KR960000868Y1

KR960000868Y1 - 연속용융도금 실험기의 냉각장치

Info

Publication number: KR960000868Y1
Application number: KR2019930015204U
Authority: KR
Inventors: 유봉환; 최영민
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 조말수
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 1996-02-02
Also published as: KR950006395U

Abstract

내용 없음.

Description

연속용융도금 실험기의 냉각장치

제 1 도는 본 고안의 냉각장치가 장착된 연속용융도금 실험기의 전체 구성도,

제 2 도는 본 고안의 냉각장치 구조를 상세히 도시한 일부절개 단면도,

제 3 도는 본 고안과 종래 기술에 따른 냉각속도 차이를 도시한 비교 그래프도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 냉각장치 10 : 몸체부

11a, 11b : 내,외벽 15 : 단열재

20 : 오-링(O-Ring) 22 : 자동 밸브

25 : 액체질소유입구 27 : 기화 가스 출구

28 : 지지대 35 : 냉각 가스 유입구

37 : 도관 39 : 방열관

40 : 냉각 가스 출구 45 : 유체 온도계

100 : 용융도금실험기 111 : 냉각대

112 : 가열로 113 : 에어 나이프

150 : 냉각 가스 공급 장치 200 : 액체질소 저장탱크

본 고안은 연속용융도금 공정의 모사 실험을 수행할 수 있는 연속용융도금 모사 실험기(이하 "용융도금실험기"라고 함)에 관한 것으로, 보다 상세히는 냉각 속도 조정을 용이하게 실시하여 용융아연도금 강판의 모사실험시, 소재 강판의 합금층 생성 방지 및, 도금층의 합금화 속도 조절이 용이한 연속용융도금 실험기의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 연속용융도금 공정에서 소재 강판은 환원 분위기의 열처리로를 통과하여 소둔 열처리가 된 후, 용융아연욕조를 통과하면서 도금이 된다.

강판은 도금 후에 수직 및 수평냉각대에서 공기를 이용 냉각되는데, 이때 냉각속도는 -15℃ -20℃/sec이다.

그러나, 일반적으로 이러한 공정을 모사 실험하는 용융도금 실험기는 구조상 냉각매체로 공기를 사용할 경우 시편이 도금공정 전,후에서 산화되어 도금이 불가능한 문제점이 있다.

따라서, 이에 대한 해결방안으로 냉각가스 매체를 공기 대신 고순도 질소 가스를 사용한다. 그러나, 공급되는 냉각용 질소가스는 가스공급장치를 통과하면서 온도가 20℃이상의 상온으로서 유지되고, 용융도금실험시(0.8t x 100 x 200mm)의 냉각속도는 최대 -10℃/sec로 측정되어 실제공정의 모사실험이 불가능하다.

또한 상기와 같은 서냉으로 인해 도금층과, 소지철 경계면에서 도금층의 아연과 소지철의 철성분이 확산반응을 하여 취약한 합금층이 생성되어 가공시 도금박리가 발생하는 문제점이 있고, 합금화 용융도금 모사 실험시에는 합금화 처리후 급냉에 의해 철과 아연의 합금화 반응을 조절하여야 하나, 느린 냉각속도로 인해 철성분과 아연의 합금반응이 지속되어 과합금화 현상 및 도금층의 분상 박리를 일으키는 문제가 발생하였다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 냉각가스 매체에 의한 시험편의 냉각속도를 빠르게 하여 실제의 연속용융도금 공정에서의 작업조건을 정확하게 모사할 수 있는 연속용융도금실험기의 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 용융도금실험기와 냉각가스 공급장치에서 티타늄계 방열판을 사용한 열교환 방식의 냉각장치를 설치하고, 액체질소를 이용하여 시편 냉각용 질소가스를 냉각한 후, 용융도금실험기의 냉각대에 공급할 수 있는 연속용융도금실험기의 냉각장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

제 1 도에는 본 고안에 따른 냉각장치(1)가 장착된 용융도금실험기(100)의 전체구성도이다.

상기 용융도금실험기(100)에는 냉각가스공급장치(150) 및 액체 질소 저장탱크(200)가 냉각장치(1)를 통해 연결된다.

