KR0143488B1

KR0143488B1 - 알카리 탈지용액 온라인 분석시스템

Info

Publication number: KR0143488B1
Application number: KR1019940040300A
Authority: KR
Inventors: 소재춘; 신을호
Original assignee: 김만제; 포항종합제철주식회사; 신창식; 재단법인산업과학기술연구소
Priority date: 1994-12-31
Filing date: 1994-12-31
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR960024369A

Abstract

알카리탈지용액 온라인 분석시스템에 관한 것이며, 이시스템은 시료재취용기 : 제1 및 2비이커, 복수의 정량공급기, 복수의 자동적정기, 및 제어장치로 구성된다. 시스템은 종래의 인라인으로 측정되던 pH 및 전기전도도를 온라인측정 할 수 있음과 동시에, 종래 측정할 수 없었던 염소이온의 농도등도 분석가능하다. 상기 시스템을 이용하여 알카리탈지용액을 온라인 분석하는 방법 역시 제공된다.

Description

알카리 탈지용액 온라인 분석시스템

제1도는 기존의 탈지용액 On-line 분석시스템의 구성도

제2도는 본 발명에 의한 분석방법을 나타낸 흐름도

제3도는 본 발명에 의한 시스템의 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 51, 52 : 시료채취용기 2 : 알카리세정탱크

3, 4, 53, 54, 55, 56 : 파이프배관

5, 10, 18, 19, 63, 72, 73, 85, 86 : 펌프

6, 59, 60 : 백필터 7, 61, 62 : 히터

8, 68, 81 : ph메터 9, 70 : 전기전도도측정기

11 : 정량펌프

2, 20, 21, 27, 28, 29, 30, 65, 66, 74, 75, 79, 87, 88, 95, 96, 97, 98, 99, 100 : 튜브

13, 67, 77 : 비어커 14, 38, 78 : 전극지지판

16, 82 : 이온선택전극 17, 71, 84 : 교반기

22, 76, 76' : 세척수 저장통 23, 89, 92, 91 : 저량공급기

25, 26, 90, 93, 94 : 자동적정기

31, 101 : 비이커자동교환장치

83 : 백금(Combinde Pt) 전극 102 : 컴퓨터

본 발명은 알카리 탈지용액 온란인 분석시스템에 관한 것이며, 보다 상세히는 제철소 냉간압연 공정에서 냉간압연을 마친 강판표면에 잔류하는 압연유 및 각종 부착물들을 제거하기 위한 목적으로 사용하는 알카리탈지용액의 제 조건(pH, 전알카리도, 유효알카리도, 전기도전율, Ca²⁺, Mg²⁺양에 다른 첨가제 투입량, 연소이온의 농도)들의 분석과정을 시료용액의 재취부터 시료전처리 및 최종 분석까지를 완전자동화한 알카리 탈지용액 온라인 분석시스템에 관한 것이다.

일반적으로 냉연강판은 특정 목적에 맞게 설계된 기계적 성질과 깨끗하고 미려한 표면이 요구되는 철강제품이다. 이와 같은 냉연제품은 대부분의 경우 도금 및 도장등의 후처리 공정을 거쳐 표면피복을 실시한 후 직종 제품화되기 때문에, 그 표면 현상은 기계적 성질과 함께 제품의 질을 결정하는 주요인이 되고 있으며, 강판표면에 부착된 각종 오염물질들을 완전히 제거하는 일은 우수한 제품의 생산을 위한 필수적인 과정이다.

보통 냉간압연 공정을 거친 강판의 표면에는 압연유, 그리스, 철분 및 여러가지 물질들이 부착되게 되는데, 이러한 부착물들이 완전히 제거되지 않고 소둔공정으로 넘어가면 연소하여 탄화물로 변화한후 강판표면에 잔류되어 이후에 실시될 도장 및 도금처리시 제품에 치명적인 결함을 주는 원인이 된다. 따라서 냉연공장에서는 가성소다나 올소규산소다 등과 같은 알카리용액을 사용하여 알카리 세정 및 전해세정법으로 비누화 반응을 일으켜 탈지공정에서 이들을 제거 시켜주고 있으며 용액관리를 위하여 pH, 전기도전율, 전알카리도, 유효알카리도, 탈지용액 중의 CI^-이온의 농도등의 항목을 공정분석하여 일정하게 관리하고 있다.

