WO2012165679A1

WO2012165679A1 - 강판 안정화 장치

Info

Publication number: WO2012165679A1
Application number: PCT/KR2011/004046
Authority: WO
Inventors: 장태인; 지창운; 권용훈
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US9487853B2; MX2013014116A; MX349478B; EP2716786A4; EP2716786A1; CN103649358B; JP2014515437A; EP2716786B1; US20140144967A1; CN103649358A; JP5830604B2

Abstract

강판 특히, 도금강판의 형상 교정이나 진동 억제를 비접촉식으로 가능하게 하는 강판 안정화 장치가 제공된다. 상기 강판 안정화 장치는 그 구성 일예로서, 진행 강판의 적어도 일측에 배치되는 장치 지지체; 및, 상기 장치 지지체에 강판을 향하여 하나 이상 제공되는 자기장 발생 폴과, 상기 자기장 발생 폴의 강판측 단부에 강판 흡인력을 증대토록 제공되는 폴 확장부로 이루어 지는 강판 안정화 수단을 포함하여 강판의 형상 교정이나 진동 억제를 가능토록 구성될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 도금조를 통과한 도금 강판에 대한 (전) 자기적 흡인력을 증대시킴으로써, 도금 강판의 형상(반곡) 교정이나 진동 억제(제진)를 효과적으로 이루어 지게 하여, 강판의 도금 편차를 방지시키고, 결과적으로 강판의 도금 품질을 향상시키도록 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

강판 안정화 장치

본 발명은 강판 특히, 이송되는 도금강판의 형상 교정이나 진동 억제를 비접촉식으로 가능하게 한 강판 안정화 장치에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 도금조를 통과한 도금 강판에 대한 (전) 자기적 흡인력을 증대시킴으로써, 도금 강판의 형상(반곡) 교정이나 진동 억제(제진)를 효과적으로 이루어 지게 하여 강판의 형상 교정성이나 제진성을 더욱 향상시키고, 이를 통하여 도금 강판의 도금 편차를 방지시키어, 궁극적으로 강판의 도금 품질을 향상시키도록 한 강판 안정화 장치에 관한 것이다.

근래 강판의 내식성 등을 향상시키고, 외관을 미려하게 함은 물론, 특히 전자 제품이나 자동차용 강판으로 사용되는 (아연) 도금 강판의 수요가 증가하고 있다.

한편, 도 1에서는 이와 같은 강판의 도금 공정 특히, 아연 도금 공정을 도시하고 있다.

예컨대, 도 1에서 도시한 바와 같이, 페이 오프 릴(Pay-Off Reel)에서 풀린 강판(예를 들어, 냉연강판)(100)은 용접기와 루퍼를 거쳐 열처리된 후, 스나우트와 아연 도금조(110)를 통과하면서 용융아연(Z)이 강판(100)의 표면에 부착되어, 아연 도금이 이루어 진다.

이때, 도금조 직상부에 제공된 가스 와이핑 장치(예를 들어, 에어 나이프)(120)에서는 강판 표면에 가스(불활성 가스 또는 에어)를 분사하여 강판의 아연 부착량을 적절하게 깍아지도록 함으로써, 강판의 아연 도금 두께를 조절한다.

그리고, 도금강판은 도금조(110)에 제공되어 강판을 통판시키고 강판의 텐션 등을 조정하는 싱크롤(sink roll)(112)과 스테빌라이징 롤(안정화 롤)(stabilizing roll)(114)을 거쳐 상부 이송롤(130)을 통과하면서 연속적으로 진행된다.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 아연 도금조(110)에 충진된 용융아연(Z)의 온도는 대략 450 ~ 460 ℃ 정도이고, 특히 도금조(110)를 통과하는 강판(100)은 다양한 강종, 폭 및 두께를 갖는다.

그런데, 통상 싱크롤(112)(의 롤축)에 걸리는 하중은 강판에 따라 다르기는 하지만, 그 양단에 각각 최대 500kgf의 하중이 걸릴 수 있고, 따라서 진동과 같은 동적특성이 발생되면 싱크롤의 회전 방향으로는 최대 100 kgf의 하중이 작용될 수 있다.

따라서, 싱크롤(112)과 스테빌라이징 롤(114)을 거친 도금 강판(100)이 상부 이송롤(130)을 통과하는 도중에는 강판의 강종,폭 또는 두께에 따라 차이는 있으나, 강판의 진동이 발생되고, 이와 같은 강판의 진동은 가스 와이핑 장치(120)에서의 도금 편차를 발생시키어 강판의 도금불량으로 이어진다.

또는, 강판의 형상이 평탄하지 않은 반곡(예를 들어, 강판 폭방향으로 중앙 부분이 오목하게 되거나 꺽이는 C형 반곡 또는 L형 반곡)현상이 발생되는 경우에도 강판 폭 방향으로 도금 편차를 발생시키어 강판의 도금 불량으로 이어진다.

따라서, 도 1에서 도시한 바와 같이, 가스 와이핑 장치(120)와 상부 이송롤(130)사이에는 강판 형상을 교정하거나 진동을 억제하는 강판 안정화 장치(140)('강판 제진장치'라고도 함)가 하나 이상 배치되게 된다.

이와 같은 강판 안정화 장치(140)는, 도금 강판의 진동을 억제 즉, 제진을 구현하거나 강판의 반곡 형상을 제어하여 평탄한 상태로 이송되도록 함으로써, 강판의 도금 편차를 방지시키도록 하는 것이다.

