KR101528044B1 - 가스 와이핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판의 표면에 표면 결함이 발생하지 않으면서도 도금량의 조절이 가능한 가스 와이핑 장치에 대한 것으로, 도금조 상부에 배치되어 도금판을 향하여 가스를 분사하는 가스 와이핑부; 상기 가스 와이핑부로부터 도금판의 진행방향으로 이격 배치되며, 상기 도금판의 진행방향의 수직방향에 대하여 경사각을 가지고 가스를 분사하도록 구성된 에어 터치부; 및 상기 에어 터치부에 연결되어 가스를 제공하는 가스 공급부를 포함하는 가스 와이핑 장치를 제공한다.

Description

가스 와이핑 장치{A Gas Wiping Apparatus}

본 발명은 도금 포트를 통과한 스트립의 도금량을 조절하는 가스 와이핑 장치에 대한 것으로, 구체적으로는 도금 스트립에 표면결함이 발생하지 않는 가스 와이핑 장치에 대한 것이다.

가스 와이핑 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 도금 포트(11)의 상부에 설치된 가스 와이핑부(10)를 통하여 도금 포트(11)을 통과한 스트립(S)에 제트를 분사하여 용융아연 도금 부착량을 조절하는 장치이다.

가스 와이핑부(10)는 작동유체로써 압축공기나 압축질소가스를 노즐로부터 분사하여 도금강판의 표면에 부착된 도금층(A)에 충돌시킴으로써 도금 부착량을 조절한다. 예를 들어, 박도금 조업시에는 가스 와이핑 압력을 고압으로 사용하고, 후도금 조업시에는 가스 와이핑 압력을 저압으로 조절함으로써 목표로 하는 도금 부착량을 확보한다.

그런데, 도금량이 후도금일 경우, 가스 와이핑 장치를 통과한 도금강판의 표면에서 사선무늬 형태인 표면결함(C; 체크마크라 함)이 발생한다(도 2). 특히, 도금 부착량이 편면 기준으로 70g/㎡ 이상에서 라인속도가 증가할수록 체크마크 표면결함의 발생은 심해진다.

(특허문헌 1) KR10-2004-0059190 A

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강판의 표면에 표면 결함이 발생하지 않으면서도 도금량의 조절이 가능한 가스 와이핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 고품질 아연 도금 강판을 안정적으로 생산하게 하며, 도금 속도를 상승시켜서 생산량을 증대하고 조업성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 가스 와이핑 장치를 제공한다.

본 발명은 도금조 상부에 배치되어 도금판을 향하여 가스를 분사하는 가스 와이핑부; 상기 가스 와이핑부로부터 도금판의 진행방향으로 이격 배치되며, 상기 도금판의 진행방향의 수직방향에 대하여 경사각을 가지고 가스를 분사하도록 구성된 에어 터치부; 및 상기 에어 터치부에 연결되어 가스를 제공하는 가스 공급부를 포함하는 가스 와이핑 장치를 제공한다.

본 발명에서 상기 에어 터치부는 외면이 롤 형상을 가진 에어 터치롤로 구성되며, 상기 에어 터치롤은 상기 롤의 외면을 따라 가스를 공급하도록 상기 에어 터치롤과 상기 도금판의 최인접부로부터 롤의 외면을 따라서 이격된 위치에 배치되는 가스 노즐을 포함할 수 있다.

이때, 상기 에어 터치롤은 상기 가스 공급부와 상기 에어 터치롤을 연결하며, 상기 에어 터치롤로 가스가 유입되는 가스 유입부; 상기 가스 유입부와 연통하여, 상기 에어 터치롤의 내부에 형성된 중간 통로부; 상기 중간 통로와 연통하며, 상기 가스 토출부로 가스를 제공하도록 형성된 가스 배출부; 및 상기 가스 배출부를 덮으며, 상기 에어 터치롤의 외면으로부터 이격된 위치에 형성된 에어 가이드;를 포함하며, 상기 가스 노즐은 상기 에어 가이드와 상기 롤 외면 사이의 공간에 의해서 형성될 수 있다.

