에어 나이프 센터링 보정 장치{AIR KNIFE CENTERING CORRECTION APPARATUS}

본 발명은 용융도금공정에서의 에어나이프 센터링 보정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스트립을 용융상태의 도금액이 저장된 욕조를 통과하여 일정양의 도금액이 스트립에 도금되도록 에어나이프 립의 직각도를 일정하게 유지하고 에어 나이프의 조립, 수립시 원활한 센터링(Centering) 보정작업을 확보하기 위한 에어 나이프 센터링 보정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서 제조되는 스트립은 도금공정이 필요한데, 이는 스트립의 내식성 등을 향상시키기 위함과 동시에 외관을 좋게 하기 위하여 실시하는 것이다. 이러한 도금공정 중 대표적인 방법이 용융도금액이 저장된 욕조에 스트립을 통과시켜도금을 수행하는 용융도금공정과 전해액을 이용한 전기도금공정 등이 있다.

용융도금 공정에서는 용융아연과 같은 용융상태의 도금액이 저장된 욕조에 스트립을 통과시키면서 스트립의 표면에 도금액이 부착되도록 하는 방식으로 스트립에 부착되는 도금량을 조절하기 위하여 별도의 설비가 필요하다. 이와 같은 작업을 수행하기 위해 통상적으로 사용되는 것이 에어 와이핑(air wiping)방식이다.

에어 와이핑(air wiping)방식은 에어나이프를 이용한 도금량 제어방식으로, 에어나이프(Air Knife)는 욕조를 통과한 스트립의 표면에 적정한 분사압력의 에어를 분사하여 스트립 표면에 부착된 도금 부착량을 조절하도록 동작된다.

종래의 도금량 제어 공정이 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 상기한 에어 와이핑 방식에 의한 스트립의 도금량 제어공정을 개략적으로 도시한 것으로, 스트립(1)이 싱크롤(5)를 통해 아연욕조(2)를 통과하면서 용융아연이 스트립(1)의 표면에 부착된 후에, 부착된 도금량을 수요자의 주문 도금량 등에 맞추기 위해서 아연욕조(2)의 탕면 상부에 설치된 에어나이프(3)를 이용하여 에어를 분사시켜 스트립(1)의 표면에 부착된 용융아연의 부착 도금량을 적절하게 깍여지도록 함으로써 스트립(1)의 표면에 부착된 도금량을 제어한다.

상술한 바와 같이 스트립의 용융도금공정에서는 스트립(1)의 표면과 에어나이프(3)의 노즐간의 간격이 폭 방향(d)으로 평행하도록 유지되어야 하며, 또한, 전면 에어나이프의 노즐과 스트립간의 거리 및 후면 에어나이프의 노즐과 스트립간의 거리가 서로 같아야 한다. 왜냐하면, 스트립에 부착되는 도금량은 노즐과 스트립간의 거리에 반비례하고 스트립에 부착되는 도금량이 폭방향(d)으로 균일하려면 최대한 스트립(1)과 에어나이프(3)의 노즐이 평행을 유지해야 하고 스트립의 전면과 후면의 부착도금량이 같아지려면 각각의 간격이 서로 같아야 하기 때문이다.

종래의 스트립과 에어나이프간의 간격제어는 먼저 스트립에 부착된 폭 방향의 도금량을 측정하여 서로 상이한 경우에 에어나이프의 모터(M1~M4)를 조금씩 조절하는 피드백방식을 사용하였으나, 이러한 종래의 방식은 스트립의 표면과 에어나이립간의 직각도 조정에 많은 시간이 소요되었으며, 이 때문에 도금량이 폭 방향(d)으로 균일하지 않거나 전면도금량과 후면도금량이 서로 일치하지 않는 문제점이 발생하게 된다.

한편, 상술한 시스템에서 에어나이프(Air Knife) 조립, 수리시 3차원 측정기를 통해 에어나이프 립(Air Knife Lip)의 선단과 스트립간의 폭간 직각도 편차(에어나이프립 선단과 메인프레임간의 각 편차)가 확인되면 에어나이프 립과 메인 프레임 연결 플랜지부 볼트를 조정하여 이 문제를 해결하였다.

여기서 직각도 편차가 발생한다는 것은 에어나이프립 선단과 메인프레임간의 각 편차를 지칭하는 것이나 결국 에어나이프립 선단과 메인프레임간의 각 편차는 에어나이프립과 스트립간에 직각도에 편차가 발생한 것을 의미하는 것으로 도 2를 참고하면, 메인프레임의 중심선과 에어나이프립선단이 이루는 각도 'θ'를 말한다.

