KR20190059430A - 강판 이물 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판의 표면의 미소한 이물을 제거할 수 있는 캐비테이션 노즐을 제공하기 위한 것으로 일실시예로 저압수 노즐 및 상기 저압수 노즐의 내측에 배치되는 고압수 노즐을 포함하며, 상기 저압수 노즐의 출구는 일방향으로 연장된 형상을 가지며, 상기 고압수 노즐의 출구는 원형 형상을 가지며, 상기 고압수 노즐은 상기 저압수 노즐의 내부에서 상기 일방향을 따라서 소정 간격으로 복수 개가 배치되는 캐비테이션 노즐을 제공한다.

Description

캐비테이션 노즐 및 이를 포함하는 강판 이물 제거 장치{Cavitation Nozzle and Strip Cleaning Device}

본 발명은 고압수의 분사와 함께 기포를 발생시키는 캐비테이션 노즐과 이를 포함하는 강판 이물 제거 장치에 대한 것이다.

소둔로 장입전에 강판의 유분을 제거하기 위하여 특허문헌 1 과 같은 기술이 개시된 바 있다. 특허문헌 1 에서는 소둔로 내로 강판이 진입하기 전에 강판의 유분을 제거하기 위하여 강판을 알칼리 탱크에서 세척하는 기술이 개시되어 있다.

한편, 강판의 유분 제거와 함께 강판의 이물을 제거하는 목적으로 알칼리 탱크를 나온 강판의 표면을 브러쉬 롤로 강판의 이물을 제거하는 기술도 제안된 바 있으나, 브러쉬 롤에도 불구하고 잔존하는 이물로 인하여 후속 공정에서 표면 결함이 발생한다.

특히, Si 함량이 높은 경우에 강판 표면의 산화물이 박리되는 파우더링(powdering) 현상이 발생하는데, 이러한 현상은 10~20㎛의 매우 작은 산화물에 의한 것으로, 브러쉬 롤로 완전히 제거되지 않는다. 이러한 상태에서 강판이 소둔로에 들어가게 되면 롤 표면에 압착/성장하여 강판에 덴트를 유발하게 된다는 문제가 있다.

(특허문헌 1) JP2005-256067 A

본 발명은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로 강판의 표면의 미소한 이물을 제거할 수 있는 캐비테이션 노즐 및 이를 포함하는 강판 이물 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 캐비테이션 노즐 및 강판 이물 제거 장치를 제공한다.

본 발명은 일실시예로 저압수 노즐 및 상기 저압수 노즐의 내측에 배치되는 고압수 노즐을 포함하며, 상기 저압수 노즐의 출구는 일방향으로 연장된 형상을 가지며, 상기 고압수 노즐의 출구는 원형 형상을 가지며, 상기 고압수 노즐은 상기 저압수 노즐의 내부에서 상기 일방향을 따라서 소정 간격으로 복수 개가 배치되는 캐비테이션 노즐을 제공한다.

이때, 상기 고압수 노즐은 0.5~3mm의 직경을 가지는 원형 노즐이며, 상기 저압수 노즐은 5~30mm 간격으로 연장하는 선형 노즐일 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 고압수 노즐은 상기 저압수 노즐의 단부로부터 일정 간격 내측에 배치될 수 있다.

한편, 본 발명은 일실시예로 강판이 소둔로에 진입하기 전에 강판의 이물질을 제거하는 강판 이물 제거 장치로, 강판이 이동되는 경로를 따라 배치되는 복수의 세정 탱크를 포함하며, 상술한 캐비테이션 노즐이 소둔로 직전에 배치되는 세정 탱크의 내부에서 세정액 수면 상부에 배치되는 강판 이물 제거 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에서 상기 캐비테이션 노즐에 의해 분사되는 유체는 강판 이송 방향의 수직방향에 대하여 경사지도록 상기 캐비테이션 노즐이 배치될 수 있다.

