KR20200040048A - 에어 나이프 클리닝 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 에어 나이프 클리닝 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 용융 금속 도금 소재를 향하여 가스를 분사하는 에어 나이프를 클리닝하기 위한 장치에 있어서, 상기 에어 나이프의 립 외측면에 마련되어 립을 유도 가열시키는 복수의 유도가열유닛; 및 상기 복수의 유도가열유닛에 전류를 인가하며 각 유도가열유닛을 제어하는 컨트롤유닛;을 포함하고, 상기 복수의 유도가열유닛은 서로 일정 간격 이격되도록 배치되는 에어 나이프 클리닝 장치가 제공될 수 있다.

Description

에어 나이프 클리닝 장치{Apparatus for cleaning of air knife}
본 발명은 에어 나이프 클리닝 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어 나이프 립에 비산되어 고착되는 아연 칩 등의 불순물을 용이하게 제거할 수 있는 에어 나이프 클리닝 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연속 용융 아연 도금 라인(CGL : Continuous Galvanizing Line)에서는 강판의 내식성 확보를 위해 아연 도금 작업을 하고 있다.
이러한 아연 도금 작업을 위해서는 용융 아연이 담긴 아연 저장조(Zn pot)에 로(Furnace)에서 나온 스트립(Strip)을 통과시키면서 스트립의 표면과 이면에 용융된 아연을 부착시킨다.
아연 저장조를 빠져나오는 스트립의 양면에 부착된 아연의 양(도금량)을 조절하도록 아연 저장조의 상부에는 에어 나이프(Air knife)가 설치되며, 이 에어 나이프(Air Knife)로부터 분사되는 고압의 에어 또는 질소 등의 불활성가스(이하, '가스'로 총칭한다)가 스트립의 양면을 위핑(Wiping)하여 폭 방향으로 균일하게 아연 도금량을 조절하게 된다.
상기 스트립에 부착된 아연의 도금량을 조절 시 비산되는 아연칩 등이 에어 나이프의 에어토출구 외부 표면이나 에어토출구 내부에 고착되어 가스가 원활하게 토출되지 않는 문제점이 발생한다.
특히 아연칩의 고착으로 인해 가스의 토출압력이 저하되거나, 가스가 스트립의 폭방향으로 불균일하게 분사되어 아연도금 강판의 생산품질이 저하되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제10-2012-0008605호 및 대한민국 공개특허 제10-2012-0140509호 등에는 에어 나이프의 가스 토출구에 고착되는 아연칩을 제거하기 위한 에어 나이프용 립 클리닝 장치가 개시되어 있다.
개시된 문헌에 따르면, 에어 나이프 립의 에어토출구로 아연칩을 제거하기 위한 제거부재를 삽입하고, 제거부재를 폭방향으로 왕복 이동시키며 불순물을 제거하고 있다.
그러나, 상기 개시된 종래의 구조 및 방법을 통하여 에어 나이프의 에어토출구를 클리닝 시 제거부재 및 립과의 직접적인 접촉으로 인한 데미지(damage)를 유발하여 립의 코팅층이 탈락하여 립의 수명이 짧아지는 문제점이 있다.
또한, 에어토출구의 내부에 고착된 아연칩까지 제거할 수 없다는 문제점이 있다. 이에 따라 관리자가 수작업으로 에어토출구의 내부에 고착된 아연칩을 제거하고 있으나, 450℃가 넘는 아연 저장조 상부에서 작업이 이루어져 관리자가 안전사고의 위험에 노출되는 문제점이 있다.
KR 10-2012-0008605 (주식회사 포스코) 2012. 02. 01. KR 10-2012-0140509 (주식회사 포스코) 2012. 12. 31.
본 발명의 실시 예에 따른 에어 나이프 클리닝 장치는 에어토출구의 외부 표면에 고착되는 아연칩 뿐만 아니라 에어토출구의 내부에 고착되는 아연칩까지 제거시켜 에어토출구에서 배출되는 가스의 토출압력을 균일하도록 함으로써 아연도금 강판의 생산품질을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 용융 금속 도금 소재를 향하여 가스를 분사하는 에어 나이프를 클리닝하기 위한 장치에 있어서, 상기 에어 나이프의 립 외측면에 마련되어 립을 유도 가열시키는 복수의 유도가열유닛; 및 상기 복수의 유도가열유닛에 전류를 인가하며 각 유도가열유닛을 제어하는 컨트롤유닛;을 포함하고, 상기 복수의 유도가열유닛은 서로 일정 간격 이격되도록 배치되는 에어 나이프 클리닝 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 복수의 유도가열유닛은 각각 상기 립의 외부면을 복수회 감싸는 유도코일을 구비할 수 있다.
