KR20180012289A - 금속 증기의 개선된 추출을 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

금속 증기의 개선된 추출을 위한 디바이스 및 방법 Download PDF

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미햐엘 페터스
노어버트 샤프라트
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티센크루프 스틸 유럽 악티엔게젤샤프트
티센크룹 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 다른 것들 중에서, 연속식 고온-침지 코팅 공정에서 코팅될 금속 스트립 상의, 금속 분진에 의해 유발되는 표면 결함을 피하는 디바이스에 관한 것이며, 코팅될 금속 스트립의 적어도 일부의 세그먼트가 디바이스를 통해 축 방향으로 이송될 수 있고, 상기 디바이스는 취입/흡입 유닛을 포함하고, 취입/흡입 유닛은 보호 가스를 금속 스트립으로 가하는 복수의 취입 개구를 갖고, 복수의 취입 개구가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 복수의 취입 개구가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 취입/흡입 유닛은 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스를 추출하는 복수의 흡입 개구를 갖고, 복수의 흡입 개구가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 복수의 흡입 개구가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있다. 보호 가스에 의한 금속 증기의 추출을 개선하고, 금속 증기의 확산을 감소시키는, 목적은 취입/흡입 유닛이, 취입 개구가 배열되는 취입 영역, 및 축 방향으로 보아 취입 영역 뒤에 배열되고 흡입 개구가 내부에 배열되는 흡입 영역을 가짐으로써 해결된다.

Description

금속 증기의 개선된 추출을 위한 디바이스 및 방법
본 발명은 다른 것들 중에서, 연속식 고온-침지 코팅(hot-dip coating) 공정에서 코팅될 금속 스트립 상의, 금속 분진에 의해 유발되는 표면 결함을 피하는 디바이스에 관한 것으로, 코팅될 금속 스트립의 적어도 일부의 세그먼트가 상기 디바이스를 통해 축 방향으로 이송될 수 있고, 상기 디바이스는 취입/흡입 유닛을 포함하고, 취입/흡입 유닛은 보호 가스를 금속 스트립으로 가하는 복수의 취입 개구를 갖고, 복수의 취입 개구가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 복수의 취입 개구가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 취입/흡입 유닛은 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스를 추출하는 복수의 흡입 개구를 갖고, 복수의 흡입 개구가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 복수의 흡입 개구가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있다.
본 발명은 또한 연속식 고온-침지 코팅 공정에서 코팅될 금속 스트립 상의, 금속 분진에 의해 유발되는 표면 결함을 피하는 방법에 관한 것으로, 코팅될 금속 스트립의 적어도 일부의 세그먼트를 디바이스를 통해, 특히 본 발명에 따른 디바이스를 통해 축 방향으로 이송하는 단계로서, 상기 디바이스는 취입/흡입 유닛을 포함하는, 단계; 보호 가스를 취입/흡입 유닛의 복수의 취입 개구를 통해 금속 스트립으로 가하는 단계로서, 복수의 취입 개구가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되고, 복수의 취입 개구가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되는, 단계; 및 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스를 취입/흡입 유닛의 복수의 흡입 개구를 통해 추출하는 단계로서, 복수의 흡입 개구가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되고, 복수의 흡입 개구가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되는, 단계를 포함한다.
이러한 종류의 디바이스 및 방법은 종래 기술로부터 유사한 형태로 이미 공지되어 있다.
예를 들어, 특히 연속식 퍼니스 및 아연 액조(bath)(용융체 액조)를 포함하는, 디바이스가 강철 스트립의 연속식 고온-침지 아연도금(galvanizing)에 사용된다. 강철 스트립은 연속식 퍼니스 내에서 연속적으로 어닐링된다. 기초 재료의 요구된 기계적 성질은 이러한 공정에서 강철의 재결정화에 의해 조정된다. 또한, 예열 영역 내에서 형성되는 철 산화물이 감소된다. 연속식 퍼니스 뒤에 오는 냉각 영역 내에서, 스트립은 보호 가스 하에서 용융체 액조 온도 근처의 온도까지 냉각된다. 보호 가스는 어닐링된 스트립이 아연도금 전에 산화되는 것을 방지하여야 하고, 그렇지 않으면 아연 층의 부착성을 상당히 손상시킬 것이다. 소위 퍼니스 트렁크(furnace trunk)가 연속식 퍼니스와 아연 액조 사이의 연결 편으로서 사용된다.
종래 기술의 연속식 스트립 아연도금 레이아웃의 퍼니스 트렁크 내에서, 아연 분진의 퇴적물이 대개 발생하고, 이것은 특히 레이아웃에서 일어나는 진동 때문에, 아연 액조 및/또는 강철 스트립 상으로 큰 덩어리로 낙하하고, 그에 의해 표면 결함(아연도금 결함)을 유발한다.
이것을 방지하기 위해, 연속식 스트립 아연도금 레이아웃의 트렁크 내에서의 아연 증기의 제거를 위한 디바이스가 예를 들어 제JP 7157853 (A)호로부터 공지되어 있다. 아연 액조의 표면에서 발생하는 아연 증기를 제거하기 위해, 퍼니스 트렁크에는 각각의 경우에 스트립의 양쪽 측부 상에 단일의 취입 개구(순환 개구) 및, 스트립의 양쪽 측부 상에 그것의 수직방향 아래의, 단일의 흡입 개구가 제공된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 흡입 개구 각각은 트렁크의 측벽을 통과하여 강철 스트립의 상부 및 저부 측부에서 강철 스트립의 전체 폭에 걸쳐 연장하는, 튜브 내의 길이방향 슬롯으로서 설계된다. 그러나, 취입 개구 및 흡입 개구의 구성 및 배열 때문에, 이러한 공지된 디바이스는 퍼니스 트렁크 내에서의 아연 증기의 확산을 적절하게 방지할 수 없고 결과적으로는 퍼니스 트렁크 내에서의 아연 증기의 확산이 촉진되는 것으로 추정되어야 한다.
