KR20140027419A - 메니스커스 코팅 장치 및 방법 - Google Patents

메니스커스 코팅 장치 및 방법 Download PDF

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래리 이. 패렐라
폴 브이. 자내빅시우스
조지 에이. 패러스코스
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에이케이 스틸 프로퍼티즈 인코포레이티드
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Abstract

금속 스트립의 적어도 한쪽 표면을 코팅하기 위한 메니스커스 코팅 장치 및 방법은 조정 가능한 코팅 트레이, 코팅 트레이에 인접하여 배치된 롤 봉입물, 조정 가능한 배플, 및/또는 롤 봉입물을 밀봉하는 것을 돕도록 동작 가능한 가스 전달 디바이스를 가지는 장치를 포함한다.

Description

메니스커스 코팅 장치 및 방법{MENISCUS COATING APPARATUS AND METHOD}
우선권
본 출원은 그 개시 내용이 참조에 의해 본원에 통합되는, "메니스커스 코팅 장치를 위한 배플 시스템"이라는 명칭으로 2011년 5월 27일 출원된 미국 특허 가출원 제61/490,862호에 대해 우선권을 주장한다.
금속 스트립의 내식성은 아연과 같은 용융 금속으로 스트립을 코팅하는 것에 의해 향상될 수 있다. 금속 스트립을 담금질하고, 봉입물에서 유지되는 보호 분위기(protective atmosphere)에서 코팅하기 위한 금속 스트립의 표면을 준비하고, 그런 다음 용융 금속으로 금속 스트립을 코팅하도록 용융 금속의 조에 금속 스트립을 침지하는 것이 공지되어 있다.
침지조는 금속 스트립의 일관적인 제품 품질을 보장할 수 없다. 예를 들어, 침지조를 통하여 금속 스트립을 안내하는 포트 롤(pot roll)들의 표면 상태에서의 변화는 마크 또는 긁힘 뿐만 아니라 비균일한 두께 형성과 같은 금속 스트립에 악영향을 유발할 수 있다. 또한, 침지조 방법은 때때로 포트 롤들과 함께 큰 용융 금속 저장부를 요구하고, 이는 제조 및 보수 유지에 많은 비용이 들게 한다.
메니스커스 코팅 방법은 참조에 의해 본원에 통합되는 "금속 스트립을 메니스커스 코팅하기 위한 장치"라는 명칭으로 1995년 9월 26일자 특허된 미국 특허 제5,453,127호, 및 "메니스커스 코팅 금속 스트립"이라는 명칭으로 1995년 3월 21일자 특허된 미국 특허 제5,399,376호에 개시됨으로써 공지되어 있다. 금속 스트립은 처리된다(예를 들어, 금속 스트립은 금속 스트립이 코팅 금속으로 코팅되기 전에 코팅 금속의 용융점 가까운 온도를 달성하도록 노에서 가열되거나, 또는 가열 및 냉각된다). 이러한 처리 후에, 금속 스트립은 용융 코팅 금속의 풀을 유지하는 코팅 트레이에 도달하도록 봉입물 내의 보호, 때때로 비산화 분위기를 통과한다. 금속 스트립은 전형적으로 용융 금속의 풀에 근접하여 통과하고, 표면 장력은 용융 금속 표면과 금속 스트립 사이의 갭을 연결하고, 용융 금속이 스트립을 코팅하는 것을 가능하게 한다.
미국 특허 제5,453,127호 미국 특허 제5,399,376호
본 출원은 보호 분위기를 수용하는 봉입물 내로 주위 공기의 진입을 최소화하는 것에 의해 보호 봉입물의 외측에서 스트립의 코팅을 제공하는 메니스커스 코팅 장치를 기술한다.
명세서는 본 발명을 특정하게 지적하고 명확하게 청구하는 청구항들에 의해 끝내지만, 본 발명은 동일한 도면 부호가 동일한 요소들을 식별하는 첨부 도면과 관련하여 특정 예의 다음의 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 메니스커스 코팅 장치의 정면도;
도 2는 제 1 예시적인 쌍의 배플들을 포함하는 도 1의 예시적인 코팅 장치의 사시도;
도 3은 제 2 예시적인 쌍의 배플들을 포함하는 도 1의 예시적인 코팅 장치의 사시도;
도 4는 다수의 씰들을 구비한 예시적인 배플의 정면도;
도 5는 제 1 예시적인 쌍의 가스 전달 디바이스들을 포함하는 도 1의 장치의 정면도;
도 6은 제 2 예시적인 쌍의 가스 전달 디바이스들을 포함하는 도 1의 장치의 정면도;
도 7은 제3예시적인 쌍의 가스 전달 디바이스들을 포함하는 도 1의 장치의 정면도.
