KR20210002588A - 진공 코팅 시스템, 및 스트립형 재료의 코팅 방법 - Google Patents

진공 코팅 시스템, 및 스트립형 재료의 코팅 방법 Download PDF

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루츠 퀴멜
토마스 다우베
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에스엠에스 그룹 게엠베하
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Abstract

본 발명은 특히 금속으로 이루어진 스트립형 재료(11)를 코팅하기 위한 방법 및 그 진공 코팅 시스템(10)에 관한 것이다. 이를 위해, 스트립형 재료(11)는 이송 구간(12)에 걸쳐 이송 방향(T)으로 이동되면서 진공이 인가되어 있는 코팅 챔버(14)의 안쪽에서 진공 코팅된다. 스트립형 재료(1)의 위치는 코팅 챔버(14) 안쪽에 배치되어 있는 적어도 하나의 스트립 위치 조절 장치(24)를 통해 이송 구간(12)의 중심(12M)과 비교하여 조정되거나 정렬된다.

Description

진공 코팅 시스템, 및 스트립형 재료의 코팅 방법
본 발명은 청구항 제1항 및 제3항의 전제부에 따른 진공 코팅 시스템, 그리고 청구항 제17항의 전제부에 따른 스트립형 재료의 코팅 방법에 관한 것이다.
강 스트립(steel strip)을 제조할 때, 열간압연 공정 동안뿐만 아니라 냉간압연 공정 동안에도 길이에 걸쳐 스트립의 폭 변화가 발생한다. 이는 이른바 "폭내기 압연(broadside rolling)"을 통해 야기되며, 이런 폭내기 압연은 압연 패스(rolling pass)를 통해 압연된 스트립의 폭을 수 밀리미터만큼 증가시킨다. 강 스트립의 길이에 걸친 상이한 폭내기 압연은 일반적으로 강 스트립을 가공하는 설비의 안쪽에서의 장력 변동에 기인한다.
강 스트립을 압연할 때 또 다른 문제점은, 압연 공정을 통해 횡단면에 걸쳐 상이한 신장을 통한 가장자리 파형(edge wave)들 또는 중심 파형(central wave)들이 발생할 수 있다는 점에 있다.
예컨대 강 스트립의 형태로 스트립형 재료를 제조할 때, 종래 기술에 따르면, 상기 스트립형 재료의 표면들을 아연 도금하는 점이 공지되어 있다. 이는 예컨대 DE 30 35 000 A1호, DE 195 27 515 C1호 또는 DE 197 35 603 C1호에서 공지된 것처럼, 진공 증착 공정을 통해 수행될 수 있다. 이런 진공 증착 공정에는 예컨대 DE 10 2009 053 367 A1호에 설명되어 있는 이른바 PVD 기술 역시도 포함된다.
전술한 진공 증착 공정의 경우, 진공에서 스트립 재료의 코팅이 수행되며, 스트립형 재료는 실링 게이트, 및/또는 셔터 부재들의 시스템을 통과하여 진공이 존재하거나 생성되는 챔버 등으로 공급된다. 주변 환경에 대해 챔버 내에서 생성된 진공의 밀폐는 일반적으로 셔터 부재들의 형태인 실링 수단들을 통해 수행되며, 이는 예컨대 WO 2008/049523 A1호에 스트립 실링 게이트와 관련하여 기술되어 있다. 상기 밀폐는 EP 1 004 369 B1호에 따라 복수의 압연롤(roll)을 포함한 실링 게이트를 통해서도 실현될 수 있으며, 적어도 하나의 압연롤은 적어도 2개의 다른 압연롤에 상대적으로 오프셋 되어 배치되며, 그리고 상기 압연롤들 사이에서 관통 이동되는 스트립형 재료를 위한 밀폐를 달성하기 위해, 상기 2개의 다른 압연롤까지 자신의 거리와 관련하여 조정될 수 있다.
스트립형 재료가 진공 증착 공정의 원리에 따라 코팅되는 경우, 주변 환경에 대한 진공의 밀폐는 매우 중요하다. 이런 목적을 위해, 스트립형 재료의 코팅이 그 내에서 실현되는 진공 챔버는 유입구 측 및 유출구 측에 각각 실링 게이트들을 포함한다. 스트립형 재료가 자신의 스트립 길이에 걸쳐 선행하는 열처리 공정을 통해 발생할 수 있는 일정하지 않은 폭(휘어진 칼(sabre) 형태) 또는 평탄도 결함(flatness defect)과 같은 결함(imperfection)들을 보유한다면, 진공 코팅 시스템의 이송 구간 상에 스트립형 재료가 연장되어 있을 수 있으며, 이는 특히 상기 시스템의 진공 챔버의 실링 게이트들의 영역에서 진공의 필요한 밀폐와 관련하여 임계 사항이다. 이송 구간 상에서 스트립형 재료의 부정확한 포지셔닝은 진공 챔버의 실링 게이트들의 영역에서 마모를 증가시킬 수 있거나, 또는 심지어 진공의 파손을 야기할 수 있으며, 그런 까닭에 진공 조건에서의 코팅 공정은 방해받게 된다. 그 외에도, 상기 결함들은 진공 챔버 안쪽에서 코팅할 스트립형 재료의 표면들과 코팅 및 세척 모듈들 간의 이격 간격을 변경하며, 그런 까닭에 진공 코팅 공정은 마찬가지로 저하된다.
따라서, 본 발명의 과제는, 간단한 수단들로 진공 조건에서 스트립형 재료의 코팅을 최적화하고 이를 위해 개선된 공정 안전을 달성하는 것에 있다.
