KR20070066444A - 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치 - Google Patents

연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치 Download PDF

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atmospheric gas
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김태수
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

본원 발명은 연속용융도금설비(CGL: Continuous Galvanizing Line)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속대의 연속용융도금설비의 스나우트부(snout)의 분위기 가스 중에 포함되는 금속성 미세 먼지를 제거하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치에 관한 것이다.
상술한 본원 발명의 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치는, 연속 용융도금설비의 스나우트부에 형성된 흡입구를 통해 흡입된 스나우트부의 분위기 가스와 상기 스나우트부로 회수되는 스나우트부 분위기 가스 사이의 열교환을 수행하는 제 1 열교환기와; 상기 흡입구와 상기 제 1 열교환기를 통해 상기 스나우트부 분위기 가스를 흡입하는 제 1 순환송풍기와; 상기 제 1 순환송풍기에 연결되는 제 2 열교환기와; 상기 제 2 열교환기에서 냉각된 스나우트부 분위기 가스를 필터링하는 필터유니트와; 상기 필터유니트에 의해 필터링된 스나우트부 분위기 가스에 대한 2차 송풍을 수행하여 상기 스나우트부에 형성된 회수구를 통해 상기 스나우트부로 유입시키는 제 2 순환용송풍기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
연속용융도금설비, 스나우트부, 스나우트부 분위기 가스, 필터링 장치

Description

연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치{Filtering apparatus for the environmental gas of the snout equipment of continuous galvanizing line}
도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 용융도금설비 스나우트부(snout)의 분위기 가스 필터링 장치를 나타내는 도면이고,
도 2는 본원 발명의 또 다른 실시 예에 따르는 용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
100, 100': 스나우트부 분위기 가스 필터링 장치
1: 소둔로 2: 금속대
3: 스나우트부(snout) 4: 아연용융욕
5: 흡입구 6: 제 1 열교환기
7: 제 1 순환송풍기 8: 제 2 열교환기
9: 냉각조절송풍기 10: 필터유니트
10a: 자동필터 10b: 수동필터
11: 제 2 순환송풍기 12: 회수구
본원 발명은 연속용융도금설비(CGL: Continuous Galvanizing Line)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속대의 연속용융도금설비의 스나우트부(snout)의 분위기 가스 중에 포함되는 금속성 미세 먼지를 제거하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치에 관한 것이다.
금속대의 표면에 아연, 아연합금 또는 알루미늄을 연속용융도금 공정은 금속대의 내식성 향상에 효과적이기 때문에 철강소재를 중심으로 산업적으로 널리 활용되고 있다. 이러한 공정에 있어서 금속대를 용융도금에 적합한 온도로 가열/냉각한 다음 용융도금욕으로 인입시키는 연결부인 스나우트부(Snout)의 구성은 양호한 도금 품질을 얻기 위한 가장 중요한 요소의 하나이다.
상술한 연속용융도금설비에서 스나우트부(Snout)의 하부는 고온의 용용도금욕에 잠겨 있으며, 내부 분위기가 환원성의 수소와 질소의 혼합가스(예: 산소 50ppm 이하, 수소 3~30%의 질소 가스)로 충진된 150~400oC의 환원성 분위기를 갖는다.
따라서 상기 스나우트부의 분위기 가스는 용융도금욕으로부터 용융도금 용액의 주성분을 이루는 금속 증기가 증발되어 금속의 용융점 이하로 유지되는 분위기 가스중에서 응고되어 형성된 평균 2~5um의 미세 먼지 입자를 포함한다. 이렇게 스나우트부의 분위기가스 중에 포함된 미세먼지는 강판의 표면에 부착될 경우 표면결 함을 일으키는 원인으로 작용하기 때문에 이를 연속적으로 제거하여 주어야 한다.
이를 위하여 종래기술에서는 용융도금설비의 스나우트부(Snout)에서 금속성의 미세먼지에 의한 표면결함을 방지하는 수단으로써 스나우트부(snout) 내에 주행하는 강대의 역방향과 순방향으로 비산화성 가스를 분사함으로써 미세먼지가 강대에 부착하는 것을 억제하고자 하였다. 그러나 스나우트부(snout) 내에서 발생하는 금속성의 미세먼지의 농도는 시간이 지남에 따라 지속적으로 증가하기 때문에 상술한 바와 같은 종래기술은 결국 스나우트부(snout) 내부의 오염도가 증가하여 표면결함의 발생을 억제할 수 없게 된다.
