KR100471600B1

KR100471600B1 - 금속강판 세정라인의 소포장치

Info

Publication number: KR100471600B1
Application number: KR10-2002-0083453A
Authority: KR
Inventors: 박대규; 김선한; 김인환; 한상욱; 이영운
Original assignee: 주식회사 포스코; 주식회사 포스코건설; 재단법인 포항산업과학연구원; 포스코신기술연구조합
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2005-03-09
Also published as: KR20040056868A

Abstract

본 발명은 금속강판 세정라인에서 발생하는 알카리 거품을 제거하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제철소의 냉연라인에서 강판을 압연하고 산세하는 공정중 강판 표면상에 부착된 압연유, 철분 및 반응생성물인 철석검(스테아린산소다) 등을 세정하는 과정에서 발생되는 알카리 거품을 파폭하여 용액으로 재순환시킴으로써 세정액의 소모율을 줄일 수 있고 알카리 거품의 배출로 인한 주변 환경오염과 설비부식을 방지할 수 있는 금속강판 세정라인의 소포장치에 관한 것이다.

Description

금속강판 세정라인의 소포장치{Apparatus for removing the alkaline foam in cleaning line of strip}

일반적으로, 제철소 냉연제품 생산라인으로는 열연강판을 산세압연라인을 거친 후 연속아연도금하는 용융아연도금라인과 연속소둔라인을 거친 후 아연 및 주석도금하는 전기아연도금라인 및 전해석도아연도금라인 등이 있다.

이들 공정에 있어서 강판을 표면처리하기 앞서 필수적으로 산세 및 냉간압연과정에서 강판 표면상에 압연유, 유압작동유 및 철분 등의 이물질이 100~200㎎/㎡ 정도 부착되게 되는데, 이러한 부착물은 후처리 도금공정에서 도금 부착력과 부식 저항성에 악영향을 미치고 기공율을 증가시키기 때문에, 강판을 소둔처리하기 전에 고온의 알카리용액(NaOH : 1~5wt.%)인 세정액을 이용하여 세정하게 된다. 이러한 세정공정은 도 1a에 나타낸 바와 같이, 세정효율을 극대화시키기 위하여 알카리세정과 전해세정 및 브러쉬(brush)세정 등을 복합적으로 수행한다.

이러한 세정공정중 알카리세정은 냉간압연라인의 특성에 따라 약간의 차이는 있으나 1차 세정단계로서 70~80℃의 알카리세정탱크(110)내에 침적시키거나 세정액을 분사노즐을 의해 강판 표면상에 분사하여 세정하게 된다.

그리고, 2차 세정단계인 전해세정의 경우는 전기전도도가 높은 알카리세정액이 담긴 전해세정탱크(120)에 설치된 전극(121) 사이를 강판이 통과하도록 하고, 전해세정을 하고자 하는 강판을 하나의 전극으로, 그리고 전도성 및 알카리용액에서의 내구성이 좋은 금속을 다른 하나의 전극으로 하여 전압을 인가함으로써 물의 전기분해에 의해 강판 표면상에 강하게 부착된 압연유 및 미세한 철분을 전기적인 방식에 의해 제거하는 것이다.

또한, 상기 전해세정탱크(120)를 통과한 강판은 행굼용액이 담겨진 행굼탱크(140)를 통과하면서 표면상에 잔류하는 이물을 제거한 다음, 표면을 열풍으로 건조하는 건조실(150)로 진행되는 한편, 상기 알카리세정탱크(110)와 전해세정탱크(120) 사이와 상기 전해세정탱크(120)와 행굼탱크(130) 사이에 각각 구비된 스크러버(131)(132)의 여러개의 브러쉬(131a)(132a)에 의해 상하부면이 스크러빙되게 된다.

