KR200313596Y1 - 에어나이프 장치와 미니스팡글 장치를 가진 저속아연도금장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 에어나이프(Air Knife) 장치와 미니스팡글(Mini-spangle) 장치를 가진 저속 아연도금장치에 관한 것으로, 상세하게는 미니스팡글 장치의 쿨링박스가 에어나이프 장치의 내부 깊숙히까지 삽입될 수 있게 하여 저속의 아연도금 설비에서도 에어나이프 장치 및 미니스팡글 장치를 사용할 수 있게 함으로써, 많은 문제점을 가진 종래 코팅롤을 대체하고 생산성과 제품표면 품질을 향상시키기 위한 에어나이프 장치와, 스팡글의 성장을 억제하고 스팡글의 경계를 줄여서 칼라 도장 설비의 원자재를 생산할 수 있도록 미니스팡글 장치를 가진 저속 아연도금장치에 관한 것이다.

본 고안에 따르면, 다수개의 노즐이 하부에 설치된 쿨링박스가 수직 이송 및 수평 이송되게 설치된 미니스팡글 장치와 상기 쿨링박스가 삽입될 수 있는 공간부를 형성한 특별히 고안된 프레임으로 구성된 에어나이프 장치가 저속 아연도금 설비에 공급되어 최소의 설비투자 비용으로 높은 생산성과 좋은 품질의 제품을 생산할 수 있도록 하는 저속 아연도금장치가 제공된다.

Description

에어나이프 장치와 미니스팡글 장치를 가진 저속 아연도금장치{Low speed Hot Dip Galvanizing Equipment with Air Knife and Mini-spangle System}

본 고안은 에어나이프(Air Knife) 장치와 미니스팡글(Mini-spangle) 장치를 가진 저속 아연도금장치에 관한 것으로, 상세하게는 미니스팡글 장치의 쿨링박스가에어나이프 장치의 내부 깊숙히까지 삽입될 수 있게 하여 저속의 아연도금 설비에서도 에어나이프 장치 및 미니스팡글 장치를 사용할 수 있게 함으로써, 많은 문제점을 가진 종래 코팅롤을 대체하고 생산성과 제품표면 품질을 향상시키기 위한 에어나이프 장치와, 스팡글의 성장을 억제하고 스팡글의 경계를 줄여서 칼라 도장 설비의 원자재를 생산할 수 있도록 미니스팡글 장치를 가진 저속 아연도금장치에 관한 것이다.

철강설비 중 압연강판에 용융아연을 도금하는 설비인 아연도금라인(Hot Dip Galvanizing Line)에는 아연을 도금하는 도금욕조를 통과하여 아연도금이 된 강판의 도막두께를 조정하는 에어나이프 장치와, 에어나이프 장치를 통과한 후 아연도금강판의 표면에 생성된 꽃모양의 스팡글 크기를 작게 만드는 미니 스팡글장치가 필요하게 된다.

아연도금 라인의 아연도금욕조 내에 녹아있는 아연이 이 욕조를 통과하는 강판표면(양면)에 도금되어 상부로 올라가게 되는데, 이 때 상기의 에어나이프 장치는 도금되는 아연의 량을 조정하여 도막 두께를 줄이고 또한 균일하게 도금하기 위한 장치로서, 에어공급튜브로 공급되는 에어를 미세한 틈 사이로 불어서 용융아연도금 강판에 용융상태로 붙은 아연도금의 두께를 조정하는 장치이다. 에어나이프에서는 강판에 부착되어 있는 용융아연의 온도가 약 430℃ 이상에서 에어를 불어야 강판에 도금된 용융상태의 아연을 깍아 내려 도금두께를 조정할 수 있다.