이에 따라 보다 진보된 수단으로써 스나우트부(snout)의 분위기 가스를 외부로 흡입하여 필터링한 다음 소둔로 또는 스나우트부(snout)로 회수시키는 폐회로로 구성된 필터장치의 구성방법이 제안되어 있다.
일반적으로 5um 이하 크기의 금속성 미세먼지를 제거하기 위한 필터는 내열온도가 비교적 낮은 고분자수지로 이루어져있다. 그리고 상술한 바와 같이 용융도금설비의 스나우트부(snout)는 용융도금시 용융도금욕에 대한 금속대에 대한 반응성을 높이기 위하여 고온의 환원성 가스가 충진되어 있다. 이에 따라 스나우트부(snout)의 금속성 미세먼지를 제거하기 위한 필터장치는 스나우트부(snout)의 분위기 가스를 흡입한 후 흡입된 분위기 가스를 적합한 온도로 냉각시킨 다음 필터링을 거쳐 청정화 처리후 다시 승온시켜 소둔로 또는 스나우트부(snout)로 회수시키는 기본 구조를 가진다. 즉, 상술한 바와 같은 종래 기술의 필터링(filtering) 장치에서는 스나우트부(snout)로부터 흡입한 고온의 분위기 가스를 수냉방식의 열교환기 를 사용하여 필터링에 적합한 온도로 냉각시킨 다음 분위기 가스 중의 미세먼지를 필터링하고 다시 전기히터를 사용하여 승온시킨 다음 소둔로로 회수시키게 된다.
따라서 상술한 종래 기술의 스나우트부(snout)의 분위기 가스 필터링 장치의 경우에는 필터링 과정에서의 열교환기에서의 수냉 및 전기히터에서의 승온을 반복함에 따른 에너지 소모량이 크고, 단일 순환 송풍기를 사용함으로써 송풍기 전단에 위치한 필터장치에서 부압이 크게 형성되어 필터 교체를 위해 자주 분해 정비가 필요한 필터장치 연결부를 통한 외기의 침입 가능성이 증가하는 문제점이 있다.
일반적인 연속용융도금설비의 스나우트부(Snout)의 분위기 가스 필터링 장치의 구성에 있어서 필요한 사항은 다음과 같다.
금속성의 미세 먼지의 크기가 평균 5um이하의 크기로 극히 미세함.
스나우트부(Snout) 분위기 가스의 필터링을 위한 순환과정에서 흡입관부에 부압(-)이 형성되어 외기의 침입에 의한 환원성 분위기 가스의 오염이 발생하기 쉬움.
스나우트부(Snout) 미세 먼지의 제거를 위해서는 150~400oC로 유지되는 분위기 가스를 필터링에 적합한 100oC 이하로 냉각시켜 필터링한 다음 다시 승온시키는 과정을 연속적으로 반복함에 따른 열손실을 최소화시켜야 함.
즉, 종래기술의 연속용융도금설비의 스나우트부(snout)의 이러한 필터링 과정에서 순환용 송풍기 전단에 위치한 배관계 및 필터장치부의 부압(-)에 의한 외기 침입을 억제하여 환워성 분위기 가스의 오염발생을 방지하여야 하고, 또한 스나우 트부(snout)의 분위기 가스의 냉각 및 가열 과정에서 에너지 소모가 적게 하는 것이 필요하다.