이것은 아연 액조의 방향으로 이동하는 트렁크 내의 강철 스트립이 때때로 보호 가스를 통제되지 않는 방식으로 하향으로 동반(entrain)할 수 있다는 사실에 기인되는 것으로 보이고, 여기서 동반되는 보호 가스는 아연 액조의 표면에 있는 아연 증기를 흡수하고 그에 따라 동반되는 보호 가스의 상승 동안에, 트렁크의 더 차가운 내부 벽에서 응축 또는 재승화되어 그곳에 분진으로서 퇴적된다.
이것을 방지하기 위해, 제WO 2014/006183 A1호에 따르면 보호 가스의 동반을 피할 것이 제안된다. 이것을 위해, 여러 개의 취입 개구 및 흡입 개구가 제공되고, 각각의 취입 개구와 관련된 흡입 개구 사이의 거리는 각각의 취입 개구로부터 출현하는 보호 가스의 유동 속도가 제어되고 그에 따라 금속 스트립의 이동 중에 일어나는 아연 액조의 방향으로의 보호 가스의 동반이 방지되도록 선택된다. 이것은 취입 개구 및 흡입 개구 둘 모두를 갖는 혼합형 영역이 제공됨으로써 실질적으로 성취된다. 바꿔 말하면, 취입 개구를 갖는 영역 그리고 흡입 개구를 갖는 영역이 전체적으로 중첩하거나 빗과 같이 맞물린다.
그러나, 아연 증기의 추출은 때때로 이러한 해결책으로써 적절하게 성취되지 않는다는 것이 밝혀졌다. 특히, 상승하는 아연 증기의 차단은 종래 기술의 해결책에서의 아연 증기 및 보호 가스의 과도하게 직접적인 혼합으로 인해, 여전히 추가적인 개선을 요구한다는 것이 밝혀졌다. 불균질한 온도 분포가 여전히 트렁크를 부분적으로 지배할 수 있고 그에 따라 금속 증기의 퇴적을 촉진한다는 것이 또한 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 목적은 보호 가스에 의한 금속 증기의 추출이 개선될 수 있고, 금속 증기의 확산이 감소될 수 있는, 이러한 종류의 디바이스 및 이러한 종류의 방법을 제시하는 것이다.
상기 문제점은 취입/흡입 유닛이, 취입 개구가 배열되는 취입 영역, 및 축 방향으로 보아 취입 영역 뒤에 배열되며 흡입 개구가 내부에 배열되는 흡입 영역을 갖는 그러한 종류의 디바이스에서 그리고 그러한 종류의 방법에서 해결된다.
상기 디바이스 및 방법의 특성은 흡입 영역을 축 방향(즉, 스트립의 이동 방향)으로 보아 취입 영역 뒤에 배열함으로써 분명하게 개선될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 본 발명은 취입 개구 및 흡입 개구의 혼합형 배열을 요구하는, 가장 최근의 종래 기술로부터 의도적으로 벗어나고, 반대방향 접근법을 추구한다. 본 발명 역시 마찬가지로 복수의 취입 개구 및 흡입 개구를 요구하지만, 그것들은 앞뒤로 배열되는 별개의 영역 내에 제공된다. 한편으로 스트립의 양쪽 측부 상에서 복수의 개구를 갖는다는 점에서 혼합형인 조합이지만, 다른 한편으로 앞뒤로 위치하는 영역 내에서 한편에 취입 개구를 그리고 다른 한편에 흡입 개구를 갖는다는 점에서 혼합형이 아니라 그 대신에 분리형인 배열은 많은 효과 때문에 바람직하다는 것이 밝혀졌다.
특히, 상기 디바이스 및 방법은 금속 증기의 개선된 추출 그리고 예를 들어 퍼니스 트렁크 내에서의, 상승하는 금속 증기에 대한 효과적인 차단 시스템을 성취할 수 있다. 이것은 특히, 취입 영역 및 흡입 영역의 배열 및 구성이 금속 증기 및 보호 가스의 직접적인 혼합을 감소시킬 수 있다는 사실에 기인되는 것으로 보인다. 또한, 상기 디바이스 및 방법은 트렁크 내에서의 더 양호한, 즉 균질한 온도 분포를 성취할 수 있고 그에 따라 결국 금속 증기의 국부적인 응축 또는 재승화를 방지한다는 것이 밝혀졌다. 또한, 상승하는 금속 증기의 측부방향으로의 강제적인 안내가 방지될 수 있다. 비교적 간단한 설계는 사용될 퍼니스 트렁크의 폭과 실질적으로 독립적으로 유지된다. 결과적으로, 상기 디바이스 및 방법은 결국 비교적 큰 금속 증기 농도에도 사용될 수 있다.
연속식 고온-침지 코팅 공정은 특히 연속식 고온-침지 아연도금일 수 있다. 따라서, 금속 액조 또는 용융체 액조는 특히 아연 액조일 수 있다. 따라서, 금속 증기 또는 금속 분진은 특히 아연 증기 또는 아연 분진일 수 있다. 따라서, 코팅은 특히 아연도금일 수 있다.
금속 스트립은 특히 강철 스트립일 수 있다. 예를 들어, 강철 스트립은 코일-코일 공정으로 상기 디바이스를 통해 이송된다. 금속 스트립의 제1 측부는 예를 들어 금속 스트립의 상부 측부 또는 전방 측부이다. 금속 스트립의 제2 측부는 예를 들어 금속 스트립의 저부 측부 또는 후방 측부이다. 금속 스트립은 예를 들어 적어도 1000 mm, 바람직하게는 적어도 1300 mm, 특히 바람직하게는 적어도 1500 mm의 폭을 가질 수 있다. 상기 디바이스 및 방법은 매우 넓은 스트립에도 적절하다는 것이 밝혀졌다.