본 발명에서 상기 가스 공급부와 상기 에어 터치부 사이 혹은 상기 가스 공급부 전단에 배치되며, 공급되는 가스의 온도를 승온시키는 가열부를 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 가열부는 상기 가스를 400~600℃로 승온시킬 수 있다

본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 도금 강판에 나타나는 체크마크와 같은 표면 결합을 해결할 수 있다.

또, 본 발명은 표면 결합을 해결함으로써, 강판 품질의 상승 뿐만 아니라, 조업 속도를 향상시킬 수 있어서, 생산성의 증대 및 조업성 향상을 제공하는 것이 가능하다.

도 1 은 종래의 가스 와이핑 장치를 도시한 개략도이다.
도 2 는 종래의 가스 와이핑 장치에 처리한 강판 표면의 표면 결함을 보이는 사진이다.
도 3 및 도 4 는 체크마크 발생 메커니즘을 설명하기 위한 전산 수치해석 결과도이다.
도 5 는 본 발명의 원리를 개략적으로도 도시한 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 가스 와이핑 장치의 일실시예의 개략도이다.
도 7 은 본 발명의 가스 와이핑 장치의 일실시예의 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 가스 와이핑 장치의 일실시예의 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 가스 와이핑 장치의 일실시예의 사시단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여

도 3 및 4 에는 체크마크 발생 메커니즘을 설명하는 전산 수치해석 결과가 도시되어 있다. 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 가스 와이핑 제트유동은 강판 표면에 충돌할 때, 강판 표면에서 상하로 진동하면서 불안정한 상태를 유지한다. 이러한 불안정한 제트진동에 의해서 강판 폭방향으로 와류구조가 발생한다. 강판 폭방향으로 압력분포는 와류(V) 구조에 의하여 고압력점과 저압력점이 번갈아 나타나게 된다.

결과적으로, 아연도금층 분포는 압력이 높은 곳에서는 도금량이 작고, 압력이 낮은 곳에서는 도금량이 많게 되는데, 도금두께는 대략 3~4mm 정도의 높이 차이가 생긴다. 이러한 도금두께의 높이차이가 강판 표면의 도금층을 울퉁불퉁하게 보이게 한다. 또한, 아연 도금층의 표면에서 발생한 와류(V) 구조는 강판이 이송할 때 사선방향으로 진행하면서 체크마크 표면결함을 유발한다(도4 참고).

본 발명의 발명자는 체크마크 표면결함이 발생하는 용융아연 도금층 단면은 도금두께의 높이 차이가 생긴다는 것에 알아내고, 이와 같은 체크마크의 표면 결함을 제거하기 위하여 도 5 와 같이 고온의 제트유동을 도금층 표면에 분사하여 융융아연의 점성과 표면장력의 효과를 이용함으로써, 울퉁불퉁한 도금층 단면을 편평하게 만들 수 있음을 확인하였다.

한편, 아연 도금층 단면을 제트가 아닌 롤을 통하여 압력을 가압으로써, 표면 결함을 예방하는 것을 고려할 수 있었으나, 용융상태의 아연에 터치롤이 맞닿게 되는 것이어서, 터치롤에 아연이 부착되거나 강판의 폭방향으로 도금 부착량 편차가 발생될 수 있다는 점에서 바람직하지 못한 것으로 판명되었다.

도 6 내지 9 에는 본 발명의 가스 와이핑 장치의 일실시예가 도시되어 있다. 구체적으로 도 6 에는 본 발명의 가스 와이핑 장치의 개략도가, 도 7 에는 본 발명의 가스 와이핑 장치의 에어 터치부의 사시도가, 도 8 에는 본 발명의 가스 와이핑 장치의 에어 터치부의 단면도가 도시되어 있으며, 도 9 에는 본 발명의 가스 와이핑 장치의 에어 터치부의 사시 단면도가 도시되어 있다.