상기 과제는 청구항 제1항 및 제3항에 따른 진공 코팅 시스템을 통해, 그리고 청구항 제17항에 명시된 특징들을 갖는 방법을 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 정의되어 있다.
본 발명에 따른 진공 코팅 시스템은 특히 금속으로 이루어진 스트립형 재료를 코팅하기 위해 이용되며, 그리고 특히 스트립형 재료가 그들 상에서 이송 방향으로 이동될 수 있는 것인 압연롤들의 형태인 이송 수단들을 구비한 이송 구간; 진공이 그 내에서 생성될 수 있는 코팅 챔버이며, 유입구 영역과 유출구 영역을 포함하고 그렇게 하여 스트립형 재료가 이송 구간을 따라 또는 이송 구간 상에서 이송 방향으로 통과할 수 있는 상기 코팅 챔버; 코팅 챔버의 유입구 영역 내에 제공되는 유입 실링 게이트; 및 코팅 챔버의 유출구 영역 내에 제공되는 유출 실링 게이트;를 포함한다.
또한, 본원의 진공 코팅 시스템은 이송 구간의 중심과 비교하여 스트립형 재료의 위치가 조정되게 할 수 있으며, 바람직하게는 정렬되게 할 수 있는 적어도 하나의 스트립 위치 조절 장치를 포함한다. 상기 스트립 위치 조절 장치는 코팅 챔버의 안쪽에, 그리고/또는 -스트립형 재료의 이송 방향으로 볼 때- 코팅 챔버의 상류에 그리고 그 바깥쪽에 배치된다.
동일한 방식으로, 본 발명은 특히 금속으로 이루어진 스트립형 재료를 코팅하기 위한 방법에도 관한 것이며, 상기 방법의 경우 스트립형 재료는 이송 구간에 걸쳐서 이송 방향으로 이동되면서 진공이 인가되는 코팅 챔버 안쪽에서 진공 코팅된다. 이를 위해, 스트립형 재료는, 코팅 챔버 안쪽에, 그리고/또는 -스트립형 재료의 이송 방향으로 볼 때- 코팅 챔버의 상류에 그리고 그 바깥쪽에 배치되는 적어도 하나의 스트립 위치 조절 장치를 통해, 이송 구간의 중심과 비교하여 자신의 스트립 중심이 조정되고, 바람직하게는 정렬된다.
본 발명은, 스트립형 재료가 스트립 위치 조절 장치를 통해 이송 구간의 중심과 비교하여, 다시 말하면 자신의 이송 방향에 대해 수직으로 조정되고 바람직하게는 정렬된다는 주요 지식을 기초로 한다. 이를 통해, 스트립형 재료가 특히 코팅 챔버의 안쪽에서 최적으로 센터링되어 이송 구간 상에서 이동됨으로써, 코팅 챔버의 안쪽에서는 측벽부들과 스트립형 재료의 충돌 내지 접촉이 방지되고 최적의 코팅 결과가 달성되는 점이 보장된다. 이를 위해, 적합하게는, 상기 스트립 위치 조절 장치는 코팅 챔버 내에 통합되며, 다시 말하면 코팅 챔버 안쪽에 배치된다. 스트립형 재료가 코팅 챔버를 통과하여 이동할 때 자신의 위치와 관련하여 이송 구간에서부터 측면 쪽으로 이탈하거나 "이격 방향으로 이동"하는 경우, 이는 코팅 챔버 안쪽에 배치되는 스트립 위치 조절 장치에 의해 효율적으로 상쇄될 수 있다.
또한, 그에 보충하는 방식으로, 그리고/또는 그 대안으로, 스트립 위치 조절 장치는 -스트립형 재료의 이송 방향으로 볼 때- 코팅 챔버의 상류에 배치될 수 있다. 코팅 챔버 바깥쪽에 배치되는 상기 스트립 위치 조절 장치의 작동 원리는, 동일하게, 앞에서 설명한 것처럼 코팅 챔버 안쪽에 배치되는 스트립 위치 조절 장치에 상응하며, 요컨대 이로써 스트립형 재료의 위치는 이송 구간의 중심과 비교하여 바람직하게 정렬된다. 이는, 스트립형 재료가 이송 방향으로 이동 시 결과적으로 코팅 챔버의 유입 실링 게이트에 도달하여 그 내로 유입될 때, 스트립형 재료가 자신의 위치와 관련하여 이송 구간 상에서 이미 정확하게 정렬된다는 장점을 달성한다. 이로써, 유입 실링 게이트 상에 제공되는 실링 수단들과 스트립형 재료의 방해가 없고 실질적으로 마모가 없는 접촉이 달성되며, 그럼으로써 주변 환경에 대해 코팅 챔버 안쪽에서 진공의 신뢰성 있는 밀폐가 보장된다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 스트립 위치 조절 장치는 -스트립형 재료의 이송 방향으로 볼 때- 코팅 챔버의 상류에도 배치될 수 있다. 그에 따라, 스트립형 재료는 코팅된 후에 재차 이송 구간의 중심과 비교하여 정확한 위치와 관련하여 점검되며, 그리고 경우에 따라 이를 위해 교정되면서 정렬된다. 그에 따라, 코팅된 스트립형 재료는 방해 없이 권취 장치 상에 권취되거나, 또는 경우에 따라 그 앞에 배치된 저장소에서 임시 저장될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 제어 장치 및 적어도 하나의 위치 센서가 제공되며, 스트립 위치 조절 장치와 상기 위치 센서 사이에는 상기 제어 장치와의 신호 연결부가 존재한다. 위치 센서에 의해, 이송 구간 상에서 스트립형 재료의 위치가 특히 이송 구간의 중심 영역과 비교하여 검출되거나 결정될 수 있다. 이 경우, 이송 구간의 중심 영역에 상대적으로 스트립형 재료의 위치의 이탈이 검출된다면, 스트립 위치 조절 장치는, 위치 센서의 신호들에 따라서, 이송 구간 상에서 스트립형 재료의 위치의 교정 내지 정렬을 목적으로, 제어 장치를 통해 적합하게 제어될 수 있다.
