KR100290977B1

KR100290977B1 - 염수를이용한중성전해산세방법

Info

Publication number: KR100290977B1
Application number: KR1019970069257A
Authority: KR
Inventors: 성진경; 정진호; 전재호; 전중환
Original assignee: 홍상복; 포스코신기술연구조합; 신현준; 재단법인포항산업과학연구원
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2001-06-01
Also published as: KR19990050194A

Abstract

본 발명은 열간압연시 열연판의 표면에 발생된 산화피막을 제거하는 산세방법에 관한 것이며; 그 목적은 중성 염수에서 열연강판을 전해산세하여 기존산세공정에서 발생하는 산성폐수 및 산세설비의 부식을 방지할 수 있는 산세방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열연강판을 염수에 침지하고, 이 열연강판에 전류를 인가하여 전해산세하여 이루어지는 염수를 이용한 중성 전해산세방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

염수를 이용한 중성 전해산세방법

본 발명은 열간압연시 판재의 표면에 발생된 산화피막을 제거하는 산세(descaling)방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피막이 있는 열연강판을 염수에 침지시키고 전해반응을 이용하여 산화피막을 제거하는 산세방법에 관한 것이다.

일반적으로 강을 제조하는 공정에는 슬라브를 고온에서 압연하여 적당한 두께의 판재로 제조하는 열간압연공정이 필요하다. 그런데, 이 열연압연공정은 고온에서 실시되기 때문에 판재의 표면에 산화피막이 형성되게 된다.

주로 철 산화물로 구성되는 이 피막은 냉간압연과 같은 후속공정이 실시되기 전에 제거되어야 하는데, 그 방법으로는 주로 황산, 염산, 질산, 불산을 각각 혹은 혼합한 산용액을 이용하여 피막을 제거한다. 이렇듯 산화피막의 제거에는 산이 사용되기 때문에, 산화피막을 제거하는 공정을 산세(picking)라고 한다.

일반적인 열연강판의 산세방법은 다음과 같다. 산세공정 전처리로 산세를 효율적으로 수행하기 위해 열연피막을 기계적인 방법으로 깨주어 산세액의 침투를 용이하게 하고, 산세반응을 촉진시키는 기계적인 디스케링(descaling)을 실시한 다음, 디스케링된 판재를 80℃, 10-15% HCl용액에서 40-60초정도를 침지시켜 산화막을 제거하고 있다. 이러한 기존의 산세공정은 고농도의 산성용액을 사용하는 관계로 설비의 부식이 심각하게 발생하여 산세장비의 수명이 짧으며, 고온 염산 증기 때문에 작업환경이 열악하고, 게다가 산세작업후에 발생하는 고농도 산성폐수를 처리해야 하는 문제가 있다.

본 발명은 기존의 산세공정에서 발생하는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 중성용액에서 전해산세방법을 제시하고, 이에 따라 기존 산세공정에서 발생하는 공해문제를 해결하고 산세장비의 수명을 연장시킬 수 있는 산세방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 부합되는 전해산세공정을 나타내는 일례도이다;

도 2는 본 발명에 이용되는 펄스전류의 특징을 나타내는 모식도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1...전류공급장치 2...음극

3...양극(열연강판) 4...전해용 셀(Cell)

5...염수가열장치 6...염수조

7...염수 8...펌프

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전해산세방법은, 열연강판을 염수에 침지하고, 이 열연강판에 전류를 인가하여 전해산세하는 것이다.

이하, 본 발명을 도 1을 통하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명의 전해산세에 적용되는 재료는 강종에 관계없이 열간압연을 거친 열연강판이라면 어느 것이나 가능하며, 바람직하게는 통상적인 기계적 디스케링(descaling)을 거쳐서 표면피막에 크랙이 많이 발생해 있어 전해용액이 판재의금속표면에 잘 접촉할 수 있도록 처리된 열연강판이다.

이러한 열연강판을 도 1에 도시된 바와같이, 전해셀(4)에 장입한후 열연강판(3)에 양극이 걸리도록 하고, 음극(2)은 전해반응에 안정한 소재를 이용하는데, 그 예로는 구리판, 스테인레스강을 들 수 있다.