따라서 본원 발명을 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연속용융도금 설비의 스나우트부(snout)의 금속성 미세먼지를 2um 이하 크기까지 효율적으로 제거하기 위한 필터의 일반적인 내열온도인 100oC 이하로 스나우트부(snout)로부터 인입된 200~400oC의 흡입가스를 냉각하는 수단과 필터링한 100oC 이하의 청정한 분위기 가스를 150~350oC까지 승온시키는 수단을 가스-가스 열교환방식의 열교환기를 사용하여 일치시킴으로써 종래의 기술에서 문제로 되었던 연속적인 필터링 과정에서의 수냉 및 전기히터 승온의 반복에 의한 에너지 손실을 최소화할 수 있도록 하는 연속용융도금설비 스나우트부 분위기 가스 필터링 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본원 발명은 필터의 교체 주기에 따라 자주 분해/조립의 필요성이 있어 연결부에서의 미세한 틈을 통해 외기의 침입이 발생하기 쉬운 필터장치를 배관계 및 필터 전체에 걸친 압력 균배를 편평화함으로써 외기와의 압력차이에 의한 외기의 침입을 억제할 수 있도록 하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치는, 연속 용융도금설비의 스나우트부에 형성된 흡입구를 통해 흡입된 스나우트부의 분위기 가스와 상기 스나우트부로 회수되는 스나우트부 분위기 가스 사이의 열교환을 수행하는 제 1 열교환기와; 상기 흡입구와 상기 제 1 열교환기를 통해 상기 스나우트부 분위기 가스를 흡입하는 제 1 순환송풍기와; 상기 제 1 순환송풍기에 연결되는 제 2 열교환기와; 상기 제 2 열교환기에서 냉각된 스나우트부 분위기 가스를 필터링하는 필터유니트와; 상기 필터유니트에 의해 필터링된 스나우트부 분위기 가스에 대한 2차 송풍을 수행하여 상기 스나우트부에 형성된 회수구를 통해 상기 스나우트부로 유입시키는 제 2 순환용송풍기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 열교환기에는 흡입된 스나우트부 분위기 가스의 냉각을 위한 냉각조절송풍기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 달리, 상기 제 2 열교환기는 상기 제 2 순환용송풍기에 의해 송풍된 필터링된 저온의 스나우트 분위기 가스와 상기 제 1 순환송풍기에 의해 유입되는 고온의 스나우트부 분위기 가스의 열교환을 수행하도록 배관 연결되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치의 또 다른 구성은 연속 용융도금설비의 스나우트부에 형성된 흡입구를 통해 흡입된 스나우트부의 분위기 가스에 대한 1차 냉각을 수행하는 제 1 열교환기와; 상기 흡입구와 상기 제 1 열교환기를 통해 상기 스나우트부 분위기 가스를 흡입하는 제 1 순환송풍기와; 상기 제 1 순환송풍기에 연결되어 연속 용 융도금설비의 스나우트부에 형성된 흡입구를 통해 흡입된 스나우트부의 분위기 가스와 상기 스나우트부로 회수되는 스나우트부 분위기 가스 사이의 열교환을 수행하는 제 2 열교환기와; 상기 제 2 열교환기에서 냉각된 스나우트부 분위기 가스를 필터링하는 필터유니트와; 상기 필터유니트에 의해 필터링된 스나우트부 분위기 가스에 대한 2차 송풍을 수행하여 상기 스나우트부에 형성된 회수구를 통해 상기 스나우트부로 유입시키는 제 2 순환용송풍기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 열교환기에는 흡입된 스나우트부 분위기 가스의 냉각을 위한 냉각조절송풍기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 달리, 상기 제 1 열교환기는 흡입구를 통해 유입된 고온의 스나우트부 분위기 가스와 상기 제 2 순환용송풍기에 의해 유입된 저온의 스나우트 분위기 가스 사이에서 열교환이 수행되도록 배관 연결되는 것을 특징으로 한다.
상술한 본원 발명에서 상기 필터유니트는 상기 필터유니트의 배기단에 필터링된 스나우트부 분위기 가스를 승온하기 위한 전기히터 또는 고온 열교환기 어느 하나를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 용융도금설비 스나우트부(snout)의 분위기 가스 필터링 장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 용융도금설비 스나우트부(snout) 분위기 가스 필터링 장치(100)는, 금속대의 표면에 아연, 아연 합금 또는 알루미늄을 연속 용융도금하는 설비의 소둔로(1)로부터 적정한 온도로 냉각된 금속대(2)가 통과하는 스나우트부(snout)(3)에 흡입구(5)가 배관에 의해 연결된다. 그리고 흡입구(5)에는 흡입구(5)를 통해 흡입된 스나우트부(3)의 분위기 가스의 열을 스나우트부(5) 또는 소둔로(1)의 회수구(12)를 통해 유입되는 회수 분위기 가스로의 열교환을 수행하는 제 1 열교환기(6)가 연결된다. 상기 제 1 열교환기(6)의 흡입 스나우트부 분위기 가스의 배기구는 배관에 의해 제 1 순환송풍기(7)에 연결 구성된다. 상기 제 1 순환송풍기(7)에는 스나우트부 분위기 가스의 냉각을 조절하기 위한 냉각조절송풍기(9)가 연결되며, 상기 제 1 순환송풍기(7)의 배기구는 스나우트부 분위기 가스의 미세 먼지를 필터링하기 위한 필터가 구비된 필터유니트(10)의 유입구에 연결된다. 필터유니트(10)의 필터링된 스나우트부 분위기 가스 배기구는 제 2 순환송풍기(11)를 통해 가압된 후에 제 1 열교환기(6)를 거쳐 소둔로(1) 또는 스나우트부(3)에 형성된 회수구(12)를 통해 스나우트부(3)로 유입되는 구성을 가진다. 이때 상기 필터유니트(10)는 자동필터(10a)와 예비의 수동필터(10b)를 포함하여 구성된다.
