KR20040042830A - 강철 스트립 코팅 라인에서 융용 금속 코팅 조성을전환하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
제 1 탱크의 융용 금속의 온도를 조절하기 위한 가열 수단이 제공되는 제 1의 세라믹으로 도포된 탱크와 제 2 코팅 융용 금속을 담고 1 탱크 내에 위치되는 가열 수단 없는 제 2 더 작은 제거가능 탱크를 포함하며, 제 2 제거가능 탱크의 벽은 효율적으로 열을 전도하며, 아래쪽으로 갈수록 수렴하여 제 1 탱크에 위치하기가 수월하며 그 세라믹 라이닝에 손상을 주지 않는, 연속적인 강철 스트립 코팅 라인에서 제 1의 알루미늄-기초 코팅 조성을 제 2의 아연-기초 코팅으로 코팅 융용 금속을 신속하고 효율적으로 전환하기 위한 장치와 방법. 제 2 탱크의 중량은 대부분 상기 제 1 탱크 내의 융용 배스의 부력에 의해 지지된다. 제 2 탱크를 사용하는 동안, 상기 제 1 배스의 조성은 알루미늄-아연 성분의 상당 부분을 제거하고 나머지 배스에 아연을 추가함으로써 그 코팅 조성과는 달리 조정되어, 그 융용점이 응고를 방지하기 위해 아연 코팅 온도, 바람직하게는 400℃ 내지 480℃로 강하되고, 그 밀도는 바람직하게는 5.5 내지 6.0 tons/m3의 범위에 있게 된다. 제 2 탱크의 체적은 (제 1 탱크 내에 제 2 탱크를 담가 위치시키는데 충분한) 알루미늄-기초 코팅 금속의 미리 결정된 체적을 제거하고 융용 아연을 추가하여 바람직한 융용점과 개선된 밀도를 얻을 수 있도록 제 1 탱크의 체적을 채움으로써 제 1 배스의 조성의 조정을 단순화하도록 디자인된다.
Description
본 발명은, 전기 도금(galvanizing) 또는 알루미늄 도금(aluminizing)과 같은 산업에 일반적으로 알려진, 코일 강철 시트(coiled steel sheet)를 융용 금속 합금(molten metal alloy)으로 연속적으로 코팅하는 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 제 2 코팅 탱크를 사용하여 하나의 융용 금속 코팅을 상이한 조성을 갖는 또 다른 코팅으로 효율적으로 전환(change-over)하는 방법에 관한 것이다. 본 발명을 이용하여, 동일한 전기 도금 라인으로 하나 이상의 비교적 작고, 저 비용의 보조 코팅 탱크에 의해 여러 개의 서로 다른 전기 도금된 제품을 생산할 수 있다.
강철 산업 분야에서 현재 사용되는 전기도금 라인은 강철 기판에 도포되는 코팅을 구성하는 융용 아연 및 다른 금속 배스(bath)를 담는 탱크{포트(pot)}를 포함한다. 연속적인 코일 강철 시트 코팅 라인에서, 강철 시트는 풀려 일반적으로 산화 분위기에서 여러 번의 화학적 세척과 열 처리 단계에 의해 전처리되고, 그 후 압력이 감소된다. 전처리 이후에 강철 시트는 종종 알루미늄 및 다른 금속과 혼합된 융용 아연의 배스를 담고 있는 탱크에 담궈진다. 배스의 조성은 강철 시트를 보호하기를 원하는 코팅의 특정 특성에 따라 다르다.
코팅 탱크는 전형적으로 융용 금속 배스에서 열을 생성하고 전기도금 온도(일반적으로 Zn 및 Al-Zn 코팅의 경우 약 400℃ 내지 600℃ - 그 특정 온도는 배스의 특정 조성과 통과하는 강철 시트의 온도 및 속도에 따라 다르다)에서 액상을 유지하기 위한 전기 유도 코일인 가열 요소를 포함한다.
전기도금 포트라고 또한 알려진 전기도금 탱크는 가혹한 동작 조건을 격게 되는 정교한 장비이다. 전기도금 탱크는 일반적으로 약 2인치 두께의 스테인리스 강철로 제조된다. (부식성이 더 심한 알루미늄의 높은 농도를 갖는 전기도금 코팅을 특히 갖는) 융용 배스가 포트의 강철을 손상하는 것을 방지하기 위하여 그 내부 표면은 세라믹 요소로 채워진다. 전형적으로, 전기도금 포트는 외부로의 열 손실을 방지하기 위하여 전기도금 포트는 또는 열 절연 물질로 도포된다.
전기도금 탱크는 일반적으로 고온으로 유지되고, 실질적인 이유 때문에 이유가 무엇이든 잠시 사용하지 않더라도 비워져서는 아니 되는데, 그것은 심지어 비교적 느린 냉각에 의해 유발되는 열 충격이 세라믹 라이닝에 금을 발생시킬 수 있기 때문이다. 일반적으로 상이한 코팅 조성이 제 2 포트를 이용하여 도포되는 동안에 제 1 전기도금 포트가 라인으로부터 제거될 때, 사용되지 않더라도 제 1 포트는, 그럼에도 불구하고, 고온으로 유지되며, 그로 인해 전기 에너지의 계속적인 사용과 제 1 포트의 대기 상태 동안의 관리 유지에 따르는 비용이 든다.
