KR19980033150A - 금속 띠판의 전해 산 세척 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 띠판과 전극들 사이에서 전기적 도전 접촉 없이, 전류가 간접적으로 띠판으로 통해서 유도되는, 스테인레스 강 띠판의 전해 산 세척 공정에 관한 것이다. 띠판은 전 공정을 통하여 수직으로 진행되고, 전해 액은 띠판과 전극들 사이에 공급되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은, 공정을 실행하는 장치에 관한 것이다.

Description

금속 띠판의 전해 산 세척 방법 및 장치
본 발명은, 띠판(帶板)이 전 공정을 통하여 수직으로 진행되고, 즉, 양극들 및 음극들이 수직으로 장착되어 있고, 전해 액이 띠판과 전극들 사이로 공급되는 것을 특징으로 한다. 전지는 전극들의 수직 배열 때문에 공간-절약(space-saving)이 된다. 필요한 공간은, 종래의 장치가 필요로 하는 8m와 비교되는 약 2m이다. 더욱, 띠판은, 새그(sag)가 없기 때문에, 양호하게 안내된다.
또한, 본 발명의 적절한 전개는, 띠판의 치수에 적합하도록 변경되는 양극과 음극 사이의 간극을 특징으로 한다. 이는, 최대 전류 생산량이 서로 다른 띠판의 치수에 대한 가장 낮은 전압에서 성취된다는 것을 보장한다. 만약 양극과 음극이 서로에 대해서 근접하여 장착되는 경우 직류의 흐름은 존재한다. 다른 한편으로, 띠판에서의 전압 강하가 일어날수록, 이 같은 간극은 더욱 커진다. 실질적으로, 전압 강하는 띠판의 횡-단면에 링크(link)된다. 따라서, 각 띠판 치수에 대한 최적의 간극이 있다.
본 발명의 적절한 형태는, 전극들 사이의 간극으로 공급되는 전해액 양과 조절되는 띠판을 특징으로 한다. 이 같은 방식으로, 띠판은 전극들 사이에 있는 중심에 유체 적으로 정확히 고정된다. 따라서, 전극들과 띠판사이의 간극은 최소치로 줄어들 수 있다.
본 발명의 적절한 변형 예는, 온도, 전해 액의 농도 및 산 세척되는 띠판에 적합하도록 명확하게 조절된 부하 밀도(단위 면적 당 쿨롱)를 특징으로 한다. 그렇게 함으로서, 산 세척 조건은 각 띠판 치수, 장치 속도, 처리 시간, 스케일의 형태, 등에 대해서 최적 치로 설정될 수 있다.
본 발명의 적절한 형태는, 전극들 사이의 간극 및 변경되는 띠판을 특징으로 한다. 그렇게 함으로서, 간극은 띠판의 기복에 쉽게 적응될 수 있다.
또한, 본 발명의 적절한 전개는, 측정되는 띠판의 기복 및 띠판과 전극 사이의 어떠한 접촉도 피할 수 있도록 띠판으로부터 물러가는 전극들을 특징으로 한다. 이는, 단락을 일으킬 수 있는, 띠판과 전극들 사이의 접촉 위험을 제거한다.
또한, 본 발명은, 전류가 간접적으로 띠판을 통해서 유도되는, 즉, 띠판과 전극들 사이의 전기적 도전 접촉(導電 接觸)없이, 금속 띠판(帶板)의, 특히, 스테인레스 강 띠판, 그리고 티타늄, 알루미늄 또는 니켈로 이루어진 띠판의, 전해 산 세척(電解 酸 洗滌) 장치에 관한 것이다. 띠판은 전 공정을 통하여 수직으로 진행되고, 전해 액이 공급되는 전극들과 띠판사이에 수직 간극이 존재하는 것을 특징으로 한다. 전지는 수직 배열 때문에 공간 절약(space-saving)이 된다. 필요한 간극은 종래의 장치에 대해서 필요로 하는 8m와 비교되는 약 2m이다. 더욱, 띠판은, 새그(sag)가 없기 때문에, 양호하게 안내된다.
또한, 본 발명의 적절한 전개는, 양극들과 음극들이 상쇄 배열로 띠판의 진행 방향으로 놓여 있는 것을, 즉, 띠판은 상호간에 대향되어 장착되어 있는 두 개의 양극 사이를 진행하거나 두 개의 음극이 서로에 대해 대향되어 장착되어 있는 것, 특징으로 한다. 이는 띠판에서의 일정한 전류의 흐름을 야기하여서, 일정한 산 세척을 이룬다.
본 발명의 적절한 형태는, 양극들의 표면 또는 양극 전체가 납 또는 납 합금, 이리듐 산화물 또는 흑연으로 적절하게 제조되어 있는 것을 특징으로 한다. 그러한 물질로 만들어진 양극들은 전해 음이온에 의한 양극성 어텍(anodic attack) 면내에서의 화학적 불 활성화(不活性化)를 야기한다. 바람직하게, 납은 황산 이온(SO4 2-)과 함께 사용되고 이리듐 산화물은 황산 및/또는 염화 이온(Cl-)과 함께 사용된다. 더욱, 흑연은 다른 음 이온 또는 그의 혼합물과 함께 사용된다.
