KR890002742B1 - 용융 도금 및 진공 증착 도금 겸용의 연속 도금장치 - Google Patents
용융 도금 및 진공 증착 도금 겸용의 연속 도금장치 Download PDFInfo
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명의 장치의 개념을 도시한 개략적인 종단면도.
제2도는 본 발명의 장치안에 결합된 연속 진공 중착 도금장치의 실시예의 시일 로울수단을 도시한 단면도.
제3도는 제2도의 선(C-C)에 의한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 강철 스트립 2 : 가스환원 소둔로
3 : 스노트 4 : 용융 금속 도금조
5 : 출구 6 : 연결도관
7 : 가압실 9, 9', 11 : 시일 로울실
10, 10' : 진공 증착실 12, 12' : 증발장치
13, 13' : 용융용기 90 : 단위케이싱
91 : 핀치로울 92 : 가열장치
93 : 시일벽 98 : 축시일
본 발명은 강판을 연속적으로 도금하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세히 설명하며, 본 발명은 용융도금과 진공 증착도금을 모두 수행할 수 있는 조합된 연속도금 장치에 관한 것이다.
아연, 알루미늄등으로 강판의 표면을 도금하기 위한 방법은 용융도금, 전기도금그리고 진공 증착도금의 3가지가 알려져 있다. 이중에서, 전기도금은 전기를 사용하기 때문에 본 발명의 대상에서 제외된다. 오늘날 산업상 광범위하게 사용되고 있는 용융 도금법에 있어서, 강철 스트립은(일반적으로 수소와 질소의 혼합물인) 수소함유 가스 분위기에서 약 700℃로 가열하여 그 표면을 활성화시키는 동시에 소둔한 후에, 도음하기 위한 용융 금속조안에 침지시킨다. 피복량의 제어는 가스위핑에 의해 이루어진다. 즉, 공기와 같은 가스를 스트립이 조로부터 나오자마자 스트립 표면을 도포하고 있는 용융금속 막상에 다수의 노즐을 통해 분출시켜서, 가스유량 및 가스압력 그리고 노즐과 강철 스트립간의 거리등을 조정하여 필요한 두께의 피막을 얻을 수 있다.
용융도금법은 다음과 같은 문제가 있다.
(1) 현재의 유용한 가스위핑 기술에 의해서는 피복량을 약 30g/㎡ 이하로 조절하기가 곤란하다. 따라서, 피복량이 30g/㎡이하인 아연도금 강판은 일반적으로 전기 도금법으로 제조된다.
(2) 강철 스트립을 도금조안에 침지시키기 때문에 한 면만을 도금하거나 양면상의 두께가 다르게 도름하는 강판을 제조하기가 곤란하다. 한 면만을 도금하는 강판은 먼저 양면을 모두 피복한 연후에 한면의 피복을 제거하므로써 제조하거나, 도금을 방지하는 용제를 피복한 강판을 도금하고 도금후에 용제를 게거하므로써 제조할 수 있다. 그러나, 두 방법 모두 그 공정이 복잡하고 비경제적이다. 양면에 두께가 다르게 도금된 강판을 제조하기 위하여 용융금속이 스트립에 다른 두께로 부착되게 조정되도록 가스위핑 단계에서 각 면의 가스 송출상태를 다르게 사용하는 것을 고려하였다. 그러나, 이는 강철 스트립이 진공하고 노즐과 스트립 사이의 거리를 만족스럽게 조정할 수 없기 때문에 실제로는 불가능하다.
이와 반대로 진공 중착 도금법은 다음과 같은 특징을 갖는다.
(1) 강판의 각면을 따로 따로 금속 증기로써 증착 도금시키므로, 한면 및 양면 모두의 도금을 쉽게 수행할 수 있다. 스트립의 양면을 도금할때, 각 면상의 증착 조건을 변화시키므로써 다른 두께의 도금을 손쉽게 수행할 수 있다.