도면은 임의의 방식으로 제한하도록 의도되지 않으며, 본 발명의 다양한 실시예들이 다양한 다른 방식으로 수행될 수 있고, 도면에 필수적으로 도시되지 않은 것들을 포함하는 것이 고려된다. 명세서에 통합되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 다수의 양태를 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하도록 작용하지만, 본 발명은 정밀하게 도시된 배열로 한정되지 않는다.
본 발명의 특정 예들의 다음의 설명은 본 발명의 범위를 한정하도록 사용되지 않아야 한다. 본 발명의 다른 예들, 특징들, 양태들, 실시예들, 및 이점은 다음의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 될 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 본 발명으로부터 모두 벗어남이 없이 다른 상이하고 분명한 양태일 수 있다. 따라서, 도면과 상세한 설명은 특성에 있어서 예시적이고 비제한적인 것으로서 간주되어야 한다.
위에서 참조에 의해 통합되는 미국 특허 제5,453,127호 및 제5,399,376호에 개시된 바와 같이, 금속 스트립은 용융 금속으로 코팅되도록 메니스커스 코팅 장치를 통하여 전진된다. 코팅 전에 금속 스트립은 세척되고 코팅 접착에 악영향을 미칠 수 있는 임의의 산화물 또는 다른 물질들이 없어야만 한다. 이러한 표면 준비 및 처리는 본 발명의 기술 분야에서 널리 공지되어 있다. 온도에 대하여, 금속 스트립은 본 발명의 기술 분야에서 또한 널리 공지된 바와 같이 노에서 가열되거나, 또는 노에서 가열된 다음 냉각될 수 있다.
금속 스트립이 코팅에 접근함으로써, 이러한 준비된 상태는 유지되어야만 한다. 이러한 것은 본 발명의 기술 분야에서 또한 널리 공지되고 미국 특허 제5,435,127호에 기술되어 있는 바와 같은 특별화된 보호 분위기를 가진 롤 봉입물(roll enclosure)에서 준비된 스트립을 봉입하는 것에 의해 행해질 수 있다. 롤 봉입물은 코팅 전에 스트립의 형상으로 유지하는 것을 돕는 형상화 롤과 함께 보호 환경에서 코팅 트레이를 수용하는 실질적으로 봉입된 챔버일 수 있다. 금속 스트립은 봉입물 내에서 용융 금속으로 코팅되도록 코팅 트레이를 지나서 전진한다.
본 발명의 실시예에 따라서, 메니스커스 코팅 장치의 코팅 트레이는 롤 봉입물 외측에 배치된다. 본 발명은 롤 봉입물 내에서 보호 분위기를 유지하는 메니스커스 코팅 장치의 실시예를 기술하는 한편, 코팅 트레이는 롤 봉입물의 외측에 배치된다. 본 발명의 메니스커스 코팅 장치는, 스트립이 봉입물을 나가는 것을 허용하는 한편 다음에 기술되는 바와 같이 롤 봉입물 내로 주위 공기의 진입을 최소하하는 물리적 또는 압축 가스 배리어를 포함한다. 또한, 기술된 물리적 또는 압축 가스 배리어는 보호 분위기를 유지하는 것을 도우며, 특히 스트립이 봉입물을 나간 후에 용융 금속 코팅이 스트립에 도포될 때까지 스트립 주위에 무산소, 또는 적어도 실질적으로 무산소를 유지하는 것을 돕는다.
코팅 트레이는 금속 스트립의 표면에 용융상(molten phase)으로 코팅 금속을 전달하는 상부 립(top lip)을 포함한다. 메니스커스 코팅 스트립은 본 발명의 기술 분야에서 널리 공지되어 있으며, 적절한 트레이들은 무엇보다도 미국 특허 제5,453,127호 및 제5,399,376호에 기술된 것들을 포함한다. 스트립은 탄소강, 스테인리스강, 또는 임의의 다른 적절한 금속 스트립을 포함할 수 있다. 코팅 금속은 본 발명의 기술 분야에서 공지된 바와 같이 아연, 알루미늄, 마그네슘, 주석, 턴 메탈(납과 주석을 포함하는), 또는 다른 적절한 코팅 금속을 포함할 수 있다.