그러나 탈지용액 분석의 전과정을 수작업으로 수행할 경우 분석결과의 피드백이 지연되고 이로 인하여 용액 농도중 제 조건을 정확히 유지관리하기 어려울 뿐만 아니라 용액농도 편차에 따른 탈지성의 불량, 표면 결함등이 발생되게 되어 탈지용액의 제 농도를 자동으로 신속하게 분석할 수 있는 분석시스템의 개발이 요구되고 있다.

근래에는 제1도에서와 같이 KS 및 JIS등에 규격화되어 있는 습식분석방법에 의한 측정 방법을 도입, 탈지용액중의 pH, 전기도전율, 전알카리도, 유효알카리도, 용액 중의 Ca²⁺, Mg²⁺의 함량 측정 및 그 함량에 따른 킬레이트제(첨가제)투입량 측정등의 전 분석과정을 완전 자동화한 탈지용액 온라인 분석장치가 개발되어 사용되고 있는데, 이러한 기존의 장치는 먼저 시료 용액을 배관을 통하여 측정장치가 있는 곳까지 순환시키면서 인라인(In-Line)상에서 pH와 전기도전율을 측정하고, 시료용액 5ml를 샘플링 한 다음, 증류수로 일정 비율로 희석하고 0.1N-HCI로 산염기적정을 행하여 전알카리도 및 유효알카리도를 동시에 구한후 트리스완충용액(Tris butter solution)을 일정량 가하여 pH 값이 9.5∼10.5 사이에 오도록 한 다음 EDTA 용액으로 킬레이트적정을 실시하여 용액중의 Ca²⁺, Mg²⁺의 양을 측정, 이 측정값으로 부터 이들 금속이온들을 봉쇄하는데 필요한 킬레이트제 투입량을 구하도록 한 알카리 탈지용액 온라인 분석장치이다.

이같은 종래의 장치를 첨부도면에 의거 보다 상세히 설명하면 제1도에서와 같이 먼저 측정장치 하단에 시료 채취용기(1)를 설치한후 각각 알카리 세정탱크(2)와 파이프 배관(3, 4)을 통해 서로 연결시키고 압축배관(3) 중간에는 펌프(5)와 백필터(6) 및 히터(7)를 설치한다. 또한 출측배관(4) 중간에는 pH매토(8), 전기전도도측정기(9), 펌프(10)를 설치하고, 시료채취용기(1) 상단에는 정량펌프(11)를 설치하여 튜브(12)로 비이커(13) 상단에 설치된 전극지지판(14)에 연결고정 시킨 다음 전극지지판(14)중앙에 pH전극(15) 및 이온선택전극(16) 그리고 교반기(17)가 설치, 고정되어 있다.

한편, 비이커(13)의 우측에는 2대의 펌프(18, 19)를 설치하여 튜브(20, 21)로 연결시키고, 펌프(18)는 세척수 저장통(22)과 상호 연결, 세척수를 공급하도록 하고, 펌프(19)는 배수구와 연결시켜 비이커에 남은 폐액을 배출시킬수 있도록 하는 한편, 비이커(13)의 우측에는 완충용액 정량공급기(23) 및 증류수 정량공급기(24), 0.1N-HCI이 담긴 자동적정기(25) 및 EDTA용액이 담긴 자동적정기(26)등을 설치하여 튜브(27, 28, 29, 30)를 이용 전극지지판(14)에 고정시키며, 비이커(13) 하단에는 비이커 자동교환장치(31)를 부착시켜 32개의 비이커까지 자동으로 교체할 수 있도록 구성되어 있다.

상기와 같은 종래의 장치는 온란인 상에서 자동으로 많은 측정항목들을 동시에 측정할 수 있다는 장점을 갖고 널리 이용되고 있지만, 탈지공정에서 중요한 관리항목중의 하나인 염소이온에 대한 분석이 불가능함으로 탈지용액중에 함유된 염소이온에 대한 결함발생원을 억제하지 못하여 계속적으로 염소이온의 작용에 의한 정상 흠(rust)이 발생되는 문제점이 있었다. 일반적으로 탈지용액에 함유되어 있는 염소이온은 탈지용액중에 공존하고 있는 금속이온들과 반응하여 결정수를 가진 염을 형성한후 강판표면에 잔류되게 되면 소둔공정에서 800∼900℃의 열에 의해 결정수를 읽게 되며 제품출하를 위하여 냉연제품을 야적장에 보관시 공기중에 있는 수분을 흡수하여 점상흠(Rust)를 발생시키는 핵으로 작용하는 것으로 밝혀져 있다. 따라사 탈지용액중의 염소이온의 농도를 엄격히 관리해 줘야하나 종래의 측정장치로는 염소이온의 분석이 불가능하여 이러한 문제점을 해결하지 못하였다.