한편, 상기와 같은 세정라인의 알카리세정탱크(110)와 전해세정탱크(120)에서 사용되는 세정액은 순환사용되는데, 도 1b에 도시한 바와 같이, 세정액은 상기 탱크(110)(120)의 배출관(115)을 통하여 순환저장탱크(111)로 배출되고, 순환저장탱크(111)에서 이물이 가라앉아 안정화된 세정액은 순환펌프(112) 및 공급배관(114)을 통하여 상기 탱크(110)(120)로 재공급되며, 재공급과정에서 공급배관(114)에는 세정액의 적정온도 유지를 위한 스팀열교환기(113)가 구비되어 있다.

그러나, 순환저장탱크(111)내로 세정액을 배출하여 재순환하는 과정에 있어서 전술한 알카리세정 및 전해세정공정에서 강판표면상의 이물질인 압연유의 비누화작용에 의하여 다량의 거품이 생성되며, 발생된 거품은 순환저장탱크(111)를 넘쳐 오버플로우관(116))을 통하여 외부로 배출되게 되어 주변설비 및 폐수 수질을 오염시키는 주원인이 되고 있다.

따라서, 냉연세정공정에 있어서 발생되는 거품을 제거하기 위한 종래의 방법중 가장 많이 활용되고 있는 것으로는 세정액중에 소포제를 일정농도로 부가함으로써 거품발생을 억제하고자 하는 것이다.

그러나, 제철소의 냉연제품을 세정하는 공정은 고속으로 강판을 세척하고 제품화하는 관계로, 세정액의 소모량이 매우 크고, 압연유의 성상 또한 강판제품 생산조건에 따라 변화가 심하기 때문에, 순환저장탱크(111)내로 소포제를 투입하여 알카리 거품을 제거하고 억제하는 종래 방법은 적정 소포제의 선정이 어려울 뿐만 아니라 지속적인 투입필요성에 따라 비용부담이 큰 문제점을 안고 있다.

따라서, 이를 개선하고자 기계적인 소포장치들이 제안되었다.

즉, 도 2a는 종래 열원을 이용하는 소포장치에 대한 구성도로서, 이는 일본 특개평 7-286291호의 "금속스트립 탈지장치의 소포방법 및 소포장치"에 개시된 것으로, 강판이 침지되는 수직형 알카리세정탱크(110)와 세정액이 순환되는 순환저장 탱크(111)내의 상단 거품층에 가열매체 또는 냉각매체를 제공하는 나선형파이프(117a)(117b)를 설치하고, 이 나선형파이프(117a)(117b)를 갖는 공급라인(118)에 송풍기(119)를 갖춤으로써, 세정액 상부면에서의 거품발생을 억제하도록 되어 있다.

또한, 도 2b는 종래 파폭실을 갖는 소포장치에 대한 구성도로서, 일본 특개평 9-268393호의 "강대세정액의 소포장치"에 개시된 것으로, 순환저장탱크(111)내에서 발생된 거품이 외부로 배출되는 오버플로우관(116)의 단부에 거품제거를 위한 별도의 파폭실(160a)(160b)을 연속하여 연통설치하고, 후단에 거품흡입용 블로워(112)를 설치하여 발생된 거품을 흡입하면서 다수개의 철망(161)을 통과시켜 파폭하고, 철망(161)중 최종철망에서 파폭되지 않은 잔류거품은 소포제를 분사하도록 후단 파폭실(160b)에 설치되는 분사라인(162)에 의해 제거되도록 되어 있다.

그리고, 일본 특개평 9-131502호에 개시된 바와 같이, 회전원반형 블레이드를 모터로 회전시켜 거품을 파폭하는 소포장치도 제안되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 소포장치 및 방법 등을 제철소 냉연제품 생산공정에 채용하여 적용할 경우, 여러가지 기술적 문제점이 있다.

즉, 거품층내에 고온의 가열매체 및 냉각매체를 제공하는 나선형파이프(117a)(117b)를 갖추어 발생된 거품을 파폭하는 장치의 경우, 세정효율이 가장 좋은 세정액 온도조건인 약 70~80℃의 온도조건에서 거품을 파폭할 수 있는 가열매체의 설정이 용이하지 않으며, 그로 인한 부차적인 장해를 유발할 수 있는 문제점을 갖고 있다.

