KR101597443B1

KR101597443B1 - 중성 전해 추출 장치

Info

Publication number: KR101597443B1
Application number: KR1020140080272A
Authority: KR
Inventors: 김해곤; 박근호; 장철호
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-02-24
Also published as: KR20160001546A

Abstract

중성 전해 추출 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치는 내부에 전해액을 수용하고, 전해액에 침적된 금속시편을 전기 분해하여 금속시편 내의 개재물을 추출 가능한 전해추출조, 전해추출조의 하부에 배치되고 전해추출조로 전해액을 공급 가능한 전해액탱크 및 전해추출조에서 전해액의 배출 경로상에 설치되어 전해액 내의 개재물을 포집 분리하고, 개재물이 분리된 전해액을 전해액탱크로 배출 가능한 필터부를 포함한다.

Description

중성 전해 추출 장치{NEUTRAL ELECTROWINNING APPARATUS}

본 발명은 중성 전해 추출 장치에 관한 것이다.

산업환경의 고도화에 의하여 고급강에 대한 요구가 커짐에 따라 고청정강의 품질향상이 주요한 과제로 되고 있다. 일반적으로 철강재중에는 제련시 첨가하는 탈산제 혹은 내화물 및 슬래그에 의하여 기인된 비금속 개재물이 존재하고, 상기 개재물은 철강재의 기계적 성질에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.

예를 들면, 베어링강 중에 비금속 개재물이 존재하면 운동피로수명이 감소될 수 있다. 그래서 철강재중의 비금속 개재물을 감소시키는 것이 중요하고, 그렇게 하기 위해서는 비금속 개재물의 발생기원을 명확히 하여 개재물의 형상 및 조성을 파악할 필요가 있다.

이를 위하여, 비금속 개재물을 전해법으로 추출하기 위한 중성 전해 추출 장치가 사용될 수 있다. 중성 전해 추출 장치는 중성 전해액에 철강의 시편과 음극판을 침적시키고, 침적된 시편과 음극판에 각각 전류 및 전압을 인가하여 시편의 철 성분을 용융시킨다.

그리고, 일정 시간이 경과한 후 중성 전해액을 필터링하여 비금속 개재물을 추출하여 분리시킨다. 이러한 중성 전해 추출 장치를 이용한 비금속 개재물의 추출 방법은 추출되는 비금속 개재물의 단면이 아닌 전체 형상을 관찰할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0000788호(2012.01.04, 중성 전해 추출 장치 및 이를 이용한 비금속 개재물 추출 방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 실시예들은, 보다 효과적으로 금속시편 내의 개재물을 추출할 수 있는 중성 전해 추출 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 전해액을 수용하고, 전해액에 침적된 금속시편을 전기 분해하여 금속시편 내의 개재물을 추출 가능한 전해추출조, 전해추출조의 하부에 배치되고 전해추출조로 전해액을 공급 가능한 전해액탱크 및 전해추출조에서 전해액의 배출 경로상에 설치되어 전해액 내의 개재물을 포집 분리하고, 개재물이 분리된 전해액을 전해액탱크로 배출 가능한 필터부를 포함하는 중성 전해 추출 장치가 제공된다.

여기서, 중성 전해 추출 장치는 전해추출조 내의 전해액의 용량을 측정하도록 전해추출조에 결합되는 센서부를 더 포함할 수 있다.

전해액탱크는 전해추출조로 전해액을 압송 가능한 전해액펌프를 포함하고, 전해액펌프는 센서부와 연동되어 구동 가능할 수 있다.

전해추출조 내에 수용되는 전해액의 양은 금속시편 내의 탄소 농도에 따라 제어될 수 있다.

그리고, 전해추출조 내에 수용되는 전해액의 양은 하기의 수학식 1을 만족하여 산출될 수 있다.