(2) 얇은 도금을 고속으로 수행할 수 있다. 그러나, 용융도금법에서 얻을 수 있는 두꺼운 도금을 얻기에 곤란하다. 이는 증착금속이 강철 스트립의 표면에 증착될때, 스트립의 온도가 응고열에 의해 상승되고 강철과 증착금속이 상호 확산에 의해 합급화하여, 도금된 강판의 가공성이 손실되기 때문이다. 예를들어, 피복량 100g/㎡으로 250℃에서 0.3mm두께의 강철기판을 아연도금하는 경우에, 강철기판의 온도는 응고열에 의해 약 300내지 550℃까지 상승되고 이에 따라 강철과 아연이 합금화된다(얇은 도금을 수행하는 경우에는 온도상승이 그리 크지 않다).
따라서, 필요한 제품에 따라 용융 도금과 진공 증착도금을 적절히 선택하여 사용하여햐만 한다. 그러나, 두 방법을 수행하는 장치는 전혀 다름 것이고 다른 장소에 설치하여 왔다. 만일 두 형태의 장치를 어떠한 도금 방법이건 수행할 수 있도록 선택적으로 전환시킬 수 있는 단일장치로 조합할 수 있다면 매우 편리한 것일 것이다.
연속 용융 도금장치와 연속 진공 증착장치의 조합은 가스환원 소둔형 연속 용융 도금장치의 가스 환원 소둔로를 연속 진공 증착 도금장치의 진공 증착실에 연결시키므로써 이루어질 수 있다. 그러나, 만일 가스 환원 소둔형 용융장치의 가스환원 소둔로를 직접 연속 진공 증착장치의 진공 증착실에 연결한다면, 가스 환원 소둔로안의 수소 함유가스는 진공 증착실안으로 흡입될 수 있다. 따라서, 누출이 발생되어 진공 증착실 안으로 공기가 침입하게 되면 폭발의 위험이 존재하게 된다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하여 연속 용융 도금장치와 연속 진공 증착장치의 조합이 이루어지도록 하는 것이다.
상기의 문제점은 가스 환원 소둔로의 출구에, 가스환원 소둔로의 내부 압력보다 높은 압력을 유지할 수 있는 가압로를 마련하므로써 해결할 수 있다.
본 발명은 가스환원 소둔형 연속 용융 도금 장치의 가스 환원 소둔로의 출구와 연속진공 증착 도금장치의 밀봉 로울실의 입구를 가압실을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 용융 도금 및 진공 증착 도금 겸용의 연속 도금장치를 제공하는 것이다.
양호하게는, 가압실은 분리가능하게 연결된다. 또한, 가스 환원로와 가압실은 분리가능한 도관 수단에 의해 연결된다. 가압실에는 압력조정 릴리프 밸브를 마련하고 있다.
제1도에 있어서, 연속 용융 도금장치(Ⅰ)에는 예를들어 젠찌미어(Zendzimir)형 연속 용융 도금 장치이다. 가스 환원 소둔로(2)안에는 그 출구(5)가까이 바닥부에 스노트(3)를 마련하고 있다. 스노트의 단부는 용융금속 도금조(4)안에 침지되어 있다. 이러한 장치는 종래의 기술로 공지된 것이며, 예를들어 "금속 공업(Metal Industry)"의 1958년 7월판에 도시되어 있다.
강철 스트립(1)은 좌측 입구로부터 가스환원 소둔로로 연속적으로 유입되고, 그 표면상의 산화물을 제거하여 세척되며, 이와동시에 소둔되고, 용융금속 도금조(4)안에 침지된다.
연속 진공 증착 도금장치(Ⅱ)는 비교적 최근에 개발된 것으로 여러 형태가 제안되어 있다. 이러한 것중 하나는 일본특허공개 공보 소 59-113179호에 도시되어 있다. 이에 도시된 장치는 두개의 진공 증착실(10, 10')과 , 각 진공증착실에 각각 부착된 시일 로울실(9, 9')과 , 두 진공 증착실 사이에 위치한 다른 시일 로울실(11)로 구성된다. 진공증착시(10, 10')은 진공 증착실의 외측에 위치한 용융용기(13, 13')로부터 용융금속을 공급하는 증발장치(12, 12')를 내장하고 있는 배출실이다. 진공 중착실은 감압 압력을 유지하고, 전기저항 가열기나 전자 비임 가열기등의 (도시되지 않음)적절한 수단에 의해 가열된다.