전해셀(4)에 있는 염수의 온도는 외부의 염수조(6)에서 조절하고, 펌프(8)를 통하여 염수를 계속 순환시켜서 전해셀(4)의 염수온도를 일정하게 유지한다.

본 발명에 있어, 전해용액으로 염수를 선택한 이유는 염수 내 Na⁺및 Cl^-이온 때문에 염수가 전해액 역할을 충분히 할 수 있기 때문이며, 또한, 염수는 주변에서 흔히 구할 수 있고, 특히, 염수가 중성이므로 설비부식방지 및 폐수처리의 잇점이 있기 때문이다.

이러한 염수의 온도 및 농도는 적절히 조절하여 전해산세공정을 최적화하는 것이 필요하다. 즉, 염수의 온도는 철의 전기화학적인 특성 및 용존산소량을 변화시켜 전기화학적인 반응에 영향을 줄수 있으며, 그 농도는 각 용액에서 전기화학적인 특성을 변화시켜, 전해특성을 변화시킬 수 있다.

본 발명의 실험결과에 의하면, 염수의 온도는 35-65℃, 염수의 농도는 3.5-10%의 범위로 할 때, 표면피막이 떨어지는 정도가 우수하고, 또한 표면조도가 양호하다.

상기와 같은 염수에 침적된 열연강판에 인가하는 전류는 충분한 전해반응이 일어나도록 설정한다. 전해는 양전극에서 금속이온이 전해액으로 이동하는 현상과 그 이온이 용액속에서 확산 이동하는 현상으로 설명할 수 있다. 따라서 인가된 전류밀도가 너무 낮으면 전해가 충분히 일어나지 않아 장시간의 전류를 인가하여야 하고, 전류밀도가 너무 높으면 용액속에서 전류의 흐름이 방해받아 안정적인 전류의 공급이 어려워 진다.

본 발명의 실험결과에 의하면, 열연강판에 인가하는 전류는 1.2-2.0A/cm²으로 하는 것이 전류인가 시간을 줄여 경제적이고, 열연경판의 표면거칠기를 확보할 수 있다.

이와같이 강판에 전류를 인가할 때 직류펄스를 인가하는 것이 보다 바람직하며, 이때의 직류펄스는 듀티싸이클(duty cycle)를 60%이하로 하는 것이 좋다.

듀티싸이클은 도 1에 도시된 펄스전류의 폭(11)/펄스전류의 주기(9)의 비로서, 전류가 인가되는 시간과 두 펄스사이의 전기가 걸리지 않는 시간사이의 비를 말한다.

따라서, 펄스를 이용하여 전해산세를 실시할때는 이 두 현상이 적절하게 최적화되어야 한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 실시예에 있어 산세의 품질평가는 산세정도, 최대표면조도 등을 이용하였다. 산세정도란 중성산세를 한 후 표면피막이 떨어져 나간 양으로 결정하였으며, 그 기준은 다음과 같다.

95%이상: 양호(○), 80-95%: 보통(△), 80%이하: 불량(×)

이러한 판단을 내린 근거는 전해산세 후 표면피막이 떨어져 나간 양이 95%이상인 경우에는 산세후 수세등으로 나머지 피막이 다 떨어져 나갔기 때문이다.

한편, 최대 표면조도란 전해 산세중에 전해가 표면에서 얼마나 균일하게/국부적으로 진행되었는지를 나타내는 지표로 아래와 같은 기준으로 구분하였다.

최대 조도값이 40㎛이하- 양호(○), 40-70㎛-보통(△), 70㎛이상- 불량(×)

[실시예 1]

인가전류량 및 전해시간을 결정하기 위하여 열연강판의 중성 전해산세를 50℃, 5% NaCl에서 표면피막이 떨어져 나간 양이 100%일때까지 산세한 다음, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

전류밀도(A/cm²)	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4
산세완료시간(초)	125	55	45	45	45
산세정도(%)	○	○	○	○	○
최대표면조도(㎛)	○	○	○	△	×
전류공급	안정	안정	안정	안정	불안정

상기 표1에 나타난 바와같이, 전류밀도가 0.8 A/cm²일 경우에는 전류밀도가 너무 적어 장시간 전류를 인가하여야 100% 산세가 가능한 반면에 인가전류밀도가 1.2-2.0 A/cm²일 경우에는 기존 산세시간과 유사한 시간에서 산세가 일어났다.