이에 본 발명의 목적은 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 종래의 장치로 분석이 가능하였던 측정항목들은 물론 염소이온의 농도까지도 동시에 측정할 수 있는 보다 개선된 알카리탈지용액 온라인 분석시스템을 제시하는데 있다.

본 발명의 일견지에 의하면, 탈지라인의 알카리세정조 및 전해세정조가 연결되어 이들로 부터 시료를 공급받는 시료채취용기 : 상부에 전극지지판이 설치되어있으며, 상기 시료채취용기로부터 이송된 시료에 대하여 pH 및 전기전도도로 측정하기 위한 pH측정기 및 전기전도도 측정기의 각 전극 및 교반을 위한 교반기가 상기 전극 지지판을 관통지지되어 내장되어 있는, 제1 비이커 : 상부에 전극 지지판이 설치되어 있으며, 제1 비이커와의 사이에 설치된 샘플링 유니트에 의해 상기 제1 비이커로 부터 분취한 시료에 대하여 전알카리도, 유효알카리도, 염소이온농도, Ca2+ 및 Mg2+량을 측정하기 위한 이온선택전극, 백금(combined Pt전극), 교반기 및 적정용액 공급관이 상기 전극지지판을 관통지지되어 내장되어 있는 제2 비이커 : 상기 제2 비이커와 연결되어 제2 비이커에 증류수, 침전분사제 및 완충용액을 정량 공급하는 복수의 정량 공급기 : 및 상기 제2 비이커와 연결되어 제2 비이커에 질산은 용액, 황산용액 및 EDTA 적정액 각각을 자동으로 적정하는 복수의 자동적정기 : 를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 탈지라인으로부터 시료용액을 제1 비이커에 채취하는 단계 : 제1 비이커내에서 채취된 시료에 대하여 pH 및 전기전도도를 측정하는 단계 : 상기 제1 비이커로부터 일정량의 시료용액을 제2 비이커로 이송시키는 단계 : 상기 제2 비이커로 이송된 시료용액을 증류수로 희석시킨 다음 회석된 시료용액에 대하여 0.05N H₂SO₄용액으로 산-염기 적정을 실시하여 전 알카리도 및 유효알카리도를 동시에 구하는 단계 : 침전분산제인 플리비올용액을 가한후 백금(combined Pt)을 사용하여 AgNO₃용액을 적정하여 변곡점에 도달할 때까지 AgNO₃의 소모된 ml로 부터 염소이온의 농도를 구하는 단계 : 완충용액을 첨가하여 pH값을 9.5∼10.5로 조정한 후 EDTA용액으로 이온선택전극을 이용 킬레이트 적정을 실시하여 용액중의 Ca²⁺및 Mg2+량을 측정하는 단계 :를 포함하는 알카리 탈지용액 온라인 분석방법이 제공된다.

이하, 본발명은 첨부 도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 분석방법은 제2도의 흐름도에서와 같이 먼저 시료용액을 배관을 통하여 측정장치가 있는 곳까지 순환시키면서 일정량의 시료 용액을 제1 비이커(67)에 샘플링한 후 pH측정기(68)와 전기전도도 측정기(70)로 pH와 전기 전도도를 측정한다. 측정이 완료되면 다시 샘플링유니트(80)를 이용하여 시료용액 5ml를 왼쪽에 위치한 제2 비이커(77)에 분취한후 증류수 45ml를 가하여 일정비율로 희석시킨 다음 0.05N-H2SO4으로 산-염기적정을 실시하여 전알카리도 및 유효알카리도를 동시에 구한다. 알카리도의 측정이 완료되면 첨전분산제인 0.5%- 폴리 비올용액(Poly viol solution)을 5ml 가한후 백금(Combined Pt) 전극(83)을 사용하여 0.1N-AgNO₃적정액으로 하여 적정을 실시하여 염소이온의 농도를 구하고, 다스 트리스 완충용액(Tris buffer solution)을 일정량 가하여 pH값이 9.5∼10.5 사이에 오도록 한다음 0.01N-EDTA용액으로 킬레이트 적정을 실시하여 용액중의 Ca²⁺, Mg²⁺의 양을 측정, 이 측정값으로 부터 금속이온들을 봉쇄하는 데 필요한 킬레이트제 투입량을 구할 수 있는 것이다.

제3도는 본발명에 의한 분석시스템의 일실시예를 도시한 것이다.

