KR940011249B1 - 아연결정성장 제어방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

아연결정성장 제어방법
제1도는 일반적인 열간용융 아연도금강판의 제조공정을 전체적으로 도시한 설비 계통도.
제2도는 종래 기술에 따른 아연결정 성장 제어용 버너 유니트의 구성을 도시한 외관 사시도.
제3도는 일반적인 열간 아연도금강판의 온도분포를 나타내기 위한 그래프도.
제4도는 본 발명에 따른 아연 결정성장 제어방법에 사용되는 버너 유니트의 구성을 전체적으로 도시한 외관 사시도.
제5도는 제4도에 도시된 "A"부분의 상세도.
제6도는 본 발명에 따른 아연 결정성장 제어방법에 사용되는 버너 유니트에 장착되는 버너 노즐의 상세도.
제7도는 제4도의 B-B'선 단면도.
제8도는 본원발명과 종래기술에 따라서 얻어진 열간 아연도금강판의 온도제어효과를 비교하기 위한 그래프도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 버너 유니트(Burner Unit) 10,10' : 받침대
20,20' : 버너 노즐 36 : 공기 공급지관
37a,37b,47a,47b : 개폐밸브 46 : 연료공급지관
370 : 아연도금조 EA,EB: 양측 모서리
EC: 중앙 부분 H : 아연도금강판
본 발명은 아연도금강판의 아연결정(Spangle) 성장을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 아연도금강판의 전·후면 양측 모서리를 연속적으로 가열시키고, 중앙 부분을 강제 통풍시켜 냉각시킴으로써 횡방향의 온도 분포를 균일하게 유지시켜 아연 결정(spangle)의 성장을 제어하도록된 방법에 관한 것이다.
일반적 열간 용융아연도금강판의 제조공정이 제1도에 도시되어 있다. 상기 아연도금강판 생산설비(300)는 페이오프릴(pay-off reel)(310)에서 코일(Coil) 형태의 열연강판(H)이 용접기(320)로 공급되고, 용접기(320)를 거친 다음에는 스케일 파쇄기(Scale Breaker)(330)에서 전·후면에 스케일이 파쇄된 상태에서 산세 및 세척설비(340)로 진입되며, 산세(Pickling)와 세척(Rinsing) 과정을 거친 다음에는, 측면절단기(Side Timmer)(350)에서 칫수가 조정되고, 가열로(Furnace)(360) 및 아연도금조(Zinc Pot)(370)로 진행하여 도금작업이 이루어진다. 그리고, 상기와 같이 도금 처리된 열연강판(H)은 공기냉각장치(380) 및 수냉각장치(390)를 통과하여 조질압연기(Skin pass mill)(400)로 진입하여 형상이 교정되고 조도의 평활화 및 내부응력을 제거한다음, 내식성 향상을 위해 후처리설비(410)로 이송되어 처리되며, 최종적으로는 원하는 아연도금강판으로 텐셜릴(Tension reel)(420)에 코일형태로 권취되어 생산완료된다.
상기 과정에서 아연도금조(370)를 통과한 열연강판(H)(이하, 아연도금강판이라함)은 아연도금조(370)의 상부에 위치한 공기 분사장치(Air Wipping System)(37 5)에 의해서 전·후면에 부착되는 도금부착량이 일정하게 제어되고, 아연도금강판(H)의 전·후면이 공기에 의해 냉각됨으로서 용융아연이 아연결정(spangle)으로 성장되어 응고 부착된다.
그러나, 상기와 같은 아연도금강판(H)는 제3도에 도시된 바와 같이 양측 모서리(EA)(EB) 부분이 먼저 급속하게 냉각되고, 중앙 부분(EA)(EA)(EA)은 상대적으로 늦게 냉각되어 제3도에 도시된 바와 같은 중앙부분(EC)이 높은 곡선형의 횡방향온도 분포를 유지하게 되며, 냉각온도가 서로 다르게 분포됨으로써 아연결정(spangle)이 균일하게 성장되지 못하는 것이었다.
이때, 제품별로 다소 차이는 있지만 대략 양측 모서리(EA)(EB) 부분과 중앙 부분(EA)(EA)(EA)의 온도편차는 7°∼10℃ 정도가 발생하게 되며, 이러한 온도편차로 인해서 아연결정(spangle)의 크기가 다르게 되어 완제품의 표면품질이 저하되는 문제점을 초래하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB)를 가열시켜 횡방향의 온도편차를 줄이고자 하는 종래의 버너 유니트(200)가 제안되어 있다. 상기 종래의 버너 유니트(200)의 아연도금부착량을 제어하는 공기 분사장치(375)의 상부(후류측, Downstream)에 복수개의 버너(210a)(210b)를 각각 장착한 것이었다. 상기 버너(210a)(210b)는 각각 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB) 전면부에 위치되고, 아연도금강판(H)이 상부로 진행하는 동안 양측 모서리(EA)(EB)를 부분적으로 가열 시킴으로써 횡방향의 온도 편차를 줄여보고자 한 것이었다. 그러나 이러한 종래의 버너 유니트(200)는 아연도금강판(H)의 전면만을 부분적으로 가열하기 때문에 아연 도금강판(H)의 전·후면 온도차이로 인해서 아연결정의 크기가 다르게 되는 것이었고, 또한, 양측 모서리(EA)(EB)를 부분적으로 가열하기 때문에 횡방향의 온도분포가 균일하게 이루어지지 못하는 것이었다.
