KR20120027127A - 슬러리 블라스팅 스케일 제거 셀로 스케일 제거를 거치는 방청 시트메탈 생산 방법 - Google Patents

Abstract

시트메탈로부터 산화철 스케일을 제거하고 방청 특성을 갖는 시트메탈 표면을 생산하는 방법이 제시되어 있다. 시트메탈은 스케일 제거 셀을 통해 전진하고, 슬러리 혼합물은 재료가 스케일 제거 셀을 통해 전진함에 따라 시트메탈 폭을 가로 질러 시트메탈의 상부면과 하부면의 적어도 하나에 대해 추진된다. 시트메탈의 상부면과 하부면의 적어도 하나에 대한 슬러리 충격률은 시트메탈의 표면으로부터 충분히 모든 녹을 제거하고 시트메탈의 스케일이 제거된 표면에 패시베이션 층을 생성하도록 제어된다. 패시베이션 층은 처리된 시트메탈의 스케일 제거 표면의 실리콘, 알루미늄, 망간, 크롬 및 억제제 산화물 중 적어도 하나를 포함한다.

Description

슬러리 블라스팅 스케일 제거 셀로 스케일 제거를 거치는 방청 시트메탈 생산 방법{METHOD OF PRODUCING RUST INHIBITIVE SHEET METAL THROUGH SCALE REMOVAL WITH A SLURRY BLASTING DESCALING CELL}

본 특허출원은 2006년 9월 14일 출원되고 현재 계류중인 특허 출원번호 12/051,537의 부분 연속 출원으로 2008년 3월 19일 출원되고 현재 계류중인 특허 출원번호 11/531,907의 부분 연속 출원으로, 그 공개내용이 인용문헌으로 본 발명에 통합되어 있다.

본 발명은 바람직하지 않은 표면 물질을 시트나 연속형상의 평탄한 재료 및 좁은 튜브형 재료로부터 제거하는 프로세스와 관련된 것이다. 특히 본 발명은 처리된 시트메탈의 표면으로부터 스케일을 제거하는 장치와 방법이나 스케일 제거 매체를 추진하는 것에 의한 금속 튜브 작업과 관련되고, 특히 장치를 통과한 재료의 표면에 대한 액체/입자 슬러리와 방청 특성을 나타내는 결과적인 재료를 생산하도록 슬러리 블라스팅 프로세스를 제어하는 것과 관련된다.

아래에 더욱 세부적으로 기술될 것이지만 여기에 공개된 본 방법 및 장치는 종래기술에서 사용된 장치와 방법을 능가하는 장점을 제공한다. 시트강(별칭 평판 압연)은 가장 일반적인 강의 형태이고 봉강이나 구조용 강보다 훨씬 널리 보급되어 있다. 제조자에 의해 시트메탈이 사용되기 전에 대체로 열간 압연 프로세스에 의해 준비된다. 열간 압연 프로세스 동안 탄소강은 1500℉(815℃)를 넘는 온도로 가열된다. 가열된 강은 강시트의 두께를 감소시키는 연속적인 대향 롤러 쌍을 통하여 지나간다. 일단 열간 압연 프로세스가 종료되면 처리된 시트메탈 또는 열간 압연된 강은 통상 물, 기름 또는 폴리머 액체속에 담금질하여 온도가 저하되는데 이들 모두는 충분히 공지된 기술이다. 처리된 시트메탈은 저장의 편의 및 처리된 시트메탈의 최종 사용자 즉 항공기, 자동차 또는 가전제품의 제조사들로의 운송의 편의를 위해 코일 형태로 감겨지게 된다.

열간 압연된 시트메탈 처리의 냉각단계 중에, 시트메탈은 공기 중의 산소 및 냉각 프로세스 내에 포함된 수분과 반응하여 일반적으로 "스케일" 이라고 불리는 산화철 층이 시트메탈의 표면에 형성될 수 있다. 상기 냉각 단계 중에 시트메탈 표면에 생성되는 스케일의 양과 조성은 시트메탈이 냉각되는 속도 및 열간 압연 프로세스로부터의 전체 온도저하에 의해 영향을 받는다.

대부분의 경우에 있어, 시트메탈이 제조자에 의해 사용되기 전에, 제작될 제품에 알맞은 표면을 제공하도록 시트메탈의 표면이 조질 처리되어서, 시트메탈이 도장되거나 다르게 코팅이 입혀질 수 있으며, 예를 들어 아연도금 될 수 있다. 열간 압연 시트메탈 또는 처리된 시트메탈 표면으로부터 스케일을 제거하는 가장 통상적인 방법으로 '산세 및 기름 도포(pickling and oiling)'로 알려진 프로세스가 있다. 이 프로세스에서, 열간 압연 프로세스 후 이미 대기온도로 냉각된 시트메탈은 풀려져서 시트메탈 표면에 형성된 스케일을 화학적으로 제거하도록 염산조를 통과하여 당겨진다. 산세조에 의해 스케일이 제거되면, 이어서 시트메탈은 세척되고 건조된 후 시트메탈 표면이 산화되고 녹스는 것을 막기 위해 즉시 기름으로 도포된다. 기름은 공기에 대한 필름 층 장벽을 제공하여 시트메탈의 베어 금속(bare matal) 표면을 대기중의 공기 및 수분에 노출되는 것을 차단해 준다.

사실상 모든 평판 압연된 강은 산세되고 기름으로 도포된다. 평판 압연된 강은 특히 자동차, 전기기구, 건설 및 거의 모든 농기구에 통상적으로 사용되고 아주 일반적으로 사용되기 때문에, 최종 산세된 제품으로서나 냉간압연, 프리페인트(prepaint), 아연도금, 전기 아연도금 등과 같은 일반 재질을 생산하도록 산세하는 것으로서 산세와 기름 도포는 매우 일반적이다. 실제의 범위를 설명하자면 세계에서 가장 큰 강 생산자 중의 하나는 각각 월간 약 90,000톤을 가동하는 16 산세 라인의 매우 큰 제강공장을 운영한다. 혹자는 미국에서만 100 산세 라인이 있고, 세계적으로 수천 개가 있는 것으로 추정하고 있다.

프로세스의 "산세" 부분은 처리된 시트메탈로부터 실질적으로 모든 산화층 또는 스케일을 제거하는데 효과적이다. 그러나 프로세스의 "산세" 부분에는 많은 단점이 있다. 예를 들면, 산세조에 있는 산은 부식성이 있어서 장비에 손상을 끼치고 사람에게 위험하며 특수 저장 및 처리제한이 필요한 환경 위험 화학물질이다. 더욱이 프로세스의 산세조 단계는 시트메탈 프로세싱 설비에 있어 상당한 면적을 필요로 한다. 산세 라인은 통상적으로 길이가 300 피트에서 500 피트이고 제강공장에서 엄청난 양의 바닥면을 차지한다. 그 운전이 매우 비싸고 약 12달러/톤에서 15달러/톤의 가격으로 운전된다. 인장 레벨러가 있는 '산세와 기름 도포' 라인은 약 18,000,000달러이다. 또한 시트메탈이 산세 프로세스 후 바로 기름으로 도포되는 것이 결정적인데, 베어 금속 표면은 대기의 공기와 습기에 노출되면 거의 즉시 산화를 시작하기 때문이다. 가끔 산용액으로부터의 자유 이온(즉, CL^-)이 산세 프로세스 후에 금속의 표면에 남아 즉시 기름 도포되지 않으면 산화를 촉진한다.

기름 도포 또한 시트메탈의 베어 금속 표면이 대기중의 공기나 습기로의 노출을 차단해주기 때문에 금속의 산화를 감소시키는데 효과적이다. 그러나 기름 도포 또한 단점을 가지고 있다. 기름을 도포하고 충분히 제거하는데 시간이 소요되고 기름 제품 자체의 재료비와 강의 다음 처리 전에 기름을 제거하는 인건비로 상당한 비용이 추가된다. 산세 산과 같이 기름은 특수 저장과 처리 제한이 있는 환경 위험 물질이다. 기름 제거 제품은 일반적으로 가연성으로 강 제품의 나중 사용자를 위해 특수한 제어가 필요하다. 반복하여 또한 시트메탈이 산세 프로세스 후에 즉시 기름 도포되는 것이 결정적인데 베어 금속 표면이 대기중 공기와 습기에 노출되면 거의 즉시 산화를 시작하기 때문이다.