한편, 도 1에서는 개락적으로 도시하였지만, 종래에 알려진 강판 안정화 장치(140)는, 강판과 접촉하는 기계식 접촉식 롤(Touch Roll)을 사용하여 강판의 진동 억제나 형상 교정을 수행하거나, 또는 강판에 가스를 분사하여 강판 진동이나 형상을 교정하는 것이 대부분이었다.

그러나, 이와 같은 종래의 기계 접촉식 롤을 이용하는 경우, 가스 와이핑 장치를 통과하여 용융아연이 강판의 표면에 완전하게 부착(건조)되지 않은 상태에서 롤이 이송되는 도금강판의 표면에 접촉되기 때문에, 도금 강판의 표면에 롤 마크를 형성시키기 쉽고, 특히 접촉식 롤을 매개로 (기타) 이물질이 강판 표면에 부착되면서 도금강판의 제품 결함을 발생시키는 문제가 있었다.

예를 들어, 자동차용 강판은 대부분 자동차 차체로 사용되므로, 이와 같은 강판의 표면 결함은 상당한 제품 품질에 문제를 초래하는 것이다. 그리고, 접촉식 롤은 롤의 마모 등으로 진동과 소음을 발생시키고, 불 안전한 회전으로 오히려 이송되는 도금강판의 진동을 증폭시키는 다른 문제를 초래하는 것이다.

한편, 강판에 가스를 분사하여 강판의 진동을 억제하거나 형상을 교정하는 종래의 다른 방식은, 강판 제진성이나 형상 교정성이 효율적으로 이루어 지지 않은 문제가 발생되고, 특히 도금액이 완전하게 건조되어 강판 표면에 부착되지 않은 상태에서 강판 표면을 향한 가스 분사는 강판의 도금 두께에도 영향을 줄 수 있는 것이다.

이에 따라서, 기계적인 접촉이나 가스 분사 대신에, 강판 비접촉 방식을 통한 강판의 형상 교정이나 진동 억재(제진)를 가능하게 하는 기술이 요구되었고, 이를 위하여 자력을 이용하는 방식이 종래의 다른 방식으로 제안된 바 있다.

그러나, 종래의 자력을 이용하는 경우, 비접촉식으로 강판 진동을 억제하거나 강판의 자기적 흡인을 통하여 형상 교정을 구현하기는 하기만, 강판에 인접하여 단순하게 자기장(자력)을 발생시키는 자석 블록을 배치하는 단순한 형태이고, 이와 같은 자석 블록은 그 단위 면적이 작기 때문에, 강판 제진이나 형상 교정시 오히려 강판의 응력 집중을 초래한다.

예를 들어, 두께가 0.6t 정도의 두께가 얇은 박판인 경우 강판이 찌그러지면서 강판의 표면 결함을 유발시키는 다른 문제가 있었다.

더욱이, 근래 자동차용 강판으로 사용되는 도금강판의 급속한 수요 증대로 인하여, 도금설비의 대형화나 강판의 고속 도금이 필요하게 되면서, 단순한 자석 블록 형태인 종래의 강판 안정화 장치는 그 사용에 한계가 있는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제를 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 일 목적 측면은, 강판 특히, 도금 강판의 형상 교정성이나 제진성(진동 억제)을 향상시킴으로써, 강판의 도금 편차를 최대한 방지시키어, 궁극적으로 강판의 도금 품질을 향상시키도록 한 강판 안정화 장치를 제공하는 데에 있다.

더하여, 본 발명의 다른 목적 측면은, 장치와 강판 간 간극(거리)을 비접촉식 와전류센서를 이용하여 측정함으로써, 빠른 응답특성을 기반으로 장치와 강판사이의 정밀한 거리 유지를 구현시키어, 강판 형상 교정성이나 제진성을 더욱 향상시키는 한편, 전자기 폴의 일정 온도 유지를 통하여 장치의 사용 수명도 연장시킨 강판 안정화 장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적 측면은, 장치 지지체 또는 자기장 발생 폴의 냉각을 구현하여 (전) 자기장 흡인력을 통한 강판의 안정적인 형상 교정 또는 진동 억제가 이루어 지도록 한 강판 안정화 장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일측면으로서 본 발명은, 진행 강판의 적어도 일측에 배치되는 장치 지지체; 및,

상기 장치 지지체에 강판을 향하여 제공되는 자기장 발생 폴과, 상기 자기장 발생 폴의 강판측 단부에 강판 흡인력을 증대토록 제공되는 폴 확장부로 이루어 진 강판 안정화 수단;

을 포함하여 구성된 강판 안정화 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 강판 안정화 수단의 폴 확장부는, 자기장 발생 폴의 선단부에 형성되는 라운드부를 매개로 적어도 상기 자기장 발생 폴의 두께 보다는 크게 제공되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 장치 지지체에는 하나 이상의 강판 안정화 수단이 제공되고, 상기 장치 지지체는, 강판의 폭 방향으로 하나 이상 배열되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 자기장 발생 폴은 장치 지지체에 복수개가 제공되고, 상기 복수의 자기장 발생 폴들은, 장치 지지체에 강판의 진행방향으로 서로 독립적 설치되거나 연결부를 매개로 연결 설치되는 것이다.