그리고, 도금욕조를 통과한 강판 표면에 도금된 아연은 응고온도(419.4℃)까지 성장을 하게 되는데, 이 성장된 꽃 모양의 무늬를 스팡글이라 하고, 이 스팡글의 크기를 작게 만든다는 의미에서 미니 스팡글이라 한다. 따라서, 상기의 미니스팡글 장치는 스팡글이 성장하는 시간을 빨리 줄일 필요가 있어 공기 혹은 미세한 분무상태의 물을 아연도금강판의 표면 온도가 420℃ 전후 되는 위치에 분사하여 아연도금강판의 열을 빨리 흡수함으로써 스팡글의 성장을 최대한 줄이는 흡열반응을 시키는 장치이다.

이와같이 미니스팡글 장치로 스팡글의 크기를 줄여야 하는 이유는 아연도금강판 표면에 칼라 페인트를 도장할 때 스팡글 크기가 크면 페인팅 후 표면이 흡사 거북이 등 모양처럼 생성된 스팡글 때문에 표면이 갈라지는 현상이 발생되고, 도금강판 표면에 아연의 흐름 현상이 발생하여 균일한 도금 표면층을 얻을 수 없으므로 미니스팡글 장치에서 스팡글을 최소화시키고 도금표면을 고르게 하여 칼라 도장 설비의 원자재로 공급하기 위함이다.

용융아연도금강판 표면 온도가 420℃ 인 위치는 고속의 라인에서는 위쪽에서 형성되고, 저속 라인에서는 아래쪽에서 형성된다. 스팡글의 크기를 줄이기 위해서는 420℃ 전후에서 물을 분사하여야 하므로, 저속 라인인 경우는 미니스팡글 장치의 노즐이 에어나이프 장치의 에어나이프 바로 위에 설치되어야 적정 온도에서 미니 스팡글의 물을 분사할 수 있다. 만일 이 온도를 맞추지 못하고 스팡글 성장이 완료되고 나서 분사를 하면 스팡글이 굳어져 있으므로 스팡글 크기를 줄일 수가 없는 문제점이 있게 된다.

플럭스 방식의 연속 아연도금라인에는 습식 플럭스 방식과 건식 플럭스 방식이 있는데, 습식에서의 플럭스는 염화아연과 염화암모늄을 섞어 도금욕조 내에 일정의 구간을 만들고 그 속에 투입하여 강판이 그 플럭스를 통과 후 아연도금이 되도록 하는 것이다. 플럭스는 강판의 산화를 방지하기 위한 용도로 사용되는 것으로 플럭스조를 통과한 후 도금욕조를 통과시 플럭스는 분해되고 강판의 온도가 상승되면서 아연도금이 된다. 상기 습식 설비는 라인속도가 매우 느린 것(주로 10~30meters/minute)이 특징인데, 고속설비의 경제적 부담 때문이다.

상기의 저속 설비에서 강판의 도금량을 조정하는 장치는 코팅롤을 이용하게 된다. 도금욕조에 들어오기 전의 강판온도는 약 50℃이고, 도금욕조의 통과직후 강판의 온도는 약 200℃로 된다. 도금욕조를 통과하면서 아연도금이 되고, 바로 직후에 코팅롤에 의해 도금량을 조정하게 된다. 아연도금욕조 출구의 강판온도는 라인속도, 강판의 두께, 아연도금욕조의 전열면적 및 욕조의 온도 등에 따라 차이를 보이나 보통 200℃ 전후가 보통이다.

그러나, 코팅롤을 이용하여 도금을 행하는 방식은 아연도금욕조에서 나오는 강판을 사이에 두고 코팅롤을 밀착시켜 도금량을 조절하기 때문에 그 도막 두께의 조정이 한계(약 90g/㎡ 이상 조정가능, 편면기준)가 있는 문제점이 있고, 제품폭에 따라 코팅롤 관리가 별도 필요하여 2~3개월에 한번씩 코팅롤을 교체해야 하는 문제점이 있으며, 욕조 내의 드로스(아연화철과 산화아연 등) 등의 영향으로 코팅롤의 표면에 자국이 발생하여 아연도금강판에 전사되어 제품불량의 직접적인 원인이 되는 문제점이 있고, 코팅롤의 부식을 막기위해 코팅롤 주변에 유황을 분사하기도 하는데 이의 관리 등을 위해 많은 작업자의 지원이 필요하고 동시에 욕조 주변에 많은 양의 가스가 발생하여 인체에 유해한 문제점이 있다.