또한, 상기 복수의 유도가열유닛은 상기 립을 3개의 영역으로 구획하여 가열시키도록 상기 가스 토출구가 형성되는 립의 선단부측인 제1 영역과, 립의 중간부인 제2 영역 및 립의 후단부측인 제3 영역에 마련될 수 있다.
또한, 상기 3개의 영역에 배치된 복수의 유도가열유닛은 상기 에어 나이프의 작동에 따른 작업환경에 따라 상기 컨트롤유닛에 의해 독립적으로 작동 제어될 수 있다.
또한, 상기 에어 나이프의 내부에 마련되어 상기 에어 나이프 내부 압력을 측정하거나, 상기 에어 나이프의 외부에 마련되어 온도 및 기류 등에 따른 외부환경 변화를 감지하는 센싱유닛을 더 구비하고, 상기 컨트롤유닛은 상기 센싱유닛으로부터 수신된 정보에 따라 상기 복수의 유도가열유닛의 가동 여부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어 나이프 클리닝 장치는 유도 가열을 통하여 에어 나이프를 순간적으로 높은 온도로 가열함으로써 립의 가스 토출구에 고착될 수 있는 아연칩을 용융시켜 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다. 이에, 종래에 비하여 에어 나이프의 립을 손상시키지 않으며 아연칩을 제거함으로써 에어 나이프의 내구성 및 사용 수명을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 에어 나이프를 유도 가열시키는 유도가열유닛을 복수개 마련함으로써 에어 나이프의 가스 토출구 뿐만 아니라 에어 나이프의 외부 표면에 고착되는 아연칩을 제거할 수 있으며, 작업환경에 따라 복수의 유도가열유닛을 선택적으로 작동시켜 이물질 등이 립으로 스플래싱(splashing)되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 아연 도금 설비를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 나이프 클리닝 장치를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 도 2의 에어 나이프 클리닝 장치가 작업환경에 따라 작동 제어되는 상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 발명에 따른 에어 나이프 클리닝 장치는 연속 용융 아연 도금 라인에 사용되는 에어 나이프에 고착되는 아연칩을 제거하기 위한 장치로서, 에어 나이프 클리닝 장치의 설명에 앞서 연속 용융 아연 도금 라인에 대해 간략히 설명하기로 한다.
도 1은 아연 도금 설비를 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 페이 오프 릴(Pay Off Reel)에서 풀린 스트립(코일강판)(S)은 열처리된 후, 스나우트(snout)(21)를 거쳐 용융아연이 충진된 아연 저장조(20)를 통과하면서 도금이 수행된다.
그리고, 스트립(S)이 아연 저장조(20) 탕면의 상부에 설치된 에어 나이프(10) 사이를 통과하면서 스트립(S) 표면에 분사되는 고압의 가스에 의하여 스트립(S) 표면의 용융아연이 적절하게 깍여 지면서 그 도금두께가 조절된다.
이러한 스트립(S)의 도금량이 적정한지는 도금 부착량 측정게이지(30)에서 측정하고, 이 측정값을 피드백하여 에어 나이프(10)의 가스 토출 압력이나, 스트립(S)과 에어 나이프(10) 사이의 간격 조절 또는 스트립(S)의 이동 속도 등을 조정하여 도금량을 제어한다.
한편, 미설명된 참조부호 '22' 및 '23'은 스트립(S)을 아연 저장조(20) 내부로 안내하고 스트립(S)의 진동을 억제하는 싱크롤(sink roll)과 스테빌라이징 롤(stabilzing roll)이다.
상기와 같이, 에어 나이프(10)를 통하여 도금량을 조절 시 분사되는 고압의 가스에 따라 스트립(S) 표면의 용융아연이 깍이며 비산된다. 비산되는 아연칩은 에어 나이프(10)의 립(12) 외측 및 가스 토출구(13)로 유입되어 고착됨에 따라 이를 제거하기 위한 클리닝 장치가 마련된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 나이프 클리닝 장치를 나타내는 측단면도이고, 도 3은 도 2의 에어 나이프 클리닝 장치가 작업환경에 따라 작동 제어되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 에어 나이프 클리닝 장치는 유도가열유닛(110, 120, 130) 및 컨트롤유닛(140)을 포함한다. 이때, 에어 나이프(10)는 고압의 가스를 분사하여 도금량을 조절하는 부재로서, 고압가스가 공급되는 챔버(11)와, 챔버(11)와 용융도금된 스트립(S) 사이에 배치되며 챔버(11)에서 공급된 고압가스를 분사하는 가스 토출구(13)를 형성하는 립(12)과, 립(12)을 지지하도록 마련되는 지지체(14)를 구비한다. 이때 립(12)은 상부립(12a)과 하부립(12b)으로 구성되어 지지체(14)에 체결될 수 있다. 이러한 에어 나이프(10)의 외측면에는 유도가열유닛(110, 120, 130)이 마련된다.