먼저 용융도금실험기(100)의 구성 및 작용효과를 설명한다. 상기 용융도금 실험기(100)는 시편의 용융아연도금 후 질소 가스에 의해 시편이 냉각되는 냉각대(111), 열처리 및 합금화 열처리를 위한 적외선 가열로(112), 도금 두께 조절을 위한 에어나이프(113), 용융아연을 담고 있는 아연욕조(114), 그리고 시편이송을 위한 시편이송막대(115)로 구성되어 있다.

그리고 부속장치로서 실험에 필요한 가스를 공급하는 가스공급장치(150)가 있는데 이 장치는 실험시 시편의 산화를 막기 위해 수소와 질소의 혼합가스를 자동공급하고, 도금두께 조절을 위한 에어와이핑(air wiping)용 및 시편의 냉각을 위한 질소가스를 자동공급한다.

용융 도금모사실험은 먼저 표면청정된 시편을 냉각대(111)를 통하여 용융도금실험기(100)의 시편이송막대(115)에 고정한다. 이후 용융도금실험기(100)의 내부는 산화방지를 위해 진공상태로 유지되고 그후 가스공급장치(150)에서 공급되는 질소와 수소의 혼합가스에 의해 환원성 분위기를 유지하게 된다. 이후 시편은 적외선 가열로(112)에서 용융도금전에 적절한 온도로 가열된 후 아연욕조(114)에 담겨 도금이 된다. 도금된 시편은 에어나이프(113)를 통과하면서 적정도금두께로 조정되고 최종적으로 냉각대(111)에서 냉각용 질소가스에 의해 상온까지 냉각된다. 그리고 합금화 용융도금 모사실험시에는 에어나이프(113)를 통과후 적외선 가열로(112)에서 합금화를 위한 도금층의 열처리가 이루어지고, 그후 냉각대(111)에서 역시 냉각용 질소가스에 의해 상온까지 냉각된다.

본 고안의 냉각장치(1)는 가스공급장치(150)와 용융도금실험기(100)의 냉각대(111)사이에 설치되어 시편 냉각용 질소가스를 냉각시키게 된다. 이때 액체질소는 액체질소탱크(200)에 의해 공급되어진다.

제 2 도에서 본 고안의 냉각장치(1)가 도시되어 있다.

상기 냉각장치(1)는 원통형으로 이루어진 2중의 내,외벽(11a)(11b)과 전,후판(13a)(13a')(13b)(13b')으로 내부공간(S)을 형성하는 몸체부(10)를 갖춘다.

상기 내,외벽(11a)(11b) 사이 및 전후판(13a)(13a')(13b)(13b') 사이에는 단열재(15)가 일정두께로 삽입되며, 내,외벽(11a)(11b)의 양측 모서리에는 각각 플랜지(16a)(16b)가 형성되어 전,후판(13a)(13a')(13b)(13b')의 플랜지(18a)(18b)와 다수개의 보울트(19)와 너트로 연결되며, 상기 플랜지 사이의 접촉면에는 오-링(O-Ring)(20)이 삽입되어 기밀을 유지시키게 된다. 또한, 상기 내,외벽(11a)(11b)의 일측으로는 자동밸브(22)를 갖춘 액체 질소유입구(25)가 형성되고, 타측으로는 기화가스 출구(27)가 형성되며, 상기 플랜지(16a)(16b)를 내부에서 길이방향으로 가로지르는 지지대(28)를 다수개 갖춘다.

그리고, 상기 내,외벽(11a)(11b)의 하부에는 드레인 밸브(Drain Valve)(30)가 형성되고, 받침대(32a)(32b)에 의해서 바닥으로부터 일정높이로 지지된다.

그리고, 상기 내부공간(S)으로는 전판(13a)(13a')의 상부측을 관통하여 냉각가스 입구(35)가 진입하고, 이는 튜브형의 스파이럴(spiral) 방식으로 절곡된 도관(37)이 연장되어 일측의 플랜지(16a)로부터 타측의 플랜지(16b)까지 차례로 다수회 왕복 연장하며, 전판(13a)(13a')의 하부측에 형성된 냉각가스출구(40)에 연결되어 냉각가스의 유로(流路)를 형성하는 것이다.