건식 플럭스 방식의 아연도금 설비에서의 도금방식은 도금욕조에 강판이 진입하기 전에 미리 강판에 플럭스가 코팅되어 표면온도를 약 160~200℃로 히팅 시킨 후 도금욕조를 통과 후 도금이 되는 형태로 강판이 욕조를 통과하면 약 350~440℃로 온도 상승되면서 아연도금이 된다. 이 또한 라인속도, 강판의 두께, 아연욕조의 전열면적 및 욕조의 온도 등에 따라 차이를 보이나 보통 400℃ 전후가 보통이다.

종래의 경우 최소한 건식 플럭스 방식의 설비 이상에서 에어나이프가 사용되어 졌고, 건식 플럭스 방식에서 강판의 온도를 상승시키는 것보다도 더 높게 가열할 수 있는 열처리조(무산화로)를 갖춘 설비에서 만이 미니스팡글 제품을 생산할 수 있었다.

그러나, 종래의 건식 플럭스 방식에서는 미니스팡글 제품을 만들기 위해 에어 혹은 물을 미세하게 만들어 분무할 시 그 접촉하는 용융아연도금강판 표면의 온도가 낮았기 때문에 미니스팡글 장치를 설치할 수가 없어 미니스팡글 제품을 생산할 수 없었다.

이상에서와 같이, 종래의 고속설비에서의 미니스팡글 장치는 라인속도가 빠르기 때문에 에어나이프에서 상당히 먼 상측부에 아연의 응고온도에 맞추어 미니스팡글 장치의 노즐을 설치하여 사용할 수 있으나, 저속설비에서는 종래의 구조 및 형태로는 미니스팡글 장치의 쿨링박스를 낮주어 설치할 수 없는 문제점이 있게 된다.

본 고안의 목적은 코팅롤 타입의 저속라인에서도 설비의 큰 개조없이 에어나이프를 설치하여 생산성 향상과 품질향상과 작업환경의 개선 및 원가절감을 가능케 하고, 미니스팡글장치를 설치하여 스팡글을 최소화하여 칼라도장설비의 원자재로 사용할 수 있는 제품을 생산할 수 있도록 하기 위하여, 종래의 에어나이프 장치의 에어공급튜브와 미니스팡글 장치의 쿨링박스를 개선하여 미니스팡글 장치의 쿨링박스가 에어나이프 장치의 양쪽 에어공급튜브 사이로 깊숙히 진입할 수 있는 형태로 함으로써, 저속라인에서 도금욕조에서 나온 직후의 강판에 물 등을 분사할 수 있게 되어 스팡글의 성장을 방지할 수 있고, 더불어 아연도금강판의 품질을 향상시키면서도 설비에 따른 경제적 부담을 줄일 수 있도록 하는 에어나이프 장치와 미니스팡글 장치를 가진 저속 아연도금장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 전체 구성도

도 2 내지 도 3은 본 고안인 쿨링박스가 에어나이프 장치로 삽입된 상태도

도 4는 본 고안인 에어나이프 장치의 사시도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 도금욕조 2 : 강판 3 : 노즐

