KR100830113B1 - Corona control apparatus and method in pure N2 environment for powder zinc galvanizing process - Google Patents

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Abstract

이 발명은 분말아연도금에 사용할 직류중첩 펄스고전압에 의한 코로나 제어방법을 제공하려는 것이다. 이 발명에 따른 질소분위기에서 코로나 발생제어에 따르면, 전원의 구성상 직류전원에 펄스전원을 중첩한 전극을 형성한다. 펄스전원은 펄스폭 및 펄스의 발생주기를 가변할 수 있는 가변형전극을 구성상의 특징으로 하는 직류 중첩 펄스정전기를 이용한 정전 방전전극을 마련하고, 아크방전으로의 이행이 되지 않는 고전압 코로나를 제어하는 방법에 있어서, 방전개시전압의 73% 의 직류전압을 인가하여 아크방전을 방지하고 여기에 중첩하여 직류전압 대비200% 높은 펄스 고전압을 인가하되 펄스의 폭과 펄스의 발생주기를 제어함으로써 전기음성도가 낮은 질소분위기에서도 안정된 코로나의 발생이 가능한 제어방법을 제공한다. 인가 전압과 전류를200% 이상의 접촉을 가지게 됨으로써 분말아연의 강판으로의 부착을 효과적으로 높일 수 있다.
The present invention is to provide a method for controlling corona by DC overlapping pulse high voltage for use in powder zinc plating. According to the corona generation control in the nitrogen atmosphere according to the present invention, an electrode in which a pulse power source is superposed on a direct current power source is formed in the configuration of the power source. The pulse power supply is a method of controlling a high voltage corona that does not transition to arc discharge by providing an electrostatic discharge electrode using a direct current superimposed pulse static electricity having a variable type electrode capable of varying a pulse width and a pulse generation period. To prevent arc discharge by applying a DC voltage of 73% of the discharge start voltage and superimposed thereon, a pulse high voltage of 200% higher than a DC voltage is applied, but the electric sound It provides a control method that can generate stable corona even in low nitrogen atmosphere. By having a contact voltage and current of 200% or more, adhesion of the powder zinc to the steel sheet can be effectively increased.

코로나, 펄스폭, 정전기      Corona, pulse width, static electricity

Description

아연도금용 고전압 코로나 제어장치 및 방법{Corona control apparatus and method in pure N2 environment for powder zinc galvanizing process)} Corona control apparatus and method in pure N2 environment for powder zinc galvanizing process)

도 1. 기존의 분말아연 도금시스템의 구성을 도시한 개략적 사시도Figure 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a conventional powder zinc plating system

도 2. 이 발명의 한 실시예에 따른 코로나제어 전극장치 및 제어방법을 구현하기 위해 이용되는 장치의 개념도2 is a conceptual diagram of a device used to implement a corona control electrode device and a control method according to an embodiment of the present invention;

도 3. 도 2에 도시된 제어회로를 이용하여 수행되는 제어로직의 다이어그램3. Diagram of control logic performed using the control circuit shown in FIG.

도 4 . 기존의 산소 분위기와 질소분위기에서의 방전특성 실험비교표4. Experimental Comparison Table of Discharge Characteristics in Conventional Oxygen and Nitrogen Atmosphere

도 5. 이 발명의 한 실시예에 따른 펄스폭 10sec 일때 주파수변화에 따른 코로나 전류 실험결과표5. Corona current test result table according to the frequency change when the pulse width 10sec according to an embodiment of the present invention

도 6. 이 발명의 한 실시예에 따른 펄스폭 100sec 일때 주파수변화에 따른 코로나 전류 실험결과표6. Corona current test result table according to the frequency change when the pulse width 100sec according to an embodiment of the present invention

********** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ******************** Symbol description of the main parts of the drawing **********

10: 챔버 11: 용융아연        10: chamber 11: molten zinc

12: 아연욕 13: 유량 조절 밸브12: zinc bath 13: flow control valve

14: 혼 15: 초음파 발생장치 14: Horn 15: ultrasonic generator

16: 고전압 전극 17: 고전압 발생장치 16: high voltage electrode 17: high voltage generator

18: 아연입자 19: 도금 강판 18: zinc particles 19: plated steel sheet                 

20: 드래인 펌프 30: 전원부20: drain pump 30: power supply

31: 가변직류전원 32: 충전출력부31: variable DC power supply 32: charging output unit

33: 가변펄스전원 34: 저항출력부33: variable pulse power supply 34: resistance output unit

35: 고전압케이블 40: 전원제어부35: high voltage cable 40: power control unit

41: 펄스파형 측정기 42: 직류전압 측정기41: pulse waveform measuring instrument 42: DC voltage measuring instrument

