KR20170055539A - 용융 도금 강판의 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

용융 도금 장치의 냉각 장치는, 도금욕으로부터 연직 상향으로 반송되는 용융 도금 강판의 반송 경로에 있어서 도금 두께 제어 장치의 상방에 설치된 냉각 장치이며, 상기 용융 도금 강판에 대하여 수직으로 주 냉각 가스를 분사하는 주 냉각 장치와, 상기 반송 경로에 있어서 상기 주 냉각 장치와 상기 도금 두께 제어 장치 사이의 예비 냉각 구간에 설치되며, 상기 예비 냉각 구간을 따라서 설정된 복수의 가스 충돌 위치에 대하여 예비 냉각 가스를 분사하는 예비 냉각 장치를 구비한다.

Description

용융 도금 강판의 냉각 장치{COOLING DEVICE FOR HOT-DIP PLATED STEEL SHEET}

본 발명은 용융 도금 강판의 냉각 장치에 관한 것이다.

종래부터, 강판의 표면에 금속 피막(도금층)을 형성하는 방법의 하나로서 용융 도금이 알려져 있다. 일반적인 용융 도금 공정에서는, 용융 금속으로 채워진 도금욕 내에 강판을 침지시킨 후, 그 강판을 도금욕으로부터 인상함으로써, 강판의 표면에 도금층을 형성한다. 이하에서는, 용융 도금에 의해 표면에 도금층이 형성된 강판을 용융 도금 강판이라 호칭한다.

용융 도금 강판이 도금욕으로부터 인상된 후, 도금층이 응고하는 과정에 있어서, 모재인 강판에 포함되는 철과 도금층에 포함되는 금속이 반응하여, 강판과 도금층 사이에 단단하여 깨지기 쉬운 합금층이 생성된다. 이 합금층은, 용융 도금 강판으로부터 도금층이 박리되는 원인으로 되므로, 도금욕으로부터 인상된 용융 도금 강판을 강제적으로 냉각하여 합금층의 생성을 억제할 필요가 있다.

상기한 바와 같이, 용융 도금 강판의 냉각 조건은, 용융 도금 강판의 품질을 결정짓는 매우 중요한 요소이다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1에는, 용융 도금 강판의 냉각 공정에 있어서, 용융 도금 강판의 온도 또는 응고 상태에 따라서 냉각 가스의 유량을 제어함으로써, 용융 도금 강판의 요구 품질을 확보하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 용융 도금 강판용의 냉각 장치에는, 이하와 같은 문제점이 있었다.

도 8a 및 도 8b는 종래에 있어서의 용융 도금 강판용의 냉각 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 8a는 용융 도금 강판 PS의 폭 방향으로부터 냉각 장치(100)를 본 도면이다. 도 8b는 용융 도금 강판 PS의 두께 방향(용융 도금 강판 PS의 표면에 직교하는 방향)으로부터 냉각 장치(100)를 본 도면이다. 도 8a 및 도 8b에 있어서, 화살표 Z는 용융 도금 강판 PS의 반송 방향을 나타내고 있다. 용융 도금 강판 PS는, 도금 욕조로부터 인상된 후, 연직 상향의 반송 방향 Z를 따라서 반송된다.

냉각 장치(100)는 용융 도금 강판 PS의 반송 경로에 있어서, 와이핑 노즐(도시 생략)의 상방에 설치되어 있다. 또한, 주지와 같이, 와이핑 노즐이란, 용융 도금 강판 PS의 표면에 와이핑 가스를 분사함으로써, 도금층의 두께를 조정하기 위한 노즐이다. 냉각 장치(100)는 용융 도금 강판 PS를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 냉각 가스 분사 장치(101 및 102)를 구비하고 있다.

냉각 가스 분사 장치(101)는 용융 도금 강판 PS의 한쪽의 표면에 대하여 냉각 가스 Gc를 수직으로 분사한다. 냉각 가스 분사 장치(102)는 용융 도금 강판 PS의 다른 쪽의 표면에 대하여 냉각 가스 Gc를 수직으로 분사한다. 이와 같이, 한 쌍의 냉각 가스 분사 장치(101 및 102)로부터 용융 도금 강판 PS의 양면에 냉각 가스 Gc가 분사되면, 냉각 장치(100)의 입구로부터 용융 도금 강판 PS의 양면을 따라서 하강하는 하강 가스류 Gd가 발생한다.

냉각 장치(100)의 입구측에 있어서, 용융 도금 강판 PS의 도금층은 미응고 상태(표면에 얇은 산화막이 형성된 상태)이다. 또한, 용융 도금 강판 PS의 폭 방향에 있어서의 중앙 부근의 하강 가스류 Gd의 유속은, 용융 도금 강판 PS의 에지 부근에 있어서의 하강 가스류 Gd의 유속보다 빠르다. 그 결과, 도 8b에 도시한 바와 같이, 냉각 장치(100)의 입구측에 있어서, 도금층의 표면에 형성된 산화막에 반달형의 주름(풍문) W가 발생한다.

상기한 바와 같이, 도금층의 산화막에 반달형의 주름 W가 발생한 상태에서, 용융 도금 강판 PS가 냉각 장치(100)를 통과하면, 주름 W가 발생한 상태에서 도금층이 응고한다. 이와 같은 주름 W를 갖는 용융 도금 강판 PS는, 검사 공정에 있어서 외관 불량품으로서 선별되므로, 주름 W의 발생은 용융 도금 강판 PS의 수율 저하를 초래한다. 이와 같은 주름 W는, 특히 Zn-Al-Mg-Si 등을 포함하는 다성분계의 합금 도금층과 같이, 넓은 응고 온도 범위를 갖는 도금층을 형성하는 경우에 현저하게 발생한다.

주름 W의 발생을 회피하는 방법으로서는, 냉각 가스 Gc의 유량을 작게 함으로써, 하강 가스류 Gd의 발생을 억제하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 냉각 가스 Gc의 유량을 작게 하면, 냉각 장치(100)의 냉각 능력이 저하된다. 그 결과, 도금층의 박리의 원인으로 되는 합금층의 생성을 충분히 억제할 수 없게 되거나, 용융 도금 강판 PS의 생산성의 저하를 초래한다고 하는 다른 문제가 발생한다.

예를 들어, 하기 특허문헌 2에는, 냉각 장치(100)의 냉각 능력을 저하시키지 않고, 외관 불량(주름 W)의 발생을 억제하는 기술로서, 냉각 장치(100)의 하측(입구측)으로부터 용융 도금 강판 PS의 표면에 대하여 경사 상향으로 가스를 분사하는 가스 나이프를 설치함으로써, 냉각 장치(100)의 입구로부터 분출되는 하강 가스류 Gd를 차단하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평11-106881호 공보 일본 특허 공개 제2004-59944호 공보

모재인 강판의 두께 및 도금층의 두께가 얇은 용융 도금 강판 PS를 제조하는 경우, 상기 특허문헌 2에 개시된 기술은, 외관 불량(주름 W)의 발생을 억제하는 기술로서 유효하다.