이때, 상기 강판 안정화 수단은, 자기장 발생 폴이 자성체로 된 코어부재와 코어부재에 권선되는 전자기코일로 구성되는 코일형 강판 안정화 수단; 및,

상기 자기장 발생 폴이 영구자석 또는 전자석으로 형성된 자석형 강판 안정화 수단;

중 어느 하나로 제공되면서 강판의 형상 교정 또는 진동 억제를 구현토록 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연결부를 매개로 서로 연결되는 복수의 자기장 발생 폴 들 중 적어도 하나에 전자기 코일이 권선되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 자기장 발생 폴에 구비되는 폴 확장부의 폭은, 코일형 강판 안정화 수단의 코어부재에 권선되는 전자기 코일의 직경 또는, 자석형 강판 안정화 수단의 자기장 발생 폴의 두께의 1.5 ∼ 5 배 범위로 형성되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 코일형 강판 안정화 수단의 전자기 코일은 코어부재에 병렬로 제공되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 폴 확장부와 강판 간 간극을 측정토록 제공되는 와전류센서와 거리계 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 장치 지지체와 장치 지지체에 장착된 자기장 발생 폴 중 어느 하나 또는 이들 모두에 제공되고 냉각매체가 유통되는 냉각수단을 더 포함하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 강판의 (전)자기적 흡인력을 증대시키는 한편, 다양한 형태의 자기장 발생 폴을 제공하면서 인가되는 전류 제어를 통하여, 강판 특히, 도금강판의 형상 교정성 및/또는 강판 제진성을 향상시키고, 이를 통하여 강판의 도금 편차를 줄여서 강판의 도금 품질을 향상시키는 것이다.

또한, (전) 자기력을 이용하기 때문에, 기존 기계 접촉방식에 의한 강판 표면의 결함 발생이 방지되고, 접촉에 의한 마모 등이 발생되지 않아 장치를 반영구적으로 사용 가능하게 하는 것이다.

더하여, 본 발명은 장치와 강판 간 간극(거리)을 와전류센서(또는 거리계 센서)를 이용하여 정밀하면서 빠른 응답특성을 기초로 측정할 수 있어, 강판과 장치간 간격을 제어함으로써, 결과적으로 강판에 대한 (전)자기 흡인력의 균일한 제어나 유지를 가능하게 하여, 강판의 균일한 형상 교정 또는 제진을 가능하게 하는 것이다.

마지막으로, 본 발명은 장치 지지체 또는 자기장 발생 폴의 냉각을 구현하여 (전) 자기장 흡인력을 통한 강판의 안정적인 형상 교정 또는 진동 억제가 이루어 지도록 하는 것이다.

도 1은 종래 알려진 강판의 도금 공정을 도시한 구성도

도 2는 본 발명에 따른 강판 안정화 장치를 포함하는 강판 도금 공정의 일예를 도시한 구성도

도 3은 도 2의 본 발명에 따른 강판 안정화 장치를 도시한 사시도

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 강판 안정화 장치의 여러 형태를 도시한 측면 구성도

도 5는 도 3의 본 발명의 강판 안정화 장치를 도시한 측면 구성도

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 강판 안정화 장치의 자기장 발생 폴의 일 실시예를 도시한 사시도 및 측면 구성도

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 강판 안정화 장치의 자기장 발생 폴의 다른 실시예를 도시한 사시도 및 측면 구성도

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 강판 안정화 장치의 자기장 발생 폴의 또 다른 실시예를 도시한 사시도 및 측면 구성도

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 강판 안정화 장치에서 자기장 발생 폴의 코일 형태를 도시한 회로도 및 구성도

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 강판 안정화 장치에서, 자기장 발생 폴이나 장치 지지체에 구비되는 냉각수단을 도시한 구성도

도 11 및 도 12는 본 발명 강판 안정화 장치의 성능곡선을 도시한 그래프

도 13은 본 발명 강판 안정화 장치의 강판의 두께와 인가 전류의 민감곡선을 도시한 그래프

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 2 내지 도 4에서는 본 발명에 따른 강판 안정화 장치(1)를 도시하고 있다.

다만, 본 실시예에서는 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)가 도 1에서 설명한 아연도금설비의 도금조(110)를 통과하여 아연 도금되는 도금강판(100)의 형상 교정 또는/및 강판 제진을 수행하는 것으로 설명하고, 도금라인에 관련된 싱크롤(112)과 스테빌라이징 롤(114)을 포함하는 도금조(110), 가스 와이핑 장치(120) 및 상부 이송롤(130)은 도 1의 종래 기술부분에서 설명한 동일한 도면부호로 설명한다.

이때, 강판의 형상 교정은 도 2에서 가스 와이핑 장치(120)를 통과하는 강판이 폭 방향으로 휘어지는 불량 형상 즉, 강판의 C-반곡 또는 L-반곡 등의 형상 불량을 교정하여 가스 와이핑 장치(120)를 통과하는 강판을 평탄하게 교정함으로써, 강판의 도금 편차가 발생되지 않도록 하는 것이다.

그리고, 강판의 제진 즉, 진동 억제는 강판이 이송되면서 떨림으로 인하여 가스 와이핑 장치를 통과하면서 강판의 도금 두께가 정상적으로 제어되지 않은 것을 차단하기 위한 것이다.

한편, 본 실시예에서는 본 발명의 강판 안정화 장치(1)를 강판 도금라인 즉, 강판의 아연도금라인에 적용한 것으로 설명하지만, 기타 강판 제조시 강판의 연속 이송이 이루어 지는 연속 생산라인에 적용 가능함은 물론이다.

예를 들어, 강판 진행시 강판의 C-반곡 또는 L-반곡 등의 형상 불량이나 진동이 발생되어 강판 생산이나 강판 품질에 영향을 주는 강판 표면 처리 공정에서도 본 발명의 강판 안정화 장치를 적용 가능함은 물론이다.

또한, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)는, 바람직하게는 진행되는 강판의 양측에 대칭적으로 배치되는 것이 강판의 균일하고 안정적인 제진 구현을 위한 바람직함은 물론이다.