여기에 공개된 방법과 장치는 산세 라인과 산세 후 제품에 기름을 도포할 필요를 제거해 준다. 여기에 공개된 방법과 장치는 방청 제품을 생산하고 기존의 쇼트 블라스팅과 다른 블라스팅 기술이 결과적인 방청 제품을 생산하지 않기 때문에 산세와 기름 도포의 필요를 대체하지 않는다. 여기에서 공개된 본 방법과 장치에 통합된 프로세싱 라인은 산세와 기름 도포 라인의 많은 단점을 회피한다. 예를 들면 본 방법과 장치에 통합된 프로세싱 라인은 길이 약 100 피트로 설비에서 상당한 면적을 절약한다. 여기에서 공개된 본 방법과 장치는 유해한 화학물과 산을 사용하지 않고 프로세스에서 사용된 많은 재질의 리사이클링을 가능케 한다. 본 방법과 장치를 사용하는 프로세싱 라인과 관련된 운용비는 5달러/톤에서 7달러/톤으로 산세와 기름 도포와 연관된 약 12달러/톤에서 15달러/톤의 운전비보다 상당히 낮다. 본 방법과 장치를 사용하는 전형적인 라인의 인건비는 약 6,000,000달러이나 전형적인 산세 라인의 인건비는 18,000,000달러이다. .

본 발명의 목적은 산세 및 기름도포 공정이 없이 스케일이 제거되고, 방청특성을 갖는 시트메탈을 생산하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 슬러리 블라스팅 스케일 제거 셀로 스케일 제거를 거치는 방청 시트메탈 생산 방법은,

시트메탈로부터 산화철 스케일을 제거하기 위해 스케일 제거 셀을 제공하는 단계;

시트메탈을 시트메탈 길이와 일치하는 방향을 따라 스케일 제거 셀 인클로져를 통해 전진시키는 단계;

테두리 중공 내부에서 재료가 스케일 제거 셀을 통해 전진함에 따라 시트메탈 폭을 가로질러 시트메탈의 상부표면 및 하부표면 중 적어도 하나에 대한 슬러리 혼합물을 추진시키는 단계;

시트메탈의 표면으로부터 대체로 모든 스케일을 제거하고, 시트메탈의 스케일 제거된 표면에 실리콘, 알루미늄, 망간 및 크롬을 포함하고 시트메탈의 스케일 제거된 표면의 산화를 방지하는 패시베이션 층을 생성하도록 시트메탈의 상부표면 및 하부표면중 적어도 하나에 대한 슬러리 혼합물 충격을 제어하는 단계;를 포함하고, 시트메탈이 시트메탈의 두께에 의해 분리되는 상부 및 하부표면과 길이와 폭을 갖고, 시트메탈이 철, 실리콘, 알루미늄, 망간 및 크롬을 포함하고, 스케일 제거 셀은 일반적으로 중공의 내부와 인클로져 입구 개구부 및 인클로져 출구 개구부를 갖으며, 인클로져와 인클로져 입구 개구부를 통하여 시트메탈을 수용하고 시트메탈을 테두리를 통하여 전진시키어 테두리 출구 개구부로 나오도록 스케일 제거 셀이 구성되고, 인클로져 입구와 출구 개구부는 시트메탈의 두께와 시트메탈의 폭을 수용하는 크기로 된 방법을 포함하는 것을 구성적 특징으로 한다.

여기에 공개된 방법과 장치는 산세 라인과 산세 후 제품에 기름을 도포할 필요를 제거해 준다. 여기에 공개된 방법과 장치는 방청 제품을 생산하고 기존의 쇼트 블라스팅과 다른 블라스팅 기술이 결과적인 방청 제품을 생산하지 않기 때문에 산세와 기름 도포의 필요를 대체하지 않는다. 여기에서 공개된 본 방법과 장치에 통합된 프로세싱 라인은 산세와 기름 도포 라인의 많은 단점을 회피한다. 예를 들면 본 방법과 장치에 통합된 프로세싱 라인은 길이 약 100피트로 설비에서 상당한 면적을 절약한다. 여기에서 공개된 본 방법과 장치는 유해한 화학물과 산을 사용하지 않고 프로세스에서 사용된 많은 재질의 리사이클링을 가능케 한다. 본 방법과 장치를 사용하는 프로세싱 라인과 관련된 운용비는 5달러/톤에서 7달러/톤으로 산세와 기름 도포와 연관된 약 12달러/톤에서 15달러/톤의 운전비보다 상당히 낮다. 본 방법과 장치를 사용하는 전형적인 라인의 인건비는 약 6,000,000달러이나 전형적인 산세 라인의 인건비는 18,000,000달러이다.

여기에서 기술된 장치와 방법의 세부적인 형태들이 아래의 세부 설명과 도면에 설명되어 진다.
도1은 본 발명의 처리된 시트메탈 스케일 제거 장치와 작동방법의 측면에서 본 개략적인 전체도,
도2는 도1의 장치의 스케일 제거기의 측면도,
도3은 스케일 제거기의 상류 끝단으로부터의 스케일 제거기 정면도,
도4는 스케일 제거기의 하류 끝단으로부터의 스케일 제거기 배면도,
도5는 도3 및 4에서 도시된 스케일 제거기부의 대표도,
도6은 도3 및 4에 도시된 스케일 제거기부의 세부 상세도,
도7은 도3 및 4에서 도시된 스케일 제거기부의 세부 상세도,
도8은 재질의 좁고 얇은 스트립으로부터 스케일을 제거하는 스케일 제거기의 실시예

도1은 처리된 시트메탈의 표면으로부터 스케일을 제거하고 방청 재질을 생산하는 슬러리 블라스팅 스케일 제거 셀과 통합된 프로세싱 라인의 실시예의 개략적인 도면이다. 이후에 설명되겠지만 시트메탈은 도1에서 도시된 것과 같이 본 장치를 통해 하류방향으로 왼편에서 오른편으로 이동한다. 도1에서 도시되고 아래에 설명된 본 장치의 구성요소들은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 것이다. 청구범위에 의한 보호 범위를 벗어나지 않으면서 기술되어 질 바람직한 실시예에 대한 변형 및 수정들이 가능함이 이해되어야 한다.

도1을 참조하면 사전 처리된 시트메탈(예로 열간 압연 시트메탈) 코일(12)이 본 장치(14)에 시트메탈(16)을 공급하기 위해 본 장치(14)에 근접하게 배치되어 있다. 시트메탈의 코일(12)은 통제된 방식에 의해 선택적으로 롤(12)로부터 시트메탈(16)로 풀어주는 기능을 하는 기존의 장치상에 지지 될 수 있다. 다르게는 시트메탈이 개별의 시트로 본 장치에 공급될 수도 있다.

롤로부터 풀려진 시트메탈(16)을 수용하기 위해 본 장치(14)의 레벨러(18)가 시트메탈 코일(12)에 근접하게 배치된다. 상기 레벨러(18)에는 다수의 롤(22, 24)이 간격을 두고 포함되어 있다. 도면에는 롤러 레벨러가 도시되어 있지만 다른 타입의 레벨러가 도면1의 프로세싱 라인에 사용될 수 있다.

레벨러(18)로부터 일정 길이의 처리된 시트메탈(16)이 스케일 제거기나 스케일 제거 셀(26)로 통과한다. 도1에서 한 쌍의 스케일 제거 셀(26)은 2개의 맷칭된 원심 임펠러 시스템 쌍으로 이루어지고 스트립의 두개 평탄면의 각각의 면을 처리하도록 한 쌍씩 설치되는데, 시트메탈(16)의 하류측 이동방향을 따라 연속적으로 배치된 것으로 도시되어 있다. 상기 스케일 제거기 셀(26) 양쪽 모두는 동일한 방식으로 구성되어 있으므로 이후 하나의 스케일 제거기 셀(26)에 대해서만 상세히 설명한다. 스케일 제거기 셀의 수량은 요구되는 장치의 라인 속도와 적합하도록 선정되며 적절한 스케일 제거 및 후속의 표면 조직의 조절이 확보되도록 선정된다. 원심 임펠러 시스템을 포함하는 슬러리 블라스팅 스케일 제거 셀이 아래에 설명되어 있지만, 스케일 제거 셀은 처리된 시트메탈의 슬러리 블라스팅에, 예를 들어 다수의 노즐과 같은 다른 기구를 포함할 수 있을 인식하여야 한다.