그러나, 모재인 강판의 두께가 커지고, 도금층의 두께도 커지면(도금 부착량이 커지면), 도금층 표면의 산화막이, 그 자체 중량에 의해 용융 도금 강판 PS의 폭 방향에 있어서의 중앙 부근으로부터 현수되는 경우가 있다. 그 경우, 가스 나이프를 사용하여 냉각 장치(100)의 입구로부터 분출되는 하강 가스류 Gd를 차단하였다고 해도, 도금층의 산화막에 반달형의 주름 W가 발생할 가능성이 있다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 모재인 강판의 두께 및 도금층의 두께가 두꺼운 용융 도금 강판의 제조 과정에 있어서, 용융 도금 강판의 표면(도금층의 표면)에 주름이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능한 용융 도금 강판의 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하여 이러한 목적을 달성하기 위해, 이하의 수단을 채용한다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 용융 도금 강판의 냉각 장치는, 도금욕으로부터 연직 상향으로 반송되는 용융 도금 강판의 반송 경로에 있어서 도금 두께 제어 장치의 상방에 설치된 냉각 장치이며, 상기 용융 도금 강판에 대하여 수직으로 주 냉각 가스를 분사하는 주 냉각 장치와, 상기 반송 경로에 있어서 상기 주 냉각 장치와 상기 도금 두께 제어 장치 사이의 예비 냉각 구간에 설치되며, 상기 예비 냉각 구간을 따라서 설정된 복수의 가스 충돌 위치에 대하여 예비 냉각 가스를 분사하는 예비 냉각 장치를 구비한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 용융 도금 강판의 냉각 장치에 있어서, 상기 예비 냉각 장치가, 상기 가스 충돌 위치의 각각에 대하여 경사 상향으로 상기 예비 냉각 가스를 분사하고, 상기 가스 충돌 위치가 상기 예비 냉각 구간의 하단에 가까울수록, 상기 예비 냉각 가스의 분사 방향과 상기 용융 도금 강판의 반송 방향이 이루는 각이 작아져 있어도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 용융 도금 강판의 냉각 장치에 있어서, 상기 예비 냉각 장치가, 적어도 최하단의 상기 가스 충돌 위치에서의 상기 용융 도금 강판의 표면 온도를 검출하는 온도 센서와, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치로부터 상기 용융 도금 강판의 표면을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하는 제1 유속 센서와, 상기 온도 센서로부터 얻어지는 온도 검출 결과 및 상기 제1 유속 센서로부터 얻어지는 유속 검출 결과에 기초하여, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 분사되는 상기 예비 냉각 가스의 토출 유속을 제어하는 제1 제어 장치를 구비하고 있어도 된다.

이 경우, 상기 온도 센서로부터 얻어지는 상기 온도 검출 결과를 T[℃]로 정의하고, 상기 제1 유속 센서로부터 얻어지는 상기 유속 검출 결과를 Vd[m/s]로 정의하고, 상기 용융 도금 강판의 표면에 주름이 발생하는 한계 하강 유속을 주름 발생 한계 하강 유속 VL1[m/s]로 정의하였을 때, 상기 제1 제어 장치가, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 관하여 하기 (3)식 및 (4)식이 만족되도록, 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 분사되는 상기 예비 냉각 가스의 상기 토출 유속을 제어해도 된다.

(단, (3)식에 있어서, A, B, C 및 D는 상수)

(4) 상기 (3)에 기재된 용융 도금 강판의 냉각 장치에 있어서, 상기 용융 도금 강판의 응고 개시 온도를 Ts[℃]로 정의하였을 때, 상기 제1 제어 장치는, 상기 온도 센서로부터 얻어지는 상기 온도 검출 결과 T[℃]가, 하기 조건식 (5)를 만족시키는 경우에 상기 토출 유속의 제어를 행해도 된다.

(5) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 용융 도금 강판의 냉각 장치에 있어서, 상기 예비 냉각 장치가, 적어도 최하단의 상기 가스 충돌 위치로부터 상기 용융 도금 강판의 표면을 따라서 상향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하는 제2 유속 센서와, 상기 제2 유속 센서로부터 얻어지는 유속 검출 결과에 기초하여, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 분사되는 상기 예비 냉각 가스의 토출 유속을 제어하는 제2 제어 장치를 구비하고 있어도 된다.

이 경우, 상기 제2 유속 센서로부터 얻어지는 상기 유속 검출 결과를 Vu[m/s]로 정의하고, 상기 용융 도금 강판의 표면에 주름이 발생하는 한계 상승 유속을 주름 발생 한계 상승 유속 VL2[m/s]로 정의하였을 때, 상기 제2 제어 장치가, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 관하여 하기 조건식 (6)이 만족되도록, 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 분사되는 상기 예비 냉각 가스의 상기 토출 유속을 제어해도 된다.

(6) 상기 (1)∼(5) 중 어느 한 항에 기재된 용융 도금 강판의 냉각 장치에 있어서, 상기 예비 냉각 장치가, 각각 별개로 독립된 복수의 예비 냉각 노즐을 구비하고 있어도 된다.

(7) 상기 (6)에 기재된 용융 도금 강판의 냉각 장치에 있어서, 상기 예비 냉각 장치가, 서로 인접하는 상기 예비 냉각 노즐의 사이에, 상기 용융 도금 강판의 냉각에 사용된 상기 예비 냉각 가스를 배출하기 위한 간극을 구비하고 있어도 된다.

(8) 상기 (1)∼(5) 중 어느 한 항에 기재된 용융 도금 강판의 냉각 장치에 있어서, 상기 주 냉각 장치와 상기 예비 냉각 장치가 일체적으로 구성되어 있어도 된다.

상기 형태에 따르면, 모재인 강판의 두께 및 도금층의 두께가 두꺼운 용융 도금 강판의 제조 과정에 있어서, 용융 도금 강판의 표면(도금층의 표면)에 주름이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능하다.