본 발명은, 코팅의 화학적 부조화(chemical incompatibility)의 문제없이, 또한 융용 금속의 별개 융용 배스를 유지하기 위하여 히터, 절연 장치 등을 완전히 구비한 제 2 전기도금 포트의 비용 및 바람직한 조화되지 않는 코팅 조성 각각에 대한 제 2 또는 그 이상의 유지 포트의 비용을 들이지 않고, 신속하고 효율적인 방식으로 코팅 조성의 전환의 문제에 대한 해결책을 제시한다.
Gerard의 미국 특허(US4,645,694)는, 필요에 따라 제 1 탱크에 포함된 제 1코팅 합금 내에 담겨진 제 2 합금을 포함하는 제 2 탱크를 위치시킴으로써, 하나의 제조 라인 상에서 적어도 2개의 상이한 코팅 합금으로 금속 밴드를 전기도금하기 위한 공정을 개시한다.
Gerard가 제 1 종래의 탱크에 놓여진 더 단순한 구조를 갖는 제 2 전기도금 탱크의 사용에 관하여 개시하고 있지만, Gerard는 전환 동작을 수행하는 임의의 바람직한 절차나 제 2 탱크의 특정 디자인에 관해서는 언급하고 있지 않다. 본 발명의 특징은 놀랍고, 예상하기 힘들고, 심지어 직관적으로 통찰하기 힘든 방식으로 Gerard가 설명하는 개념을 개선하고 그 실제적인 사용을 가능하게 한다.
Whitley의 미국 특허(US3,130,068)는 사용되는 종래 기술은 전환을 이루기 위해서는 적어도 5일의 비-생산 시간이 필요함을 인식하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해, Whitley는 단일 연속 코팅 라인에서 하나의 융용 코팅 금속으로부터 또 다른 것으로의 더 신속한 전환을 이루는 방법을 개시하는데, 이것은 탱크 안에 탱크가 있는 방법이 아니라, 코팅 탱크로부터 보조 유지 탱크로 융용 금속을 펌핑하는 제 1 단계, 전체 제 1 탱크를 처리 라인으로부터 물리적으로 제거하고 또 다른 탱크로 그것을 대체하는 단계, 및 또 다른 소스로부터 상기 대체된 탱크로 융용 금속을 펌핑하는 단계를 포함하는 방법이다. 따라서, Whitley는 각각이 상이한 코팅 금속을 담는 {디핑(dipping) 탱크 이외에} 복수의 유지 탱크가 필요함을 인식하였다. 그러나, 이러한 대안적인 탱크는 고온으로 유지되어야 하며 코팅 금속을 액체 상태로 유지하기 위하여 추가적인 가열 요소가 구비되어야 하므로, 제안된 Whitley의 전환 공정은 많은 투자와 작동 비용을 필요로 한다.
Gore 등의 미국 특허(US5,912,055)는 금속 스트립의 연속적인 고온-딥 코팅(hot-dip coating)을 위한 장치를 개시한다. 상기 장치는 제 1 코팅 금속의 융용 배스를 포함하는 제 1 코팅 포트(11)와 제 2 코팅 금속 배스의 융용 금속을 포함하는 제 2 코팅 포트(21)를 포함한다. 그러나, 제 2 포트(21)는 전적으로 제 1 탱크의 배스 위에 있으므로, 지지 구조의 제공을 필요로 하는데, 이는 어떠한 부력(floating force)도 제 2 포트(21)에 미치지 않기 때문이다. 이것은 명백히 제 2 의 더 작은 포트의 외부 금속에 배스의 부식 효과를 피하기 위해 디자인된 것이다. 그러나, 더 낮은 배스로부터의 열 전달은 두 포트 사이의 공기 갭에 의해 본질적으로 이루어지지 않는다. 따라서, Gore 장치의 또 다른 단점은 제 2 포트가 자체 가열 수단을 필요로 한다는 것이다(그 벽의 외부 표면에 장착된 전기 저항 가열기의 형태로서 기술되는). 본 발명보다 더 많은 투자비용을 필요로 하므로 Gore의 개념은 그리 만족스럽지 않다.
일본 특허 공보(59-123753)는 코팅 용액 "A"를 갖는 제 1 전기도금 탱크(2)와, 제 2 코팅 금속 "B"를 포함하고 상기 제 1 탱크(2) 내에 위치하는 제 2 탱크(10)를 보여준다. 도 1 및 도 2로부터 제 2 탱크(10)는 제 1 탱크(2)의 바닥에 놓여져 있는 것을 볼 수 있는데, 이는 제 1 탱크의 세라믹 라이닝(ceramic lining)을 손상할 위험 때문에 실용적이지 않다. 영문 요약을 참조하면 Gerard의 특허와 비교하여 좋은 점이 별로 없다.
그러므로, 본 발명의 목적은 전기도금 라인에서 코팅 금속을 실용적이고, 신속하고 저 비용으로 전환하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 전기도금 라인으로 효율적인 방식과 저 비용으로 다양한 제품을 생산하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 코팅 금속을 효율적으로 전환하여 전기도금 설비의 생산성과 회수 이익을 증가하기 위한 방법과 장치를 제공하는 것이다.
다른 목적들이 이후로 지적될 것이고 당업자에게 자명할 것이다.
도 1은 종래 코팅 탱크의 도식적인 측 단면도.
도 2는 코팅 금속의 일부의 제거를 나타내는 도 1의 코팅 탱크의 도식적인 측 단면도와 코팅 금속으로의 스트립의 고온 딥 담금(hot dip immersion)에 사용되는 장치를 나타내는 도면.
