KR200494903Y1

KR200494903Y1 - 갈바나이징 에어나이프의 노즐립 설치구조

Info

Publication number: KR200494903Y1
Application number: KR2020210001697U
Authority: KR
Inventors: 박창규; 정해동; 김진화
Original assignee: 박창규
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2022-01-20

Abstract

본 고안은 에어나이프에 노즐을 통해 균일한 공기압이 분출되게 함으로써 도금두께를 일정하게 조절할 수 있게 하는 갈바나이징 에어나이프의 노즐립 설치구조에 관한 것이다. 그 구성은, 양측부에 공기압 유입구가 마련되어 있는 장방형의 베이스챔버; 상기 베이스챔버의 하측 개구부에 설치되는 것으로서 공기압이 통과되는 통로를 제공하는 챔버프레임; 상기 챔버프레임의 하부받침대(16)에 고정 설치되는 하부립(13); 상기 챔버프레임의 상측에 고정 설치되는 상부립고정대; 상기 상부립고정대 상에 설치되는 상부립(15);을 포함하되; 상기 하부립(13)은 볼트(B1)에 의해 하부받침대(16)에 고정되는 하부립베이스(25)와 하부립베이스(25)에서 일체로 연장되는 하부립본체(27)로 구성되는 것으로서, 유체와 최종적으로 마찰접촉하게 되는 노즐목 하면(29)을 제공하며; 상기 상부립(15)은 상부립고정대(11)에 고정되는 상부립베이스(35)와, 상부립베이스(35)에 일체로 연결되어 있는 상부립본체(37)로 구성되는 것으로서, 유체와 최종적으로 마찰접촉하게 되는 노즐목 상면을 제공하며; 상기 노즐목 상면은 경사를 이루는 2개의 단위면(39,41)으로 구성되며; 후방에 있는 단위면(39)은 강판(P)과 직각을 이루는 수평면(HL)에 대하여 13 ~ 15°의 경사도가 되고, 전방에 있는 단위면(41)은 1°의 경사도가 되는 것을 특징으로 한다.

Description

갈바나이징 에어나이프의 노즐립 설치구조{Structure of Nozzle Lips for Galvanizing Air Knife}

본 고안은 아연도금강판 제조설비의 에어나이프에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에어나이프에 노즐을 통해 균일한 공기압이 분출되게 함으로써 도금두께를 일정하게 조절할 수 있게 하는 갈바나이징 에어나이프의 노즐립 설치구조에 관한 것이다.

산업현장에서 널리 사용되는 강판은 녹방지를 위하여 제철공장에서 강판을 생산할 당시에 아연도금을 수행한다. 아연도금은 보통 용융상태의 아연이 담겨있는 용융아연 도금욕조에 피도금재인 강판을 연속적으로 통과시킴으로써 이루어지게 된다. 아연도금이 완료된 강판은 코일 형태로 권취된 상태로 출고된다.

한편 아연도금 당시에 강판에 도금되는 아연의 두께를 일정하게 유지시키고 나아가 제품품질을 높이기 위하여 에어나이프를 이용하여 강판의 앞뒷면에 에어를 일정하게 분사하여 용융아연을 와이핑(wiping)하게 된다.

에어의 분사압에 의해 도금두께가 결정될 수 있으므로 에어나이프의 노즐 폭방향을 따라 전체적으로 일정한 압력이 분사되도록 하는 것이 매우 중요하다. 그리고 균일한 분사압을 위해서는 에어나이프의 내부 공간의 구조가 중요한 역할을 한다.

종래기술로서 대한민국 특허등록 제10-1568534호는 강판의 폭방향에 대한 도금부착량을 조절제어하는 에어나이프의 노즐갭 조절장치를 제안한다.

