KR20240010922A - 도금장치 및 도금방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 도금장치는 도금하고자 하는 강판 및 도금욕이 수용될 수 있는 내부공간을 가지는 도금조, 도금욕에 침지되어 있다가 도금조의 상측으로 반출되는 강판을 향해 불활성 가스를 분사할 수 있도록 도금조의 상측에 설치된 가스 분사부, 도금조의 상측으로 반출되는 강판 및 가스 분사부를 둘러싸도록 도금조의 상측에 설치되며, 하부에 강판의 폭 방향으로 연장된 배출구가 마련된 실링박스 및 개별적으로 개폐 동작하여 배출구의 개방 높이를 폭 방향 위치별로 조절할 수 있도록, 배출구의 연장방향으로 나열되어 각각이 실링박스에 설치된 복수의 게이트 부재를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 배출구의 폭 방향 위치별로 개방 높이를 조절할 수 있다. 또한, 배출구의 개방 높이 뿐만 아니라, 개방 폭을 조절할 수도 있다. 이에, 실링박스 내부의 드로스를 원활하게 배출시키면서도, 실링박스 내부로의 외기의 유입을 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 따라 드로스에 의한 도금층의 오염 또는 품질 저하를 억제하면서, 외기에 의한 도금층의 산화를 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.

Description

도금장치 및 도금방법{PLATING APPARATUS AND PLATING METHOD}
본 발명은 도금장치 및 도금방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외기에 의한 도금층의 산화를 억제 또는 방지할 수 있는 도금장치 및 도금방법에 관한 것이다.
일반적으로 아연 도금 강판은 아연(Zn), 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg)을 함유하는 도금욕에 강판을 침적시켜 제조한 도금 강판을 말한다. 이러한 도금 강판은 도금욕으로 강판을 침적시킨 후, 강판을 상승시키면서 에어 나이프를 통해 강판으로 불활성 가스를 분사하는 방법으로 제조된다.
한편, 강판이 도금욕 밖으로 반출되면, 강판에 부착된 도금액이 주변 대기에 노출된다. 이때 도금액에 함유되어 있는 마그네슘(Mg)이 대기 중의 산소에 의해 쉽게 산화되며, 이에 강판 표면에 결함이 발생된다. 따라서, 도금욕 밖으로 반출된 강판 및 이에 부착된 도금액이 대기에 노출되는 것을 방지하기 위하여, 도금조의 상측에 에어 나이프 주변을 둘러싸도록 실링박스를 설치한다. 그리고, 실링박스의 하부에는 배출구가 마련되며, 이 배출구로 강판으로 분사되었던 불활성 가스 및 도금욕 탕면에 부유하고 있는 드로스(dross)가 배출된다.
그런데, 배출구로 불활성 가스 및 드로스가 배출되면서, 상기 배출구를 통해 역으로 외기가 유입된다. 유입된 외기는 실링박스 내부에 있는 강판에 부착된 도금액을 산화시키며, 이에 산화된 도금층이 형성된다. 따라서, 도금 공정 시에 불활성 가스 및 드로스를 배출시키면서 외기의 유입을 억제할 수 있도록 배출구의 개방 높이를 조절할 필요가 있다.
한편, 배출구의 폭 방향으로 불활성 가스 및 드로스의 배출량과, 외기의 유입량이 다르다. 그러나, 종래에는 하나의 게이트를 이용하여 배출구 전체를 개폐시키고 그 개방 높이를 조절하고 있다. 따라서 드로스의 배출을 용이하게 하면서도 외기의 유입을 억제하는 것이 어려운 문제가 있다.
한국등록특허 10-1803817
본 발명은 외기에 의한 도금층의 산화를 억제 또는 방지할 수 있는 도금장치 및 도금방법을 제공한다.
본 발명은 드로스의 배출을 원활하게 하면서도 외기의 유입을 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있는 도금장치 및 도금방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 도금장치는 도금하고자 하는 강판 및 도금욕이 수용될 수 있는 내부공간을 가지는 도금조; 도금욕에 침지되어 있다가 상기 도금조의 상측으로 반출되는 강판을 향해 불활성 가스를 분사할 수 있도록, 상기 도금조의 상측에 설치된 가스 분사부; 상기 도금조의 상측으로 반출되는 강판 및 상기 가스 분사부를 둘러싸도록 상기 도금조의 상측에 설치되며, 하부에 강판의 폭 방향으로 연장된 배출구가 마련된 실링박스; 및 개별적으로 개폐 동작하여 상기 배출구의 개방 높이를 폭 방향 위치별로 조절할 수 있도록, 상기 배출구의 연장방향으로 나열되어 각각이 실링박스에 설치된 복수의 게이트 부재;를 포함할 수 있다.
상기 복수의 게이트 부재는, 폭 방향 중심에 배치되는 중심 게이트 부재; 상기 중심 게이트 부재의 폭 방향 일측 및 타측 각각에 배치된 일측 가장자리 게이트 부재 및 타측 가장자리 게이트 부재;를 포함하고, 상기 중심 게이트 부재의 폭은 상기 일측 및 타측 가장자리 게이트 부재의 폭에 비해 길게 마련될 수 있다.
상기 중심 게이트 부재, 일측 및 타측 가장자리 게이트 부재 각각은 승하강할 수 있다.
상기 중심 게이트 부재의 폭은 강판 폭에 비해 짧고, 상기 중심 게이트 부재의 폭과 강판의 폭 차이는 50mm 내지 150mm일 수 있다.
상기 중심 게이트 부재, 일측 및 타측 가장자리 게이트 부재 중 일부는 승하강 동작할 수 있고, 다른 일부는 강판의 폭 방향으로 수평 이동할 수 있다.
상기 중심 게이트 부재의 폭은 강판의 폭에 비해 길고, 상기 중심 게이트 부재는 승하강 동작할 수 있으며, 상기 일측 가장자리 게이트 부재 및 타측 가장자리 게이트 부재는 강판의 폭 방향으로 수평 이동할 수 있다.
상기 일측 가장자리 게이트 부재는 적어도 상기 중심 게이트 부재의 일단부와 폭 방향으로 겹쳐지게 설치되고, 상기 타측 가장자리 게이트 부재는 적어도 상기 중심 게이트 부재의 타단부와 폭 방향으로 겹쳐지게 설치될 수 있다.
상기 일측 가장자리 게이트 부재 및 타측 가장자리 게이트 부재 각각은 복수개로 마련되고, 복수의 상기 일측 가장자리 게이트 부재 및 복수의 상기 타측 가장자리 게이트 부재는 폭 방향으로 나열 배치될 수 있다.
강판의 두께방향으로 나열되도록 상기 배출구가 한 쌍으로 마련되고, 한 쌍의 배출구 각각을 개폐할 수 있도록 상기 복수의 게이트 부재가 설치될 수 있다
본 발명의 실시예에 따른 도금방법은 도금장치의 실링박스의 하부에 마련된 배출구의 개방 높이를 폭 방향 위치별로 조절하는 과정; 상기 실링박스의 하측에 배치된 도금조로 강판을 인입시켜, 강판을 상기 도금조 내부에 수용된 도금욕에 침지시키는 과정; 상기 도금욕에 침지되어 있던 강판을 상승시켜 상기 실링박스 내부로 인입시키는 과정; 상기 실링박스 내부로 인입된 강판을 향해 불활성 가스를 분사하는 과정; 및 불활성 가스가 분사된 강판을 상기 실링박스의 상측으로 반출시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 배출구의 개방 높이를 폭 방향 위치별로 조절하는 과정은, 상기 배출구 중, 상기 폭 방향 중심에 위치된 중심 영역의 개방 높이를 상기 중심 영역의 양측 가장자리 영역의 개방 높이에 비해 높게 조절하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 배출구 중, 중심 영역의 개방 높이를 양측 가장자리 영역의 개방 높이에 비해 높게 조절하는 과정은, 상기 배출구 중, 중심 영역과 마주보게 설치된 중심 게이트 부재를 양측 가장자리 영역과 마주보게 설치된 가장자리 게이트 부재에 비해 높게 상승시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 배출구의 폭은 도금시키고자 하는 강판의 폭에 비해 크고, 상기 배출구의 개방 폭을 조절하는 과정은, 상기 배출구의 개방 폭이 도금시키고자 하는 강판의 폭에 비해 짧고, 상기 배출구의 개방 폭이 폐쇄된 폭에 비해 길도록 조절하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 배출구의 개방 폭을 조절하는 과정은, 상기 배출구 중 개방된 영역의 폭 방향 중심이 강판의 폭 방향 중심과 마주보도록 조절하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 배출구의 개방 폭이 도금시키고자 하는 강판 폭에 비해 짧도록 조절하는데 있어서, 상기 배출구의 개방 폭이 도금시키고자 하는 강판 폭의 90% 이상 100% 미만이 되도록 조절할 수 있다.
상기 배출구의 개방 폭을 조절하는 과정은, 상기 배출구 중, 폭 방향 중심 영역과 마주보게 배치된 중심 게이트 부재를 상승시켜 배출구를 개방시키는 과정; 및 상기 중심 게이트 부재의 양측 가장자리에 배치된 가장자리 게이트 부재를 상기 중심 게이트 부재쪽으로 수평 이동시키거나, 상기 중심 게이트 부재와 반대쪽으로 수평 이동시키는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 배출구의 폭 방향 위치별로 개방 높이를 조절할 수 있다. 또한, 배출구의 개방 높이 뿐만 아니라, 개방 폭을 조절할 수도 있다.
따라서, 실링박스 내부의 드로스를 원활하게 배출시키면서도, 실링박스 내부로의 외기의 유입을 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다. 이에 따라 드로스에 의한 도금층의 오염 또는 품질 저하를 억제하면서, 외기에 의한 도금층의 산화를 효과적으로 억제 또는 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 도금장치를 도시한 정면 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 실링부를 도시한 입체도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 실링부에서 배출구가 닫힌 상태를 강판의 두께방향(Y축 방향) 전방에서 바라본 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 실링부에서 배출구가 열린 상태를 강판의 두께방향(Y축 방향) 전방에서 바라본 정면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 실링부를 도시한 입체도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 실링부에서 배출구가 닫힌 상태를 강판의 두께방향(Y축 방향) 전방에서 바라본 정면도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 실링부에서 배출구가 열린 상태를 강판의 두께방향(Y축 방향) 전방에서 바라본 정면도이다.