도 3은 제 2 코팅 금속을 담는 제 2 코팅 탱크의 위치를 나타내는 도 2의 코팅 탱크의 도식적인 측 단면도.
도 4는 종래의 코팅 탱크와 제 1 탱크 내에 위치되고 다른 코팅 금속을 포함하여 제 2 코팅 금속으로 스트립을 코팅하는 제 2 제거가능 탱크를 나타내는 도식적인 측 단면도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제 1 탱크 22 : 제 2 탱크
28, 30 및 32 : 보조 롤러 36 : 펌프
38 및 40 : 도관
본 발명에 의해 해결되는 문제 중의 하나는 다양한 코팅 금속의 상이한 화학적 조성은 동일한 코팅 탱크 및 융용 배스에 강철 시트를 담그는데 사용되는 동일한 보조 장치에 사용하기에는 부적합하다는 것이다. 제품, 즉 코팅 금속의 조성을 전환하고자 할 때, 탱크와 또한 일반적으로 제 1 배스와 접촉하고 있는 모든 보조 장치를 일차로 사용된 코팅 금속의 모든 흔적을 제거할 필요가 있는데, 이는 실질적으로 불가능하다. 그러한 클리닝이 이루어지지 않으면, 새로운 코팅 금속은 처음에 사용된 코팅 물질로 오염된다. 때때로 이러한 오염은 절대 받아들일 수 없는데, 예를 들면, 백만 분의 몇 정도의 양에 존재하는 실리콘이 어떤 공정에서는 품질 문제를 야기할 수도 있다.
가장 일반적인 상업적 전기도금 라인에서, 상이한 코팅 배스 사이의 전환의 필요는 일반적으로 (전형적으로 1% Al보다 작은 양을 갖는) 아연 배스와 (상당한, 전형적으로, Al이 대부분인) 알루미늄-아연 합금 배스 사이이다.
Gerard의 미국 특허(US4,645,694)에 설명된 유형의 탱크 안에 탱크가 있는전기도금 라인의 그러한 두 개의 배스의 실질적인 적용을 모색하며, 출원인은 심각한 문제를 발견하였다. 그 이유는 Al-Zn 합금 배스가 훨씬 부식성이 있기 때문이다. 결과적으로 Al-Zn 합금 배스 탱크는 보호 라이너(protective liner)로서 상당한 세라믹 코팅을 필요로 한다. 더 작은 제거가능 탱크는 그러한 비교적 상당한 라이너를 용인할 수 없는데, 그것은 추가 중량, 특히 그러한 상당한 세라믹 라이너를 갖는 탱크의 벽을 가로질러 열 전도도가 불량하기 때문이다. 탱크 안에 탱크가 있는 디자인의 장점은 더 작은 내부 탱크를 쉽게 비울 수 있고 다루기에 가벼운 구조이며, 특별히 별개 히터가 불필요하다는 점이다(대신 더 큰 탱크의 융용 배스에 담가져 있는 동안 더 작은 탱크로 전달되는 열을 이용할 수 있다는 점에서 더 큰 고정 탱크의 히터를 사용할 수 있다). 따라서, 실제적인 필요성 때문에 Al-Zn 합금 배스는 (제 2의 더 작은 제거가능 탱크가 아니라) 제 1의 더 큰 고정 탱크에 담겨져야 한다.
그러나, 제거 가능한 제 2 탱크에 담겨 있는 아연 배스는 고정된 제 1 탱크에 있는 Al-Zn 합금 배스의 응고 온도(예컨대 550℃ 내지 570℃)보다 작은 동작 온도(예컨대 450℃ 내지 470℃)를 갖는 문제점이 제기된다. 이것은 Al-Zn 이중 상 도표(binary phase diagram)를 참조하면 알 수 있다.
이로 인해 Gerard의 탱크 내 탱크 디자인은 원리적으로 사용되는 상업적 배스에 비실용적이다. 내부의 제거가능 제 2 탱크의 내용물에 열을 전달하는데 효과적인 더 큰 제 1 탱크의 히터에 대하여, 그 온도가 불필요하게 고온으로 유지되어야 하는데, 이는 공정을 비효율적이고 비경쟁적으로 만든다.
Al-Zn 합금 배스의 부식성 때문에 각 탱크에 있는 두 개의 서로 다른 배스의 위치를 단순히 바꾸는 것으로 이러한 문제를 해결할 수 없다.
대신에 고정된 제 1 탱크에 있는 알루미늄-기초 배스의 조성을 제 2 탱크를 사용하는 동안에 제거 가능한 제 2 탱크에 있는 아연-기초 배스의 조성과 더 유사하게 전환하는 예상할 수 없는 방책에 의해 출원인은 그러한 문제를 극복할 수 있었다. 이것은 알루미늄을 희석시키기 위해 아연을 첨가하여 이루어질 수 있다. 이러한 농도의 변화는 융용점을 합당한 정도로 낮춘다. 더 큰 탱크의 배스는 필요할 때 사용하기 위해 일반적으로 일정한 조성을 유지하므로 이러한 방법은 비자명하고 직관적이지 않다. 대신, 이러한 방법에 따르면, 더 큰 탱크의 배스는 코팅을 위해 다시 사용할 필요가 있을 때에 원래 조성으로 되돌려져야 한다. 이것은 비교적 단순한 것이다{제 2 탱트를 제거한 후에 제 1 배스를 완전히 다시 충전하는데 사용하는 비(proportion)에 의해 조절됨}.
