KR20130128479A - 가스 와이핑 장치 - Google Patents

Abstract

강대의 표면에 가스를 분사하여 상기 표면에 부착된 도금용 용융 금속의 부착량을 조정하는 가스 와이핑 노즐을 구비한 가스 와이핑 장치에 관한 것으로서, 강대의 폭방향 단부에서의 오버코팅이나 스플래시의 억제 효과가 우수한 가스 와이핑 장치를 제공한다. 가스 와이핑 노즐(1)에 있어서, 강대(K)의 폭방향으로 연장되게 마련하여 중공으로부터 가스를 분출하는 슬릿(1a')과, 중공에 가스를 도입하는 가스 도입구(1e)를 구비하고, 이 슬릿(1a')에는 그 좌우의 영역을 폐색함과 동시에 슬라이딩 가능한 좌우의 폐색 부재(2),(2)가 배치되고, 이들 폐색 부재(2),(2) 사이에 가스 분출구(1a)가 형성되어 있으며, 중공에 있어서, 좌우의 폐색 부재(2),(2)의 각각의 가스 분출구측 단부(2a),(2a)에서 격벽(1d)으로 연장되게 마련되는 좌우의 정류편(1c),(1c)이 배치되고, 상기 좌우의 정류편(1c),(1c) 사이에 가스 유로(GR)가 형성되어 있으며 가스 분출구(1a)의 폭과 가스 유로(GR)의 폭이 같은 가스 와이핑 장치(10)이다.

Description

가스 와이핑 장치{Gas wiping device}

본 발명은, 연속 반송되어 도금욕 중에 침지된 강대(鋼帶)의 표면에 가스를 분사하여 상기 표면에 부착되는 도금용 용융 금속의 부착량을 조정하는 가스 와이핑 장치에 관한 것이다.

용융 금속의 도금욕 중에 강대를 연속적으로 침지시켜 용융 금속 도금을 행할 때 침지 후의 강대의 미응고 도금면에 가스를 분사하여 용융 금속의 부착량을 조정하는, 이른바 가스 와이핑이 일반적으로 이루어지고 있으며, 예를 들어 연속 반송되는 강대의 양측에 가스 와이핑 노즐을 구비한 가스 와이핑 장치를 배치해 두고 상기 강대의 양측에 가스를 분사함으로써 가스 와이핑이 행해진다.

가스 와이핑 노즐은, 도금 포트의 용융 금속 내에 침지되어, 그 전방을 상방으로 반송되는 강대의 폭방향 길이에 대응하는 세장(細長) 형상을 가지며, 상기 폭방향(긴 방향)을 따라 가스를 분출하는 슬릿형 가스 분출구가 형성되어 있다. 이 가스 분출구로부터 강대에 대해 그 폭방향의 일단에서 타단에 걸쳐 직선형으로 가스를 분사함으로써 강대의 표면의 용융 금속을 원하는 만큼 닦아내어 그 부착량이 조정된다.

그런데 상기 가스 와이핑에서는, 강대 폭방향의 양단부에서의 용융 금속의 부착량이 다른 부분보다 많아지는 오버코팅이나, 양단부에서 가스로 닦아내어진 용융 금속이 비산되는 스플래시가 문제가 되고 있다. 이러한 오버코팅이나 스플래시의 문제는, 강대의 양단부 부근에서 대향하는 가스 와이핑 노즐로부터 토출된 가스끼리의 충돌에 의해 난류가 발생하는 것 등에 기인하는 것이다.

강대의 폭방향 양단부에서의 상기 오버코팅이나 스플래시를 줄이기 위해 특허문헌 1에서는, 대향하는 1쌍의 노즐의 양쪽 노즐의 슬릿의 양단 위치를 가변으로 하는 슬릿 폐색 기구와, 상기 슬릿의 양단 위치를 강대의 양단 위치로 조정하는 슬릿폭 조정 기구와, 상기 노즐의 토출 유속이 일정해지도록 가스 유량을 조정하는 기구를 가진 가스 와이핑 장치가 개시되어 있다.

이 가스 와이핑 장치에 의하면, 강대를 끼워 대향하는 1쌍의 노즐의 양쪽 슬릿의 양단 위치를 강대의 양단 위치로 조정함으로써 대향하는 노즐로부터의 기류끼리 격렬하게 충돌하지 않는 상태를 형성하여 기류끼리의 충돌에 기인하는 난류를 해소하고 강대의 표면에서의 용융 금속의 부착량 분포를 가급적 균일하게 하여 스플래시의 발생과 양단부에서의 오버코팅을 억제할 수 있다는 것이다.

그러나 특허문헌 1에 개시되는 가스 와이핑 장치는, 가스의 분출구만을 폐색하여 가스 분사폭을 좁히는 것이므로, 노즐의 중공(中空) 내를 유통하여 온 가스가 분출구에서 대폭 축류(縮流)되고 이 축류에 의해 주기적으로 소용돌이가 발생하고 이 소용돌이가 가스 흐름을 어지럽혀 강대의 폭방향 단부에서의 오버코팅이나 스플래시가 단속(斷續)적으로 발생하게 되어 오버코팅이나 스플래시를 완전히 억제할 수 없다.