본 발명의 가스 와이핑 장치는 도금조(NL) 상부에 배치되어 도금조(NL)를 통과한 도금판(S)을 향하여 가스를 분사하는 가스 와이핑부(100); 상기 가스 와이핑부(100)로부터 도금판(S)의 진행방향으로 이격(L1) 배치되며, 상기 도금판(S)의 진행방향의 수직방향에 대하여 경사각을 가지고 가스를 분사하도록 구성된 에어 터치부(200); 및 상기 에어 터치부(200)에 연결되어 가스를 제공하는 가스 공급부(400)를 포함한다.

본 발명에서 가스 와이핑부(100)는 종래의 가스 와이핑 수단과 차이가 없으므로, 본 발명에서는 상세한 설명을 생략하도록 한다. 가스 와이핑부(100)는 필요에 따라서 어떠한 방식의 가스 와이핑부(100)가 적용될 수 있다.

본 발명의 가스 와이핑 장치는 상기 가스 와이핑부(100)로부터 소정거리(L1)만큼 상방, 즉, 도금판(S)의 진행방향으로 이격하여 배치된 에어 터치부(200)를 포함하며, 에어 터치부(200)는 그 외면이 롤 형상을 가진 에어 터치롤(220)로 구성되며, 상기 에어 터치롤(220)은 롤의 외면을 따라 가스를 공급하도록 상기 에어 터치롤(220)과 상기 도금판의 최인접부로부터 롤의 외면을 따라서 이격(L4)된 위치에 배치되는 가스 노즐(230)을 포함한다.

가스 와이핑부(100)와 에어 터치부(200) 사이의 간격(L1)은 가스 와이핑부(100)로부터 분사된 가스에 상기 에어 터치부(200)가 영향받지 않으면서, 상기 가스 와이핑부(100)를 통과한 도금판(S)의 용융 아연(ZL)이 모두 굳어 버리기 전이면 어느 위치도 가능하다.

한편, 본 발명에서, 상기 에어 터치부(200)는 상기 도금판(S)으로부터 10 ~ 15㎜ 거리를 두고 배치된다. 에어 터치부(200)와 도금판(S) 사이의 간격(L2)이 넓은 경우에 가스가 용융 아연(ZL)을 가압하지 못할 수 있으며, 좁은 경우에 에어 터치부(200)에 도금판(S)이 맞닿거나, 상기 가스 와이핑부(100)의 가스 제트가 상기 에어 터치부(200)에 부딪혀 난류를 야기하여 용융 아연(ZL)에 가스가 제데로 공급되지 못할 수 있다.

상기 에어 터치부(200)는 상기 가스 와이핑부(100)와 동일한 거리(L2=L3)로 상기 도금판(S)으로부터 이격되어, 상기 가스 와이핑부(100)의 제트가 상기 에어 터치부(200)와 간섭을 일으키지 않는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 상기 가스 공급부(400)와 상기 에어 터치부(200) 사이에 배치되며, 상기 가스 공급부(400)로부터 상기 에어 터치부(200)에 공급되는 가스의 온도를 승온시키는 가열부(500)를 더 포함한다.

이때, 가열부(500)는 통과하는 가스를 400~600℃로 승온시키는데, 400℃ 미만으로 가스를 공급하는 경우에 용융 아연(ZL)의 온도가 하강하여 에어 터치롤(220)에서 가스를 공급하더라도 상기 도금판의 용융 아연(ZL)의 굴곡이 저감되지 않을 수 있으며, 600℃를 초과하는 경우에 에어 터치롤(220)에 의해서 용융 아연(ZL)이 다시 녹아버릴 수 있다.

본 발명에서 에어 터치부(200)는 에어 터치롤(220)로 구성되는데, 이때 에어 터치롤(220)은 적어도 일부의 면이 원기둥 곡면인 롤 형상을 가지며, 에어를 제공하는 구성을 의미한다. 에어 터치롤(220)은 도금판의 최인접부로부터 롤의 외면을 따라 이격(L4)된 위치에 배치되는 가스 노즐(230)을 포함하며, 가스 노즐(230)로부터 토출된 가스는 원기둥 곡면인 에어 터치롤(220)의 외면을 따라서 흐르게 되며(코안다 효과), 이렇게 토출된 가스는 도금판(S)의 진행방향의 수직방향에 대하여 경사각을 가지고 도금판(S)에 분사될 수 있으며, 그로 인하여, 도금판(S) 표면의 용융 아연(ZL)을 가압하여 표면을 고르게 한다.