따라서, 본 출원인은 제 1 탱크의 융용 금속의 온도를 조절하기 위한 가열 수단이 제공되는 제 1의 세라믹으로 도포된 탱크와 제 2 코팅 융용 금속을 담고 1 탱크 내에 부분적으로 담기도록 위치되는 가열 수단 없는 제 2 더 작은 제거가능 탱크를 포함하며, 연속적인 강철 스트립 코팅 라인에서 제 1의 알루미늄-기초 코팅 조성을 제 2의 아연-기초 코팅으로 코팅 융용 금속을 신속하고 효율적으로 전환하기 위한 장치와 방법을 발견하였는데, 여기서 제 2 제거가능 탱크의 벽은 효율적으로 열을 전도하며, 아래쪽으로 갈수록 수렴하여 제 1 탱크에 위치하기가 수월하며 그 세라믹 라이닝에 손상을 주지 않는 것이 바람직하다. 제 2 탱크와 그 내용물의중량은 대부분 상기 제 1 탱크 내의 융용 배스의 부력에 의해 지지된다. 제 2 탱크를 사용하는 동안, 상기 제 1 배스의 조성은 알루미늄-아연 성분의 상당 부분을 제거하고 나머지 배스에 아연을 추가함으로써 그 코팅 조성과는 달리 조정되어, 그 융용점이 응고를 방지하기 위해 아연 코팅 온도, 바람직하게는 400℃ 내지 480℃로 강하되고, 그 밀도는 바람직하게는 5.5 내지 6.0 tons/m3의 범위에 있게 된다. 제 2 탱크의 체적은 (제 1 탱크 내에 제 2 탱크를 담가 위치시키는데 충분한) 알루미늄-기초 코팅 금속의 미리 결정된 체적을 제거하고 융용 아연을 추가하여 바람직한 융용점과 개선된 밀도를 얻을 수 있도록 제 1 탱크의 체적을 채움으로써 제 1 배스의 조성의 조정을 단순화하도록 디자인된다.
추가적으로 본 발명은 스트립을 코팅하는 동안 제 1 탱크의 융용 금속의 온도를 조절하기 위한 가열 수단이 제공되는 제 1 탱크와 상기 제 1 탱크에 부분적으로 잠기도록 적응되는 제 2 코팅 융용 금속을 포함하는 제 2의 더 작은 제거가능 탱크를 포함하는 금속 스트립 코팅 라인에서 제 1 융용 알루미늄-아연 금속 코팅 조성을 제 2 융용 아연 코팅 조성으로 전환하는 방법을 수행하여 더 명백히 달성될 수 있는데, 상기 방법은 상기 제 1 탱크에 비워진 체적이 상기 제 2 탱크를 수용하기에 충분하도록 상기 제 1 코팅 조성의 제 1의 양을 제거하는 단계와, 상기 제 1 탱크의 융용 배스의 융용점이 상기 제 2 탱크의 코팅 융용 금속의 동작 온도 아래에 있고 바람직하게는 또한 그 밀도가 유사하도록 상기 제 1 탱크의 융용 배스의 조성을 변경하는 단계와, 상기 제 1 탱크의 제 1 코팅 융용 금속과 열 전도 접촉하도록 상기 제 2 탱크를 상기 제 1 탱크에 위치시키는 단계와, 상기 제 2 탱크를 제 2 코팅 융용 금속으로 채우는 단계와, 상기 제 1 탱크의 가열 수단을 제어하여 제 2 코팅 융용 금속의 온도를 조절하는 단계를 포함한다.
이러한 방법은 융용 금속의 제 1 코팅 조성이 약 50중량% 내지 60중량%의 알루미늄, 약 40중량% 내지 50중량%의 아연과 약 1중량% 내지 2중량%의 실리콘을 포함하고, 융용 제 2 금속의 제 2 코팅 조성이 98중량% 이상의 아연과 1중량% 이하의 알루미늄과 안티몬을 포함하는 전기도금 공정에 유리하게 적용될 수 있다.
이러한 방법은 상기 제 2 탱크로부터 융용 금속을 제거하는 단계, 상기 제 1 탱크로부터 제 2 탱크를 제거하는 단계 및 실리콘 및 액체 알루미늄을 포함하는 첨가제에 의해 상기 제 1 탱크의 융용 금속 배스의 체적 및 조성을 조정하는 단계를 통해 상기 제 1 코팅 융용 금속으로 상기 스트립을 코팅하는 작업으로 복귀하는 단계를 포함한다.