이러한 플랜지부 볼트를 이용한 수리 작업에는 여러 가지의 문제점이 발생한다. 첫 번째 문제는 폭간 편차 저감을 위한 립과 메인 프레임 연결 플랜지부 볼트 조정 작업의 한계이다. 모든 설비는 기계적 조립 편차가 발생한다고 할 수 있으며 이를 최소화 하는 것이 조립, 수리 작업의 중요 포인트라 할 수 있을 것이다. 에어나이프는 이런 조립 편차를 1/100이내로 조정하는 것을 목표로 하고 있다. 하지만 현실적으로 에어나이프도 조립을 실시하면 편차가 발생하며 단순히 한쪽 방향으로 1mm 정도의 편차가 발생하면 플랜지부 볼트로 조정이 가능하나 에어공급배관 고정 플랜지와 에어나이프 립간 편차가 반대로 발생하면 조정에 많은 어려움이 발생한다. 그리고 이런 편차 미세 조정을 잘못하면 에어공급배관과 립 챔버(Chamber)간 센터링 불량 문제가 발생하여 에어나이프 립 구동시 간섭이 발생할 수 있다.

두 번째 문제는 편차 조정 작업에 많은 시간이 소요 된다는 점이다. 아래의 표1에서 보듯이 편차 조정 작업에는 현재 총 180분 이내의 시간이 소요된다. 특히 편차 조정 작업에 60분의 시간이 소요가 되는데 위에서 언급한 에어공급배관 고정 플랜지와 에어나이프 립 고정 플랜지 편차가 반대로 발생 문제 조정 작업시 더 많은 시간이 소요 될 수도 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 에어나이프 립(Air Knife Lip)의 폭간 직각도 정밀성 확보 작업을 원활하게 하기 위한 에어 나이프 센터링 보정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 센터링 조정으로 스트립의 폭방향으로 도금량에 편차가 없이 제품을 생산 할 수 있게 하는 에어 나이프 센터링 보정 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 본원 발명의 스트립도금공정에서 도금액을 통과한 스트립의 표면에 에어를 분사시켜 상기 스트립의 표면에 부착된 도금량을 제어하는 에어나이프 립의 센터링 보정 장치는, 에어를 공급하기 위한 에어공급배관과, 상기 에어공급배관으로부터 공급되는 에어가 연속하여 채워지는 내부공간을 갖추어 스트립의 폭방향으로 배치되는 에어나이프 립챔버, 그리고 상기 에어나이프 립의 각도를 구동하기 위한 립각도구동모터를 구비한 에어나이프 메인 프레임, 상기 에어나이프 메인프레임과 일체로 성형된 에어나이프 고정베이스프레임 및 상부면은 상기 에어나이프립의 선단과 상기 스트립 폭간의 직각도 편차 작업 시 상기 에어나이프 고정베이스프레임의 위치가 조절되도록 지지결합되고 하부면은 포지셔너에 결합되도록 구성된 에어나이프 센터링 보정프레임을 포함하여 구성함으로써 달성할 수 있다.

또한, 에어나이프 센터링 보정프레임은 소정 두께의 판형상으로 구성하고 어느 일측면에 구비되어 상기 고정베이스프레임의 위치를 조절하는 위치 조절용 잭볼트와 상기 잭볼트로 위치 조절된 고정베이스프레임과 고정하기 위한 고정볼트를 더 구비하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 고정베이스프레임의 일단부에는 스케일을 더 표시하도록 구성하고, 상기 고정베이스프레임에 표시되어 있는 스케일의 중심점과 상기 에어나이프 센터링 보정프레임에 표시된 기준점으로 상기 잭볼트를 이용하여 고정베이스프레임의 위치를 조절하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면 에어나이프 립 폭간 편차 조정 작업을 에어나이프 베이스상에서 조정할 수 있게 하여 정비 작업 시간을 단축하면서 더 간단하게 작업을 할 수 있도록 함과 동시에 원활하게 조정 작업을 할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 에어나이프 립 직각도 정밀성을 확보할 수 있기 때문에 폭방향 도금량에 편차가 없는 제품을 연속적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 스트립의 도금량 제어공정의 전체적인 구성도,
도 2는 직각도를 설명하기 위한 참고도면,
도 3은 본 발명의 에어나이프(Air Knife)를 도면화한 정면도,
도 4는 도 3 발명의 대략적인 측면도,
도 5는 도 3 발명의 부분 확대 단면도,
도 6은 도 5 부분 확대 단면도의 일측면도,
그리고,
도 7은 본 발명의 에어나이프 센터링 보정 프레임의 배면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 에어나이프(Air Knife)를 도면화한 정면도이고, 도 4는 도 3 발명의 측면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 고속 에어나이프 센터링 보정장치는 에어나이프 조립, 수리 작업시 기계적 편차를 조정하기 위하여 에어나이프 립 고정 플랜지부 볼트 조정을 통해 하던 편차 조정 작업을 에어나이프 베이스상에서 조정할 수 있도록 에어나이프 고정 베이스 프레임을 분할하여 사용할 수 있도록 구성한다.