이 종래기술은, 본 발명에 따른 에어나이프의 노즐갭 조절장치는, 에어나이프의 본체에 설치고정되며 상기 에어나이프의 상부노즐립으로부터 상방이격되고, 상기 상부노즐립의 하단 측으로 갈수록 상기 상부노즐립의 상면과 거리가 가까워지는 케이스; 및 상기 케이스와 상부노즐립 사이에서 승강하면서 상기 에어나이프의 하부노즐립에 대한 상기 상부노즐립의 압하력을 조절하여, 상기 상부노즐립과 하부노즐립 사이의 갭을 조절하는 갭조절수단;을 포함하고, 상기 갭조절수단은, 상기 케이스와 상기 상부노즐립의 상면에 둘러싸여 형성되는 승강홀 내에 배치된 노즐압하부재; 및 상기 노즐압하부재에 연결되어 상기 노즐압하부재를 상기 승강홀 내에서 승강시키는 구동부;를 구비하고, 상기 노즐압하부재는, 상기 승강홀을 따라 하강하는 경우, 상기 케이스에 의해 하방압박되면서 상기 상부노즐립을 압하하여 상기 상부노즐립과 상기 하부노즐립 사이의 갭을 작게 하고, 상기 승강홀을 따라 상승하는 경우, 상기 케이스에 의한 하방압박력이 점차 줄어들면서 상기 상부노즐립과 상기 하부노즐립 사이의 갭을 크게 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명은, 노즐압하부재가 승강하면서 에어나이프의 하부노즐립에 대한 상부노즐립의 압하력을 조절함으로써, 상부노즐립과 하부노즐립 사이의 갭을 조절함에 따라, 강판의 폭방향에 대한 도금부착량을 조절제어할 수 있다.

에어나이프에 있어서 그의 최선단에 설치되는 노즐립은 에어의 분사 품질을 결정하는 매우 중요한 기능을 수행한다. 그리고 노즐립은 분사 상태를 결정하는 매우 민감한 구성요소이므로 섬세한 설계가 필요하다. 그런데 위 종래기술은 노즐의 내부 구조에 대한 상세한 구성을 설명하고 있지 않다.

다른 종래기술로서 대한민국 특허등록 제10-0330568호의 에어나이프 노즐이 있다. 이는 에어 유입구를 통해 유입된 고압 에어가 에어확산실에서 확산되게 함에 있어 확산실을 측단면 ' 아아치 '형상으로 상부에 만국부가 있게하되, 이의 앞측벽은 분배변으로 하여 이의 하부측에는 일정간격으로 다수의 분사공이 연속형성되게하고, 이 분사공의 외측단인 가압구간의 일측에는 유로턱을 형성하여 분배변의 분사공에서 분사된 에어가 가속구간에서 다시 모여 가속력을 가질 때는 동일한 압을 갖고 노즐을 통해 피도금체에 분사되면서 피도금체에는 균일한 두께의 도금층을 형성할 수 있게 하기 위한 것이다.

그러나 이 종래기술 역시 고압으로 분사되는 유체와 마찰 접촉하게 되는 노즐립의 내면에 대한 개선의 필요성이 있다.

대한민국 특허등록 제10-1568534호 대한민국 특허등록 제10-0330568호

종래기술에 대한 본 고안의 목적은 강판(strip)의 폭방향으로 공기압이 균일하게 토출되게 하는 에어나이프의 노즐립 설치구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 좀 더 구체적으로는 아연도금 표면품질을 결정하는 에어나이프의 와이핑(wiping) 마크가 없도록 하며; 노즐목 부위에서의 압력손실이 적고 분사거리가 길어 아연을 깎아내리는 힘을 높을 수 있으며; 유체의 배출 후 배출저항을 최소화할 수 있으며; 유체의 분사압력을 적절히 유지할 수 있게 함으로써 스플래쉬 현상을 최소화할 수 있는 갈바나이징 에어나이프의 노즐립 설치구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적은, 도금욕조를 연속적으로 통과하는 강판 표면에 에어를 분사하여 얇고 일정한 두께로 아연도금이 이루어지도록 하는 에어나이프에 구비되는 것으로서,

양측부에 공기압 유입구가 마련되어 있는 장방형의 베이스챔버;

상기 베이스챔버의 하측 개구부에 설치되는 것으로서 공기압이 통과되는 통로를 제공하는 챔버프레임; 상기 챔버프레임의 하부받침대(16)에 고정 설치되는 하부립(13); 상기 챔버프레임의 상측에 고정 설치되는 상부립고정대; 상기 상부립고정대 상에 설치되는 상부립(15);을 포함하되;

상기 하부립(13)은 볼트(B1)에 의해 하부받침대(16)에 고정되는 하부립베이스(25)와 하부립베이스(25)에서 일체로 연장되는 하부립본체(27)로 구성되는 것으로서, 유체와 최종적으로 마찰접촉하게 되는 노즐목 하면(29)을 제공하며;

상기 상부립(15)은 상부립고정대(11)에 고정되는 상부립베이스(35)와, 상부립베이스(35)에 일체로 연결되어 있는 상부립본체(37)로 구성되는 것으로서, 유체와 최종적으로 마찰접촉하게 되는 노즐목 상면을 제공하며;

상기 노즐목 상면은 경사를 이루는 2개의 단위면(39,41)으로 구성되며; 후방에 있는 단위면(39)은 강판(P)과 직각을 이루는 수평면(HL)에 대하여 경사도가 크고, 전방에 있는 단위면(41)은 경사도가 작거나 없는 것을 특징으로 하는 갈바나이징 에어나이프의 노즐립 설치구조에 의해 달성된다.