금속 스트립은 예를 들어 축 방향으로 적어도 80 m/분, 바람직하게는 적어도 100 m/분, 특히 바람직하게는 적어도 120 m/분의 스트립 속도로 이송될 수 있다. 예를 들어, 스트립 속도는 최대 180 m/분이다. 이들 높은 속도에서도, 아연 증기에 대한 효과적인 차단 그리고 균질한 온도가 성취될 수 있다.
다른 취입/흡입 유닛이 또한 상기 디바이스 및 방법에서 제공될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 취입/흡입 유닛이 제공된다. 따라서, 하나의/그 취입/흡입 유닛은 적어도 하나의/그 적어도 하나의 취입/흡입 유닛을 의미한다.
흡입 영역이 축 방향으로 보아, 취입 영역 뒤에 배열되기 때문에, 축 방향으로 이송되는 금속 스트립은 우선 취입 영역을 통해 그리고 이어서 흡입 영역을 통해 이동한다. 특히, 취입 영역에는 흡입 개구가 없고, 흡입 영역에는 취입 개구가 없다. 즉, 취입 개구 및 흡입 개구는 서로 물리적으로 별개이다. 예를 들어, 취입 영역 및 흡입 영역은 서로 직접적으로 접한다.
취입 개구 및/또는 흡입 개구는 예를 들어, 적어도 부분적으로 보어홀로서, 제공될 수 있고, 그에 따라 상기 디바이스의 조립을 단순화한다.
보호 가스는 예를 들어 금속 스트립의 산화를 방지하는 가스이다. 예를 들어, 보호 가스는 수소 질소 혼합물(HNX)이다. 예를 들어, 보호 가스는 약 95% N2 및 약 5% H2를 포함한다.
보호 가스는 예를 들어 적어도 430˚C의 온도로, 바람직하게는 적어도 440˚C의 온도로, 추가로 바람직하게는 적어도 550˚C의 온도로, 특히 약 600˚C의 온도로 취입된다. 이러한 방식으로, 금속 증기의 응축 또는 재승화가 추가로 방지된다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 취입 개구 및 흡입 개구는 취입 영역의 취입 개구를 통해 취입되는 보호 가스가 우선 의도적으로 상기 디바이스를 통해 축 방향으로 이송되는 금속 스트립과 동반되어 축 방향으로 유동하고 그 후에 축 방향에 반대방향으로 흡입 영역의 흡입 개구로 유동하도록 제공된다. 취입 개구 및 흡입 개구는 그에 따라 예를 들어, 이것을 위해, 배열 및/또는 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 취입 영역의 취입 개구를 통해 취입되는 보호 가스는 우선 의도적으로 상기 디바이스를 통해 축 방향으로 이송되는 금속 스트립과 동반되어 축 방향으로 유동하고, 그 후에 축 방향에 반대방향으로 흡입 영역의 흡입 개구로 유동한다.
보호 가스의 선별적인 유동이 흡입 영역을, 축 방향으로 보아, 취입 영역 뒤에 배열함으로써 성취될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 방식으로, 종래 기술의 목표와 정반대로, 금속 스트립에 의한 보호 가스의 동반은 그것을 방지하기보다는 오히려, 의도적으로 유발된다. 이러한 방식으로, 금속 증기 및 보호 가스의 직접적인 혼합이 감소되고, 상승하는 금속 증기에 대한 효과적인 배리어 시스템(barrier system)이 제공된다. 동시에, 특히 균질한 온도 분포가 성취된다. 따라서, 상기 디바이스 및 방법은 지금까지 적절하게 취급될 수 없었던, 비교적 높은 금속 증기 농도에도 적절하다.
예를 들어, 보호 가스는 우선 금속 스트립이 축 방향으로 진행 중일 때에 금속 스트립의 표면을 따라 유동한 후에, 유동은 금속 액조 또는 용융체 액조에 충돌하여 그곳에서 편향된다. 예를 들어, 보호 가스는 여기에서 금속 액조의 금속 증기의 대부분을 흡수한다. 보호 가스는 이어서 금속 스트립의 표면으로부터 거리를 두고, 예를 들어 벽, 예컨대 퍼니스 트렁크의 벽을 따라, 축 방향에 반대방향으로, 흡입 영역의 흡입 개구를 향해 유동한다. 따라서, 그 결과는 보호 가스의 연속적인 유동이고, 그에 따라 중단되지 않는 금속 증기 추출이 성취된다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 취입 영역 및 흡입 영역은 중첩 없이 배열된다. 중첩은 특히 하나의 영역이 적어도 부분적으로 다른 영역과 일치하는 것을 의미한다. 따라서, 취입 개구에 의해 형성되는 취입 영역 그리고 흡입 개구에 의해 형성되는 흡입 영역은 중첩하지 않는다. 예를 들어, 축 방향으로 보아, 우선 취입 개구만이 그리고 이어서 흡입 개구만이 제공된다. 결과적으로, 보호 가스에 의한 금속 증기의 추출이 추가로 개선될 수 있고, 금속 증기의 확산이 추가로 감소될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 발명에 따른 디바이스의 또 다른 실시예에 따르면, 취입 영역의 취입 개구 및/또는 흡입 영역의 흡입 개구는 적어도 부분적으로 규칙적인 패턴으로, 특히 적어도 30 mm, 바람직하게는 적어도 40 mm, 특히 바람직하게는 적어도 60 mm의 최단 간격으로 배열된다. 이러한 방식으로, 특히 균질한 온도 분포가 성취될 수 있고, 다른 한편으로 보호 가스의 추가로 최적화된 유동이 성취될 수 있고, 그에 따라 금속 증기의 확산에 대항한다.