43: 전류센서 44: 히스테리시스 비교기43: current sensor 44: hysteresis comparator

45: 수치제어기 50: 펄스 및 직류제어부45: numerical controller 50: pulse and DC control unit

51: 펄스폭, 발생빈도 제어기 52: 펄스스위칭 회로     51: pulse width, frequency controller 52: pulse switching circuit

53: 직류전압 제어기 54: 전압스위칭 회로     53: DC voltage controller 54: voltage switching circuit

본 발명은 미립화된 아연입자를 고전압전극에 의해 발생된 정전기력에 의해 강판에 부착하여 아연도금 강판을 만드는 방법에 관한 것으로서, 특히 질소분위기에서 고전압 코로나를 발생하는 정전기 전압을 제어하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of making a galvanized steel sheet by attaching the finely divided zinc particles to the steel sheet by the electrostatic force generated by the high voltage electrode, and more particularly, to a method of controlling the electrostatic voltage generating high voltage corona in a nitrogen atmosphere.

아연입자를 이용하여 도금강판을 만드는 방법에 관한 종래기술은 다음과 같다. 도 1에 나타난 바와 같이, 아연의 용융에 필요한 열원을 공급하는 히터에 의해 용융된 용융아연(11)을 저장하는 아연욕(12), 용융아연의 유량을 조절하는 밸브(13), 그리고 용융아연을 미립화시키는 초음파발생장치(15)와 직접아연이 닿는 혼(14), 이 혼에 의해 미립화된 아연입자(18)가 도금될 강판(19), 아연입자에 정전 기력을 인가하는 고전압발생장치(17)와 고전압 전극(16)으로 구성된다. 또한 잔류 아연을 배출하는 드래인 펌프(20)도 포함된다. 그리고 도금 구간을 밀폐하는 챔버(10)가 필요하다.The prior art related to a method of making a plated steel sheet using zinc particles is as follows. As shown in FIG. 1, a zinc bath 12 storing molten zinc 11 melted by a heater supplying a heat source necessary for melting zinc, a valve 13 regulating a flow rate of molten zinc, and molten zinc A horn 14 in direct contact with the ultrasonic generator 15 to atomize the particles, a steel plate 19 to be plated with the zinc particles 18 atomized by the horn, a high voltage generator for applying electrostatic force to the zinc particles ( 17 and the high voltage electrode 16. Also included is a drain pump 20 for discharging residual zinc. And a chamber 10 for sealing the plating section is required.

이와 같은 아연을 도금하는 방법은 아연입자의 강판으로의 부착을 위하여 아연입자의 하전 및 강판과 전극사이에 형성된 정전기력을 이용하는 것이 필수적이다. 이렇게 정전기를 이용하는 것은 대표적인 예가 집진기이다. 출원번호 1999-18620, 강판의 도금방법 및 이에 사용되는 장치(김상헌,정원철) 의 특허에 따르면 정전기를 발생할 수 있는 고전압 장치를 구비하고 분말아연을 강판과 전극사이에 투입하면 정전기력에 의하여 부착된다는 일반적인 내용을 담고 있으나 질소분위기에서의 코로나 제어방법에 대해서는 기재되어 있지 않다. In such a method of plating zinc, it is essential to use the electrostatic force formed between the charging of the zinc particles and the steel sheet and the electrode in order to attach the zinc particles to the steel sheet. The use of static electricity is a dust collector as a representative example. According to the patent of 1999-18620, the method of plating the steel sheet and the device (Kim Sangheon, Jung Won Cheol) used therein, a high voltage device capable of generating static electricity is applied. It does not describe how to control corona in nitrogen atmosphere.

출원번호 2001-14502, 용융아연 도금강판의 제조방법(김상헌)에 따르면 도금효율을 높이기 위하여 직류 고전압 대신 펄스에 직류가 중첩된 고전압을 사용하고 있다. 펄스의 사용으로 직류보다는 부착효율을 증대시킬 수 있을것으로 판단되나 전극의 구성 이에따른 커패시턴스의 계산 및 방전개시전압의 설정 방법에 대해서는 기재되어 있지 않으며 아래에 기술할 몇가지 근원적인 문제점 때문에 질소분위기에서의 코로나 발생에 대한 근본적인 해결이 불가능하다.Application number 2001-14502, according to the method of manufacturing a hot-dip galvanized steel sheet (Kim Sang-heon) is using a high voltage superimposed on a pulse instead of a direct current high voltage to increase the plating efficiency. The use of pulses can improve the adhesion efficiency rather than direct current.However, the calculation of the capacitance and the method of setting the discharge start voltage according to the composition of the electrode are not described, and due to some fundamental problems described below, There is no fundamental solution to corona outbreaks.