유도가열유닛(110 120, 130)은 에어 나이프(10)의 외측면에 복수개 마련된다. 도시된 바에 따르면, 유도가열유닛(110, 120, 130)은 3개로 마련되어 서로 일정 간격 이격되도록 배치된다. 여기서, 유도가열유닛(110, 120, 130)의 일 예로써 인덕션 히터(induction heater)가 이용될 수 있다. 인턱션 히터는 도체에 코일이 감긴 전자석으로 구성될 수 있다. 즉, 코일에 교류전류를 통과시키면 코일에는 시간에 따라 방향이 변하는 교류자기장이 형성된다. 이때 도체에 교류자력이 가해지게 되면 도체에는 전자기유도 현상에 의해 와전류가 발생한다. 그리고 와전류로 인해 발생되는 줄열에 의해 물체가 가열된다. 즉, 유도가열유닛(110, 120, 130)은 상기한 유도가열의 원리를 통하여 자기장에 의해 발생하는 유도전류를 열원으로 립(12)을 가열한다.
이에, 본 발명에 따른 복수의 유도가열유닛(110, 120, 130)은 립(12)을 순간적으로 적정온도까지 가열시키기 위하여 립(12)의 외부면을 복수회 감싸는 유도코일(111, 121, 131)을 각각 포함한다. 이러한 유도코일(111, 121, 131)은 컨트롤유닛(140)에 의해 인가되는 고주파 또는 저주파 교류전류를 통하여 립(12)을 가열시키게 된다.
유도 전류가 발생된 립(12)은 열을 스스로 발생시키며, 이러한 열은 표비효과(skin effect)에 의해 도체로 된 립(12)의 표면에 발열이 발생하게 되어, 립(12)의 가스 토출구(13) 등에 형성된 이물질인 아연칩을 용융시키게 된다. 이때, 립(12)은 아연을 요융시킬 수 있도록 420℃ 이상으로 가열될 수 있다.
한편, 복수의 유도가열유닛(110, 120, 130)을 3개로 마련한 것은 립(12)을 3개의 영역(P1, P2, P3)으로 구획하여 가열시키기 위함이다. 구체적으로, 3개의 영역(P1, P2, P3)은 가스 토출구(13)가 형성되는 립(12)의 선단부측인 제1 영역(P1)과, 립(12)의 중간부인 제2 영역(P2) 및 립(12)의 후단부측인 제3 영역(P3)으로 구획될 수 있다. 이에, 3개의 유도가열유닛(110, 120, 130)은 각각 제1 내지 제3 영역(P1, P2, P3)에 하나씩 배치된다. 이와 같이, 에어 나이프(10)의 립(12)을 3개의 영역(P1, P2, P3)으로 나누어 각 영역(P1, P2, P3)에 유도가열유닛(110, 120, 130)을 마련한 것은 도금량 조절 작업의 환경에 따라 각 영역(P1, P2, P3)에 배치된 유도가열유닛(110, 120, 130)을 선택적으로 가동시켜 불필요한 전기에너지의 낭비를 방지하기 위함이다.
예컨대, 도금량 조절 시 발생되는 아연칩에 의해 립(12)의 가스 토출구(13)에 고착이 발생되거나 립(12)의 선단부측 표면에 아연칩의 고착이 이루어지는 경우 제1 영역(P1)에 위치하는 유도가열유닛(110)을 가동시켜 제1 영역(P1)에 위치하는 부분의 립(12)을 가열시킨다. 이에, 립(12)의 가열에 따라 고착된 아연칩은 용융되어 가스 분사시 분사력에 의해 자연스럽게 제거된다.
에어 나이프(10)의 가스 토출구(13)에 이상이 없는 경우에는 유도 가열이 일어나지 않도록 하고, 에어 나이프(10)의 가스 토출구(13)에 이상이 발생하는 경우, 즉, 에어 나이프(10) 가스 토출구(13)의 막힘이 어느 정도 일어나는 경우에만 제1 영역(P1)의 유도가열유닛(110)을 가동시켜 유도가열이 발생하도록 한다. 이에 불필요한 전기 에너지의 손실을 방지할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이, 컨트롤유닛(140)은 불필요한 전기에너지의 낭비를 방지하도록 선택적으로 복수의 유도가열유닛(110, 120, 130)을 제어하도록 이루어진다. 즉, 3개의 유도가열유닛(110, 120, 130)은 각각 컨트롤유닛(140)에 의하여 독립적으로 제어될 수 있다. 또한, 3개의 유도가열유닛(110, 120, 130) 중 작업환경에 따라 어는 하나 또는 복수개를 선택하여 작동시키기 위해 센서유닛(150)을 더 구비할 수 있다.