또한, 별도의 파폭실(160a)(160b)내 파폭용 철망(161)을 설치하는 장치의 경우, 고속압연시 발생되는 다량의 거품에 따른 파폭효율의 한계를 갖는 문제점이 있고, 회전원반형 블레이드를 모터로서 회전시켜 거품을 파폭하는 경우는 블레이드에 접촉하는 거품만을 제거하여 제거효율이 낮은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 순환사용되는 세정액이 저장되는 순환저장탱크내의 거품을 파폭하여 알카리 거품성 용액이 외부로 오버플로우 배출되는 것을 방지하여 세정액의 소모량을 저감시키고, 조업환경을 쾌적하게 유지할 수 있는 한편, 알카리성 거품으로 인한 설비부식을 예방할 수 있는 금속강판 세정라인의 소포장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속강판 세정라인의 소포장치는, 세정액을 순환시키도록 상기 세정액이 일시저장되는 순환저장탱크(111)에 연통되도록 일정크기의 내부공간을 갖는 소포탱크(11)가 구비되어 상기 순환저장탱크(111)의 세정액과 더불어 거품이 유입되며, 상기 소포탱크(11)내의 상부에는 채워진 상기 세정액 수면상의 거품을 강제 흡입하여 파폭, 배출하기 위한 모터부재(23)에 의해 회전되는 파폭용 날개(22)를 포함하는 원심력형 파폭기(20)가 구비되고, 상기 소포탱크(11)내의 후방부에는 채워진 상기 세정액을 이송 펌프(16)에 의해 상기 순환저장탱크(111)로 이송하기 전에 상기 원심력형 파폭기(20)에서 파폭되지 못한 거품을 제거하기 위하여 일정크기의 관통구멍을 복수개 형성하고 있는 다공판망(15)이 적어도 하나 이상 하부에서 상부까지 칸막이 형태로 구비되며, 상기 소포탱크(11)내의 하부면에는 미세기포의 제거와 함께 상기 이송 펌프(16)에 의한 이송과정에서의 거품 재생성을 억제하기 위해 상온의 냉각수를 순환시켜 상기 세정액의 온도를 떨어뜨리는 냉각수 순환코일(14)이 구비되고, 상기 소포탱크(11)의 전방부에는 순간적으로 다량의 거품이 공급될 시 과잉거품을 일시적으로 저장하여 연속적으로 상기 원심력형 파폭기(20)측으로 공급하는 과잉거품 완충공급조(12)가 구비되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 과잉거품 완충공급조(12)에는 과잉거품의 발생으로 상부의 거품센서(31)에 의해 거품이 감지되는 경우 소포제 또는 고온증기를 분사하기 위한 소포제 분사노즐(32)이 수평으로 구비될 수 있다.

그리고 바람직하게, 상기 소포탱크(11)내의 하부면 하부에는 잔류슬러지 수집조(17)가 일체로 구비되고, 누적되는 이물질의 외부배출을 위한 드레인밸브(17a)가 구비될 수 있다.

나아가 바람직하게, 상기 소포탱크(11)내에 구비된 레벨센서(13)와 상기 과잉거품 완충공급조(12)내의 상기 거품센서(31)로부터의 신호값에 따라 상기 소포제의 분사, 상기 이송 펌프(16)의 작동과 같은 제어를 실시하는 제어기(40)를 구비할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 금속강판 세정라인의 소포장치를 도시한 구성도이고, 도 4a와 도 4b는 그 일부인 원심력형 파폭기에 대한 구성도와 동작상태도이다.

알카리세정탱크(110)와 전해세정탱크(120)의 세정액을 순환시키도록 세정액이 일시저장되는 순환저장탱크(111)내의 거품을 외부로 오버플로우시키지 않고 제거하기 위해 순환저장탱크(111)와 연통설치되는 것으로서, 순환저장탱크(111)의 수면상에 발생된 거품과 더불어 세정액이 연통관(11a, 11b)을 통해 유입되는 일정크기의 내부공간을 갖는 소포탱크(11)가 구비된다.