본 발명의 목적은 추가적으로 스트립 코팅 라인에서 알루미늄-기초 제 1 코팅 융용 금속으로부터 아연-기초 제 2 코팅 융용 금속으로 코팅 융용 금속의 신속하고 효율적인 전환에 유용한 장치로서, 내부의 세라믹 라이닝이 제공되고 그 성분이 상기 제 1 코팅 융용 금속과 동일하지만 변경된 융용 금속을 통하여 상기 제 2 코팅 융용 금속에 효율적인 열 전달을 보장하도록 상기 제 2 코팅 융용 금속의 그것과 근접한 바람직한 밀도와 융용점을 가질 수 있도록 충분한 상이한 농도인 변경된 융용 금속을 포함하는 제 1 탱크와, 상기 제 1 탱크의 금속을 융용 상태로 유지하기 위한 가열 수단과, 상기 제 2 코팅 융용 금속을 포함하도록 적응되고 상기 제1 탱크 내에 위치하도록 적응되는 가열 수단이 없는 제 2의 더 작은 제거가능 탱크로서 상기 제 1 탱크 내에 상기 제 2 탱크를 위치시키고 상기 제 1 탱크로부터 상기 제 2 탱크를 제거하는 동안 상기 제 1 탱크 내에 위치시키기에 수월하고 상기 제 1 탱크의 세라믹 라이닝에 손상을 주지 않도록 아래로 테이퍼진 벽을 갖는 제 2 탱크와, 상기 제 1 탱크의 변경된 융용 금속에 담겨진 상기 제 2 탱크를 안내하고 유지하기 위한 수단과, 상기 제 1 탱크로부터 비워진 체적이 대략 상기 제 2 탱크의 체적이 되도록 상기 제 1 코팅 조성의 제 1 양을 제거하는 수단과, 상기 제 1 탱크의 상기 변경된 융용 금속과 열-전도 접촉 상태로 상기 제 1 탱크 내에 상기 제 2 탱크를 위치시키기 위한 수단과, 상기 제 2 코팅 융용 금속으로 상기 제 2 탱크를 체우기 위한 수단과, 상기 제 1 탱크의 융용 금속과 대략 동일한 레벨로 상기 제 2 탱크 내의 상기 제 2 코팅 융용 금속의 레벨을 조절하는 수단과, 상기 변경된 융용 금속을 통해 상기 제 1 탱크의 가열 수단에 의해 상기 제 2 융용 금속에 제공되는 열을 조절함으로써 원하는 동작 범위로 상기 제 2 코팅 융용 금속의 온도를 조절하는 수단을 포함하는 장치에 의해 더 구체적으로 달성된다.
명세서와 첨부 도면에서 본 발명의 바람직한 실시예가 도시 및 설명되며 바람직한 실시예의 다양한 대안과 변경이 제안될 것이다. 그러나, 본 발명은 그런한 것에 국한되지 아니하며, 많은 변화와 변경이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 본 명세서에서의 제안은 당업자가 본 발명과 그 원리를 완전히 이해하고 특정 사용의 조건에 가장 적합하도록 다양한 형태로 그것을 변경하도록 예시의 목적으로 선택되고 제시된다.
본 발명의 전환 방법과 장치가 고 농도의 알루미늄에서 고 농도의 아연 농도 및 그 반대 경우의 전기도금 라인에서의 변화에 관하여 본 명세서에서 설명될 것이지만, 본 발명은 예컨대 강철 스트립의 코팅, 와이어 또는 필라멘트의 코팅, 금속 주조 제품의 코팅과 일반적으로 배스 오염과 같이 본 명세서에서 논의되는 것과 유사한 문제가 있는 분야, 또는 여러 개의 가열 코팅 탱크의 필요가 헤피되고 그 생산성이 증가되는 분야에서와 같이 다른 연속적이거나 또는 배치(batch) 공정에 적용될 수 있음이 자명하다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 참조번호(10)는 일반적으로 전기 전도 유형이며 Al-Zn 합금 코팅 금속의 융용 배스(18)에 의한 부식을 방지하기 위해 강철 벽(16)의 내부를 덮는 세라믹 라이닝(14)에 심어지는 가열 요소(12)가 제공되는 종래의 제 1 코팅 탱크를 나타낸다.
연속적인 강철 스트립(24)은, 융용 코팅 금속의 배스(18)에 담가 코팅하기 위해 세정되고 전처리된 후에 스트립(24)이 고온으로 탱크(10)에 공급되기 때문에 주변의 산소로부터 스트립을 보호하기 위한 패쇄 스나우트(enclosing snout)(26)를 통과한다. 안내 롤러(28)가 융용 금속 배스(18)에 잠겨져 있고 그 롤러 주위로 스트립(24)이 회전하여 실질적으로 수직 방향으로 융용 배스로부터 나온다. 단순하게 나타내기 위해 도시되지는 않았지만 적당한 프레임에 장착된 롤러(30, 32)는 스트립이 조절되어 나오도록 함께 작용한다. 당업계에 알려진 방식으로 코팅 조절을 위하여 노즐(34)로부터의 공기 분사가 스트립(24)의 표면에 충돌한다.
본 발명에 따라 제 1 탱크에는 핀으로 도시된 복수의 가이드(20)가 제공되며, 이는 탱크(10) 내에 위치하도록 적응되는 제 2 탱크(22)의 정확한 위치와 고정에 유용하다.
예시적인 전환 공정에서의 제 1 단계는 제 1 탱크(10)로부터 보조 롤러(28, 30 및 32) 및 스트립의 조절된 담금에 사용되는 다른 장치를 제거하는 것이다. 그리고 나서, 도 2에 나타낸 것처럼 펌프(36) 및 도관(38 및 40)에 의해 제 1 탱크(10)로부터 제 1 탱크(10)로부터 제 1 코팅 배스(18)의 제 1 양을 제거한다.