센서유닛(150)은 에어 나이프(10)의 내부에 마련되는 제1 센서(151) 및 에어 나이프(10)의 외부에 마련되어 외부환경 변화를 감지하는 제2 센서(152)를 구비할 수 있다.
제1 센서(151)는 에어 나이프(10) 내부 압력을 측정한다. 이는 아연칩에 의해 에어 나이프(10)의 내부에 이물질이 쌓여 고착이 발생한 경우 가스 분사에 지장을 주어 압력이 변화하는 것을 측정하기 위함이다. 이렇게 측정된 내부 압력 정보는 컨트롤유닛(140)에 전달되는데, 실시간으로 측정된 압력 정보를 기초로 하여 유도가열유닛(110)의 가동 여부를 결정하게 된다. 즉, 정상상태에서 기측정된 압력값과 제1 센서(151)가 측정한 측정 압력값을 비교하여, 측정 압력값이 기설정된 압력값의 허용오차 범위를 벗어난 경우 가스 토출구(13)의 막힘 현상이 발생하였다고 판단하고 제1 영역(P1)의 유도가열유닛(110)을 가동시켜 유도 전류가 형성되도록 한다.
또한, 제2 영역(P2)의 유도가열유닛(120)은 립(12)의 상부로 아연칩 날림이 지속적으로 발생하여 외표면에 고착이 발생하는 경우 제2 영역(P2)에 위치된 유도가열유닛(120)을 가동시켜 립(12)을 가열함으로써 아연 날림을 저감시킴과 더불어, 외표면에 고착된 아연칩을 용융시켜 제거하게 된다. 이때, 제1 영역(P1)의 유도가열유닛(110)과 제2 영역(P2)의 유도가열유닛(120)은 함께 가동시키는 것이 바람직하나, 제2 영역(P2)의 유도가열유닛(120)만 독립적으로 작동시킬 수도 있다.
또한, 도금량 제어 작업 시 아연 저장조(20) 상부의 온도 및 기류가 변동하는 경우 이를 제2 센서(152)가 감지한다. 감지된 정보는 컨트롤유닛(140)으로 제공되고, 컨트롤유닛(140)은 수신된 정보를 바탕으로 유도가열유닛(110, 120, 130)의 가동 여부를 판단하게 된다. 예컨대, 아연 저장조(20) 상부의 기류 변동시 제1 내지 제3 영역(P1 ~ P3)에 마련된 3개의 유도가열유닛(110, 120, 130)을 모두 가동시킨다. 이에, 뜨거워진 주변 환경으로 인하여 아연날림에 따른 아연칩이 립(12) 측으로 날라오지 못하여 에어 나이프(10)의 오염 및 아연칩 고착을 방지하게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 에어 나이프 12 : 립
13 : 가스 토출구 20 : 아연 저장조
110, 120, 130 : 유도가열유닛 140 : 컨트롤유닛
150 : 센싱유닛 P1 : 제1 영역
P2 : 제2 영역 P3 : 제3 영역

Claims (5)

  1. 용융 금속 도금 소재를 향하여 가스를 분사하는 에어 나이프를 클리닝하기 위한 장치에 있어서,
    상기 에어 나이프의 립 외측면에 마련되어 립을 유도 가열시키는 복수의 유도가열유닛; 및
    상기 복수의 유도가열유닛에 전류를 인가하며 각 유도가열유닛을 제어하는 컨트롤유닛;을 포함하고,
    상기 복수의 유도가열유닛은 서로 일정 간격 이격되도록 배치되는 에어 나이프 클리닝 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 유도가열유닛은 각각 상기 립의 외부면을 복수회 감싸는 유도코일을 구비하는 에어 나이프 클리닝 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 유도가열유닛은 상기 립을 3개의 영역으로 구획하여 가열시키도록 상기 가스 토출구가 형성되는 립의 선단부측인 제1 영역과, 립의 중간부인 제2 영역 및 립의 후단부측인 제3 영역에 마련되는 에어 나이프 클리닝 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 3개의 영역에 배치된 복수의 유도가열유닛은 상기 에어 나이프의 작동에 따른 작업환경에 따라 상기 컨트롤유닛에 의해 독립적으로 작동 제어되는 에어 나이프 클리닝 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어 나이프의 내부에 마련되어 상기 에어 나이프 내부 압력을 측정하거나, 상기 에어 나이프의 외부에 마련되어 온도 및 기류 등에 따른 외부환경 변화를 감지하는 센싱유닛을 더 구비하고,
    상기 컨트롤유닛은 상기 센싱유닛으로부터 수신된 정보에 따라 상기 복수의 유도가열유닛의 가동 여부를 제어하는 에어 나이프 클리닝 장치.
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