측정장치의 하단에 시료 채취용기(51, 52)가 설치되어 각각 탈지라인의 알카리 세정탱크 및 전해세정탱크와 파이프 배관(53, 54, 55, 56)과 서로 연결되며 입측배관(53, 55) 중간에는 펌프(57, 58)와 백필터(59, 60) 및 히터(61, 62)가 설치되어 있다.

시료채취용기(51, 52) 상단에는 펌프(63, 64)가 설치되어 튜브(65, 66)에 의해 제1 비이커(67) 상단에 설치된 전극지지판(38)에 연결고정 되어 있으며, 전극지지판(38) 중앙에는 pH전극(68) 및 온도계(69), 전도도 측정용 전극(70) 그리고 교반기(71)가 설치, 고정되어 있다. 한편, 제1 비이커(67)의 우측에는 2대의 펌프(72, 73)가 설치되어 튜브(74, 75)로 연결되고 펌프(72)는 세척수 저장통(76)과 상호 연결, 세척수를 공급하도록 하고, 펌프(73)는 배수구와 연결되어 비이커에 남은 폐액을 배출시킬 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 제1 비이커(67)의 좌측에는 제2 비이커(77)가 설치되고 비이커 상단에 형성된 전극지지판(78)에 튜브(79)로 상호 연결되어 있으며, 튜브(79) 중간에 샘플링유니트(80)이 고착되어 있어, 전극지지판(78) 중아에는 pH전극(81) 및 이온선택전극(82), 배금(Combined Pt) 전극(83) 그리고 교반기(84)가 설치되어 있다.

제2 비이커(77)의 좌측에는 2대의 펌프(85, 86)를 설치하여 튜브(87, 88)로 전극지지판(78)과 상호 연결되면, 펌프(85)는 세척수 저장통(76+)과 상호, 연결, 세척수를 공급 하도록 펌프(86)는 배수구와 연결되어 비이커에 남은 폐액을 배출시킬 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 제2 비이커(77)의 좌측 하단부에는 폴리비올(Poly viol)용액 정량 공급기(89), AgNO₃용액 자동적정기(90), 완충용액 정량공급기(91) 및 증류수 정량공급기(92) 0.05N-H2SO4이 담긴 자동적정기(93) 그리고 EDTA 용액이 담긴 자동적정기 (94)등이 설치되어 튜브(95, 96, 97, 98, 99, 100)를 이용 전극지지판(78)에 고정되어 있다. 비이커(77) 하단에는 비이커 자동교환장치를 부착시켜 32개의 비이커까지 자동으로 교체할 수 있도록 구성한다.

이상과 같이 구성되는 본발명의 알카리 탈지용액은 온-라인 분석시스템의 작동방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도에 도시한 바와 같이, 먼저 펌프(57, 58)가 작동하여 탈지공정의 알카리 세정탱크와 전해세정탱크로 부터 탈지용액을 파이프 배관(53, 54, 55, 56)을 통하여 시료채취용기(51, 52)를 거쳐 순환되도록 한후, 펌프(63, 64)를 선택적으로 가동시켜 분석하고자 하는 탈지용액의 일정량을 비이커(67)에 샘플링한다.

샘플링이 완료되면, pH측정기(68)와 전기전도도 측정기(70)를 이용하여 시료용액의 pH 값과 전기전도도 값을 측정한 후, 샘플링 유니트(80)를 작동시켜 제1 비이커(67)로 부터 정확히 5ml의 탈지용액을 제2 비이커(77)에 분취하고 증류수 정량공급기(92)로 부터 증류수 45ml를 공급하여 시료용액을 일정비율로 희석시킨다. 시료용액의 희석이 완료되면, 0.05N-H₂SO₄용액이 담긴 자동적정기(93)를 작동시켜 pH전극(81)을 이용 산염기 적정을 실시하여 변곡점이 2개인 적정곡선을 얻게 되며 이때 각각의 변곡점까지의 0.05N-H₂SO₄용액의 소모 ml 수로 부터 계산식에 의거 전알카리도 및 유효알카리도 값을 구하게 된다.

전알카리도와 유효알카리도 측정이 완료되면, 정량공급기(89)를 작동시켜 침전분산 제인 0.5%- 폴리비올용액을 5ml가한후 백금(Combined Pt)전극(83)을 사용하여 0.1N-AgNO3 적정액이 담긴 자동 적정기(90)로 하여 적정을 실시하여 변곡점에 도달할 때 까지의 AgNO3의 소모 ml수로 부터 계산식에 의거 염소이온의 농도를 구하게 된다.