물론, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 강판 일측에만 제공되는 것도 가능한데, 다만 (전) 자기력의 제어를 적정하게 구현하면 될 것이다.

한편, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)는, 바람직하게는 도금조(110) 상부의 가스 와이핑 장치(120)의 상류측으로 소정 간격(S) 예를 들어, 0.5 ∼ 2 m 정도의 간격(S)을 두고 하나 이상 배치하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도금라인에서 강판의 진동은 가스 와이핑 장치(120)에서 가스를 와이핑하여 강판 표면의 (아연) 도금액을 깍아 내리는 도금두께의 조절시 도금편차를 발생하므로, 강판 안정화 장치는 가스 와이핑 장치(120)의 상측으로 상기 간격(S)을 유지하도록 배치하여 가스 와이핑시, 강판의 형상 불량이나 진동이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직한 것이다.

이때, 상기 범위를 벗어나면 예컨대, 본 발명 장치와 가스 와이핑 장치와의 간격(S)이 0.5m 보다 작으면, 가스 와이핑 장치에 너무 근접되어 가스 와이핑시 발생되는 도금액 비산입자가 본 발명의 강판 안정화 장치(1)에 부착되어 장치의 가동 안정성이나 정밀성에 영향을 줄 수 있다.

반대로, 본 발명 장치와 가스 와이핑 장치간 간격(S)이 2m 보다 크면 가스 와이핑 장치와 너무 떨어지게 되어 가스 와이핑 영역에서의 강판의 형상 교정이나 진동 억제의 실효성(영향력)이 충분하지 않게 되는 문제가 발생될 것이다.

또한, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)는, 가스 와이핑되어 도금두께가 조절되는 도금강판의 냉각을 위한 강판 냉각장치(150) 즉, 미스트 쿨러(mist cooler)와 강판 진행방향을 제어하는 스테빌라이징 롤과 직선상의 상부 이송롤(130) 사이에 (더) 배치되는 것도 가능하다.

다음, 도 2 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)는, 바람직하게는 그 구성 일예로서 진행 강판(100) 즉, 도금조를 통과하여 진행되는 도금강판의 적어도 일측, 바람직하게는 양측에 대칭적으로 배치된 장치 지지체(10) 및, 상기 장치 지지체에 강판을 향하여 하나 이상 제공되는 자기장 발생 폴(pole)(32)과, 상기 자기장 발생 폴(32)의 강판측 단부에 강판의 전자기 또는 자기적 흡인력을 증대토록 제공되는 자기장 발생 폴의 폴 확장부(34)를 포함하여 구성된 강판 안정화 수단(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)는, 기존의 기계적인 접촉식 롤이나 가스 분사 또는 단순한 자석 블록을 이용한 강판의 형상 교정이나 강판 제진과는 다르게, (전)자기력을 이용하여 비접촉식으로, 강판의 C-반곡 또는 L-반곡 등의 형상불량을 평탄하게 교정하거나, 진동 발생을 억제하거나 적어도 최소화하기 때문에, 종래 접촉식에 따른 강판 표면 결함 발생이나 가스 분사에 의한 비효율적인 강판 형상 교정성이나 제진성이 제거된다.

특히, 본 발명은 (전) 자기력 즉, 강판을 흡인하여 형상을 교정하거나 진동을 억제하는 (전) 자기력을 발생하는 자기장 발생 폴(32)에 폴 확장부(34), 예를 들어 강판의 진행방향으로 수평한 확장면을 갖는 일명 폴 슈즈(pole shoes) 형태로 폴 확장부가 제공되므로, 기존에 단순한 자석블록을 통한 강판 제진에 비하여, 강판이 박판인 경우에도 매우 안정적으로 강판의 형상 교정이나 제진을 구현 가능하게 한다.

한편, 상기 장치 지지체(10)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 강판(100)의 진행방향으로 길게 신장되는 플레이트 형태일 수 있고, 바람직하게는 (전) 자기력 발생시 자기장이 누설되는 것을 방지토록, 비자성체 예를 들어, 세라믹이나 스테인레스(SUS) 등으로 제작되는 것이다.

물론, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 본 발명의 상기 장치 지지체(10)는, 도금라인의 전체 설비측 프레임(미도시)에 고정되어 연결 설치될 수 있다.

한편, 이와 같은 본 발명의 강판 지지체(10)는 상기 강판 안정화 수단(30)이 설치되는 수에 따라 적정하게 크기가 조절되어 설치됨은 물론, 강판의 폭방향으로 적어도 강판 폭보다는 크게 (전) 자기력의 강판 흡인력을 발생토록, 도 3에서 도시한 바와 같이, 강판의 폭 방향으로 하나 이상 배치되는 것이 바람직하다.

가장 바람직하게는, 도 3과 같이, 발명의 강판 안정화 장치(1)에서, 강판 진행방향으로 길게 신장된 단위 장치 지지체(10)에 한쌍의 강판 안정화 수단(30)을 강판 진행방향으로 상,하측에 배열하고, 이와 같은 단위 강판 안정화 장치(1)를 강판 폭방향으로 다열로 배치되는 것이다.

물론, 이와 같은 단위 강판 안정화 장치들의 배열은 강판의 두께, 폭 등을 고려하여 조정하면 될 것이다.

한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)에서, 실질적으로 강판의 (전) 자기적 흡인력을 발생시키는 강판 안정화 수단(30)의 전자기 폴(32)에 구비되어 강판의 (전) 자기적 영향의 범위를 확대시키는 폴 확장부(34)는, 자기장 발생 폴(32)의 강판 측 선단부에 일체로 형성되는 라운드부(36)를 매개로 강판과 평행하게 제공되는 것이다.