이것을, 도 11에 도시한 모식도를 참조하여 설명하기로 한다. 동 도면은 특허문헌 1에 개시되는 가스 와이핑 장치(W)를 간략화한 것인데, 그 전방에 2개의 폐색 부재(H),(H)가 슬라이딩 가능하도록 되어 있고(Y1방향), 이들 슬라이딩에 따라 폐색 부재(H),(H)로 둘러싸인 중앙의 가스 분출구(E)의 폭이 가변적으로 조정되는 것이다. 가스 와이핑 장치(W)의 후방으로부터 도입된 가스(X3방향)는 그 중공을 통해 전방으로 유통하여 가스 분출구(E)로부터 토출되는데(X4방향), 이 중공을 유통하여 폐색 부재(H),(H)에 도달한 가스는 그 흐름이 중앙측으로 급격하게 축류되고(X5방향), 이 급격한 축류에 의해 상기 소용돌이가 발생하고 이 소용돌이가 가스 흐름을 어지럽혀 강대의 폭방향 단부에서의 오버코팅이나 스플래시가 단속적으로 발생하게 된다.

특허문헌 1: 일본공개특허 2007-284732호 공보

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 강대의 표면에 가스를 분사하여 상기 표면에 부착된 도금용 용융 금속의 부착량을 조정하는 가스 와이핑 노즐을 구비한 가스 와이핑 장치에 관한 것으로서, 강대의 폭방향 단부에서의 오버코팅이나 스플래시의 억제 효과가 우수한 가스 와이핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 가스 와이핑 장치는, 강대의 표면에 가스를 분사하여 상기 표면의 도금용 용융 금속의 부착량을 조정하는 중공(中空)의 가스 와이핑 노즐을 구비한 가스 와이핑 장치로서, 상기 가스 와이핑 노즐은, 강대의 폭방향으로 연장되게 마련되어 상기 중공으로부터 가스를 분출하는 슬릿과, 가스를 상기 중공에 도입하는 가스 도입구를 구비한 격벽을 구비하고 있으며, 상기 슬릿에는 강대의 폭에 따라 좌우의 영역을 폐색함과 동시에 상기 슬릿을 따라 슬라이딩 가능한 좌우의 폐색 부재가 배치되고, 또한 이간된 상기 좌우의 폐색 부재 사이에 가스 분출구가 형성되어 있으며, 상기 중공에 있어서, 상기 좌우의 폐색 부재 각각의 가스 분출구측 단부로부터 상기 격벽으로 연장되게 마련되는 좌우의 정류편(整流片)이 배치되고, 상기 좌우의 정류편 사이에 가스 유로가 형성되어 있으며 상기 가스 분출구의 폭과 상기 가스 유로의 폭이 동일하게 되어 있는 것이다.

본 발명의 가스 와이핑 장치를 구성하는 가스 와이핑 노즐은, 강대에 대향하여 상기 강대의 폭방향으로 연장되게 마련되는 세장형의 슬릿에 있어서, 그 좌우의 영역을 폐색함과 동시에 상기 슬릿을 따라 슬라이딩 가능한 좌우의 폐색 부재가 배치되고, 슬릿에서의 좌우의 폐색 부재 사이에 가스 분출구가 형성되어 있고, 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩에 의해 가스 분출구의 폭이 조정 가능하도록 되어 있다. 이 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 형태는, 양쪽이 동기하여 같은 양만큼 슬라이딩하는 형태나 좌우의 폐색 부재 중 어느 한쪽만 슬라이딩하는 형태 등이 있으며 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩에 의해 가스 분출구의 폭을 강대의 폭과 동일한 정도로 조정할 수 있게 된다. 더욱 구체적으로는, 예를 들어 700∼1800mm정도의 강대의 폭과 가스 분출구의 폭을 동일하게 조정하는 경우나, 가스 분출구의 폭을 강대의 폭 좌우로부터 각각 10mm정도 넓힌 폭으로 조정하는 경우 등이 있다.

그리고 가스 와이핑 노즐의 중공 내에서 가스 도입구의 좌우단으로부터 좌우의 폐색 부재 각각의 가스 분출구측 단부로 연장되게 마련되는 좌우의 정류편이 배치되고 이 좌우의 정류편에 의해 중공에서의 가스 유로가 획정됨으로써 가스 도입구를 통해 도입된 가스 중 특히 가스 유로의 좌우단에서 정류편을 따라 흐르는 가스는, 연속되는 정류편과 폐색 부재의 가스 분출구측 단부를 개재하여 가스 분출구로부터 원활(smooth)하게 토출된다.

즉, 가스 와이핑 노즐의 중공 내를 유통하여 온 가스가 가스 분출구에서 대폭(급격하게) 축류되고 이 축류에 의해 주기적으로 소용돌이가 생겨 이 소용돌이가 가스 흐름을 어지럽히는 작용은 발생할 수 없다. 이로써, 생성되는 소용돌이에 의해 어지럽혀진 가스 흐름에 기인하는 강대의 폭방향 단부에서의 오버코팅이나 스플래시를 완전히 해소할 수 있다.

본 명세서에서 「좌우」란, 도금 포트에서 상방으로 반송되는 강대의 폭방향을 좌우 방향으로 규정하고, 이 강대의 폭방향을 기준으로 하여 강대의 좌우, 슬릿의 좌우 영역, 가스 도입구의 좌우단 등으로 호칭하는 것이다.

그리고 가스 와이핑 노즐의 중공 내에서의 좌우의 정류편에 의해 획정되는 가스 유로의 폭과 가스 분출구의 폭이 항상 동일하게 유지되는 것이며, 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩에 의해 가스 분출구의 폭이 변화되었을 때에는, 이에 추종하여 좌우의 정류편도 마찬가지로 슬라이딩하여 가스 유로의 폭과 가스 분출구의 폭이 동일한 상태로 변화되는 것이다. 그리고 이와 같이 좌우의 정류편이 슬라이딩함으로써 본 실시형태에서의 정류편은 격벽과 끊어진 구조를 보이고 있다.