금속 스트립은 롤 봉입물의 커버를 통해 코팅 트레이를 향하여 전진된다. 특히, 금속 스트립은 다음에 추가로 기술되는 바와 같이 롤 봉입물의 커버에 있는 구멍의 스트립 수용부를 통하여 전진된다. 롤 봉입물의 커버에 있는 구멍은 금속 스트립을 수용하지 못하는 적어도 하나의 개구부를 포함한다. 구멍은 커버의 가장자리 사이로 완전히 또는 적어도 부분적으로 연장할 수 있다.
다음에 추가로 기술되는 조정 가능한 플레이트 또는 배플은 커버에 있는 구멍의 개구부의 전부 또는 일부를 덮는데 조정된다. 배플은 롤 봉입물 내에 또는 커버의 상부에서와 같이 롤 봉입물의 외측에 배치될 수 있다. 하나 이상의 씰들은 배플과 코팅 트레이 사이에, 또는 코팅 트레이와 롤 봉입물의 커버 사이에 배치될 수 있다. 배플 및/또는 씰들에 의한 코팅 트레이들의 코팅 립(coating lip)들과 커버 사이의 영역의 격리는 그 영역에서 정압(positive pressure)의 가스의 전개를 허용할 수 있으며, 이는 코팅 립들과 스트립 사이의 거리가 더욱 커지는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 메니스커스에서 지지되지 않는 용융 금속은 중력과 표면 장력 사이의 밸런스인 하향 당김을 통해서 아래로 휜다. 주어진 표면 장력에 대하여, 표면 장력이 용융 금속을 보유하도록 더이상 충분히 높지 않음으로써, 메니스커스가 낙하하기 전에 스트립 거리에 대해 최대 립이 있거나, 또는 휨 형성으로부터 빠져 나가 중력을 따라 아래로 낙하한다. 메니스커스 아래에서 압력의 증가는 스트립 거리에 대해 보다 큰 립을 허용하도록 중력에 대응할 수 있다. 압력을 조정하는 것은 스트립에 대하여 립이 증가함으로써 메니스커스 코팅 공정이 저압에서 시작되는 것을 가능하게 하고 압력을 증가시킬 수 있다. 스트립 거리에 대해 보다 큰 립은 예를 들어 증가된 양의 스트립 형상 변화 가능성을 가능하게 할 수 있다.
도 1을 참조하여, 한 쌍의 수평 배치된 코팅 트레이(10)들이 도시된다. 한 쌍의 코팅 트레이(10)들이 도시되었지만, 본 발명의 실시예는 단일 코팅 트레이(10)를 포함할 수 있다. 각 코팅 트레이(10)는 상부 립(12), 저부 가장자리(14), 및 상부 립(12)과 저부 가장자리(14) 사이에서 연장하는 립 인접 측벽(16)을 포함한다. 상부 립(12) 및/또는 코팅 트레이(10)는 세라믹, 플라스틱 세라믹, 금속, 비직조 물질, 및/또는 다른 적절한 물질 및 그 조합으로 구성된다. 코팅 트레이(10)는 가스 버너 및/또는 유도 가열을 통해 가열될 수 있다. 각 상부 립(12)은 코팅 금속으로 금속 스트립(20)의 적어도 하나의 표면(18)을 코팅할 수 있다. 금속 스트립(20)이 코팅 트레이(10)에 이웃하여 지나갈 때, 표면 장력은 코팅 금속으로 금속 스트립(20)을 코팅하도록 상부 립(12)에 있는 용융 금속과 금속 스트립(20) 사이의 갭을 연결한다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 다른 코팅 트레이 구성이 또한 코팅 장치에서 사용될 수 있다.
코팅 금속은 아연, 알루미늄, 주석, 및/또는 턴 금속(납과 주석을 포함하는), 또는 금속 스트립을 코팅하도록 사용 가능한 다른 용융 금속과 같은 용융 금속을 포함한다. 적절한 코팅 금속들은 본 발명의 기술 분야에서 널리 공지되어 있다. 하나 이상의 코팅 트레이가 사용되는 경우에, 각 코팅 트레이는 동일한 코팅 금속, 또는 다른 코팅 금속들이 금속 스트립(20)의 양측에 도포되도록 다른 코팅 금속을 수용할 수 있다. 금속 스트립(20)의 제 1 표면(18)은 제 1 코팅 금속으로 코팅될 수 있으며, 제 2 반대 표면(18)은 제 2 코팅 금속으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 금속 스트립(20)의 한쪽은 주석 코팅으로 코팅될 수 있으며, 금속 스트립(20)의 다른 측은 아연 또는 턴 금속 코팅으로 코팅될 수 있다.
