무늬의 발생을 방지할 수 있으므로 품질이 우수하고 폭방향으로 균일한 도금 제품을 생산할 수 있으며 과도금 및 빌드업과 같은 불량을 없앰으로써 가전 외판재, 자동차 외판재 같은 고품질의 도금제품을 생산하는데 큰 효과가 있다. 또한, 에어나이프 장치내의 에어 혼합바의 분해가 용이하므로 혼합바 내측 부분의 이물이나 녹을 제거하기가 용이하므로 작업성이 우수하며 궁극적으로 기계의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 열처리된 강판(1)에 용융아연 도금공정을 수행하기 위한 와이핑 시스템의 에어 나이프 장치(100)에 있어서,

   중심부 주위에 다수의 에어 관통공(111)이 형성되고 에어 나이프의 드럼에 고정되는 중앙 고정부(110)와;

   상기 중앙 고정부(110)의 일측과 타측에 각각 대향되게 설치되는 상,하부 에어나이프 립(130)(120)과;

   상기 중앙 고정부(110)의 중심에 고정되어 상기 에어 관통공(111)을 통과하는 에어의 흐름을 안정시키기 위한 에어 혼합바(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이핑 시스템의 에어 나이프 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 에어 혼합바(140)는

   중심부에 체결공이 형성되고 상측면에는 턱이 마련되어 있는 방사상의 하부 고정부(141)와;

   상기 체결공에 관통하여 결합되는 고정부재(142)(144)와;

   상기 하부 고정부(141)의 턱에 측면으로부터 끼워져 고정되는 상부덮개(143)를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이핑 시스템의 에어 나이프 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 에어 혼합바(140)는 다각형의 단면형상을 가지는 것을 특징으로 하는 와이핑 시스템의 에어 나이프 장치.