본 고안의 다른 특징에 의하면, 상기 상부립(15)의 노즐목 상면 중 전방에 있는 단위면(41)의 길이가 노즐목 구간(43)이 되며; 상기 노즐목 구간(43)은 7.0 ~ 8.5mm일 수 있다.

본 고안에 따르면, 강판(strip)의 폭방향으로 공기압이 균일하게 토출되게 하는 에어나이프의 노즐립 설치구조가 제공된다. 좀 더 구체적으로는 에어나이프의 와이핑(wiping) 마크가 생기지 않도록 하며;

노즐목 부위에서의 압력손실이 적고 분사거리가 길어 아연을 깎아내리는 힘을 높을 수 있어 생산성을 높일 수 있으며;

유체의 배출 후 배출저항을 최소화하며 압력을 적절하게 유지할 수 있게 함으로써 스플래쉬 현상을 최소화할 수 있는 갈바나이징 에어나이프의 노즐립이 제공된다.

도 1은 본 고안의 실시예에 의한 균일한 동압을 분사하는 갈바나이징 에어나이프의 사시도이다.
도 2는 본 고안의 실시예에 의한 균일한 동압을 분사하는 갈바나이징 에어나이프의 개략 단면도이다.
도 3은 본 고안의 실시예에 의한 균일한 동압을 분사하는 갈바나이징 에어나이프의 개략 분해 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 동시에 참조하여 본 고안의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

본 고안의 균일한 동압을 분사하는 갈바나이징 에어나이프(1. 이하, 단지 '에어나이프'라 한다)는 도금욕조를 연속적으로 통과하는 강판 표면에 에어를 분사하여 얇고 일정한 두께로 도금이 이루어지도록 하는 장치이다.

베이스챔버(3)는 장방형 박스 형태로 되어 있다. 베이스챔버(3)의 양측부에는 외부에서 발생된 공기압이 유입되는 공기압 유입구(5)가 마련되어 있다. 베이스챔버(3)의 하측 전방은 개구되어 있으며, 이 개구된 부위(7)에 챔버프레임(9)이 설치된다. 챔버프레임(9)의 상측에는 상부립고정대(11)가 설치된다.

챔버프레임(9)은 내부공간을 제공하는데, 이 내부공간은 공기압이 통과되는 통로(S)가 된다. 상부립고정대(11)는 챔버프레임(9)에 조립 설치된다. 상부립고정대(11)는 측면에서 볼 때 챔버프레임(9)의 상측 전면에 고정되는 수직고정부(11a)와 수직고정부(11a)의 하단에서 전방을 향해 경사지게 연장되는 경사연장부(11b)를 포함한다. 이로써 상부립고정대(11)는 측면상, 도 2에 도시된 바와 같이, "

"와 같은 형태로 구성되어 있다. 챔버프레임(9)과 상부립고정대(11)의 양측에는 사이드커버(12)가 고정되어 챔버프레임(9)의 내부공간이 밀폐되어 있도록 한다.

유체가 분사되는 최선단에는 노즐립(13,15)이 설치되며, 노즐립(13,15)은 하부립(13)과 상부립(15)으로 구성된다.

하부립(13)은 챔버프레임(9)의 하부받침대(16)에 고정 설치되고, 상부립(15)은 상부립고정대(11)에 고정 설치된다. 하부립(13)은 와셔와 같은 방식으로 설치되는 제1심부재(17, shim member)에 의해 정밀하게 위치를 조정할 수 있도록 챔버프레임(9)의 전방에 고정 설치된다. 상부립(15) 역시 제2심부재(19)에 의해 정밀하게 위치를 조정할 수 있도록 상부립고정대(11) 상에 고정 설치된다.

공기압은 챔버프레임(9)이 제공하는 장방형의 통로(S)로 유입되어 하부립(13)과 상부립(15) 사이의 틈, 즉 노즐갭(nozzle gap)을 통해 분출된다. 상부립고정대(11)와 챔버프레임(9)의 하부받침대(16) 사이의 공간(23)은 출구를 향하여 폭이 좁아지는 형태로 되어 있다(도 2 참조).