질소분위기에서 코로나 발생이 어려운 근본적인 이유는 질소가 전기음성도가 낮은 불활성 기체이기 때문이다. 코로나 발생에는 산소, 이산화탄소, H2O 등 산소원자가 포함된 전기음성도가 높은 기체분위기에서 가능하다. 한편 코로나 현상이란 고전압이 곡률반경이 작은 금속의 표면에 인가될 때 표면 부근의 기체가 이온화 되어 부분적인 불꽃 방전이 일어나는 현상이다. 이렇게 이온화된 기체는 아연입자에 부착되어 강판으로 이동함으로써 도금에 기여하게 된다. 직류 전압을 사용할 때에는 이온화된 전자가 전기음성도가 낮은 기체에 부착되지 않은 체 강판쪽으로는 힘이 계속 지속되므로 과도한 전류가 흘러 아크방전이 되는 문제가 발생한다. The fundamental reason that corona is difficult to generate in a nitrogen atmosphere is because nitrogen is an inert gas with low electronegativity. Corona generation is possible in a high-negative gas atmosphere containing oxygen atoms such as oxygen, carbon dioxide, H 2 O. On the other hand, the corona phenomenon is a phenomenon in which a partial spark discharge occurs because a gas near the surface is ionized when a high voltage is applied to a surface of a metal having a small radius of curvature. The ionized gas is attached to the zinc particles and moves to the steel sheet, thereby contributing to the plating. When using a DC voltage, the ionized electrons continue to be forced toward the sieve steel sheet, which is not attached to a gas with low electronegativity, causing excessive current flow to cause arc discharge.

도 4 는 공기중(산소 79%,질소 21%)와 질소분위기(질소 99.9%)에서 두 경우에 대하여 직류 고전압이 0 ~ 50 kV 증가시킬 때 나타나는 현상을 실험을 통하여 표로 나타낸 것이다. 산소가 있는 경우는 약 32kV에서 코로나가 개시되어 약 50kV가 걸리더라도 안정적으로 코로나가 발생하나 질소분위기에서는 27.5kV부근에서 코로나가 개시되어 거의 순간적으로 28kV부근에서 아크방전이 발생하여 코로나 형성이 불가능하였다.4 is a table showing the phenomenon that occurs when the DC high voltage is increased from 0 to 50 kV in both the air (79% oxygen, 21% nitrogen) and nitrogen atmosphere (99.9% nitrogen). In case of oxygen, corona starts at about 32kV and it occurs stably even if it takes about 50kV, but in the nitrogen atmosphere, corona is started near 27.5kV, and arc discharge occurred at 28kV almost instantaneously, making it impossible to form corona. .

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 질소분위기에서도 코로나 발생을 지속하는 방법에 있어서 직류에 중첩된 펄스 고전압을 인가할 수 있는 전극을 마련하고, 방전전압이하의 직류전압을 인가하여 아크방전을 방지하고 전기음성도가 낮은 질소기체에 순간적인 펄스 고전압을 인가하여 코로나를 형성시킴으로써 안정적인 코로나발생을 통한 아연입자에 미치는 정전기력의 척력 및 인력을 제어하여 아연입자의 거동을 강판쪽으로 이동하게 하여 도금량을 높이는 전극장치 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, in the method for continuing the corona generation even in a nitrogen atmosphere to provide an electrode capable of applying a pulsed high voltage superimposed on the direct current, the DC voltage below the discharge voltage It prevents arc discharge by applying instantaneous pulsed high voltage to nitrogen gas with low electronegativity and forms corona to control the repulsive force and attraction force of zinc particles through stable corona generation. It is an object of the present invention to provide an electrode device and a control method for increasing the amount of plating by moving.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 도금될 강판(19)및 이에 대향하여 일정거리에 위치하여 다수의 선으로 형성된 전극(16), 상기 전극에 정전기력을 인가하기 위한 전원부(30) 및 전원 제어부(40)로 구성된다. 우선 전원부의 구성에 있어서 충전출력부(32)를 가진 가변직류전원(31)과 충전출력부(32)에 직렬로 연결되어 펄스전압을 중첩시키는 저항출력부(34)를 가지는 가변펄스전원(33)을 구비한다. 이렇게 전원부의 저항출력부(34)는 고전압케이블(35)에 의해 전극에 연결된다.The construction of the present invention for achieving the above object, the steel plate to be plated 19 and the electrode 16 formed in a plurality of lines located at a predetermined distance opposite thereto, the power supply unit 30 for applying an electrostatic force to the electrode And a power control unit 40. First, in the configuration of the power supply unit, the variable pulse power supply 33 having the variable DC power supply 31 having the charge output unit 32 and the resistance output unit 34 connected in series with the charge output unit 32 to superimpose a pulse voltage is provided. ). The resistance output section 34 of the power supply unit is connected to the electrode by the high voltage cable 35.