도 10은 배출구의 개방 폭에 따른 배출구 및 반출구 각각으로부터의 외기의 유입량을 나타낸 그래프이다.
도 11은 배출구의 개방 폭에 따른 실링박스 내부의 산소 농도를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 도금장치를 도시한 정면 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도금장치는 도금욕(M)이 수용된 도금조(100), 도금 대상체인 강판(S)을 도금조(100) 내부로 인입시켰다가 다시 도금조(100)의 상측으로 반출시키는 이송부(300), 도금층의 두께를 조절하기 위해 도금조(100) 상측으로 상승하는 강판(S)을 향해 가스를 분사하는 가스 분사부(400), 도금욕(M) 밖으로 반출되는 강판(S)을 커버할 수 있도록 도금조(100)의 상측에 설치되는 실링부(500)를 포함한다.
또한, 도금장치는 내부에 강판(S)이 통과할 수 있는 내부공간이 마련되고 강판(S)을 가열하거나 냉각시키는 열처리기와 도금조(100) 사이에 설치된 스나우트(200), 불활성 가스를 공급하도록 가스 분사부(400)에 연결된 가스 공급부(700) 및 실링부(500) 내부에서 가스 분사부(400)의 상부에 연결된 프레임(600)을 포함할 수 있다.
여기서 열처리기는 도금 공정 전에 강판(S)을 열처리하는 소둔로이거나, 강판(S)을 냉각시키는 냉각기일 수 있다. 이에 도금 대상체인 강판(S)은 소둔로에서 가열된 열연 강판이거나, 냉각기에서 냉각된 냉연 강판일 수 있다. 또한, 도금 대상체인 강판(S)은 그 폭이 700mm 내지 1800mm 일 수 있다.
물론, 도금하고자 하는 강판(S)은 상술한 예시와 같이 열연 강판, 냉연 강판에 한정되지 않고 가열 또는 냉각되지 않은 강판일 수 있고, 그 폭 또한 상술한 예에 한정되지 않고 다양하게 적용될 수 있다.
강판(S)에 도금시키고자 하는 도금층은 예를 들어 아연(Zn)을 포함하는 도금층일 수 있다. 이에, 도금조(100)에 수용되는 도금욕(M)은 아연(Zn)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 도금욕(M)은 아연(Zn), 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다. 이처럼 아연(Zn)을 포함하는 액상 상태의 도금욕(M)은 당 기술분야에서 '아연 도금욕'이라 불리우는 것일 수 있다. 또한 아연 도금욕을 이용하여 강판(S) 표면에 형성된 도금층을 형성하는 공정은 '아연 도금 공정'이라 불리울 수 있고, 강판(S) 표면에 형성된 도금층은 '아연 도금층'으로 불리울 수 있다.
물론, 강판(S)에 도금시키고자 하는 도금층은 상술한 아연 도금층에 한정되지 않으며, 다양한 재료의 도금층으로 변경될 수 있다. 또한 도금욕은 도금시키고자 하는 도금층의 종류에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도금조(100)는 도금욕(M)을 수용할 수 있고, 강판(S)의 적어도 일부가 침적될 수 있는 내부공간을 가지는 용기이다. 이러한 도금조(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 상측이 개구된 통 형상으로 마련될 수 있다.
이송부(300)는 강판(S)을 이송시키는 수단으로서 도금조(100) 내부에 설치될 수 있고, 복수의 롤(roll)을 포함하도록 마련될 수 있다. 즉, 이송부(300)는 스나우트(200)의 하측에 위치하도록 도금조(100)의 내부에 설치된 제1롤(310), 제1롤(310)의 상측에서 강판(S)의 두께방향 일측에 위치되게 설치된 제2롤(320) 및 강판(S)의 두께방향으로 제2롤(320)과 마주보게 상기 제2롤(320)의 상측에 설치된 제3롤(330)을 포함할 수 있다.
여기서 강판(S)의 두께방향은 Y축 방향일 수 있고, 상기 두께방향과 교차하는 방향은 강판(S)의 폭 방향으로서 X축 방향일 수 있다.
제1롤(310)은 도금조(100) 내부로 하강하고 있는 강판(S)의 방향을 전환해주는 롤로서 일명 싱크롤(sink roll)일 수 있다. 제2롤(320)은 강판(S)의 일면과 접촉될 수 있도록 강판(S)의 두께방향(Y축 방향) 일측에 위치되며, 제3롤(330)은 강판(S)의 이면과 접촉될 수 있도록 강판(S)의 두께방향(Y축 방향) 타측에 위치된다. 여기서 제2롤(320)은 콜렉트 롤(collect roll)일 수 있고, 제3롤(330)은 스테빌라이저 롤(stabilizer roll)일 수 있다. 이러한 제2롤(320) 및 제3롤(330)은 강판(S)의 일면과 이면을 밀어주면서 장력(tension)에 의한 강판의 진동을 억제하는 역할을 하는 롤일 수 있다.
여기서 강판(S)의 일면이란 두께방향(Y축 방향)을 기준으로 강판(S)의 일측면이며, 이면이란 강판(S)의 일측면의 반대쪽 면인 타측면을 의미한다.
스나우트(200) 및 이송부(300)에 의한 강판(S)의 이동을 설명하면 아래와 같다. 열처리기 예컨대 소둔로에서 가열된 강판(S)은 스나우트(200)의 내부를 통과하면서 도금조(100)쪽으로 하강한다. 이에 강판(S)은 도금조(100) 내부로 반입되어 도금욕(M)에 침지된다. 그리고 도금조(100) 내부로 반입된 강판(S)은 상기 도금조(100) 내부에 설치되어 있는 제1롤(싱크롤)(310)의 외면을 감싸면서 이동하며, 이때 제1롤(310)에 의해 강판(S)의 이동 방향이 상측으로 전환된다. 제1롤(310)에 의해 방향이 전환된 강판(S)은 제2롤(콜렉트 롤)(320)과 제3롤(스테빌라이저 롤)(330) 사이를 통과하도록 이동하면서 도금조(100) 및 도금욕(M)의 상측으로 인출된다.
이처럼 강판(S)은 도금욕(M)에 침지되었다가 도금욕(M)의 상측으로 인출되며, 이에 도금욕(M)의 상측으로 인출된 강판(S)의 표면에는 도금액이 도포 또는 부착되어 있다. 이후, 강판(S)에 부착된 도금액을 응고시키며, 이에 강판(S)의 표면에 도금액이 응고된 도금층이 형성된다.
가스 분사부(400)는 도금욕(M)에 침지되었던 강판(S)으로 불활성 가스를 분사하는 수단으로서, 도금조(100)의 상측에 설치된다. 그리고 가스 분사부(400)는 강판(S)의 폭 방향(X축 방향)으로 연장 형성되며, 가스 분사부(400)의 폭 방향(X축 방향) 길이(즉, 폭)는 강판(S)의 폭에 비해 길게 마련될 수 있다. 또한, 가스 분사부(400)는 두께방향(Y축 방향)의 끝단에 노즐이 마련된 수단일 수 있다. 이러한 가스 분사부(400)는 한 쌍으로 마련될 수 있고, 한 쌍의 가스 분사부(400)는 도 1에 도시된 바와 같이 강판(S)의 두께방향(X축 방향)으로 나열되고 상호 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 가스 분사부(400)는 강판(S)의 두께방향으로 마주보도록 이격되게 배치된다.
여기서 한 쌍의 가스 분사부(400) 사이의 이격 공간은 강판(S)이 이동하는 통로일 수 있다. 즉, 제1 내지 제3롤(310 내지 330)에 의해 도금조(100)의 상측으로 상승하는 강판(S)은 상기 도금조(100)의 상측에 배치된 한 쌍의 가스 분사부(400) 사이의 이격 공간을 통과하도록 상승할 수 있다.
이에, 한 쌍의 가스 분사부(400) 각각으로부터 분사되는 불활성 가스는 강판(S)의 표면으로 분사된다. 강판(S)으로 불활성 가스가 분사되면, 강판(S)의 표면에 부착 또는 코팅된 도금액의 일부가 강판(S)으로부터 분리 또는 떨어진다. 즉, 강판(S)으로 분사되는 불활성 가스의 분사압에 의해 강판(S)에 표면에 부착되어 있던 액상 상태의 도금액이 떨어진다. 그리고 불활성 가스의 분사압이 클 수록 강판(S)으로부터 떨어지는 도금액의 양이 많고, 이에 강판(S)에 잔류하는 도금액의 양이 적다. 이로 인해, 강판(S)에 부착된 도금액의 두께가 얇고, 따라서 도금액이 응고되어 형성되는 도금층의 두께가 얇다. 반대로, 불활성 가스의 분사압이 작을수록 강판(S)으로부터 떨어지는 도금액의 양이 적고, 이에 강판(S)에 잔류하는 도금액의 양이 크다. 따라서, 강판(S)에 부착된 도금액의 두께가 두껍고, 이에 도금액이 응고되어 형성되는 도금층의 두께가 두껍다. 따라서, 불활성 가스의 분사압 또는 분사 유량(kg/sec)을 조절함으로써 강판(S) 표면에 잔류하는 도금액의 두께를 조절할 수 있고, 이에 따라 도금층의 두께를 조절할 수 있다. 이처럼 강판(S)으로 불활성 가스를 분사하여 강판(S) 표면의 도금층의 두께를 조절하는 것을 와이핑이라 한다.
한 쌍의 가스 분사부(400)로부터 분사되는 가스는 예를 들어 질소 가스일 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고 가스 분사부(400)로부터 분사되는 가스는 다양한 불활성 가스 중 하나로 선택될 수 있다.
프레임(600)은 가스 분사부(400)를 지지 또는 고정하도록 마련된 수단으로서, 가스 분사부(400)의 상부에 연결될 수 있다. 그리고 프레임(600)은 별도의 구조물 또는 고정부에 연결되어 고정될 수 있고, 상기 구조물 또는 고정부는 예를 들어 실링부(500)의 외부에 위치될 수 있다.