또한, 상기 강판 이송 방향은 연직 상방이며, 상기 유체의 분사 방향을 하방으로 경사질 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 캐비테이션 노즐의 저압수 및 고압수 노즐이 상기 세정액과 동일한 유체를 분사하도록 상기 세정 탱크와 상기 캐비테이션 노즐은 순환부에 연결될 수 있다.

이때, 상기 세정액은 80~90℃의 순수일 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 캐비테이션 노즐은 강판의 이동방향을 따라서 강판의 양측 각각에 복수 개가 배치될 수 있으며, 한 캐비테이션 노즐의 고압수 노즐의 위치가 연직 방향을 따라서 이웃하게 배치되는 캐비테이션 노즐의 고압수 노즐의 위치와 엇갈리게 캐비테이션 노즐이 배치될 수 있다.

본 발명은 위와 같은 구성을 통하여 강판의 표면의 미소한 이물을 제거할 수 있는 캐비테이션 노즐 및 이를 포함하는 강판 이물 제거 장치를 제공한다.

도 1 은 본 발명의 강판 이물 제거 장치의 개략도이다.
도 2 는 물의 상평형도이다.
도 3 은 본 발명의 캐비테이션 노즐의 도면으로, 도 3a 는 단면도이며, 도 3b는 부분 절개 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 강판 이물 제거 장치에서 캐비테이션 노즐의 배치된 부분의 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 강판 이물 제거 장치에서 캐비테이션 노즐의 배치를 보이는 개략도이다.
도 6(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 캐비테이션 노즐로 처리하지 않은 강판의 사진이며, 도 6(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 캐비테이션 노즐로 처리한 강판의 사진이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.

도 1 에는 본 발명의 강판 이물 제거 장치(1)의 일실시예가 도시되어 있다.

본 발명의 강판 이물 제거 장치(1)는 강판(S) 진입 방향을 따라서, 핫 딥 탱크(10; Hot Dip Tank), 전해 세정 탱크(20; Electrolytic Cleaning Tank), 열수 린스 탱크(30; How Water Rinse Tank) 및 건조부(40)가 배치되며, 따라서, 강판(S)은 소둔로(미도시)로 들어가기 전에 강판 이물 제거 장치(1)의 핫 딥 탱크(10; Hot Dip Tank), 전해 세정 탱크(20; Electrolytic Cleaning Tank) 및 열수 린스 탱크(30; How Water Rinse Tank)를 순차적으로 통과하면서 유분 및 이물이 제거되며, 건조부(40)에서 물기가 제거된다.

핫 딥 탱크(10)와 전해 세정 탱크(20)에서는 수산화나트륨 수용액을 세정액(11, 21)을 사용하여 강판(S) 표면의 유분을 제거하며, 핫 딥 탱크(10)와 전해 세정 탱크(20) 사이 및 전해 세정 탱크(20)와 열수 린스 탱크(30) 사이에는 브러쉬 롤(51)이 배치된 이물 제거부(50)가 각각 배치되여, 통과하는 강판(S)의 표면에 부착된 이물을 제거한다. 또한, 전해 세정 탱크(20)에는 세정액(21) 내부에 전극(22, 23)이 배치된다.

본 발명의 캐비테이션 노즐(100)은 열수 린스 탱크(30)의 내부에 배치되며, 세정액(31)인 순수의 수면 위에서 강판(S)의 양면에 복수열로 배치된다.

캐비테이션 노즐(100)은 열수 린스 탱크(30)의 80~90℃의 순수를 활용하도록 유체 흡인 통로(58), 순환 펌프(52) 및 유체 공급 통로(53)에 연결된다. 유체 공급 통로(53) 및 순환 펌프(52)의 경우에 고온의 순수를 캐비테이션 노즐(100)의 저압수 노즐(110; 도 3 참고)과 고압수 노즐(120; 도 3 참고)에 각각 공급하도록 별도로 구성된다.