또한, 상기 도관(37)의 중간부분에는 다수개의 티타늄계 방열판(39)이 부착되어 도관(37)의 외측을 흐르는 액체질소와 도관(37)의 내측을 흐르는 냉각가스와의 열교환이 보다 용이하게 이루어지도록 구성되는 것이다.

미설명 부호(45)는 유체온도계이며, 냉각가스의 출구온도를 검지하여 제어기(Controller)(미도시)를 통하여 자동밸브(22)의 개도(開度)를 조절시킨다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 냉각장치(1)는 가스공급장치(150)로부터 냉각가스가 냉각가스입구(35)를 통하여 몸체부의 내부공간(S)에 위치한 도관(37)으로 유입되고, 플랜지(16a)와 플랜지(16b) 사이를 다수회 왕복하도록 연장되는 도관(37) 내부를 흘러서 냉각가스출구(40)로 배출된다.

한편, 액체질소유입구(25)에서는 상기 액체질소 저장탱크(200)로부터 액체질소가 유입되어 몸체부(10)의 내부공간(S)으로 충진되고, 기체화된 질소가스는 기화가스출구(27)를 통하여 별도의 장소에 수집처리된다.

따라서 도관(37)의 내측을 통과하는 냉각가스 도관(37) 외측의 액체질소와, 도관(37) 및 방열판(39)을 통하여 열교환되어 최종냉각가스 출구(40)의 냉각가스 배출온도가 -50℃이하로 유출된다.

이때, 유체온도계(45)에서 검지된 냉각가스온도에 따라서 미도시된 제어기(Controller)가 자동밸브(22)의 개도(開度)를 자동으로 조절하여 액체질소 유입구(25)를 통한 액체질소의 유량을 조절하고, 그에 따른 냉각가스의 배출온도를 일정하게 조절하도록 작동된다.

상기 냉각가스출구(40)를 -50℃ 정도로 유지하면서 배출된 냉각가스는 용융도금실험기(100)의 냉각대(111) 내부로 유입되어 신속히 시편을 냉각시키게 되는 것이다.

제 3 도에는 본 고안에 따라 개발된 냉각장치(1)를 이용하여 표준시편(0.8t x 100 x 200mm)을 냉각한 결과를 종래기술과 비교 도시하고 있다.

종래 기술에 따르면 시편의 냉각속도가 최대 -10℃/sec로 나타나고 있으나, 본 고안의 냉각장치(1)를 이용하는 경우 냉각속도는 -20℃/sec로 향상되었음을 알 수 있었다.

상기에서와 같이 본 고안에 의하면, 열교환 방식의 냉각장치(1)가 포함된 용융도금실험기(100)를 이용하여 연속용융도금공정의 정확한 모사실험을 실행하고, 또한 용융도금실험시 합금층 생성에 의한 도금 박리를 방지하는 실용상의 효과를 얻는 것이다.

Claims

시편의 용융도금후, 냉각가스 공급장치(150)로부터 냉각대로 공급되는 냉각가스인 질소가스에 의해 시편이 냉각되는 냉각대(111), 열처리 및 합금화 열처리를 위한 적외선 가열로(112), 도금 두께 조절을 위한 에어나이프(113), 용융아연을 담고 있는 아연욕조(114) 및, 시편이송을 위한 시편 이송막대(115)를 갖춘 용융도금실험기(100)에 있어서, 원통형으로 이루어진 2중의 내, 외벽(11a)(11b)과 전,후판(13a)(13a')(13b)(13b')으로 내부 공간(S)을 형성하는 몸체부(10)를 갖추며, 상기 내, 외벽(11a)(11b)의 일측으로는 자동밸브(22)를 갖추어 액체질소 저장탱크(200)와 연결되는 액체 질소 유입구(25)가 형성되고 타측으로는 기화가스 출구(27)가 형성되며, 상기 내부 공간(S)에는 일측이 전판(13a)(13a')의 상부측을 관통한 냉각가스 입구(35)와 연결되고 타측이 전판(13a)(13a')의 하부측에 형성된 냉각가스출구(40)에 연결되어 냉각가스의 유로(流路)를 형성하며 다수개의 방열판(39)을 부착한 도관(37)이 설치됨을 특징으로 하는 용융도금실험기의 냉각장치.