가스 공급부(700)는 가스 분사부(400)로 불활성 가스 예를 들어 질소 가스를 공급하는 수단이다. 이러한 가스 공급부(700)는 예를 들어 일단이 프레임(600)에 연결되고 타단이 가스 분사부(400)에 연결되게 설치될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 실링부를 도시한 입체도이다. 여기서 도 2는 배출구가 닫힌 상태를 도시한 것이고, 도 2의 확대도는 배출구가 닫힌 상태를 강판의 두께방향 전방에서 바라본 상태를 도시한 것이다. 그리고 도 3은 배출구가 열린 상태를 도시한 것이고, 도 3의 확대도는 배출구가 열린 상태를 강판의 두께방향 전방에서 바라본 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 실링부에서 배출구가 닫힌 상태를 강판의 두께방향(Y축 방향) 전방에서 바라본 정면도이다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 실링부에서 배출구가 열린 상태를 강판의 두께방향(Y축 방향) 전방에서 바라본 정면도이다.
여기서 도 2 내지 도 5는 설명의 편의를 위하여, 실링박스(510)의 내부에 설치되는 가스 분사부(400), 프레임(600), 가스 공급부(700)를 생략하고 도시한 것이다.
실링부(500)는 도금조(100)의 상측으로 이동하는 또는 도금욕(M) 밖으로 반출된 강판(S)이 대기 또는 산소에 노출되지 않도록 실링하는 수단이다. 즉, 실링부(500)는 강판(S)에 부착된 도금액의 산화를 억제시킬 수 있도록 강판(S)을 외기로부터 차폐시키는 수단이다.
도 1을 참조하면, 실링부(500)는 내부공간을 가지며 하부에 불활성 가스 및 드로스가 배출될 수 있는 개구(이하, 배출구(512: 512a, 512b)) 및 상부에 강판(S)이 반출될 수 있는 개구(이하, 반출구(511))가 마련된 실링박스(510), 실링박스(510)의 배출구(512: 512a, 512b)를 개폐할 수 있도록 상기 실링박스(510)에 설치된 게이트(520: 520a, 520b), 상기 배출구(512: 512a, 512b)를 폐쇄하거나 개방할 수 있도록 게이트(520: 520a, 520b)를 개폐 동작시키는 구동기(530: 530a, 530b)를 포함할 수 있다.
실링박스(510)는 한 쌍의 가스 분사부(400)가 수용될 수 있고, 한 쌍의 가스 분사부(400) 사이를 통과하는 강판(S)을 수용할 수 있는 내부공간을 가지는 통 형상이다. 그리고 도 1 내지 도 3을 참조하면 실링박스(510)는 상부에 강판(S)이 외부로 반출될 수 있는 개구인 반출구(511)가 마련되고, 하측이 개구된 통 형상일 수 있다.
보다 구체적으로 실링박스(510)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 강판(S)의 두께방향(Y축 방향)으로 이격되어 마주보게 배치된 한 쌍의 제1 및 제2측벽(510a, 510b), 강판(S)의 폭 방향(X축 방향)으로 이격되어 마주보게 배치된 한 쌍의 제3 및 제4측벽(510c, 510d), 제1 내지 제4측벽(510a 내지 510d)의 상부에 배치된 상부벽(510e)을 포함할 수 있다. 이때 제3측벽(510c)은 제1측벽(510a)의 일단과 제2측벽(510b)의 일단을 연결하고, 제4측벽(510d)은 제1측벽(510a)의 타단과 제2측벽(510b)의 타단을 연결될 수 있다.
상부벽(510e)은 제1 내지 제4측벽(510a 내지 510d)들의 상부를 연결하도록 마련될 수 있고, 상부벽(510e)에는 반출구(511)가 마련될 수 있다. 반출구(511)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 강판(S)의 폭 방향(X축 방향)으로 연장된 형상일 수 있다. 반출구(511)는 강판(S)이 통과 가능한 면적을 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 강판(S)의 폭 방향(X축 방향)을 기준으로 반출구(511)의 길이가 강판(S)에 비해 길고, 강판(S)의 두께방향(Y축 방향)을 기준으로 반출구(511)의 길이가 강판(S)의 비해 길도록 마련될 수 있다.
이러한 실링박스(510)는 제1 내지 제4측벽(510a 내지 510d)과 상부벽(510e)에 의해 구획된 내부공간을 가진다. 즉, 실링박스(510)의 내부공간은 제1 내지 제4측벽(510a 내지 510d), 상부벽(510e)에 의해 둘러싸인 공간이다.
또한, 제3 및 제4측벽(510c, 510d)은 그 하단이 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하측으로 더 돌출되게 마련될 수 있다. 도 2 및 도 3의 확대도를 참조하여 설명하면, 제4측벽(510d)의 하단의 높이가 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단의 높이에 비해 낮을 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 제4측벽(510d)과 마주보는 제3측벽(510c) 역시 그 하단의 높이가 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단의 높이에 비해 낮을 수 있다. 다른 말로 설명하면, 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단의 높이에 비해 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단의 높이가 높을 수 있다.
이러한 실링박스(510)에 있어서 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하측영역은 드로스 및 불활성 가스가 배출되는 통로로 사용될 수 있다. 따라서, 실링박스(510)에 있어서 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하측영역을 배출구(512: 512a, 512b)로 정의한다.
실링박스(510)의 배출구(512: 512a, 512b)는 상하방향(Z축 방향)으로 소정의 길이를 가지고, 폭 방향(X축 방향)으로 소정의 길이(이하, 폭)을 가진다. 즉, 배출구(512: 512a, 512b)는 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단과 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단 사이의 이격 거리 만큼의 상하방향(Z축 방향) 길이(H)를 가진다. 또한, 배출구(512: 512a, 512b)는 제3측벽(510c)과 제4측벽(510d) 사이의 이격 거리 만큼의 폭(W)을 가진다.
실링박스(510)가 도금조(100)의 상측에 설치되는데 있어서, 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단은 도금욕(M)으로 침지되고, 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단은 도금욕(M)으로 침지되지 않도록 설치된다. 이에, 제1 및 제2측벽(510a, 510b) 각각의 하단과 도금욕(M)의 탕면 사이가 이격된다. 즉, 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단과 도금욕(M)의 탕면 사이에 이격 공간이 마련된다. 구체적으로 설명하면, 제1측벽(510a)의 하단과 도금욕(M) 탕면 사이에 제1이격 공간이 마련되고, 제2측벽(510b)의 하단과 도금욕(M) 탕면 사이에 제2이격 공간이 마련된다.
상술한 바와 같이 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단이 도금욕(M)으로 침지되고, 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단이 도금욕(M)으로 침지되지 않도록 설치되면, 배출구(512: 512a, 512b)의 일부는 도금욕(M)으로 침지되고 나머지는 도금욕(M) 밖으로 노출된다. 즉, 상하방향을 기준으로 배출구(512: 512a, 512b)의 하측영역은 도금욕(M)으로 침지되고, 나머지는 도금욕(M)의 상측으로 노출된다.
여기서, 배출구(512: 512a, 512b) 중 도금욕(M)의 상측으로 노출된 영역이 위에서 설명한 제1 및 제2이격공간이다.
제1 및 제2이격 공간은 가스 분사부(400)를 통해 실링박스(510) 내부에 있는 강판(S)으로 분사되어 와이핑을 마친 불활성 가스가 배출되는 통로이다. 또한, 도금욕(M)의 탕면 상부에는 대기 또는 산소와의 반응에 의해 발생된 생성물인 드로스(dross)가 부유하고 있는데, 상기 드로스가 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단과 도금욕(M) 탕면 사이에 마련된 제1 및 제2이격 공간으로 배출된다. 즉, 실링박스(510)의 하부에 마련된 배출구(512: 512a, 512b) 전체에서 드로스 및 불활성 가스가 배출되는 것이 아니라, 배출구(512: 512a, 512b) 중 도금욕(M)의 탕면 상측으로 노출된 영역으로 드로스 및 불활성 가스가 배출된다.
다시 설명하면, 배출구(512: 512a, 512b) 중, 제1 및 제2측벽(510a, 510b)의 하단과 도금욕(M) 탕면 사이의 이격공간으로 드로스 및 불활성 가스가 배출된다. 물론, 배출구(512: 512a, 512b)에 있어서 상기 이격공간이 후술되는 게이트에 의해 폐쇄되지 않고 노출되어야 상기 이격공간을 통해 드로스 및 불활성 가스가 배출될 수 있다.
배출구(512: 512a, 512b)는 마주보도록 한 쌍으로 마련된다. 즉, 실링박스(510)는 제1측벽(510a) 하단의 하측영역인 제1배출구(512a)와, 제2측벽(510b) 하단의 하측영역인 제2배출구(512b)를 포함한다. 이러한, 제1 및 제2배출구(512a, 512b) 각각은 강판(S)의 폭 방향(X축 방향)으로 연장된 형상이다. 그리고, 제1배출구(512a)의 상하방향(Z축 방향) 길이(H)는 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단과 제1측벽(510a)의 하단 사이의 간격이고, 제2배출구(512b)의 상하방향(Z축 방향) 길이(H)는 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단과 제2측벽(510b)의 하단 사이의 간격일 수 있다. 또한, 제1 및 제2배출구(512a, 512b) 각각의 폭(W)은, 제3측벽(510c)과 제4측벽(510d) 사이의 간격일 수 있다.
게이트(520: 520a, 520b)는 제1 및 제2배출구(512a, 512b)를 개방 및 폐쇄시키는 것으로, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 승하강 가능하도록 제1 및 제2측벽(510a, 510b)에 연결되게 설치될 수 있다. 즉, 실링부(500)는 제1배출구(512a)를 개폐하는 제1게이트(520a) 및 제2배출구(512b)를 개폐하는 제2게이트(520b)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2게이트(520a, 520b) 각각은 배출구(512: 512a, 512b)의 연장방향(X축 방향) 또는 강판(S)의 폭 방향(X축 방향)으로 나열되게 배치된 복수의 게이트 부재(521 내지 525)를 포함한다. 즉, 도 2 내지 도 5와 같이 제1게이트(520a)는 복수의 게이트 부재(521 내지 525)를 포함하며, 복수의 게이트 부재(521 내지 525)는 제1배출구(512a)의 연장방향(X축 방향)으로 나열되게 배치된다. 예를 들어 제1게이트(520a)는 5개의 게이트 부재(이하, 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525))를 포함하며, 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)는 제1배출구(512a)의 연장방향(X축 방향)으로 나열되게 배치된다. 그리고, 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)는 개별적으로 승하강 가능하도록 제1측벽(510a)에 연결되게 설치된다.