예를 들어, 취입 영역의 취입 개구 그리고 흡입 영역의 흡입 개구는 동일한 규칙적인 패턴으로 배열된다. 예를 들어, 취입 개구 및/또는 흡입 개구는 직사각형 패턴으로 배열된다. 바꿔 말하면, 취입 개구 및/또는 흡입 개구는 예를 들어 (가상의) 2-차원 직사각형 격자의 절점에 위치한다. 예를 들어, 축 방향으로의 취입 개구 및/또는 흡입 개구의 최단 간격은 축 방향에 대한 횡단방향으로의 최단 간격보다 크다. 예를 들어, 축 방향으로의 취입 개구 및/또는 흡입 개구 사이의 최단 간격은 50 mm 내지 150 mm, 바람직하게는 80 mm 내지 120 mm, 특히 바람직하게는 90 mm 내지 110 mm이다. 예를 들어, 축 방향으로의 취입 개구 및/또는 흡입 개구의 최단 간격은 약 100 mm이다. 예를 들어, 축 방향에 대한 횡단방향으로의 취입 개구 및/또는 흡입 개구의 최단 간격은 30 mm 내지 90 mm, 바람직하게는 40 mm 내지 80 mm, 특히 바람직하게는 50 mm 내지 70 mm이다. 예를 들어, 축 방향에 대한 횡단방향으로의 취입 개구 및/또는 흡입 개구의 최단 간격은 약 60 mm이다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 흡입 개구 중 적어도 일부가 취입 개구보다 크게 설계된다. 취입 개구 또는 흡입 개구의 크기는 특히 개구의 (평균) 직경을 의미한다. 취입 개구의 직경은 바람직하게는 5 mm 내지 10 mm, 바람직하게는 약 8 mm이다. 흡입 개구의 직경은 바람직하게는 8 mm 내지 15 mm, 바람직하게는 약 10 mm이다. 이것은 효율적인 금속 증기 추출의 관점에서 추가로 개선된 유동을 성취할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
이러한 관점에서 추출을 위한 표준 체적 유동이 취입을 위한 표준 체적 유동보다 큰 것이 추가로 바람직하다. 예를 들어, 취입을 위한 표준 체적 유동은 금속 스트립의 측부당, 적어도 100 Nm3/h(표준 입방 미터), 바람직하게는 적어도 150 Nm3/h이다. 예를 들어, 표준 체적 유동은 100-300 Nm3/h이다. 그러나, 표준 체적 유동은 또한 상기 디바이스의 폭에 따라, 훨씬 더 높을 수 있다. 예를 들어, 추출을 위한 표준 체적 유동은 금속 스트립의 측부당, 적어도 150 Nm3/h, 바람직하게는 적어도 200 Nm3/h이다. 예를 들어, 표준 체적 유동은 150-400 Nm3/h이다. 그러나, 표준 체적 유동은 또한 상기 디바이스의 폭에 따라, 훨씬 높을 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스의 또 다른 실시예에 따르면, 취입 개구 중 적어도 일부는 보호 가스가 취입 개구로부터 금속 스트립의 각각의 측부의 방향으로 축 방향에 대해 실질적으로 횡단방향으로 유동하도록 제공된다. 취입 개구는 예를 들어 그에 따라 이것을 위해 배열 및/또는 구성된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시예에 따른 보호 가스는 취입 개구로부터 금속 스트립의 각각의 측부의 방향으로 축 방향에 대해 실질적으로 횡단방향으로 유동한다.
이러한 방식으로, 보호 가스의 유동 거동이 추가로 최적화될 수 있고 그에 따라 특히 금속 증기의 작은 확산을 발생시킨다는 것이 밝혀졌다.
예를 들어, 취입 개구로부터 유동하는 보호 가스는 금속 스트립의 각각의 측부의 방향으로 70˚ 내지 110˚, 바람직하게는 80˚ 내지 100˚, 특히 바람직하게는 약 90˚의 각도로 유도된다.
본 발명에 따른 디바이스의 또 다른 실시예에 따르면, 취입/흡입 유닛은 코팅될 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있는 제1 취입/흡입 박스, 및 코팅될 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있는 제2 취입/흡입 박스를 포함한다. 상기 디바이스는 훨씬 더 많은 취입/흡입 박스를 또한 포함할 수 있다.
취입/흡입 박스를 제공함으로써, 보호 가스를 양쪽 측부로부터 금속 스트립으로 가하는 것은 특히 간단한 설계에 의해 실현될 수 있다. 또한, 취입/흡입 박스는 예를 들어, 상기 디바이스의 확장성을, 용이한 방식으로 가능케 한다. 또한, 취입/흡입 박스는 보호 가스의 2-차원적인 부여 그리고 금속 증기의 추출을 성취할 수 있다. 취입/흡입 박스는 예를 들어, 실질적으로 평탄형의 구성으로 되어 있다. 예를 들어, 취입/흡입 박스는 보호 가스를 취입하는 적어도 하나의 포트 그리고 보호 가스 및 금속 증기 및/또는 금속 분진의 혼합물을 추출하는 적어도 하나 포트를 갖는다.