도2는 도1에서 나타낸 장치로부터 분리된 스케일 제거기(26)의 확대된 측면도를 도시한다. 도2에서 일정 길이의 시트메탈의 하류방향 이동은 왼쪽으로부터 오른쪽으로 이다. 스케일 제거기(26)는 중공의 박스나 인클로져(28)를 포함한다. 도5 내지 7에서 일정 길이의 시트메탈(16)의 일부분이 스케일 제거기 인클로져나 박스(28)를 통과하여 지나가는 것이 도시되어 있다. 시트메탈이 스케일 제거기 테두리나 박스(28)를 통과할 때 시트메탈(16)은 대체로 수평방향으로 맞추어 도시된다. 도면에 도시된 시트메탈(16)의 수평방향이 본 발명의 올바른 작동을 위해 꼭 필요한 것이 아니며, 시트메탈이 스케일 제거기를 통과할 때 수직으로 될 수도 있으며 여타의 다른 방향으로 될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서 "상면" 및 "하면", "위" 및 "아래", 또는 "상부" 및 "하부" 등의 용어는 본 장치의 올바른 작동을 위한 시트메탈의 방향 또는 본 장치의 방향을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 하고 예시적이고 도면에서 나타낸 요소의 방향에 대한 참조이다

상기 인클로져나 박스(28)의 상류측 단부 벽(32)에는 시트메탈(16)의 폭과 두께를 수용하는 좁은 슬롯의 입구 개구부(34)가 있다. 박스의 반대쪽 하류측 단부 벽(36)에도 역시 시트메탈(16)의 폭과 두께를 수용하도록 크기가 정해진 좁은 슬롯의 출구 개구부(38)가 있다. 입구 개구부(34)는 도3에 도시되어 있으며 출구 개구부(38)은 도4에 도시되어 있다. 상기 개구부들에는 시트메탈의 처리 동안에 슬러리가 인클로져나 박스 내에 포함되도록 설계된 실링 장치가 장착되어 있다. 또한 상기 스케일 제거 박스(28)에는 상부벽(42)과 일련의 하부벽 판넬(44) 및 한쌍의 측벽(46, 48)이 있어서 인클로져 또는 박스의 내부 체적을 둘러싸게 된다. 간결함을 위해 대향하고 있는 롤러의 쌍(52, 54)을 제외하고는 인클로져 또는 박스 내부는 빈 공백으로 나타내었는데 상기 롤러의 쌍(52, 54)은 일정 길이의 시트메탈이 입구 개구부(34)로부터 출구 개구부(38)까지 상기 박스를 통과할 때 상기 시트메탈을 지지해준다. 많은 경우에 스트립의 단부들이 기계를 통과해 전진하는 것을 도와주는 수축 지지 장치를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 박스(28)의 하부에는 박스 내부로 열리는 배출부를 지닌 배출 슈트(56)가 형성되어 있다. 방출 슈트(56)는 일정길이의 시트메탈(16)로부터 제거된 물질의 배출과 박스(28) 내부로부터 사용된 슬러리의 수집을 허용한다.

상기 박스 상부벽(42)에 장착되어 정렬된 케이싱, 슈라우드 또는 카울링(58, 62)(도2 내지 도4 참조)에는 구동되는 한 쌍의 구동 원심 임펠러(68)가 설치되어 있다. 상기 슈라우드(58, 62)는 상기 박스 상부벽(42)에 있는 개구부를 통해 상기 박스 내부와 소통하는 중공의 내부를 지니고 있다. 도3 내지 7에서 도시된 바와 같이 임펠러(68)와 각각의 슈라우드(58, 62)는 나란히 배치되어 있지 않고, 상기 박스 상부벽(42)에 스케일 제거기를 통과하는 시트 메탈의 전진 방향을 따라 지그 재그 배열이나 공간을 벌린 배열을 지어 배치되어 있다. 지그 재그 배열이 한 임펠러로부터 배출되는 슬러리가 해당 쌍의 다른 임펠러로부터 배출되는 슬러리와 간섭을 일으키지 않기 때문에 바람직하다.

한 쌍의 전기모터(64)가 상기 한 쌍의 슈라우드(58, 62)에 장착된다. 각각의 전기모터(64)는 그와 연관된 슈라우드(58, 62)의 벽을 관통하여 상기 슈라우드의 내부로 연장되는 출력축(66)을 가지고 있다. 도5 내지 도7의 임펠러 휠(68)은 슈라우드의 각각의 축(66) 위에 장착된다. 임펠러 휠과 그와 연관된 슈라우드는 구조 및 작동면에서 , 맥밀란(MacMillan)의 미국특허 제 4,449,331호, 제 4,907,379호 및 4,723,379호; 카펜터스 등(Carpenters et al.)의 미국특허 제4,561,220호; 맥데이드(MacDade)의 미국특허 제 4,751,798호; 및 루헤인(Lehane)의 미국특허 제 5,637,029호에 개시된 슬러리 배출 헤드와 유사한데, 상기 특허들 모두는 참조로 여기에 통합되어 있다. 하나의 실시 예로서 임펠러 휠은 허브로부터 반경 방향으로 연장된 다수의 베인이 있는 중앙 허브를 가질 수 있다. 환형 지지판이 각각의 베인의 측면 모서리에 환형 지지판이 허브의 외측으로 반경 방향으로 연장되도록 맞대어 질 수 있다. 허브의 반대편 축측(지지판이 있는 측면의 반대측)은 베인쪽으로 개방될 수 있고, 슬러리가 상기 측면에서 임펠러로 분사될 수 있다. 타원형 노즐이 아래에서 매우 자세히 설명되는 임펠러 회전 인자 내에서 임펠러로 슬러리의 분사율을 제어하기 위해 임펠러의 분사측에 인접하여 배치될 수 있다.

스케일 제거 셀 임펠러 휠 및 관련된 슈라우드는 고강성 내부식 재질로 할 수 있다. 스케일 제거 셀 임펠러 휠 및 그와 관련된 슈라우드는 임펠러의 베인으로부터 추진된 슬러리의 분리 특성을 증가시키고, 슬러리의 입자(grit) 성분에 대한 내마모성을 증대시키고, 임펠러 휠의 온도 안정성과 화학적 내 산화성을 향상시키기 위해서 또한 폴리머 재질로 도포될 수 있다. 효과가 있는 것으로 입증된 하나의 폴리머 타입은 SP8000MW로 지정하여 칼루멧 슈피리어 폴리머 프로덕트(Superior Polymer Products of Calumet, Michigan)에서 공급하는 금속 하이브리드 폴리머이다. 상업적으로 듀라란(Duralan)으로 알려진 폴리머도 또한 효과적인 것으로 밝혀졌다.