전원제어부(40)는 코로나 제어를 위해서 전압 및 전류의 궤환이 필요한데 이를 위하여 펄스파형측정기(41), 직류전압측정기(42) 및 고전압케이블(35)에 전류센서(43)을 설치함으로써 측정을 가능하게 한다. 전류센서(43)에서 측정된 코로나전류는 히스테리시스 비교기(44)에 의해 8~20 [mA] 의 범위내에 있는가를 비교당하게 된다. The power supply control unit 40 requires the feedback of voltage and current for corona control. For this purpose, the measurement is possible by installing the current sensor 43 in the pulse waveform measuring device 41, the DC voltage measuring device 42, and the high voltage cable 35. Let's do it. The corona current measured by the current sensor 43 is compared by the hysteresis comparator 44 in the range of 8-20 [mA].

이와 같이 펄스파형측정기(41), 직류전압측정기(42) 및 히스테리시스 비교기(44)에 의해 궤환된 값은 수학식에 의해 출력전압을 설정하는 프로그램이 입력된 수치제어기(45)에 입력되고 수치제어기(45)는 수학식에 따라 펄스 및 직류의 제어량을 각각 출력한다. 이렇게 출력된 제어량은 펄스 및 직류제어부(50) 즉 펄스 폭,발생빈도 제어기(51)와 직류전압제어기(53)에 입력되고 펄스스위칭 회로(52)와 전압스위칭 회로(54)에 의하여 각각 전원부(30)의 펄스전원(33)과 직류전원(31)을 구동하게 된다. 아울러서 기술한 장치에 따라 본 발명을 실시하기 위한 방법은 다음과 같은 단계에 따라 이루어 진다. 즉, 질소분위기에서 코로나 제어방법을 위해 펄스폭과 펄스발생주기의 가변조절이 가능한 절연된 고전압 전극을 강판에 대응하여 설치하고 선대 평판구조의 전계 발생부와 직류 고전압 발생장치를 구비함으로써 정전용량을 계산, 설정하는 단계와 전압 및 전류를 제어하여 고전압 전극의 전압의 세기와 전극에서 분말아연을 하전시키는 전류량을 탐지하는 탐지 단계, 상기 측정된 전압의 세기 및 전류량과 전압으로부터 펄스의 폭과 주기를 결정하여 전압 발생장치에서 출력하는 출력단계를 포함하는 방법으로 실시할 수 있게 된다.  In this way, the value fed back by the pulse waveform measuring unit 41, the DC voltage measuring unit 42 and the hysteresis comparator 44 is input to the numerical controller 45 into which the program for setting the output voltage is input by the equation and the numerical controller 45 outputs control amounts of pulses and direct current, respectively, according to the equation. The control amount output in this way is input to the pulse and DC controller 50, that is, the pulse width, the frequency generating controller 51 and the DC voltage controller 53, respectively, by the pulse switching circuit 52 and the voltage switching circuit 54, respectively. The pulse power supply 33 and the DC power supply 31 of 30 are driven. In addition, the method for implementing the present invention according to the described apparatus is made according to the following steps. In other words, for the corona control method in the nitrogen atmosphere, an insulated high voltage electrode capable of variable adjustment of the pulse width and pulse generation period is installed corresponding to the steel plate, and the field generating unit and the direct current high voltage generator of the ship plate structure are provided for the capacitance. Calculating, setting and controlling the voltage and current to detect the strength of the voltage of the high voltage electrode and the amount of current that charges the powder zinc at the electrode, and the width and period of the pulse from the measured intensity and current amount and voltage. It can be carried out by a method including an output step of determining and outputting from the voltage generator.