본 발명에 의해, 바람직하게는, 진공 조건에서, 강 스트립으로 구성되고 최소한 10%의 마르텐사이트의 미세조직 성분을 함유하는 스트립형 재료의 코팅이 실현된다. 또한, 상기 강 스트립은 0.1 ~ 0.4%의 탄소, 0.5 ~ 2.0%의 규소 및/또는 1.5 ~ 3.0%의 망간을 함유할 수 있다. 상기 강재는, 각각 상이한 함량의 마르텐사이트(최소한 10%)를 함유하는 "2상 조직강(dual phase steel)"(DP)으로서, "복합 조직강(complex phase steel)"(CP)으로서, "담금질 및 분할 강(quenching & partitioning steel)"(Q&P)으로서, 또는 "마르텐사이트 강"(MS)으로서 존재할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 바람직한 실시형태가 개략적으로 간소화된 도면에 따라서 상세하게 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법 역시도 실행할 수 있게 하는 본 발명에 따른 진공 코팅 시스템을 개략적으로 간소화하여 도시한 측면도이다.
도 2 ~ 4는 도 1의 진공 코팅 시스템에서 사용되는 스트립 위치 조절 장치의 여러 실시형태를 각각 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태들에 따른 제어 롤러를 각각 간소화하여 도시한 상면도이다.
본 발명은, 스트립형 재료(11)가 적어도 하나의 면에, 바람직하게는 두 면(상면 및 하면)에 코팅층을 구비하게 할 수 있는데 이용되는 진공 코팅 시스템(10)을 제공한다. 그에 상응하게, 상기 진공 코팅 시스템(10)에 의해, 스트립형 재료(11)를 특히 코팅하기 위한 방법 역시도 실행될 수 있다. 도면의 두 도에서 동일한 특징들에는 각각 동일한 도면부호들이 부여된다. 이와 관련하여, 별도로 주지할 사항은, 도면이 오직 간소화된 방식으로만, 그리고 특히 일정한 축척 비율 없이 도시되어 있다는 점이다.
스트립형 재료(11)는 금속으로, 특히 강재 또는 고급강 또는 이들의 상응하는 합금들로 구성될 수 있다. 또한, 주지할 사항은, 진공 코팅 시스템(10)에 의해 코팅되는 스트립형 재료(11)가 열간압연 스트립 또는 냉간압연 스트립일 수 있다는 점이다.
하기에서는 진공 코팅 시스템(10), 이 진공 코팅 시스템의 개별 컴포넌트들, 및 이들의 작동 원리가 상세하게 설명된다.
진공 코팅 시스템(10)은 예컨대 스트립형 재료가 그들 상에서 이송 방향(T)으로 이동될 수 있는 것인 압연롤들의 형태인 (미도시한) 이송 수단들을 구비한 이송 구간(12)을 포함한다. 이런 경우, 스트립형 재료(11)는 이송 구간(12)의 유입부에서 제1 권취 장치(46)로부터 권출되며, 스트립형 재료(11)는 -의도되는 코팅의 실행 내지 종료 후에- 이송 구간(12)의 유출부에서 제2 권취 장치(48)에 의해 다시 권취된다. 제1 권취 장치(46) 직후에, 그리고 제2 권취 장치(48) 이전에, 저장소(스트립 저장소)(44)들이 제공될 수 있으며, 이들 저장소에 의해, 또는 저장소들 내에 스트립형 재료(11)가 저장될 수 있다. 이송 구간(12)의 안쪽에서 스트립형 재료(11)는 이동 방향(T)으로, 요컨대 제1 권취 장치(46)에서부터 제2 권취 장치(48)의 방향으로 이동되거나 이송된다.
코팅 챔버(14)는 이송 구간(12)을 따라 배치되며, 스트립형 재료(11)는 코팅 챔버를 통과하여 이동된다. 이런 목적을 위해, 코팅 챔버(14)는 유입구 영역(16)과 유출구 영역(18)을 포함하며, 유입구 영역(16) 내에는 유입 실링 게이트(20)가 제공되고 유출구 영역(18) 내에는 유출 실링 게이트(22)가 제공된다. 코팅 챔버(14) 내에서는 진공이 생성된다. 이런 경우, 유입 실링 게이트(20)와 유출 실링 게이트(22)는 외부 환경에 대해 상기 진공의 적합한 밀폐를 보장하며, 이와 동시에 스트립형 재료(11)는 이송 구간(12)을 따라서, 그리고 상기 두 실링 게이트(20, 22)를 통과하여 이동된다.
코팅 챔버(14)는 다중 부재형으로 형성되고 코팅 부재(26)와 세척 부재(28)를 포함한다. 이들 두 부재(26 및 28) 모두는 -앞에서 이미 설명한 것처럼- 진공화된다. 코팅 부재(26) 내에는 예컨대 "PVD"(= 물리적 증기 증착)의 원리에 따라서, 스트립형 재료의 하나의 면에서, 또는 그의 양쪽 면에서 스트립형 재료(11)의 실질적인 코팅이 실행된다.