도3 내지 도7에서 도시된 바와 같이, 원심 슬러리 임펠러의 제2 쌍(88)은 스케일 제거 박스(28)의 하부벽 판넬(44)에 장착된다. 상기 유닛들은 기본 기능 및 크기에 있어 상부 쌍과 동일하다. 제1쌍의 임펠러(68)의 두개의 축(78, 82)과 제2 쌍의 축(98, 102) 및 그들 각각의 조립체는 스케일 제거기 박스(28)를 통과하는 일정 길이의 시트메탈(16)의 방향에 대해 상대적인 각도를 지니면서 스케일 제거기 박스(28)에 장착되어 있다. 제2 쌍의 모터(84)의 축(98, 102)도 스케일 제거기 박스(28)를 통과하는 일정 길이의 시트메탈(16)의 평면에 대해 상대적인 각도를 지니고 있다. 이 각도는 다음과 같은 효과가 있도록 선정되는데, 슬러리의 안정된 흐름이 확보되도록 하고, 스트립 표면에 아직 충돌하지 않은 입자들과 튕겨나가는 입자들 사이의 간섭이 줄어들도록 하고, 연마재의 연마작용이 향상되도록 하며, 물질 제거 효율이 향상 되도록 하고, 스트립에 물질이 파묻히게 되면 후속의 충돌에서 제거되어야 하는데 이 파묻히게 하려는 힘이 감소되도록 선정된다. 장치의 다른 실시예로서 모터 쌍(84)은 시트메탈(16)의 표면에 스케일 제거 매체의 충격각을 조정하기 위해 임펠러(68)의 회전축(78, 82)에 대해 수직인 축의 쌍(90, 92) 부근에 동시에 조정 가능하게 배치될 수 있다. 이러한 조정 가능한 충격각은 도6에 도시된 곡선(94, 96)으로 표시된다. 도1을 참조하면 도1에 도시된 모터(26)의 회전축은 장치를 지나는 스트립(16)의 표면에 대해서 대체로 20도의 각도로 향해 있다. 바람직한 실시예로, 모터(26)의 위치는 스트립 표면 바로 아래(모터(26)의 회전축은 스트립의 표면에 평행임)로부터 스트립 표면을 향해 비산되는 슬러리 블라스트의 각도를 모터(26)의 회전축과 스트립 표면(16) 사이의 각도가 약 60도로 변하도록 조절가능하다. 비록 도면에 전기 모터(62, 84)가 스케일 제거 휠(68, 88)의 구동원으로 도시되었지만 다른 스케일 제거 휠(68, 88)을 회전시키는 수단이 적용될 수 있다. 예를 들면 유압으로 작동되는 모터가 사용될 수 있다. 상당한 용량과 마력의 유압 모터는 크기에서 더 작은 경향이 있으므로 박스 인클로져 상의 모터의 이동 가능한 장착과 배치 또는 피봇팅 수단의 요구조건을 감소시킨다.

슬러리 혼합물 공급부(104)는 스케일 제거 휠(68, 84)의 중앙부에서 각 슈라우드(58, 62)의 내부와 소통하고 이전에 참조된 루헤인의 특허에 기술된 방식으로 임펠러 휠로 분사되거나 임펠러 휠의 측면에서 타원형 노즐을 통하여 분사된다. 도3에는 여러 타입의 연마용 스케일 제거 매체를 스케일 제거기 박스(28)로 공급하는 다양한 기존 방식을 나타내도록 스케일 제거 매체 공급부(104)가 개략적으로 도시되어 있다.

상부 쌍의 스케일 제거 휠(68)은 스케일 제거기 셀(28)을 통과하여 상부 표면(106)과 충돌하고 상부표면에서 스케일을 제거하는 일정 길이의 시트메탈(16)을 향해 슬러리(10)를 하방으로 추진한다. 하나의 실시예로, 각각의 스케일 제거 휠의 쌍은 반대방향으로 회전한다. 예를 들면, 일정 길이의 시트메탈(16)이 하류측 방향으로 이동할 때, 시트 메탈 상부 표면(106)의 좌측의 스케일 제거 휠(68)이 반시계 방향으로 회전하면, 시트 메탈 상부 표면(106)의 우측에 있는 스케일 제거 휠(68)은 시계방향으로 회전한다. 이것은 각각의 스케일 제거 휠(68)이 슬러리(105)를 일정 길이의 시트메탈 상부 표면(106)과 접촉하도록 추진하기 때문에 각각의 스케일 제거 휠(68)에 의해 추진된 슬러리(105)의 접촉 면적이 일정 길이의 시트메탈(16)을 완전히 가로질러 폭을 약간 초과하여 연장된다. 임펠러 휠의 토출이 스트립의 모서리를 약간 넘어서 가장 균일한 커버가 가능하도록 연장된다. 이는 도5, 도6 및 도7에 시트메탈(16)의 상면에 대해 스케일 제거 매체(105)의 두 개의 거의 장방향 충격영역(112, 114)으로 묘사되어 있다. 스트립의 폭 방향에 대한 휠에 의해 추진된 슬러리의 진행 방향이 휠 직경을 가로질러 슬러리의 토출 위치에 따라 변하기 때문에, 휠에서 멀리 있는 슬러리 충격 위치에서는 결과적인 조직에 약간의 방향성이 있을 수 있다. 이러한 것은 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 휠을 사용함으로써 보상되는데, 스트립의 각 부분은 제 1휠의 제 1토출 슬러리에 의해 1차 처리되고 그 후 스트립을 가로지르는 제 1슬러리 토출 속도 성분에 대해 균형을 잡아주는 반대의 속도 성분을 갖는 제 2휠로부터 토출되는 제 2 슬러리의 충격에 의해 제 1토출 슬러리에 의해 생긴 방향성 영향이 보상된다. 또한 처리된 시트메탈 위의 슬러리 충격밀도는 임펠러 휠에 근접하게 위치하여 면적이 커지게 되고 점차적으로 시트메탈을 가로질러 밀도가 감소한다. 다시 반대방향으로 회전하는 축방향으로 떨어진 임펠러 휠을 사용하여 인접하는 미러 이미지 슬러리 충격 밀도 패턴을 시트메탈의 폭을 가로질러 생성함으로 재료의 폭을 가로질러 균일한 블라스트 패턴을 제공한다.

상부 휠 쌍(68)의 축방향으로 지그재그인 위치는 시트 메탈의 표면(16) 위에 2개의 충격영역(112, 114)을 축방향으로 위치하게 한다. 이것은 각각의 휠(68)로부터 추진된 슬러리 사이에서 간섭 접촉 없이 시트메탈의 전체폭이 슬러리에 의해 충격이 가해지는 것이 가능하도록 한다. 더욱이 스케일 제거 휠의 쌍(68, 88)은 스케일 제거기를 통과하는 시트메탈의 표면(106)을 향하거나 멀어지도록 조정 가능하게 배치될 수도 있다. 이는 폭이 다른 시트메탈에 사용될 수 있도록 제 2의 조절방안을 제공하게 된다. 시트메탈의 면(106)에 대해 모터(64) 및 휠(68)을 멀리함으로써 시트메탈의 면(106) 위의 충격영역(112, 114)의 폭을 증가시킬 수 있다. 모터(64)와 휠(68)을 시트메탈의 면(106)을 향하여 움직임으로써 시트메탈의 면(106) 위의 충격영역(112, 114)의 폭을 감소시킬 수 있다. 이렇게 모터(64) 및 스케일 제거 휠(68)의 위치를 조절 가능함에 따라 본 장치는 폭이 상이한 시트메탈로부터 스케일을 제거하는데 사용될 수 있다. 시트메탈 면에 대한 슬러리 충격영역의 폭을 조절하는 또 다른 방법으로는 임펠러 케이싱/슈라우드에 대해 입구 노즐(104)의 각 위치를 움직이는 방법이 있다. 세번째 방법으로는 스트립의 이동 방향에 대해 임펠러 쌍을 그 회전축에 수직인 축(116)을 중심으로 회전시켜서 각 휠로부터의 타원형 슬러리 충격영역이 길이는 동일하지만 스트립 이동 방향에 대해 사각형이 되거나 가로지르지 않도록 한다. 스트립으로 향하거나 멀어지는 이동은 유동의 충격 에너지를 변화시키고 결과적으로 스케일 제거 효과와 방청 재질을 생산하는 표면 조질을 가져오게 된다.

또한 스케일 제거 휠(68)의 축(78, 82)의 각도 방향은 슬러리(105)의 충격이 시트메탈(16)의 면에 대해 어떤 각도로 향하도록 한다. 시트메탈(16)의 면에 대한 슬러리(105)의 충격 각도는 방청 재질을 생산하도록 스케일 제거의 효과와 표면 조질을 최적화하도록 선정된다. 15도의 각도가 만족스럽다는 것이 입증되었다.