이를 위하여 에어나이프 센터링 보정장치는 에어나이프와 메인프레임간의 직각도를 조절할 수 있도록 에어나이프 메인프레임(130)과 에어나이프 메인프레임(130)의 일단부에 일체로 성형된 에어나이프 고정베이스프레임(110)과 에어나이프 고정베이스프레임(110)을 상부면에서 각도 조절할 수 있게 구성되는 에어나이프 센터링 보정프레임(120)을 포함하여 구성된다.

이러한 에어나이프 센터링 보정장치는 드라이브 사이드(Drive Side; 이하, DS라 함)와 워크 사이드(Work Side; 이하, WS라 함)에 각각 설치되는 것으로, 센터링 보정이란 직각도 편차를 조절하고, DS에서 스트립과 에어나이프립간 간격과 WS에서의 스트립과 에어나이프립간 간격을 동일하게 보정하는 것을 지칭한다.

에어나이프 메인 프레임(130)에는 에어나이프립(140)을 구동하는 각도 구동축(144)과 에어나이프립의 각도 구동축(144)에 연결된 에어나이프립(140), 에어나이프립(140)의 각도 구동축(144)을 구동하기 위한 립각도구동모터(160), 에어공급배관(150), 에어공급배관(150)과 유로로 연결되고 외부로부터 기체가 연속하여 채워지는 내부공간을 갖추어 스트립의 폭방향으로 배치되는 에어나이프립 챔버(142)를 구비한다.

에어나이프 고정베이스프레임(110)은 에어나이프 메인프레임(130)과 일체로 성형된 것으로, 일정한 도금량이 폭간 편차가 없이 스트립에 부착될 수 있도록 에어나이프 센터링 보정프레임(114)의 상부면에 지지결합되어 에어나이프립(140)의 직각도 편차를 조절할 수 있도록 구성된다.

본 실시예에서는 공지의 에어나이프 시스템에 일반적인 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하고, 본 발명의 구성요소인 고정베이스프레임(110)과 센터링 보정 프레임(114)에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5는 도 3 발명의 A부분을 X방향 확대 단면도이고, 도 6은 도 5 부분 확대 단면도의 일측면도, 그리고 도 7은 본 발명의 에어나이프 센터링 보정 프레임의 배면도로서, 통상의 에어나이프 고정베이스프레임은 에어나이프 메인프레임(130)과 일체로 형성되어 에어나이프 지지구조물인 포지셔너(positioner)(170)에 고정되는 것이나, 본 발명에서는 에어나이프 메인프레임(130)과 결합되는 에어나이프 고정베이스프레임(110)과 포지셔너(170)에 결합되어 에어나이프 메인프레임(130)의 미세 위치를 조절할 수 있도록 구성된 에어나이프 센터링 보정프레임(114)으로 구성된다.

에어나이프 고정베이스프레임(110)은 에어나이프 메인프레임(130)을 고정하고 에어나이프 센터링 보정프레임(120)에 의하여 좌우 조절될 수 있도록 구성한다.

이를 위하여 에어나이프 고정베이스프레임(110)은 상부면은 에어나이프 메인프레임(130)과 일체로 형성되고, 하부면에는 에어나이프립(140)과 에어 나이프메인프레임(130)과의 직각도 편차작업을 할 수 있도록 에어나이프 센터링 보정프레임(120)의 상부면에 결합된다.

또한, 에어나이프 고정베이스프레임(110)의 일측면에는 스케일(112)이 표시되어 있기 때문에 에어나이프 고정베이스프레임(110)에 표시되어 있는 스케일(112)의 중심점과 에어나이프 센터링 보정프레임(120)에 표시된 기준점(122)을 눈으로 확인하면서 위치를 조절할 수 있다.