본 발명에서 캐비테이션 노즐(100)은 고압수 노즐과 저압수 노즐의 다중 배열을 사용한다. 캐비테이션 노즐(100)은 일차적으로 고압수의 충돌력에 의해서 1차적으로 강판 표면의 이물을 제거하고, 저압수에 둘러싸인 고압수에 의해서 물이 가속되어 국소적으로 압력(정압)이 포화증기압 이하로 감소되었을 때 발생한 기포가 강판 표면에서 터질 때 발생하는 마이크로 제트로 강판 표면의 미세한 입자를 2차적으로 제거할 수 있다.

특히, 도 2 의 물을 상평형도에서 보이는 바와 같이, 고온의 물을 사용하는 경우에 압력의 변화가 적은 경우에도 기포가 발생할 수 있으므로, 열수 린스 탱크(30)의 80~90℃의 순수를 캐비테이션 노즐(100)에 공급함으로써, 더 많은 버블(b; 도 3 참고)을 얻을 수 있다.

또한, 열수 린스 탱크(30)에서의 세정액(31)과 캐비테이션 노즐(100)에서 사용되는 유체가 동일하므로, 캐비테이션 노즐(100)에 의해서 강판에 분사된 유체가 세정액(31)과 혼합되더라도 문제가 없을 뿐만 아니라, 세정액(31) 관리 및 캐비테이션 노즐(100)에서 더 많은 버블을 형성하기 위하여 유체를 가열할 필요도 없다.

도 3a 내지 도 3b 에는 본 발명의 강판 이물 제거 장치(1)에서 사용되는 캐비테이션 노즐(100)의 단면도 및 부분 절개 사시도가 도시되어 있다.

본 발명에서 캐비테이션 노즐(100)은 소정의 폭, 예를 들면 1800㎜의 폭을 가지는 강판(S)에 고압수와 저압수를 공급하여야 하는데, 고압수의 경우에 노즐의 단면이 큰 경우에 펌프의 용량 문제로 현실적으로 불가능하기 때문에, 작은 직경을 가지는 노즐을 사용할 수 밖에 없으며, 따라서, 도 3 내지 도 4 와 같은 구조의 캐비테이션 노즐(100)이 필요하다

도 3a 및 도 3b 에서 보이듯이, 본 발명의 캐비테이션 노즐(100)은 저압수 노즐(110) 및 상기 저압수 노즐(110)의 내측에 배치되는 고압수 노즐(120)을 포함하며, 상기 저압수 노즐(110)은 일정 간격으로 떨어져 나란히 배치되는 두 부재(112a, 112b)에 의해서 형성된다. 상기 고압수 노즐(120)은 단면이 원형 형상을 가지며, 상기 저압수 노즐(110)의 내부에서 일정 간격으로 복수 개가 배치된다.

본 발명의 일 실시예에서, 고압수 노즐(120)의 출구(121)의 내경(d)은 0.5~3㎜ 인 것이 바람직하며, 저압수 노즐(110)의 출구(112)의 간격(l)은 상기 내경(d)보다 큰 5 ~ 30mm 가 바람직하다. 도 1 의 설명에서 말한 바와 같이, 고압수 노즐(120)과 저압수 노즐(110)은 별도의 공급라인으로 구성되어 있으며, 고압수 노즐(120)쪽에는 150 ~ 400bar이상의 압력이 형성되는 것이 바람직하며, 저압수 노즐(110)쪽에서는 5 ~ 20bar의 압력으로 고온의 순수가 공급되는 것이 바람직하다.

저압수 노즐(110)은 공급부(111)가 양측면에 연결되며, 고압수 노즐(120)이 수용되며 두 부재간 간격이 넓은 제 1 부분(114) 및 간격이 좁아지는 제 2 부분(113) 및 고온의 순수가 배출되는 출구(112)를 포함한다.