도시된 장치에서, 하나는 상방에 제2실은 하방에 위치한 두개의 진공 증착실이 마련되어 있다. 그러나, 두 진공 증착실은 제2실이 제1실 위에 또는 같은 높이에 위치하도록 설치할 수도 있다. 만일 한면만을 도금하고 양면의 도금을 고려하지 않는다면, 하나의 진공 증착실만으로 충분할 것이다.
시일 로울실(9, 9')은 진공 증착실의 진공을 유지하면서 강철 스트립을 연속적으로 도입 및 유출시키며, 예를들어 제2도 및 제3도에 도시된 바와같은 구조를 갖는다. 이러한 경우에, 시일 로울실은 사각형 단면의 긴 박스이며, 측벽에 의해 지지된 한쌍의 필치로울(91)과 시일벽(93) 그리고 배출도관(98)을 각각 마련한 다수의 단위 케이싱(90)으로 구성된다.
도시된 시일벽(93)은 차양 형상이며, 그 모서리는 가능한한 핀치 로울(91)에 가까이 위치한다. 금속 증기의 증착을 피할 수 있도록 밀봉벽과 핀치로울안에 가열수단(92)를 마련할 수도 있다.
핀치로울(시일로울)의 양단부는 예를들어 제2도의 선(C-C)에 의한 단면도인 제3도에 도시된 바와같이 구성된다. 로울의 회전축(91a)은 케이싱벽을 통해 외부로 연장되고, 축시일(99)을 마련한 베어링에 의해 지지된다. 축(91a)과 접촉하는 축시일(99)의 적어도 일부는 금속, 탄소, 탄소섬유등과 같은 공지의 내 스코칭 재료(scorch-proof material)로 라이닝한다. 로울의 단부면과 케이싱의 내부벽 사이에는 측판(94)을 마련하고, 케이싱벽과 측판사이에 스프링(95)을 삽입하여 측판을 가압하여 가스기밀 밀봉이 유지되도록 한다. 측판의 접촉부분은 상기에 언급한 바와같은 방법으로 라이닝한다.
이러한 다수의 단위 켕이싱(90)을 연결하므로써 증착실의 누출을 최대로 방지할 수 있다.
진공 증착실(10, 10')사이의 시일 로울실(11)은 같은 방법으로 구성된다.
강철 스트립(1)은 시일 로울실(9)을 통해 제1진공 증착실(10)로 유입되어 그 상부면에 도금이 이루어지고, 그 연후에 제2진공 증착실(10')로 유입되어 그 하부면에 도금이 이루어지고, 시일 로울실(9')을 통행 밖으로 빠져 나온다. 두 진공 증착실안의 진공 증착조건을 변화시킬 수 있으므로 다른 두께의 도금을 수행할 수 있다.
본 발명은 상기의 연속 용융금속 장치와 연속 진공증착 도금장치를 가압실(7)을 통해 연결하는 것을 특징으로 한다. 가압실(7)은 분리 가능하게 구성되고, 보다 양호하게는 연결도관(6)의 수단에 의해 가스환원 소둔로의 출구에 연결된다. 가압실은(도시되지 않음)압력 조정 밸브를 마련한 가스 기밀 박스이며, 아르곤이나 질소와 같은 불활성 가스를 유입시켜 가스환원 소둔로의 내부 압력보다 높은 압력으로 가압실을 가압시킨다. 불활성 가스의 일부는 가스환원 소둔로로 유입되고 다른 일부는 시일로울실로 유입되며, 나머지는(필요하다면 마련된)압력 조정 릴리프 밸브를 통해 대기로 누출된다. 그러나, 환원 가스는 시일 로울실이나 진공 증착실안으로는 통과하지 않는다.
