KR101290494B1 - 고속 전해산세 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해산세 시 실제적으로 시험편이 이동하지 않으면서도 전극의 극성을 제어함에 의해 시험편이 이동하는 효과를 내도록 할 수 있는 고속 전해산세 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고속 전해산세 방법은 복수개의 전극유닛 및 시편거치대가 구비된 전해산세조 내부의 산세용액을 일정 온도까지 상승시키는 승온 단계; 상기 복수개의 전극유닛과 접촉하며, 상기 산세용액에 침지되도록 상기 시편거치대에 시험편을 거치하는 단계; 상기 복수개의 전극유닛에 인가되는 극성 변환 시간을 세팅(setting)하는 단계; 및 상기 복수개의 전극유닛 각각에 양극성과 음극성의 전류를 번갈아가며 공급하도록 제어하는 단계;를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 고속 전해산세 시뮬레이터가 소형화되어 산세용액을 적게 사용함으로써, 산세용액이 승온하는데 걸리는 시간을 현저히 줄여 시험시간을 단축할 수 있다.

Description

고속 전해산세 방법{Method for high speed electro-pickling}
본 발명은 고속 전해산세 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고속 전해산세 시험 시간을 단축할 수 있는 고속 전해산세 방법에 관한 것이다.
제철공정에서의 고속 전해산세 방법은 외부전원에 의해 전극에서 발생되는 기체를 통해 철판 표면에 형성된 스케일을 단시간 내에 제거하는 것이다.
일반적인 고속 전해산세 시뮬레이터에 의한 고속 전해산세 방법은 전해산세조 안에 복수개의 음극 및 양극이 순차적으로 배열된다. 그리고, 복수개의 음극 및 양극에 전류를 인가함에 의해 다량의 기체가 발생하게 된다. 이러한 발생가스를 이용하여 시험편 표면에 생성된 스케일을 단시간 내에 제거하는 방법이 고속전해 산세방법이다.
그러나, 상기와 같은 고속 전해산세 시뮬레이터로 고속 전해산세를 하는 경우 전해산세조가 대형화되어, 산세용액의 승온 시 장시간이 소요된다는 문제가 있다. 또한, 산세 시험 시마다 100L의 폐산이 발생되는 등의 문제가 있다.
본 발명은 전해산세 시 실제적으로 시험편이 이동하지 않으면서도 전극의 극성을 제어함에 의해 시험편이 이동하는 효과를 내도록 할 수 있는 고속 전해산세 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 고속 전해산세 방법은 복수개의 전극유닛 및 시편거치대가 구비된 전해산세조 내부의 산세용액을 일정 온도까지 상승시키는 승온 단계; 상기 복수개의 전극유닛과 접촉하며, 상기 산세용액에 침지되도록 상기 시편거치대에 시험편을 거치하는 단계; 상기 복수개의 전극유닛에 인가되는 극성 변환 시간을 세팅(setting)하는 단계; 및 상기 복수개의 전극유닛 각각에 양극성과 음극성의 전류를 번갈아가며 공급하도록 제어하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 제어 단계에서 인접하는 상기 전극유닛별로 다른 극성의 전류를 공급하도록 제어할 수 있다.
그리고, 상기 승온 단계에서 산세용액은 질산과 황산의 혼합용액일 수 있다.
또한, 상기 승온 단계에서는 상기 산세용액에 일측이 침지된 열선 형태의 가열부 및 상기 전해산세조 하부에 위치된 전열판에 의해 상기 산세용액의 온도를 상승시킬 수 있다.
더욱이, 상기 승온 단계 이후에는 상기 산세용액에 침지된 측온센서에서 측정된 값을 통해 상기 산세용액을 일정 온도로 제어할 수 있다.
또한, 상기 극성 변환 시간을 세팅하는 단계 이전에는 상기 전극유닛이 극성을 띠지 않을 수 있다.
게다가, 상기 극성 변환 시간을 세팅하는 단계에서 상기 전극유닛의 극성 변환 시간은 실제 전해산세조 길이 및 라인스피드에 따른 전극 전환 시간과 동일하게 세팅할 수 있다.