본 발명의 바람직한 변형 예는, 분할 제어 장치에 띠판과 전극 사이의 각각의 액체 통로가 형성될 수 있는, 전해 액 공급 장치가 장착되어 있는 제어 장치를 특징으로 한다. 이 같은 배열로, 다른 한편으로는 흐름은 띠판 폭에 적합할 수 있도록 적응될 수 있고, 폭은 변화하는 띠판에 대한 최적 수준으로 설정될 수 있다. 띠판을 유체식으로 안내함으로서, 띠판은 전극 사이로 조심스럽게 안내될 수 있다. 종래의 장치는, 일반적으로, 각 전지에 적합한 2 개의 정류기를 필요로 한다. - 띠판의 하부에 하나, 띠판의 상측 부에 하나. 본 발명에 의한 전지에 있어서, 하나의 정류기는 하나 또는 수 개의 전지들에 적합하도록 설치될 수 있다. 유체식 띠판 덕분에, 안내는 공급되는 전해 액의 양을 조절함으로서 가능해지는데, 예를 들면, 띠판의 상측 부는, 하측 부보다 더 많은 양의 스케일을 가지고 있을 경우, 전극들에 더 가깝게 밀쳐질 수 있어서, 더욱 집약적으로 산 세척된다.
본 발명의 적절한 형태는, 양극들과 음극들 사이의 간극을 설정하고 조절할 수 있도록 장착되어 있는 장치를 특징으로 한다. 양극과 음극 사이의 조절 가능한 간극은 전류의 흐름을 조절하여, 결과적으로 에너지 비용을 절감한다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태는, 띠판과 전극 사이의 간극을 조절하기 위하여 제공되어 있는 장치를 특징으로 한다. 이 같은 장치에 의해서, 간극은 띠판의 기복에 손쉽게 적응될 수 있다.
본 발명의 적절한 변형 예는, 띠판 기복을 검출하기 위하여 장착되어 있는 전극들에 적합한 안착 장치에 연결되어 있는 장치를 특징으로 한다.
냉간 압연된 스테인레스 강 띠판을 산 세척하는 종래의 장치에서는, 일명 중성 전해액 공정이 사용되었다. 여기에서, 전압은 띠판에 간접적으로 유도된다. 이는, 전도체 롤러와 띠판사이에 접촉점들이 없다는 것을 의미한다. 이 같은 공정의 다른 특징은, 양극들 및 음극들은 전해 액으로 완전히 덮여서 수평으로, 즉, 사용되는 전지들이 잠기어 수평으로 배열되어 있는, 장착되어 있다. 더욱, 띠판의 전해 아연 도금(亞鉛 鍍金) 공정은 특허 번호 AT-PS 373 922로부터 알 수 있다. 이 같은 공정에서, 전극들은 수직으로 장착되어 있다. 전해 액은 양극들과 띠판 사이의 간극으로 공급된다. 전압은 직접적으로 띠판으로 유도된다 - 음극들은 도전 롤러의 형태를 취하고 있다.
더욱, 높은 전류 밀도에서의 스텐인레스 강 띠판의 산 세척은 특허 번호 US 4363709로부터 알 수 있다. 상기 특허는, 40-60A/d㎡의 전류 밀도를 언급하고 있으나, 그러나 적당한 전압 범위(40 볼트보다 적은)내에서 큰 규모의 장치로 인지될 수 있는 장비에 대한 어떠한 상세 사항이 없다.
본 발명은, 전류가 간접적으로 띠판을 통해서 유도되는, 즉, 띠판과 전극들 사이의 전기적 도전 접촉(導電 接觸)없이, 금속 띠판(帶板)의, 특히, 스테인레스 강 띠판, 그리고 티타늄, 알루미늄 또는 니켈로 이루어진 띠판의, 전해 산 세척(電解 酸 洗滌) 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 중성 전해 액이 있는 종래의 산 세척 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명에 의한 공정에 적합한 장치를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명에 의한 전지를 도시하고 있다.
시험 장치(pilot plant)는 공정을 시험하기 위하여 세워졌다. 상기 장치 설비는, 60m/min에 달하는 속도로 전 처리 장치를 통해서 띠판을 당길 수 있는 하나의 디코일러(decoiler)(a) 및 리코일러(recoiler)(b)를 포함하고 있었다. 처리 장치는 기름칠된 띠판을 깨끗하게 하기 위한 화학적 탈 그리스제(degreasing)(c) 및 전해 전지(d)를 포함하고 있다. 상기 전지는 4 정류기(e)에 연결되어 있다. 각각의 정류기는 3000A/32V의 최대 정격(定格)을 가지고 있다. 전극들의 배열은 단 하나의 양극(f) 및 음극(g) 쌍이 하나의 정류기에 연결될 수 있도록 선택되어 있다. 전극들 사이의 간극은 수동으로 조정되어 있다.