가압실은 가스환원 소둔로(연결도관)와 진공 증착실(시일로울실)과를 둘 사이에 적절한 가스켓 재료를 삽입하여 볼트 또는 클램프에 의해 연결한다. 만일 장치가 제1진공 증착실이 설치되도록 설계되어 있고, 이에 따라 용융 도금 강철 스트립이 상방이 아닌 수평으로 즉 도면상에서 우측으로 인출되면, 가압실을 분리가능하게 할 필요가 없다.
본 발명의 장치는 상기에 언급한 바와같이 구성되어 있으므로, 진공 증착실로 수소함유 가스가 통과하지 않는다. 따라서, 진공 증착실로 약간의 공기가 누출될지라도 장치는 폭발의 위험없이 작동되어질 수 있다.
제1도에 도시된 바와같이 장치를 본 실험에 사용하였다. 가스환원 소둔로의 전체길이는 약25m이며 시일로울실은 6개의 단위 케이싱으로 구성되고 전체길이가 약11m였다. 장치는 용접에 의한 탄소강판으로 제조하였다. 연결도관은 약 9.5m의 길이를 갖는다. 가스환원 수둔로의 출구와 가압실은 그 사이에 가스켓을 삽입하여 볼트로써 플랜지를 고정하므로써 함께 결합하였다.
용융 연속 도금 장치는 공지의 것이다. 연속 진공 증착장치는 언급한 일본국 특허 공개 소 59-113179호에 도시된 장치이다. 따라서, 본 분야에 속한 사람이면 이러한 설명에 의해 본 장치를 쉽게 구성할 수 있다.
상기 장치로써 아연 도금을 수행하였다. 작동 조건을 다음과 같다.
강철 스트립 : 통상의 탄소강 두께 0.6mm×폭 300mm
작업속도 : 15m/min
용융도금 :
환원 가스조성 : 75% H2+25% N2(체적)
가스환원 소둔로의 온도 : 700℃(스트립온도)
도금조의 조성 : 시판되는 증류아연+0.18% 알루미늄
도금조의 온도 : 450 내지 550℃
진공 증착도금 :
아연 : 시판되는 전해아연
증착온도 : 460 내지 470℃
가압가스 : N2
가압실의 온도 : 대기압+3 내지 10mmH2O
진공실의 진공도 : 0.01 내지 0.1Torr
스트립 온도 : 190 내지 280℃
최초에 가압실과 가스환원 소둔실을 연결도관을 분리하여 분리시키고, 용융 도금을 수행하였다. 연결도관을 분리시켰을때, 도금된 스트립은 최종처리를 위해 상방으로 들어올린다. 그 결과, 통상의 용융 도금장치와 같은 결과를 얻었다.
그 다음에, 연결도관을 제위치에 결합하여 가스환원 소둔로와 가압실을 연결하였다. 따라서, 장치는 진공증착 도금으로 전환되어 도금작업을 수행하였다. 독립된 진공 증착 도금장치로 얻을 수 있는 것과 같은 결과를 얻었다.
Claims (4)
- 가스 환원 소둔형 연속 용융 도금 장치의 소둔로의 출구와, 연속 진공 증착 도금장치의 시일로울실의 입구가 가압실을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 용융도금 및 진공 증착 도금 겸용의 연속 도금 장치.
- 제1항에 있어서, 가압실이 분리가능한 것을 특징으로 하는 용융도금 및 진공 증착 도금 경용의 연속 도금장치.
- 제2항에 있어서, 가스 환원로의 출구와 가압실이 분리가능한 도관수단에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 용융 도금 및 진공 증착 도금 겸용의 연속 도금장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 가압실에 압력 조정 릴리프 밸브를 마련한 것을 특징으로 하는 용융 도금 및 진공 증착 도금 겸용의 연속 도금장치.
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