또한 본 발명에 의한 가스 와이핑 장치의 바람직한 실시형태는, 상기 가스 와이핑 노즐의 상기 중공에서 그 상면에는 하면까지 도달하지 않는 하강편이 고정되고, 이 하강편으로부터 떨어진 위치의 하면에는 상면까지 도달하지 않는 상승편이 고정되어 있고, 가스 도입구에서 가스 유로에 도입된 가스는 하강편과 상승편을 유통하는 과정에서 정류되도록 되어 있는 것이다.

가스 유로 내에서 간격을 두고 하강편과 상승편이 설치되어 있기 때문에 이들 하강편과 상승편을 가스가 물결치듯 유통하는 과정에서 가스가 정류되어 가스의 압력이나 유속이 가스 유로의 폭방향에서 가급적 균일화된다.

또, 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 제어에 관한 실시형태로서 상기 좌우의 폐색 부재가 각각, 고유의 슬라이딩 기구인 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 슬라이딩 가능하게 되어 있으며, 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구가 공통의 베이스상에 탑재되고, 상기 베이스는 베이스 슬라이딩 기구에 연결되어 슬라이딩 가능하도록 되어 있고, 상기 가스 분출구 근방에는 강대의 위치를 검출하는 위치 센서가 마련되어 있고, 상기 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 좌우의 폐색 부재가 슬라이딩하여 가스 분출구의 폭이 조정되고, 상기 위치 센서에서 검출된 강대의 위치 데이터에 기초하여 베이스 슬라이딩 기구가 베이스를 슬라이딩시키고, 베이스의 슬라이딩에 의한 오른쪽 슬라이딩 기구와 왼쪽 슬라이딩 기구의 슬라이딩에 의해 좌우의 폐색 부재가 이미 조정되어 있는 가스 분출구의 폭을 유지한 채 슬라이딩하도록 되어 있는 형태를 들 수 있다.

본 실시형태에서는, 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 제어가, 각각 고유의 슬라이딩 기구인 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 이루어지도록 되어 있다. 여기서 「슬라이딩 기구」란, 폐색 부재를 슬라이딩시키는 실린더 장치나, 슬라이딩 기판상을 슬라이딩하는 전동(電動) 슬라이더 장치 등으로 이루어진다. 실린더 장치를 이용할 경우에는 장치를 구성하여 슬라이딩하는 피스톤의 끝단에 폐색 부재를 장착해 두어, 피스톤의 슬라이딩에 따라 폐색 부재를 좌우로 슬라이딩 가능하게 구성할 수 있다. 또 전동 슬라이더 장치를 이용할 경우에는 전동 슬라이더와 폐색 부재를 와이어 등으로 연결해 두어, 전동 슬라이더가 슬라이딩 기판상을 좌우로 슬라이딩함에 따라 폐색 부재를 좌우로 슬라이딩 가능하게 구성할 수 있다.

예를 들어 프로세스 컴퓨터에 입력된 강대의 폭에 관한 데이터가 좌우의 슬라이딩 기구에 송신되고 이 송신 데이터에 기초하여 좌우의 슬라이딩 기구가 슬라이딩하여 가스 분출구의 폭이 원하는 폭으로 조정되도록 되어 있다.

그런데 환원 소둔로로부터 반송되어 온 강대는, 도금 포트 중의 용융 금속 내에 침지되어 도금 포트 내에 있는 싱크 롤을 통해 연직 상방으로 반송된 후, 이 연직 상방의 강대의 반송로 양측에 배치된 상기 가스 와이핑 장치로부터 분출된 가스에 의해 강대의 양측면에 부착된 용융 금속의 일부가 닦여서 원하는 부착량으로 조정되도록 되어 있다. 강대의 폭에 관한 데이터에 기초하여 가스 분출구의 폭이 원하는 폭으로 조정되어 있지만, 강대는 이 반송 과정에서 사행(蛇行)하여 그 중심 라인과 이미 폭 조정이 완료된 가스 분출구의 중심 라인이 어긋나는 경우가 가끔 있다.

그래서 본 실시형태에서는, 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구를 공통의 베이스상에 탑재해 두고 이 베이스를 베이스 슬라이딩 기구에 연결하여 슬라이딩 가능하게 해둔다. 또한 가스 분출구 근방에 강대의 위치를 검출하는 위치 센서를 마련해 두고 이 위치 센서로부터의 강대의 위치 데이터(강대의 중심 라인 위치 데이터, 혹은 강대의 좌우단의 위치 데이터)에 기초하여 베이스 슬라이딩 기구가 베이스를 원하는 만큼 슬라이딩시킴으로써 가스 분출구의 폭을 규정하는 좌우의 슬라이딩 기구의 상대 위치를 변화시키지 않도록 하여 그것들을 강대의 위치에 대응하도록 슬라이딩시키는 것이다.

이 베이스 슬라이딩 기구도 좌우의 슬라이딩 기구와 마찬가지로, 실린더 장치나 전동 슬라이더 장치 등으로 형성할 수 있다. 또 「가스 분출구 근방에는 강대의 위치를 검출하는 위치 센서가 마련되어 있으며」에 관하여, 위치 센서는 가스 분출구 근방 중에서도 가급적 가스 분출구에 가까운 장소에 마련되어 있는 것이 강대에 대한 가스의 분출을 보다 정밀하게 실행할 수 있는 관점에서 바람직하지만, 여기에서의 「근방」은, 예를 들어 포트 내에 있는 도금욕면에서 가스 와이핑 장치의 배치 위치의 상방까지 사이의 비교적 넓은 범위를 포함하는 것이다.