상술한 구성을 가지는 도 1의 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치(100)의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
아연, 아연합금욕 또는 알루미늄 용융욕 등의 용응금속욕(4)의 표면에서 증발되어 형성된 금속성 미세먼지를 포함한 환원성의 분위기 가스는 스나우트부(snout)(3)에 연결된 흡입구(5)로부터 제 1 순환송풍기(7)에 의하여 제 1 열교환기(6)로 유입된다. 제 1 열교환기(6)로 유입된 스나우트부 분위기 가스는 스나우트부 로 회수되는 분위기 가스로 열을 전달하눈 열교환이 수행되어 1차 냉각된다. 즉 제 1 열교환기(6)에서 필터된 보다 차가운 분위기 가스와 열교환시킴으로써 소둔로(1)또는 스나우트부(3)로 회수되는 분위기 가스를 가열시킴과 동시에 필터링 대상이 되는 흡입구(5)를 통해 유입된 스나우트부 분위기 가스를 1차 냉각시킨다.
이후, 제 1 열교환기(6)에서 1차 냉각된 흡입구(5)를 통해 흡입된 스나우트부 분위기 가스는 제 1 순환송풍기(7)를 거쳐 제 2 열교환기(8)로 유입된다. 상기 제 2 열교환기(8)로는 냉각조절송풍기(9)에 의해 차가운 공기가 유입되어 흡입구(5)를 통해 유입된 스나우트부 분위기 가스를 추가적으로 냉각시켜 필터링에 적합한 온도로 조절한다. 이 후 제 2 열교환기(8)에서 냉각된 스나우트부 분위기 가스는 필터유니트(10)로 유입되어 필터에 의해 금속성 미세 먼지가 걸러진 후 청정 분위기 가스로 변환되어 제 2 순환송풍기(11)에 의해 송풍되는 것에 의해 음압을 제거한 후 이를 제 1 열교환기(6)에서 흡입구(5)로부터 유입되는 스나우트부 분위기 가스와 열교환되어 가열된 후 소둔로(1) 또는 스나우트부(3)의 회수구(12)를 회수되도록 동작한다.
도 2는 본원 발명의 또 다른 실시 예에 따르는 용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치를 나타내는 도면이다.
도 2의 용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치(100')의 구성은 도 1의 구성과 모두 동일하나, 냉각조절송풍기(9)가 제 1 열교환기(6)에 부착되고, 제 1 열교환기(6) 및 제 2 열교환기(8) 모두에서 회수되는 저온의 스나우트 분위기 가스와 흡입구를 통해 유입되는 고온의 스타우트 분위기 가스 사이의 열교환이 수 행되록 배관이 구성된 것에서 차이를 가진다.
상술한 도 1 및 도 2의 구성외에도 본원 발명의 경우에는 제 1 열교환기에서는 축류송풍기(9)에 의해 냉각만 수행되고 제 2 열교환기(8)에서만 회수되는 저온의 스나우트 분위기 가스와 흡입구를 통해 유입되는 고온의 스나우트 분위기 가스 사이의 열교환이 수행되록 배관 구성될 수도 있다.
상술한 도 1 및 도 2의 구성에서 상기 제 1 열교환기(6)는 스나우트부 분위기 가스의 냉각 및 승온 과정에서 발생하는 에너지 소모를 줄이는 기능을 수행한다.
그리고 도 1 및 도 2의 구성에서 스나우트부(3)와 필터유니트(10) 사이의 제 1 송풍기는 필터링 장치 내부를 양압, 적어도 -10~-20mmAq 이하의 미세한 음압으로 유지하기 위하여 평균적으로 +50mmAq의 양압으로 스나우트부(snout)의 분위기 가스를 흡입하고, 필터유니트(10)의 후단에 설치된 제 2 순환용송풍기(11)는 필터 유니트(10)에서 필터링된 스나우트부 분위기 가스를 송풍하는 것에 의해 배관계 및 필터 전체에 걸친 압력 균배를 편평화하여 외기와의 압력차이에 의한 외기의 침입을 억제하게 된다.