코팅 챔버(14) 안쪽에는, 적어도 하나의 스트립 위치 조절 장치(24)가 배치될 수 있으며, 예컨대 도 1에 도시된 것처럼 코팅 부재(26) 안쪽에 배치될 수 있다. 그에 보충하는 방식으로, 또는 그 대안으로, 상기 스트립 위치 조절 장치(24)를 세척 부재(28) 내에 배치할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, -스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 유입 실링 게이트(20)의 상류에 스트립 위치 조절 장치(24.2)를 배치할 수 있다. 이와 관련하여, 주지할 사항은, 앞서 언급한 실시형태와의 조합 역시도 가능하고, 이런 경우 스트립 위치 조절 장치(24)가 코팅 챔버(14) 안쪽에 배치될 뿐만 아니라 스트립 위치 조절 장치(24.2)는 유입 실링 게이트(20)의 상류 영역 내에도 배치된다는 점이다.
또한, 선택적으로, 스트립 위치 조절 장치(24.3)는 유입 실링 게이트(20)의 영역에 제공될 수 있고, 추가 스트립 위치 조절 장치(24.4)는 유출 실링 게이트(22)의 영역에 제공될 수 있다. 또한, 마지막으로, -스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 유출 실링 게이트(22)의 상류에 추가 스트립 위치 조절 장치(24.5)를 배치할 수도 있다.
하기에서는 도 2 ~ 6을 참조하여, 스트립 위치 조절 장치(24)(또는 24.2, 24.3, 24.4, 24.5)의 여러 실시형태 및 이들의 작동 원리가 상세하게 설명된다.
도 2에는, 스트립형 재료(11)의 상면도와 함께 스트립 위치 조절 장치(24)의 일 실시형태의 주요 컴포넌트들이 간소화되어 도시되어 있으며, 도 1의 진공 코팅 시스템(10)의 나머지 부분들은 간소화를 위해 생략되어 있다. 도 2에는, 이송 구간(12)이 간소화되어 일점쇄선을 통해 상징적으로 도시되어 있으며, 상기 이송 구간의 중심은 "12M"으로 표시된다. 베어링(29) 상에는, 또는 코팅 챔버(14)의 하우징의 부분 상에는 작동 부재(30)가 장착되고, 이 작동 부재의 전방 단부 상에는 접촉 롤러(31)가 회전 가능하게 장착된다. 작동 부재(30)는 유압 실린더의 형태로 형성되며, 그 대안으로 -동일한 기능성에 의해- 전기 선형 모터 등의 형태인 작동 부재 역시도 가능하다. 작동 부재(30)에 의해서는 스트립형 재료의 이송 방향(T)에 대해 수직으로 스트립형 재료(1)의 방향으로 접촉 롤러(31)가 이동할 수 있다.
이송 구간(12) 상에서 스트립형 재료(11)의 위치는, 신호 기술 측면에서 제어 장치(34)와 연결되어 있는 위치 센서(36)를 통해 검출될 수 있다(이는 도 2에 상징적으로 파선으로 도시되어 있음). 이런 점에 한해, 위치 센서(36)에는 스트립 위치 검출 부재의 기능이 부여된다. 상기 위치 센서(36)는 바람직하게는 거리 측정기(distance meter) 등으로서, 예컨대 레이저 센서의 형태로 형성될 수 있다.
작동 부재(30)의 제어는 힘 제어 및/또는 경로 제어 방식으로 수행될 수 있다. 이를 위해, 작동 부재(30)마다 하나의 압력 센서(32) 및 하나의 변위 센서(33)가 제공된다. 작동 부재는 마찬가지로 신호 기술 측면에서 제어 장치(34)와 연결된다. 그에 상응하게, 작동 부재(30)의 제어는, 위치 센서(36)의 신호에 따라서 제어 장치(34)를 통해 수행될 수 있다.
도 2의 상면도에는, 작동 부재(30)가 자체에 장착된 접촉 롤러(31)와 함께 이송 구간(12)의 양쪽 측면에 배치되어 있는 점이 도시되어 있다.
도 3에는, 스트립 위치 조절 장치(24)의 또 다른 실시형태가 도시되어 있다. 도 2의 실시형태와 달리, 여기서는 이송 구간의 각자의 측면에 2개의 접촉 롤러(31)가 제공되며, 이들 접촉 롤러는 가이드 아암(guide arm)(35) 상에 회전 가능하게 장착된다. 가이드 아암(35)마다 예컨대 유압 실린더의 형태인 2개의 작동 부재(30)가 제공되며, 이들 작동 부재는 신호 기술 측면에서 제어 장치(34)와 연결되고 그렇게 하여 위치 센서(36)의 신호들에 따라서 힘 제어 및/또는 경로 제어 방식으로 제어될 수 있다.
도 2 및 도 3에 따른 실시형태들의 경우, 접촉 롤러(31)들은, 필요에 따라, 이송 구간(12)의 중심(12M)과 비교하여 스트립형 재료(11)의 위치를 교정하고 그에 부합하게 정렬하기 위해, -작동 부재(30)들의 상응하는 작동을 통해- 이송 방향(T)에 대해 수직으로 스트립형 재료(11)의 스트립 에지부들 상에 압착되도록 하여 그와 접촉하도록 하기 위해 이용된다.