그리고, 상기 제어 단계에서는 상기 복수개의 전극유닛 각각의 사이에 설치된 전류간섭 방지판에 의해 서로 다른 극성을 띠는 상기 복수개의 전극유닛 각각에 공급되는 전류를 서로 방해하지 않을 수 있다.
본 발명에 의하면, 고속 전해산세 시뮬레이터가 소형화되어 산세용액을 적게 사용함으로써, 산세용액이 승온하는데 걸리는 시간을 현저히 줄여 시험시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 산세시험 시 발생하는 유해가스의 발생을 감소시킬 수 있고, 산세용액의 사용량을 줄임에 따라 폐산을 줄여 환경개선에 기여할 수 있으며, 폐산 처리 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 일반적인 고속 전해산세 시뮬레이터를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 고속 전해산세 시뮬레이터를 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 시편거치대를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 고속 전해산세 시뮬레이터의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 고속 전해산세 방법을 나타내는 순서도.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 일반적인 고속 전해산세 시뮬레이터를 나타내는 정면도이다.
도 1을 참조하면, 고속 전해산세 시뮬레이터는 산세용액을 담은 전해산세조(140)를 갖추고, 전해산세조(140) 안에는 복수개의 음극(150a)과 복수개의 양극(150b)이 순차적으로 고정배열되어 있다.
이에 의해 시험편(130)이 구동롤에 의해 연속적으로 지나갈 때 외부전원으로부터 직류를 통해주면 물의 분해가 일어나 음극에서는 수소가, 양극에서는 산소가 발생한다. 그 발생량은 통과한 전류량에 비례하며, 큰 전류를 통과시켜주면 다량의 기체를 발생시킬 수 있다. 이 발생가스를 이용하여 시험편(130) 표면에 생성된 스케일을 단시간 내에 제거하는 방법이 고속 전해산세 방법이다.
일반적인 고속 전해산세 시뮬레이터는 현장의 조건을 충실하게 하기 위하여 대형으로 된 전해산세조(140)를 갖추고, 전해산세조(140) 하부에 각각 음극, 양극을 띠는 전극(150a, 150b)을 순차적으로 고정배열시킨다. 여기서, 음극, 양극을 띠는 전극(150a, 150b)에는 전류를 인가해줄 수 있는 전극케이블(160)이 각각 연결되어 있다.
그리고, 전해산세조(140) 하부에는 전해산세조(140)를 가열하는 승온용 가열판(180)이 설치된다. 또한, 전해산세조(140)의 상부에는 현장의 구동롤 효과를 내는 시편이동용 캐리어(100)에 클램프(120)를 이용하여 시험편(130)을 장착하였다.
이러한 상태에서 현장의 구동롤 라인스피드와 동일하게 셋팅한 후 스타트 버튼을 누르면, 시험편이동용 캐리어(100)가 대차 드레그체인(170)에 의해 이동함에 따라 시험편(130)은 음극, 양극을 띠는 전극(150a, 150b)이 순차적으로 고정배열되어 있는 전해산세조(140)를 지나면서 시험편(130)의 전해산세가 이루어지게 된다.
그러나, 상기와 같은 방법에 의하면 전해산세조가 대형화되어, 산세용액의 승온 시 장시간이 소요된다는 문제점이 있다. 또한, 산세 시험 시마다 100L의 폐산이 발생되는 등의 문제가 있다. 이에 따라 전해산세조의 소형화, 환경오염 및 폐산 처리비용의 감소를 위한 고속 전해산세 방법이 필요하다. 이하에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로서 관련도면을 참조하여 본원발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 고속 전해산세 시뮬레이터를 나타내는 정면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고속 전해산세 시뮬레이터는 전해산세조(240), 가열부(210), 시편거치대(260), 복수개의 전극유닛(244, 245) 및 제어부(290)를 포함한다. 전해산세조(240)는 파이렉스 재질로 이루어져 산에 강한 성질을 띠며, 내부에 산세용액(270) 5L 정도를 수용할 수 있는 크기이다. 이러한 전해산세조(240)의 내부에는 시편거치대(260)가 설치되어 시험편(220)이 거치될 수 있으며, 시편거치대(260)에는 산세용액(270)의 온도를 측정하기 위한 측온센서(230)가 더 형성될 수 있다. 여기서, 시편거치대(260)는 산세용액(270)에 담긴 상태로 설치되므로, 내산성 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 시편거치대(260)에 고정된 시험편(220)과 접촉하도록 복수개의 전극유닛(244, 245)이 설치되는데, 전극유닛(244, 245) 각각은 복수개의 전극으로 구성될 수 있다. 복수개의 전극유닛(244, 245)이 설치된 경우, 전극유닛(244, 245) 각각에 시험편(220)이 접촉되도록 위치될 수 있다.