또 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 제어에 관한 다른 실시형태로서, 상기 좌우의 폐색 부재가 각각, 고유의 슬라이딩 기구인 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 슬라이딩 가능하도록 되어 있고, 상기 가스 분출구 근방에는 강판의 위치를 검출하는 위치 센서가 마련되어 있고, 상기 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 좌우의 폐색 부재가 슬라이딩하여 가스 분출구의 폭이 조정되고, 상기 위치 센서에서 검출된 강판의 위치 데이터에 기초하여, 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구가 좌우의 폐색 부재를 이미 조정되어 있는 가스 분출구의 폭을 유지한 채 슬라이딩하도록 되어 있는 형태를 들 수 있다.

본 실시형태에서 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 가스 분출구의 폭이 조정되는 것은 이미 설명한 실시형태와 같지만, 이들 좌우의 슬라이딩 기구는 공통의 베이스상에 탑재되지 않고 위치 센서로부터 수신한 강대의 위치 정보 데이터에 기초하여 좌우의 슬라이딩 기구가 동기하여 같은 방향으로 같은 양만큼 슬라이딩하고, 따라서 좌우의 폐색 부재를 이미 조정되어 있는 가스 분출구의 폭을 유지한 채 강대의 위치에 대응하도록 슬라이딩 제어하는 것이다.

또 강대의 좌우단으로부터 좌우의 폐색 부재 각각의 가스 분출구측 단부까지의 틈새가 같은 길이(s)가 되도록 조정되어 있으며 0≤s≤10mm의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명자들의 검증 결과에 기초한 것이며, 강대의 좌우단에서 좌우의 폐색 부재 각각의 가스 분출구측 단부까지의 틈새(s)가 0≤s≤10mm의 범위로 되어 있는 경우에 스플래시의 발생이 없거나 혹은 매우 적어 노즐 막힘이 발생하지 않는다는 것이 실증되었다.

이상의 설명으로 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 가스 와이핑 장치에 의하면, 가스 분출구를 형성하는 슬릿 내의 좌우의 폐색 부재의 가스 분출구측 단부와, 가스 와이핑 노즐의 중공 내에서 가스 유로를 획정하는 좌우의 정류편을 연결하는 매우 간단한 구조 개량에 의해, 가스 와이핑 노즐의 중공 내를 유통하여 온 가스가 가스 분출구에서 대폭 축류(縮流)되고 이 축류에 의해 주기적으로 소용돌이가 발생하여 이 소용돌이가 가스 흐름을 어지럽히는 작용이 발생하지 않게 되어, 어지럽혀진 가스 흐름에 기인하는 강대의 폭방향 단부에서의 오버코팅이나 스플래시를 완전히 해소할 수 있다.

도 1은, 용융 금속 도금 장치의 구성을 도시한 모식도이다.
도 2는, 가스 와이핑 장치의 일실시형태의 사시도이다.
도 3은, 도 2의 III-III선 단면도이다.
도 4는, 도 3의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는, 가스 와이핑 장치의 다른 실시형태의 횡단면도로서 도 3에 대응한 도면이다.
도 6은, 도 5의 VI-VI선 단면도이다.
도 7은, 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 기구의 일실시형태의 모식도이다.
도 8은, 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 기구의 다른 실시형태의 모식도이다.
도 9의 (a)는 해석 모델의 종단면도이고, (b)는 (a)의 b-b선 단면도이다.
도 10의 (a)는 비교예의 해석 결과를 도시한 도면이고, (b)는 실시예의 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 11은, 종래의 가스 와이핑 장치에서 슬라이딩 가능한 폐색 부재에서 가스가 급격하게 축류되는 것을 설명한 모식도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 가스 와이핑 장치의 실시형태를 설명하기로 한다.

(도금 장치)

도 1에 용융 금속 도금 장치를 모식도로 도시하였다. 동 도면에 도시한 도금 장치는, 용융 아연이나 용융 알루미늄 등의 용융 금속(M)으로 이루어진 도금욕이 수용되고, 그 내측에 미도시된 내화 연와 등이 라이닝되어 이루어진 도금 포트(Y) 내에 싱크 롤(R)이 회전 가능하게 배치되고, 미도시된 스나우트 등을 통해 환원 소둔로로부터 보내져 온 강대(K)가 용융 금속(M) 내에 침지되고, 싱크 롤(R)을 통해 연직 상방으로 반송되도록 되어 있다(X1방향).

연직 상방으로 반송된 강대(K)는, 그 양측면에 용융 금속이 부착되어 있는데, 도금 포트(Y)의 상방에는, 연직 상방으로 반송되는 강대(K)의 반송로 양측에 가스 와이핑 장치(10),(10)가 배치되어 있고, 이들 가스 와이핑 장치(10),(10)로부터 분출된 가스(공기, 질소, 불활성 가스 등)에 의해 강대(K)의 양측면에 부착된 용융 금속의 일부가 닦여서 원하는 부착량으로 조정되도록 되어 있다.

(가스 와이핑 장치의 실시형태 1)

도 2는, 도 1의 도금 장치를 구성하는 가스 와이핑 장치의 일실시형태를 사시도로 도시한 것이며, 도 3은, 도 2의 III-III선 단면도, 도 4는, 도 3의 IV-IV선 단면도이다.