(수학식 1)

H_전해액=1000*[C]/0.08

(H_전해액: 전해추출조 내에 수용되는 전해액의 양(ml), [C]: 금속시편 내의 탄소농도(%))

본 발명의 실시예들에 따르면, 필터부를 통해 금속시편 내의 개재물 추출과 동시에 전해액 내의 개재물을 분리 포집할 수 있으므로, 보다 효과적으로 금속시편 내의 개재물을 추출할 수 있는 중성 전해 추출 장치를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치를 나타내는 도면.
도 2는 금속시편에서 추출된 개재물의 상태의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 금속시편 내의 탄소 농도에 따른 실험 결과를 나타내는 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 중성 전해 추출 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치를 나타내는 도면이다. 도 2는 금속시편에서 추출된 개재물의 상태의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3은 금속시편 내의 탄소 농도에 따른 실험 결과를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치(1000)는 전해추출조(100), 전해액탱크(200) 및 필터부(300)를 포함하고, 센서부(400)를 더 포함할 수 있다.

전해추출조(100)는 내부에 전해액을 수용하고, 전해액에 침적된 금속시편(10)을 전기 분해하여 금속시편(10) 내의 개재물(11)을 추출 가능한 부분이다. 이 경우, 전해액은 10%AA 용액 (Methanol(89%)+Acetylaceton(10%)+Tetra Methylammonium Chloride(1%))을 사용하는 것을 일 예로 한다.

전해추출조(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 음극 전원이 인가되는 음극판(110)이 설치되며, 금속시편(10)에는 양극 전원이 인가될 수 있다. 이를 통해 금속시편(10)은 전기 분해되며 용융되어 금속시편(10) 내의 개재물(11)이 추출될 수 있다.

전해액탱크(200)는 전해추출조(100)의 하부에 배치되고 전해추출조(100)로 전해액을 공급 가능한 부분으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 전해액은 전해액탱크(200)로부터 전해추출조(100)로 공급된 후, 후술할 필터부(300)를 통해 전해액탱크(200)로 다시 회수되는 과정으로 순환될 수 있다.

필터부(300)는 전해추출조(100)에서 전해액의 배출 경로상에 설치되어 전해액 내의 개재물(11)을 포집 분리하고, 개재물(11)이 분리된 전해액을 전해액탱크(200)로 배출 가능한 부분이다. 즉, 전해추출조(100) 내의 전해액은 필터부(300)를 통과하는 과정에서 개재물(11)이 걸러지고, 개재물(11)이 걸러진 전해액이 전해액탱크(200)로 다시 회수될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치(1000)는 필터부(300)를 통해 금속시편(10) 내의 개재물(11) 추출과 동시에 전해액 내의 개재물(11)을 분리 포집할 수 있으므로, 보다 효과적으로 금속시편(10) 내의 개재물(11)을 추출할 수 있다.

센서부(400)는 전해추출조(100) 내의 전해액의 용량을 측정하도록 전해추출조(100)에 결합되는 부분으로, 금속시편(10) 내의 개재물(11) 추출을 위한 전해액 사용량을 파악할 수 있다.

만약, 상술한 바와 같은 전해액의 순환 과정에서 전해추출조(100) 내의 전해액 용량이 부족하다면 효과적인 개재물(11) 추출이 곤란할 수 있다. 또한, 전해추출조(100) 내의 전해액 용량이 과다하다면 개재물(11) 추출이 비효율적일 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치(1000)는 센서부(400)를 통해 금속시편(10) 내의 개재물(11) 추출을 위한 전해액 사용량을 파악함으로써, 보다 효과적으로 금속시편(10) 내의 개재물(11) 추출이 이루어지도록 할 수 있다.

본 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치(1000)에서, 전해액탱크(200)는 전해추출조(100)로 전해액을 압송 가능한 전해액펌프(210)를 포함하고, 전해액펌프(210)는 센서부(400)와 연동되어 구동 가능할 수 있다.

즉, 센서부(400)에서 측정한 전해추출조(100) 내의 전해액 용량에 따라 전해액펌프(210)의 전해액 압송이 자동적으로 제어될 수 있다.

예를 들어, 센서부(400)에서 측정한 전해추출조(100) 내의 전해액 용량이 적정 수준인 경우, 전해액펌프(210)는 구동을 멈추고 전해액의 압송을 중단할 수 있다. 반면, 센서부(400)에서 측정한 전해추출조(100) 내의 전해액 용량이 부족해진 경우, 전해액펌프(210)는 구동을 시작하여 전해추출조(100)로 전해액을 공급할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치(1000)는 센서부(400)와 연동되는 전해액펌프(210)를 통해, 자동적으로 전해추출조(100) 내의 전해액 용량을 관리할 수 있다.