도 1a는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용융 도금 강판 PS의 냉각 장치(10)를 모식적으로 도시하는 도면[용융 도금 강판 PS의 폭 방향으로부터 냉각 장치(10)를 본 도면]이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 용융 도금 강판 PS의 냉각 장치(10)를 모식적으로 도시하는 도면(용융 도금 강판 PS의 두께 방향으로부터 냉각 장치(10)를 본 도면)이다.
도 2는 예비 냉각 구간에 있어서의 최하단의 가스 충돌 위치 P1의 주변을 확대한 도면이다.
도 3a는 판온이 높은 경우(도금층의 유동성이 높은 경우)에, 도금층의 산화막이 현수되기 쉬운 상태를 도시하는 모식도이다.
도 3b는 판온이 낮은 경우(도금층의 유동성이 낮은 경우)에, 도금층의 산화막이 현수되기 어려운 상태를 도시하는 모식도이다.
도 4는 냉각 전의 판온과, 용융 도금 강판 PS의 표면에 있어서의 주름 발생 한계 유속의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 실시 형태의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 실시 형태의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 8a는 용융 도금 강판 PS의 폭 방향으로부터 종래의 냉각 장치(100)를 본 도면이다.
도 8b는 용융 도금 강판 PS의 두께 방향(용융 도금 강판 PS의 표면에 직교하는 방향)으로부터 종래의 냉각 장치(100)를 본 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 실시 형태에 관한 용융 도금 강판 PS의 냉각 장치(10)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 1a는 용융 도금 강판 PS의 폭 방향으로부터 냉각 장치(10)를 본 도면이다. 도 1b는 용융 도금 강판 PS의 두께 방향(용융 도금 강판 PS의 표면에 직교하는 방향)으로부터 냉각 장치(10)를 본 도면이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 용융 도금 강판 PS의 모재인 강판 S는, 스나우트(1)를 통해 용융 도금 포트(2) 내의 용융 도금욕(3)에 침지된다. 강판 S는, 용융 도금 포트(2) 내에 배치된 욕 중 폴딩 롤(4) 및 욕 중 지지 롤(5)을 통해 용융 도금욕(3)으로부터 인상된 후, 표면에 도금층이 형성된 용융 도금 강판 PS로서 연직 상향으로 반송된다.

용융 도금 강판 PS의 반송 경로(연직 상향을 반송 방향 Z로 하는 반송 경로)에 있어서, 용융 도금 포트(2)의 상방의 위치에는, 용융 도금 강판 PS의 도금층의 두께를 제어하기 위한 도금 두께 제어 장치(6)가 배치되어 있다. 이 도금 두께 제어 장치(6)는, 용융 도금 강판 PS를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 와이핑 노즐(7 및 8)을 구비하고 있다. 이들 와이핑 노즐(7 및 8)의 각각으로부터, 용융 도금 강판 PS의 두께 방향을 따라서 와이핑 가스가 분사됨으로써, 용융 도금 강판 PS의 도금층의 두께가 조정된다.

냉각 장치(10)는 용융 도금 강판 PS의 반송 경로에 있어서, 도금 두께 제어 장치(6)의 상방에 배치되어 있다. 냉각 장치(10)는 주 냉각 장치(20) 및 예비 냉각 장치(30)를 구비하고 있다. 주 냉각 장치(20)는 용융 도금 강판 PS를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 주 냉각 가스 분사 장치(21 및 22)를 구비하고 있다.

주 냉각 장치(20)는 종래의 냉각 장치(100)에 상당하고, 주로 용융 도금 강판 PS를 강제적으로 또한 신속하게 냉각하여, 도금층의 박리의 원인으로 되는 합금층의 생성을 억제하는 역할을 담당하고 있다. 즉, 주 냉각 가스 분사 장치(21)는 용융 도금 강판 PS의 한쪽의 표면(전면)에 대하여 주 냉각 가스 Gc를 수직으로 분사한다. 주 냉각 가스 분사 장치(22)는 용융 도금 강판 PS의 다른 쪽의 표면(후면)에 대하여 주 냉각 가스 Gc를 수직으로 분사한다.

또한, 주 냉각 가스 분사 장치(21 및 22)로부터 주 냉각 가스 Gc가 분사되면, 종래의 냉각 장치(100)와 마찬가지로, 주 냉각 장치(20)의 입구로부터 용융 도금 강판 PS의 양면을 따라서 하강하는 하강 가스류 Gd가 발생한다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 주 냉각 가스 분사 장치(21)의 표면 중, 용융 도금 강판 PS의 전면에 대향하는 표면에는, 용융 도금 강판 PS의 폭 방향을 따라서 연장되는 복수의 슬릿 노즐(21a)이 설치되어 있다. 이들 슬릿 노즐(21a)로부터 주 냉각 가스 Gc가 용융 도금 강판 PS의 전면에 대하여 수직으로 분사됨으로써, 용융 도금 강판 PS의 전면의 전체에 걸쳐 주 냉각 가스 Gc가 균일하게 분사된다.

또한, 도 1b에서는 도시하고 있지 않지만, 주 냉각 가스 분사 장치(22)의 표면 중, 용융 도금 강판 PS의 후면에 대향하는 표면에도, 용융 도금 강판 PS의 폭 방향을 따라서 연장되는 복수의 슬릿 노즐이 설치되어 있다.

또한, 주 냉각 가스 분사 장치(21 및 22)에 설치되는 주 냉각 가스 분사용의 노즐은, 상기의 슬릿 노즐에 한정되지 않는다. 예를 들어, 주 냉각 가스 분사용의 노즐로서, 슬릿 노즐 대신에 둥근 노즐 등을 사용해도 된다.

예비 냉각 장치(30)는 용융 도금 강판 PS의 반송 경로에 있어서 주 냉각 장치(20)와 도금 두께 제어 장치(6) 사이의 구간(예비 냉각 구간)에 설치되어 있고, 주로 예비 냉각 구간에 있어서 용융 도금 강판 PS에 주름 W가 발생하는 것을 억제하는 역할을 담당하고 있다. 예비 냉각 장치(30)는 예비 냉각 구간을 따라서 설정된 복수(본 실시 형태에서는 일례로서 3개)의 가스 충돌 위치 P1, P2 및 P3에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사한다.

상세하게는, 예비 냉각 장치(30)는 한 쌍의 제1 예비 냉각 노즐(31 및 32)과, 한 쌍의 제2 예비 냉각 노즐(33 및 34)과, 한 쌍의 제3 예비 냉각 노즐(35 및 36)을 구비하고 있다. 이들 예비 냉각 노즐은, 각각, 노즐 위치, 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향, 및, 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속(토출 풍량)을 개별적으로 조정 가능한 독립된 노즐이다.