전술한 바와 같이, 소포탱크(11)는 순환저장탱크(111)의 일측 상부에 일단이 연결된 연통관(11a, 11b)을 매개로 연통되며, 연통관(11a, 11b)에는 거품을 포함하는 세정액의 흐름을 제어하도록 밸브부재가 설치된다.

소포탱크(11)내에는 제어기(40)로 측정된 수위 레벨값을 전송하는 레벨센서(13)가 구비되고, 소포탱크(11)의 하부면에는 미세기포의 제거와 함께 이송 펌프(16)에 의한 이송과정에서의 거품의 재생성을 최대로 억제하기 위해 상온의 냉각수를 순환시켜 세정액의 온도를 떨어뜨리는 냉각수 순환코일(14)이 구비되며, 그 하부로 잔류슬러지 수집조(17)와 장시간의 조업과정에서 누적되는 이물질의 외부배출을 위한 드레인밸브(17a)가 설치된다.

그리고, 소포탱크(11)내의 상부 거품을 유입하여 파폭시켜 용액방울로 전환시키는 원심력형 파폭기(20)가 소포탱크(11)의 상부에 구비되는데, 소포탱크(11)의 수면과 서로 대응하는 하부면에 일정크기로 개구되고, 하부로 일정높이의 흡입구(21a)를 갖는 파폭실(21)을 갖고, 파폭실(21)에는 흡입구(21a)의 단부에 흡입력을 발생시켜 이를 통하여 소포탱크(11) 수면상의 거품만을 강제 흡입할 수 있도록 모터부재(23)의 회전구동력에 의해서 일방향 회전구동되는 파폭용 날개(22)가 구비되어 있다.

또한, 흡입구(21a)를 통하여 파폭실(21)내로 강제 흡입된 거품이 파폭용 날개(22)와 부딪힘에 의해서 파폭되어 물방울로 전환된 세정액을 소포탱크(11)내로 배출하는 배출구(21b)가 복수개 구비되어 있다.

여기서, 파폭용 날개(22)는 거품과의 넓은 접촉면적으로 거품파폭율을 향상시킬 수 있도록 사각판상의 것을 다수개 구비하는 것으로, 거품발생량이 많을 경우에는 수평방향으로 여러대를 연결 설치할 수 있을 것이다.

이와 같은 원심력형 파폭기(20)에 의해서 미쳐 제거하지 못한 거품은 2차로 제거되게 되는데, 이것은 소포탱크(11)내의 후방부에 적어도 하나 이상 수직으로 설치된 다공판망(15)에 의하는 것으로, 다공판망(15)은 일정크기의 관통구멍을 복수개 일체로 형성하고 있다.

여기서, 다공판망(15)은 이송 펌프(16)에 의해 순환저장탱크(111)로 이송되는 세정액중에 일부라도 미세거품이 함유되지 않도록 하부에서 상부까지 일체의 칸막이 형태로 설치된다.

나아가, 공급되는 거품이 순간적으로 불균일하게 과잉으로 공급되는 경우 또한 종종 발생되는 바, 이를 해결하기 위해 소포탱크(11)의 전방부에 과잉거품 완충공급조(12)가 구비되며, 이것은 거품의 공급이 용이한 구조로 과잉거품을 일시적으로 완충시켜 파폭조업의 안정화를 도모하게 된다.

그리고, 조업속도의 과다로 인한 과잉거품의 발생으로 완충공급조(12) 또한 거품이 오버플로우되는 경우, 완충공급조(12)내의 상부면에 설치된 거품센서(31)에 의해 거품이 감지되는 경우 소포제나 고온증기를 완충공급조(12)내의 거품상부면상에 분사할 수 있는 소포제 분사노즐(32)이 수평으로 구비되어 있고, 소포제 저장조(33)과 소포제 공급펌프(24) 및 제어밸브(34a)가 부설되어 있다.

전술한 제어기(40)는 소포탱크(11)내에 채워지는 세정액의 수위를 감지하는 레벨센서(13)의 측정값과 과잉거품 완충공급조(12)의 거품센서(31)의 거품감지값을 이용하여 본 발명에 따른 소포장치의 가동과 정지 및 소포제의 공급, 정지를 지시하고, 순환저장탱크(111)내로 세정액을 공급하는 이송 펌프(16)의 작동을 제어한다.