염소이온을 측정한 다음 다시 완충용액 정량공급기(91)를 이용하여 트리스 완충용액을 일정량 가하여 pH값이 9.5∼10.5 사이에 오도록 한 다음 0.1N-EDTA 적정액이 담긴 자동적정기(94)를 작동시켜 이온선택전극(82)을 이용 킬레이트 적정을 실시하면 변곡점이 2개인 적정곡선을 얻게되고, 이때 각각의 변곡점까지의 EDTA용액 소모 ml수로 부터 Ca2+ 및 Mg2+양을 구하게 된다. 모든 측정이 완료되면, 펌프(72, 73, 85, 86)를 작동시켜 비이커(67, 77)에 남아 있는 용액의 자동배출 및 자동세착을 수행하게 되며, 비이커(13)의 자동세척이 끝나면 비이커 자동교환장치(101)가 가동하여 비이커를 새것으로 교체하여 다음 측정을 위한 준비를 완료한다. 이런한 모든 측정과정은 컴퓨터(102)에 의해서 제어된다.

이상과 같이 작동되는 본발명은 탈지용액의 공정관리에 필요한 7가지 측정항목들을 온라인상에서 자동으로 측정하여 그 값들은 신속하게 조업부서에 피드백 할 수 있어 탈지용액의 농도 편차에 의한 탈지성 불량 및 점상흠(Rust) 발생원인을 제거할 수 있으며, 탈지용액중에 함유된 염소이온의 양을 정확히 측정하여 염소이온의 농도에 따른 상응한 조치를 취할 수 있도록 해주므로서 염소이온의 영향에 의해 발생되는 점삼 흠 발생 요인들을 근원적으로 제거하므로서 실수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

탈지라인의 알카리세정조 및 전해세정조와 연결되어 이들로 부터 시료를 공급받는 시료채취용기(51)(52) : 상부에 전극지지판(38)이 설치되어 있으며, 상기 시료채취용기(51)(52)로 부터 이송된 시료에 대하여 pH 및 전기전도도를 측정하기 위한 pH측정기(68) 및 전기전도도 측정기(70)의 각 전극 및 교반을 위한 교반기(71)가 상기 전극지지판을 관통지지되어 내정되어 있는 제1 비이커(67) : 상부에 전극지지판(78)이 설치되어 있으며, 제1 비이커(67)와의 사이에 설치된 샘플링유니트(80)에 의해 상기 제1 비이커(67)로 부터 분취한 시료에 대하여 전알카리도, 유효알카리도, 염소이온농도, Ca²⁺및 Mg²⁺량을 측정하기 위한 이온선택 전극(82), 배금(Combined Pt)전극(83), 교반기(84) 및 적정용액 공급관이 상기 전극지지판을 관통지지되어 내장되어 있는 제2 비이커(77) : 상기 제2 비이커(77)와 연결되어 제2 비이커에 증류수, 침전분산제 및 완충용액을 정량공급하는 복수의 정량 공급기(89)(91)(92) : 상기 제2 비이커(77)와 연결되어 제2 비이커에 질산은 용액, 황산용액 및 EDTA적정액 각각을 자동으로 적장하는 복수의 자동적정기(90)(93)(94) : 및 측정과정을 제어하는 제어장치(102) :를 포함하여 구성되는 알카리탈지용액 온라인 분석시스템
탈지라인으로부터 시료용액을 제1 비이커(67)에 채취하는 단계 : 제1비이커(67)내에서 채취된 시료에 대하여 pH 및 전기전도도를 측정하는 단계 : 상기 제1 비이커로부터 일정량의 시료용액을 제2 비이커(77)로 이송시키는 단계 : 상기 제2 비이커로 이송된 시료용액을 증류수로 희석시킨 다음 희석된 시료용액에 대하여 0.05N H₂SO₄용액으로 산-염기적정을 실시하여 전 알카리도 및 유효알카리도를 동시에 구하는 단계 : 침전분산제인 플로비올용액을 가한후 백금(combined Pt)을 사용하여 AgNO₃용액을 적정하여 변곡점에 도달할 때까지 의 AgNO₃의 소모된 ml로부터 염소이온의 농도를 구하는 단계 : 완충용액을 첨가하여 pH값을 9.5∼10.5로 조정한 후 EDTA용액으로 이온선택전극을 이용 킬레이트 적정을 실시하여 용액중의 Ca²⁺및 Mg²⁺량을 측정하는 단계:를 포함하는 알카리 탈지용액 온라인 분석방법