고압수 노즐(120)은 저압수 노즐(110)과 유사하게 단면이 변화되는 부분(122)을 포함하며, 출구(121)에서 좁은 단면을 가져 고압의 유체가 분사될 수 있도록 구성된다. 이 실시예와 달리 본 발명에서 고압수 노즐(120)의 구조는 단면이 변화되지 않는 구조가 채택될 수도 있다.

도 3b 에서 보이듯이, 저압수 노즐(110)은 강판(S)의 폭방향을 따라서 연장되는 구조를 가지며, 고압수 노즐(120a, 120b, 120c)은 상기 저압수 노즐(110) 내부에서 복수 개가 강판(S)의 폭방향을 따라서 배치된다. 따라서, 강판(S)의 폭이 넓다고 하더라도 전 영역을 고압수의 충돌 및 고압수와 저압수에 의해서 발생되는 캐비테이션 버블(b)을 제공하는 것이 가능하다.

도 4 및 도 5 에는 본 발명의 캐비테이션 노즐(100)의 배치가 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명에서 저압수 노즐(110)은 순수를 강판(S) 폭방향 전반에 걸쳐서 제공하는 것이 가능하나, 고압수 노즐(120)의 경우에 원형 단면을 가져야 하기 때문에 폭방향 전반에 걸쳐서 고압수를 제공하는 것이 곤란한다.

비록 고압수 노즐(120)의 출구(121)를 벗어난 순수는 출구(121)로부터 멀어짐에 따라서 확장되는 경항이 있기 때문에, 실질적으로 고압수가 분사되는 영역(a)은 고압수 노즐(120)의 출구(121)보다 넓은 범위를 가지나, 고압수 노즐(120)사이의 간격(D)이 고압수가 분사되는 영역(a)이 좁은 경우에 양측면에 단일 노즐이 각각 배치되더라도 전 영역에 고압수가 분사되지 않을 수 있다.

따라서, 본 발명은 강판의 이동방향인 연직 방향을 따라서 캐비테이션 노즐(100a, 100b, 100c)이 복수개 배치되며, 한 캐비테이션 노즐(100a)의 고압수 노즐의 출구(121a)의 위치가 연직 방향을 따라서 이웃하게 배치되는 캐비테이션 노즐(100b)의 고압수 노즐의 출구(121b)의 위치와 엇갈리게 배치된다.

도 4 및 도 5 에서는 캐비테이션 노즐(100a, 100b, 100c)이 3열로 배치되는 것을 도시하고 있으나, 강판(S)의 폭과 고압수 노즐(120) 사이의 간격(D) 및 고압수 노즐(120)의 직경(d) 및 고압수 노즐(120)과 강판과의 거리에 따른 고압수 분사 영역(a)을 고려하여 그 이상 혹은 미만이 배치될 수도 있다.

캐비테이션 노즐(100)은 강판(S)의 표면으로부터 10~50mm 정도의 거리를 두고 배치되는 것이 바람직하며, 필요에 따라서, 캐비테이션 노즐(100)은 강판(S)의 표면과의 거리를 조절할 수 있도록 이동 수단(미도시)에 연결될 수도 있다.

한편, 본 발명의 캐비테이션 노즐(100)에 의해 분사되는 유체는 강판(S) 이송 방향의 수직방향에 대하여 경사지도록 상기 캐비테이션 노즐(100)이 배치된다. 강판(S)의 이송 방향의 수직 방향과 상기 캐비테이션 노즐(100)이 이루는 각(θ)은 5~30도 인 것이 바람직하며, 이 범위에서 수직 충돌력을 전단력으로 전환하여 이물 제거에 효율이 높아질 수 있다.

도 6 에는 본 발명의 실시예에 따라 처리된 강판의 사진이 도시되어 있다. 구체적으로 도 6(a)에는 핫 딥 탱크, 전해 세정 탱크, 열수 린스 탱크(10, 20, 30)을 통과한 강판의 사진 및 SEM 사진이 도시되어 있으며, 도 6(b) 에는 핫 딥 탱크, 전해 세정 탱크, 열수 린스 탱크(10, 20, 30)를 통과한 후 본 발명의 캐비테이션 노즐(100)로 강판 표면에 열수를 분사한 후의 강판의 사진 및 SEM 사진이 도시되어 있다. 도 6(a)와 도 6(b)의 강판은 동일한 강판을 사용하였으며, 캐비테이션 노즐의 사용 여부만 상이하고 다른 조건은 동일하다.