도 1을 참조하여, 커버(24)를 가지는 롤 봉입물(22)은 인접하여 배치되고 다른 거리로 이격될 수 있는 코팅 트레이(10)들 아래에 있다. 본 명세서에서 교시를 고려하여 당업자에게 명백한 바와 같은 위치선정 디바이스는 코팅 트레이(10)들을 필요한 위치로 조정하도록 사용될 수 있다. 상부 립(12)들 사이의 거리는 적어도, 금속 스트립(20)의 통과를 허용하고 상부 립(12)들을 통해 금속 스트립(20)의 표면(18)의 메니스커스 코팅을 제공하는데 충분하여야 한다.
적어도 하나의 롤(26)은 롤 봉입물(22) 내에 배치될 수 있다. 한 쌍의 롤(26)들은 롤 봉입물(22)의 커버(24) 앞 및 아래에 배치되도록 도 1의 실시예에서 도시된다. 롤(26)은 금속 스트립이 롤 봉입물(22)의 커버(24)를 향하여 및 코팅 트레이(10)들을 향하여 롤(26)들을 지나감으로써 금속 스트립(20)을 형상화 및/또는 평탄화하도록 구성된다. 이러한 형상화 롤들은 본 발명의 기술 분야에서 공지되어 있다.
롤 봉입물(22)의 커버(24)는 구멍(28)을 포함한다. 커버 부분(24)에 있는 구멍(28)의 일부는 다음에 기술되는 바와 같이 금속 스트립(20) 가까이 있는 롤 봉입물(22) 내로 공기의 진입을 최소화하도록 또는 코팅에 앞서 주위 대기와의 금속 스트립의 접촉을 최소화하도록 배플들에 의해 덮여질 수 있다. 구멍(28)은 코팅 동안 금속 스트립(20)에 의해 점유된 구멍(28)의 부분인 스트립 수용부(30), 및 코팅 동안 금속 스트립(20)에 의해 점유되지 않은 구멍(28)의 임의의 부분인 적어도 하나의 개구부(32)를 포함한다(도 2). 도 1을 다시 참조하여, 스트립 수용부(30)는 금속 스트립(20)을 수용하는 크기 및 형상이다. 금속 스트립(20)은 스트립 폭 및 두께를 가지며, 구멍(28)은, 구멍(28)의 전체가 금속 스트립(20)을 수용하지 못하고 오직 스트립 수용부(30)가 금속 스트립(20)을 수용하도록 금속 스트립(20)의 스트립 폭 및 두께보다 큰 구멍 폭 및 두께를 가진다. 어떠한 개구부(32)도 금속 스트립(20)의 일부를 수용하지 못한다.
적어도 하나의 조정 가능한 플레이트 또는 배플(34)은 개구부(32)의 일부 또는 전부를 덮도록 배치될 수 있다. 배플(34)은 예를 들어 독일, D-57482 벤덴에 소재한 EMG-Automation GmBH; 미국, 일리노이, 이타스카에 소재한 Keyence Corporation; 미국, 일리노이, 호프만 이스테이트에 소재한 FMS Force Measuring Systems AG; 및 독일, 44227 도르트문트에 소재한 Microsonic GmbH; 본 명세서의 교시를 고려하여 당업자에게 명백한 것과 같은 가장자리 감지 시스템을 통해 필요한 위치로 수동 및/또는 자동으로 조정될 수 있다.
도 2를 참조하여, 개구부(32)는 금속 스트립(20)을 수용하는 스트립 수용부(30)를 둘러싼다. 배플(34)은 개구부(32) 위에 배치된다. 배플(34)들은 롤 봉입물(22)의 커버(24)의 개구부(32)들을 통해 롤 봉입물(22) 내로 주위 공기의 실질적인 누설을 방지하고, 코팅 트레이(10)들의 상부 립(12)과 커버(24) 아래에 한정된 공간(S) 내에서 정압을 제공하는 것을 돕는다.
