KR100358941B1 - 강판산세공정의산농도자동제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소에서 생산되는 강판표면상의 산화철피막을 산세제거하기 위한 산세공정에 있어서, 산탱크의 산농도를 일정하게 자동제어하여 관련 산세공정의 조업능률 및 산세품질을 향상시킬 수 있는 강판 산세공정의 산농도 자동제어 방법에 관한 것이다.

본 발명은 강판표면을 산세처리하는 산세공정에 있어서, 처리대상 강판의 강종 및 크기별로 산 소모량을 계산하는 단계와, 상기 산 소모량의 계산모델에서 발생하는 오차를 수정하는 단계와, 상기 산 소모량에 상응하는 산탱크내의 산농도변화를 예측하여 산탱크내의 산농도가 일정하게 유지되도록 할 수 있는 산투입량을 계산하는 단계와, 상기 계산된 산투입량으로 산탱크내에 산을 보충해 넣는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 산세공정의 산농도 자동제어 방법을 제공한다.

Description

강판 산세공정의 산농도 자동제어 방법

본 발명은 산세공정에서 소모되는 산의 질량을 정확히 계산, 예측하여 자동으로 산탱크에 투입될 산의 양을 계산하여 산탱크 내의 산농도를 일정한 설정치 이내로 제어하는 방법으로서, 산세처리를 하는 철강공정 및 그밖의 산을 다루는 공정에서 유리하게 이용될 수 있는 강판 산세공정의 산농도 자동제어 방법에 관한 것이다.

제철소의 냉연/열연/스테인레스 공장에 있어서는 그 생산제품에 대한 열처리공정시 발생하는 산화철피막을 제거할 목적으로 산세공정을 수행하며, 특히 스테인레스 강판의 소둔산세 공정은 황산, 질산 및 불산을 사용하여 강판표면을 산세처리하는 것으로 이루어진다.

이러한 산세공정에 있어서 일정한 산세품질을 이루어내기 위해서는 산탱크의 산농도를 적정하게 관리해 주어야 하는 바, 종래에는 이를 위해 작업자가 일정시간마다 산탱크내의 산을 샘플링하여 이를 산분석실로 가져 가서 산농도를 분석한 후 더 투입될 산을 작업자가 임의로 결정하여 산을 공급하였다. 그러나, 현재는 산회수 설비가 도입되어 폐산을 회수하여 재사용하는데, 재생산된 산(이하 "재산"이라 칭함)의 산농도가 일정하지 않기 때문에 재산을 투입하여 산탱크의 산농도를 일정하게 관리한다는 것은 극히 어려운 일이다.

상술한 바와 같이 현재까지의 산세공정에 있어서는 관련 작업자가 일정주기로 산탱크내의 산농도를 샘플링하여 그 작업자의 현장 감각으로 산농도를 맞추어 주고 있기 때문에 산농도 관리상의 오차가 크고, 더욱이 산회수 설비의 도입으로 재산을 사용함에 따라 작업자가 현장 경험을 바탕으로 산농도를 적정하게 관리하는 것이 거의 불가능하게 된 실정인 바, 이에 본 발명은 작업자의 경험을 통한 산농도 관리 방식에서 발생할 수 있는 오차를 줄임으로써 제품의 산세품질을 향상 시키는동시에 재산을 사용할 때에도 정확한 산농도관리를 가능하게 하여 주고, 자동조업을 통한 작업자의 부하경감과 작업의 표준화를 통한 조업의 질적 향상을 가져 올 수 있는 강판 산세공정의 산농도 자동제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있는 것이다.

도1은 스테인레스 소둔산세공장의 산세공정도,

도2는 산 소모량 계산 모델의 기능블럭도,

도3은 산 투입량 모듈의 계산과정도,

도4는 농도수정 계산 모델의 기능블럭도,

도5는 농도수정 계산 모델의 계산과정도,

제6도는 산손실 계산 모델의 실험결과 그래프이다.

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1 혼산조 2 : 제2 혼산조

3 : 제1 혼산탱크 4 : 제2 혼산탱크

5 : 열교환기 6 : 강판

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술내용을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

강판표면의 산화철피막을 제거하기 위해서 강판은 산세공정을 거친다. 도1은 본 발명이 적용되는 일반적인 산세공정을 나타내는 그림으로서, 일반적으로 산세장치는 강판의 산세를 수행하는 제1 혼산조(1)와 제2 혼산조(2), 혼산을 저장 및 순환시키는 제1 혼산탱크(3)와 제2 혼산탱크(4), 혼산용액의 온도를 유지시키는 열교환기(5)를 포함하는 구성으로 되어 있다. 강판(6)표면의 산화철피막을 제거하기 위해서 강판(6)이 혼산조(1)(2)를 통과하면 산세작용에 의해 산을 소모하게 되므로 혼산탱크(3)(4)내의 산농도가 변화하게 된다.