즉, 본 발명의 자기장 발생 폴 확장부(34)는, 진행되는 강판에 평행하게 전자기력 방출면으로 제공되고, 자기장 발생 폴(32)의 선단부의 라운드부(36)를 통하여 면적이 확장되기 때문에, 자기장 발생 폴(32)에 발생되는 자기장이 확장부 전체에서 고르게 강판을 향하여 방출되게 되고, 이는 강판 흡인력을 전체적으로 균일하게 할 것이다.

이때, 이와 같은 본 발명의 자기장 발생 폴(32)의 폴 확장부(34)는 자기장 발생 폴과 일체로 형성(가공)되거나, 가공이 어려운 경우에는 (강) 자성체인 철판(판재)을 자기장 발생 폴에 부착 조립할 수도 있을 것이다.

다음, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)에서, 실질적으로 강판의 형상 교정이나 제진을 구현하는 강판 안정화 수단(30)은, 도 4a 및 도 4b에서 도시한 바와 같이, 여러 형태로 제공될 수 있다.

즉, 도 4a에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 안정화 수단(30)은, 도 2 및 도 3의 자기장 발생 폴(32)이 자성체로 된 코어부재(32a)와 코어부재에 권선되는 전자기코일(32b)로 구성된 코일형 강판 안정화 수단(30a)으로 제공될 수 있다.

예를 들어, SM45C계열 이나 규소강판을 적층하여 구성한 코어부재(32a)에 전류 인가시 전자기력을 형성시키는 전자기 코일(32b)을 권선하여 자기장 발생 폴 (32)을 구성하고, 이때 자기장 발생 폴 확장부(34)의 형태는 상기 코어부재에서 일체로 수직하게 형성될 수 있다.

한편, 코일형 강판 안정화 수단(30a)은, 도 4a에서 도시한 바와 같이, 코어부재에 권선된 코일의 외측으로 커버체(40) 예를 들어, 전자기력에 영향을 주지 않는 비자성체 예를 들어, 합성수지나 스테인레스 등으로 된 커버체로 포위 처리하여, 혹 도금입자나 기타 이물질이 코일사이에 끼이면서 누적되지 않게 하는 것이 바람직하다.

또는, 도 4b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 안정화 수단(30)은, 자기장 발생 폴(32)이 영구자석 또는 전자석으로 형성된 자석형 강판 안정화 수단(30b)으로 제공될 수 있다.

이때, 바람직하게는, 도 4a 및 도 4b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치에서 자기장 발생 폴에 구비되는 폴 확장부(34)의 폭(예를 들어, 강판 진행방향의 높이) D2는, 코일형 강판 안정화 수단(30a)인 경우 코어부재에 권선된 전자기코일(32b)의 직경 D1 또는, 자석형 강판 안정화 수단(30b)의 경우 자기장 발생 폴(32)의 두께 D1의 1.5 ∼ 5 배의 범위로 형성시키는 것이 바람직한데, 가장 바람직하게는 2배 정도이다.

예를 들어, 상기 폴 확장부의 폭 D2가 코일이나 자기장 발생 폴의 직경이나 두께 D1의 1.5 배 보다 작으면, 자기장 발생 폴 확장부의 (전)자기장 증대폭이 적고, 거의 종래의 블록 형태의 제진 기구에 같아지면서, 자기장 발생 폴 확장부에 의한 강판 단위 면적당 발생되는 강판 흡인력이 과도하게 높아져, 오히려 강판의 응력집중이 증폭되기 때문에, 예컨대 강판 특히, 두께가 0.6t 정도의 박판인 경우 찌그러지는 등의 문제가 발생되는 것이다.

반대로, 상기 폴 확장부의 폭 D2가 코일이나 자기장 발생 폴의 직경이나 두께 D1 의 5배 보다 크면, 상기 자기장 발생 폴 확장부(34)의 면적이 과다하게 커지면서 (전) 자기장의 강판 영향력 즉, 강판 흡인력이 감소되어 정상적인 강판의 형상 교정이나 제진 구현을 어렵게 할 것이다.

한편, 도 4a 및 도 4b에서 도시한 바와 같이, 상,하측의 단위 강판 안정화 수단(30)의 자기장 발생 폴의 폴 확장부(34)사이의 간극 D3도 바람직하게는 20 - 40 mm 정도가 바람직한데, 예를 들어 상기 간격이 20mm 보다 작으면, 폴 확장부(34)가 너무 근접되어 각각의 자기장 발생 폴 확장부에서 방출되는 전자기력이 간섭되어 강판 흡인력을 불량하게 하고, 반대로 40mm 이상이면, 필요 이상으로 공간을 차지하여 장치 전체의 크기가 필요없이 증대될 것이다.

다음, 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 강판 안정화 장치(1)는, 강판 안정화 수단(30) 즉, 자기장 발생 폴 확장부(34)에서 진행되는 강판 즉, 도금강판(100)간의 간극(G)을 측정하는 센서들을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 5에서 도시한 바와 같이, 장치 지지체(10)와 다음에 상세하게 설명하는 상,하측 자기장 발생 폴(32)의 연결부(38)에 형성된 개구부분에 센서 장착구(52)에 제공되어 자기장 세기로 간극(G)을 측정하는 알려진 와전류센서(50)를 이용할 수 있다.

또는, 단위의 강판 안정화 수단(30)사이로 장치 지지체(10)에 연계되어 설치되는 거리계 센서(60) 예컨대, 레이져 거리계 센서가 상기 와젼류 센서와 같이 또는 독립적으로 배치되면서 자기장 발생 폴 확장부(54)에서 강판간 간극(G)이 측정될 수 있다.