도 6(a)에서 보이듯이, 캐비테이션 노즐을 통과하지 않은 경우에 강판 표면에 10~20㎛의 매우 작은 산화물이 부착되어 있는 것을 확인할 수 있다(도 6(a)의 아래 사진 참고). 하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 캐비테이션 노즐(100)을 통과한 경우에 강판 표면에 10~20㎛의 매우 작은 산화물이 대부분 제거된다는 것을 확인할 수 있다(도 6(b)의 아래 사진 참고).

1: 강판 이물 제거 장치 10: 핫 딥 탱크
20: 전해 세정 탱크 30: 열수 린스 탱크
40: 건조부 50: 이물 제거부
100: 캐비테이션 노즐 110: 저압수 노즐
112: 저압수 노즐 출구 120: 고압수 노즐
121: 고압수 노즐 출구
d: 고압수 노즐 출구 직경
l: 저압수 노즐 부재 사이 간격
D: 고압수 노즐 사이 간격

Claims (10)

1. 저압수 노즐 및 상기 저압수 노즐의 내측에 배치되는 고압수 노즐을 포함하며,
   상기 저압수 노즐의 출구는 일방향으로 연장된 형상을 가지며,
   상기 고압수 노즐의 출구는 원형 형상을 가지며,
   상기 고압수 노즐은 상기 저압수 노즐의 내부에서 상기 일방향을 따라서 소정 간격으로 복수 개가 배치되는 캐비테이션 노즐.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고압수 노즐은 0.5~3mm의 직경을 가지는 원형 노즐이며,
   상기 저압수 노즐은 5~30mm 간격으로 연장하는 선형 노즐인 것을 특징으로 하는 캐비테이션 노즐
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 고압수 노즐은 상기 저압수 노즐의 단부로부터 일정 간격 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 캐비테이션 노즐
   
4. 강판이 소둔로에 진입하기 전에 강판의 이물질을 제거하는 강판 이물 제거 장치로,
   강판이 이동되는 경로를 따라 배치되는 복수의 세정 탱크를 포함하며,
   소둔로 직전에 배치되는 세정 탱크의 내부에서 세정액 수면 상부에 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 캐비테이션 노즐이 배치되는 강판 이물 제거 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 캐비테이션 노즐에 의해 분사되는 유체는 강판 이송 방향의 수직방향에 대하여 경사지도록 상기 캐비테이션 노즐이 배치되는 것을 특징으로 하는 강판 이물 제거 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 강판 이송 방향은 연직 상방이며, 상기 유체의 분사 방향을 하방으로 경사진 것을 특징으로 하는 강판 이물 제거 장치.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 캐비테이션 노즐의 저압수 및 고압수 노즐이 상기 세정액과 동일한 유체를 분사하도록 상기 세정 탱크와 상기 캐비테이션 노즐은 순환부에 연결되는 것을 특징으로 하는 강판 이물 제거 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 세정액은 80 ~ 90℃의 순수인 것을 특징으로 하는 강판 이물 제거 장치.
   
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 캐비테이션 노즐은 강판의 이동방향을 따라서 강판의 양측 각각에 복수 개가 배치되는 것을 특징으로 하는 강판 이물 제거 장치.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    한 캐비테이션 노즐의 고압수 노즐의 위치가 연직 방향을 따라서 이웃하게 배치되는 캐비테이션 노즐의 고압수 노즐의 위치와 엇갈리게 캐비테이션 노즐이 배치되는 것을 특징으로 하는 강판 이물 제거 장치.

Images