도 2는 평탄부(36)를 포함하는 배플(34)의 실시예를 도시한다. 평탄부(36)는 롤 봉입물(22)의 커버(24)의 구멍(28)의 개구부(32) 위에 배치된다. 도 3은 평탄부(36)와 측벽부(38)를 포함하는 배플(34)의 다른 실시예를 도시한다. 평탄부(36)는 스트립 수용부(30)를 마주하는 내부 가장자리(40)를 포함하고, 측벽부(38)는 금속 스트립이 구멍(28)의 스트립 수용부(30)를 통해 수용됨으로써 금속 스트립(20)의 측부 가장자리에 인접하도록 내부 가장자리(40)로부터 위로 연장한다. 측벽부(38)는 배플 측벽 가장자리(40)를 통해 각 코팅 트레이(10)의 립 인접 측벽(16)에 대해 밀봉하는 크기이다. 배플 측벽 가장자리(40)는 립 인접 측벽(16)에 대해 배플 측벽 가장자리(40)를 밀봉하는 것을 돕는 내화 섬유 피복과 같은 가요성 물질을 포함할 수 있다. 대안적으로, 측벽부(38)는 립 인접 측벽(16)의 형상과 유사할 수 있으며, 각 코팅 트레이(10)의 필요한 위치선정을 허용하도록 틈을 허용한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 씰(42)들이 롤 봉입물(220)의 커버(24)와 코팅 트레이(10)의 상부 립(12) 사이에 배치될 수 있다. 씰(42)들은 코팅 트레이(10)의 상부 립(12)아래에 배치되도록 도시되며, 각 씰(42)은 배플 측벽 가장자리(40)와 각 코팅 트레이(10)의 립 인접 측벽(16) 사에 배치된다.
각 코팅 트레이(10)는, 제 1 씰(42)이 표면(44)과 롤 봉입물(22)의 커버(24) 사이에 배치될 수 있도록 표면(44)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 씰(42)은 각 코팅 트레이(10)의 표면(44) 사이에 배치되고, 표면(44)들은 코팅 트레이(10)의 밑면, 및 롤 봉입물(22)의 커버(24)의 상부면으로서 도시된다.
상기된 물리적 배리어에 부가하여, 도는 대안적으로 가스 배리어가 봉입물을 밀봉하는 것을 돕도록 사용될 수 있다. 가스 전달 디바이스는 대체로 롤 봉입물의 커버에 근접하여 코팅 트레이의 상부 립 앞에서 코팅 장치에 배치될 수 있다. 가스 전달 디바이스는 금속 스트립의 코팅에 앞서 코팅 장치의 영역에서 질소와 같은 가스를 전달하도록 동작한다. 가스의 이러한 전달은 예비 코팅된 금속 스트립 주위에 정압을 만들 수 있다. 이러한 방식으로, 예비 코팅된 금속 스트립 주위에 보호 분위기를 제공하거나 유지하며, 이에 의해 예비 코팅된 금속 스트립에서의 주위 분위기의 영향을 최소화하는 것을 도울 수 있다. 가스 전달 디바이스는 금속 스트립의 코팅 전에 금속 스트립 상에서 열전달 성질을 개선하도록 및/또는 화학 반응을 유도하도록 수소와 같은 다른 적절한 가스를 추가로 전달할 수 있다. 예를 들어, 가스 전달 디바이스는, 열전달 개선을 가능하게 하고 코팅 트레이의 상부 립의 앞에 및 상류에 존재하는 산소와 반응하도록 포갈 한계(explosive limit) 아래에서 충분한 양으로 있는 질소와 저레벨의 수소를 전달할 수 있다. 다양한 필요한 가스의 조성 및 효과는, 금속 스트립을 코팅하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 있다.
가스 전달 디바이스는 임의의 과잉 코팅 금속을 고화하고 코팅 립들로부터 용융 금속의 임의의 방웅의 악영향을 최소화하는 것을 또한 도울 수 있다. 예를 들어, 가스 전달 디바이스가 코팅 트레이(10)의 상부 립 아래에 배치되었을 때, 가스 전달 디바이스로부터 가스의 스트림은 금속 스트립으로부터 빠져나가 롤 봉입물을 향해 아래로 떨어질 수 있는 코팅 금속의 어떠한 방울들도 동결할 수 있다. 가스 전달 디바이스 없이, 용융 금속은 형상화 롤(26) 상으로 낙하하여 그 롤 상에서 동결할 수 있으며, 궁극적으로 동작을 정지시킬 수 있다. 가스 전달 디바이스가 용융 금속을 동결하면, 이것은 롤 상으로의 코팅 금속의 이러한 도금(plating)을 방지하거나, 또는 적어도 최소화하는 것을 도울 수 있다.