복수개의 전극유닛(244, 245)은 전류를 공급해주는 제어부(290)와 연결되어 있으며, 제어부(290)는 전극유닛(244, 245) 각각에 양극성과 음극성의 직류전류를 번갈아가며 공급하도록 제어할 수 있다. 이러한 제어부(290)에서의 극성 전환은 컴퓨터(292) 프로그램을 통하여 일정한 수치를 입력하게 되면, 양극성에서 음극성으로, 다시 양극성으로 바꾸는 것을 1세트(set)로 하고, 극을 변환시키는 시간은 입력된 시간에 의해 제어될 수 있다. 이때, 제어부(290)는 인접하는 전극유닛(244, 245)별로 서로 다른 극성의 전류를 번갈아가며 공급하도록 제어한다. 이러한 제어부(290)로부터 전류가 인가되면, 전류인가부(291)를 통하여 전극유닛(244,245) 각각으로 전류가 공급된다. 이와 같은 본 발명의 고속 전해산세 시뮬레이터에 의하면 동시에 복수개의 시험편(220)을 산세 시험할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 전해산세조(240) 내부의 산세용액(270)에 일측이 침지되도록 가열부(210)가 설치되어 산세용액(270)을 직접 승온시킬 수 있다. 이러한 가열부(210)의 일측은 열선의 형태를 띨 수 있다. 그리고, 가열부(210)의 타측은 전해산세조(240) 외부에 위치되어, 산세용액(270)의 온도를 설정할 수 있는 온도제어부(211)가 구비된다.
더욱이, 전해산세조(240) 하부에는 가열용 전열판(250)이 설치되어 산세용액(270)의 승온 시 보다 빠르게 온도가 상승할 수 있도록 한다. 이러한 가열용 전열판(250)은 전해산세조(240)의 받침대 역할도 겸할 수 있다. 그리고, 전극유닛(244, 245) 각각의 사이에는 전류간섭 방지판(280)이 더 설치되어, 서로 다른 극성을 띠는 전극유닛(244, 245) 각각에 공급되는 전류를 서로 방해하지 않도록 한다.
이와 같이 제작된 고속 전해산세 시뮬레이터는 소형이며, 산세용액(270)의 승온 시간이 짧고, 인체에 해로운 유해가스 발생이 감소될 뿐만 아니라 폐산을 줄여 환경을 보호하고 폐산 처리비용을 줄일 수 있어 경제적인 효과가 있다.
도 3은 본 발명에 따른 시편거치대를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 시편거치대(260)는 시험편(220)이 거치되는 하부의 양측면에 홀(262)이 형성되고, 홀(262)에 시험편(220)이 삽입된다. 이후, 시험편(220)의 상,하부에 위치되며, 각각 높이 조절이 가능한 시편고정부(263)가 시험편(220)을 고정한다. 이때, 시편고정부(263)는 나사(264) 결합에 의해 높이 조절을 할 수 있으며, 이에 의해 시험편(220)의 두께에 상관없이 시험편(220)을 용이하게 고정시킬 수 있다.