용융 아연이 제 1 탱크(10)의 배스에 첨가되어, 제 2 배스가 사용되어 전기도금되는 동안 제 1 배스가 융용 상태로 있도록 그 응고점을 낮추기 위하여 바람직하게는 약 55%에서 약 10%로 알루미늄의 농도가 낮아진다. 이 예에서 약 35 톤의 제 1 코팅이 제 1 탱크(10)로부터 제거되고 약 72 톤의 아연이 새로운 배스(44)를 형성하도록 배스(18)에 첨가된다. 제 1 탱크로부터 제거된 융용된 합금은 (당업계에 알려진 것처럼) 응고시켜 저장하기 위해 도시되지 않은 주형(mold)으로 옮겨진다. 제 1 탱크의 조성과 조건의 설명된 변화에 따라, 드로스(dross)로 또한 알려진 배스에 형성된 일부 철 화합물의 용해도가 감소하여 드로스가 침전되고 배스 표면에 부유한다. 이러한 드로스는 기계적인 수단에 의해 배스로부터 제거된다. 제 1 탱크(10)의 새로운 배스(44)의 밀도는 제 2 탱크(22)의 제 2 배스(46)의 밀도와 이제 더 유사하게 된다. 드로스의 제거는 전환 공정의 본질적인 부분은 아니고, 동작 위치로 제 2 탱크(22)를 위치시키는데 필요한 시간 과 조성을 변화시키는 동안에 유리하게 실행될 수 있다.
모든 드레스가 거두어진 후에, 원심 펌프를 사용하여 제 1 탱크로부터 약 10세제곱 미터의 융용 금속이 추출되어 다음의 대표적인 조성을 포함하는 약 5 세제곱 미터 만이 제 1 탱크에 남는다.
탱크(10) {배스(44)}
알루미늄 10.0 중량%
아연 89.9
실리콘 0.1
제 1 탱크에 남아 있는 배스의 조성이 기존의 제 1 탱크의 체적과 레이-아웃(lay-out)에 부과되는 제한 이내에서 융용 아연의 미리 결정된 양을 단순히 첨가하여 동작 레벨과 온도로 조절할 수 있도록, 제 2 탱크의 체적이 제 1 탱크로부터 제거된 융용 금속과 대략 동일한 체적을 갖는 것이 바람직하다.
제 1 탱크(14)의 세라믹 라이닝은 라이닝의 열 충격과 그에 따르는 손상을 방지하기 위해 약 350℃ 이상의 온도로 항상 유지되어야 하므로, 제 1 탱크의 융용 금속은 결코 완전히 비워지지 말아야 한다.
제 2 탱크(22)는 약 400℃의 온도로 노(furnace) (미도시)에서 미리 가열되고 변경된 융용 배스(44)의 부식성 침식으로부터 지지 프레임뿐만 아니라 롤러(28, 30 및 32)를 보호하기 위해 사용되는 얇은 세라믹 지르코늄-기초 페인트 형 코팅으로 그 외부 표면이 코팅되는 것이 바람직하다.
그리고 나서 도 3에 도시된 것처럼, 약 2 톤의 고체 아연(42)을 포함하는 제 2 탱크(22)가 적당한 크레인 또는 다른 수단에 의해 제 1 탱크(10) 내에 위치된다.위시시키는 동안의 연속적인 제 2 탱크의 위치는 22', 22''와 같은 점선으로 도시되어 있고, 최종 설치 위치는 22와 같은 실선으로 도시되어 있다. 제 2 탱크가 제 1 탱크 내에서 내려지는 동안 안정성과 추가 중량을 위해 고체 아연(42)이 제 2 탱크에 위치된다 {제 2 탱크는 부유 운동을 야기하는 융용 배스(44)에서 부유하는 경향이 있고, 이는 제 1 탱크(10)의 라이닝(14)에 손상을 줄 수 있음}. 제 2 탱크(22)의 아래로 수렴하는 벽은 라이닝(14)에 닿지 않고 약간의 운동을 할 수 있다. 고체 아연은 그 최종 위치에 도달할 때까지 상기 제 2 탱크를 이동시키는 동안 액체 금속의 취급의 곤란함을 주지 않고 제 2 탱크에 중량을 추가하며, 그러한 고체 아연은 제 2 탱크의 나머지 용적이 용융 아연으로 채워질 때 융융될 것이다.
가이드(20)는 제 1 탱크(10) 내의 동작 위치에서 제 2 탱크(22)를 고정시키는데 유용하다. 제 2 탱크(22)가 탱크(10) 내에서 그 동작 위치에 고정된 후, 이 예시적인 예에서 약 50 톤의 융용 아연으로 채워지고 원하는 코팅 조성은 알루미늄을 갖는 아연 및 안티몬을 갖는 아연의 필요한 바(bar)를 첨가하여 조정될 수 있다. 이 경우에 10%의 알루미늄을 갖는 약 1.4 톤의 아연 바 및 6%의 안티몬을 갖는 약 1 톤의 아연 막대가 제 2 탱크(22)의 배스(46)에 첨가된다.
제 2 탱크(22)를 제 1 탱크(10) 안 또는 밖으로 위치시키는 때에 융용 금속 배스 레벨이 낮은 시간 동안에, 그에 따라 노출된 세라믹 라이닝이 열 충격을 받아 금이 가는 것을 방지하기 위하여 적절한 버너의 의해 세라믹 라이닝(14)이 가열되는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 것처럼, 일단 제 2 탱크(22)가 원하는 조성을 갖는 융용배스(46)를 형성하도록 제 2 코팅 금속으로 채워지면, 롤러(28, 30 및 32)와 스트립(24)의 담금에 사용되는 모든 다른 장치는 동작 위치에 다시 위치되고 {또는 제 2 배스(46)의 오염을 방지할 필요가 있을 때 배스(46)에 위치된 적어도 일부분이 동등한 구조(28', 30' 및 32')로 대체된다}, 배스(46)로부터 제 2 코팅 금속으로 이제 스트립을 코팅하는 코팅 작업이 재개된다.