도 2∼도 4에 도시한 가스 와이핑 장치(10)는, 중공의 가스 와이핑 노즐(1)과, 이 후방에 마련되어 가스가 상기 가스 와이핑 노즐(1)의 중공 내에 제공되는 가스 유입관(1b)에 가스를 공급하는 미도시된 가스 공급 장치(가스 공급원)로 대략 구성되어 있다.

그리고 가스 와이핑 노즐(1)은, 강대(K)의 폭방향으로 연장되게 마련되어 그 중공에서 가스를 분출하는 슬릿(1a')(그 전폭(全幅)은 T)을 가지며, 상기 슬릿(1a') 내에서 그 좌우의 영역을 폐색함과 동시에 상기 슬릿(1a')을 따라 슬라이딩 가능한(Y1방향) 좌우의 폐색 부재(2),(2)가 배치되어 있고, 이들 이간된 상기 좌우의 폐색 부재(2),(2) 사이의 슬릿 영역에 가스 분출구(1a)가 형성되어 있다.

가스 와이핑 노즐(1)의 내부 후방에는 가스 유입관(1b)이 연통되어 있으며, 그 전방에는 복수의 가스 도입구(1e)를 구비한 격벽(1d)이 마련되어 있다. 미도시된 가스 공급 장치로부터 제공된 가스는 가스 유입관(1b)을 통해(X2방향) 가스 와이핑 노즐(1) 내에 도입되고 가스 도입구(1e)를 통해 중공 내에 도입된다.

또 가스 와이핑 노즐(1)의 중공에 있어서, 좌우의 폐색 부재(2),(2) 각각의 가스 분출구측 단부(2a),(2a)로부터 격벽(1d)으로 연장되게 마련되는 좌우의 정류편(1c),(1c)이 배치되어 있고, 상기 좌우의 정류편(1c),(1c)과 중공의 상면 및 하면에 의해 획정된 공간이 가스 유로(GR)로 되어 있다.

가스 와이핑 장치(10)에서는, 좌우의 정류편(1c),(1c) 사이에 형성되는 가스 유로(GR)의 폭(t)과 가스 분출구(1a)의 폭(t)이 항상 동일해지도록 구성되어 있다. 즉, 좌우의 폐색 부재(2),(2) 각각의 가스 분출구측 단부(2a),(2a)에 대해 좌우의 정류편(1c),(1c)의 일단이 직교 자세로 고정되어 있으며, 또한 좌우의 정류편(1c),(1c)의 타단은 격벽(1d)과 완전히 끊어진 구조를 보이고 있기 때문에 가스 분출구(1a)의 폭(t)과 가스 유로(GR)의 폭(t)을 모두 같은 폭으로 가변 조정할 수 있다.

좌우의 폐색 부재(2),(2)의 슬라이딩(Y1방향)에 의해 가스 분출구(1a)의 폭(t)이 조정 가능하게 되어 있으며 예를 들어 700∼1800mm정도의 사이에서 변화되는 강대(K)의 폭과 가스 분출구(1a)의 폭(t)을 동일하게 조정하는 조정 형태나, 가스 분출구(1a)의 폭(t)을 강대(K)의 폭 좌우로부터 각각 10mm정도 넓힌 폭으로 조정하는 조정 형태 등이 있으며, 강대(K)의 폭 변화에 따라 원하는 만큼 가스 분출구(1a)의 폭(t)이 조정된다.

또 좌우의 폐색 부재(2),(2)의 슬라이딩 형태는, 양쪽이 동기하여 같은 양만큼 슬라이딩하는 형태나, 좌우의 폐색 부재 중 어느 한쪽만 슬라이딩하는 형태 등이 있다.

도 3으로도 알 수 있듯이, 복수의 가스 도입구(1e)에서 가스 유로(GR) 내로 도입된 가스(X3방향) 중 특히 가스 유로(GR)의 좌우단에서 정류편(1c),(1c)을 따라 흐르는 가스는, 연속되는 정류편(1c)과 폐색 부재(2)의 가스 분출구측 단부(2a)를 통해 가스 분출구(1a)로부터 원활하게 토출된다(X4방향).

즉, 가스 와이핑 노즐(1)의 중공 내를 유통하여 온 가스가 가스 분출구(1a)에서 급격히 축류되고 이 축류에 의해 주기적으로 소용돌이가 발생하여 이 소용돌이가 가스 흐름을 어지럽히는 작용은 발생할 수 없다. 이로써, 생성되는 소용돌이에 의해 어지럽혀진 가스 흐름에 기인하는 강대의 폭방향 단부에서의 오버코팅이나 스플래시를 완전히 해소할 수 있다.

(가스 와이핑 장치의 실시형태 2)

도 5는, 가스 와이핑 장치의 다른 실시형태의 횡단면도로서 도 3에 대응하는 형태로 도시한 것이며, 도 6은 도 5의 VI-VI선 단면도이다.

도시한 가스 와이핑 장치(10A)는, 가스 유로(GR)내에서, 중공의 상면에는 하면까지 도달하지 않는 하강편(3a)이 고정되고, 이 하강편(3a)으로부터 떨어진 위치의 중공의 하면에는 상면까지 도달하지 않는 상승편(3b)이 고정되어 있으며, 가스 도입구(1e)에서 가스 유로(GR)로 도입된 가스가 이들 하강편(3a)과 상승편(3b)을 유통하는 과정(X3＇)에서 정류되도록 되어 있다.

좌우의 정류편(1c),(1c)의 타단은 상승편(3b)이나 하강편(3a)보다 전방 위치에 있으며 가스 분출구(1a)의 폭 변동에 따라 이들 앞에서 슬라이딩한다.