제1 예비 냉각 노즐(31)은 용융 도금 강판 PS의 전면측에 배치되어 있고, 용융 도금 강판 PS의 전면측으로부터 가스 충돌 위치 P1에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사한다. 제1 예비 냉각 노즐(32)은 용융 도금 강판 PS의 후면측에 배치되어 있고, 용융 도금 강판 PS의 후면측으로부터 가스 충돌 위치 P1에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사한다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 제1 예비 냉각 노즐(31 및 32)은 용융 도금 강판 PS의 폭 방향을 따라서 연장되도록 구성되어 있다. 즉, 제1 예비 냉각 노즐(31 및 32)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs는, 용융 도금 강판 PS의 폭 방향을 따라서 균일하게 분사된다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 제1 예비 냉각 노즐(31)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각을 α1로 정의한다. 또한, 제1 예비 냉각 노즐(32)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각을 α2로 정의한다. 제1 예비 냉각 노즐(31)이 이루는 각 α1과 제1 예비 냉각 노즐(32)이 이루는 각 α2는 동일한 값으로 설정되어 있다.

또한, 반송 방향 Z에 있어서, 제1 예비 냉각 노즐(31)의 위치와 제1 예비 냉각 노즐(32)의 위치는 동일하다. 즉, 제1 예비 냉각 노즐(31 및 32)은 동일한 높이 위치에 설치되어 있다.

제2 예비 냉각 노즐(33)은 용융 도금 강판 PS의 전면측에 있어서 제1 예비 냉각 노즐(31)의 상방에 배치되어 있고, 용융 도금 강판 PS의 전면측으로부터 가스 충돌 위치 P2에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사한다. 제2 예비 냉각 노즐(34)은 용융 도금 강판 PS의 후면측에 있어서 제1 예비 냉각 노즐(32)의 상방에 배치되어 있고, 용융 도금 강판 PS의 후면측으로부터 가스 충돌 위치 P2에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사한다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 제2 예비 냉각 노즐(33 및 34)은 용융 도금 강판 PS의 폭 방향을 따라서 연장되도록 구성되어 있다. 즉, 제2 예비 냉각 노즐(33 및 34)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs는, 용융 도금 강판 PS의 폭 방향을 따라서 균일하게 분사된다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 제2 예비 냉각 노즐(33)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각을 α3으로 정의한다. 또한, 제2 예비 냉각 노즐(34)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각을 α4로 정의한다. 제2 예비 냉각 노즐(33)이 이루는 각 α3과 제2 예비 냉각 노즐(34)이 이루는 각 α4는 동일한 값으로 설정되어 있다.

또한, 반송 방향 Z에 있어서, 제2 예비 냉각 노즐(33)의 위치와 제2 예비 냉각 노즐(34)의 위치는 동일하다. 즉, 제2 예비 냉각 노즐(33 및 34)은 동일한 높이 위치에 설치되어 있다.

제3 예비 냉각 노즐(35)은 용융 도금 강판 PS의 전면측에 있어서 제2 예비 냉각 노즐(33)의 상방에 배치되어 있고, 용융 도금 강판 PS의 전면측으로부터 가스 충돌 위치 P3에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사한다. 제3 예비 냉각 노즐(36)은 용융 도금 강판 PS의 후면측에 있어서 제2 예비 냉각 노즐(34)의 상방에 배치되어 있고, 용융 도금 강판 PS의 후면측으로부터 가스 충돌 위치 P3에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사한다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 제3 예비 냉각 노즐(35 및 36)은 용융 도금 강판 PS의 폭 방향을 따라서 연장되도록 구성되어 있다. 즉, 제3 예비 냉각 노즐(35 및 36)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs는, 용융 도금 강판 PS의 폭 방향을 따라서 균일하게 분사된다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 제3 예비 냉각 노즐(35)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각을 α5로 정의한다. 또한, 제3 예비 냉각 노즐(36)로부터 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각을 α6으로 정의한다. 제3 예비 냉각 노즐(35)이 이루는 각 α5와 제3 예비 냉각 노즐(36)이 이루는 각 α6은 동일한 값으로 설정되어 있다.

또한, 반송 방향 Z에 있어서, 제3 예비 냉각 노즐(35)의 위치와 제3 예비 냉각 노즐(36)의 위치는 동일하다. 즉, 제3 예비 냉각 노즐(35 및 36)은 동일한 높이 위치에 설치되어 있다.

예비 냉각 장치(30)에 있어서, 가스 충돌 위치가 예비 냉각 구간의 하단에 가까워질수록, 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각이 작아진다. 즉, 이루는 각 α1, α3 및 α5는, 하기 관계식 (1)을 만족시키도록 설정되어 있다. 또한, 이루는 각 α2, α4 및 α6은, 하기 관계식 (2)를 만족시키도록 설정되어 있다.

(단, α1=α2, α3=α4, α5=α6)

상기한 바와 같이, 예비 냉각 장치(30)가 서로 인접하는 예비 냉각 노즐의 사이에, 용융 도금 강판 PS의 냉각에 사용된 예비 냉각 가스 Gs를 배출하기 위한 간극을 구비하고 있어도 된다.

도 2는 예비 냉각 구간에 있어서의 최하단의 가스 충돌 위치 P1의 주변을 확대한 도면이다. 이 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 예비 냉각 장치(30)는 온도 센서(31a 및 32a)와, 제1 유속 센서(31b 및 32b)와, 제1 제어 장치(37)를 더 구비하고 있다.

온도 센서(31a)는 최하단의 가스 충돌 위치 P1에서의 용융 도금 강판 PS의 전면측의 표면 온도를 검출하고, 그 온도 검출 결과를 나타내는 신호를 제1 제어 장치(37)에 출력한다. 온도 센서(32a)는 최하단의 가스 충돌 위치 P1에서의 용융 도금 강판 PS의 후면측의 표면 온도를 검출하고, 그 온도 검출 결과를 나타내는 신호를 제1 제어 장치(37)에 출력한다.

제1 유속 센서(31b)는, 최하단의 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(전면)을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하고, 그 유속 검출 결과를 나타내는 신호를 제1 제어 장치(37)에 출력한다. 제1 유속 센서(32b)는 최하단의 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(후면)을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하고, 그 유속 검출 결과를 나타내는 신호를 제1 제어 장치(37)에 출력한다.

제1 제어 장치(37)는 온도 센서(31a 및 32a)로부터 얻어지는 온도 검출 결과 및 제1 유속 센서(31b 및 32b)로부터 얻어지는 유속 검출 결과에 기초하여, 제1 예비 냉각 노즐(31 및 32)의 각각으로부터 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어한다. 또한, 제1 제어 장치(37)의 상세한 동작에 대해서는 후술한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시 형태에 관한 냉각 장치(10)의 작용 효과에 대하여 설명한다.