도3 및 도7에 도시된 바와 같이, 하부 쌍의 스케일 제거 휠(88)은 상부 쌍의 스케일 제거 휠(68)과 같은 방식으로 슬러리(105)가 시트메탈(16)의 하부면(108)에 충격을 주도록 한다. 이 구성에서는 시트메탈(16)의 하부면(108) 상의 스케일 제거 매체(105)의 충격영역은 시트메탈 상부면 상의 충격영역(112, 114)과 정 반대편이 된다. 이로써 상부 슬러리 및 하부 슬러리로부터 가해지는 스트립 하중이 균형을 이루게 되어 라인 인장 안정성이 향상된다. 따라서 하부 스케일 제거 휠(88)은 상부 스케일 제거 휠(68)과 같은 방식으로 스케일 제거기(26)를 통과하는 시트메탈(16)의 하부면(108)으로부터 스케일을 제거하는 기능을 한다.

바람직하게는 상부면 및/또는 하부면 임펠러(68, 88)는 종래의 입자 블라스팅 작업에 사용되는 휠 속도보다 상대적으로 낮은 휠 속도로 작동된다. 바람직하게는 상부면 및/또는 하부면 임펠러(68, 88)는 슬러리 토출 속도가 초당 200피트 이하의 속도를 발생하도록 회전한다, 더욱 바람직하게는 슬러리 토출 속도는 초당 10피트에서 초당 200피트의 범위이다. 발명자는 낮은 속도에서의 슬러리 블라스팅과 아래에서 논의되는 다른 운전인자를 제어함으로써 처리된 시트메탈은 스케일 제거 셀을 통과한 후 방청 특성을 보이고 따라서 예를 들어 피클링과 기름 도포와 같은 2차적인 처리를 피할 수 있음을 발견하였다.

다른 운전 인자는 발명자가 시트메탈이 방청 특성을 나타내도록 시트메탈을 처리하는데 있어서 중요한 것으로 밝힌 것이고 슬러리 혼합물에서 사용된 입자(grit)의 타입과 양에 관련된다. 슬러리 혼합물의 토출 속도에 따른 입자의 타입과 양은 스케일 제거셀이 상업적으로 허용가능한 표면 처리(예로 거칠기)의 방청 처리된 시트 메탈을 생산하는 것이 가능하도록 바람직하게 제어된다. 슬러리 혼합물의 토출 속도에 따른 입자의 타입과 양을 제어하는 것은 처리된 시트메탈의 연한 강재 표면으로 침투하는 스케일이나 입자의 가능성을 감소시킨다. 슬러리를 추진시키는 상대적으로 낮은 휠 속도와 각(angular) 입자가 산화 스케일 층을 처리된 시트 메탈 스트립에서 제거하고 처리된 시트메탈에 방청 특성을 생성하는데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 슬러리를 초당 200 피트 이하로 추진시키면 각 입자가 심각한 수준으로 부서지지 않고 처리된 시트메탈에 반복된 충격을 통해 소모되어 점차 형상이 둥글게 된다. 스케일 제거 프로세스에서 발생하는 입자의 원형화는 입자의 일부가 작은 크기가 되는 결과를 초래한다. 입자 크기의 혼합은 처리된 시트메탈의 표면 커버리지가 더욱 균일하게 되는 것을 돕는다.

앞의 사항들을 염두에 두면 물과 SAE G80 내지 SAE G40의 크기 범위를 갖는 강 입자(steel grit)로 슬러리 혼합물을 형성하는 것이 효과적인 것으로 증명되었다. 슬러리 혼합물의 효력을 확실하게 하기 위해 물에 대한 입자의 비율이 모니터되고 제어되어야 한다. 물 갤런 당 약 2 파운드에서 약 15 파운드 입자의 입자 대 물 비율이 또한 효과적인 것으로 증명되었다. 물 갤런당 약 4 파운드 내지 10 파운드 입자의 입자 대 물 비율도 효과적인 것으로 증명되었다.

입자 대 물 비는 블라스팅 셀의 슬러리 순환 시스템에서 제어될 수 있고 입자와 액체의 농도를 계량하기 위해 추출기와 펌프 시스템의 사용을 포함할 수 있다. 예를 들어 슬러리 혼합물은 블라스트 캐비넷으로부터 재사용에 적합한 크기와 형상의 입자가 나중의 조합에서 제거되는 안정 탱크, 필터, 자기 분리기의 시스템으로 유도될 수 있고 잔여 액체 혼합물은 소모된 입자, 스케일 파편 및 다른 금속 입자가 여과되고 분리된다. 액체가 확실히 고체 성분이 없도록 보장하는 자기 그물을 갖는 분리된 안정화 탱크의 시스템으로 액체를 유도할 수 있다. 앞에서 제거된 입자는 블라스팅 셀로 분사되기 전에 슬러리 혼합물을 형성하도록 여과된 액체와 재혼합될 수 있다. 루헤인의 미국 특허(미국특허 제 5,637,029)는 슬러리 순환 시스템의 한 실시예를 보여주고 그 원리는 수정되거나 앞에서 설명한 스케일 제거 셀로 통합될 수 있다.

예를 들어 오카이트 프로덕트사(Oakite Products, Inc.)에 의해 "오카이트(Oakite)"란 등록상표로 시판되는 부식 방지제가 슬러리에 첨가될 수 있다. 첨가제는 강 입자의 산화를 방지하기 위해 슬러리가 첨가될 수 있다. 첨가제가 스케일 제거 셀에서 처리 후에 시트메탈 위에 남을 수 있어 방청 수단을 제공하고 발명자는 위에서 기술한 조건 아래에서 처리된 시트메탈은 그러한 부식 방지제를 첨가하지 않고 만족스럽게 부식 방지성을 보이는 것을 밝혔다. 또한 다른 첨가제가 슬러리에 균의 생성이나 박테리아 오염을 방지하기 위해 첨가될 수 있다. 미시간주 휘트모어 레이크(Whitmore Lake, Michigan)의 트로넥스 케미컬 사(Tronex Chemical Corp.)에 의해 공급되는 "파워 클린(POWER CLEAN) HT-33-B"의 브랜드명을 갖는 첨가제가, 처리된 시트메탈과 입자에 박테리아 내성과 방청 특성 모두를 제공하여 효과적인 것으로 밝혀졌다. 첨가제는 시트 메탈의 연속적인 처리 요건과 요구되는 방지 수준에 기초하여 선정될 수 있다. 또한 만약 반입 재질이 표면에 어떠한 기름이라도 있으면 상업용 알카린이나 또는 여타의 청결제 또는 탈지제가 슬러리 블라스팅 프로세스의 효율에 변동을 주지 않으면서 슬러리의 물에 첨가될 수 있다.

관련된 적용에서 기술된 바와 같이, 프로세싱 라인은 도1에서 왼쪽에 도시된 제1 셀의 임펠러 휠에 결합된 전기 모터가 도1의 오른쪽에 도시된 제2 셀의 임펠러 휠보다 더 빠른 속도로 회전하도록 구성될 수 있다. 이 구성에서, 제1 셀에서 토출된 슬러리는 재질(16)을 큰 힘으로 충돌하여 재질의 표면으로부터 충분히 모든 스케일을 제거하고 제2 셀에서 토출된 슬러리는 감소된 힘으로 재질에 충돌하여 매끄러운 표면과 방청 특성을 생성시킨다. 방청 재질을 생산하기 위해, 제2 셀에서 사용되는 속도는 위에서 기술한 슬러리 성분으로 위에서 언급한 범위인 것이 바람직하다. 다른 구성으로서, 각각의 셀(26)에서 토출된 슬러리에 포함된 입자는 다른 크기로 할 수 있다. 이 구성에서는, 제1 셀에서 토출된 슬러리의 큰 입자는 충분히 모든 스케일을 표면으로부터 제거하도록 재질의 표면에 충돌하고 위에서 기술된 입자 성분과 입자 대 물 비를 갖는 입자 혼합물이 제2 셀에 방청 특성이 있는 매끄러운 표면을 생성하는데 사용될 수 있다. 또 다른 방법으로, 시트메탈로 슬러리를 추진하기 위한 제1셀의 임펠러 휠의 회전속도가 제2셀의 휠 회전속도보다 빠를 수 있다. 위에서 기술된 작동 인자로 제2 셀의 느린 회전 휠에 의해 추진되는 슬러리의 연속적인 충돌은 시트메탈의 표면에 충돌하여 방청특성이 있는 매끄러운 표면을 생성한다. 관련된 적용에서 기술된 프로세싱 라인에서 2개의 블라스팅 셀은 장치의 라인을 통과하는 시트메탈의 경로에 스케일을 효과적으로 제거하고 처리된 시트메탈에 방청특성을 주기 위해 연속하여 배치된다. 그러나 오직 하나의 블라스팅 만이 사용될 수 있음을 인식하여야 한다.