동작은 탱크(22)의 벽을 통해 배스(44)에 의해 배스(46)로 전달되며, 탱크(10)의 가열 수단(12)에 의해 제공되는 열을 조절하여 제어된다.
출원인의 양수인의 하나의 특정 동작 플랜트의 경우에 융용 배스(44 및 46)은 다음의 조성을 갖는다 (중량%).
탱크(22){배스(46)} 탱크(10){배스(44)}
알루미늄 0.18 8.87
안티몬 0.09 --
실리콘 -- 0.25
철 0.025 0.013
납 0.001 0.001
아연 99.7 90.9
밀도(톤/m3) 6.40 5.63
융용점(℃) 419 414
탱크(10)의 고 농도의 알루미늄의 제 1 코팅 금속 배스(18)를 사용하기 위하여 복귀하는 전환 동작은 탱크(22)로부터 스트립 코팅의 정상적인 동작에 사용되는 모든 다른 장치뿐만 아니라 롤러(28', 30' 및 32')를 탱크(22)로부터 제거하는 단계와 원심 펌프로 액체 금속(46)을 펌핑하여 제 2 탱크(22)를 비우는 단계를 포함한다. 융용 금속(46)이 제거되는 동안 탱크(22)는 부유하며 가이드 및 적당한 고정 장치(20)로부터 해제된 후에 적절한 크레인에 의해 들어올려질 수 있다. 탱크(22)를 제거한 후에, 배스(44)의 조성을 원하는 레벨 {따라서 배스(18)를 형성} 조정하기 위해 필요한 양의 알루미늄과 실리콘이 제 1 탱크(10)로 펌핑되거나 부워질 수 있고, 도 1에 도시된 것처럼 정상적인 동작 배치로 롤러(28, 30 및 32)가 복귀된다.
출원인의 양수인의 플랜트에서 배스(18)의 조성은 다음과 같다(중량%).
탱크(10){배스(18)}
알루미늄 53.11
실리콘 1.35
철 0.018
납 0.002
아연 45.52
본 명세서에서 설명되고 청구되는 방법 및 장치는 액체 금속의 최소한의 처리와 매우 낮은 투자비용으로 코팅 금속의 신속하고 효율적인 전환을 가능하게 한다. 본 방법은 각각의 그러한 추가되는 조성에 그 자체의 별개 제거가능 내부 탱크에 단순히 제공함으로써 유사한 문제를 갖는 제 3 및 그 이상의 상이한 코팅 조성을 수용하도록 응용될 수 있다. 다른 점에서 어떠한 추가적인 코팅 탱크도 필요하지 않으며, 제거 가능한 탱크는 별개 가열 수단 또는 어떠한 중복 처리 라인 구조를 필요로 하지 않는다.
여기에 설명된 본 발명은 단지 예시적인 목적으로 제시된 본 명세서의 실시예에 국한되지 말아야 한다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 많은 변경이 이루어질 수 있으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 범위에 의해서만 제한된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 동일한 전기 도금 라인으로 하나 이상의 비교적 작고, 저 비용의 보조 코팅 탱크에 의해 여러 개의 서로 다른 전기 도금된 제품을 생산할 수 있는 등의 효과가 있다.
Claims (15)
- 스트립을 코팅하는 동안 제 1 탱크의 융용 금속의 온도를 조절하기 위한 가열 수단이 제공되는 제 1 탱크와 상기 제 1 탱크에 부분적으로 잠기도록 적응되는 제 2 코팅 융용 금속을 포함하는 제 2의 더 작은 제거가능 탱크를 포함하는 금속 스트립 코팅 라인에서 제 1 융용 알루미늄-아연 합금 금속 코팅 조성을 제 2 융용 아연 코팅 조성으로 전환하는 방법으로서,상기 제 1 탱크의 비워진 체적이 상기 제 2 탱크를 수용하기에 충분하도록 상기 제 1 코팅 조성의 제 1의 양을 제거하는 단계와,상기 제 1 탱크의 융용 배스의 융용점(melting temperature)이 상기 제 2 탱크의 코팅 융용 금속의 동작 온도 아래에 있도록 상기 제 1 탱크의 융용 배스의 조성을 변경하는 단계와,상기 제 1 탱크의 제 1 코팅 융용 금속과 열 전도 접촉이 이루어지도록 상기 제 2 탱크를 상기 제 1 탱크에 위치시키는 단계와,상기 제 2 탱크를 제 2 코팅 융용 금속으로 채우는 단계와,상기 제 1 탱크의 가열 수단을 제어하여 제 2 코팅 융용 금속의 온도를 조절하는 단계를포함하는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2 탱크의 제 2 코팅 융용 금속의 상부 레벨을 상기 제 1 탱크의 제 1 코팅 융용 금속의 상부 레벨과 대략 동일하게 유지하는 단계를 더 포함하는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1 코팅은 약 50중량% 내지 60중량%의 알루미늄, 약 40중량% 내지 50중량%의 아연과 약 1중량% 내지 2중량%의 실리콘을 포함하는 융용 금속의 조성을 갖고, 상기 제 2 코팅은 98중량% 이상의 아연과 1중량% 이하의 알루미늄과 안티몬을 포함하는 융용 제 2 금속 조성을 갖는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 변경 단계는 제 2 배스가 전기도금에 사용되는 동안 제 1 탱크의 융용 배스가 융용 상태에 있도록 그 응고점(solidification temperature)을 효율적으로 낮추기 위하여 제 1 탱크의 알루미늄의 농도를 55 중량%에서 10 중량%로 강하시키도록, 상기 제 1 