본 발명에 따른 디바이스의 또 다른 실시예에 따르면, 취입/흡입 박스 각각은 취입 영역을 제공하는 적어도 하나의 취입 박스 그리고 흡입 영역을 제공하는 적어도 하나의 흡입 박스를 갖는다. 별개의 취입 박스 및 흡입 박스를 제공함으로써, 취입 영역 및 흡입 영역의 물리적으로 별개의 배열이 간단한 방식으로 성취될 수 있다. 예를 들어, 취입 박스 및 흡입 박스가 구획 벽에 의해 서로 분리될 수 있다. 마찬가지로, 취입/흡입 박스가 여러 개의 취입 박스 및/또는 흡입 박스를 또한 포함할 수 있다. 이들은 또한 예를 들어, 구획 벽에 의해 서로 분리될 수 있다. 예를 들어, 취입 박스 및/또는 흡입 박스 각각은 보호 가스를 취입하거나 보호 가스 및 금속 증기/금속 분진의 혼합물을 추출하는 하나의 포트를 갖는다.
본 발명에 따른 디바이스의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 디바이스는 금속 액조와의 연속식 퍼니스의 연결을 위한 퍼니스 트렁크를 포함하고, 취입/흡입 유닛은 적어도 부분적으로 퍼니스 트렁크 내에 제공된다.
따라서, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따른 방법은 적어도 부분적으로 금속 액조와의 연속식 퍼니스의 연결을 위한 퍼니스 트렁크 내에서 수행된다.
예를 들어, 퍼니스 트렁크는 적어도 부분적으로 예를 들어 적어도 400˚C, 바람직하게는 적어도 450˚C의 온도까지, 가열될 수 있다. 퍼니스 트렁크는 예를 들어 금속 스트립을 유입시키는 진입 개구 그리고 금속 스트립의 배출을 위한 배출 개구를 갖는다. 퍼니스 트렁크는 예를 들어 적어도, 예를 들어 진입 개구로부터 배출 개구의 방향으로의 섹션에 대해, 테이퍼형으로 가늘어진다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 배리어 가스(barrier gas)가 축 방향으로 보아, 취입/흡입 유닛 앞에서 상기 디바이스로 공급된다. 이것을 위해, 상기 디바이스는 예를 들어 배리어 가스 급송 라인을 가질 수 있다. 예를 들어, 보호 가스 역시 마찬가지로 배리어 가스로서 사용될 수 있고, 배리어 가스는 이미 설명된 조성물, 예컨대 (HNX)에 해당한다. 예를 들어, 배리어 가스는 예를 들어 하나의 측부에서, 적어도 300 Nm3/h로 취입된다. 바람직하게는, 영역마다 상이한 압력 관계가 가변-압력 가스 급송 라인에 의해 성취될 수 있다. 배리어 가스를 급송함으로써, 예를 들어 트렁크 내의 가스 유동을 퍼니스로부터 차폐하고 그에 따라 상기 디바이스의 다른 부품, 예컨대 퍼니스 내로의 아연 증기의 동반을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 디바이스의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 디바이스는 취입/흡입 유닛의 상류에 위치하여 코팅될 금속 스트립을 가열하는 연속식 퍼니스; 금속 스트립의 코팅을 위한, 취입/흡입 유닛에 이어서 위치하는 금속 액조, 특히 아연 액조 그리고 임의로 금속 액조 뒤에 위치하여 금속 스트립의 코팅의 두께를 조정하는 박리 디바이스; 흡입 개구를 통해 추출되고 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스를 세척하는 분리 디바이스; 취입 개구를 통해 급송되는 보호 가스를, 특히 430˚C 초과의 온도까지, 가열하는 가열 유닛 중 하나 이상의 유닛을 추가로 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 실시예에 따른 방법은 취입/흡입 유닛의 상류에 위치하는 연속식 퍼니스 내에서의 코팅될 금속 스트립의 가열 단계: 취입/흡입 유닛에 이어서 위치하는 금속 액조, 특히 아연 액조 내에서의 금속 스트립의 코팅 단계, 그리고 임의로 금속 액조에 이어서 위치하는 박리 디바이스에 의한 금속 스트립의 코팅의 두께의 조정 단계; 분리 디바이스 내에서의 흡입 개구를 통해 추출되고 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스의 세척 단계; 및 특히 430˚C 초과의 온도까지의, 가열 유닛 내에서의 취입 개구를 통해 급송되는 보호 가스의 가열 중 하나 이상의 단계를 추가로 포함한다.
금속 액조의 온도는 예를 들어 400˚C 내지 500˚C, 바람직하게는 440˚C 내지 470˚C이다.
박리 디바이스는 예를 들어 공기 노즐, 예컨대 평탄형 공기 제트 노즐에 의해 실현될 수 있다.
아연 분리 디바이스에는 바람직하게는 금속 증기의 재승화를 발생시키는, 냉각 디바이스가 제공될 수 있다. 이처럼 생성된 금속 분진은 분리 디바이스에 의해 보호 가스로부터 분리되어 예를 들어 수집 탱크로 이송될 수 있다.
상기 방법의 바람직한 실시예에 따른 방법의 단계의 위의 및 하기의 설명은 상기 디바이스의 바람직한 실시예에 의해 상기 방법의 단계를 수행하는 대응하는 수단 또는 디바이스를 또한 개시할 것이다. 마찬가지로, 상기 방법의 단계를 수행하는 수단의 개시는 상기 방법의 대응하는 단계를 개시할 것이다.
본 발명은 도면의 도움으로써 아래에서 더 면밀하게 설명될 것이다. 본 발명의 추가적인 바람직한 실시예 및 장점은 도면 그리고 도면에 도시되는 예시적인 실시예의 상세한 설명에서 밝혀질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예를 수행하는 본 발명에 따른 디바이스의 예시적인 실시예의 길이방향 단면도이다.
도 2는 도 1로부터의 퍼니스 트렁크의 사시도이다.
도 3은 도 1로부터의 퍼니스 트렁크의 길이방향 단면도이다.