이 정류에 의해 복수의 가스 도입구(1e)를 통해 도입된 가스의 유속이나 압력이 가스 유로(GR)의 폭방향에서 가급적 균일화되어 유속이나 압력이 동일한 가스가 강대(K)의 폭방향에 걸쳐 제공되게 된다.

본 실시형태의 가스 와이핑 장치(10A)에 의해서도, 복수의 가스 도입구(1e)로부터 가스 유로(GR) 내에 도입된 가스 중 특히 가스 유로(GR)의 좌우단에서 정류편(1c),(1c)을 따라 흐르는 가스는, 연속되는 정류편(1c)과 폐색 부재(2)의 가스 분출구측 단부(2a)를 개재하여 가스 분출구(1a)에서 원활하게 토출되어 소용돌이가 발생하여 가스 흐름이 어지럽혀지는 작용은 발생할 수 없다.

(좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 기구의 실시형태 1)

다음으로 도 7을 참조하여 가스 와이핑 장치(10)를 들어 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 기구의 실시형태 1을 설명하기로 한다.

도시하는 슬라이딩 기구에서, 좌우의 폐색 부재(2),(2)는, 각각 고유의 왼쪽 슬라이딩 기구(5A)와 오른쪽 슬라이딩 기구(5B)에 의해 좌우에 슬라이딩 가능하도록 되어 있고, 또한 왼쪽 슬라이딩 기구(5A)와 오른쪽 슬라이딩 기구(5B)가 공통의 베이스(6)상에 탑재되고, 이 공통의 베이스(6)는 베이스 슬라이딩 기구(7)에 연결되어 슬라이딩 가능하도록 되어 있다.

왼쪽의 폐색 부재(2)와 왼쪽 슬라이딩 기구(5A)를 구성하는 전동 슬라이더는, 2개의 와이어(W1),(W1)에 의해 풀리(9)를 통해 대략 환형으로 연결되어 있고, 이로써 왼쪽 슬라이딩 기구(5A)가 좌우로 슬라이딩했을 때에(Z1방향), 왼쪽 폐색 부재(2)도 동기하여 좌우로 슬라이딩 가능하도록 되어 있다(Z1＇방향). 마찬가지로, 오른쪽 폐색 부재(2)와 오른쪽 슬라이딩 기구(5B)를 구성하는 전동 슬라이더도, 2개의 와이어(W2),(W2)에 의해 풀리(9)를 통해 대략 환형으로 연결되어 있고, 오른쪽 슬라이딩 기구(5B)가 좌우로 슬라이딩했을 때에(Z2방향), 오른쪽의 폐색 부재(2)도 동기하여 좌우로 슬라이딩 가능하도록 되어 있다(Z2＇방향).

또한 왼쪽 슬라이딩 기구(5A)와 오른쪽 슬라이딩 기구(5B)를 탑재하는 공통의 베이스(6)는, 베이스 슬라이딩 기구(7)를 구성하는 전동 실린더로 슬라이딩 가능하도록 되어 있고, 원하는 폭(t)의 가스 분출구(1a)를 규정하도록 위치 결정된 좌우의 폐색 부재(2),(2)의 슬라이딩을 가능하게 하는 좌우 슬라이딩 기구(5A),(5B)의 위치를 고정시킨 상태에서 베이스 슬라이딩 기구(7)에서 베이스(6)가 슬라이딩함으로써 반송 도중에 사행하는 강대(K)의 센터 라인(CL2)과 가스 분출구(1a)의 센터 라인(CL1)을 일치시키는 제어가 실행된다.

구체적으로는, 프로세스 컴퓨터(PC)로부터 반송되는 강대(K)의 폭에 관한 데이터가 좌우의 슬라이딩 기구(5A),(5B)에 송신되고, 이 송신 신호에 기초하여 좌우의 슬라이딩 기구(5A),(5B)가 슬라이딩하여 좌우의 폐색 부재(2),(2)를 슬라이딩시켜 원하는 폭(t)의 가스 분출구(1a)를 형성한다.

한편 반송로를 지나는 강대(K)의 좌우단 근방을, 가스 분출구(1a)의 근방에 배치된 2조의 위치 센서(4),(4)가 센싱하고 있으며, 이 센싱 데이터가 베이스 슬라이딩 기구(7)에 송신되도록 되어 있다. 좌우의 위치 센서(4),(4)로부터의 센싱 데이터에 의해 가스 분출구(1a)의 근방 위치에 있는 강대(K)의 센터 라인(CL2)이 산출되고, 가스 분출구(1a)의 센터 라인(CL1)과 일치하지 않는 경우에는 그 차분량만큼 베이스 슬라이딩 기구(7)와 베이스(6)가 슬라이딩하고(Z3방향), 이 베이스(6)의 슬라이딩에 의해 거기에 탑재되어 있는 좌우의 슬라이딩 기구(5A),(5B)가 동기 슬라이딩함에 따라 좌우의 폐색 부재(2),(2)가 슬라이딩하여 가스 분출구(1a)와 강대(K) 양쪽의 센터 라인(CL1),(CL2)이 일치하도록 제어된다.

(좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 기구의 실시형태 2)

다음으로 도 8을 참조하여 가스 와이핑 장치(10)를 들어 좌우의 폐색 부재의 슬라이딩 기구의 실시형태 2를 설명하기로 한다.