적어도 하나의 가스 전달 디바이스(44)는 도 5에 도시된 바와 같이 형상화 롤들 뒤에(이것들이 사용되면) 및 코팅 트레이(10)의 상부 립(12) 앞에서 코팅 장치에 위치될 수 있다. 가스 전달 디바이스(44)는 하나 이상의 배플(34)들과 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 가스 전달 디바이스(44)나 또는 배플(34)은 미코팅된 금속 스트립(20) 주위의 영역으로의 산소 누설을 방지하는 것을 돕도록 및/또는 탈출 용융 코팅 금속을 포획 및/또는 고화하고 이에 의해 롤(26)들을 향하여 구멍(28)을 통한 탈출 코팅 금속 낙하물을 최소화하도록 코팅 트레이(10)의 상부 립(12)의 상류에서 사용될 수 있다.
가스 전달 디바이스(44)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 파이프 및 노즐 조립체(46), 또는 도 7에 도시되고 다음에 추가로 기술되는 바와 같은 플레넘(48, plenum)을 포함할 수 있다. 가스 전달 디바이스(44)는 롤 봉입물(22) 내에 및 실질적으로 상부 립(10) 아래에 배치된 공간(S) 내에서 더욱 제어된 분위기를 제공하도록 구멍(28) 주위의 영역 가까이에서 정압을 유지하는 것을 돕도록 질소 또는 다른 적절한 가스와 같은 가스를 전달하도록 동작 가능하다.
도 5는 롤(26)들과 롤 봉입물(22)의 커버(24) 사이에 배치된 파이프 및 노즐 조립체(46)로서 가스 전달 디바이스(44)를 도시한다. 특히, 파이프 및 노즐 조립체(46)는 롤 봉입물(22)의 커버(24) 아래 및 상류 및 롤(26)들의 위 및 하류에 배치된다.
도 6은 코팅 트레이(10)의 상부 립(12)과 롤 봉입물(22)의 커버(24) 사이에 배치된 파이프 및 노즐 조립체(46)를 도시한다. 특히, 파이프 및 노즐 조립체(46)는 상부 립(12) 아래 및 및 상류 및 롤 봉입물(22)의 커버(24) 위 및 하류에 있는 공간(S)에 배치된다. 파이프 및 노즐 조립체(46)는 롤 봉입물(22)의 커버(24)로부터 멀리 이격되거나 또는 커버에 장착될 수 있다.
도 7은 플레넘(48)을 포함하는 가스 전달 디바이스(44)의 다른 실시예를 도시한다. 각 플레넘(48)은 금속 스트립(20)의 미코팅된 표면(18)을 향하여 질소와 같은 그리고 상기된 바와 같은 가스를 전진시키는 정압 챔버로서 작용한다. 플레넘(48)은 롤 봉입물(22)의 커버(24)로부터 멀리 이격되거나 또는 커버에 장착될 수 있다. 도 6은 플레넘(48)이 커버(24)의 상류에 배치되도록 커버(24)의 밑면에 장착된 플레넘(48)을 도시한다.
동작시에, 금속 스트립(20)은 무산소, 세정 상태와 같은 필요한 상태를 달성하도록 상기된 바와 같이 처리된다. 금속 스트립(20)은 그런 다음 롤 봉입물(22) 내로 전진되고, 한 쌍의(또는 하나 이상의) 롤(26)들에 의해 형상화될 수 있다. 롤 봉입물(22)에 있을 때, 금속 스트립(20)의 상태는 롤 봉입물(22)이 금속 스트립(20) 주위에 보호 분위기를 포함함으로써 유지된다. 금속 스트립(20)은 금속 스트립(20)의 한쪽 또는 양쪽 표면(들)(18)이 상기된 바와 같이 코팅 금속으로 코팅되는 것을 가능하게 하도록 코팅 트레이(10)의 상부 립(12)을 향하여 구멍(28)을 통해 전진한다. 롤 봉입물(22) 내 및 코팅 전에 예비 코팅된 금속 스트립(20) 주위에 실질적으로 무산소 환경을 유지하고, 롤 봉입물(22) 내로 구멍(28)을 통하여 주위 공기가 누설하는 것을 방지하고, 금속 스트립(20)이 코팅 트레이(10)의 상부 립(12)을 향하여 롤 봉입물(22)의 구멍(28)에서 전진한 후에 예비 코팅된 금속 스트립(20) 상에서 주위 분위기의 영향을 최소화하는 것을 돕도록 상부 립(12)과 롤(26)들 사이에, 배플(34) 및/또는 가스 전달 디바이스(44)와 같은 물리적 및/또는 공기 압력 배리어들이 위치된다.