도 4는 도 1의 취입/흡입 박스의 취입 영역 및 흡입 영역의 평면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예를 수행하는 연속식 고온-침지 아연도금 레이아웃의 형태로 되어 있는 본 발명에 따른 디바이스(1)의 예시적인 실시예의 길이방향 단면도를 도시한다. 디바이스(1)는 특히 퍼니스 트렁크(2)를 포함한다. 아연도금될 금속 스트립(4), 예컨대 강철 스트립이 연속식 퍼니스(도시되지 않음) 내에서 어닐링되고, 보호 가스(HNX) 하에서 아연 액조(6)로 공급된다. 스트립(4)은 아연 액조(6) 내로 경사형으로 침지되고, 아연 액조(6) 내에 배열된 롤러(8)에 의해 상향으로 편향된다. 액조 온도는 전형적으로 약 440˚C 내지 470˚C의 범위 내에 있다. 액조(6)로부터 출현 시에, 스트립(4)은 요구된 코팅 두께보다 상당히 높게 위치될 수 있는, 분량의 액체 아연을 동반한다. 여전히 액체인 과잉의 코팅 재료는 이제 스트립의 폭을 횡단하여 연장하는 평탄형 공기 제트 노즐(10)에 의해 이제 코팅된 스트립(4)의 제1 측부 및 제2 측부(즉, 상부 및 저부 또는 전방 및 후방 측부)로부터 박리된다.
아연 액조(6) 근처의 영역 내의 퍼니스 트렁크(2)의 (특히, 보호 가스/아연 증기 혼합물의 이슬점 또는 재승화 온도보다 낮은) 과도한 냉각을 피하기 위해, 단열 요소(12)(예컨대, 미네랄 울 및/또는 세라믹 타일)가 임의로 제공될 수 있다.
퍼니스 트렁크(2)는 특히 어닐링된 스트립(4)이 아연도금 전에 산화되고 그에 따라 아연 층의 부착성을 손상시키는 것을 방지하도록 의도된다. 따라서, 스트립(4)에는 보호 가스가 가해진다. 동시에, 보호 가스는 아연 증기의 확산을 방지하는 역할을 하여야 한다. 이러한 이유로, 퍼니스 트렁크(2)에는 보호 가스를 금속 스트립(4)으로 가하고, 아연 증기 및/또는 아연 분진을 적재한 보호 가스를 추출하는, 특별한 취입/흡입 유닛(14)이 구비된다.
도 2는 도 1로부터의 퍼니스 트렁크(2)의 사시도를 도시하고, 도 3은 도 1로부터의 퍼니스 트렁크(2)의 길이방향 단면도를 도시한다.
코팅될 금속 스트립(4)은 이러한 섹션 내에서 디바이스(1)의 퍼니스 트렁크(2)를 통해 그리고 취입/흡입 유닛(14)을 통해 축 방향(16)을 따라 이송된다. 취입/흡입 유닛(14)은 보호 가스를 금속 스트립(4)으로 가하는 복수의 취입 개구(18)를 갖는다. 복수의 취입 개구(18)가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되고, 복수의 취입 개구(18)가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되고, 그에 따라 금속 스트립(4)에는 보호 가스가 양쪽 측부 상에 가해질 수 있다. 취입 개구(18)는 취입 영역(20)을 형성한다. 또한, 취입/흡입 유닛(14)은 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스를 추출하는 복수의 흡입 개구(22)를 갖는다. 복수의 흡입 개구(22)가 금속 스트립(4)의 제1 측부 상에 배열되고, 복수의 흡입 개구(22)가 금속 스트립(4)의 제2 측부 상에 배열된다. 흡입 개구(22)는 흡입 영역(24)을 형성한다.
취입 개구(18)가 배열되는 취입 영역(20)은 축 방향(16)으로 보아, 흡입 개구(22)가 배열되는 흡입 영역(24) 뒤에 배열된다. 취입 영역(20) 및 흡입 영역(24)은 중첩 없이 배열된다.
취입/흡입 유닛(14)은 코팅될 금속 스트립(4)의 제1 측부 상에 배열되는 제1 취입/흡입 박스(14a), 및 코팅될 금속 스트립(4)의 제2 측부 상에 배열되는 제2 취입/흡입 박스(14b)를 포함한다. 취입/흡입 박스(14a, 14b) 각각은 취입 영역(20)을 제공하는 2개의 취입 박스(26a, 26b) 그리고 흡입 영역(24)을 제공하는 2개의 흡입 박스(28a, 28b)를 갖는다. 취입 박스(26a 또는 26b)는 각각의 경우에 구획 벽(42a 또는 42b)에 의해 서로 분리된다. 흡입 박스(28a 또는 28b) 역시 각각의 경우에 구획 벽(44a 또는 44b)에 의해 분리된다. 취입 박스(26a 또는 26b) 및 흡입 박스(28a 또는 28b) 역시 마찬가지로 구획 벽(46a 또는 46b)에 의해 서로 분리된다.
개별적인 취입 박스(26a, 26b) 각각은 보호 가스의 공급을 위한 별개의 포트(30a, 30b)를 갖는다. 포트(30a)를 통한 취입을 위한 표준 체적 유동은 약 150 Nm3/h이다. 포트(30b)를 통한 취입을 위한 표준 체적 유동 역시 마찬가지로 약 150 Nm3/h이다. 포트(32a)를 통한 추출을 위한 표준 체적 유동은 약 200 Nm3/h이다. 포트(32b)를 통한 추출을 위한 표준 체적 유동 역시 마찬가지로 약 200 Nm3/h이다.