도 4에는, 스트립 위치 조절 장치(24)의 또 다른 실시형태가 도시되어 있으며, 이 경우 이송 구간(12)의 양쪽 측면에 전류를 공급받을 수 있는 각각 하나의 코일(L)이 제공되며, 이 코일은 베어링(29), 또는 코팅 챔버(14)의 하우징 부분 상에 장착된다. 이런 코일(L)들은 신호 기술 측면에서 제어 장치(34)와 연결되며, 그럼으로써 코일들은 위치 센서(36)의 신호들에 따라서 제어되거나 전류를 공급받을 수 있게 된다. 상기 코일(L)들로의 전류 공급을 통해, 이송 구간(12)에 인접하는 방식으로, 특히 스트립형 재료가 강재 또는 강 합금으로 구성된다면, 스트립형 재료(11)와 상호작용할 수 있는 자계 내지 전자기 교번 자계가 생성된다. 구체적으로, 이는, 상기 상호작용을 통해 전류를 공급받는 코일(L)들과 강재로 구성된 스트립형 재료(11) 간에 반발 작용(repulsion)이 야기된다는 것을 의미한다. 이런 상호작용 내지 반발 작용을 통해, 접촉 롤러(31)들을 이용하는 것과 동일한 방식으로, 이송 구간(12)의 중심(12M)과 비교하여 스트립형 재료(11)의 위치를 교정하거나 그에 부합하게 정렬하는 점이 달성될 수 있다.
한편, 도 2 ~ 4에 따른 스트립 위치 조절 장치(24)의 앞에서 설명한 실시형태들은 하기와 같이 기능한다.
출력 상태에서, 도 2 및 도 3의 실시형태들의 경우, 접촉 롤러(31)들은 스트립형 재료(11)의 스트립 에지부들과 접촉하지 않는다. 동일한 방식으로, 도 4의 실시형태의 경우, 코일(L)들은 무전류 상태가 되며, 그럼으로써 스트립형 재료(11)에는 자계가 작용하지 않게 된다.
이제 진공 코팅 시스템(10)의 작동 중에, 그리고 이송 구간(12)을 따라서 스트립형 재료(11)의 이동 동안, 스트립형 재료(11)가 자신의 폭에 걸쳐서, 다시 말해 이송 방향(T)에 대해 수직으로 불규칙성을 나타내고, 그리고/또는 정확하게 이송 구간(12)의 중심(12M)에서 이동하지 않는 것으로 확인되는 경우, 제어 장치(34)에 의해 작동 부재(30)들이 작동되고 코일(L)들은 전류를 공급받으며, 그럼으로써 스트립형 재료(11)의 스트립 에지부들 상에 접촉 롤러(31)들을 압착시키는 것을 통해, 또는 강재로 구성되는 스트립과 생성된 자계의 상호작용을 통해, 이송 구간(12) 상에서 스트립형 재료(11)의 위치는 적합하게 교정되게 된다. 그 결과, 이송 구간(12) 상에서 스트립형 재료(11)의 스트립 이동은 이송 방향(T)에 대해 수직으로, 또는 횡방향으로 교정된다. 이런 관계에서, 주지할 사항은, 접촉 롤러(31)들이, 단지 이송 구간의 중심(12M)과 비교하여 이송 구간(12) 상에서 스트립형 재료(11)의 위치의 교정을 위해 필요한 동안만 스트립형 재료(11)의 스트립 에지부들 내지 측면 가장자리들과 접촉한다는 점이다. 달리 표현하면, 위치 센서(36)를 통해 이송 구간(12) 상에서 스트립형 재료(11)의 정확한 위치가 검출되면, 접촉 롤러(31)들은, 작동 부재(30)들의 작동을 통해, 다시 스트립형 재료(11)의 스트립 에지부들로부터 떨어질 수 있거나, 또는 그로부터 이송 방향(T)에 대해 수직으로 이격 방향으로 이동될 수 있다. 이는, 필요한 변경을 가함으로써, 도 4의 실시형태에서, 스트립형 재료(11)의 위치 교정을 위해 필요한 정도로만 전류를 공급받는 코일(L)들에도 적용된다.
스트립 위치 조절 장치(24)의 각각의 배치에 따라, 위치 센서(36)는 코팅 챔버(14) 안쪽에 배치될 수 있거나, 또는 유입 실링 게이트(20)의 상류 영역에, 또는 유출 실링 게이트(22)의 하류 영역에, 또는 유입 실링 게이트(20) 또는 유출 실링 게이트(22)의 영역에도 배치될 수 있다. 이는, 진공 코팅 시스템(10)이 진공 코팅 시스템(10)의 여러 영역에서 각각의 스트립 위치 조절 장치에 할당되는 복수의 상기 위치 센서(36)를 포함할 수 있다는 점을 의미한다.
이런 경우, 스트립 위치 조절 장치(24)의 또 다른 실시형태들에 따라, 도 5 및 도 6에 간소화된 상면도로 도시되어 있고 예컨대 EMG Automation GmbH사(D-57482 참조)에 의해 공급되는 이른바 제어 롤러(또는 복수의 상기 제어 롤러)가 사용될 수 있다. 이런 경우, 스트립형 재료(11)는 제어 롤러에 걸쳐 안내되며, 스트립형 재료(11)와 제어 롤러 사이에는 특정한 접촉각이 설정된다.