또한, 도시되지는 않았지만, 제2게이트(520b)는 복수의 게이트 부재를 포함하며, 복수의 게이트 부재는 제2배출구(512b)의 연장방향(X축 방향)으로 나열되게 배치된다. 예를 들어 제2게이트(520b)는 5개의 게이트 부재(이하, 제1 내지 제5게이트 부재)를 포함하며, 제1 내지 제5게이트 부재는 제2배출구(512b)의 연장방향(X축 방향)으로 나열되게 배치된다. 그리고, 제2게이트(520b)의 제1 내지 제5게이트 부재는 개별적으로 승하강 가능하도록 제2측벽(510b)에 연결되게 설치된다.
이처럼, 일체형 또는 하나의 실링박스(510)에 복수의 게이트 부재(521 내지 525)가 설치된다. 즉, 하부에 배출구(512: 512a, 512b)가 마련된 하나 또는 일체형의 실링박스(510)에, 상기 배출구(512: 512a, 512b)의 폭 방향으로 나열되도록 복수의 게이트 부재(512: 512a, 512b)가 설치된다.
제1배출구(512a)와 제2배출구(512b)는 그 위치만 다를 뿐 형상 및 구조가 동일하다. 그리고 제1게이트(520a)와 제2게이트(520b)는 그 설치 위치만 다를 뿐 형상 및 구조가 동일하다.
따라서 이하에서는 제1배출구(512a) 및 상기 제1배출구(512a)를 개폐하도록 설치되는 제1게이트(520a)에 대해 설명하며, 제2배출구(512b) 및 제2게이트(520b) 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그리고 제1배출구(512a)를 '배출구'로 약하여 설명하며, 배출구의 도면부호를 제1배출구(512a)와 동일한 도면부호인 '512a' 지칭하여 설명한다. 또한, 제1게이트(520a)를 '게이트'로 약하여 설명하며, 게이트의 도면부호를 제1게이트와 동일한 도면부호인 '520a' 지칭하여 설명한다.
상술한 바와 같이 제1게이트(520a) 즉, 게이트(520a)는 배출구(512a)의 폭 방향으로 나열되게 배치되며, 개별적으로 승하강 가능하도록 마련된 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)를 포함한다. 이에 게이트(520a)는 5개의 게이트 부재(521 내지 525)를 포함하는 분할 게이트인 것으로 설명될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 폭 방향(X축 방향)의 일측으로부터 타측쪽으로 제1게이트 부재(521), 제2게이트 부재(522), 제3게이트 부재(523), 제4게이트 부재(524), 제5게이트 부재(525)로 명명한다. 이에, 제3게이트 부재(523)가 실링박스(510)의 폭 방향(X축 방향) 중심에 위치하고, 제3게이트 부재(523)의 폭 방향(X축 방향) 일측에 제1 및 제2게이트 부재(521, 522)가 위치하며, 제3게이트 부재(523)의 폭 방향(X축 방향) 타측에 제4 및 제5게이트 부재(524, 525)가 위치되는 것으로 설명될 수 있다.
따라서, 제3게이트 부재(523)는 실링박스(510)의 폭 방향(X축 방향) 중심에 배치되고, 제1 및 제2게이트 부재(521, 522)는 실링박스(510)의 폭 방향(X축 방향) 중심의 일측 가장자리에 배치되며, 제4 및 제5게이트 부재(524, 525)는 실링박스(510)의 폭 방향 중심의 타측 가장자리에 배치되는 것으로 설명될 수 있다.
또한, 배출구(512a)는 상술한 바와 같이 실링박스(510)의 폭 방향(X축 방향)으로 연장 형성된다. 이에 제3게이트 부재(523)는 배출구(512a)의 폭 방향(X축 방향) 중심에 배치되고, 제1 및 제2게이트 부재(521, 522)는 배출구(512a)의 폭 방향(X축 방향) 중심의 일측 가장자리에 배치되며, 제4 및 제5게이트 부재(524, 525)는 실링박스(510)의 폭 방향(X축 방향) 중심의 타측 가장자리에 배치되는 것으로 설명될 수 있다.
상술한 바와 같은 제3게이트 부재(523)는 중심 게이트 부재로 명명될 수 있다. 그리고 제3게이트 부재(523)의 일측에 배치된 제1 및 제2게이트 부재(521, 522)는 일측 가장자리 게이트 부재로 명명될 수 있고, 제3게이트 부재(523)의 타측에 배치된 제4 및 제5게이트 부재(524, 525)는 타측 가장자리 게이트 부재로 명명될 수 있다.
제3게이트 부재(523)는 그 폭 방향 중심이 실링박스(510)의 폭 방향 중심 또는 배출구(512a)의 폭 방향 중심과 마주보게 위치하도록 설치될 수 있다. 그리고, 제3게이트 부재(523)는 양 가장자리에 배치되는 제1 및 제2게이트 부재(521, 522), 제4 및 제5게이트 부재(524, 525)에 비해 폭이 길도록 마련될 수 있다. 또한, 제3게이트 부재(523)는 그 폭이 강판(S)에 비해 짧게 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 제3게이트 부재(523)의 폭이 강판(S)의 폭에 비해 50mm 내지 150mm, 바람직하게는 80mm 내지 120mm 짧게 마련되는 것이 바람직하다.
물론, 제3게이트 부재(523)는 그 폭이 강판(S)에 비해 길거나 동일할 수 있다. 그리고 제3게이트 부재(523)가 강판의 폭에 비해 길게 마련되는 경우, 제3게이트 부재(523)와 강판(S) 사이의 폭 차이는 50mm 내지 150mm, 바람직하게는 80mm 내지 120mm인 것이 바람직하다.
그리고 이때 도금 하고자 하는 강판(S)들 중 가장 많이 도금되는 강판(S)의 폭에 비해 짧거나, 크거나 동일하게 마련되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도금하고자 하는 강판(S)들을 폭에 따라 분류하면 1700mm, 1500mm 강판, 1000mm 강판, 1200mm 강판이 있다고 하고, 1500mm 강판에 대해 가장 많은 횟수로 도금 공정을 실시한다고 가정할 때, 제3게이트 부재(523)는 1500mm 강판(S)에 비해 짧거나, 길거나 동일할 수 있다. 그리고 제3게이트 부재(523)는 1500mm 강판(S)에 비해 길거나 짧게 마련될 경우, 상기 제3게이트 부재(523)의 폭과 강판(S) 폭의 차이는 50mm 내지 150mm, 바람직하게는 80mm 내지 120mm인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 실링박스(510)의 배출구(512a)는 강판(S)에 분사되어 와이핑을 마친 불활성 가스 및 실링박스(510) 내부에서 도금욕(M) 탕면 상에 부유하고 있는 드로스를 배출시키는 통로이다. 이때, 배출구(512a)는 게이트(520a)에 의해 전체가 폐쇄되거나, 전체가 개방되거나, 일부 영역이 개방될 수 있다. 또한, 실링박스(510)를 구성하는 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단이 도금욕으로 침지되게 설치됨에 따라, 배출구(512a)의 하부영역은 도금욕(M)으로 침지될 수 있고, 나머지가 도금욕(M)의 상부로 노출될 수 있다. 그리고, 배출구(512a) 중 폐쇄되지 않고 외부로 노출된 영역 즉, 개방 영역으로 불활성 가스 및 드로스가 통과하여 배출된다.
여기서 개방 영역이란, 배출구(512a) 중 도금욕(M)의 상측에 위치되는 영역이며 게이트(520a)에 의해 폐쇄되지 않은 영역일 수 있다. 이에, 배출구(512a) 중 도금욕(M)의 탕면 상측에 있는 영역이며, 게이트(520a)에 의해 폐쇄되지 않은 영역의 상하방향 길이를, 배출구 중 개방된 영역의 상하방향 길이(Ho)로 정의할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, '배출구 중 개방된 영역의 상하방향 길이(Ho)'를 '배출구의 개방 높이(Ho)'로 명명한다(도 3 및 도 5 참조).
한편, 강판(S)에 도금을 실시하는 동안 도금욕(M)의 탕면 높이는 일정하게 유지된다. 이에, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)는 게이트(520a)에 의해 조절될 수 있다. 즉, 게이트 부재(521 내지 525)의 하단이 도 5와 같이 도금욕(M)으로 침지되지 않고 도금욕(M) 탕면의 상측에 위치하도록 하고, 도금욕(M)의 탕면과 게이트 부재(521 내지 525)의 하단 간의 간격을 조절함으로써, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절할 수 있다. 여기서, 도금욕(M)의 탕면과 게이트 부재(521 내지 525)의 하단 간의 간격은 상기 게이트 부재(521 내지 525)를 상승 또는 하강시키는 정도를 조절함으로써 조절될 수 있다.
한편, 배출구(512a)를 개방시키는데 있어서, 개방 높이(Ho)가 클수록 외기가 상기 배출구(512a)를 통해 실링박스(510) 내부로 유입되는 양이 증가할 수 있다. 이에 따라 실링박스(510) 내부의 산소 농도가 높아, 강판(S)의 도금층에 산화성 결함이 쉽게 또는 다량 발생할 수 있다. 반대로, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 작을수록 외기가 상기 배출구(512a)를 통해 실링박스(510) 내부로 유입되는 양이 감소할 수 있다. 이에 따라 실링박스(510) 내부의 산소 농도가 낮아, 강판(S)의 도금층에 산화성 결함이 발생하기 어려울 수 있다.
또한, 드로스의 배출 측면에서는, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 클수록 드로스의 배출이 용이할 수 있고, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 작을수록 드로스의 배출이 어려울 수 있다. 그리고 실링박스(510) 내부에 있는 드로스의 양이 많을 수록, 상기 드로스에 의한 강판(S) 도금층의 오염 정도가 크거나, 도금층의 품질이 저하되는 문제가 있다. 따라서 실링박스(510) 내부의 드로스를 원활하게 배출시킬 필요가 있다.
또한, 실링박스(510) 내부로 유입되는 외기의 량은 실링박스(510) 내부의 압력에 따라 달라질 수 있다. 즉, 실링박스(510) 내부의 압력이 낮을수록 배출구(512a)를 통해 유입되는 외기의 양이 많고, 실링박스(510) 내부의 압력이 높을수록 배출구(512a)를 통해 유입되는 외기의 양이 적다. 그리고 실링박스(510) 내부의 압력은 가스 분사부(400)를 통해 분사되는 불활성 가스의 분사압(또는 분사 유량) 및 강판(S)의 폭에 따라 달라질 수 있다. 이때, 가스 분사부(400)를 통해 분사되는 불활성 가스의 분사압 또는 분사 유량은, 목표로하는 도금층의 두께 및 침적되는 강판의 온도에 의한 도금욕(M)의 점성에 따라 조절되는 것일 수 있다.