비록 최종 사용자는 방청특성의 시트메탈을 원할 수 있지만, 최종 사용자는 상부 표면 조직이 하부 표면 조직과 다른 시트메탈을 원할 수도 있다. 시트메탈 길이의 반대 표면은 예를 들어 위에서 논의된 어떠한 기술을 사용하여 장치를 통과하는 시트메탈의 위와 아래의 휠에 공급되는 다른 스케일 제거 매체를 적용함으로써 장치에 의해서 다르게 처리될 수 있음을 인식하여야 한다. 시트메탈 스트립의 반대 표면의 서로 다른 목표 조직은 종종 일부 내부 표면이 드로잉을 위한 두꺼운 윤활제를 지니어 마모와 부식 방지를 위한 두꺼운 폴리머 코팅을 지지하고 외부 표면이 미려한 매끄러운 도장된 표면을 필요로 하는 주요 요구조건을 갖는 곳에서 하나의 요구사항이다. 예를 들어 고급 자동차용 차체 판넬은 종종 이러한 형태의 요구사항을 갖는다. 시트의 표면 조직을 조절하는 능력은 거친 표면 조직이 통상적으로 코팅 마모를 증가시키고 더 많은 코팅을 필요로 하기 때문에 중요하다. 조절 형상은 프로세싱 라인의 운전자가 바라는 조건 즉 마모와 코팅에서 표면에 바라는 방청 특성을 제공하면서 표면 조직을 조절하는 것이 가능하게 해준다.

프로세싱 라인의 제어에서 지원을 위해 인라인 감지기(160)가 스케일 제거 셀을 통과한 후 처리된 시트메탈의 상부 혹은 하부 표면의 표면 상태를 감지하기 위해 사용될 수 있고 인라인 감지기의 출력은 바라는 표면 조건을 얻기 위해 다음의 하나 혹은 하나 이상의 조건을 조절하는데 프로세싱 라인 운전자를 지원하기 위해 사용될 수 있다: (i) 피봇팅, 회전, 각변경, 및/또는 제1 블라스팅 셀의 상부 표면 임펠러 휠의 배치; (ii) 피봇팅, 회전, 각변경, 및/또는 제1 블라스팅 셀의 하부 표면 임펠러 휠의 배치; (iii) 피봇팅, 회전, 각변경, 및/또는 제2 블라스팅 셀의 상부 표면 임펠러 휠의 배치; (iv) 피봇팅, 회전, 각변경, 및/또는 제2 블라스팅 셀이 하부 표면 임펠러의 배치; (v) 프로세싱 라인 속도의 증가 또는 감소. 인라인 감지기는 도1에 도시된 바와 같이 2개의 블라스팅 셀(26) 사이에 배치되거나 제2 블라스팅 셀 후에 배치될 수 있다. 예를 들면, 감지기는 2개의 블라스팅 셀 후의 프로세싱 라인에서 하류에 배치되고 스트립의 상부 및 하부 표면 양쪽 위에 잔존하는 스케일의 수준을 감지하도록 적용되고 적어도 부분적으로 감지된 표면 조건(즉 감지된 스케일의 수준)에 기초하는 산화 감지기를 포함할 수 있고 조정은 제1 혹은 제2 셀 운전(즉 임펠러 휠 속도, 임펠러 휠 각도, 임펠러 휠 위치) 또는 프로세싱 라인 속도(즉 스케일 제거기를 통과하는 시트 메탈 전진률)에 가해질 수 있다. 그러한 산화 감지기 중의 하나는 미국 특허 제 2009/0002686호에 공개되어 있고 그 내용이 여기에 참고문헌으로 통합되어 있다. 감지기는 표면 처리 감지기 즉 프로필로미터일 수 있고, 감지되고 제어되는 표면 조건은 처리되는 표면에 따른다. 감지기는 또한 머신 비젼 시스템을 포함할 수 있고, 감지되고 제어되는 표면 조건은 예를 들어 흠, 조각, 잔여물, 금속 덩어리, 분리된 스케일 덩어리, 마모 파편 등의 표면 결점에 따른다. 시트메탈의 상부 표면 및 하부 표면의 표면 조건을 감지하기 위해 하나 혹은 그 이상의 감지기를 사용할 수 있다. 표면 조건의 조합이 감지될 수 있고 각각의 셀의 운전 인자가 바라는 표면 조건을 얻기 위해 변화될 수 있다.

스케일 제거 셀의 다른 실시예에서는, 감지기(160)가 적어도 감지된 표면 조건의 일부에 기초하여 프로세싱 라인 운전 인자의 자동 조절을 가능하게 하는 자동 피드백 기구를 제공할 수 있다. 예를 들면, 감지된 표면 조건에 기초하여, 슬러리 충격률은 예를 들어 Ra 100 미만의 표면 처리와 같은 특정 표면 조건을 생산하도록 제어될 수 있다. 슬러리 충격률은 추진된 슬러리의 토출속도를 변경시키거나 프로세싱 라인 속도, 즉 라인을 통하여 전진하는 시트강에서의 속도를 변경하여 변경될 수 있다. 따라서, 감지된 표면 조건의 일부에 기초하여 스케일 제거 셀을 통하는 시트 재질의 전진률은 원하는 대로 변화될 수 있다. 추가하여 또는 다른 방법으로, 시트메탈의 측면에 대해 추진되는 슬러리의 토출률은 적어도 감지된 표면 조건의 적어도 일부에 기초하여 필요에 따라 변경될 수 있다. 원심형 임펠러를 포함하는 시스템에 대해, 임펠러 휠 속도는 감지된 표면 조건의 적어도 일부에 기초하여 변할 수 있다. 일반적으로 원하는 표면 조건을 얻기 위해서는 다음의 하나 혹은 그 이상이 감지된 표면 조건의 적어도 일부에 기초하여 변화되어야 한다: (i) 피봇팅, 회전, 각변경, 및/또는 제1 블라스팅 셀의 상부 표면 임펠러 휠의 배치; (ii) 피봇팅, 회전, 각변경, 및/또는 제1 블라스팅 셀의 하부 표면 임펠러 휠의 배치; (iii) 피봇팅, 회전, 각변경, 및/또는 제2 블라스팅 셀의 상부 표면 임펠러 휠의 배치; (iv) 피봇팅, 회전, 각변경, 및/또는 제2 블라스팅 셀이 하부 표면 임펠러의 배치; (v) 프로세싱 라인 속도의 증가. 하나 혹은 그 이상의 감지기가 시트메탈의 상부 표면 및 하부 표면을 감지하기 위해 사용될 수 있고 상부 표면 감지 표면 조건 및/또는 하부 표면 감지 표면 조건은 자동 프로세싱 라인 제어 시스템으로 제공될 수 있다.

관련된 적용에서 공개된 바와 같이, 프로세싱 라인은 블라스팅 셀(26)에 인접하게 배치되어 시트메탈(16)을 스케일 제거기로부터 시트메탈을 수용하기 위해 브러싱기 셀(122)을 또한 포함할 수 있다. 상기 브러싱기(122)는 참조에 의해 여기에 통합된 보그스(Voges)의 미국 특허 제 6,814,815에 개시된 타입이 될 수 있다. 브러싱기(122)는 시트메탈(16)의 폭을 가로질러 배치된 다수의 회전 브러시들을 포함하고 있다. 시트메탈(16)이 브러싱기(122)를 통과함에 따라, 상기 브러싱기(122) 내에 있는 회전 브러시들은 시트메탈(16)의 대향하고 있는 상면(106) 및 하면(108)과 접촉하여 대체로 거칠기가 낮고 약간의 방향성을 지닌 균일하게 브러싱되고 블라스팅된 면을 생성한다. 상기 브러시들은 블라스팅 셀(26)에 의해 생성된 면들의 조직을 조절하거나 변경하면서 시트메탈의 대향하고 있는 면을 처리하도록 브러싱기(122) 내에서 분사되는 물과 함께 작동한다. 다른 방법으로서는, 브러싱기(122)는 블라스팅 셀(26)의 상류에 시트 메탈(16)을 스케일 제거기에 앞서 수용하도록 배치될 수 있다. 그러나 브러상기가 스케일 제거기의 하류에 배치되는 것이 바람직하다. 프로세싱 라인이 브러싱 유닛을 가질 필요가 없는 것을 인식하여야 한다.