동시에, 배리어 가스가 배리어 가스 급송 라인(3)(도 1 참조)에 의해 디바이스(1)로 급송될 수 있다. 배리어 가스는 본 명세서에서 보호 가스와 동일하고, 도 3에서 화살표(33)에 의해 또한 도시된 바와 같이, 배리어 가스 급송 라인(3)을 통해 300 Nm3/h로 취입된다. 배리어 가스는 바람직하게는 2개의 밀봉 플랩(도 1 참조) 사이로 급송된다. 배리어 가스는 퍼니스 트렁크(2) 내의 가스 유동을 상류에 위치하는 퍼니스에 대해 차폐하고, 그에 따라 퍼니스 내로의 아연 증기의 동반이 방지된다. 예를 들어, 압력은 보호 가스 급송 라인(3)의 영역으로부터 취입 박스(26a, 26b)의 영역을 거쳐 흡입 박스(28a, 28b)의 영역으로 하강한다.
도 3에서 특히 분명한 것과 같이, 취입 개구(18)는 보호 가스가 취입 개구로부터 금속 스트립(4)의 각각의 측부의 방향으로 축 방향(16)에 대해 실질적으로 횡단방향으로 유동하도록 제공된다. 보호 가스는 이러한 경우에 취입 개구(18)를 통해 금속 스트립(4)의 각각의 측부의 방향으로 직각으로 취입된다. 보호 가스의 유동 방향은 화살표(34)에 의해 도시된다. 취입 영역(20)의 취입 개구(18)를 통해 취입되는 보호 가스는 우선 의도적으로 디바이스(1)를 통해 축 방향(16)으로 이송되는 금속 스트립(4)과 동반되어 축 방향(16)으로 유동한다. 보호 가스는 금속 스트립(4)의 표면을 따라 유동한다. 그 후에, 아연 증기 및 아연 분진과 혼합된 보호 가스는 퍼니스 트렁크(2)의 벽을 따라 축 방향(16)에 반대방향으로 흡입 영역(24)의 흡입 개구(22)를 향해 유동한다.
점(36)은 아연 증기 및 아연 분진의 분포 및 농도를 도시한다. 아연 분진 및 아연 증기의 농도는 축 방향(16)에 반대인 방향으로 분명하게 감소한다. 취입/흡입 유닛(14)은 아연 증기 및 아연 분진에 대한 효과적인 배리어 그리고 아연 증기 및 아연 분진의 효과적인 추출을 가능케 한다.
예를 들어, 아연 액조(6)에 의해 약 34 g/h의 아연 증기 입력을 추정하는 경우, 시뮬레이션은 퍼니스 트렁크의 하부 영역 내의 아연 액조(6) 부근에서 약 5 x 10-5 kg/m3의 아연 증기 농도를 나타낸다. 흡입 영역(24) 내에는, 약 3 x 10-5 kg/m3 내지 약 7 x 10-6 kg/m3 의 아연 증기 농도가 여전히 존재한다. 취입 영역(20) 내에서, 아연 증기 농도는 이미 7 x 10-6 kg/m3 미만이다.
340 g/h의 더 큰 아연 증기 입력에 대해, 흡입 영역(24) 내에서 5 x 10-5 kg/m3까지의 아연 증기 농도를 여전히 획득한다. 그러나, 그것들은 취입 영역(20) 내에서 1 x 10-5 kg/m3 미만까지, 부분적으로는 또한 7 x 10-6 kg/m3 미만까지 하강한다. 따라서, 상기 디바이스 및 방법은 그러한 높은 아연 증기 입력에도 적절하다.
도 4는 마지막으로 도 1로부터의 취입/흡입 박스(14a)의 취입 영역(20) 및 흡입 영역(24)의 예시적인 평면도를 도시한다. 취입 영역(20)의 취입 개구(18) 그리고 흡입 영역(24)의 흡입 개구(22)는 규칙적인 패턴으로 배열된다. 축 방향(16)으로의 이웃 개구(18, 22)의 최단 간격은 축 방향(16)에 대한 횡단방향으로의 최단 간격보다 크다. 축 방향으로의 취입 개구(18) 또는 흡입 개구(22)의 최단 간격(38)은 본 명세서에서 약 100 mm에 이른다. 축 방향(16)에 대한 횡단방향으로의 취입 개구(18) 또는 흡입 개구(22)의 최단 간격(40)은 약 60 mm에 이른다. 취입 개구(18)는 흡입 개구(22)보다 작게 구성된다. 취입 개구(18)의 직경은 약 8 mm이다. 흡입 개구(22)의 직경은 약 10 mm이다.