본 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치(1000)에서, 전해추출조(100) 내에 수용되는 전해액의 양은 금속시편(10) 내의 탄소 농도에 따라 제어될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전기 분해를 통해 금속시편(10) 내의 개재물(11)을 추출하는 경우, 추출 과정에서 각종 이물질(이하, 슬러지(13)라고 함)이 생겨 개재물(11)의 관찰을 어렵게 할 수 있다.

이와 같은 슬러지(13)는 주로 아세틸아세톤과 철 및 탄소의 화합물로 구성되어 있다는 점에서, 금속시편(10) 내의 탄소 농도가 높을수록 심하게 발생할 수 있다. 따라서, 개재물(11)의 추출 시 발생하는 슬러지(13)를 발생시키지 않기 위해서는 개재물(11)의 추출에 사용되는 전해액의 양을 증가시켜 상대적으로 탄소 농도를 저하시킬 필요가 있다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치(1000)는 금속시편(10) 내의 탄소 농도에 따라 개재물(11)의 추출에 사용되는 전해액의 양을 변동시킴으로써, 슬러지(13)의 발생을 방지하여 보다 효과적으로 금속시편(10) 내의 개재물(11)을 관찰할 수 있다.

여기서, 전해추출조(100) 내에 수용되는 전해액의 양은 하기의 수학식 1을 만족하여 산출될 수 있다.

(수학식 1)

H_전해액=1000*[C]/0.08

도 3은 금속시편(10) 내의 탄소 농도에 따라 10%AA 용액으로 4시간 추출하였을 때의 슬러지(13) 생성 여부에 대한 실험 결과이다. 이 경우, 탄소 농도가 0.08% 이하인 경우, 슬러지(13)가 미생성되는 것을 파악할 수 있다.

따라서, 추출 시 용해된 탄소 농도를 일정하게 유지할 수 있도록 탄소 농도 0.08%에 비례하여 추출에 사용되어야 할 전해액의 양이 상기의 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 중성 전해 추출 장치(1000)는 상기의 수학식 1에 따라 전해추출조(100) 내에 수용되는 전해액의 양을 산출함으로써, 보다 정밀하고 안정적으로 슬러지(13)의 발생을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 금속시편
11: 개재물
13: 슬러지
100: 전해추출조
110: 음극판
200: 전해액탱크
210: 전해액펌프
300: 필터부
400: 센서부
1000: 중성 전해 추출 장치

Claims

내부에 전해액을 수용하고, 상기 전해액에 침적된 금속시편을 전기 분해하여 상기 금속시편 내의 개재물을 추출 가능한 전해추출조;
상기 전해추출조의 하부에 배치되고 상기 전해추출조로 상기 전해액을 공급 가능한 전해액탱크; 및
상기 전해추출조에서 상기 전해액의 배출 경로상에 설치되어 상기 전해액 내의 개재물을 포집 분리하고, 상기 개재물이 분리된 상기 전해액을 상기 전해액탱크로 배출 가능한 필터부;를 포함하고,
상기 전해추출조 내에 수용되는 상기 전해액의 양은 상기 금속시편 내의 탄소 농도에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 중성 전해 추출 장치.
제1항에 있어서,
상기 전해추출조 내의 상기 전해액의 용량을 측정하도록 상기 전해추출조에 결합되는 센서부;
를 더 포함하는 중성 전해 추출 장치.
제2항에 있어서,
상기 전해액탱크는
상기 전해추출조로 상기 전해액을 압송 가능한 전해액펌프를 포함하고,
상기 전해액펌프는 상기 센서부와 연동되어 구동 가능한 것을 특징으로 하는 중성 전해 추출 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 전해추출조 내에 수용되는 상기 전해액의 양은 하기의 수학식 1을 만족하여 산출되는 것을 특징으로 하는 중성 전해 추출 장치.
(수학식 1)
H_전해액=1000*[C]/0.08
(H_전해액: 전해추출조 내에 수용되는 전해액의 양(ml), [C]: 금속시편 내의 탄소농도(%))