4 : 쿨링박스 5 : 가이드레일 6 : 프레임

7 : 가이드롤 8 : 에어공급튜브 9 : 에어나이프

100 : 에어나이프 장치 200 : 미니스팡글 장치

이하 본 고안의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

에어나이프 장치(100)와 미니스팡글 장치(200)로써 저속 아연도금강판 생산 라인에 적용되는 저속 아연도금장치를 구성함에 있어서, 도금욕조(1)를 통과한 강판(2)의 양측에서 물 등의 냉각체를 불어 스팡글의 성장을 억제하는 다수개의 노즐(3)이 하부에 설치된 쿨링박스(4)가 수직 이송 및 가이드레일(5)을 따라 수평 이송되게 설치된 미니스팡글 장치(200)와; 상기 쿨링박스(4)가 삽입될 수 있는 공간부를 형성한 프레임(6)의 상단에 회동자재하게 설치되어 저속으로 수직 이송되는강판(2)의 양측면을 각각 지지할 수 있게 설치된 가이드롤(7)과, 프레임(6)의 최하단에 에어공급튜브(8)로 부터 공급받은 에어를 저속으로 수직 이송되는 강판(2)의 양측면에서 불어 도금량을 조정하도록 설치된 에어나이프(9)로 구성된 에어나이프 장치(100)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이와같이 된 본 고안에 의해 저속 라인에서도 에어나이프 장치(100)와 미니스팡글 장치(200)를 사용할 수 있게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이 강판(2)은 도금욕조(1)를 통과하면서 아연도금이 되고, 에어나이프 장치(100)를 지나면서 도금두께가 조정되며, 미니스팡글 장치(200)를 통과하면서 냉각되어 스팡글의 생성이 억제되게 되는데, 이의 과정을 따라 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

강판(2)은 도금욕조(1)를 통과한 후 도 4에 도시된 에어나이프 장치(100)의 에어나이프(9) 사이를 통과하게 되는데, 이 때 도금의 두께가 조정된다. 즉, 에어공급튜브(8)로 공급된 에어는 에어나이프(9)에서 고압으로 불어져 강판(2)의 양측면에 도금된 용융아연을 깍아서 도금의 두께를 결정하게 된다.

여기서 본 고안의 에어나이프 장치(100)의 특징은 프레임(6)의 내부가 넓은 공간부를 형성하여 미니스팡글 장치(200)의 쿨링박스(4)가 삽입되어 최저부까지 내려올 수 있게 되어 있고, 이를 위해 에어공급튜브(8)와 에어나이프(9)가 하측에 설치되어 있는데 있다.

그리고, 프레임(6)의 상부에 힌지로 축지되어 회동자재하게 설치된 가이드롤(7)이 있어 스팡글을 만들려고 할 때 미니스팡글 장치(200)를가이드레일(5)을 통해 이송시킨 후에 저속으로 수직 상승하는 강판(2)을 지지하게 된다. 즉, 미니스팡글 장치(200)를 사용할 경우는 도 2에서와 같이 가이드롤(7)을 양측의 외측으로 회전시켜 사용하고, 미니스팡글 장치(200)를 사용하지 않을 경우에는 도 4에서와 같이 강판(2)을 지지하게 회동시켜 사용하게 된다. 이는 본 고안이 저속 라인에서 적용하기 위해 필요한 것으로 저속의 강판(2)은 장력이 부족하여 휘어짐을 방지하기 위함이다.

상기의 에어나이프 장치(100)에 의해 도금의 두께가 결정된 후에는 스팡글의 성장을 억제하기 위하여 강판(2)을 냉각시킬 필요가 있게 된다. 이의 역할을 미니스팡글 장치(200)가 하게 되는데, 본 고안에서는 미니스팡글 장치(200)를 저속의 아연도금 라인에서도 적용시킬 수 있게 된다.

이는 미니스팡글 장치(200)가 에어나이프 장치(100)의 내부로 삽입될 수 있어 가능한 것으로, 저속 라인에서는 도금욕조(1)를 나온 강판(2)의 스팡글 제거에 적합한 온도 위치가 아래쪽에 있으므로, 미니스팡글 장치(200)의 쿨링박스(4)가 에어나이프 장치(100)의 내부로 삽입되어 최하부의 에어나이프(9)에 근접한 위치까지 내려올 수 있음으로써 가능하게 된다.

이를 위해 본 고안의 에어나이프 장치(100)의 특징적인 구조는 상기에서 언급한 바와 같이 프레임(6)의 내부가 넓게 형성되어 있고, 에어나이프(9)의 설치위치가 하부에 있음에 있다. 따라서, 본 고안은 미니스팡글 장치(200)의 쿨링박스(4)가 위에서 에어나이프(9) 방향으로 진입이 용이하게 된다.