그러나, 바람직하게는 거리계 센서(60)는 실제 도금라인 환경에서 측정 (오차) 불량이 쉽게 발생되는 경향이 있기 때문에, 이와 같은 거리계 센서 보다는 자기장 파장을 감지하여 센서와 강판간 와전류를 감지하여 상기 간극(G)을 측정하는 와전류센서(50)를 사용하는 것이 더 바람직할 수 있다. 물론, 거리계 센서의 사용이 불가능한 것은 아님은 물론이다.

한편, 이와 같은 와전류센서는, 예를 들어 센서와 강판 간 거리(실제로는 장치 폴 확장부(34)와 강판 간 간극(G))의 변화에 따라 상호 작용하는 자기장 변화에 따라 코일의 임피던스를 변화시키게 되면서 이를 와전류 센서가 감지하여 간극(G) 측정을 수행하는 것이고, 본 발명에서 사용되는 와전류 센서는 측정 대상물이 내부를 통과하는 관통형 보다는 프로브(probe) 형 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 거리계 센서(60)를 사용하는 경우 본 발명과 관련된 도금공정이 고온 환경이므로, 장치 지지체(10)에 연결되고, 냉각수나 에어가 내부에 유동되어 냉각형으로 제공되는 것이 바람직한데, 예를 들어 도 5에서 도시한 바와 같이, 지지체(10)에 연결되는 연결대(64)의 하우징(62)의 내부에 설치되고, 센서 앞에는 창(66)이 배치되고, 특히 냉각수나 냉각에어가 공급(in) 및 배출(out)되는 통로(62a)가 구비되는 형태일 수 있다.

그리고, 상기 자기장 발생 폴(32)의 확장부(34)의 전면과 강판간 간극(G)은 바람직하게는 상기 와전류센서 또는 거리계센서가 측정할 수 있는 측정 임계범위내로 형성하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 와전류센서(50)를 통하여 측정할 수 있는 상기 간극(G)의 범위는 0.1 ∼ 44 ㎜ 정도로서, 상기 간극의 범위는 이 범위를 벗어나지 않도록 하는 것이 바람직하다.

물론, 최적의 강판 제진을 구현하기 위하여는 미리 알고 있는 강판의 크기, 두께 또는 그 진행 속도 등에 따라서, 상기 간극을 적정하게 조정하는 것이 바람직함은 물론이다.

다음, 도 6 내지 도 8에서는 지금까지 설명한 본 발명 강판 안정화 장치의 여러 형태 특히, 강판 안정화 수단(30)의 여러 형태들을 도시하고 있다.

이때, 도 6a, 도 7a 및 도 8a는, 도 4b와 같은 영구자석이나 전자석의 자기장 발생 폴(32)을 포함하는 자석형 강판 안정화 수단(30b)을 도시하고, 도 6b,도 7b 및 도 8b에서는 코어부재(32a)에 전자기 코일(32b)을 권선한 자기장 발생 폴(32)의 도 4a의 코일형 강판 안정화 수단(30a)을 도시하고 있다.

즉, 도 6a 및 도 6b와 같이, 본 발명의 강판 안정화 수단(30)은, 연결부(38)를 매개로 상,하측의 자기장 발생 폴(32)이 연결되는 'ㄷ'자 형태일 수 있다.

이 경우, 각각의 자기장 발생 폴에 전자기 코일이 권선되어도 자기장 발생 폴에서 방출되는 전자기력은 연결부에 의하여 동일하다. 따라서, 각각의 권선된 코일은 하나의 PWM(Pulse Width Modulation) 드라이버와 이에 연계된 제어부(C)를 통하여 인가되는 전류가 조절될 수 있다. 즉, 각각의 권선된 코일에 인가되는 전류를 다르게 하여도 자기장 발생 폴에서 방출되는 전 자기력(자기장)은 같다.

그러나, 도 7a 및 도 7b에서 도시한 바와 같이, 하나의 비자성체인 장치 지지체(10)에 서로 독립되어 전자기 롤(32)을 상,하측에 설치하는 단위 자기장 발생 폴을 'I'자형으로 제공하는 경우, 코어부재에 각각 권선된 전자기 코일(32b)에는 제어부(C)로 제어되는 각각의 PWM(Pulse Width Modulation) 드라이버가 연결되어 인가되는 전류가 각각 다르게 제어되면, 상,하측 자기장 발생 폴에서 방출되는 전자기력은 다르게 구현할 수 있다.

다음, 도 8a 및 도 8b에서 도시한 바와 같이, 하나의 장치 지지체(10)에 이중의 연결부(38)를 매개로 총 3개의 자기장 발생 폴(32)이 연결되는, 예를 들어 정면에서 볼때 'E'자형으로 제공하는 것이 가능한데, 이 경우, 도 6에서 설명한 바와 같이, 전체 자기장 발생 폴에서는 같은 전자기력이 방출되기 때문에, 중앙의 코어부재(32a)에만 전자기 코일(32b)을 권선하여도 3개의 자기장 발생 폴(32)에서 형성되는 전자기력(자기장)은 같다.

따라서, 도 6 내지 도 8에서 도시한 여러 형태의 강판 안정화 수단(30)들을 강판의 형상 불량 발생이나 진동 발생에 따른 강판의 형상 교정 또는 제진 환경에 맞추어 적정하게 선택하여 사용하면 되는데, 강판 두께나, 폭 또는 라인에 따라 강판 진동이 많이 발생되는 환경에는 도 8의 자기장 발생 폴이 다수개 제공된 형태를 선택하고, 자기장 발생 폴에서 서로 다른 자기력을 형성시키는 것이 필요한 경우에는 도 7의 형태를 선택하고, 도 6은 기본 형태로 하면 될 것이다.