한편, 본 발명에서는 직류에 중첩된 펄스 고전압을 이용하여 분말 아연도금의 정전기를 제어할 수 있도록 하며, 직류에 중첩된 펄스의 펄스 폭과 펄스 발생주기를 제어함으로써 전기음성도가 낮은 질소분위기에서도 코로나 발생이 가능하도록 하였다. 펄스란 짧은 시간에 고전압 정전기를 인가할 수 있는 전원을 말하며 펄스 폭, 펄스 발생주기 및 펄스 상승시간등으로 정의된다. 펄스를 인가하게 되면 짧은 시간에 강한 정전기력을 인가할 수 있으며 동시에 전류의 상승을 막아서 직류에서 문제가 되는 아크방전으로의 이행을 억제할 수 있다. 본 발명에서는 직류에 중첩된 펄스의 펄스 폭과 펄스 발생주기를 제어함으로써 전기음성도가 낮은 질소분위기에서도 코로나 발생이 가능하다On the other hand, in the present invention, it is possible to control the static electricity of the powder galvanized by using a pulsed high voltage superimposed on the direct current, and by controlling the pulse width and pulse generation period of the pulse superimposed on the direct current in the corona even in a low nitrogen atmosphere atmosphere corona It was possible to generate. A pulse is a power supply capable of applying high voltage static electricity in a short time and is defined as a pulse width, a pulse generating period, and a pulse rising time. By applying a pulse, a strong electrostatic force can be applied in a short time, and at the same time, a rise in current can be prevented, thereby suppressing the transition from a direct current to an arc discharge. In the present invention, by controlling the pulse width and pulse generation period of the pulse superimposed on the direct current, it is possible to generate corona even in a nitrogen atmosphere with low electronegativity.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 2 는 코로나 제어 전극장치 및 제어방법을 구현하기 위해 이용되는 장치에 관하여 나타낸 도면이다. 도2 에서의 정전기 전극은 선대 평판이나 판대 판 모양으로 설계할 수 있다. 분말 도금용의 전극은 선대 평판의 구조를 채택하였다. 정전기 현상을 만들기 위해서는 방전극에 고전압을 인가하고 판을 접지시키는 구조를 하여야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 illustrates a corona control electrode device and a device used to implement the control method. The electrostatic electrode in FIG. 2 can be designed in the form of a shipboard flat plate or a plateboard plate. The electrode for powder plating adopted the structure of a ship plate. In order to create an electrostatic phenomenon, a structure in which a high voltage is applied to the discharge electrode and the plate is grounded is required.                     

전원장치의 회로설계를 위해서는 부하인 코로나 반응기 구조의 인덕턴스, 저항과 방전개시전압의 값들을 추정하여야 한다. 코로나 반응기의 구조의 인덕턴스는 1 H 정도로 추정하고 그 외의 값은 추정식에 의하여 구할 수 있다. 고전압 전원장치의 부하는 전극이며 전기적인 회로로 표현하면 커패시터가 된다. 도 2의 전극구조에 대한 커패시터(C)는 수학식 1로 표현된다. For the circuit design of the power supply, the values of inductance, resistance, and discharge start voltage of the corona reactor structure as the load must be estimated. The inductance of the structure of the corona reactor is estimated to be about 1 H, and other values can be obtained by the estimation equation. The load of a high voltage power supply is an electrode and, in electrical circuits, becomes a capacitor. The capacitor C for the electrode structure of FIG. 2 is represented by Equation 1.

Figure 112007092638223-pat00014
Figure 112007092638223-pat00014

Figure 112001034090124-pat00002
Figure 112001034090124-pat00002

여기서 L 는 하나의 동일한 전압원에 의하여 동작하는 모든 방전극의 전체길이이다. F는 방전극의 반경과 방전극의 여러가지 상대적인 거리에 따라 변하는 전극 시스템의 구성인자이다. ε0 는 진공의 유전률이고 ε1 은 기체의 유전율이다. R은 방전극에서 발생되는 코로나의 반경이고, r은 방전극의 반경이다. Where L is the total length of all discharge electrodes operated by one and the same voltage source. F is a constituent of the electrode system that varies with the radius of the discharge electrode and various relative distances of the discharge electrode. ε 0 is the dielectric constant of the vacuum and ε 1 is the dielectric constant of the gas. R is the radius of the corona generated at the discharge electrode, and r is the radius of the discharge electrode.

수학식 1과 2에 의해 구현된 방전극과 집진극의 거리에 따른 반응기의 커패시턴스 및 코로나 저항값을 나타낸다. L= 100cm, D=10cm, S=13cm, d=2mm 인경우 계산된 커패시턴스의 값은 12.52 pF/m를 나타내었다. 코로나 저항은 방전극과 접지판 사이의 간격, 인가전압과 방전극의 길이의 함수로써 인가전압과 방전극 길이와는 반비례하고 방전극과 접지판의 간격의 제곱에 비례한다. 이때 저항에 대한 비례상수는 대략 7031의 값을 가진다. 따라서 주어진 반응기의 구조에 따른 값을 계산하 고 저항의 범위를 추정하여 도 4에 나타내었다. 코로나 방전의 저항값은 17.57 이다.The capacitance and the corona resistance of the reactor according to the distance between the discharge electrode and the dust collecting electrode implemented by Equations 1 and 2 are shown. When L = 100cm, D = 10cm, S = 13cm and d = 2mm, the calculated capacitance value was 12.52 pF / m. The corona resistance is inversely proportional to the applied voltage and the length of the discharge electrode as a function of the distance between the discharge electrode and the ground plate, the applied voltage and the length of the discharge electrode, and is proportional to the square of the distance between the discharge electrode and the ground plate. In this case, the proportional constant of the resistance has a value of approximately 7031. Therefore, the value according to the structure of a given reactor is calculated and the range of resistance is shown in FIG. 4. The resistance value of the corona discharge is 17.57.