즉 부분적으로 가열된 양측 모서리(EA)(EB)의 온도는 상대적으로 상승되지만 가열되지 않은 상태인, 즉, 양측 모서리(EA)(EB)와 중앙 부분(EC) 사이 영역(Ed)은 여전히 낮은 온도로 인하여 횡방향의 아연결정크기도 균일하게 유지할 수 없는 것이었다(제8도 참조). 특히, 양측 모서리(EA)(EB)의 온도만을 상승시키기 위하여 복수개의 버너(210a)(210b)만을 사용하기 때문에 아연 결정(spangle)의 편차가 발생하는 경우, 이를 조절하기가 매우 곤란한 문제점을 갖추고 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 아연도금강판의 전·후면의 온도 편차를 일정하게 제어하고, 횡방향의 온도 분포를 일정하게 유지시키며, 아연결정의 편차가 검출되는 경우 매우 쉽게 이를 조절하여 발생된 제반 문제점을 해결할 수 있는 아연 결정 성장제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아연도금강판의 양측 모서리와 중앙 부분에서 발생되는 온도 편차를 균일하게 유지하여 아연결정의 성장을 제어하는 방법에 있어서, 상기 아연도금강판의 양측 모서리를 일정온도로 가열시키고, 상기 중앙 부분을 향해 점차적으로 가열온도를 낮추며, 상기 중앙 부분에서는 공기를 분사하여 아연도금강판을 강제 냉각시킴으로써 아연도금강판의 횡방향온도 분포를 균이랗게 유지시키는 아연결정성장제어방법을 마련함에 의한다.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
제4도에는 본 발명에 따른 아연결정성장제어방법을 실행하기 위한 버너 유니트(1)가 도시되어 있다. 상기 버너 유니트(1)는 공기 분사장치(375)의 상부에 단면이 L형을 이루는 받침대(10)(10')가 나란하게 횡방향으로 고정되고, 상기 받침대(10)(10')사이의 공간(S)으로는 아연도금강판(H)이 상부로 진행한다. 상기 받침대(10)(10')에는 각각 아연도금강판(H)를 향해 위치한 다수개의 버너 노즐(20)(20')이 아연도금강판(H)의 전체 폭(Width)에 걸쳐서 장착된다. 상기 아연도금강판(H)의 전·후면에 위치한 받침대(10)(10')와 이에 장착된 버너 노즐(20)(20')의 구성은 서로 동일한 대칭형을 이루기 때문에 전면부에 위치한 받침대(10)와 버너 노즐(20)에 대해서만 이하에서 보다 상세히 설명하고 후면부에 위치한 받침대와 버너 노즐에는 점차(')를 표기하여 도시하기로 한다. 상기 받침대(10)의 길이 방향으로는 기존공장의 공기 공급관(30)과 연료가스관(BFG 또는 COG 또는 LPG)(40)에 중간밸브(32a)(42b)를 매개로 각각 연결된 공기 공급본관(34)과 연료가스본관(44)이 고정 클립(U-Clip)(35)으로 상부면에 각각 고정되어 있다. 그리고 상기 공기 공급본관(34)과 연료가스 본관(44)에는 다수개의 공기 공급지관(36)과 연료가 스지관(46)이 상부로 직립하여 연결되며, 상기 하나의 공기 공급지관(36)과 연료가스지관(46)에는 각각 복수개의 상·하 개폐밸브(37a)(37b)과, 개폐 밸브(47a)(47b)를 매개로 한쌍의 버너 노즐(20)이 각각 연결되어 있다.