먼저, 도금층의 두께에 따른 실링박스(510) 내부의 압력 및 외기의 유입량에 대해 설명한다. 제조하고자 하는 도금 강판(S)의 종류에 따라 강판(S)에 도금할 도금층의 목표 두께가 달라질 수 있다. 이때, 도금층의 두께는 상술한 바와 같이 가스 분사부(400)를 이용하여 도금욕(M) 밖으로 반출되는 강판(S)에 분사되는 가스의 분사압 또는 분사 유량에 의해 조절될 수 있다. 즉, 가스의 분사압이 클 수록 강판(S)으로부터 떨어지는 도금액이 많아 얇은 두께의 도금층을 형성할 수 있고, 반대로 가스의 분사압이 작을수록 강판(S)으로부터 떨어지는 도금액이 적어 도금층의 두께를 두껍게 할 수 있다.
또한, 가스 분사부(400)로부터 분사되는 가스의 분사압에 따라 실링박스(510) 내부의 압력이 달라질 수 있다. 즉, 가스 분사부(400)로부터 분사되는 가스의 분사압이 낮을 수록 실링박스(510) 내부의 압력이 낮아, 외기가 상기 실링박스(510) 내부로 유입될 가능성이 크고, 유입량이 많을 수 있다. 또한, 가스 분사부(400)로부터 분사되는 가스의 분사압이 클수록 실링박스(510) 내부의 압력이 높아, 외기가 상기 실링박스(510) 내부로 유입될 가능성이 적고, 유입량이 적을 수 있다.
다른 예로, 실링박스(510) 내부로 유입되는 외기의 양은 도금시키고자 하는 강판(S)의 두께 및 강판의 온도에 따라 달라질 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 도금하고자 하는 강판(S)이 도금욕(M)에 침지되면 도금욕(M)의 온도가 변하고, 온도에 따라 도금욕(M)의 점성이 달라질 수 있다. 이때, 도금하고자 하는 강판(S)이 소둔로에서 가열된 열연 강판인 경우, 열연 강판의 두께가 두꺼울 수록 강판(S)의 온도에 따라 도금욕(M)의 온도가 상승하는 폭이 크다. 그리고 도금욕(M)의 온도가 높을수록 점성이 낮아진다. 또한, 소정 두께의 도금층을 형성한다고 할 때, 도금욕의 점성이 낮을수록 가스 분사부(400)로부터 분사되는 가스 분사압을 감소시킬 필요가 있다. 그리고 상술한 바와 같이 가스 분사압이 낮을수록 실링박스(510) 내부의 압력이 낮아 외기의 유입량이 클 수 있다.
반대로, 열연 강판의 두께가 얇을 수록 강판(S)의 온도에 따라 도금욕(M)의 온도가 상승하는 폭이 작고, 이에 도금욕(M)의 온도가 낮을수록 점성이 높다. 그리고, 소정 두께의 도금층을 형성한다고 할 때, 도금욕의 점성이 높을수록 가스 분사부(400)로부터 분사되는 가스 분사압을 증가시킬 필요가 있다. 또한, 상술한 바와 같이 가스 분사압이 높을수록 실링박스(510) 내부의 압력이 높아 외기의 유입량이 적을 수 있다.
또 다른 예로, 실링박스(510) 내부로 유입되는 외기의 양은 도금시키고자 하는 강판(S)의 폭에 따라 달라질 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 강판(S)의 폭이 길어질수록 강판(S)의 양 측부와 실링박스(510) 내 측벽 사이의 간격이 짧다. 그리고 강판(S)으로 분사된 가스 중 일부는 하측으로 향하여 배출구(512a)로 배출되고, 일부는 상측으로 이동할 수 있다. 그런데, 강판(S)의 양 측부와 실링박스(510) 내 측벽 사이의 간격이 짧을수록, 가스의 충돌에 의한 와류가 크게 발생하며, 이에 따라 배출구(512a)를 향하지 않고 상측으로 향하는 가스의 양이 증가할 수 있다. 이러한 경우, 실링박스(510) 내부에서 배출구(512a) 주변 영역의 압력이 낮아지게 되고, 이에 따라 외기가 배출구(512a)로 유입되는 양이 증가할 수 있다.
상술한 바와 같은 이유들로 인해 실링박스(510) 내부로 유입되는 외기의 양이 달라지고, 유입된 외기에 따라 실링박스(510) 내부의 산소 농도가 증가하게 된다. 그리고 실링박스(510) 내부의 산소는 강판(S) 표면에 부착된 도금액 즉, 도금층을 산화시킨다. 또한, 실링박스(510) 내부의 산소의 농도가 높을수록 도금층이 다량 산화된다. 다시 말해 실링박스(510) 내부로 유입되는 외기의 양이 많을수록 도금층이 다량 산화된다.
따라서, 형성하고자 하는 도금층의 두께(도금층의 목표 두께), 강판(S)의 두께 및 강판(S)의 폭 중 적어도 하나에 따라 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절할 필요가 있다.
제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)는 개별적으로 승하강할 수 있도록 각기 구동기(531 내지 535)가 연결된다. 즉, 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)와 각기 연결되도록 제1 내지 제5구동기(531 내지 535)가 마련될 수 있다. 다시 설명하면, 제1게이트(520a)를 구성하는 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525) 각각에 제1 내지 제5구동기(531 내지 535)가 연결되고, 제2게이트(520b)를 구성하는 제1 내지 제5게이트 부재(미도시) 각각에 제1 내지 제5구동기(미도시)가 연결된다.
이때, 제1게이트(520a)의 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)에 연결된 제1 내지 제5구동기(531 내지 535)와, 제2게이트(520b)의 제1 내지 제5게이트 부재에 연결된 제1 내지 제5구동기는 동일한 구성 및 구조를 가진다. 따라서, 제1게이트(520a)의 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)에 연결된 제1 내지 제5구동기(531 내지 535)에 대해 설명하고, 제2게이트(520b)에 연결된 제1 내지 제5구동기에 대한 설명은 생략한다.
제1 내지 제5구동기(531 내지 535) 각각은 예를 들어 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)와 연결된 와이어 및 상기 와이어를 당기거나 풀 수 있는 모터를 포함하는 수단일 수 있다. 다른 예로, 제1 내지 제5구동기(531 내지 535) 각각은 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)와 연결된 스크류잭을 포함하는 수단일 수 있다. 물론, 제1 내지 제5구동기(531 내지 535)는 상술한 예에 한정되지 않고, 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)를 승하강시킬 수 있는 다양한 수단의 적용이 가능하다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 제1실시예에 따른 도금장치를 이용하여 판을 도금시키는 방법을 설명한다.
강판(S)이 도금조(100) 내부 또는 도금욕(M)으로 침지되기 전에는 도 2 및 도 4와 같이 배출구(512a)가 게이트(520a)에 의해 폐쇄된 상태일 수 있다. 즉, 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 하단은 도금욕(M)으로 침지되어 있는 상태일 수 있다. 이때, 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 하단은 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단과 그 높이가 동일할 수 있다. 물론, 이에 한정되지 않고 제3 및 제4측벽(510c, 510d)의 하단에 비해 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 하단이 하측에 위치되게 하강된 상태일 수도 있다. 이에, 도 2 및 도 4와 같이 배출구(512a) 전체가 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)에 의해 커버되어 외부로 노출되지 않은 상태일 수 있다. 다른 말로 설명하면, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)는 0mm일 수 있다.
그리고, 강판(S)이 도금조(100) 내부로 인입 또는 도금욕(M)으로 침지되기 시작하면 배출구(512a)를 개방시킨다. 즉, 도 3 및 도 5와 같이 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)를 상승시켜 배출구(512a)를 개방시킨다. 다른 말로 설명하면, 도금욕(M)의 탕면과 제1 내지 제5게이트 부재(511 내지 525)의 하단 사이가 이격되도록 제1 내지 제5게이트 부재(511 내지 525)를 상승시켜, 배출구(512a)를 개방시킨다.
이때, 제1 내지 제5게이트 부재(511 내지 525)의 하단과 도금욕의 탕면 사이의 간격을 조절함으로써, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절한다.
그리고 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절하는데 있어서, 강판(S)에 형성하고자 하는 도금층의 두께(즉, 도금층의 목표 두께), 강판(S)의 두께 및 강판(S)의 폭 중 적어도 하나를 이용하여 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절한다.
이하에서 이에 대해 보다 상세히 설명한다.
먼저, 형성하고자 하는 도금층의 목표 두께에 따른 배출구(512a)의 개방 높이(Ho) 조절에 대해 설명한다. 도금층의 목표 두께가 결정되면, 가스 분사부(400)로부터 분사할 가스의 분사압 또는 가스 분사 유량을 결정한다. 그리고 강판(S)이 도금조(100)로 인입되어 도금 공정이 시작되면 가스 분사부(400)로부터 가스를 분사하는데, 이때 결정된 분사압으로 가스를 분사한다. 그리고 결정된 가스의 분사압에 따라 실링박스(510) 내부의 압력을 예측할 수 있다. 즉, 결정된 가스의 분사압이 클수록 실링박스(510) 내부의 압력이 높고, 결정된 가스의 분사압이 작을수록 실링박스(510) 내부의 압력이 클 것으로 예측할 수 있다.
따라서, 작업자는 도금층의 목표 두께 또는 이에 따라 결정된 가스의 분사압에 따라 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절한다. 즉, 작업자는 도금층의 목표 두께가 클수록 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 작도록 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 높이를 조절한다. 반대로, 작업자는 도금층의 목표 두께가 작을수록 배출구(512a)의 개방 높이가 크도록 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 높이를 조절한다.