코팅 조성의 제 1 양이 제거된 후에 상기 제 1 탱크에 남아있는 제 1 코팅 조성에 적어도 주성분으로서 융용 아연을 첨가하는 단계에 의해 수행되는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 제 1 탱크의 상기 변경된 융용 금속의 조성은 그 밀도가 5.5 내지 6 톤/m3의 범위를 갖고 그 융용점이 약 400℃ 내지 약 480℃를 갖도록 변경되는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 2 탱크를 약 400℃ 이상의 온도로 노(furnace)에서 미리 가열하는 단계를 더 포함하는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 6항에 있어서, 아연을 첨가하여 제 1 배스의 밀도가 증가할 때 부유하는(float) 경향이 있는 드로스(dross) 및 철 화합물(iron compound)을 상기 제 1 탱크의 융용 배스의 표면에서 제거하는 단계를 더 포함하는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 7항에 있어서, 상기 제 1 탱크의 융용 금속 배스의 화학적 작용으로부터 보호하기 위하여 상기 제 2 탱크의 외부 벽을 지르코늄-기초 코팅으로 코팅하는 단계를 더 포함하는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 1항에 있어서, 버너로 상기 제 1 탱크의 세라믹 라이닝(ceramic lining)의 임의의 노출 부분에 열을 제공하여 상기 세라믹 라이닝의 열 충격을 방지하는 단계를 더 포함하는, 코팅 조성 전환 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 코팅 융용 금속으로 상기 스트립을 코팅하는 작업으로 복귀하기 위한,상기 제 2 탱크로부터 융용 금속을 제거하는 단계,상기 제 1 탱크로부터 제 2 탱크를 제거하는 단계 및실리콘 및 액체 알루미늄을 포함하는 첨가제에 의해 상기 제 1 탱크의 융용 금속 배스의 체적 및 조성을 조정하는 단계를더 포함하는, 코팅 조성 전환 방법.
- 스트립 코팅 라인에서 알루미늄-기초 제 1 코팅 융용 금속으로부터 아연-기초 제 2 코팅 융용 금속으로 코팅 융용 금속의 신속하고 효율적인 전환이 가능한 장치로서,내부의 세라믹 라이닝이 제공되고 그 성분이 상기 제 1 코팅 융용 금속과 동일하지만 변경된 융용 금속을 통하여 상기 제 2 코팅 융용 금속에 효율적인 열 전달을 보장하도록 상기 제 2 코팅 융용 금속에 충분히 근접한 밀도와 융용점을 가질 수 있도록 충분한 상이한 농도인 변경된 융용 금속을 포함하는 제 1 탱크와,상기 제 1 탱크의 금속을 융용 상태로 유지하기 위한 가열 수단과,상기 제 2 코팅 융용 금속을 포함하도록 적응되고 상기 제 1 탱크 내에 위치하도록 적응되는 가열 수단이 없는 제 2의 더 작은 제거가능 탱크로서 상기 제 1 탱크 내에 상기 제 2 탱크를 위치시키고 상기 제 1 탱크로부터 상기 제 2 탱크를 제거하는 동안 상기 제 1 탱크 내에 위치시키기에 수월하고 상기 제 1 탱크의 세라믹 라이닝에 손상을 주지 않도록 아래로 테이퍼진 벽(tapered wall)을 갖는 제 2 탱크와,상기 제 1 탱크의 변경된 융용 금속에 담겨진 상기 제 2 탱크를 안내하고 유지하기 위한 수단과,상기 제 1 탱크로부터 비워진 체적이 대략 상기 제 2 탱크의 체적이 되도록 상기 제 1 코팅 조성의 제 1 양을 제거하는데 적합한 수단과,상기 제 1 탱크의 상기 변경된 융용 금속과 열-전도 접촉 상태로 상기 제 1 탱크 내에 상기 제 2 탱크를 위치시키기 위한 수단과,상기 제 2 코팅 융용 금속으로 상기 제 2 탱크를 채우기 위한 수단과,상기 제 1 탱크의 융용 금속과 대략 동일한 레벨로 상기 제 2 탱크 내의 상기 제 2 코팅 융용 금속의 레벨을 조절하는 수단과,상기 변경된 융용 금속을 통해 상기 제 1 탱크의 가열 수단에 의해 상기 제 2 융용 금속에 제공되는 열을 조절함으로써 원하는 동작 범위로 상기 제 2 코팅 융용 금속의 온도를 조절하는 수단을포함하는, 전환 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 제 1 탱크의 상기 변경된 융용 금속의 조성은 5.5 내지 6 톤/m3범위의 밀도를 갖고 약 400℃ 내지 약 480℃의 융용점을 갖는, 전환 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 제 1 탱크 내에 상기 제 2 탱크를 위치시키기 전에 상기 제 2 탱크를 400℃ 이상의 온도로 미리 가열하기 위한 노를 더 포함하는, 전환 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 제 2 탱크는 스테인리스 강철 316L로 제조된 벽을 포함하는, 전환 장치.
- 제 14항에 있어서, 상기 제 1 탱크의 융용 금속 배스의 화학적 작용으로부터 보호하기 위하여 상기 제 2 탱크의 외부 벽이 지르코늄-기초 코팅으로 코팅되는, 전환 장치.
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