이미 설명한 바와 같이, 모재인 강판 S의 두께가 커지고, 도금층의 두께도 커지면(도금 부착량이 커지면), 도금층 표면의 산화막이, 그 자체 중량에 의해 용융 도금 강판 PS의 폭 방향에 있어서의 중앙 부근으로부터 현수되는 경우가 있다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 산화막의 현수는, 특히 도금층의 응고 과정의 초기 단계, 즉, 용융 도금 강판 PS가 도금욕으로부터 인상된 직후에 있어서, 용융 도금 강판 PS의 판온(즉 강판 S의 판온)이 높은 것이 원인으로 도금층의 유동성이 높은 단계에 있어서 발생하기 쉽다고 생각된다. 도금층의 유동성이 높은 단계에서는, 주 냉각 장치(20)의 입구로부터 분출되는 하강 가스류 Gd에 의해 산화막의 현수도 증폭되기 쉬워진다고 생각된다. 한편, 도 3b에 도시한 바와 같이, 용융 도금 강판 PS의 판온이 낮아지고, 도금층의 응고가 진행되어 도금층의 유동성이 저하되면, 산화막은 현수되기 어려워진다고 생각된다.

따라서, 도금 두께 제어 장치(6)와 주 냉각 장치(20) 사이의 반송 경로(즉 예비 냉각 구간)에 있어서, 주 냉각 장치(20)의 입구로부터 분출되는 하강 가스류 Gd를 억제하면서, 용융 도금 강판 PS를 예비적으로 냉각하는(도금층의 응고를 촉진하는) 것이, 산화막의 현수에 기인하는 주름 W의 발생을 억제하기 위한 대책으로서 유효하다고 생각된다.

본원 발명자는, 상기 대책의 유효성을 검증하기 위해, 종래의 냉각 장치(100)를 사용하여, 냉각 전의 판온과, 용융 도금 강판 PS의 표면에 주름 W가 발생하는 주름 발생 한계 유속의 관계를 조사하였다. 여기서, 냉각 전의 판온이란, 냉각 장치(100)의 바로 아래[냉각 장치(100)의 입구측]에서 측정된 용융 도금 강판 PS의 온도이다. 또한, 주름 발생 한계 유속이란, 냉각 장치(100)의 바로 아래에서 측정된, 용융 도금 강판 PS의 표면을 따라서 흐르는 가스의 유속(주름 W가 발생하는 최대 유속)이다. 또한, 상기 관계의 조사 시에 있어서, 용융 도금 강판 PS의 도금층을 두껍게 하기 위해, 도금 부착량은 편면당 150g/㎡로 설정되었다.

도 4에 도시한 바와 같이, 냉각 장치(100)의 바로 아래에 있어서, 용융 도금 강판 PS의 표면에 상향의 가스류가 발생한 경우, 그 유속이 소정의 속도(한계 상승 유속 : 도 4에서는 약 60m/s) 이하이면, 판온에 관계없이 주름 W는 발생하지 않는다. 이하에서는, 용융 도금 강판 PS의 표면에 주름 W가 발생하는 한계 상승 유속(도 4에 도시한 60m/s)을 주름 발생 한계 상승 유속 VL2[m/s]로 정의한다. 한편, 냉각 장치(100)의 바로 아래에 있어서, 용융 도금 강판 PS의 표면에 하향의 가스류(하강 가스류 Gd에 상당)가 발생한 경우, 판온이 높을수록, 상향의 가스류보다도 낮은 유속(한계 하강 유속)에서 주름 W가 발생하기 쉬워진다. 이하에서는, 용융 도금 강판 PS의 표면에 주름 W가 발생하는 한계 하강 유속을 주름 발생 한계 하강 유속 VL1[m/s]로 정의한다.

또한, 도 4에 도시한 주름 발생 한계 하강 유속 VL1을 회귀식에 의해 근사하면, 주름 발생 한계 하강 유속 VL1은 판온 T의 이차함수인 하기 (3)식으로 나타낼 수 있다. 하기 (3)식에 있어서, A, B, C 및 D는 상수이다.

상기의 조사 결과로부터, 판온이 높을수록, 즉, 도금층의 유동성이 높을수록, 하향의 가스류의 유속이 낮아도, 산화막의 현수가 발생하기 쉬워지는 것을 알 수 있었다. 이것은, 상술한 바와 같이, 도금층의 유동성이 높을수록, 산화막의 자체 중량에 의해 산화막의 현수가 발생하기 쉬워지는 것이 이유라고 생각된다. 따라서, 산화막의 현수를 억제하기 위해서는, 판온이 높을수록, 하향의 가스류를 보다 억제할 필요가 있다.

이상과 같은 조사 결과에 의해, 상기 대책의 유효성이 확인되었다. 본원 발명자는, 상기의 조사 결과에 기초하여, 산화막의 현수에 기인하는 주름 W의 발생을 억제하기 위한 대책으로서, 이하의 2개의 대책을 찾아냈다.

(대책 1) 도금 두께 제어 장치(6)와 주 냉각 장치(20) 사이의 반송 경로(예비 냉각 구간)를 따라서 설정된 복수의 가스 충돌 위치에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스를 분사한다.

(대책 2) 가스 충돌 위치가 예비 냉각 구간의 하단부에 가까워질수록(즉, 판온이 높을수록), 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각을 작게 한다.

상기 대책 1을 채용함으로써, 주 냉각 장치(20)의 입구로부터 분출되는 하강 가스류 Gd를 억제하면서, 용융 도금 강판 PS를 예비적으로 냉각하는(도금층의 응고를 촉진하는) 것이 가능해진다. 또한, 상기 대책 2를 채용함으로써, 판온이 높을수록(즉, 도금층의 유동성이 높을수록), 하강 가스류 Gd를 보다 억제하는 것이 가능해진다. 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각을 작게 하면, 산화막을 예비 냉각 가스 Gs에 의해 경사 하방으로부터 지지하는 효과도 얻어지므로, 산화막의 현수를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 냉각 장치(10)는 상기 대책 1 및 2를 실현하는 예비 냉각 장치(30)를 구비하고 있다. 즉, 예비 냉각 장치(30)는 예비 냉각 구간을 따라서 설정된 3개의 가스 충돌 위치 P1, P2 및 P3에 대하여, 용융 도금 강판 PS의 전면측으로부터 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사하는 3개의 예비 냉각 노즐[제1 예비 냉각 노즐(31), 제2 예비 냉각 노즐(33) 및 제3 예비 냉각 노즐(35)]과, 가스 충돌 위치 P1, P2 및 P3에 대하여 용융 도금 강판 PS의 후면측으로부터 경사 상향으로 예비 냉각 가스 Gs를 분사하는 3개의 예비 냉각 노즐[제1 예비 냉각 노즐(32), 제2 예비 냉각 노즐(34) 및 제3 예비 냉각 노즐(36)]을 구비하고 있다.