또한, 산세용액(270)에 침지되지 않은 시편거치대(260)의 상부에는 삽입홀(265)이 형성된다. 전극유닛(244,245, 도 2 참조) 각각의 복수개의 전극은 시편거치대(260) 상부에 위치된 전극판(244a,245a, 도 4 참조)에 고정되어 있다. 이때, 삽입홀(265)에 의해 전극판(244a,245a)이 안착되는 동시에, 전극유닛(244,245)이 전해산세조(240) 내부로 삽입될 수 있다. 그리고, 시편거치대(260)의 상부면 양측에는 손잡이(261)가 형성되어, 시편거치대(260)를 전해산세조(240) 내외부로 용이하게 이동시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 고속 전해산세 시뮬레이터의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 전극유닛(244,245, 도 2 참조)이 연결된 각각의 전극판(244a,245a)은 시편거치대(260) 상부의 삽입홀(265)에 안착된 상태로 고정된다. 이러한 전극판(244a,245a)에 전기적으로 연결된 전극유닛(244,245) 각각으로 양극성 및 음극성을 컨트롤할 수 있는 제어부(290)에서 전류를 인가하면, 전류인가부(291)를 통하여 각각의 전극유닛(244,245)으로 전류가 공급될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 고속 전해산세 방법에 대해 도 5를 참고하여 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 고속 전해산세 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 먼저 본 발명에 따른 파이렉스 재질의 전해산세조(240)에 필요한 산세용액(질산, 황산의 혼합용액)을 적정비율로 5L 정도 조제하여 넣는다. 이후, 전해산세조(240) 하부에 설치된 가열용 전열판(250)과 전해산세조(240) 내부에 설치된 직접가열부(210)로 전해산세조(240) 내의 산세용액(270)을 적정 온도까지 승온시킨다. 이때, 적정 온도까지의 승온이 완료되면, 산세용액(270)에 일측이 담궈진 측온센서(230)에 의해 측정된 값을 받아서 적정온도로 제어될 수 있다. 그리고, 산세용액(270)이 적정 온도까지 승온되면 시험편(220)을 전해산세조(240) 내부의 시편거치대(260)에 거치시킨다. 이에 의해 고속 전해산세 시뮬레이션을 시작하기 위한 준비 작업이 완료된다.
전해산세조(240) 내부에는 제1 전극유닛(244)과 제2 전극유닛(245)으로 구성된 2개의 전극유닛이 설치되어 있으며, 각각의 전극유닛(244, 245)에 공급되는 전류의 극성을 제어할 수 있도록 제어부(290)가 전해산세조(240) 외부에 설치된다. 준비 작업 완료 상태에서의 전해산세조(240) 속에 침적된 전극유닛(245)은 전류를 투입하기 전에는 어떤 극성도 띠지 않는 상태이다.
이때, 현장 라인스피드를 근거로 계산한 극성 변환 시간을 제어부(290)와 연결된 컴퓨터(292) 프로그램에 입력한다.
표 1은 현장 라인에서의 극성 변환 시간의 실시예를 나타낸다.
현장 전해산세조 길이 현장 스트립 속도(mpm) 소요시간
(sec)		 전극수
(set)		 세트(set)당 소요속도(sec) 극성 변환 속도 (sec)




15m



 10 90 4 22.50 7.50
20 45 4 11.25 3.75
30 30 4 7.50 2.50
40 23 4 5.63 1.88
50 18 4 4.50 1.50
60 15 4 3.75 1.25
70 13 4 3.21 1.07
80 11 4 2.81 0.94
90 10 4 2.50 0.83
100 9 4 2.25 0.75
정류기가 장착된 제어부(290)를 온(ON)시키면, 제1 전극유닛(244)과 제2 전극유닛(245)으로 구성된 전극유닛 중, 제1 전극유닛(244)은 양극성을 띠고, 제2 전극유닛(245)은 음극성을 띤다. 여기서, 전극유닛이 2개를 초과한다면, 인접하는 전극유닛별로 다른 극성을 띠게 된다. 이후, 제어부(290)는 실제로 철판을 전해산세하는 현장의 라인스피드에 맞추어 제1 전극유닛(244)은 음극성을 띠도록 하고, 제2 전극유닛(245)은 양극성을 띠도록 극성을 순차적으로 바꾸어준다.