이하, 노즐립(13,15)의 설치구조에 대하여 상세하게 설명한다.

노즐립(13,15)은 끝으로 갈수록 얇아지는 형태로 되어 있다. 유체가 분출되는 노즐갭(21, nozzle gap)은 1.0 ~ 1.6mm이다. 노즐립(13,15) 사이의 공간(23)은 갈수록 좁아지다가 끝부분에서 소정 구간은 일정하게 되어 있다. 이 폭이 일정한 구간(또는 1°의 경사도로 미세하게 좁아지는 구간)은 노즐목 구간(43)으로서 유체를 안정화시키기고 속도를 높이기 위한 구간이다.

하부립(13)은 볼트(B1)에 의해 하부받침대(16)에 고정되는 하부립베이스(25)와 하부립베이스(25)에서 일체로 연장되는 하부립본체(27)로 구성된다. 하부립본체(27)는 유체와 최종적으로 마찰접촉하게 되는 노즐목 하면(29)을 제공한다. 하부립본체(27)에는 노즐립(13,15)을 소제하기 위한 소제기구(미도시됨)를 설치하기 위한 소제기구 설치홈(33)이 마련되어 있으며, 이 소제기구 설치홈(33)은 커버판(31)에 의해 가려진다.

상부립(15)은 볼트(B2,B3)에 의해 상부립고정대(11)에 고정되는 상부립베이스(35)와, 상부립베이스(35)에 일체로 연결되어 있는 상부립본체(37)로 구성된다.

상부립본체(37)는 유체와 최종적으로 마찰접촉하게 되는 노즐목 상면을 제공한다. 본 고안에 의하면 노즐목 상면은 경사를 이루는 2개의 단위면(39,41)으로 구성된다. 후방에 있는 단위면(39)은 강판(P)과 직각을 이루는 수평면(HL)에 대하여 경사도가 크고, 전방에 있는 단위면(41)은 경사도가 작거나 없을 수 있다(예를 들어, 0 ~ 1°). 이들 단위면(39,41)의 경계지점이 노즐목 구간(43)이 시작되는 지점이 된다. 즉 전방에 있는 단위면(41)의 길이가 노즐목 구간(43)이 된다.

하부립본체(27)와 상부립본체(37)의 사잇각(A1), 특히 노즐목 구간(43)을 제외한 구간에서의 사잇각(A1)은 13 ~ 15°로 한다.

그리고 노즐목 구간(43)에서의 하부립본체(27)와 상부립본체(37)의 사잇각(A2)은 1°로 한다. 특히 이 사잇각(A2)은 노즐의 전방으로 갈수록 좁아지는 방향으로 미세하게 경사지도록 마련되어 있다. 이것은 유체의 강한 압력에 의해 노즐립(13,15)이 미세하게 벌어지는 현상에 대응하기 위한 방안이다. 즉 유체의 압력이 작용하고 있는 정상적인 운전상태에서 노즐립(13,15)의 끝이 벌어지려는 힘을 받게 되며, 실제 이 힘에 의해 노즐립(13,15)의 끝이 미세하게 벌어지게 된다. 이렇게 노즐립(13,15) 끝이 벌어지게 됨으로써 노즐목 구간(43)의 노즐갭(21)이 일정한 폭으로 유지될 수 있게 된다. 노즐목 구간(43)을 거쳐 노즐갭(21)을 균일한 폭으로 유지시킬 경우에 유체가 더욱 균일하게 분사될 수 있다. 유체의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있기 때문이다. 본 고안에 의하면 노즐목 구간(43)은 7.0 ~ 8.5mm가 된다.

본 고안의 실시예에 의하면 하부립본체(27)의 저면과 수평면(HL, 강판(P)과 직각을 이루는 면. 이하 같음)이 이루는 각도(A3)는 28°로 하고, 상부립본체(37)의 상면과 수평면(HL)이 이루는 각도(A4)는 40°로 한다. 그 결과, 강판(P)과 하부립(13) 간의 사잇각(A5)은 62°가 되고, 강판(P)과 상부립(A6) 간의 사잇각(A6)은 50°가 된다. 이 사잇각(A3,A4,A5,A6)에 의하면 유체의 분사후 배출저항을 최저로 할 수 있게 된다. 배출저항이 클 경우 아연의 도금두께가 불균일해질 수 있다.

또한 노즐립(13,15)의 선단과 강판(P)과의 거리, 즉 분사거리(45)는 5 ~ 40mm로 유지되도록 한다.