또한, 예비 냉각 장치(30)에 있어서, 가스 충돌 위치가 예비 냉각 구간의 하단에 가까워질수록, 예비 냉각 가스 Gs의 분사 방향과 용융 도금 강판 PS의 반송 방향 Z가 이루는 각이 작아진다. 즉, 제1 예비 냉각 노즐(31)이 이루는 각 α1, 제2 예비 냉각 노즐(33)이 이루는 각 α3 및 제3 예비 냉각 노즐(35)이 이루는 각 α5는, 하기 관계식 (1)을 만족시키도록 설정되어 있다. 또한, 제1 예비 냉각 노즐(32)이 이루는 각 α2, 제2 예비 냉각 노즐(34)이 이루는 각 α4 및 제3 예비 냉각 노즐(36)이 이루는 각 α6은, 하기 관계식 (2)를 만족시키도록 설정되어 있다.

(단, α1=α2, α3=α4, α5=α6)

이와 같은 대책 1 및 2를 실현하는 예비 냉각 장치(30)의 구성에 의해, 모재인 강판 S 및 도금층이 두꺼운 경우라도, 도금 두께 제어 장치(6)로부터 주 냉각 장치(20)까지의 예비 냉각 구간의 전체에 걸쳐, 도금층 표면의 산화막의 현수를 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 냉각 장치(10)에 의하면, 모재인 강판 S의 두께 및 도금층의 두께가 두꺼운 용융 도금 강판 PS의 제조 과정에 있어서, 용융 도금 강판 PS의 표면(도금층의 표면)에 주름 W가 발생하는 것을 억제하는 것이 가능하다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서, 온도 센서(31a)로부터 얻어지는 온도 검출 결과(최하단의 가스 충돌 위치 P1에서의 용융 도금 강판 PS의 전면측의 표면 온도)를 T[℃]로 정의한다. 또한, 제1 유속 센서(31b)로부터 얻어지는 유속 검출 결과(최하단의 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(전면)을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속)를 Vd[m/s]로 정의한다. 또한, 상기한 바와 같이, 용융 도금 강판 PS의 표면에 주름 W가 발생하는 한계 하강 유속을 주름 발생 한계 하강 유속 VL1[m/s]로 정의한다.

본 실시 형태에 있어서의 예비 냉각 장치(30)의 제1 제어 장치(37)는 온도 센서(31a)로부터 얻어지는 온도 검출 결과 T 및 제1 유속 센서(31b)로부터 얻어지는 유속 검출 결과 Vd에 기초하여, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 관하여 하기 (3)식 및 (4)식이 만족되도록, 제1 예비 냉각 노즐(31)로부터 가스 충돌 위치 P1에 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어한다.

또한, 용융 도금 강판 PS의 응고 개시 온도를 Ts[℃]로 정의하였을 때, 제1 제어 장치(37)는 온도 센서(31a)로부터 얻어지는 온도 검출 결과 T가, 하기 조건식 (5)를 만족시키는 경우에, 상기와 같은 토출 유속의 제어를 행한다. 이 이유는, 하기 조건식 (5)로 나타내어지는 온도 범위에서만, 주름 발생 한계 하강 유속 VL1을 나타내는 상기 (3)식이 성립하기 때문이다.

이상과 같은 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속 제어에 의해, 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(전면)을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속 Vd가, 판온 T에 관계없이, 주름 발생 한계 하강 유속 VL1보다 작아진다. 그 결과, 용융 도금 강판 PS의 표면(전면)에 주름 W가 발생하는 것을 억제할 수 있다(도 4 참조).

마찬가지로, 제1 제어 장치(37)는 온도 센서(32a)로부터 얻어지는 온도 검출 결과 T 및 제1 유속 센서(32b)로부터 얻어지는 유속 검출 결과 Vd에 기초하여, 온도 센서(32a)로부터 얻어지는 온도 검출 결과 T가, 상기 조건식 (5)를 만족시키는 경우에, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 관하여 상기 (3)식 및 (4)식이 만족되도록, 제1 예비 냉각 노즐(32)로부터 가스 충돌 위치 P1에 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어한다.

이에 의해, 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(후면)을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속 Vd가, 판온 T에 관계없이, 주름 발생 한계 하강 유속 VL1보다 작아진다. 그 결과, 용융 도금 강판 PS의 표면(후면)에 주름 W가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 이하와 같은 변형예를 들 수 있다.

(1) 상기 실시 형태에서는, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에서의 용융 도금 강판 PS의 표면 온도와, 최하단의 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하고, 그것들의 검출 결과에 기초하여, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어하는 경우를 예시하였다.

이에 한하지 않고, 2개의 가스 충돌 위치 P1 및 P2에 관하여 상기 (3)식 및 (4)식이 만족되도록, 또는, 모든 가스 충돌 위치 P1, P2 및 P3에 관하여 상기 (3)식 및 (4)식이 만족되도록, 각 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어해도 된다. 즉, 적어도, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 관하여 상기 (3)식 및 (4)식이 만족되도록, 각 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어하면 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에서의 용융 도금 강판 PS의 표면 온도와, 최하단의 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하고, 그것들의 검출 결과에 기초하여, 상기 (3)식 및 (4)식이 만족되도록, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어하는 경우를 예시하였다.

이에 한하지 않고, 도 5에 도시한 바와 같은 구성을 구비하는 예비 냉각 장치(30A)를 채용해도 된다. 이 도 5에 도시한 바와 같이, 본 변형예에 있어서의 예비 냉각 장치(30A)는, 제1 예비 냉각 노즐(31 및 32)(도시 생략)과, 제2 예비 냉각 노즐(33 및 34)(도시 생략)과, 제3 예비 냉각 노즐(35 및 36)에 더하여, 제2 유속 센서(31c 및 32c)와, 제2 제어 장치(38)를 더 구비하고 있다.

제2 유속 센서(31c)는 최하단의 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(전면)을 따라서 상향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하고, 그 유속 검출 결과를 나타내는 신호를 제2 제어 장치(38)에 출력한다. 제2 유속 센서(32c)는 최하단의 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(후면)을 따라서 상향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하고, 그 유속 검출 결과를 나타내는 신호를 제2 제어 장치(38)에 출력한다.

제2 제어 장치(38)는 제2 유속 센서(31c 및 32c)로부터 얻어지는 유속 검출 결과에 기초하여, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어한다.

여기서, 제2 유속 센서(31c)로부터 얻어지는 유속 검출 결과를 Vu[m/s]로 정의하고, 용융 도금 강판 PS의 표면에 주름 W가 발생하는 한계 상승 유속을 주름 발생 한계 상승 유속 VL2[m/s]로 정의한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 주름 발생 한계 상승 유속 VL2는 예를 들어 60[m/s]으로 일정하다.

제2 제어 장치(38)는 제2 유속 센서(31c)로부터 얻어지는 유속 검출 결과 Vu에 기초하여, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 관하여 하기 조건식 (6)이 만족되도록, 제1 예비 냉각 노즐(31)로부터 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어한다.