그리고, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)는 강판(S)의 두께 및 도금 전 강판의 온도에 따라서 조절할 수 있다. 도금하고자 하는 강판이 결정되면, 그 강판의 두께를 알 수 있다. 그리고 도금하고자 하는 강판(S)의 두께 및 도감 전 강판(S)의 온도를 이용하여 상기 강판(S)이 도금욕(M)에 침지되었을 때 도금욕의 점성 변화를 예측할 수 있다. 예컨대 열연 강판에 도금층을 형성하고자 할 때, 강판(S)의 두께가 두꺼울 수록 상기 강판(S)이 도금욕에 침지되었을 때 도금욕의 점성이 낮을 것으로 예측할 수 있다. 반대로, 열연 강판에 도금층을 형성하고자 할 때, 강판의 두께가 얇을 수록 상기 강판(S)이 도금욕(M)에 침지되었을 때 도금욕(M)의 점성이 클 것으로 예측할 수 있다. 또한 동일한 두께 조건에서 강판(S)의 온도가 높을수록 상기 강판(S)이 도금욕에 침지되었을 때 도금욕(M)의 점성이 낮고, 강판(S)의 온도가 낮을수록 상기 강판(S)이 도금욕(M)에 침지되었을 때 도금욕(M)의 점성이 클 것으로 예측할 수 있다.
그리고 예측된 도금욕(M)의 점성에 따라 가스 분사부(400)로부터 분사할 가스의 분사압 또는 분사 유량을 결정한다. 즉, 예측되는 도금욕(M)의 점성이 낮을수록 가스의 분사압을 낮게 결정하고, 예측되는 도금욕(M)의 점성이 높을수록 가스의 분사압을 높게 결정 한다. 이때 상술한 바와 같이 결정된 가스의 분사압에 따라 실링박스(510) 내부의 압력을 예측할 수 있다. 즉, 결정된 가스의 분사압이 클수록 실링박스(510) 내부의 압력이 높고, 결정된 가스의 분사압이 작을수록 실링박스(510) 내부의 압력이 낮을 것으로 예측할 수 있다.
따라서, 도금시키고자 하는 강판(S)의 두께 또는 이에 따라 결정된 가스의 분사압에 따라 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절한다. 즉, 작업자는 강판(S)의 두께가 두꺼울수록 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 작도록 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 높이를 조절한다. 반대로, 작업자는 강판(S)의 두께가 얇을수록 배출구(512a)의 개방 높이가 크도록 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 높이를 조절한다
또한, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 강판(S)의 폭에 따라서 조절할 수 있다. 도금하고자 하는 강판이 결정되면, 그 강판(S)의 폭을 알 수 있다. 그리고 도금하고자 하는 강판(S)의 폭을 이용하여, 강판(S)이 도금욕(M)으로부터 반출되어 실링박스(510) 내부로 인입되었을 때, 강판(S)의 양 측부와 실링박스(510) 내 측벽 사이의 거리를 예측할 수 있다. 즉, 강판(S)의 폭이 클 수록 강판(S)의 양 측부와 실링박스(510) 내 측벽 사이의 거리가 짧고, 강판(S)의 폭이 짧을 수록 강판(S)의 양 측부와 실링박스(510) 내 측벽 사이의 거리가 길 것으로 예측할 수 있다. 그리고, 강판(S)의 양 측부와 실링박스(510) 내 측벽 사이의 거리에 따라 실링박스(510) 내부의 압력을 예측할 수 있다. 즉, 강판(S)의 양 측부와 실링박스(510) 내 측벽 사이의 거리가 클 수록 실링박스(510) 내부의 가스 중 하측에 위치된 배출구(512a)로 향하는 양이 많아 배출구(512a) 주변의 압력이 높을 것으로 예측할 수 있다. 반대로, 강판(S)의 양 측부와 실링박스(510) 내 측벽 사이의 거리가 짧을수록 실링박스(510) 내부의 가스 중 하측에 위치된 배출구(512a)로 향하는 양이 적고 상측으로 향하는 가스의 양이 많아, 배출구(512a) 주변의 압력이 낮을 것으로 예측할 수 있다. 그리고 실링박스(510) 내부에서 배출구(512a) 주변의 압력이 낮을수록 외기의 유입량이 많고, 압력이 높을수록 외기의 유입량이 적다.
따라서, 도금시키고자 하는 강판(S)의 폭 또는 이에 따라 예측되는 배출구(512a) 주변의 압력에 따라 배출구(512a)의 개방 높이를 조절한다. 즉, 작업자는 강판(S)의 폭이 길수록 배출구(512a)의 개방 높이가 작도록 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 높이를 조절한다. 반대로, 작업자는 강판(S)의 폭이 짧을수록 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 크도록 제1 내지 제5게이트 부재(525)의 높이를 조절한다.
이와 같은 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 동작은 상기 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)와 각기 연결된 제1 내지 제5구동기(531 내지 535)에 의해 개별적으로 실시될 수 있다.
배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절하는데 있어서, 도 5와 같이 폭 방향 위치별로 그 개방 높이(Ho)를 조절한다. 이때, 배출구(512a)에 있어서 강판(S)의 폭 방향 중심에 위치된 영역(이하, 중심 영역)의 개방 높이(Hc)를 크게 하고, 중심 영역의 양 가장자리 영역의 개방 높이(He)를 상기 중심 영역 개방 높이(Hc)에 비해 낮게 할 수 있다. 이를 위해, 폭 방향 중심에 위치된 제3게이트 부재(523)의 높이를 제1 및 제2게이트 부재(521, 522), 제4 및 제5게이트 부재(524, 525)의 높이에 비해 높게 상승시킨다. 이에, 배출구(512a)의 폭 방향 양 가장자리 영역의 개방 높이(He)는 중심 영역의 개방 높이(Hc)에 비해 낮다(Hc > He). 이때, 1게이트 부재(521)의 높이와 제2게이트 부재(522)의 높이가 같고, 제4게이트 부재(524)의 높이와 제5게이트 부재(525)의 높이가 같을 수 있다.
상술한 바와 같은 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 동작은 상기 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)와 각기 연결된 제1 내지 제5구동기(531a 내지 535)에 의해 개별적으로 실시될 수 있다.
상기에서는 제1게이트 부재(521)의 높이와 제2게이트 부재(522)의 높이가 같고, 제4게이트 부재(524)의 높이와 제5게이트 부재(525)의 높이가 같은 경우를 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고 제1게이트 부재(521)의 높이가 제2게이트 부재(522)의 높이에 비해 낮고, 제5게이트 부재(525)의 높이가 제4게이트 부재(524)의 높이에 비해 낮을 수 있다. 그리고 이에 따라 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)는 폭 방향 중심 영역에서 양 측으로 갈수록 2 단계로 낮아질 수 있다. 즉, 제3게이트 부재(523)와 탕면 간의 간격에 비해 제2게이트 부재(522)와 탕면 간의 간격이 짧고, 제2게이트 부재(522)와 탕면 간의 간격에 비해 제1게이트 부재(521)와 탕면 간의 간격이 짧도록 조절될 수 있다. 또한, 제3게이트 부재(523)와 탕면 간의 간격에 비해 제4게이트 부재(524)와 탕면 간의 간격이 짧고, 제4게이트 부재(524)와 탕면 간의 간격에 비해 제5게이트 부재(525)와 탕면 간의 간격이 짧도록 조절될 수 있다.
이처럼, 배출구(512a) 중 폭 방향 중심 영역의 개방 높이(Hc)가 크고, 양 가장자리 영역의 개방 높이(He)를 작게하는 것은, 배출구(512a)의 폭 방향 위치별로 드로스의 배출량 및 외기의 유입량이 다르기 때문일 수 있다. 즉, 배출구(512a)의 폭 방향에 있어서 중심 영역은 가장자리 영역에 비해 드로스의 배출량이 많고 외기의 유입량이 적다. 또한, 배출구(512a)의 폭 방향에 있어서 양 가장자리 영역은 중심 영역에 비해 드로스의 배출량이 적고 외기의 유입량이 많다. 따라서, 드로스의 배출을 용이하게 하면서 외기의 유입량을 억제하기 위해, 배출구(512a) 중 폭 방향 중심 영역의 개방 높이(Hc)가 크고, 양 가장자리 영역의 개방 높이(He)를 작게하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)에 따라 배출구(512a)로의 외기 유입량이 달라진다. 이때 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)에 따라 도금 공정이 종료된 강판(S)이 반출되는 반출구(511)로의 외기의 유입량이 달라질 수 있다.
이하, 표 1을 참조하여 배출구의 개방 높이(Ho)에 따른 반출구(511)로의 외기의 유입량에 대해 설명한다.
실험을 위하여 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 0(폐쇄), 10mm, 20mm, 30mm, 40mm, 50mm로 다르게 하였다. 이때, 제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)의 높이를 동일하게 하여, 배출구(512a)의 폭 방향으로 개방 높이를 동일하게 조절하였다.
그리고, 각 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)에 따른 배출구(512a) 및 반출구(511)로의 불활성 가스의 불활성 가스의 배출량, 배출구(512a) 및 반출구(511)로의 외기 유입량을 측정하였다. 이때 한 쌍의 가스 분사부(400)로부터 분사되는 불활성 가스의 분사압 즉, 분사 유량을 1.47kg/sec로 고정하였다.
표 1을 참조하면, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 증가할 수록 배출구(512a)로의 불활성 가스의 배출량이 증가한다. 이때, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 증가할 수록 반출구(511)로의 불활성 가스의 배출량은 감소한다. 그리고, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 0mm(폐쇄) 내지 40mm 까지는 상기 배출구(512a)로의 외기의 유입이 없었다.
배출구의 개방 높이(mm) 불활성 가스의 분사 유량(kg/sec) 배출구로의 불활성 가스 배출량(kg/sec) 반출구로의 불활성 가스 배출량(kg/sec) 배출구로의 외기 유입량(kg/sec) 반출구로의 불활성 가스 유입량(kg/sec)
50 1.47 1.53 0.77 0.09 0.81
40 1.36 0.86 0.00 0.78
30 1.16 1.08 0.00 0.72
20 0.87 1.29 0.00 0.64
10 0.49 1.54 0.00 0.56
0(폐쇄) 0.00 1.83 0.00 0.47
하지만, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 50mm 일 때 배출구(512a)로의 외기의 유입이 발생되었다. 또한, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 증가함에 따라 반출구(511)로의 외기 유입이 증가한다. 즉, 배출구(512a)를 통한 외기의 유입은 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 50mm 일때에 발생하고, 0mm 내지 40mm 일 때에는 발생하지 않으나, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 증가함에 따라 반출구(511)를 통한 외기의 유입이 크게 증가한다. 따라서, 배출구(512a)로의 외기의 유입을 억제하기 위함 뿐만 아니라, 반출구(511)로의 외기의 유입을 억제하기 위해서 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 조절할 필요가 있음을 알 수 있다.