도시하는 슬라이딩 기구와 도 7에 도시한 슬라이딩 기구의 차이점은, 도시하는 슬라이딩 기구에서는 좌우의 슬라이딩 기구(5A),(5B)가 공통 베이스상에 탑재되지 않은 점, 도시하는 좌우의 슬라이딩 기구(5A),(5B)는 원하는 폭(t)의 가스 분출구(1a)를 형성한 후 강대(K)의 사행에 따라 양쪽이 동기하여 같은 양만큼 슬라이딩함으로써 강대(K)의 사행에 추종하는 점이다. 또한 강대(K)의 우단(ed)만을 1개의 위치 센서(4A)로 센싱하는 것인데, 이 위치 센서(4A)는 위치 센서 슬라이드 기구(8)에 의해 슬라이딩 가능하게 되어 있는 점이다.

강대(K)의 사행에 추종하도록 위치 센서 슬라이드 기구(8)에서 위치 센서(4A)가 슬라이딩하면서 강대(K)의 우단(ed)을 센싱하고, 이 센싱 데이터가 좌우의 슬라이딩 기구(5A),(5B)에 송신되어 양쪽이 같은 방향으로 같은 양만큼 슬라이딩함으로써 좌우의 폐색 부재(2),(2)가 같은 방향으로 같은 양만큼 슬라이딩하고, 가스 분출구(1a)에 대해 강대(K)의 우단(ed)이 원하는 위치로 위치 결정되도록 제어된다.

[스플래시의 정도를 검증한 난류 해석과 그 결과]

본 발명자들은 도 9의 (a),(b)에서 모의하는 해석 모델을 컴퓨터 내에서 작성하여 LES 난류 해석(LES: 해석 셀보다 큰 소용돌이를 모델화하지 않고 직접 계산하는 비정상 난류 해석 수법)을 수행하였다. 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 강대의 폭(t1)은 150mm, 가스 토출구의 내폭(t2), 가스 분사폭(t3)도 150mm로 하고, 가스 토출구의 높이(t4)는 1.2mm, 강대를 사이에 두고 대향하는 2개의 가스 와이핑 장치의 가스 토출구 간격(t5)은 20mm로 하였다. 또 가스 토출구내의 공기압은 40kPa로 하였다.

모델화시에는 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 강대의 중심으로부터 반만큼의 범위를 모델화했다(모델의 총 셀수는 2654640개). 컴퓨터 화면에 형성된 해석 결과도 중 도 11의 종래예를 모델화한 해석 결과도를 도 10의 (a)에, 본 발명에 상당하는 실시예를 모델화한 해석 결과도를 도 10의 (b)에 각각 도시하였다.

도 10의 (a)의 우단 영역에서는 공기의 흐름 방향이 오른쪽 경사 상방 및 오른쪽 경사 하방으로 경사져 흐르고 있는데 반해(이것은, 스플래시가 크다는 것을 실증하고 있다), 도 10의 (b)의 우부 영역에서는 공기의 흐름 방향이 오른쪽 경사 상방이나 오른쪽 경사 하방으로 경사지는 비율이 현격히 적어 스플래시의 발생이 극히 적다는 것이 실증되었다.

[도금 처리시의 강대의 통판(通板) 속도(반송 속도) 범위에 관한 실험과 그 결과]

본 발명자들은, 도 3, 4에 도시한 가스 와이핑 장치(실시예)와 도 11에 도시한 종래의 가스 와이핑 장치(비교예)를 각각 적용했을 때의 강대의 통판 속도에 관한 가능 범위를 특정하는 실험을 하였다. 구체적으로는, 강대의 두께가 0.4mm, 폭이 1200mm의 사이즈이고 강대의 좌우단에서 가스 분출구 단부까지의 틈새를 0mm로 하여, 도금용 용융 금속인 아연의 부착량을 강대의 양면에 120g/m²가 되는 통판 속도 범위를 검증했다. 도 5, 6에 도시한 실시형태 2에 관한 가스 와이핑 장치에서 본 실험은 수행하지 않았으나, 실시형태 2의 가스 와이핑 장치의 경우에는 실시형태 1의 가스 와이핑 장치에 대해 하강편과 상승편에 의한 가스의 정류 효과를 더 기대할 수 있기 때문에 도 3, 4에 도시한 가스 와이핑 장치에서의 실험 효과보다 한층 더 높은 효과가 나타나는 것은 명확하다는 것을 여기에 부언해 둔다.

실험 결과를 이하의 표 1에 나타내었다. 표 1에서, ○는 스플래시의 발생이 적어 강대에 재부착되지 않는 결과이며, △는 스플래시의 발생에 의해 노즐에는 부착되지만 강대에는 재부착되지 않는 결과이며, ×는 스플래시의 발생이 많아 노즐에 부착되고 강대에 재부착되는 결과이다.

표 1에 도시한 바와 같이 실시예의 가스 와이핑 장치에서는, 통판 속도 최고 240mpm까지의 범위에서 통판시킨 경우에 스플래시가 강대에 재부착되지 않는다는 것이 확인되었다.

한편 비교예의 가스 와이핑 장치에서는, 마찬가지의 효과를 기대할 수 있는 통판 속도 범위는 최고 180mpm까지의 범위였다.

본 실험 결과로부터, 종래의 가스 와이핑 장치를 적용한 경우와 비교하여 통판 속도를 3할 이상이나 빠르게 한 조업이 가능해진다는 것이 실증되었다.

[강대의 좌우단에서 가스 분출구 단부까지의 틈새의 최적 범위를 검증한 실험과 그 결과]

본 발명자들은 또한 강대의 좌우단에서 가스 분출구 단부까지의 틈새를 다양하게 변화시켜 스플래시의 발생의 대소와, 강대에의 재부착 유무에 관하여 실험을 하였다. 이미 설명한 표 1에 각종 조건과 실험 결과를 나타낸다.