한편, 인가전류밀도가 2.4 A/cm²일 경우에는 과전류로 인하여 표면에 다량의 기포가 발생하여 전류의 흐름이 방해받아 안정적인 전류의 공급이 어려웠다. 그리고, 인가전류밀도가 높은 경우에는 국부적인 전해가 많이 진행되어 표면 거칠기 특성이 불량하였다.

[실시예 2]

염수의 온도 및 농도를 결정하기 위하여 열연강판의 중성 전해산세를 하기 표 2와 같이 용액의 온도별, 농도별로 직류조건에서 1.6A/cm²의 전류를 인가하여 50초간 실시한 다음, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

온도(℃)농도(%)	25	35	50	65	80
1	산세정도(%)	×	×	△	△	△
1	최대표면조도(㎛)	측정불가	측정불가	△	△	△
3.5	산세정도(%)	×	△	○	○	△
3.5	최대표면조도(㎛)	측정불가	○	○	△	×
5	산세정도(%)	△	△	○	○	△
5	최대표면조도(㎛)	×	△	○	○	×
7.5	산세정도(%)	△	○	○	○	△
7.5	최대표면조도(㎛)	○	○	○	△	×
10	산세정도(%)	△	○	○	○	△
10	최대표면조도(㎛)	○	○	△	△	×
15	산세정도(%)	△	△	○	○	△
15	최대표면조도(㎛)	△	△	△	×	×

일반적으로 염수의 농도는 염소 및 나트륨 이온농도와 밀접히 관계가 있어 그 농도가 높을수록 전해질의 저항이 줄어들어 전해시 용액에서 소모되는 저항열을 감소하는 장점이 있는 반면, 염수농도의 증가는 염소이온을 증가시키며 이 염소이온은 국부적인 전해를 증가시켜 상기 표 2에 보이는 바와 같이, 표면조도가 열악해짐을 알 수 있다.

또한, 염수의 온도의 경우도 온도에 따른 전기화학적인 특성변화로 전해산세의 특성을 변화시킴을 알 수 있다. 즉, 온도가 너무 낮거나, 염수농도와 적절히 조절이 안되면 열연강판위에 산화피막이 그대로 남아있어 표면조도을 측정할 수 없을 정도이다.

[실시예 3]

최적전해조건을 알아보기 위해 50℃, 5% NaCl에서 1.6A/cm²의 전류를 인가하여 총통전시간을 40초로 하고, 아래 표 3과 같은 직류펄스파형의 변화에 따른 산세정도 및 최대표면조도를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

주파수(Hz)듀티(%)	20	40	60	80	100
20	산세정도(%)	○	○	○	○	○
20	최대표면조도(㎛)	○	○	○	○	○
40	산세정도(%)	○	○	○	○	○
40	최대표면조도(㎛)	○	○	○	○	○
60	산세정도(%)	○	○	○	○	○
60	최대표면조도(㎛)	○	○	○	○	○
80	산세정도(%)	△	△	○	○	○
80	최대표면조도(㎛)	○	○	○	○	○
100(직류)	산세정도(%)	△	△	△	△	△
100(직류)	최대표면조도(㎛)	○	○	○	○	○

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 주파수는 전해산세특성에 큰 영향을 주지 못하나, 듀티싸이클은 60%이하에서 양호한 산세특성을 나타냄을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 중성용액인 염수를 이용하여 열연강판의 중선 전해산세처리를 함으로써, 기존 산세라인에서 발생하는 공해문제를 해결하고 또한 산세설비의 장수명화에 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims

열연강판을 산세하는 방법에 있어서,

상기 열연강판을 온도가 35~65℃의 범위이고 농도가 3.5~10%의 범위인 염수에 침지하고, 이 열연강판에 60%이하의 듀티싸이클(duty cycle)로 전류를 1.2~2.0 A/㎠의 전류밀도 범위에서 인가하여 전해산세함을 특징으로 하는 염수를 이용한 중성 전해 산세방법.