이상과 같은 본 변형예에 있어서의 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속 제어에 의해, 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(전면)을 따라서 상향으로 흐르는 가스류의 유속 Vu가, 판온 T에 관계없이, 주름 발생 한계 상승 유속 VL2보다 작아진다. 그 결과, 용융 도금 강판 PS의 표면(전면)에 주름 W가 발생하는 것을 억제할 수 있다(도 4 참조).

마찬가지로, 제2 제어 장치(38)는 제2 유속 센서(32c)로부터 얻어지는 유속 검출 결과 Vu에 기초하여, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 관하여 상기 조건식 (6)이 만족되도록, 제1 예비 냉각 노즐(32)로부터 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 분사되는 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어한다.

이에 의해, 가스 충돌 위치 P1로부터 용융 도금 강판 PS의 표면(후면)을 따라서 상향으로 흐르는 가스류의 유속 Vu가, 판온 T에 관계없이, 주름 발생 한계 상승 유속 VL2보다 작아진다. 그 결과, 용융 도금 강판 PS의 표면(후면)에 주름 W가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 변형예에 있어서도, 2개의 가스 충돌 위치 P1 및 P2에 관하여 상기 조건식 (6)이 만족되도록, 또는, 모든 가스 충돌 위치 P1, P2 및 P3에 관하여 상기 조건식 (6)이 만족되도록, 각 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어해도 된다. 즉, 적어도, 최하단의 가스 충돌 위치 P1에 관하여 상기 조건식 (6)이 만족되도록, 각 예비 냉각 가스 Gs의 토출 유속을 제어하면 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 예비 냉각 구간에 3개의 가스 충돌 위치 P1∼P3이 설정되고, 예비 냉각 장치(30)가 가스 충돌 위치 P1∼P3의 각각에 대응하는 3조(합계 6개)의 예비 냉각 노즐을 구비하는 경우를 예시하였다. 그러나, 예비 냉각 구간에 설정되는 가스 충돌 위치의 수는, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 2 이상이면 된다. 또한, 가스 충돌 위치의 수에 따라서, 예비 냉각 노즐의 조수(총 수)도 적절히 변경해도 된다.

(4) 상기 실시 형태에서는, 예비 냉각 장치(30)가, 각각 별개로 독립된 복수의 예비 냉각 노즐[제1 예비 냉각 노즐(31 및 32), 제2 예비 냉각 노즐(33 및 34), 제3 예비 냉각 노즐(35 및 36)]을 구비하는 경우를 예시하였다. 이와 같은 예비 냉각 장치(30) 대신에, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같은 예비 냉각 장치(40)를 설치해도 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 예비 냉각 장치(40)는 제1 예비 냉각 노즐(31), 제2 예비 냉각 노즐(33) 및 제3 예비 냉각 노즐(35)의 기능을 갖는 예비 냉각 가스 분사 장치(41)와, 제1 예비 냉각 노즐(32), 제2 예비 냉각 노즐(34) 및 제3 예비 냉각 노즐(36)의 기능을 갖는 예비 냉각 가스 분사 장치(42)를 구비하고 있다. 즉, 상기 대책 1 및 2를 실현 가능한 구성이면, 예비 냉각 장치(30)와 같이, 별개로 독립된 복수의 예비 냉각 노즐을 사용할 필요는 없다.

(5) 상기 실시 형태에서는, 주 냉각 장치(20)와 예비 냉각 장치(30)가, 각각 별개로 독립된 장치인 경우를 예시하였다. 이에 반해, 도 7에 도시한 바와 같이, 주 냉각 장치(20)와 예비 냉각 장치(30)가 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 도 7에 있어서, 제1 냉각 가스 분사 장치(51)가 주 냉각 가스 분사 장치(21)와, 제1 예비 냉각 노즐(31), 제2 예비 냉각 노즐(33) 및 제3 예비 냉각 노즐(35)의 기능을 갖는다. 또한, 제2 냉각 가스 분사 장치(52)가 주 냉각 가스 분사 장치(22)와, 제1 예비 냉각 노즐(32), 제2 예비 냉각 노즐(34) 및 제3 예비 냉각 노즐(36)의 기능을 갖는다.

실시예

본 발명에 따른 냉각 장치를 사용하여 용융 도금 강판의 예비 냉각 및 주 냉각을 행한 후, 용융 도금 강판의 표면에 있어서의 주름의 발생 상황을 검증하였다. 표 1 및 표 2에 검증 결과를 나타낸다. 또한, 표 1 및 표 2에 있어서, 「노즐 단수」란, 예비 냉각 구간에 있어서의 가스 충돌 위치의 설정수에 상당한다. 또한, 「노즐 No」란, 최하단의 예비 냉각 노즐로부터 순서대로 할당된 번호를 나타낸다. 바꿔 말하면, 「노즐 No」란, 최하단의 가스 충돌 위치로부터 순서대로 할당된 번호를 나타낸다.

표 1 및 표 2에 있어서, 「각도 α(°)」는, 예비 냉각 노즐로부터 가스 충돌 위치에 분사되는 예비 냉각 가스의 분사 방향과, 용융 도금 강판의 반송 방향이 이루는 각(예를 들어, 도 1a에 도시한 α1 등 참조)을 나타낸다. 「상승 유속 Vu(m/s)」는, 가스 충돌 위치로부터 용융 도금 강판 PS의 표면을 따라서 상향으로 흐르는 가스류의 유속 검출 결과(제2 유속 센서로부터 얻어지는 유속 검출 결과)이다. 「하강 유속 Vd(m/s)」는, 가스 충돌 위치로부터 용융 도금 강판 PS의 표면을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속 Vd의 검출 결과(제1 유속 센서로부터 얻어지는 유속 검출 결과)이다. 표 1 및 표 2에서는, 상향을 정, 하향을 부로 정의하고 있고, 그 때문에, 상승 유속 Vu를 정의 값으로 나타내고, 하강 유속 Vd를 부의 값으로 나타내고 있다. 「노즐 위치의 판온 T(℃)」는, 가스 충돌 위치에서의 용융 도금 강판 PS의 표면 온도의 검출 결과(온도 센서로부터 얻어지는 온도 검출 결과)이다.

주름의 발생 상황에 대하여 5단계 평가를 행하였다. 즉, 「×」는, 제품으로서의 합격 라인에 도달하지 않은 것을 나타낸다. 「△」는, 제품으로서의 합격 라인에 간신히 도달한 것을 나타낸다. 「○」는, 제품으로서의 합격 라인에 여유를 갖고 도달한 것을 나타낸다. 「◎」는, 제품으로서의 합격 라인에 여유를 갖고 도달함과 함께, 주름이 적은 우수한 외관을 갖는 것을 나타낸다. 「◎◎」는, 제품으로서의 합격 라인에 여유를 갖고 도달함과 함께, 주름이 거의 없는 매우 우수한 외관을 갖는 것을 나타낸다.