도 5와 도 6의 도면들에서는, 제어 롤러에 걸쳐 스트립형 재료(11)를 안내하는 이송 방향이 마찬가지로 "T"로 표시되어 있으며, 간소화를 위해 스트립형 재료 자체는 도시되어 있지 않다. 도 5에 따른 제어 롤러(50)의 경우, 제어 롤러(50)가 자신의 종축(A)을 따라서 이송 방향(T)에 대해 수직으로 변위되는 방식으로, 제어 롤러는 스트립형 재료(11)에 상대적으로 조정된다. 이런 방식으로, 제어 롤러(50)는 비례하는 방식으로 작용한다. 한편, 도 6에 따른 제어 롤러(52)의 조정은, 제어 롤러(52)가 자신의 종축(A)과 관련하여 이송 방향(T)에 상대적으로 회전되는 방식으로 수행되며, 이는 도 6에서 2개의 예시의 편향 내지 회전된 위치에 대해 종축(A)이 이송 방향(T)과 90°의 각도를 형성하는 위치에서 출발하는 방식으로 도시되어 있는 것과 같다. 이런 방식으로 제어 롤러(52)는 완전하게 작용한다.
도 5 및 도 6에 도시되고 설명되는 제어 롤러(50, 52)들과 관련하여 주지할 사항은, 스트립 위치 조절 장치(24)의 또 다른 (미도시한) 실시형태의 경우, 이른바 레버 제어 롤러(lever control roller)의 형태로 제어 롤러(50, 52)들의 기능들 및 그 조정 가능성을 서로 조합할 수 있다는 점이다.
앞에서 설명한 것처럼, 적어도 하나의 스트립 위치 조절 장치의 사용을 통해, 스트립형 재료(11)는 진공화된 코팅 챔버(14) 안쪽에서 항상 이송 구간(12) 상에 최적으로 포지셔닝되어 이송 방향(T)을 따라 이동될 수 있으며, 그럼으로써 예컨대 코팅 챔버(14) 내지 코팅 부재(26)의 측벽부들과 스트립형 재료(11)의 "모서리 부딪침" 내지 접촉은 방지되게 된다. 이와 동일한 사항은, 유입 실링 게이트(20) 내로 스트립형 재료(11)의 유입에, 또는 유출 실링 게이트(22)에서의 유출 이후 이송 구간(12) 상에서 스트립형 재료(11)의 추가 이동에도 적용된다.
스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때, 유입 실링 게이트(20)의 상류에는, 스트립형 재료(11)가 코팅 챔버(14) 내로 유입되기 전에 통과하는 추가의 화학적 세척 장치(42)가 배치될 수 있다. 이를 통해, 스트립형 재료(11)의 표면들은, 스트립형 재료가 세척 부재(28) 내에서 (진공 조건에서) 정밀 세척으로 처리되기 전에, 예비적으로 정화되고 세척된다.
진공 코팅 시스템(10)은 적어도 하나의 평탄도 최적화 장치(39)를 포함하고, 이 평탄도 최적화 장치는 조질 압연 장치(40)(skin pass mill device)를 포함하여 - 스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 유입 실링 게이트(20)의 상류에 배치된다. 스트립형 재료(11)는 조질 압연 장치(40)를 통과하고, 그런 후에 뒤이어 코팅 챔버(14) 내로 유입된다. 조질 압연 장치(40)의 압연롤들과의 접촉을 통해, 스트립형 재료(11)의 표면들 상에서의 평탄도는 의도되는 값으로 조정되며, 이와 동시에 스트립형 재료(11)의 표면들 상에서 가능한 평탄도 결함들은 제거된다.
진공 코팅 시스템(10)은 스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때 코팅 챔버(14)의 유입 실링 게이트(20)의 상류에 트리밍 전단기(38)(trimming shear)를 포함한다. 이에 인접하여, 적어도 하나의 추가 위치 센서(36)가 제공되며, 이 추가 위치 센서에 의해서는 이송 구간(12) 상에서 스트립형 재료(11)의 위치가 코팅 챔버(14)의 상류 영역에서, 그리고 그에 따라 트리밍 전단기(38)의 영역에서도 결정될 수 있다. 상기 위치 센서(36)는 마찬가지로 신호 기술 측면에서 제어 장치(34)와 연결된다. 그에 상응하게, 제어 장치(34)에 의해, 위치 센서(36)의 신호들에 따라서 트리밍 전단기(38)를 작동시키거나 작동하게 할 수 있다.
일측에서의 제어 장치(34)와 타측에서의 위치 센서(36)들, 스트립 위치 조절 장치(24)들 및 트리밍 전단기(38) 사이의 신호 기술적 연결은 도 1에 간소화되어 일점쇄선으로 상징적으로 도시되어 있다.
트리밍 전단기(38)는, 스트립형 재료의 스트립 에지부 상에서, 또는 선택적으로 양쪽 스트립 에지부들 상에서(다시 말해 스트립형 재료(11)의 좌측 및 우측 측면 가장자리 상에서) 스트립형 재료(11)를 트리밍할 목적으로, 다시 말하면 해당 위치에서 절단하는 것을 통해 보다 더 협폭으로 만들고 그렇게 하여 이송 방향(T)에 대해 수직으로 스트립형 재료(11)의 폭을 감소시킬 목적으로 이용된다. 트리밍 전단기(38)는, 진공 코팅 시스템(10)의 작동 중에, 그리고 이송 구간(12)을 따라서 스트립형 재료(11)를 그에 상응하게 이동시킬 때, 위치 센서(36)를 통해 스트립형 재료(11)의 폭이 기결정 설정값과 다르고 예컨대 폭내기 압연의 결과로 너무 큰 것으로 검출된다면 작동된다. 트리밍을 통해, 스트립형 재료(11)는 유입 실링 게이트(20)의 상류 영역에서, 그리고 그에 따라 코팅 챔버(14) 안쪽으로 유입되기 전에, 자신의 길이에 걸쳐 변함없는 폭을 확보하고, 이런 폭은 유입 실링 게이트(20)의 폭에도 최적으로 매칭되는 점이 달성된다.