방전개시전압은 규칙적으로 배열된 무한의 수를 갖는 선 대 평판형 전극구조에 대하여 수학식 3과 같이 표현된다. The discharge start voltage is expressed by Equation 3 with respect to the line-to-plate electrode structure having an infinite number of regularly arranged.

Figure 112001034090124-pat00003
Figure 112001034090124-pat00003

Figure 112001034090124-pat00004
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여기서 V0는 방전개시전압 , E0는 전계의 세기, R0는 방전극의 반경, S는 방전극간의 거리, D는 강판과 방전극간의 거리이며, sinh는 쌍곡선 사인(hyperbolic sine)이다. A와B는 불확실한 값이나 질소중에서 A와B는 32.2 * 105 , 0.846*105의 값이 제안되어 있다. δ는 전극주변의 기체 밀도의 상대비율(relative gas density)이다. 전극의 이격거리를 가변으로 하여 고전압을 인가하였을 경우 코로나가 발생하는 지점을 찾아야 한다. 방전극의 두께가 2mm인 경우 방전개시전압은 대략 34. 8 kV이다. Where V 0 is the discharge start voltage, E 0 is the strength of the electric field, R 0 is the radius of the discharge electrode, S is the distance between the discharge electrodes, D is the distance between the steel plate and the discharge electrodes, and sinh is a hyperbolic sine. A and B are uncertain, but in nitrogen, A and B are 32.2 * 10 5 and 0.846 * 10 5 . δ is the relative gas density of the gas density around the electrode. When a high voltage is applied with a variable distance between electrodes, the point where the corona is generated should be found. When the thickness of the discharge electrode is 2 mm, the discharge start voltage is approximately 34.8 kV.

코로나가 발생하는 전압의 크기는 1 atm 상태의 대기중에서 전계가 약 24kV/cm이상이 되어야 한다. 반응기 구조에 따른 방전개시전압을 34.8 kV로 하면 방전전극의 극간 거리는 13cm , 집진전극과 강판과의 거리는 15cm ,방전극의 두께는 2 mm로 설계하면 된다. The magnitude of the voltage generated by the corona should be about 24 kV / cm or more in the atmosphere at 1 atm. If the discharge start voltage according to the reactor structure is 34.8 kV, the distance between the poles of the discharge electrode is 13 cm, the distance between the dust collecting electrode and the steel plate is 15 cm, and the thickness of the discharge electrode is 2 mm.                     

도 5는 직류전압 15.6kV에 중첩하여 펄스의 전압을 가변하면서 인가한 실험내용이다. 여기에 사용된 펄스의 펄스폭은 10 [sec]이고 주파수를 10 ~ 1000[hz] 까지 가변하면서 실험한 내용이다. 주파수의 증가에 따라 출력전류가 증가함을 알 수 있고 인가전압이 39.6kV이더라도 방전하지 않고 안정된 코로나 발생이 가능하였다.FIG. 5 is an experiment content applied while varying the voltage of a pulse while superimposing on a direct current voltage of 15.6 kV. The pulse width of the pulse used here is 10 [sec] and the experiment was performed while varying the frequency from 10 to 1000 [hz]. It can be seen that the output current increases with increasing frequency, and stable corona can be generated without discharging even if the applied voltage is 39.6kV.

도 6은 직류전압 15.6kV에 중첩하여 펄스의 전압을 가변하면서 인가한 실험내용이다. 여기에 사용된 펄스의 펄스폭은 100 [sec]이고 주파수를 10 ~ 100[hz] 까지 가변하면서 실험한 내용이다. 주파수의 증가에 따라 출력전류가 증가함을 알 수있고 인가전압이 39.6kV이더라도 방전하지 않고 안정된 코로나 발생이 가능하였다.FIG. 6 is an experiment content applied while varying the voltage of a pulse while superimposing on a DC voltage of 15.6 kV. The pulse width of the pulse used here is 100 [sec] and the experiment was performed while varying the frequency from 10 to 100 [hz]. It can be seen that the output current increases with increasing frequency, and stable corona can be generated without discharging even if the applied voltage is 39.6kV.