다만, 어떠한 형태이든. 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 복수의 자기장 발생 폴(32)들은, 장치 지지체(10)에 강판의 진행방향으로 서로 독립적 설치되거나 연결부(38)를 매개로 설치되든, 강판과 수평하게 등간격으로 배열되는 것이 전자기력의 균일한 형성을 위하여 필요하다.

그리고, 연결부(36)를 매개로 서로 연결되는 복수의 자기장 발생 폴(32)의 경우에는, 도 8과 같이 하나의 전자기 코일(32b)이 권선되는 것이 장치 구조 간소화를 위하여 바람직할 것이다.

다음, 도 9a 및 도 9b에서 도시한 바와 같이, 도 4a와 같이 코어부재(32a)에 상기 코일형 강판 안정화 수단(30a)의 전자기 코일(32b)은, 연결부(38)를 매개로 자기장 발생 폴(32)의 코어부재(32a)가 연결되는 경우, 다수의 전자기 코일(32b)을 병렬로 제공하는 것이다.

즉, 도 9a 및 도 9b와 같이, 전자기 코일이 병렬로 코어부재에 제공되면, 인가되는 전류는 동일하게 인가되고, 따라서 자기장 발생 폴에서 형성되는 전자기력은 전체적으로 균일하게 되어 강판 제진력이 일정하게 유지되게 된다.

한편, 바람직하게는, 도 2 에서 도시한 바와 같이, 본 발명 강판 안정화 장치(1)가 진행되는 도금강판(100)의 양측에서 (전) 자기력을 형성하여 강판을 흡인함으로써, 강판의 형상 불량을 교정하거나 또는 진동 억제 즉, 제진을 수행하는 경우 전자기력을 실시간으로 제어하는 것이다.

다음, 도 10에서는 본 발명 강판 안정화 장치(1)에 구비되는, 냉각수단(70) 즉, 도 10c에서와 같이 장치 지지체(10) 또는, 도 10a,b와 같이 장치 지지체에 장착되는 영구자석, 전자석 또는 코어부재를 포함하는 자기장 발생 폴(32)에 제공되는 냉각매체 유동형의 냉각수단(70)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 2에서 아연 도금조(110)를 통과하는 아연 도금강판(100)의 경우, 아연 용융액의 온도는 대략 450 ∼ 460 ℃ 정도이고, 따라서 가스 와이핑 장치의 상측에 배치되는 본 발명의 강판 안정화 장치(1)는 실제로는 고온 환경에 노출될 수 있기 때문에, 온도에 영향을 받지 않고 원활한 (전) 자기력을 형성시키기 위하여, 자기장 발생 폴(32)의 온도는 적어도 150℃로 유지되는 것이 바람직하다.

즉, 이와 같은 장치 지지체 또는 자기장 발생 폴의 냉각은, 적어도 자기장 발생 폴의 효율 저감을 차단하고, (전) 자기력이 무력해지는 큐리에 온도를 피하기 위해, 질소가스 또는 냉각수를 장치 지지체 또는 자기장 발생 폴에 흐르도록 하여, 냉각시키는 것이다.

한편, 이와 같은 본 발명의 냉각수단(70)은, 도 10a 및 도 10b와 같이, 자기장 발생 폴(32)(즉, 영구자석, 전자석 또는 코어부재)의 후단부에 냉각수나 질소가스가 흐르는 바람직하게는 벌집형태의 냉각매체 통로(72)를 형성시키고, 그 일단 및 타단에 냉각매체 공급 및 배출관(미부호)(in,out)을 연결하는 것이다.

따라서, 냉각매체를 자기장 발생 폴을 냉각시키어 상기 온도로 유지시키어 자기장 발생 폴 이 최적의 전자기력을 발생시키도록 한다.

이때, 상기 자기장 발생 폴(32)의 냉각수단(70)에 설치되는 부분은 플랜지 구조로 자기장 발생 폴의 본체 부분과 후단부 부분을 연결하여 장치 제작이나 조립을 용이하게 하는 것이 바람직하다.

즉, 냉각수단(70)이 제공된 자기장 발생 폴(32)의 후방부분은 냉각매체 통로를 가공하기 때문에, 별도 조립부재로 하는 것이 바람직한 것이다.

예를 들어, 코어부재가 자성체 소재로 된 판재를 적층하여 제작하는 경우, 상기 냉각수단이 형성되는 부분은 통자(일체형)로 하여 플랜지 형태로 조립하는 것이 가능할 것이다.

또한, 본 발명 장치에서 자기장 발생 폴 은 영구자석, 전자석 또는 자석(자성체)의 코어부재에 냉각수단(70)을 형성하지 않고, 별도 부재인 장치 지지체(10')의 두께를 확장시키고, 이와 같은 지지체(10')에 냉각매체 통로(72)(도 10c에서는 개략적으로 도시하였지만, 도 10a,b의 형태일 수 있다)를 형성시키어 질소가스 또는 냉각수를 유통시키어 장치 지지체를 냉각하고, 이에 설치된 자기장 발생 폴 의 열을 흡수하여 자기장 발생 폴 을 냉각시키는 것도 가능하다.