표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예 5∼14에 관해서는, 모두, 주름의 발생 상황이 제품으로서의 합격 라인에 도달하였다. 특히, 예비 냉각 구간을 따라서 설정된 3개 이상의 가스 충돌 위치에 대하여 경사 상향으로 예비 냉각 가스를 분사하는 구성과, 가스 충돌 위치가 예비 냉각 구간의 하단에 가까울수록, 예비 냉각 가스의 분사 방향과 용융 도금 강판의 반송 방향이 이루는 각 α가 작아지는 구성이, 주름의 발생 상황의 평가가 높은 것이 확인되었다.

이에 반해, 예비 냉각 노즐이 1단밖에 없는(예비 냉각 구간에 있어서의 가스 충돌 위치의 설정수가 「1」) 비교예 1∼4에 관해서는, 모두, 주름의 발생 상황이 제품으로서의 합격 라인에 도달하지 않은 것이 확인되었다.

1 : 스나우트
2 : 용융 도금 포트
3 : 용융 도금욕
4 : 욕 중 폴딩 롤
5 : 욕 중 지지 롤
6 : 도금 두께 제어 장치
7, 8 : 와이핑 노즐
10 : 냉각 장치
20 : 주 냉각 장치
21, 22 : 주 냉각 가스 분사 장치
21a : 슬릿 노즐
30, 30A, 40 : 예비 냉각 장치
31, 32 : 제1 예비 냉각 노즐
33, 34 : 제2 예비 냉각 노즐
35, 36 : 제3 예비 냉각 노즐
31a, 32a : 온도 센서
31b, 32b : 제1 유속 센서
31c, 32c : 제2 유속 센서
37 : 제1 제어 장치
38 : 제2 제어 장치
41, 42 : 예비 냉각 가스 분사 장치
51 : 제1 냉각 가스 분사 장치
52 : 제2 냉각 가스 분사 장치
PS : 용융 도금 강판
S : 강판
Z : 반송 방향
W : 주름
Gc : 냉각 가스
Gd : 하강 가스류
Gs : 예비 냉각 가스
P1 : 가스 충돌 위치

Claims (8)

1. 도금욕으로부터 연직 상향으로 반송되는 용융 도금 강판의 반송 경로에 있어서 도금 두께 제어 장치의 상방에 설치된 냉각 장치이며,
   상기 용융 도금 강판에 대하여 수직으로 주 냉각 가스를 분사하는 주 냉각 장치와,
   상기 반송 경로에 있어서 상기 주 냉각 장치와 상기 도금 두께 제어 장치 사이의 예비 냉각 구간에 설치되며, 상기 예비 냉각 구간을 따라서 설정된 복수의 가스 충돌 위치에 대하여 예비 냉각 가스를 분사하는 예비 냉각 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 강판의 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 예비 냉각 장치는, 상기 가스 충돌 위치의 각각에 대하여 경사 상향으로 상기 예비 냉각 가스를 분사하고,
   상기 가스 충돌 위치가 상기 예비 냉각 구간의 하단에 가까울수록, 상기 예비 냉각 가스의 분사 방향과 상기 용융 도금 강판의 반송 방향이 이루는 각이 작아지는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 강판의 냉각 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 예비 냉각 장치는,
   적어도 최하단의 상기 가스 충돌 위치에서의 상기 용융 도금 강판의 표면 온도를 검출하는 온도 센서와,
   적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치로부터 상기 용융 도금 강판의 표면을 따라서 하향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하는 제1 유속 센서와,
   상기 온도 센서로부터 얻어지는 온도 검출 결과 및 상기 제1 유속 센서로부터 얻어지는 유속 검출 결과에 기초하여, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 분사되는 상기 예비 냉각 가스의 토출 유속을 제어하는 제1 제어 장치를 구비하고,
   상기 온도 센서로부터 얻어지는 상기 온도 검출 결과를 T[℃]로 정의하고,
   상기 제1 유속 센서로부터 얻어지는 상기 유속 검출 결과를 Vd[m/s]로 정의하고,
   상기 용융 도금 강판의 표면에 주름이 발생하는 한계 하강 유속을 주름 발생 한계 하강 유속 VL1[m/s]로 정의하였을 때,
   상기 제1 제어 장치는, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 관하여 하기 (3)식 및 (4)식이 만족되도록, 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 분사되는 상기 예비 냉각 가스의 상기 토출 유속을 제어하는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 강판의 냉각 장치.
   

   

   
   (단, (3)식에 있어서, A, B, C 및 D는 상수)
4. 제3항에 있어서,
   상기 용융 도금 강판의 응고 개시 온도를 Ts[℃]로 정의하였을 때,
   상기 제1 제어 장치는, 상기 온도 센서로부터 얻어지는 상기 온도 검출 결과 T[℃]가, 하기 조건식 (5)를 만족시키는 경우에 상기 토출 유속의 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 강판의 냉각 장치.
   

   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 예비 냉각 장치는,
   적어도 최하단의 상기 가스 충돌 위치로부터 상기 용융 도금 강판의 표면을 따라서 상향으로 흐르는 가스류의 유속을 검출하는 제2 유속 센서와,
   상기 제2 유속 센서로부터 얻어지는 유속 검출 결과에 기초하여, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 분사되는 상기 예비 냉각 가스의 토출 유속을 제어하는 제2 제어 장치를 구비하고,
   상기 제2 유속 센서로부터 얻어지는 상기 유속 검출 결과를 Vu[m/s]로 정의하고,
   상기 용융 도금 강판의 표면에 주름이 발생하는 한계 상승 유속을 주름 발생 한계 상승 유속 VL2[m/s]로 정의하였을 때,
   상기 제2 제어 장치는, 적어도 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 관하여 하기 (6)식이 만족되도록, 상기 최하단의 상기 가스 충돌 위치에 분사되는 상기 예비 냉각 가스의 상기 토출 유속을 제어하는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 강판의 냉각 장치.
   

   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 예비 냉각 장치는, 각각 별개로 독립된 복수의 예비 냉각 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 강판의 냉각 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 예비 냉각 장치는, 서로 인접하는 상기 예비 냉각 노즐의 사이에, 상기 용융 도금 강판의 냉각에 사용된 상기 예비 냉각 가스를 배출하기 위한 간극을 구비하는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 강판의 냉각 장치.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 주 냉각 장치와 상기 예비 냉각 장치가 일체적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용융 도금 강판의 냉각 장치.

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