제5도 내지 제6도를 참조하여 각각의 버너 노즐(20)에 대하여 보다 상세히 설명한다. 상기 버너 노즐(20)은 각각 이중관으로 구성되고 각각 연료가스 지관(46)으로부터 공급되는 연료가스와 공기 공급지관(36)으로부터 공급되는 공기가 선단부(22)에서 서로 혼합되어 화염이 분사되는 구조를 갖춘다. 즉, 공기는 공기 공급지관(36)을 통해 그내부에 위치된 연료가 스지관(46)의 외측을 흐르게되며, 공기 분사구멍(24a)을 통해 외부로 배출되고, 연료가스는 공기 공급지관(36)의 내부에 위치한 연료가스지관(46)내를 흐르게 되어 연료가스 분사구멍(24b)을 통해 배출됨으로서 선단부(22)의 외측에서 서로 혼합되어 연소된다. 따라서, 화염(F)의 형성이 선단부(22)의 외측부에서 형성되기 때문에, 버너 노즐(20)의 선단부(22)를 과열시키지 않게 되고, 역화(Back-Fire)가 방지된다. 또한, 상기 연료가스 분사구멍(24b)은 정면을 향해서 다수개가 형성되고, 45'의 경사를 이루도록 다수개가 형성되기 때문에 화염(F)이 보다 광범위하게 확산되어 아연도금강판(H)를 가열시킬 수 있게 된다. 한편, 상기와 같은 버너 노즐(20)의 선단부(22)는 각각 받침대(10)의 기립부(12b)를 관통하여 아연도금강판(H)측으로 연장하게 되고, 이러한 버너 노즐(20)이 아연도금강판(H)의 전체 폭에 걸쳐서 일정간격, 바람직하게는 200∼300mm 간격으로 다수개 형성된다. 또한, 상기 받침대(10)의 기립부(12b)에는 아연도금강판(H) 측으로 내열성 재료로 된 세라믹을(Ceramic Wool)(14)이 부착되어 버너 노즐(20)의 화염에 의한 열을 차단하게 된다.
상기와 같이 구성된 버너 유니트(1)는 중간 밸브(32a)(42a)를 개폐하여 각각 연료가스와 각각 연료가스와 공기를 공급하게 되고, 아연도금강판(H)을 가열하고자 하는 부분에는 연료가스 지관(46)과 공기 공급지관(36)의 개폐 밸브(37a)(37b)(47a)(47b)를 각각 열어서 버너 노즐(20)을 착화시키게 된다. 즉, 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB) 부분에 위치한 버너 노즐(20)은 각각 연료가스지관(46)과 공기 공급지관(36)의 개폐밸브(37a)(47b)(37b)(47b)를 최대로 열어서 큰 화염(F)를 형성시키게 되고, 아연도금강판(H)의 중앙 부분(EC)으로 근접하여 위치된 버너 노즐(20은 상기 양측 모서리(EA)(EB)에 위치한 버너 노즐(20)의 화염(F)보다 적은 크기의 화염을 형성하도록 조절할 수 있다.
이때, 화염형상의 조절은 개폐밸브(37a)(47a)(37b)(47b)의 개폐정도를 조절하면 쉽게 이루어지기 때문에 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB) 부분은 보다 강하게 가열하고, 점차적으로 중앙 부분(EC)을 향하여 점차 화염(F)이 적어지도록 조절된다. 한편, 아연도금강판(H)의 중앙부분(EC)에 위치된 버너 노즐(20)은 공기 공급지관(36)만을 통해 공기를 아연도금강판(H)의 전·후면에 분사시키고, 연료가스 지관(46)을 차단하여 연료가스를 공급하지 않음으로서 아연도금강판(H)의 중앙 부분(EC)을 강제 냉각시키게 된다. 따라서 화염(F) 형상이 큰 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB) 부분은 온도가 높이 상승되고, 점차적으로 화염 형상의 크기가 줄어듬에 따라서 온도의 상승폭이 적어지며, 최종적으로 중앙 부분(EC)에서는 공기에 의해 냉각되어 아연도금강판(H)의 온도가 하강하기 때문에 결과적으로는 횡방향의 온도 분포가 매우 균일하게 얻어질 수 있다.
상기에서는 버너 노즐(20)을 통해 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB)를 최대로 가열하고, 중앙 부분(EC)을 향해 점차적으로 축소가열하며, 최종적으로 중앙 부분(EC)에는 공기를 이용하여 강제냉각시키는 방법에 대해서만 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 상기 버너 노즐(20)에 단순히 공기 분사량만을 조절하여 아연도금강판(H)의 횡방향온도분포를 균일하게 유지시킬 수 있다.
즉, 아연 도금강판(H)의 중앙 부분(EB)에 위치한 버너 노즐(20)은 공기공급지관(36)을 최대로 개방시켜 공기를 공급하고, 점차적으로 양측 모서리(EA)(EB) 부분을 향해 공기 공급지관(36)의 개폐정도를 축소시키며 최종적으로 양측 모서리(EA)(EB) 부분에서는 최소한의 공기만을 아연도금강판(H)에 분사하여 온도 분포를 균일하게 유지 시킬수도 있는 것이다. 또한 본 발명은 상기와는 다르게 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB) 부분은 최대로 가열하고, 점차적으로 중앙 부분(EC)을 향해 가열정도를 축소시키며, 최종적으로 중앙 부분(EC)에서는 최소한의 가열만으로도 아연도금강판(H)의 횡방향 온도편차를 균일하게 유지시킬 수가 있다.