상기 에어 터치롤(220)은 상기 가스 공급부(400)와 상기 에어 터치롤(220)을 연결하며, 상기 에어 터치롤(220)로 가스가 유입되는 가스 유입부(210); 상기 가스 유입부(210)와 연통하여, 상기 에어 터치롤(220)의 내부에 형성된 중간 통로부(221); 상기 중간 통로부(221)와 연통하며, 상기 가스 노즐(230)로 가스를 제공하도록 형성된 가스 배출부(222); 및 상기 가스 배출부(222)를 덮으며, 상기 에어 터치롤(220)의 외면(223)으로부터 이격된 위치에 형성된 에어 가이드(240);를 포함하며, 상기 가스 노즐(230)은 상기 에어 가이드(240)와 롤 외면(223) 사이의 공간에 의해서 형성된다.

에어 가이드(240)는 롤의 외면에 밀착 접착된 본체(242)와 상기 가스 배출부(222)를 덮으며, 롤의 외면으로부터 소정거리(G) 이격되어 롤의 외면을 따라서 연장된 연장부(241)를 포함한다. 이때 연장부(241)는 롤의 길이 방향을 따라서, 도금판의 폭보다 큰 길이에서 0.5 ~ 1㎜의 거리(G)로 이격된다.

본 발명은 에어 터치롤(220)로부터 고온의 제트유동을 도금판(S)의 도금층 표면에 분사하여 융융아연의 점성과 표면장력의 효과를 이용함으로써, 울퉁불퉁한 도금층 단면을 편평하게 만들 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이 실시예로 제한되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

100: 가스 와이핑부 200: 에어 터치부
210: 가스 유입부 220: 에어 터치롤
222: 가스 배출부 223: 외면
230: 가스 노즐 240: 에어 가이드

Claims (7)

1. 도금조 상부에 배치되어 도금판을 향하여 가스를 분사하는 가스 와이핑부;
   상기 가스 와이핑부로부터 도금판의 진행방향으로 이격 배치되며, 상기 도금판의 진행방향의 수직방향에 대하여 경사각을 가지고 가스를 도금판을 향하여 분사하도록 구성된 에어 터치부; 및
   상기 에어 터치부에 연결되어 가스를 제공하는 가스 공급부를 포함하며,
   상기 에어 터치부는 외면이 롤 형상을 가진 에어 터치롤로 구성되며,
   상기 에어 터치롤은, 상기 롤의 외면을 따라 가스를 공급하도록 상기 에어 터치롤과 상기 도금판의 최인접부로부터 롤의 외면을 따라서 이격된 위치에 배치된 에어 가이드와 상기 롤의 외면 사이의 공간에 의해서 형성된 가스 노즐을 포함하는 가스 와이핑 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어 터치롤은
   상기 가스 공급부와 상기 에어 터치롤을 연결하며, 상기 에어 터치롤로 가스가 유입되는 가스 유입부;
   상기 가스 유입부와 연통하여, 상기 에어 터치롤의 내부에 형성된 중간 통로부;
   상기 중간 통로부와 연통하며, 상기 가스 노즐로 가스를 제공하도록 형성된 가스 배출부; 및
   상기 가스 배출부를 덮는 상기 에어 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.
   
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 가스 공급부와 상기 에어 터치부 사이 혹은 상기 가스 공급부 전단에 배치되며, 공급되는 가스의 온도를 승온시키는 가열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가열부는 상기 가스를 400~600℃로 승온시키는 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.
   
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 가스 노즐은 상기 도금판의 폭 이상의 폭과 0.5 ~ 1㎜ 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.
   
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 가스 와이핑부와 상기 에어 터치부는 상기 도금판으로부터 동일 거리로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 와이핑 장치.
   

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