상술한 본원 발명은 금속대를 연속적으로 아연, 아연합금 및 알루미늄 도금하는 용융아연도금설비의 용융금속욕에서 생성되는 금속성 증기에 의해 발생하는 금속성 미세 먼지를 제거하기 위한 스나우트부(snout) 필터링 장치에서 스나우트부 분위기 가스를 외부로 흡입/필터링/회송하는 스나우트부 분위기 가스의 순환 필터 링시 열교환기를 적용하는 것에 의해 필터링 효율을 높이기 위해 필요한 반복적인 냉각, 필터링, 승온 과정을 수행하지 않도록 함으로써 필터링을 위한 에너지 소모를 줄일 수 있도록 하는 효고를 제공한다.
또한 상술한 본원 발명의 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치는 필터의 교체를 위한 빈번한 분해 조립 소요에 따라 기밀성의 유지가 비교적 어려운 필터장치부를 양압 적어도 미세한 부압으로 유지할 수 있도록 함으로써 외기의 침입을 억제하는 것에 의해 외기에 의한 스나우트부 분위기 가스의 오염을 방지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한 상술한 본원 발명은 용융도금설비의 스나우트부(snout)에서 금속성의 미세먼지를 지속적으로 제거할 수 있도록 함으로써 금속대의 표면품질 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (7)

  1. 연속 용융도금설비의 스나우트부에 형성된 흡입구를 통해 흡입된 스나우트부의 분위기 가스와 상기 스나우트부로 회수되는 스나우트부 분위기 가스 사이의 열교환을 수행하는 제 1 열교환기와;
    상기 흡입구와 상기 제 1 열교환기를 통해 상기 스나우트부 분위기 가스를 흡입하는 제 1 순환송풍기와;
    상기 제 1 순환송풍기에 연결되는 제 2 열교환기와;
    상기 제 2 열교환기에서 냉각된 스나우트부 분위기 가스를 필터링하는 필터유니트와;
    상기 필터유니트에 의해 필터링된 스나우트부 분위기 가스에 대한 2차 송풍을 수행하여 상기 스나우트부에 형성된 회수구를 통해 상기 스나우트부로 유입시키는 제 2 순환용송풍기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 열교환기에는 흡입된 스나우트부 분위기 가스의 냉각을 위한 냉각조절송풍기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 열교환기는 상기 제 2 순환용송풍기에 의해 송 풍된 필터링된 저온의 스나우트 분위기 가스와 상기 제 1 순환송풍기에 의해 유입되는 고온의 스나우트부 분위기 가스의 열교환을 수행하도록 배관 연결되는 것을 특징으로 하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치.
  4. 연속 용융도금설비의 스나우트부에 형성된 흡입구를 통해 흡입된 스나우트부의 분위기 가스에 대한 1차 냉각을 수행하는 제 1 열교환기와;
    상기 흡입구와 상기 제 1 열교환기를 통해 상기 스나우트부 분위기 가스를 흡입하는 제 1 순환송풍기와;
    상기 제 1 순환송풍기에 연결되어 연속 용융도금설비의 스나우트부에 형성된 흡입구를 통해 흡입된 스나우트부의 분위기 가스와 상기 스나우트부로 회수되는 스나우트부 분위기 가스 사이의 열교환을 수행하는 제 2 열교환기와;
    상기 제 2 열교환기에서 냉각된 스나우트부 분위기 가스를 필터링하는 필터유니트와;
    상기 필터유니트에 의해 필터링된 스나우트부 분위기 가스에 대한 2차 송풍을 수행하여 상기 스나우트부에 형성된 회수구를 통해 상기 스나우트부로 유입시키는 제 2 순환용송풍기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 열교환기에는 흡입된 스나우트부 분위기 가스의 냉각을 위한 냉각조절송풍기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속용융 도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 열교환기는 흡입구를 통해 유입된 고온의 스나우트부 분위기 가스와 상기 제 2 순환용송풍기에 의해 유입된 저온의 스나우트 분위기 가스 사이에서 열교환이 수행되도록 배관 연결되는 것을 특징으로 하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치.
  7. 제 1항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터유니트는 상기 필터유니트의 배기단에 필터링된 스나우트부 분위기 가스를 승온하기 위한 전기히터 또는 고온 열교환기 중 어느 하나를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속용융도금설비 스나우트부의 분위기 가스 필터링 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102325921B1 (ko) * 2020-05-13 2021-11-12 현대로템 주식회사 아연도금설비용 스나우트 아연재 제거장치

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