Claims (16)

  1. 연속식 고온-침지 코팅 공정에서 코팅될 금속 스트립(4) 상의, 금속 분진에 의해 유발되는 표면 결함을 피하는 디바이스이며, 코팅될 금속 스트립(4)의 적어도 일부의 세그먼트가 디바이스(1)를 통해 축 방향(16)으로 이송될 수 있고,
    상기 디바이스는 취입/흡입 유닛(14)을 포함하고, 취입/흡입 유닛(14)은 보호 가스를 금속 스트립(4)으로 가하는 복수의 취입 개구(18)를 갖고, 복수의 취입 개구(18)가 금속 스트립(4)의 제1 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 복수의 취입 개구(18)가 금속 스트립(4)의 제2 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 취입/흡입 유닛(14)은 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스를 추출하는 복수의 흡입 개구(22)를 갖고, 복수의 흡입 개구(22)가 금속 스트립(4)의 제1 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있고, 복수의 흡입 개구(22)가 금속 스트립(4)의 제2 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있는, 디바이스에 있어서,
    취입/흡입 유닛(14)은 취입 개구(18)가 배열되는 취입 영역(20), 및 축 방향(16)으로 보아 취입 영역(20) 뒤에 배열되고 흡입 개구(22)가 내부에 배열되는 흡입 영역(24)을 갖는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 취입 개구(18) 및 흡입 개구(22)는, 취입 영역(20)의 취입 개구(18)를 통해 취입되는 보호 가스가 우선 의도적으로 디바이스(1)를 통해 축 방향(16)으로 이송되는 금속 스트립(4)과 동반되어 축 방향(16)으로 유동하고 그 후에 축 방향(16)에 반대방향으로 흡입 영역(24)의 흡입 개구(22)로 유동하도록 제공되는, 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 취입 영역(20) 및 흡입 영역(24)은 중첩 없이 배열되는, 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 취입 영역(20)의 취입 개구(18) 및/또는 흡입 영역(24)의 흡입 개구(22)는 적어도 부분적으로 규칙적인 패턴으로, 특히 적어도 30 mm, 바람직하게는 적어도 40 mm, 특히 바람직하게는 적어도 60 mm의 최단 간격(38, 40)으로 배열되는, 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 흡입 개구(22) 중 적어도 일부가 취입 개구(18)보다 크게 설계되는, 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 취입 개구(18) 중 적어도 일부는 보호 가스가 취입 개구(18)로부터 금속 스트립(4)의 각각의 측부의 방향으로 축 방향(16)에 대해 실질적으로 횡단방향으로 유동하도록 제공되는, 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 취입/흡입 유닛(14)은 코팅될 금속 스트립(4)의 제1 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있는 제1 취입/흡입 박스(14a)를 포함하고, 취입/흡입 유닛(14)은 코팅될 금속 스트립(4)의 제2 측부 상에 배열되거나 배열될 수 있는 제2 취입/흡입 박스(14b)를 포함하는, 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 취입/흡입 박스(14a, 14b) 각각은 취입 영역(20)을 제공하는 적어도 하나의 취입 박스(26a, 26b) 그리고 흡입 영역(24)을 제공하는 적어도 하나의 흡입 박스(28a, 28b)를 갖는, 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 디바이스(1)는 금속 액조(6)와의 연속식 퍼니스의 연결을 위한 퍼니스 트렁크(2)를 포함하고, 취입/흡입 유닛(14)은 적어도 부분적으로 퍼니스 트렁크(2) 내에 제공되는, 디바이스.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 디바이스(1)는,
    - 취입/흡입 유닛(14)의 상류에 위치하여 코팅될 금속 스트립(4)을 가열하는 연속식 퍼니스;
    - 금속 스트립(4)의 코팅을 위한, 취입/흡입 유닛(14)에 이어서 위치하는 금속 액조(6), 특히 아연 액조 그리고 임의로 금속 액조(6) 뒤에 위치하여 금속 스트립(4)의 코팅의 두께를 조정하는 박리 디바이스(10);
    - 흡입 개구(22)를 통해 추출되고 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스를 세척하는 분리 디바이스; 및
    - 취입 개구(18)를 통해 급송되는 보호 가스를, 특히 430˚C 초과의 온도까지, 가열하는 가열 유닛
    중 하나 이상의 유닛을 추가로 포함하는, 디바이스.
  11. 연속식 고온-침지 코팅 공정에서 코팅될 금속 스트립 상의, 금속 분진에 의해 유발되는 표면 결함을 피하는 방법이며,
    - 코팅될 금속 스트립의 적어도 일부의 세그먼트를, 특히 제1항 내지 제10항 중 한 항에 따르는 디바이스를 통해 축 방향으로 이송하는 단계로서, 상기 디바이스는 취입/흡입 유닛을 포함하는, 단계;
    - 보호 가스를 취입/흡입 유닛의 복수의 취입 개구를 통해 금속 스트립으로 가하는 단계로서, 복수의 취입 개구가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되고, 복수의 취입 개구가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되는, 단계; 및
    - 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스를 취입/흡입 유닛의 복수의 흡입 개구를 통해 추출하는 단계로서, 복수의 흡입 개구가 금속 스트립의 제1 측부 상에 배열되고, 복수의 흡입 개구가 금속 스트립의 제2 측부 상에 배열되는, 단계
    를 포함하는, 방법에 있어서,
    취입/흡입 유닛은 취입 개구가 배열되는 취입 영역, 및 축 방향으로 보아 취입 영역 뒤에 배열되고 흡입 개구가 내부에 배열되는 흡입 영역을 갖는,
    것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 취입 영역의 취입 개구를 통해 취입되는 보호 가스는 우선 의도적으로 상기 디바이스를 통해 축 방향으로 이송되는 금속 스트립과 동반되어 축 방향으로 유동하고, 그 후에 축 방향에 반대방향으로 흡입 영역의 흡입 개구로 유동하는, 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 보호 가스는 취입 개구로부터 금속 스트립의 각각의 측부의 방향으로 축 방향에 대해 실질적으로 횡단방향으로 유동하는, 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 적어도 부분적으로 금속 액조와의 연속식 퍼니스의 연결을 위한 퍼니스 트렁크 내에서 수행되는, 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어 가스가 축 방향으로 보아, 취입/흡입 유닛 앞에서 상기 디바이스로 공급되는, 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은,
    - 취입/흡입 유닛의 상류에 위치하는 연속식 퍼니스 내에서의 코팅될 금속 스트립의 가열 단계;
    - 취입/흡입 유닛에 이어서 위치하는 금속 액조, 특히 아연 액조 내에서의 금속 스트립의 코팅 단계, 및 임의로 금속 액조에 이어서 위치하는 박리 디바이스에 의한 금속 스트립의 코팅의 두께의 조정 단계;
    - 분리 디바이스 내에서의, 흡입 개구를 통해 추출되고 금속 증기 및/또는 금속 분진을 적재한 보호 가스의 세척 단계; 및
    - 특히 430˚C 초과의 온도까지의, 가열 유닛 내에서의 취입 개구를 통해 급송되는 보호 가스의 가열 단계
    중 하나 이상의 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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