제8도를 참조로 하여 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 제8도에서 실선으로 도시된 곡선(K1)은 일반적인 아연도금강판(H)의 횡방향온도 분포를 도시한 것이다. 그리고 일점쇄선(-·-)으로 도시된 곡선(K2)은 종래 기술에 따른 버너 유니트(200)에 의해서 얻어진 횡방향의 온도 분포를 도시하며, 점선(----)으로 도시된 곡선(K3)은 본 발명에 따라서 얻어진 횡방향의 온도 분포를 나타낸다.
상기 그래프도에서 알 수 있는 바와 같이, 종래기술의 버너 유니트(200)를 사용하여 얻어진 곡선(K2)의 온도 분포는 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB) 부분만이 온도가 상승하였고, 중앙 부분(EC)의 온도는 변화가 거의 없었으며, 양측 모서리(EA)(EB)와 중앙 부분(EC)사이의 영역(ED)은 상기 양측 모서리(EA)(EB)와 중앙 부분(EC)의 온도보다 상대적으로 낮게 유지되어 온도 분포가 불균일하게 되었음을 알 수 있었다. 그러나 본 발명의 제어방법을 사용하여 얻어진 곡선(K3)의 온도분포는 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB) 부분의 온도가 상승함과 동시에 중앙 부분(EC)의 온도는 하강하였으며, 영역(ED)에서 온도가 상승되어 상기 양측 모서리(EA)(EB)의 온도와 중앙 부분(EC)의 온도에 거의 일치 되었음을 알 수 있었다. 따라서 본 발명의 버너 유니트(1)를 사용하게 되면, 종래보다도 현저히 아연도금강판(H)의 횡방향 온도분포를 균일하게 유지시킬 수 있다는 결과를 얻었다. 따라서, 아연결정(Spangle)의 미세한 크기 편차까지도 균일하게 제어할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기에서는 공기 공급 지관(36)과 연료가스 지관(46)의 개폐 밸브(37a)(37b)(47a)(47b)를 각각 작업자의 손으로 조절하는 구성에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 개폐밸브(37a)(37b)(47a)(47b)를 전기적으로 작동되는 유량조절밸브(Flow Control Valve)로 대체시키고, 본 발명에 따른 버너 유니트(1)의 상부에는 아연도금강판(H)의 횡방향온도를 검출하여 전기적 신호를 발생시키는 열검지장치(Pyrometer)를 설치하며, 이를 설비 제어 컴퓨터로 연결하여 상기 설비제어 컴퓨터로 부터의 전기적 신호가 각각의 버너노즐(20)을 착화시키거나 유량 조절밸브의 개폐정도를 조절하여 상기에서 설명한 바와 같은 아연도금강판(H)의 횡방향 온도분포에 따른 보상 작동을 수행할 수 있게 된다.
상기에서와 같이 본 발명에 의하면 아연도금강판(H)의 폭방향 온도분포를 미세한 정도까지 균일하게 유지시킬수가 있기 때문에, 아연도금강판(H)의 아연결정(Spangle)이 매우 균일하게 얻어 질 수 있다. 또한, 아연도금강판(H)의 전·후면에도 온도편차가 발생하지 않기 때문에 전·후면의 표면 품질이 매우 향상된다. 그리고, 아연 결정의 크기 편차가 발견되는 경우에도 해당부분에 대한 버너노즐(20)을 조절하여 아연도금강판(H)을 가열시키거나 냉각시킬수가 있게 되어 매우 정확하고 신속한 표면결함제거 능력을 갖출수 있기 때문에, 열간아연도금강판 생산설비의 신뢰도가 크게 향상되는 매우 우수한 효과를 거둘수가 있게 된다.
또한, 본 발명은 상기 언급한 바와 같이 모든 장치의 구성을 자동화 할 수 있으며, 본 발명에 관련된 여러가지 수정 및 개조 부분도 본 발명의 범주내에 속하게 됨은 물론이다.

Claims (1)

  1. 아연도금강판(H)가 양측 모서리(EA)(EB)와 중앙 부분(EC)에서 발생되는 온도편차를 균이랗게 유지하여 아연결정(Spangle)의 성장을 제어하는 방법에 있어서, 상기 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB)를 일정온도로 가열시키고, 상기 중앙 부분(EC)을 향해 점차적으로 가열온도를 낮추며, 상기 중앙 부분(EC)에서는 공기를 분사하여 아연도금강판(H)을 강제 냉각시킴으로서 아연도금강판(H)의 횡방향온도 분포를 균일하게 유지시킴을 특징으로 하는 아연결정 성장제어방법.
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