이에 비하여 종래의 에어나이프 장치(100)는 상부가 막혀 있어 미니스팡글장치(200)의 쿨링박스(4)가 에어나이프 장치(100)의 프레임(6) 속으로 진입이 불가능하게 되어 있어 스팡글의 제거가 불가능하였고, 미니스팡글 장치(200)를 설치하더라도 에어나이프 장치(100)의 상부에 설치할 수 밖에 없어 저속의 설비에 의해 스팡글이 이미 성장된 후가 되므로 스팡글의 제거가 불가능하게 된다.

즉, 아연도금강판 표면온도가 420℃ 전후에서 물을 분사하여야함으로 고속의 라인에서는 이 온도가 위쪽에서 형성되고, 저속의 라인에서는 아래에서 형성된다. 따라서 미니스팡글 장치(200)의 노즐(3)이 에어나이프 장치(100)의 에어나이프(9) 바로 위에 설치되어야 적정온도에서 미니스팡글의 물을 분사할 수 있다. 만일 이 온도에서 분사하지 못하면 스팡글의 성장이 완료되어 스팡글 크기를 줄일 수 없다.

따라서, 적정 위치로 미니스팡글 장치(200)를 이송시켜 고정한 후에, 상부로 이송되는 강판(2)에 쿨링박스(4)에 설치된 노즐(3)에 의해 스팡글의 성장을 억제시키게 된다.

수요자에 따라서는 스팡글의 생성을 선호하는 경우, 미니스팡글 장치(200)는 불필요하게 되는데, 이 때에는 미니스팡글 장치(200)를 가이드레일(5)을 따라 수평으로 이동시켜 에어나이프 장치(100)에서 벗어나게 한 후 작업을 행하면 된다. 이 때 본 고안은 저속으로 이송되는 강판(2)을 지지해 줄 필요가 있어 에어나이프 장치(100)의 프레임(6) 상부에 가이드롤(7)을 설치하여 사용한다.

이와같이 본 고안은 미니스팡글 장치(200)가 에어나이프 장치(100)의 내부로 이송될 수 있게 함으로써 저속의 라인에서도 용이하게 스팡글의 성장을 억제시킬 수 있게 된다.

이와 같이 된 본 고안은 종래의 저속 설비에서는 생산할 수 없었던 미니스팡글 제품을 생산할 수 있게 됨으로써 저속 설비의 도금라인을 보유하고 있거나 증설 및 신규 투자를 검토하고 있는 철강 업체에서 낮은 비용으로 저속 아연도금강판 생산라인에 적용되는 에어나이프 장치(100) 및 미니스팡글 장치(200)를 설치하여 미니스팡글 제품을 생산함으로써, 일반 스팡글 아연도금강판 위에 칼라 도장을 할 경우 거북이 등처럼 갈라지는 현상을 해소하는 효과가 있고, 이로 인해 칼라 도금라인에 아연도금강판 원자재 공급이 가능한 효과가 있으며, 도금철판 표면을 고르게 하여 품질의 고급화를 이룰 수 있게 되는 효과와 더불어 설비투자 및 원자재 수입에 따른 비용의 절감과 품질 향상의 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 에어나이프 장치(100)와 미니스팡글 장치(200)로써 저속 아연도금강판 생산 라인에 적용되는 저속 아연도금장치를 구성함에 있어서, 다수개의 노즐(3)이 하부에 설치된 쿨링박스(4)가 수직 이송 및 수평 이송되게 설치된 미니스팡글 장치(200)와; 상기 쿨링박스(4)가 삽입될 수 있는 공간부를 형성한 프레임(6)과, 상기 프레임(6)의 상단에 회동자재하게 설치된 가이드롤(7)과, 상기 프레임(6)의 최하단에 에어공급튜브(8)로 부터 공급받는 에어를 저속으로 수직 이송되는 강판(2)의 양측면에서 불어 도금량을 조절하도록 설치된 에어나이프(9)로 구성된 에어나이프 장치(100)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 에어나이프 장치와 미니스팡글 장치를 가진 저속 아연도금장치.