본 발명의 또 다른 (미도시한) 실시형태에 따라, 전술한 조질 압연 장치(40)에 보충되거나 그 대안으로, 신장/굽힘 교정 장치도 마찬가지로 평탄도 최적화 장치(39)의 구성요소일 수 있다. 도 1에서는 도면부호 "K" 및 할당된 파선의 직사각형을 통해, 평탄도 최적화 장치(39)가, 조질 압연 장치(40)뿐만 아니라 신장/굽힘 교정 장치도 포함하는 콤팩트 유닛으로서 형성될 수 있는 점이 간소화되어 상징적으로 도시되어 있다. 신장/굽힘 교정 장치 및 이 장치의 압연롤들의 압착에 의해 스트립형 재료(11)의 평탄도는 재료의 표면들 상에서 추가로 개선될 수 있으며, 그리고 경우에 따라 스트립형 재료의 길이 방향으로 스트립형 재료(11)의 스트립 신장, 다시 말해 길이 신장 역시도 달성될 수 있다.
코팅 챔버(14)를 통해 스트립형 재료(11)를 통과시키는 것을 통해, 적어도 스트립형 재료(11)의 하나의 표면 상에, 바람직하게는 그 두 표면 상에 코팅층, 예컨대 아연층이 적층된다. 이런 코팅은, PVD의 원리에 따라서, 코팅 부재(26)의 안쪽에서 수행될 수 있다. 스트립형 재료(11)의 적어도 하나의 표면에 코팅층, 예컨대 아연층이 구비된 후에, 스트립형 재료(11)는 그 다음 설명한 것처럼 제2 권취 장치(12)에 의해 다시 권취된다.
따라서 본 발명에 의해, 스트립형 재료(11)의 재료 특성들이 변경 내지 저하되지 않으면서, 단순히 낮은 온도에서 스트립형 재료(11)의 표면 또는 표면들 상에 코팅층이 적층될 수 있다. 이는, 특히 스트립형 재료가 최소한 10%의 마르텐사이트의 미세조직 성분을 함유하는, 특히 열간압연 스트립의 형태인 강 스트립일 때 특히 바람직하다.
10: 진공 코팅 시스템
11: 스트립형 재료
12: 이송 구간
14: 코팅 챔버
16: 유입구 영역
18: 유출구 영역
20: 유입 실링 게이트
22: 유출 실링 게이트
24: 스트립 위치 조절 장치
24.2: 스트립 위치 조절 장치
24.3: 스트립 위치 조절 장치
24.4: 스트립 위치 조절 장치
26: 코팅 부재
28: 세척 부재
29: 베어링 / 하우징
30: 작동 부재
31: 접촉 롤러(들)
32: 압력 센서
33: 변위 센서
34: 제어 장치
35: 가이드 아암(들)
36: 위치 센서
38: 트리밍 전단기
39: 평탄도 최적화 장치
40: 조질 압연 장치
42: 화학적 세척 장치
44: 저장소
46: 제1 권취 장치(유입부)
48: 제2 권취 장치(유출부)
50: 제어 롤러
52: 제어 롤러
A: (제어 롤러(50, 52)의) 종축
K: 콤팩트 유닛
L: 코일(들)
T: (스트립 재료(11)를 위한) 이송 방향

Claims (17)

  1. 특히 금속으로 이루어진 스트립형 재료(11)를 코팅하기 위한 진공 코팅 시스템(10)으로서,
    특히 스트립형 재료(11)가 그들 상에서 이송 방향(T)으로 이동될 수 있는 것인 압연롤들의 형태인 이송 수단들을 구비한 이송 구간(12);
    진공이 그 내에서 생성될 수 있는 코팅 챔버(14)이며, 유입구 영역(16)과 유출구 영역(18)을 포함하고 그렇게 하여 스트립형 재료(11)가 이송 구간(12)을 따라 또는 이송 구간(12) 상에서 이송 방향(T)으로 통과할 수 있는 상기 코팅 챔버(14);
    코팅 챔버(14)의 유입구 영역(16) 내에 제공되는 유입 실링 게이트(20);
    코팅 챔버(14)의 유출구 영역(18) 내에 제공되는 유출 실링 게이트(22); 및
    이송 구간(12)의 중심과 비교하여 스트립형 재료(11)의 위치가 조정되게 할 수 있는 적어도 하나의 스트립 위치 조절 장치;를 포함하는 상기 진공 코팅 시스템에 있어서,
    상기 스트립 위치 조절 장치(24)는 상기 코팅 챔버(14) 안쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  2. 제1항에 있어서, 하나의 추가 스트립 위치 조절 장치(24.2)는 -상기 스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 상기 유입 실링 게이트(20)의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  3. 특히 금속으로 이루어진 스트립형 재료(11)를 코팅하기 위한 진공 코팅 시스템(10)으로서,
    특히 스트립형 재료(11)가 그들 상에서 이송 방향(T)으로 이동될 수 있는 것인 롤러들의 형태인 이송 수단들을 구비한 이송 구간(12);
    진공이 그 내에서 생성될 수 있는 코팅 챔버(14)이며, 유입구 영역(16)과 유출구 영역(18)을 포함하고 그렇게 하여 스트립형 재료(11)가 이송 구간(12)을 따라 또는 이송 구간(12) 상에서 이송 방향(T)으로 통과할 수 있는 상기 코팅 챔버(14);
    코팅 챔버(14)의 유입구 영역(16) 내에 제공되는 유입 실링 게이트(20);
    코팅 챔버(14)의 유출구 영역(18) 내에 제공되는 유출 실링 게이트(22); 및
    이송 구간(12)의 중심과 비교하여 스트립형 재료(11)의 위치가 조정되게 할 수 있는 적어도 하나의 스트립 위치 조절 장치;를 포함하는 상기 진공 코팅 시스템에 있어서,