예를 들어, 배플(34)들의 평탄부(36)들은 구멍(28)의 개구부(32) 위에 배치된다. 배플(34)들은 코팅 트레이(10)의 립 인접 측벽(16)에 대해 밀봉하는 측벽부(38)들을 추가로 포함할 수 있다. 배플(34)들은 주위 공기/산소가 롤 봉입물(22) 내에서 보호된 환경으로 누설하는 것을 방지하도록 구멍(28)의 개구부(32)들 중 일부 또는 전부를 밀봉한다. 금속 스트립(20)이 구멍(28)을 통해 전진하고 코팅 트레이(10)의 상부 립(12)을 향하여 배플(34)들을 지남으로써, 측벽부(38)는 전진하는 금속 스트립(20)의 측부 가장자리 부분에 대해 밀봉한다.
부가적으로 또는 대안적으로, 상기된 바와 같이, 파이프 및 노즐 조립체(46) 또는 플레넘(48)과 같은 가스 전달 디바이스(44)는 롤 봉입물(22)의 커버(24)에 근접하여 상부 립(12)과 롤(26)들 사이에 배치된다. 금속 스트립(20)이 롤(26)들을 지나 전전함으로써 그리고 상부 립(12)을 통해 코팅되기 전에, 가스 전달 디바이스(44)는 질소와 같은 가스를 금속 스트립(20)으로 전달하고, 금속 스트립(20)의 깨끗하고 무산소 상태를 유지하는 것을 돕는다. 부가적으로, 금속 스트립(20)의 상부 부분이 이미 코팅 금속으로 코팅되고 그 코팅 금속의 일부가 빠져나가 롤 봉입물(22)을 향해 아래로 낙하하였으면, 예를 들어, 가스 전달 디바이스(44)는 용융 코팅 금속을 고화하여, 용융 금속이 롤 봉입물(22)로 가서 롤(26)들의 동작에 잠재적으로 악영향을 미치는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.
금속 스트립(20)은 상부 립(12)으로 전진하고, 상부 립은 표면 장력을 통해 금속 스트립(20)의 표면(18)에 접착하여 코팅하도록 충분한 양의 코팅 금속을 수용한다. 금속 스트립(20) 상에서 용융 금속의 코팅 두께는 예를 들어 참조에 의해 본원에 통합되는 미국 특허 제5,453,127호에 개시된 바와 같은 분사 노즐에 의해 더욱 조정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들을 도시하고 기술하였지만, 본 명세서에 기술된 방법 및 시스템의 추가의 각색은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 달성될 수 있다. 이러한 잠재적 변형의 다수가 기술되었으며, 다른 변형들은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 상기된 예, 실시예, 기하학적 형태, 물질, 치수, 비율, 단계들 등은 예시적인 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들을 감안하여 고려되어야 하며, 명세서 및 도면에 도시되고 기술된 구조 및 동작의 상세로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (16)

  1. 금속 스트립의 적어도 한쪽 표면을 메니스커스 코팅하기 위한 장치로서,
    (a) 상부 립을 포함하는 수평으로 배치된 적어도 하나의 코팅 트레이로서, 상기 상부 립은 상기 스트립의 적어도 한쪽 표면을 코팅하도록 구성되는, 상기 수평으로 배치된 적어도 하나의 코팅 트레이;
    (b) 상기 적어도 하나의 코팅 트레이에 인접하여 배치된 롤 봉입물로서, 상기 롤 봉입물은 커버를 포함하고, 상기 커버는 구멍을 포함하며, 상기 구멍은 스트립 수용부 및 적어도 하나의 개구부를 포함하는, 상기 롤 봉입물; 및
    (c) 상기 구멍의 적어도 하나의 개구부를 덮도록 구성되는 적어도 하나의 배플을 포함하는, 메니스커스 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 가스 전달 디바이스를 추가로 포함하며, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 가스를 전달하도록 동작 가능하고, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상부 립 앞에 배치되는, 메니스커스 코팅 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅 트레이는 저부 가장자리와, 상기 상부 립과 상기 저부 가장자리 사이에서 연장하는 립 인접 측벽을 추가로 포함하며, 상기 적어도 하나의 배플은 측벽부 및 평탄부를 포함하고, 상기 측벽부는 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상부 립을 따르는 밀봉을 제공하도록 구성되는, 메니스커스 코팅 장치.