위에서 언급된 각종 수치는 본 고안자가 구비하고 있는 풍동실험장치 및 컴퓨터 시뮬레이션을 병행하면서 시행한 많은 실험을 통해 얻은 결과물이다. 본 고안의 노즐립(13,15) 설치구조에 의하면 아연도금의 품질을 지극히 향상시키는데 기여할 수 있게 된다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 고안의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 고안의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 개시된 실시예는 다양한 조합이 가능할 것이며, 가능한 모든 조합은 본 고안의 권리범위 내에 있는 것이 된다.

1 : 에어나이프 3 : 베이스챔버
5 : 공기유입구 7 : 개구 부위
9 : 챔버프레임 11 : 상부립고정대
12 : 사이드커버 13 : 하부립
15 : 상부립 16 : 하부받침대
17,19 : 제1,2심부재 21 : 노즐갭
25 : 하부립베이스 27 : 하부립본체
29 : 노즐목 하면 31 : 커버판
33 : 소제기구 설치홈 35 : 상부립베이스
37 : 상부립본체 39,41 : 단위면
43 : 노즐목 구간 45 : 분사거리
P : 강판(strip)

Claims

도금욕조를 연속적으로 통과하는 강판 표면에 에어를 분사하여 얇고 일정한 두께로 아연도금이 이루어지도록 하는 에어나이프에 구비되는 것으로서,
양측부에 공기압 유입구가 마련되어 있는 장방형의 베이스챔버;
상기 베이스챔버의 하측 개구부에 설치되는 것으로서 공기압이 통과되는 통로를 제공하는 챔버프레임; 상기 챔버프레임의 하부받침대(16)에 고정 설치되는 하부립(13); 상기 챔버프레임의 상측에 고정 설치되는 상부립고정대; 상기 상부립고정대 상에 설치되는 상부립(15);을 포함하되;
상기 하부립(13)은 볼트(B1)에 의해 하부받침대(16)에 고정되는 하부립베이스(25)와 하부립베이스(25)에서 일체로 연장되는 하부립본체(27)로 구성되는 것으로서, 유체와 최종적으로 마찰접촉하게 되는 노즐목 하면(29)을 제공하며;
상기 상부립(15)은 상부립고정대(11)에 고정되는 상부립베이스(35)와, 상부립베이스(35)에 일체로 연결되어 있는 상부립본체(37)로 구성되는 것으로서, 유체와 최종적으로 마찰접촉하게 되는 노즐목 상면을 제공하며;
상기 노즐목 상면은 경사를 이루는 2개의 단위면(39,41)으로 구성되며;
후방에 있는 단위면(39)은 강판(P)과 직각을 이루는 수평면(HL)에 대하여 13 ~ 15°의 경사도(A1)가 되는 갈바나이징 에어나이프의 노즐립 설치구조에 있어서;
상기 상부립(15)의 노즐목 상면 중 전방에 있는 단위면(41)의 길이가 노즐목 구간(43)이 되며;
상기 노즐목 구간(43)은 7.0 ~ 8.5mm이며;
상기 노즐목 구간(43)에서의 하부립본체(27)와 상부립본체(37)의 사잇각(A2)은 전방으로 갈수록 좁아지도록 1°로 경사지게 마련됨으로써;
유체의 압력에 의해 상기 하부립(13) 및 상기 상부립(15)이 미세하게 벌어지게 되면, 상기 하부립(13) 및 상기 상부립(15)의 끝이 벌어짐으로써, 상기 노즐목 구간(43)의 노즐갭(21)이 일정한 폭을 유지할 수 있게끔 구성되며;
상기 하부립본체(27)의 저면과 강판(P)과 수평면(HL)이 이루는 각도(A3)는 28°이며; 상기 상부립본체(37)의 상면과 수평면(HL)이 이루는 각도(A4)는 40°가 됨으로써;
강판(P)과 하부립(13) 간의 사잇각(A5)은 62°가 되고, 강판(P)과 상부립(A6) 간의 사잇각(A6)은 50°가 되고;
상기 하부립본체(27)에는 상기 하부립(13) 및 상기 상부립(15)을 소제하기 위한 소제기구를 설치하기 위한 소제기구 설치홈(33)이 마련되어 있으며, 상기 소제기구 설치홈(33)은 커버판(31)에 의해 가려지는 것을 특징으로 하는 갈바나이징 에어나이프의 노즐립 설치구조.
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