프로세싱 라인은 또한 브러싱기(122)에 인접하게 배치되어 브러싱기로부터 또는 브러싱 유닛이 설치되지 않거나 배제되었을 때는 슬러리 블라스트로부터 직접 시트메탈(16)을 수용하도록 건조기(124)를 포함할 수 있다. 상기 건조기(124)는 시트메탈(16)이 건조기(124)를 통과함에 따라 시트메탈(16)의 표면으로부터 액체를 건조시킨다. 상기 액체는 행굼 프로세스로부터의 잔존물이다. 프로세싱 라인이 건조기를 가질 필요는 없는 것을 인식하여야 한다.

프로세싱 라인은 또한 건조기(124)로부터 시트메탈(16)을 수용하고 저장 및 운송을 위해 시트메탈을 감기 위해 권취기(126)를 포함할 수 있다.

또 다른 라인 구성/실시예에서는 본 장치에 의해 처리된 시트메탈이 예를 들어 아연도금 또는 도장 등의 코팅으로 더 처리될 수도 있다. 일정 길이의 시트메탈은 도1에 도시된 라인 장치를 재차 통과함으로써 더 처리될 수도 있다.

본 장치가 시트 재질과 다른 형태에서 재질로부터 스케일을 제거하기 위해 적용될 수 있다. 도8은 예를 들어 나중에 튜브로 성형되는 좁고 얇은 스트립 재질(132)로부터 스케일을 제거하는데 적용된 장치를 도시한다. 도8에 도시된 변경된 장치의 적용예에서, 본 발명의 앞에서 기술한 적용예의 동일한 스케일 제거기가 적용되었다. 프라임 부호(')가 추가된 동일한 참조 번호가 본 발명의 앞서 기술한 적용예의 구성요소와 배치 관계를 인식하는데 적용되었다. 도8에서 일정 길이의 스트립(132)은 화살표(134)에 의해 지시된 방향으로 스케일 제거 장치를 통해 이동된다. 임펠러 휠(68', 88')의 회전이 스케일 제거 매체(105')의 접촉면의 폭이 스트립(132)의 길이를 따라 연장되는 곳에 스케일 제거 매체(10')를 추진하는 것을 알 수 있다. 앞에서 서술한 차이를 제외하고, 도8에 도시된 장치의 실시예는 메탈 스트립(132)으로부터 스케일을 제거하는 앞에서 기술한 실시예와 동일한 방법으로 작용한다. 또 다른 방법으로, 회전 휠 쌍이 재질 스트립의 대향하는 표면에 블라스트 존의 폭이 스트립 표면의 폭보다 단지 약간만 크도록 근접하여 조절가능하게 배치될 수 있다. 이러한 다른 방법에서는 휠의 속도는 휠을 스트립 시트메탈의 표면에 근접하여 움직임에 따른 블라스팅 력의 증가를 보상하기 위해 약간 감소된다.

시트메탈 프로세싱 라인이 추가적인 스케일제거 또는 블라스팅 셀 또는 다른 장비를 지원하기 위해 확장 가능하도록, 스케일 셀을 포함하는 프로세싱 라인의 요소는 레일이나 I빔 시스템(170) 위에 장착될 수 있다. 레일이나 I빔은 바닥면 높이에서 설비를 따라 연장되는 레일을 포함한다. 각각의 구성요소는 레일 시스템 위에 결합 그리고/또는 위치시켜 프로세싱 라인의 구성요소의 축방향 이동과 조정을 가능케 하는 마운트(172)를 갖는다. 구성요소가 제거되거나 추가될 때, 라인은 개방되어 구성요소가 제거되거나 추가되고 프로세싱 라인의 변경과 관련된 정지시간을 줄이도록 레일 시스템 아래로 이동될 수 있다. 레일 시스템을 제공함으로써, 프로세싱 라인은 바닥이나 장치의 다른 지지 표면을 가로질러 확장될 수 있고, 따라서 프로세싱 라인의 큰 구성요소를 수용하는데 자체적으로 사용하는 바닥 피트를 제거할 수 있다. 일반적으로, 바닥 피트는 제작하기 비싸고 프로세싱 라인의 구성을 변경하는 운전자의 유연성을 감소시킨다. 프로세싱 라인 구성요소를 장착하기 위한 I빔 혹은 레일 시스템을 제공하는 것은 운전 유연성을 증가시켜 프로세싱 라인의 운전자가 프로세싱 라인이 블라스팅 셀이나 다른 보조 장비의 추가 혹은 제거로 원하는 대로 되도록 크기를 정할 수 있게 해준다.

발명자는 앞에서 기술한 조건하에서 앞에서 기술한 슬러리 블라스팅 스케일 제거 셀을 통과하는 강재 시트메탈을 처리하는 것은 방청 특성이 있는 시트메탈의 처리를 가능케 하는 것으로 결론 지었다. 특히 알루미늄, 크롬, 망간 및 실리콘 요소의 트레이스 량을 포함하는 탄소강이 열간 압연 프로세스에서 사용되었다. 예를 들어 일반 열간 압연 탄소강은 Al-0.03%, Mn-0.67%, Si-0.03%, Cr-0.04%, 나머지 탄소의 화학 조성을 가질 수 있다. 발명자는 앞에서 논의된 스케일 제거 방법의 하나 혹은 그 이상을 사용하는 강의 처리는 위에서 언급한 트레이스 요소의 하나 혹은 그 이상을 포함하는 강 기재에서 매우 얇은 패시베이션 층(-200 A(Angstroms))을 형성하여 처리된 강 시트가 방청 특성을 나타내는 것이 가능하다고 결론 지었다.

비록 여기에 본 발명의 장치와 방법이 발명의 여러 가지 실시예를 언급함에 의해 기술되었지만 아래의 의도된 청구 범위를 넘지 않으면서 본 발명의 기본 개념에 대한 변경과 수정이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다.

12 : 시트메탈 코일
16 : 시트메탈
18: 레벨러
22, 24 : 롤
28 : 테두리 혹은 박스
42 : 상부벽
58, 62 : 슈라우드
60 : 출력축
64 : 모터
68, 88 : 스케일 제거 휠
78, 82 : 임펠러 회전축
84 : 모터
98, 102 : 축
104 : 스케일 제거 매체 공급부
105 : 슬러리
108 : 하부면
112, 114 : 충격 영역
120 : 건조기
160 : 감지기

Claims (28)