본 발명은 이러한 산세장치에서 혼산탱크(3)(4)내의 산에 목표 산농도를 유지하도록 처리대상 소재별 절대 산소모량에 따른 질산, 불산의 새로운 산(이하 "신산" 이라 함)과 회수한 재산의 투입량을 계산하여 산탱크의 산농도를 제어하는 방법으로서 다음과 같이 두가지 제어모델을 가지고 있다.

첫 번째 제어모델은 도2와 같은 산 소모량 계산모델로서, 처음에 조업자에 의해 산농도가 잘 맞추어진 혼산탱크의 목표 산농도를 유지하기 위해서 매 강판코일마다 산탱크에 보충해야 할 산 소모량과 산 투입량을 계산하는 모델로서 절대 산 소모량 계산 모듈과, 산 투입량 계산 모듈로 구성되어 있다. 먼저 강판코일에 대한 산 소모량 계산 모듈은 다음과 같다.

절대 산 소모량(Kg)=코일 폭×길이×단위면적당 산소모량(Kg/100㎡)×2

이와 같이 계산된 데이터는 강종별, 강판의 크기별로 알맞게 그룹화하여 데이터 베이스화시킨다.

또한, 산농도를 제어하기 위한 산 투입량 계산 모듈은 실제로 산탱크에 투입될 질산 및 불산의 신산과 회수한 재산의 투입량을 계산하는 모듈이다. 이 모듈의 입력변수로서는 첫째로 데이터 베이스화한 강판코일 전체에 대한 불산, 질산, 물의 소모량(Kg)이고, 둘째로는 투입될 산농도(g/ℓ)와 밀도로서 재산의 불산, 질산 농도와 밀도 및 신산의 불산, 질산 농도와 밀도이다. 이러한 입력변수에 의해 산출되어진 출력값은 적정 산농도를 유지하기 위한 산투입량(ℓ)으로서 신산의 불산, 질산 투입량과 재산의 불산, 질산 투입량 및 물의 투입량이다.

산 투입량 계산 모듈의 계산과정은 도4와 같이 4가지 경우로 나누어 계산하는데, 첫 번째는 질산과 불산의 신산과 물을 투입하는 경우이고, 두 번째는 질산 신산을 투입하지 않고 재산, 불산 신산과 물을 투입하는 경우이다. 세 번째는 불산 신산을 투입하지 않고 재산, 불산 신산과 물을 투입하는 경우이며, 네 번째는 물을 투입하지 않고 재산과 질산, 불산 신산을 투입하는 경우이다. 이러한 네가지 경우에서 재산을 사용하는 경우는 두 번째, 세 번째와 네 번째의 경우이므로 재산을 사용하는 세가지 경우에 대해서 모두 계산을 수행하여 재산이 가장 적제 투입되는 경우를 선정하여 산투입량을 결정한다.

그러나 이렇게, 계산된 산투입량에 의한 농도제어는 데이터 베이스를 기반으로 해서 예측한 결과이기 때문에 실제로는 원하는 산농도와 오차가 발생한다. 따라서, 산 소모량 계산 모델에서 발생되는 오차를 수정하는 제어모델이 필요하다.

따라서, 산 소모량 계산모델에서 발생되는 오차를 수정하는 제어모델은 도3와 같은 농도수정 계산 모델로서, 산탱크의 일정한 혼산액을 제거하고 조업에서 요구하는 산농도와 산레벨에 맞도록 산을 보충해 주어야 한다. 이 모델의 입력변수로서 첫째로는 질산과 불산의 조업 산농도 목표치(Kg/ℓ), 둘째로는 혼산탱크의 현재 질산과 불산농도(Kg/ℓ), 세째로는 혼산탱크의 현재 산레벨(%), 넷째로는 재산의 질산과 불산의 농도와 밀도, 다섯째는 신산의 질산과 불산의 농도와 밀도이다. 이러한 입력변수에 의해 산출되어진 출력값은 산탱크의 용액레벨(ℓ) 및 산투입량(ℓ)으로서 신산의 불산, 질산 투입량과 재산의 불산, 질산 투입량 및 물의 투입량이다.