    상기 스트립 위치 조절 장치(24.2)는 - 상기 스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 상기 유입 실링 게이트(20)의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  4. 제3항에 있어서, 상기 코팅 챔버(14) 안쪽에 배치되는 하나의 추가 스트립 위치 조절 장치(24, 24.3, 24.4)가 제공되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 스트립 위치 조절 장치(24)는 상기 코팅 챔버(14)의 안쪽에서 각각 유입 실링 게이트(20) 및 유출 실링 게이트(22)까지 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 챔버(14)는 다중 부재형으로 형성되고 코팅 부재(26)와 세척 부재(28)를 포함하며, 상기 세척 부재(28)는 상기 코팅 부재(26)에 인접하면서 -상기 스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 상기 코팅 부재의 상류에 배치되며, 상기 스트립 위치 조절 장치(24)는 적어도 상기 코팅 부재(26) 내에, 그리고/또는 상기 세척 부재(28) 내에, 그리고/또는 상기 코팅 챔버(14)의 영역에서 상기 코팅 부재(26)와 상기 세척 부재(28) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  7. 제6항에 있어서, 상기 코팅 챔버(14) 내에는 복수의 스트립 위치 조절 장치(24, 24.3, 24.4)가 제공되며, 하나의 스트립 위치 조절 장치는 각각 상기 코팅 부재(26) 내에, 상기 세척 부재(28) 내에, 그리고/또는 상기 코팅 챔버(14)의 영역에서 상기 코팅 부재(26)와 상기 세척 부재(28) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 또는 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 추가 스트립 위치 조절 장치(24.3)는 상기 유입 실링 게이트(20)의 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 또는 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 스트립 위치 조절 장치(24.3)는 상기 유출 실링 게이트(22)의 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 추가 스트립 위치 조절 장치(24.3)는 -상기 스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 상기 유출 실링 게이트(22)의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 스트립 위치 조절 장치(24)는, 결과적으로 상기 스트립형 재료(11)의 스트립 중심을 상기 이송 구간(12)의 중심(12M)과 일치시키기 위해, 양쪽 측면에서부터 상기 스트립형 재료(11)의 스트립 에지부들 상에 압착될 수 있는 작동 부재(30)들을 포함하며, 바람직하게는 상기 작동 부재(30)들은 회전 가능하게 장착된 접촉 롤러(31)들을 포함하며, 보다 더 바람직하게는 상기 작동 부재(30)들/접촉 롤러(31)들은, 상기 스트립형 재료의 이송 방향(T)에 대해 횡방향으로 상기 스트립형 재료(11) 상에서의 압착을 보장하는 선형 작동 부재들과 상호작용하는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 스트립 위치 조절 장치(24)는 자계의 생성을 위한 자석 부재들을 포함하며, 상기 자석 부재들에 의해서는, 결과적으로 상기 스트립형 재료(11)의 스트립 중심을 상기 이송 구간(12)의 중심(12M)과 일치시키기 위해, 강재로 구성되는 스트립 재료(11)와의 상호작용이 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  13. 제12항에 있어서, 상기 자석 부재들은 영구자석들로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 자석 부재들은 전류를 공급받을 수 있는 코일(L)들로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이송 구간(12) 상에서 상기 스트립형 재료(11)의 위치가 결정될 수 있게 하는 적어도 하나의 위치 센서(36)가 제공되며, 바람직하게는 하나의 위치 센서(36)는 상기 코팅 챔버(14)의 안쪽에, 그리고/또는 -상기 스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 상기 코팅 챔버(14)의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 제어 장치(34)가 제공되며, 상기 위치 센서(36)의 신호들에 따라서 하나의 스트립 위치 조절 장치(24, 24.2, 24.3, 24.4, 24.5)가 제어될 수 있고, 그리고/또는 상기 진공 코팅 시스템(10)의 여러 영역에 배치되는 스트립 위치 조절 장치(24, 24.2, 24.3, 24.4, 24.5)들은 상호 간에 동기화될 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 코팅 시스템(10).
  17. 특히 금속으로 이루어진 스트립형 재료(11)를 코팅하기 위한 방법으로서, 스트립형 재료(11)는 이송 구간(12)에 걸쳐서 이송 방향(T)으로 이동되면서 진공이 인가되는 코팅 챔버(14) 안쪽에서 진공 코팅되는, 상기 스트립형 재료의 코팅 방법에 있어서,
    상기 스트립형 재료(11)는, 상기 코팅 챔버(14) 안쪽에, 그리고/또는 -상기 스트립형 재료(11)의 이송 방향(T)으로 볼 때- 상기 코팅 챔버(14)의 상류에 그리고 그 바깥쪽에 배치되는 하나의 스트립 위치 조절 장치(24)를 통해, 상기 이송 구간(12)의 중심(12M)과 비교하여 자신의 스트립 중심이 조정되고, 바람직하게는 정렬되는 것을 특징으로 하는 스트립형 재료의 코팅 방법.
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