실시예의 실링부(500)는 배출구(512a)의 폭 방향으로 나열되는 복수의 게이트 부재(521 내지 525)를 포함한다. 그리고 복수의 게이트 부재(521 내지 525)는 개별적으로 승하강 동작될 수 있다. 따라서, 배출구(512a)의 폭 방향 위치에 따라 개방 높이(Ho)를 조절할 수 있다. 즉, 배출구(512a)의 폭 방향에 있어서 강판(S)의 중심 영역과 마주보는 배출구(512a) 폭 방향 중심 영역의 개방 높이(Hc)를 상대적으로 높게 하고, 강판(S)의 가장자리 영역 및 강판(S)의 외측 영역에 해당하는 배출구(512a)의 양 가장자리 영역의 개방 높이(He)를 상대적으로 작게 할 수 있다.
따라서, 실링박스(510) 내부의 드로스를 용이하게 배출시키면서도, 실링박스(510) 내부로 외기의 유입을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 따라 드로스에 의한 도금층의 오염 또는 품질 저하를 억제하면서, 외기에 의한 도금층의 산화를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 실링부를 도시한 입체도이다. 여기서 도 6은 게이트가 닫힌 상태를 도시한 것이고, 도 7은 게이트가 열린 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 실링부에서 배출구가 닫힌 상태를 강판의 두께방향(Y축 방향) 전방에서 바라본 정면도이다. 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 실링부에서 배출구가 열린 상태를 강판의 두께방향(Y축 방향) 전방에서 바라본 정면도이다.
여기서 도 6 내지 도 9는 설명의 편의를 위하여, 실링박스(510)의 내부에 설치되는 가스 분사부(400), 프레임(600), 가스 공급부(700)를 생략하고 도시한 것이다.
상술한 제1실시예에서는 복수의 게이트 부재(521 내지 525)가 모두 상하방향으로 이동하는 것을 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않고, 복수의 게이트 부재(521 내지 525) 중 일부는 상하방향으로 이동하고, 일부는 폭 방향으로 이동할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 제2실시예에 따른 실링부(500)에 대해 설명한다.
제2실시예에 따른 실링부(500)는 앞에서 제1실시예에서 설명한 실링부(500)의 구성과 유사하다. 즉, 제2실시예에 따른 실링부(500)는 제1실시예와 같이 실링박스(510), 제1 및 제2게이트(520a, 520b), 구동기(531 내지 535)를 포함한다. 그리고 제1 및 제2게이트(520a, 520b) 각각은 복수의 게이트 부재(521 내지 525)를 포함하고, 복수의 게이트 부재(521 내지 525) 각각에 구동기가 연결된다.
다만, 제2실시예에 따른 실링부(500)에 있어서 복수의 게이트 부재(521 내지 525) 중 일부는 상하방향으로 이동하고, 다른 일부는 폭 방향으로 이동한다. 예를 들어, 폭 방향의 중심에 위치된 제3게이트 부재(523)는 승하강하고, 양 가장자리에 위치된 제1 및 제2게이트 부재(521, 522), 제4 및 제5게이트 부재(524, 525)는 폭 방향으로 이동하도록 마련된다. 이에, 제3게이트 부재(523)에 연결된 제3구동기(533)는 상기 제3게이트 부재(523)에 승하강 동력을 제공하는 것일 수 있고, 제1 및 제2게이트 부재(521, 522), 제4 및 제5게이트 부재(525)에 연결된 제1 및 제2구동기(531, 532), 제4 및 제5구동기(534, 535)는 강판의 폭 방향으로의 수평 이동력을 제공하는 것일 수 있다.
제1 내지 제5게이트 부재(521 내지 525)는 일부가 폭 방향으로 겹쳐지도록 연결될 수 있다. 즉, 제1게이트 부재(521) 중 제2게이트 부재(522)를 향하는 일부 영역이 제2게이트 부재(522)와 폭 방향으로 겹쳐지게 연결될 수 있다. 또한, 제2게이트 부재(522) 중 제3게이트 부재(523)를 향하는 일부 영역이 제3게이트 부재(523)와 폭 방향으로 겹쳐지게 연결될 수 있다. 그리고, 제4게이트 부재(524) 중 제3게이트 부재(523)를 향하는 일부 영역이 제3게이트 부재(523)와 폭 방향으로 겹쳐지게 연결될 수 있고, 제5게이트 부재(525) 중 제4게이트 부재(524)를 향하는 일부 영역이 제4게이트 부재(524)와 폭 방향으로 겹쳐지게 연결될 수 있다.
이때, 제1게이트 부재(521)는 제2게이트 부재(522)와 겹쳐지게 연결된 상태로 폭 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있고, 제2게이트 부재(522)는 제3게이트 부재(523)와 겹쳐지게 연결된 상태로 폭 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다. 또한, 제5게이트 부재(525)는 제4게이트 부재(524)와 겹쳐지게 연결된 상태로 폭 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있고, 제4게이트 부재(524)는 제3게이트 부재(523)와 겹쳐지게 연결된 상태로 폭 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.
그리고 제1게이트 부재(521)가 이동하는 방향 및 이동 거리에 따라 제1게이트 부재(521)와 제2게이트 부재(522)간의 겹쳐지는 길이가 조절된다. 즉, 제1게이트 부재(521)가 이동하는 방향 및 이동 거리에 따라 제1게이트 부재(521)와 제2게이트 부재(522) 간이 겹쳐지는 길이가 길거나 짧을 수 있고, 겹쳐지지 않고 그 사이에 있는 배출구(512a) 영역이 노출될 수 있다.
또한, 제2게이트 부재(522)가 이동하는 방향 및 이동 거리에 따라 제2게이트 부재(522)와 제3게이트 부재(523)간의 겹쳐지는 길이가 조절된다. 즉, 제2게이트 부재(522)가 이동하는 방향 및 이동 거리에 따라 제2게이트 부재(522)와 제3게이트 부재(523) 간이 겹쳐지는 길이가 길거나 짧을 수 있고, 겹쳐지지 않고 그 사이에 있는 배출구(512a) 영역이 노출될 수 있다.
마찬가지로, 제4게이트 부재(524)가 이동하는 방향 및 이동 거리에 따라 제4게이트 부재(524)와 제3게이트 부재(523)간의 겹쳐지는 길이가 조절되고, 제5게이트 부재(525)가 이동하는 방향 및 이동 거리에 따라 제5게이트 부재(525)와 제4게이트 부재(524)간의 겹쳐지는 길이가 조절될 수 있다. 이에 따라 제4게이트 부재(524)와 제5게이트 부재(525) 간이 겹쳐지는 길이가 길거나 짧을 수 있고, 제4게이트 부재(524)와 제3게이트 부재(523) 간이 겹쳐지는 길이가 길거나 짧을 수 있다. 또한, 제4게이트 부재(524)와 제5게이트 부재(525)가 겹쳐지지 않고 그 사이에 있는 배출구(512a) 영역이 노출될 수 있으며, 제4게이트 부재(524)와 제3게이트 부재(523)가 겹쳐지지 않고 그 사이에 있는 배출구(512a) 영역이 노출될 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 내지 제5게이트 부재(525) 중 제3게이트 부재(523)는 상하방향으로 이동하고, 수평방향으로는 이동하지 않을 수 있다. 그리고 제3게이트 부재(523)는 그 폭이 강판(S)의 폭에 비해 길 수 있다. 따라서, 제3게이트 부재(523)가 상승하여 제3게이트 부재(523)의 하단과 탕면 사이가 이격되면, 강판(S)의 폭 방향 전체가 배출구(512a)로 노출될 수 있다. 이에, 제3게이트 부재(523)의 양 측에 배치된 게이트 부재를 폭 방향으로 이동시켜 배출구(512a)가 개방되는 영역의 수평방향 길이 즉, 폭을 조절한다. 즉, 제3게이트 부재(523)를 승하강 가능하도록 마련하고, 제1 및 제2게이트 부재(521, 522)와 제4 및 제5게이트 부재(524, 525)는 수평 이동 가능하도록 마련하는 것은, 배출구(512a)가 개방되는 폭(Wo)을 조절하기 위함이다. 여기서 배출구(512a)의 개방 폭(Wo)은, 배출구(512a) 중, 도금욕(M) 탕면의 상측에 위치하는 영역이며, 게이트 부재에 의해 폐쇄되지 않고 노출된 X축 방향의 길이를 의미한다.
한편, 도금하고자 하는 강판(S)의 폭에 따라, 배출구(512a)에 있어서 폭 방향으로 압력 차이가 발생될 수 있다. 즉, 강판(S)의 폭에 따라 배출구(512a)의 폭 방향으로 압력이 가장 높은 위치와 가장 낮은 위치가 다를 수 있다. 또한, 배출구(512a)로 드로스가 배출되는데 있어서, 강판(S)의 폭에 따라 배출구(512a)의 폭 방향에서 드로스가 많이 배출되는 위치가 달라질 수 있다.
따라서, 도금하고자 하는 강판(S)의 폭에 따라 배출구(512a)의 개방 폭(Wo)을 조절할 필요가 있다. 다시 말해, 외기의 유입량을 최소화하고 드로스를 원활하게 배출시키기 위하여 강판(S)의 폭에 따라 배출구(512a)의 개방 폭(Wo)을 조절할 필요가 있다. 이를 위해, 배출구(512a)에 있어서 폭 방향(X축 방향)의 양 가장자리 영역은 개방되지 않고 폐쇄되는 것이 바람직하다. 이는, 배출구(512a) 중 강판(S)의 양 가장자리와 마주보는 영역에서 외기가 쉽게 유입되기 때문이다. 즉, 배출구(512a)의 폭을 강판(S)의 폭과 유사 또는 동일하게 할 때, 외기의 유입을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 10은 배출구의 개방 폭에 따른 배출구 및 반출구 각각으로부터의 외기의 유입량을 나타낸 그래프이다.
실험을 위하여 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)를 50mm로 고정하고, 배출구(512a)의 개방 폭(Wo)을 1300mm 내지 3400mm으로 다르게 조절하여, 배출구(512a) 및 반출구(511) 각각으로부터의 외기의 유입량을 측정하였다.