즉, 자기장 발생 폴 에 냉각수단을 제공하는 경우, 그 설치는 다소 어렵지만 냉각효율은 높고, 반대로 도 10c와 같이 장치 지지체(10)에 냉각수단을 설치하는 경우, 설치는 용이하지만 냉각효율은 낮기 때문에, 필요에 따라 적정하게 선택하면 되고, 또는 도 10a 및 도 10c의 자기장 발생 폴 및 장치 지지체측의 냉각수단을 모두 설치하는 것도 가능하다.

다음, 도 11 및 도 12에서는 본 발명 강판 안정화 장치의 성능곡선을 도시하고 있는데, 도 11,12의 경우 X축은 본 발명 장치의 폴 확장부(34)와 강판 간 간극(도 5의 G)이고, Y축은 (전) 자기력에 의하여 결정되는 강판 흡인력이다.

따라서, 도 11과 같이 간극이 5 ∼ 40 ㎜ 사이에서, 인가 전류가 1.8A이고, 강판 두께가 각각 2 mm,1 mm, 0.5 mm 인 경우, 본 발명이 종래에 비하여 간극 전구간에서 강판 흡인력이 증가함을 알 수 있다.

또는, 도 12와 같이, 간극이 5 ∼ 40 ㎜ 이고 강판 두께가 1mm 이며, 인가 전류가 2A, 1A인 경우, 본 발명이 종래에 비하여 강판 흡인력이 간극 전구간에서 더 증대됨을 알 수 있다.

다음, 도 13에서는 0.1 ∼ 1.8A의 전류가 인가되고, 앞에서 설명한 장치와 강판 간 간극(도 5의 G)이 20 mm 인 경우, 본 발명 강판 안정화 장치의 강판의 두께(0 ∼ 2 mm)와 인가전류(0 ∼ 2A)인 경우의 민감곡선을 도시하고 있다.

예를들어, 도 13에서 강판 두께가 1.5mm 이고, 인가 전류가 1A인 경우, 45 kgf의 강판 흡인력을 형성하는 것을 알 수 있고, 최대 강판 흡인력은 인가 전류가 최대인 2A인 경우 55 kgf 임을 알 수 있다.

한편, 지금까지 설명한 본 발명의 강판 안정화 장치(1)에서, 강판 흡인력을 결정하는 (전) 자기력은, 자기장 발생 폴의 설치수, 폴 확장부의 형상(폭), 전자기 코일의 코어부재 권선수, 전자기 코일에 인가되는 인가(편향)전류, 전류 인가시의 제어 주파수 등에 의하여 조정될 수 있다.

즉, 강판 두께나 폭 또는 강판 진행속도 등을 고려하여 상기 (전) 자기력의 동특성들을 조절하여 최적의 강판 제진을 구현 할 수 있다.

이에 따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 강판 안정화 장치 특히, 도금강판의 형상 불량을 교정하거나 또는/및 강판 진동을 (전)자기장을 이용하여 비접촉식으로 억제하는 것을 가능하게 하되, 특히 강판에 대한 (전)자기적 흡인력을 증대시키어 도금 편차를 유발하는 형상 교정성 및 제진성을 더욱 향상시키고, 이를 통하여 강판의 도금 편차를 방지시키어 궁극적으로 강판의 도금 품질을 향상시키도록 하는 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

진행 강판의 적어도 일측에 배치되는 장치 지지체; 및,

상기 장치 지지체에 강판을 향하여 제공되는 자기장 발생 폴과, 상기 자기장 발생 폴의 강판측 단부에 강판 흡인력을 증대토록 제공되는 폴 확장부로 이루어 진 강판 안정화 수단;

을 포함하여 구성된 강판 안정화 장치.
제1항에 있어서,

상기 강판 안정화 수단의 폴 확장부는, 자기장 발생 폴의 선단부에 형성되는 라운드부를 매개로 적어도 상기 자기장 발생 폴의 두께 보다는 크게 제공되는 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.
제1항에 있어서,

상기 장치 지지체에는 하나 이상의 강판 안정화 수단이 제공되고,

상기 장치 지지체는 강판의 폭 방향으로 하나 이상 배열된 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.
제1항에 있어서,

상기 자기장 발생 폴은 장치 지지체에 복수개가 제공되고, 상기 복수의 자기장 발생 폴들은, 상기 장치 지지체에 강판의 진행방향으로 서로 독립적 설치되거나 연결부를 매개로 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 강판 안정화 수단은, 자기장 발생 폴이 자성체로 된 코어부재와 코어부재에 권선되는 전자기코일로 구성되는 코일형 강판 안정화 수단; 및,

상기 자기장 발생 폴이 영구자석 또는 전자석으로 형성된 자석형 강판 안정화 수단;

중 어느 하나로 제공되면서 강판의 형상 교정 또는 진동 억제를 구현토록 구성된 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.
제5항에 있어서,

상기 연결부를 매개로 서로 연결되는 복수의 자기장 발생 폴 들 중 적어도 하나에 전자기 코일이 권선되는 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.
제5항에 있어서,

상기 자기장 발생 폴에 구비되는 폴 확장부의 폭은, 코일형 강판 안정화 수단의 코어부재에 권선되는 전자기 코일의 직경 또는, 자석형 강판 안정화 수단의 자기장 발생 폴의 두께의 1.5 ∼ 5 배 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.
제5항에 있어서,

상기 코일형 강판 안정화 수단의 전자기 코일은 코어부재에 병렬로 제공되는 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 폴 확장부와 강판 간 간극을 측정토록 제공되는 와전류센서와 거리계 센서 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 장치 지지체와 장치 지지체에 장착된 자기장 발생 폴 중 어느 하나 또는 이들 모두에 제공되는 냉각수단;

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 안정화 장치.