도 5와 도 6을 비교해 보면 펄스폭이 10배 증가하였는데 이에 따라 출력되는 전류의 크기도 117%가량 증가함을 알 수있다. 실제로 코로나 전류가 형성되는 조건은 직류 바이어스전압이 15.6kV, 펄스 인가전압 20 ~ 24 kV, 펄스폭 10 ~ 100 sec, 펄스 반복주파수 10 ~ 1000Hz 구간이다. 이때 전류값의 범위는 8 ~ 20.8 mA의 제어범위를 확보할 수 있다.Comparing FIG. 5 and FIG. 6, the pulse width is increased by 10 times, and accordingly, the magnitude of the output current increases by about 117%. In practice, the conditions under which the corona current is formed are DC bias voltage of 15.6kV, pulse applied voltage of 20 to 24 kV, pulse width of 10 to 100 sec, and pulse repetition frequency of 10 to 1000Hz. At this time, the range of the current value can secure a control range of 8 ~ 20.8 mA.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 질소분위기에서 코로나제어방법을 구현하기 위해 이용되는 장치의 개념도이고, 도 3은 도2에 도시된 장치를 이용하여 수행되는 제어로직의 순서도이다. 도 2에 도시된 바이폴라 고전압을 이용한 아연분말 부분유동 장치는, 전원의 구성상 직류전원에 펄스전원을 중첩한 전극을 형성한다. 펄스전원은 펄스폭 및 펄스의 발생주기를 가변할 수 있는 가변형전극을 구성상 의 특징으로 하는 직류 중첩 펄스정전기를 이용한 정전 방전전극을 구비한다. 한편, 고전압의 발생 및 제어를 위해서는 고전압 발생장치와 고전압 케이블을 필요로 한다. 상기의 수학식들을 바탕으로 아연분사량에 따른 정전기의 제어방법을 도 3에 도시된 각 단계별로 상세히 설명한다. 도 3에 도시된 S1에서는 고전압 전극과 방전극 사이의 극간거리를 설정하고, S2에서는 방전극 전극간 거리 및 전극의 직경을 설정한다. S3에서는 수학식 1과 같이 반응기 커패시턴스를 계산하고 S4에서는 수학식 3과 같이 방전개시전압을 계산한다. S5에서는 계산된 방전개시전압으로 부터 70%의 여유를 두어 직류 바이어스전압을 설정한다.  FIG. 2 is a conceptual diagram of an apparatus used to implement a corona control method in a nitrogen atmosphere according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart of control logic performed using the apparatus shown in FIG. The zinc powder partial flow apparatus using the bipolar high voltage shown in FIG. 2 forms an electrode in which a pulse power source is superimposed on a direct current power source due to the configuration of the power source. The pulsed power supply includes an electrostatic discharge electrode using a DC superimposed pulse static electricity, characterized by a variable type electrode capable of varying a pulse width and a pulse generation period. Meanwhile, a high voltage generator and a high voltage cable are required to generate and control the high voltage. Based on the above equations, a method of controlling static electricity according to zinc injection amount will be described in detail for each step shown in FIG. 3. In S1 shown in FIG. 3, the inter-pole distance between the high voltage electrode and the discharge electrode is set, and in S2, the distance between the discharge electrode and the diameter of the electrode is set. In S3, the reactor capacitance is calculated as in Equation 1, and in S4, the discharge start voltage is calculated as in Equation 3. In S5, the DC bias voltage is set with a margin of 70% from the calculated discharge start voltage.

S6에서는 펄스전압을 20 ~24 kV사이로 설정한다. S7에서는 펄스폭을 10~100μsec 사이로 설정한다. S8에서는 펄스발생주기를 10~ 1000Hz 사이로 설정한다.이와 같이 설정이 끝난후, S9에서는 코로나전류를 측정한다. S10에서는 S9에서 측정된 코로나전류가 적정범위인 8 ~ 20.8 mA 범위인가를 비교한다. 만약 범위를 넘어서게 되면 S6, S7 및 S8로 궤행하여 적정한 범위를 다시 설정한다. 만약 범위내라면 S11에서 전류를 정전기전극으로 출력하고 코로나 전류제어를 완료한다. In S6, the pulse voltage is set between 20 and 24 kV. In S7, the pulse width is set between 10 and 100 µsec. In S8, the pulse generation period is set between 10 and 1000 Hz. After the setting is completed, in S9, the corona current is measured. In S10, compare whether the corona current measured in S9 is the proper range of 8 ~ 20.8 mA. If out of range, it will return to S6, S7 and S8 to reset the proper range. If it is within the range, the current is output to the electrostatic electrode in S11 and the corona current control is completed.