덧붙여, 미설명 도면부호 11c와 11d는 비상 배출관이고, 14a와 14b는 냉각수공급관 및 배출관이며, 16a는 이송배관이다.

이하, 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.

<실시예>

본 실시예에서 사용된 냉연세정공정의 알카리세정공정의 경우 알카리용액은 가성소다(NaOH)를 사용하는데, 통상 2~5% 농도로 알카리용액을 만들어 냉연강판 제조조업 조건별로 세정액으로 사용하며, 본 실시예에서 측정한 냉연강판상의 오염물질로 인한 세정액의 성상을 살펴 보면 다음과 같고, 다량의 우지를 함유하는 비누화작용에 따른 거품 발생이 매우 크다.

알카리세정용액 : pH 13.6, 탁도 12.4NTU, SS 4,220ppm, COD 930ppm, 오일 514ppm, 표면장력(70℃) 29.7dyne/㎝, 전기전도도 79.6mS/㎝, 온도 70~80℃.

전해세정용액 : pH 14, 탁도 6.3NTU, SS 810ppm, COD 300ppm, 오일 14ppm, 표면장력(80℃) 30.8dyne/㎝, 전기전도도 174.6mS/㎝, 온도 70~80℃.

연속소둔라인의 알카리세정라인상에서 알카리 거품 방지제거를 위해 순환저장탱크(111)상에서 과잉으로 거품이 발생되면, 연통관(11a)(11b)을 통해 소포탱크(11)로 공급되어 원심력형 파폭기(20)에 의해 파폭되게 되는데, 레벨센서(13)를 통해 일정한 세정액 수위조건이 유지되면서 파폭되고, 과잉의 거품이 유입되는 경우 과잉거품 완충공급조(12)를 통해 거품의 유입을 일정하게 유지시킬 수 있다.

냉연세정공정에서 압연속도 400mpm에서는 거품 발생량이 분당 약 400ℓ로서, 압연속도 400mpm이하에서는 분당 파폭능력이 300ℓ인 1개의 원심력형 파폭기(20)에 의해 처리가 가능하나 400mpm이상의 압연속도에서는 2대를 수평하게 설치함으로써 원활하게 거품을 파폭할 수 있으며, 또한 냉각수 순환코일(14)에 의한 세정액의 냉각으로 이송 펌프(16)에 의해 추가적인 거품의 발생없이 용이하게 이송시킬 수 있다.

원심력형 파폭기(20)의 파폭조업은 소포탱크(11)내의 잔유 세정액 수면과 원심력형 파폭기(20) 흡입구(21a) 사이간격을 30~100㎜로 일정하게 유지하면서 이루어지며, 원심력형 파폭기(20)의 모터(23) 마력은 0.4㎾이고, 회전수는 3,000~3,600rpm범위에서 가장 적절한 파폭이 일어날 수 있다.

그리고, 여러구경의 다공판망(15)을 하나 이상 설치하여 12㎜, 10㎜, 6㎜, 3㎜의 순으로 파폭특성을 조사한 결과, 12㎜망과 10㎜망의 경우 파폭이 약 60% 진행됨을 확인할 수 있으나, 상당량이 잔존한다.

따라서, 도 3과 같이 1차적으로 원심력형 파폭기(20)를 설치하고, 그 후단에 3㎜망을 설치한 후 밀폐하여 조업을 수행한 바, 거품이 완충공급조(12)상에 누적됨이 없이 소포탱크(11)로 이송되고, 1차 원심력형 파폭기(20)를 거치면서 파폭되며, 잔유기포 또한 3㎜망(15)을 거치면서 소멸됨을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따르면, 1차적으로 강판의 세정효율이 증대되고, 갑작스런 거품 생성에 따른 누수로 인해 발생되는 전기장치의 고장을 배제할 수 있으므로 생산성 향상을 기할 수 있으며, 그리고 경제적으로 세정액 소모량의 감소에 따른 비용절감과 환경적으로 알카리 거품의 폐수로의 배출량 감소에 따른 환경오염 처리비용을 저감할 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