  4. 제3항에 있어서, 각 배플의 상기 측벽부는 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상기 립 인접 측벽에 대해 밀봉하는 크기인, 메니스커스 코팅 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 롤 봉입물의 커버와 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상부 립 사이에 배치된 다수의 씰(seal)들을 추가로 포함하며, 상기 다수의 씰들 중 적어도 하나의 제 1 씰은 상기 적어도 하나의 배플의 측벽부의 배플 측벽 가장자리와 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 립 인접 측벽 사이에 배치되는, 메니스커스 코팅 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅 트레이는 표면을 포함하며, 상기 다수의 씰들 중 적어도 하나의 제 2 씰은 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 표면과 상기 롤 봉입물의 커버 사이에 배치되는, 메니스커스 코팅 장치.
  7. 금속 트레이의 양쪽 표면들을 메니스커스 코팅하기 위한 장치로서,
    (a) 상부 립을 포함하는 수평으로 배치된 적어도 하나의 코팅 트레이로서, 상기 상부 립은 상기 스트립의 적어도 한쪽 표면을 코팅하도록 구성되는, 상기 수평으로 배치된 적어도 하나의 코팅 트레이;
    (b) 상기 적어도 하나의 코팅 트레이에 인접하여 배치된 롤 봉입물로서, 상기 롤 봉입물은 커버를 포함하고, 상기 커버는 구멍을 포함하는, 상기 롤 봉입물; 및
    (c) 상기 롤 봉입물 내로 주위 가스들의 진입을 최소화하면서 가스를 전달하도록 동작 가능하고, 상기 롤 봉입물의 커버에 근접하여 배치되는 적어도 하나의 가스 전달 디바이스를 포함하는, 메니스커스 코팅 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 금속 스트립을 수용하고 형상화도록 구성되고 상기 롤 봉입물 내에 배치되는 적어도 하나의 롤을 추가로 포함하며, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상부 립과 상기 적어도 하나의 롤 사이에 배치되는, 메니스커스 코팅 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 상기 롤 봉입물의 커버 부분과 상기 적어도 하나의 롤 사이에 배치되는, 메니스커스 코팅 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 상기 롤 봉입물의 커버와 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상부 립 사이에 배치되는, 메니스커스 코팅 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 상기 롤 봉입물의 커버에 장착되는, 메니스커스 코팅 장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 파이프 및 노즐 조립체를 포함하는, 메니스커스 코팅 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 플레넘을 포함하며, 상기 플레넘은 상기 롤 봉입물의 커버에 장착되는, 메니스커스 코팅 장치.
  14. 금속 스트립의 적어도 한쪽 표면을 메니스커스 코팅하기 위한 방법으로서,
    (a) (i) 상부 립을 포함하는 수평으로 배치된 적어도 하나의 코팅 트레이,
    (ⅱ) 상기 적어도 하나의 코팅 트레이에 인접하여 배치된 롤 봉입물로서, 상기 롤 봉입물은 커버를 포함하고, 상기 커버는 구멍을 포함하는, 상기 롤 봉입물; 및
    (ⅲ) 적어도 하나의 배플을 제공하는 단계;
    (b) 상기 적어도 하나의 배플로 상기 구멍의 적어도 일부를 덮는 단계;
    (c) 상기 롤 봉입물의 커버의 구멍을 통해 상기 금속 스트립을 전진시키는 단계;
    (d) 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상부 립을 향하여 상기 금속 스트립을 전진시키는 단계;
    (e) 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상부 립 상에 코팅 금속을 유지하는 단계; 및
    (f) 상기 금속 스트립이 상기 적어도 하나의 코팅 트레이의 상부 립을 지나서 전진할 때 상기 금속 스트립의 적어도 한쪽 표면을 상기 코팅 금속으로 코팅하는 단계를 포함하는, 메니스커스 코팅 방법.
  15. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 롤을 통해 상기 금속 스트립을 수용하고 형상화하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 적어도 하나의 롤은 상기 롤 봉입물 내에 배치되는, 메니스커스 코팅 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    (a) 적어도 하나의 가스 전달 디바이스를 제공하는 단계;
    (b) 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스를 통해 가스를 전달하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 적어도 하나의 가스 전달 디바이스는 상기 롤 봉입물의 커버에 근접하여 배치되는, 메니스커스 코팅 방법.
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