에어나이프 센터링 보정프레임(120)은 상부면에 에어나이프 고정베이스프레임(110)을 지지함과 동시에 에어나이프 고정베이스프레임(110)의 위치를 조절하는 위치 조절용 잭볼트(126a~126d)와 잭볼트(126a~126d)로 위치 조절된 에어나이프 고정베이스프레임(110)을 에어나이프 센터링 보정프레임(120)과 고정하기 위한 고정용 볼트(128a~128d)를 구비하고, 하부면에는 포지셔너(170)에 고정될 수 있도록 하나 이상의 결합홈(124a,124b)이 형성된다.

도 5와 도 6의 에어나이프 센터링 보정프레임의 확대 단면도를 참고하면, 에어나이프 센터링 보정프레임(120)의 하부에는 2개의 결합홈(124a,124b)을 스트립의 길이 방향으로 장방형으로 형성하여 이를 포지셔너(170)의 결합구(182a,182b)에 결합되도록 구성되어 있고, 직각도 편차 발생 시, 에어나이프 센터링 보정프레임(120)의 일측면에 구성되어 있는 4개의 잭볼트(126a~126d)를 조절하여 편차를 조절할 수 있도록 하는 것이다.

구체적으로, 기계적 조립 편차로 인해 에어나이프립(140) 직각도 폭간 미세 조정 작업이 필요하면 종래처럼 에어나이프 립 고정용 플랜지 볼트(142) 조정 작업이 아닌 에어나이프 메인 프레임(130)과 일체로 형성된 에어나이프 고정 베이스 프레임(110)을 조정용 잭 볼트(126a~126d)로 편차를 조정하도록 하는 것이다.

즉, 에어나이프 센터링 보정프레임(120)의 폭방향으로 복수개 잭 볼트(126a~126d)를 구비하고, 각각의 잭 볼트(126a~126d)의 조임, 풀림작동에 의해 에어나이프립(140)과 에어나이프 메인프레임(130) 사이의 직각도를 조절할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 잭볼트는 에어나이프 고정베이스프레임(110)과 에어나이프 센터링 보정프레임(120)이 상호 연결된 나사 형상으로 조절되는 양에 따라 상호간의 간격을 조절할 수 있도록 구성한 통상의 것으로서, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같이 직각도 편차 조정이 완료되면 에어나이프 고정베이스프레임(110)을 에어나이프 센터링 보정프레임(120)에 결합할 수 있도록 에어나이프 센터링 보정프레임(120)의 배면부에 고정용 볼트(128a~128d)가 하나 이상 구비되어 있다.

도 7의 에어나이프 센터링 보정 프레임의 배면도를 참고하면, 결합홈(124a,124b) 사이에 고정용 볼트(128a~128d)가 4개 구성되어 에어나이프 고정베이스프레임(110)과 에어나이프 센터링 보정프레임(120)을 견고하게 고정하여 더 이상 편차가 발생하지 않도록 고정하는 기능을 수행하는 것이다.

또한, 에어나이프 고정베이스프레임(110)의 일측면에는 스케일(112)을 표시하여 에어나이프 고정베이스프레임(110)에 표시되어 있는 스케일(112)의 중심점과 에어나이프 센터링 보정프레임(120)에 표시된 기준점(122)을 확인하면서 위치를 조절할 수 있도록 구성한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 에어 나이프 센터링 보정 장치는 DS와 WS 즉, 편면 에어나이프당 조정용 에어나이프 센터링 보정프레임과 직각도 편차 조절용 잭 볼트, 고정용 볼트, 편차 조정양을 확인할 수 있는 스케일로 구성함으로써, 기계적 조립 편차로 인해 에어나이프 립 직각도 폭간 미세 조정 작업이 필요하면 종래처럼 에어나이프 립 고정용 플랜지 볼트 조정 작업이 아닌 프레임 상에서 편차를 조절할 수 있도록 하여 정비 작업 시간을 단축하면서도 조정 작업을 간단하게 할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

110 : 에어나이프 고정 베이스 프레임 (Air Knife Base Frame)
112 : 조정 확인용 스케일(Scale) 120 : 에어나이프 센터링 보정 프레임
122 : 센터링 (Centering) 기준점 126a,126b,126c,126d : 조정용 잭 볼트,
128a,128b,128c,128d : 고정용 락킹 볼트
130 : 에어나이프 메인 프레임(Air Knife Main Frame),
140 : 에어나이프 립(Air Knife Lip),
142 : 에어나이프 립 고정용 볼트 144 : 립 각도 구동축
146 : 립챔버 150 : 에어공급 배관
160 : 립 각도 구동 모터,