도 1a는 일반적인 금속강판 세정라인을 도시한 도면,

도 1b는 일반적인 금속강판 세정라인에서 세정액의 순환 공정도,

도 2a는 종래의 열원을 이용하는 소포장치에 대한 구성도,

도 2b는 종래의 파폭실을 갖는 소포장치에 대한 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 금속강판 세정라인의 소포장치를 도시한 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 금속강판 세정라인의 소포장치에 있어서 원심력형 파폭기를 도시한 것으로서, (a)는 구성도, (b)는 동작상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

111 : 순환저장탱크 11 : 소포탱크

11a, 11b : 연통관 11c, 11d : 비상 배출관

12 : 과잉거품 완충공급조 13 : 레벨센서

14 : 냉각수 순환코일 15 : 다공판망

16 : 이송 펌프 16a : 이송 배관

17 : 잔류슬러지 수집조 17a : 드레인밸브

20 : 원심력형 파폭기 21 : 파폭실

21b : 배출구 22 : 파폭용 날개

23 : 모터부재 31 : 거품센서

32 : 소포제 분사노즐 33 : 소포제 저장조

34 : 소포제 공급펌프 34a : 소포제 공급 제어밸브

40 : 제어기

Claims

세정액을 순환시키도록 상기 세정액이 일시저장되는 순환저장탱크(111)에 연통되도록 일정크기의 내부공간을 갖는 소포탱크(11)가 구비되어 상기 순환저장탱크(111)의 세정액과 더불어 거품이 유입되며,

상기 소포탱크(11)내의 상부에는 채워진 상기 세정액 수면상의 거품을 강제 흡입하여 파폭, 배출하기 위한 모터부재(23)에 의해 회전되는 파폭용 날개(22)를 포함하는 원심력형 파폭기(20)가 구비되고,

상기 소포탱크(11)내의 후방부에는 채워진 상기 세정액을 이송 펌프(16)에 의해 상기 순환저장탱크(111)로 이송하기 전에 상기 원심력형 파폭기(20)에서 파폭되지 못한 거품을 제거하기 위하여 일정크기의 관통구멍을 복수개 형성하고 있는 다공판망(15)이 적어도 하나 이상 하부에서 상부까지 칸막이 형태로 구비되며,

상기 소포탱크(11)내의 하부면에는 미세기포의 제거와 함께 상기 이송 펌프(16)에 의한 이송과정에서의 거품 재생성을 억제하기 위해 상온의 냉각수를 순환시켜 상기 세정액의 온도를 떨어뜨리는 냉각수 순환코일(14)이 구비되고,

상기 소포탱크(11)의 전방부에는 순간적으로 다량의 거품이 공급될 시 과잉거품을 일시적으로 저장하여 연속적으로 상기 원심력형 파폭기(20)측으로 공급하는 과잉거품 완충공급조(12)가 구비되어 구성되는 것을 특징으로 하는 금속강판 세정라인의 소포장치.
제 1항에 있어서,

상기 과잉거품 완충공급조(12)에는 과잉거품의 발생으로 상부의 거품센서(31)에 의해 거품이 감지되는 경우 소포제 또는 고온증기를 분사하기 위한 소포제 분사노즐(32)이 수평으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 금속강판 세정라인의 소포장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 소포탱크(11)내의 하부면 하부에는 잔류슬러지 수집조(17)가 일체로 구비되고, 누적되는 이물질의 외부배출을 위한 드레인밸브(17a)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 금속강판 세정라인의 소포장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 소포탱크(11)내에 구비된 레벨센서(13)와 상기 과잉거품 완충공급조(12)내의 상기 거품센서(31)로부터의 신호값에 따라 상기 소포제의 분사, 상기 이송 펌프(16)의 작동과 같은 제어를 실시하는 제어기(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속강판 세정라인의 소포장치.