배출구(512a)의 개방 높이(Ho) 조절을 위해, 제3게이트 부재(523)를 상승시켜 배출구(512a)의 개방 높이(Ho)가 50mm가 되도록 하였다. 즉, 제3게이트 부재(523)의 하단과 탕면 사이의 간격이 50mm가 되도록 하였다. 그리고 배출구(512a)의 개방 폭(Wo) 조절을 위해 제2 및 제4게이트 부재(522, 524) 각각을 제3게이트 부재(523)쪽 또는 반대쪽으로 이동시켜 노출되는 배출구의 폭(Wo)을 조절하였다.
도 10을 참조하면, 배출구의 개방 폭(Wo)이 감소할 수록 배출구(512a) 및 반출구(511) 각각으로부터 유입되는 외기의 양이 감소하는 경향을 보임을 알 수 있다. 따라서, 외기의 유입량을 최소화 하기 위하여 배출구(512a)의 개방 폭을 조절할 필요가 있음을 알 수 있다.
도 11은 배출구의 개방 폭에 따른 실링박스 내부의 산소 농도를 나타낸 그래프이다.
실험을 위하여 실제 도금 공정에 사용되는 도금장치의 1/4 크기에 해당하는 테스트용 도금장치를 마련하였다. 이 테스트용 도금장치는 실제 도금 공정에 사용되는 도금장치와 크기만 다를 뿐, 그 구성, 구조, 형상이 동일하다.
그리고 실험시에 강판(S)의 폭은 300mm로 고정하여 사용하였고, 배출구의 폭을 190mm 내지 790mm로 변경하였으며, 배출구의 폭에 따른 실링박스 내부의 산소 농도를 측정하였다.
도 11을 참조하면, 배출구의 개방 폭이 감소할 수록 실링박스 내부의 산소 농도가 감소함을 알 수 있다. 이는 배출구의 개방 폭이 작을수록 실링박스 내부로 유입되는 외기의 양이 감소하기 때문이다.
또한, 도 11을 참조하면, 배출구의 개방 폭이 강판의 폭과 유사한 폭 즉, 290mm일 때 실링박스 내부의 산소 농도가 크게 감소함을 알 수 있다.
한편, 배출구의 개방 폭이 강판의 폭에 비해 크게 작은 경우, 즉 배출구의 개방 폭이 190mm일 때 실링박스 내부의 산소 농도가 가장 낮다. 그러나, 이러한 경우 도금욕 상부에 부유하는 드로스가 배출구로 배출되기가 용이하지 않다. 그리고 실링박스 내부에 잔류하는 드로스는 강판의 도금층을 오염시키거나 도금층의 품질을 저하시킨다.
따라서, 배출구의 개방 폭을 조절하는데 있어서 강판의 폭과 유사하게 조절하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 보다 구체적으로는 배출구의 개방 폭은 강판의 폭과 동일하거나 작을 수 있는데, 작은 경우 배출구의 개방 폭(Wo)이 강판 폭의 90% 이상 100% 미만이 되도록 조절되는 것이 바람직하다.
실시예의 실링부(500)는 배출구(512a)의 폭 방향으로 나열되는 복수의 게이트 부재(521 내지 525)를 포함하고, 복수의 게이트 부재(521 내지 525)는 개별적으로 승하강 동작될 수 있다. 따라서, 배출구(512a)의 폭 방향 위치에 따라 개방 높이(Ho)를 조절할 수 있다. 따라서, 실링박스(510) 내부의 드로스를 용이하게 배출시키면서도, 실링박스(510) 내부로 외기의 유입을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 따라 드로스에 의한 도금층의 오염 또는 품질 저하를 억제하면서, 외기에 의한 도금층의 산화를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 복수의 게이트 부재(521 내지 525) 중 일부는 승하강 가능하고, 일부는 폭 방향으로 수평이동 하도록 마련될 수 있다. 이에, 배출구(512a)의 개방 높이(Ho) 뿐만 아니라, 배출구(512a)의 개방 폭(Wo)을 조절할 수 있다. 즉, 도금하고자 하는 강판(S)의 폭에 따라 배출구(512a)의 개방 폭(Wo)을 조절할 수 있다.
따라서, 실링박스(510) 내부의 드로스를 용이하게 배출시키면서도, 실링박스(510) 내부로 외기의 유입을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 따라 드로스에 의한 도금층의 오염 또는 품질 저하를 억제하면서, 외기에 의한 도금층의 산화를 효과적으로 억제할 수 있다.
100: 도금조 400: 가스 분사부
500: 실링부 510: 실링박스
511: 반출구 512: 배출구
512a: 제1배출구 512b: 제2배출구
521 내지 525: 제1 내지 제5게이트 부재

Claims (16)

  1. 도금하고자 하는 강판 및 도금욕이 수용될 수 있는 내부공간을 가지는 도금조;
    도금욕에 침지되어 있다가 상기 도금조의 상측으로 반출되는 강판을 향해 불활성 가스를 분사할 수 있도록, 상기 도금조의 상측에 설치된 가스 분사부;
    상기 도금조의 상측으로 반출되는 강판 및 상기 가스 분사부를 둘러싸도록 상기 도금조의 상측에 설치되며, 하부에 강판의 폭 방향으로 연장된 배출구가 마련된 실링박스; 및
    개별적으로 개폐 동작하여 상기 배출구의 개방 높이를 폭 방향 위치별로 조절할 수 있도록, 상기 배출구의 연장방향으로 나열되어 각각이 실링박스에 설치된 복수의 게이트 부재;를 포함하는 도금장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 게이트 부재는,
    폭 방향 중심에 배치되는 중심 게이트 부재;
    상기 중심 게이트 부재의 폭 방향 일측 및 타측 각각에 배치된 일측 가장자리 게이트 부재 및 타측 가장자리 게이트 부재;를 포함하고,
    상기 중심 게이트 부재의 폭은 상기 일측 및 타측 가장자리 게이트 부재의 폭에 비해 긴 도금장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중심 게이트 부재, 일측 및 타측 가장자리 게이트 부재 각각은 승하강할 수 있는 도금장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중심 게이트 부재의 폭은 강판 폭에 비해 짧고,
    상기 중심 게이트 부재의 폭과 강판의 폭 차이는 50mm 내지 150mm인 도금장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 중심 게이트 부재, 일측 및 타측 가장자리 게이트 부재 중 일부는 승하강 동작할 수 있고, 다른 일부는 강판의 폭 방향으로 수평 이동할 수 있는 도금장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 중심 게이트 부재의 폭은 강판의 폭에 비해 길고, 상기 중심 게이트 부재는 승하강 동작할 수 있으며,
    상기 일측 가장자리 게이트 부재 및 타측 가장자리 게이트 부재는 강판의 폭 방향으로 수평 이동할 수 있는 도금장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 일측 가장자리 게이트 부재는 적어도 상기 중심 게이트 부재의 일단부와 폭 방향으로 겹쳐지게 설치되고,
    상기 타측 가장자리 게이트 부재는 적어도 상기 중심 게이트 부재의 타단부와 폭 방향으로 겹쳐지게 설치된 도금장치.
  8. 청구항 3 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 일측 가장자리 게이트 부재 및 타측 가장자리 게이트 부재 각각은 복수개로 마련되고,
    복수의 상기 일측 가장자리 게이트 부재 및 복수의 상기 타측 가장자리 게이트 부재는 폭 방향으로 나열 배치된 도금장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    강판의 두께방향으로 나열되도록 상기 배출구가 한 쌍으로 마련되고,
    한 쌍의 배출구 각각을 개폐할 수 있도록 상기 복수의 게이트 부재가 설치된 도금장치.
  10. 도금장치의 실링박스의 하부에 마련된 배출구의 개방 높이를 폭 방향 위치별로 조절하는 과정;
    상기 실링박스의 하측에 배치된 도금조로 강판을 인입시켜, 강판을 상기 도금조 내부에 수용된 도금욕에 침지시키는 과정;
    상기 도금욕에 침지되어 있던 강판을 상승시켜 상기 실링박스 내부로 인입시키는 과정;
    상기 실링박스 내부로 인입된 강판을 향해 불활성 가스를 분사하는 과정; 및
    불활성 가스가 분사된 강판을 상기 실링박스의 상측으로 반출시키는 과정;을 포함하는 도금방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 배출구의 개방 높이를 폭 방향 위치별로 조절하는 과정은,
    상기 배출구 중, 상기 폭 방향 중심에 위치된 중심 영역의 개방 높이를 상기 중심 영역의 양측 가장자리 영역의 개방 높이에 비해 높게 조절하는 과정을 포함하는 도금방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 배출구 중, 중심 영역의 개방 높이를 양측 가장자리 영역의 개방 높이에 비해 높게 조절하는 과정은,
    상기 배출구 중, 중심 영역과 마주보게 설치된 중심 게이트 부재를 양측 가장자리 영역과 마주보게 설치된 가장자리 게이트 부재에 비해 높게 상승시키는 과정을 포함하는 도금방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 배출구의 폭은 도금시키고자 하는 강판의 폭에 비해 크고,
    상기 배출구의 개방 폭을 조절하는 과정은,
    상기 배출구의 개방 폭이 도금시키고자 하는 강판의 폭에 비해 짧고, 상기 배출구의 개방 폭이 폐쇄된 폭에 비해 길도록 조절하는 과정을 포함하는 도금방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 배출구의 개방 폭을 조절하는 과정은,
    상기 배출구 중 개방된 영역의 폭 방향 중심이 강판의 폭 방향 중심과 마주보도록 조절하는 과정을 포함하는 도금방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 배출구의 개방 폭이 도금시키고자 하는 강판 폭에 비해 짧도록 조절하는데 있어서, 상기 배출구의 개방 폭이 도금시키고자 하는 강판 폭의 90% 이상 100% 미만이 되도록 조절하는 도금방법.
  16. 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출구의 개방 폭을 조절하는 과정은,
    상기 배출구 중, 폭 방향 중심 영역과 마주보게 배치된 중심 게이트 부재를 상승시켜 배출구를 개방시키는 과정; 및
    상기 중심 게이트 부재의 양측 가장자리에 배치된 가장자리 게이트 부재를 상기 중심 게이트 부재쪽으로 수평 이동시키거나, 상기 중심 게이트 부재와 반대쪽으로 수평 이동시키는 과정;을 포함하는 도금방법.
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