1. 슬러리 블라스팅 스케일 제거 셀로 스케일 제거를 거치는 방청 시트메탈 생산 방법으로서,
   상기 방법은,
   시트메탈로부터 산화철 스케일을 제거하기 위해 스케일 제거 셀을 제공하는 단계;
   시트메탈을 시트메탈 길이와 일치하는 방향을 따라 스케일 제거 셀 인클로져를 통해 전진시키는 단계;
   테두리 중공 내부에서 재료가 스케일 제거 셀을 통해 전진함에 따라 시트메탈 폭을 가로질러 시트메탈의 상부표면 및 하부표면 중 적어도 하나에 대한 슬러리 혼합물을 추진시키는 단계;
   시트메탈의 표면으로부터 대체로 모든 스케일을 제거하고, 시트메탈의 스케일 제거된 표면에 실리콘, 알루미늄, 망간 및 크롬을 포함하고 시트메탈의 스케일 제거된 표면의 산화를 방지하는 패시베이션 층을 생성하도록 시트메탈의 상부표면 및 하부표면중 적어도 하나에 대한 슬러리 혼합물 충격을 제어하는 단계;를 포함하고, 시트메탈이 시트메탈의 두께에 의해 분리되는 상부 및 하부표면과 길이와 폭을 갖고, 시트메탈이 철, 실리콘, 알루미늄, 망간 및 크롬을 포함하고, 스케일 제거 셀은 일반적으로 중공의 내부와 인클로져 입구 개구부 및 인클로져 출구 개구부를 갖으며, 인클로져와 인클로져 입구 개구부를 통하여 시트메탈을 수용하고 시트메탈을 테두리를 통하여 전진시키어 테두리 출구 개구부로 나오도록 스케일 제거 셀이 구성되고, 인클로져 입구와 출구 개구부는 시트메탈의 두께와 시트메탈의 폭을 수용하는 크기로 된 방법.
2. 제1항에 있어서, SAE G80 내지 SAE G40의 크기를 갖는 강 입자와 물로 부터 슬러리 혼합물을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 슬러리 혼합물을 생성하는 단계는 SAE G50 크기를 갖는 강 입자와 물로부터 슬러리 혼합물을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 입자 대 물의 비율이 각각의 물 1 갤런에 대해 약 2 파운드 내지 15 파운드의 입자인 방법.
5. 제4항에 있어서, 입자 대 물의 비율이 각각의 물 1 갤런에 대해 약 4파운드내지 10 파운드의 입자인 방법.
6. 제1항에 있어서, 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 약 100 Ra 미만의 표면 처리를 생성하도록 슬러리 충격률을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 슬러리 토출률을 초당 약 100 피트에서 200 피트의 범위로 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 슬러리 토출률을 초당 약 130피트에서 150 피트의 범위로 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 시트메탈이 추진된 슬러리 혼합물을 통하여 지난 후에 시트메탈의 상부표면 및 하부표면 중 적어도 하나에서 표면 조건을 감지하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 시트메탈의 상부표면 및 하부표면 중 적어도 하나에 대한 슬러리 충격률을 적어도 부분적으로 감지된 표면 조건에 기초하여 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 적어도 부분적으로 감지된 표면 조건에 기초하여 시트메탈의 상부표면 및 하부표면 중 적어도 하나에 대한 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 스케일 제거 셀을 통하는 시트메탈의 전진율을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
12. 제10항에 있어서, 적어도 부분적으로 감지된 표면 조건에 기초하여 시트메탈의 상부표면 및 하부표면의 적어도 하나에 대한 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 시트메탈의 표면에 대하여 추진되는 슬러리의 토출률을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 제1항에 있어서, 슬러리 혼합물은 회전 임펠러로 시트메탈의 상부표면과 하부표면 중 적어도 하나에 대해 추진되는 방법.
14. 제13항에 있어서, 시트메탈이 추진된 슬러리 혼합물을 통하여 전진한 후에 시트메탈의 상부표면 및 하부표면 중 적어도 하나에서 표면 조건을 감지하고, 적어도 부분적으로 감지된 표면조건에 기초하여 임펠러의 회전률을 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
15. 제2항에 있어서, 입자의 산화를 방지하기 위해 슬러리 혼합물에 첨가제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 프로세싱 라인의 다른 셀과 공통으로 스케일 제거 셀을 레일 시스템 위에 지지하는 단계를 더 포함하는 방법.
17. 제1항에 있어서, 시트메탈의 상부표면과 하부표면 중 적어도 하나를 포함하는 제1 표면에 인접한 제1 회전축을 갖는 제1 임펠러 휠을 배치하는 단계;
    시트메탈의 제1 표면에 인접한 제2 회전축을 갖는 제2 임펠러 휠을 배치하는 단계;
    슬러리 혼합물을 제1 임펠러 휠과 제2 임펠러 휠에 공급하는 단계;
    제1 휠에 공급된 슬러리 혼합물이 시트메탈의 제1 표면의 전체 폭을 대체로 가로지르는 제1 영역에 대해 회전하는 제1 임펠러 휠에 의해 추진되도록 제1 회전축 주위로 제1 임펠러 휠을 회전시키는 단계;
    제2 휠에 공급된 슬러리 혼합물이 시트메탈의 제1 표면의 전체 폭을 대체로 가로지르는 제2 영역에 대해 회전하는 제2 휠에 의해 추진되도록 제2 회전축 주위로 제2 임펠러 휠을 회전시키는 단계;
    제1 임펠러 휠과 제2 임펠러 휠을 반대 방향으로 회전시키는 단계;
    시트메탈의 길이를 따라 제1 영역이 제2 영역으로부터 이격되도록 제1 임펠러 휠과 제2 임펠러 휠을 시트메탈의 제1표면에 대해 배치하는 단계;를 더 포함하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 제1 임펠러 휠과 제2 임펠러 휠 사이의 중심에 있는 시트메탈로 시트메탈의 폭을 정의하는 반대편 측면 모서리를 근접하게 따라 제1 임펠러 휠과 제2 임펠러 휠을 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
19. 제17항에 있어서, 시트메탈의 제1 표면의 표면 조건을 조절하기 위해 시트메탈의 제1 표면을 향하고 멀어지도록 제1 임펠러 휠과 제2 임펠러 휠을 조절 가능하게 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
20. 제17항에 있어서, 시트메탈이 추진된 슬러리 혼합물을 통하여 전진한 후 시트메탈의 제1표면의 표면 조건을 감지하는 단계를 더 포함하는 방법.
21. 제20항에 있어서, 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 적어도 부분적으로 제1 표면의 감지된 표면 조건에 기초하여 제1 및 제2 휠의 회전률을 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
22. 제19항에 있어서, 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 적어도 부분적으로 제1 표면의 감지된 표면 조건에 기초하여 스케일 제거 셀을 통해 시트메탈의 전진률을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
23. 제17항에 있어서, 시트메탈의 제1 표면과 대향되는 시트메탈의 제2 표면에 인접한 제3 회전축을 갖는 제3 임펠러 휠을 배치하는 단계;
    시트메탈의 제2 표면에 인접한 제4 회전축을 갖는 제4 임펠러 휠을 배치하는 단계;
    슬러리 혼합물을 제3 임펠러 휠과 제4 임펠러 휠에 공급하는 단계;
    제3 임펠러 휠에 공급된 슬러리 혼합물이 시트메탈의 제2 표면의 전체 폭을 대체로 가로지르는 제3 영역에 대해 회전하는 제3 휠에 의해 추진되도록 제3 회전축 주위로 제3 임펠러 휠을 회전시키는 단계;
    제4 휠에 공급된 슬러리 혼합물이 시트메탈의 제2 표면의 전체 폭을 충분히 가로지르는 제4 영역에 대해 회전하는 제4 임펠러 휠에 의해 추진되도록 제4 회전축 주위로 제4 임펠러 휠을 회전시키는 단계;
    제3 임펠러 휠과 제4 임펠러 휠을 반대 방향으로 회전시키는 단계;
    시트메탈의 길이를 따라 제3 영역이 제4 영역으로부터 이격되도록 제3 임펠러 휠과 제4 임펠러 휠을 시트메탈에 대해 배치하는 단계;를 더 포함하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 제3 임펠러 휠과 제4 임펠러 휠 사이의 중심에 있는 시트메탈로 시트메탈의 폭을 정의하는 반대편 측면 모서리를 근접하게 따라 제3 임펠러 휠과 제4 임펠러 휠을 배치하는 단계를 더 포함하는 방법.
25. 제23항에 있어서, 시트메탈의 제2 표면의 표면 처리를 조절하기 위해 시트메탈의 제2 표면을 향하고 멀어지도록 제3 임펠러 휠과 제4 임펠러 휠을 조절 가능하게 배치하는 단계를 더 포함하는 방법
26. 제23항에 있어서, 시트메탈이 추진된 슬러리 혼합물을 통하여 전진한 후 시트메탈의 제2 표면의 표면 조건을 감지하는 단계를 더 포함하는 방법.
27. 제26항에 있어서, 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 적어도 부분적으로 제2 표면의 감지된 표면 조건에 기초하여 제3 및 제4 휠의 회전률을 조절하는 단계를 더 포함하는 방법.
28. 제26항에 있어서, 슬러리 충격률을 제어하는 단계는 적어도 부분적으로 제2 표면의 감지된 표면 조건에 기초하여 스케일 제거 셀을 통하는 시트메탈의 전진률을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.

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