상기 농도수정 계산 모델의 계산과정은 도5와 같이 먼저 일정주기마다 사용중인 산탱크의 산용액을 샘플링하고 분석하여 산탱크내의 불산과 질산의 소모량을 측정하고 신산 투입을 위한 산탱크의 혼산 제거량을 계산한다. 그 다음에는 원하는 산농도를 맞추기 위한 신산 불산과 질산의 투입량과 물 투입량을 계산한다. 재산을 사용하지 않을 경우는 이 양을 산탱크에 보충하면 된다. 만약 재산을 사용할 경우는 물 투입량을 재산 투입량으로 대체하고, 이 때의 신산 절감량을 계산하여 초기의 신산 불산과 질산의 투입량에서 불산과 질산의 절감량을 뺀 양을 투입하면 된다.

이러한 두가지 계산 모델을 이용하면 조업에서 요구되는 산탱크의 산농도를 적절히 자동제어하도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 특징을 요약해 보면, 본 발명의 방법은 강판표면을 산세처리하는 산세공정에 있어서, 처리대상 강판의 강종 및 크기별로 산 소모량을 계산하는 단계와, 상기 산 소모량의 계산모델에서 발생하는 오차를 수정하는 단계와, 상기 산 소모량에 상응하는 산탱크내의 산농도변화를 예측하여 산탱크내의 산농도가 일정하게 유지되도록 할 수 있는 산 투입량을 계산하는 단계와, 상기 계산된 산투입량으로 산탱크내에 산을 보충해 넣는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법으로 요약될 수 있다.

[실시예]

본 방법의 제어모델을 스테인레스 소둔산세 공정에 적용하였다.

먼저, 산손실 계산 모델을 적용한 시험결과는 도6과 같다. 조업에서 요구되는 산농도 관리기준은 질산이 180±30g/ℓ이고, 불산이 35±10/ℓ이다. 시험은 4 시간마다 산탱크에서 50회 샘플링하여 분석한 결과이다. 질산의 농도변화를 살펴 보면 농도기준에 대체로 잘 맞는 것을 알 수 있으며, 13번째와 26번째의 샘플링에서만 적정 산농도에 맞지 않았다. 이것은 예측에 의한 산손실 계산의 오차가 누적되어 발생한 것으로서, 이 경우에는 두 번째 제어모델인 농도수정 계산 모델을 사용하여 농도를 제어하면 된다. 마찬가지로, 불산의 농도변화를 살펴 보면 이 역시 농도기준에 대체로 잘 맞는 것을 알 수 있으며, 13번째, 14번째 및 25번째의 샘플링에서만 적정 산농도에 맞지 않았다. 이것도 역시 예측에 의한 산손실 계산의 오차가 누적되어 발생한 것으로서, 이 경우에도 두 번째 제어모델인 농도 수정 계산 모델을 사용하여 농도를 제어하면 된다.

상기 농도수정 계산 모델을 적용한 시험결과는 다음표1과 같다.

표 1

구분	제1 혼산탱크	제2 혼산탱크	비고
산 투입량(Liter)	불산(HF)	172	375	-목표 산농도불산 : 35 g/l질산 : 180 g/l
	질산(HNO3)	1209	2717
	재산	3998	9431
	물(H2O)	2172	4581
충전후산농도	불산(HF)	32.8	32.8
	질산(HNO3)	180.9	182.5

이 시험은 조업 중에 시험이 곤란하여 비어 있는 산탱크에 초기 충전으로 시험을 대신하였다. 조업에서 요구되는 산농도 관리기준은 역시 질산이 180± 30g/ℓ이고, 불산이 35±10g/ℓ이다. 표에서 보듯이 제1 혼산조와 제2 혼산조 모두 질산과 불산의 농도가 원하는 농도와 잘 일치하고 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 방법을 통해 강판 산세공정에 있어서 산탱크내의 산농도를 일정하게 자동제어하여 관련 산세공정의 조업능률과 산세품질을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 강판표면을 산세처리하는 산세공정에 있어서,

   일정주기마다 사용중인 산탱크의 산용액을 샘플링하고 분석하여 산탱크내의 불산과 질산의 소모량을 측정하며 신산 투입을 위한 산탱크의 혼산제거량을 계산하는 제1단계와;

   원하는 산농도를 맞추기 위한 신산 불산과 질산의 투입량을 계산하여 상기 혼산제거량에서 이를 감해줌으로써 물투입량을 산출하는 제2단계와;

   상기 제2단계후 재산의 사용여부를 판단하는 제3단계와;

   상기 판단결과 재산을 사용하지 않을 경우에는 상기 제2단계에서 계산된 신산 불산과 질산의 투입량 및 물투입량 만큼 산탱크에 보충하도록 하고, 재산을 사용할 경우에는 물투입량을 재산 투입량으로 대체하며 이때 신산 절감량을 계산하여 초기 신산 불산과 질산의 투입량에서 불산과 질산의 절감량을 뺀 양을 투입하도록 하는 제4단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 강판 산세공정의 산농도 자동 제어 방법.