본 실험 결과로부터, 비교예에 비해 실시예는 가스 원압이 높고 통판 속도가 빠른 영역에서도 양호한 결과가 되었다. 또 실시예의 실험 결과로부터, 강대의 좌우단에서 가스 분출구 단부까지의 틈새는 0mm∼10mm의 범위가 바람직하다는 것이 실증되었다.

이상, 본 발명의 실시형태를 도면을 이용하여 상술하였으나, 구체적인 구성은 이 실시형태로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서의 설계 변경 등이 있어도 그것들은 본 발명에 포함되는 것이다.

1…가스 와이핑 노즐, 1a…가스 분출구, 1a'…슬릿, 1b…가스 유입관, 1c…정류편, 1d…격벽, 1e…가스 도입구, 2…폐색 부재, 2a…폐색 부재의 가스 분출구측 단부, 3a…하강편, 3b…상승편, 4,4A…위치 센서, 5A…왼쪽 슬라이딩 기구, 5B…오른쪽 슬라이딩 기구, 6…베이스(공통의 베이스), 7…베이스 슬라이딩 기구, 8…위치 센서 슬라이드 기구, 10,10A…가스 와이핑 장치, M…용융 금속(도금욕), K…강대, Y…도금 포트, R…싱크 롤, W1,W2…와이어, PC…프로세스 컴퓨터, CL1…가스 분출구의 센터 라인, CL2…강대의 센터 라인, ed…강대의 우단 엣지

Claims (6)

1. 강대의 표면에 가스를 분사하여 상기 표면의 도금용 용융 금속의 부착량을 조정하는 중공(中空)의 가스 와이핑 노즐을 구비한 가스 와이핑 장치로서,
   상기 가스 와이핑 노즐은, 강대의 폭방향으로 연장되게 마련하여 상기 중공으로부터 가스를 분출하는 슬릿과, 가스를 상기 중공에 도입하는 가스 도입구를 구비한 격벽을 구비하고 있으며,
   상기 슬릿에는, 강대의 폭에 따라 좌우 영역을 폐색함과 동시에 상기 슬릿을 따라 슬라이딩 가능한 좌우의 폐색 부재가 배치되고, 또한 이간된 상기 좌우의 폐색 부재 사이에 가스 분출구가 형성되어 있고,
   상기 중공에 있어서, 상기 좌우의 폐색 부재 각각의 가스 분출구측 단부로부터 상기 격벽으로 연장되게 마련되는 좌우의 정류편이 배치되고, 상기 좌우의 정류편 사이에 가스 유로가 형성되어 있고,
   상기 가스 분출구의 폭과 상기 가스 유로의 폭이 같은 가스 와이핑 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 좌우의 폐색 부재 및 상기 좌우의 정류편이 동기 슬라이딩하여 가스 분출구의 폭과 가스 유로의 폭을 조정하는 가스 와이핑 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 가스 와이핑 노즐의 상기 중공에 있어서, 그 상면에는 하면까지 도달하지 않는 하강편이 고정되고, 이 하강편으로부터 떨어진 위치의 하면에는 상면까지 도달하지 않는 상승편이 고정되어 있고,
   가스 도입구로부터 가스 유로에 도입된 가스는 하강편과 상승편을 유통하는 과정에서 정류되도록 되어 있는 가스 와이핑 장치.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 좌우의 폐색 부재가 각각, 고유의 슬라이딩 기구인 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 슬라이딩 가능하도록 되어 있고,
   왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구가 공통의 베이스상에 탑재되고, 상기 베이스는 베이스 슬라이딩 기구에 연결되어 슬라이딩 가능하도록 되어 있고,
   상기 가스 분출구의 근방에는 강대의 위치를 검출하는 위치 센서가 마련되어 있고,
   상기 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 좌우의 폐색 부재가 슬라이딩하여 가스 분출구의 폭이 조정되고,
   상기 위치 센서에서 검출된 강대의 위치 데이터에 기초하여 베이스 슬라이딩 기구가 베이스를 슬라이딩시키고, 베이스의 슬라이딩에 의한 오른쪽 슬라이딩 기구와 왼쪽 슬라이딩 기구의 슬라이딩에 의해 좌우의 폐색 부재가 이미 조정되어 있는 가스 분출구의 폭을 유지한 채 슬라이딩하도록 되어 있는 가스 와이핑 장치.
5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 좌우의 폐색 부재가 각각, 고유의 슬라이딩 기구인 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 슬라이딩 가능하도록 되어 있고,
   상기 가스 분출구 근방에는 강대의 위치를 검출하는 위치 센서가 마련되어 있고,
   상기 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구에 의해 좌우의 폐색 부재가 슬라이딩하여 가스 분출구의 폭이 조정되고,
   상기 위치 센서에서 검출된 강대의 위치 데이터에 기초하여, 왼쪽 슬라이딩 기구와 오른쪽 슬라이딩 기구가 좌우의 폐색 부재를 이미 조정되어 있는 가스 분출구의 폭을 유지한 채 슬라이딩하도록 되어 있는 가스 와이핑 장치.
6. 청구항 4 또는 5에 있어서,
   강대의 좌우단에서 좌우의 폐색 부재 각각의 가스 분출구측 단부까지의 틈새가 같은 길이(s)가 되도록 조정되어 있으며 0≤s≤10mm의 범위인 가스 와이핑 장치.

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