본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 본 발명 분야의 당업자는 본 발명 사상과 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 제한된다

Although the invention has been particularly shown and described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that various modifications are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the invention is limited only by the claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 질소분위기에서 고전압 코로나를 제어하는 방법에 있어서, 방전개시전압의 73% 의 직류전압을 인가하여 아크방전을 방지하고 여기에 중첩하여 직류전압 대비200% 높은 펄스 고전압을 인가하되 펄스의 폭과 펄스의 발생주기를 제어함으로써 전기음성도가 낮은 질소분위기에서도 안정된 코로나의 발생이 가능한 제어방법을 제공한다. 인가 전압과 전류를200% 이상의 접촉을 가지게 됨으로써 분말아연의 강판으로의 부착을 효과적으로 높일 수 있는 효과가 있다.











As described above, the present invention, in the method for controlling the high voltage corona in the nitrogen atmosphere, by applying a direct current voltage of 73% of the discharge start voltage to prevent arc discharge and superimposed thereon pulse high voltage 200% higher than the direct current voltage By controlling the width of the pulse and the generation period of the pulse to provide a control method that can generate a stable corona even in a low nitrogen atmosphere atmosphere. By having a contact voltage and current of 200% or more, there is an effect that the adhesion of the powder zinc to the steel sheet can be effectively increased.











Claims (2)

질소분위기에서 강판을 도금하기 위한 금속분말 도금시스템에서의 코로나 정전기 제어장치에 있어서,In a corona electrostatic control device in a metal powder plating system for plating a steel sheet in a nitrogen atmosphere, 상기 강판에 대향하여 다수 형성된 전극;A plurality of electrodes formed to face the steel sheet; 정전기력을 인가하기 위하여 상기 전극에 연결되어진 전원부;A power supply unit connected to the electrode to apply an electrostatic force; 상기 전원부에 연결되어 코로나 제어를 위한 값들을 측정하기 위한 전원 제어부; A power control unit connected to the power supply unit for measuring values for corona control; 상기 전원제어부에 연결되어 상기 전원제어부에서 측정된 코로나 전류값이 일정한 범위내에 있는가를 판단하는 히스테리시스 비교기;A hysteresis comparator connected to the power controller to determine whether a corona current value measured by the power controller is within a predetermined range; 상기 전원제어부에 연결되어 전원제어부의 측정값 및 상기 히스테리시스 비교기의 값에 따라 펄스 및 직류의 제어량을 출력하는 수치제어기;A numerical controller connected to the power control unit for outputting a control amount of pulse and direct current according to the measured value of the power control unit and the value of the hysteresis comparator; 상기 수치제어기의 출력값에 따라 전원부를 구동하는 펄스 및 직류제어부;로 구성되어 금속분말에 직류중첩 펄스 고전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 펄스폭 및 펄스발생빈도 제어가 가능한 고전압 제어장치.Pulse and DC control unit for driving the power supply according to the output value of the numerical controller; High voltage control device capable of controlling the pulse width and the frequency of pulse generation, characterized in that for applying a DC overlapping pulse high voltage to the metal powder. 질소분위기에서 강판을 도금하기 위한 금속분말 도금시스템에서의 코로나 정전기 제어방법에 있어서,A method of controlling corona static electricity in a metal powder plating system for plating a steel sheet in a nitrogen atmosphere, 고전압 전극과 방전극 사이의 극간거리를 설정하는 단계;Setting a distance between the high voltage electrode and the discharge electrode; 상기 방전극의 전극간 거리 및 전극의 직경으로부터 반응기 커패시턴스를 계산하는 단계;Calculating a reactor capacitance from the interelectrode distance of the discharge electrode and the diameter of the electrode; 상기 커패시턴스로부터 방전개시전압을 계산하는 단계;Calculating a discharge start voltage from the capacitance; 상기 방전개시전압으로 부터 70%의 여유를 두어 직류바이어스전압을 설정하는 단계;Setting a DC bias voltage with a margin of 70% from the discharge start voltage; 상기 직류 바이어스 전압으로부터 펄스 값을 설정하는 단계;Setting a pulse value from the DC bias voltage; 상기 펄스 값에 따라 코로나 전류를 측정하여 코로나 전류가 일정한 범위내의 값인지 여부에 따라 펄스 값 설정을 반복하는 단계;Measuring the corona current according to the pulse value and repeating the pulse value setting depending on whether the corona current is within a predetermined range; 를 포함하여 금속분말에 직류중첩 펄스 고전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 펄스폭 및 펄스발생빈도 제어가 가능한 고전압 제어방법.High voltage control method capable of controlling the pulse width and the frequency of pulse generation, characterized in that for applying a DC overlapping pulse high voltage to the metal powder.
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