When the galvanized steel strip is produced through a continuous hot-dip galvanizing process, the thickness of the adhered zinc film is controlled by a gas wiping process. But the gas wiping process causes two technically serious problems; namely the edge overcoating and check mark.
In the present study, to find out the cause and technical methods to improve the edge overcoating and check mark problems, the 3-D unsteady compressible turbulent flow field in the continuous hot-dip galvanizing system is simulated by using a commercial CFD software, STAR-CD. The simulation results for the impinging pressure and the shear stress on the steel strip surface are used to calculate the thickness of the adhered zinc film by the noble integral analysis method of the boundary layer momentum equation.
The calculation result demonstrates that the edge overcoating is caused by the alternating vortex structure developed by the collision of two opposing jets in the outer free space. And it shows that tangentially installed cylinder at the lower lip of the air knife nozzle, which is placed in the region outside the steel strip where the two opposing jets are not blocked by the steel strip, is significantly more effective than the edge baffle plate for reduction of the edge overcoating.
In addition, it was also found that the check mark is caused by the alternating vortices of two groups which generated on the steel strip in the central region. And it was shown that by changing the jet exit angle, the check mark can be significantly reduced.
아연도금강판은 연속식 용융아연도금 공정에서 생산되며, 이때 강판의 표면에 부착된 용융아연의 도금량은 가스와이핑법을 통해 조절된다. 20세기 중엽 실용화된 가스와이핑법은 우수한 생산성과 도금량조절의 편이성으로 최근에는 거의 모든 연속식 용융아연도금 공정에서 사용되고 있지만, 도금강판의 도금박막에 단부영역 과도금 현상과 중앙영역 표면 얼룩무늬 현상이 발생하는 문제가 있다. 본 연구에서는 단부 과도금 현상과 표면 얼룩무늬 현상의 원인규명과 대책수립을 위해, 상용코드인 STAR-CD를 사용해 연속식 용융아연도금 공정에 대한 3차원 비정상 압축성 난류유동을 계산하였고, 계산결과로 나온 질소가스의 충돌압력데이터와 전단응력데이터를 사용해 용융아연의 도금두께에 대한 지배방정식을 풀었다. 계산결과는 단부 과도금 현상의 원인이 강판의 단부근방에서 발생하는 주기적인 와동임을 보여주었다. 그리고 강판이 두 에어나이프 사이를 가로막고 있지 않은 영역의 에어나이프에 설치한 실린더가 강판의 단부근방에 설치한 차폐막보다 단부 과도금 현상을 방지하는데 매우 효과적임을 보여주었다. 또한 표면 얼룩무늬 현상의 원인이 강판 중앙부에서 발생하는 주기적인 와동임을 알 수 있었다. 그리고 에어나이프로부터 분사된 제트의 분사각을 변경하는 것은 표면 얼룩무늬 현상을 방지하는데 매우 효과적임을 알 수 있었다.