표 1에서는 제철소 현장 내에서의 전해산세조(240)의 길이가 15m인 경우를 나타내었으며, 실제로는 전해산세조(240) 내부에 스트립(철판)이 지나가면서 전해산세가 이루어진다. 이때, 본 발명에 따른 고속 전해산세 시, 스트립속도별 극성 변환 시간을 상기 표 1과 같이 실시하면 시험편(220)이 이동하는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 현장에서 스트립속도가 40mpm인 경우를 시뮬레이터한다고 하면, 본 발명에 따른 프로그램을 가동시키고, 극 변환 시간을 1.88sec로 하여, 총 가동시간을 23sec로 입력한다. 이에 따르면, 현장에서 4세트로 구성된 15m의 전해산세조(240)를 23sec만에 지나가는 효과를 낼 수 있다.
이에 의해 고속 전해산세 시뮬레이션 시 시험편(220)이 이동하지 않으면서도 제어부(290)에 의하여 제1 전극유닛(244)과 제2 전극유닛(245)의 극성을 제어하여 시험편(220)이 이동하는 효과를 낼 수 있다. 즉, 실제로 철판을 전해산세하는 현장에서의 양극성, 음극성, 양극성, 음극성으로 순차적으로 고정배치되어 있는 전극을 지나는 효과를 내며 전해산세를 행할 수 있다.
여기서, 제1 전극유닛(244)과 제2 전극유닛(245) 사이에는 전류간섭방지판(280)이 설치되어 제1 전극유닛(244)과 제2 전극유닛(245)의 서로 다른 극성의 전류가 방해받지 않고 흐를 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 전해산세조(240) 내부에 2개의 전극유닛(244, 245)이 설치된 것을 예시하였지만, 1개의 전극유닛 또는 2개를 초과하는 전극유닛이 설치될 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
210 : 직접가열열선 220 : 시험편
230 : 측온센서 240 : 전해산세조
244 : 제1 전극유닛 245 : 제2 전극유닛
250 : 전열판 260 : 시편거치대
270 : 산세용액 280 : 전류간섭 방지판
290 : 제어부

Claims (8)

  1. 복수개의 전극유닛 및 시편거치대가 구비된 전해산세조 내부의 산세용액을 일정 온도까지 상승시키는 승온 단계;
    상기 복수개의 전극유닛과 접촉하며, 상기 산세용액에 침지되도록 상기 시편거치대에 시험편을 거치하는 단계;
    상기 복수개의 전극유닛에 인가되는 극성 변환 시간을 세팅(setting)하는 단계; 및
    상기 복수개의 전극유닛 각각에 양극성과 음극성의 전류를 번갈아가며 공급하도록 제어하는 단계;를 포함하되,
    상기 승온 단계에서는 상기 산세용액에 일측이 침지된 열선 형태의 가열부 및 상기 전해산세조 하부에 위치된 전열판에 의해 상기 산세용액의 온도를 상승시키고,
    상기 제어 단계에서 인접하는 상기 전극유닛별로 다른 극성의 전류를 공급하도록 제어하며,
    상기 극성 변환 시간을 세팅하는 단계에서 상기 전극유닛의 극성 변환 시간은 실제 전해산세조 길이 및 라인스피드에 따른 전극 전환 시간과 동일하게 세팅하는 고속 전해산세 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 승온 단계에서 산세용액은 질산과 황산의 혼합용액인 고속 전해산세 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 승온 단계 이후에는 상기 산세용액에 침지된 측온센서에서 측정된 값을 통해 상기 산세용액을 일정 온도로 제어하는 고속 전해산세 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 극성 변환 시간을 세팅하는 단계 이전에는 상기 전극유닛이 극성을 띠지 않는 고속 전해산세 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 단계에서는 상기 복수개의 전극유닛 각각의 사이에 설치된 전류간섭 방지판에 의해 서로 다른 극성을 띠는 상기 복수개의 전극유닛 각각에 공급되는 전류를 서로 방해하지 않는 고속 전해산세 방법.
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