벼려진, 냉간 압연 스테인레스 강 띠판의 코일은 이같은 장치 배열로 처리된다.
물질: AISI 304
두께: 0.5mm
폭 : 320mm
코일 무게: 1000kg
정류기의 출력은 약 50m/min의 일정한 장치 속도에서 증가된다. 6000 A(4×1500A)의 입 동력에서, 띠판은 스케일이 완전히 없어진다. 8000A의 입 동력에서, 띠판 표면은 향상된 광도를 나타낸다. 약 200A/dm2의 전류 밀도에서, 전지 내의 전해질의 과열 및 여러 군데에서의 띠판의 과열 또는 부적절한 가스 이동과 같은 문제는 없다. 또한, 시험의 분석에서, 입 동력의 균일성은 결정된다. 이것은 밝기 및 색상을 측정함으로서 결정된다. 상기 시험은 요동(搖動)이 초기 물질에서 보다 더 크지 않다는 것을 보여준다. 또한, 더 많은 스케일이 있는 띠판 가장자리는 완전하게 스케일이 제거된다.
도 1은 종래의 기술에 의한 산 세척 탱크(1)를 도시하고 있다. 금속 띠판(2)은, 예를 들면, 음극(4)들과 양극(5)들 사이에 있는, 전해질(3)을, 황산 나트륨(Na2SO4), 통해서 안내된다. 전극들과 띠판사이에 있는 간극은 일반적으로 약 70 내지 150mm사이에 있고, 띠판은, 예를 들면, 장치의 중앙에 있는, 지지 롤러들을 삽입함으로서 감소될 수 있는 소정 양의 새그를 보여주고 있다. 펌프(7)는 파이프(6)를 통해서 산 세척 탱크(1)내로 전해액(3)을 공급하고, 그 다음, 전해 액(3)이 재 순환되는 곳으로부터, 파이프(8)를 통해서 배출되어 저장 탱크(9)내로 흐른다.
도 2는 60m/min에 이르는 속도로 전 처리 장치를 통해서 띠판을 당기는 것을 가능하게 하는 디코일러(11) 및 리코일러(18)를 구비하고 있는 장치를 도시하고 있다. 상기 처리 장치는 기름이 칠해진 띠판을 깨끗이 하기 위한 화학적 탈 그리스제(12) 및 전해 전지(13)를 포함하고 있다. 전지는 4 정류기에 연결되어 있다. 각각의 정류기는 3000A/32V의 최대 정격을 가지고 있다. 전극(15,16)의 배열은, 단지 하나의 양극(15) 및 한 쌍의 음극(16)이 하나의 정류기에 연결될 수 있도록 선택되어 있다. 여기에서, 띠판(2)은 롤러(14,14')위로 구부러져 있다.
도 3은 본 발명에 의한 전해 전지를 도시하고 있다. 금속 띠판(2)은, 예를 들면 스테인레스 강, 전극(15,16)사이에 있는 간극 내로 공급된다. 하나의 양극(15) 및 하나의 음극(16)의 각 쌍은 하나의 정류기(19)에 연결되어 있다. 전극들은, 예를 들면, 음극(16), 20으로 표시된 방향으로 이동될 수 있어서, 양극(15,16)사이에 있는 간극은 조절 가능하다. 이 것은 전력의 최적 사용을 허여 한다. 펌프(7)는, 파이프(6)를 통해서, 이 같은 목적을 위해서 장착된, 파이프들(21,21',21 및 21,,,)로 전해 액을 이송한 다음, 전해 액(3)을 전극들(15,16)과 띠판(2)사이의 간극(24,24',24,24,,,)내로 공급한다. 공급되는 전해 액의 양은 조절 장치들(22,22',22,22,,,)에 의해 요구되어지는 조건들에 적응될 수 있다. 전극들 사이를 통과한 후, 전해 액(3)은 전해 전지(13)의 하부에 모인 다음, 펌프(7)로 다시 역 공급된다.
새로운 전지는 종래의 전지보다 높은 성능을 가지고 있다. 동일한 전기 에너지의 입력으로, 전압이 약간 떨어지기 때문에 띠판을 통해서 더 많은 전류는 유도될 수 있다. 그러나, 동시에, 새로운 전지의 흐름 메커니즘은 매우 높은 질량 및 열 전달 계수를 얻을 수 있도록 설계되어 있다. 이는, 띠판 운동, 즉, 용해 금속, 뿐만 아니라 전극들과 띠판사이의 적은 간극에 의해 야기되는, 높은 요동 도(搖動度)로부터 생기고, 높은 반응 존으로부터의 열은 매우 효과적으로 빼앗긴다.
일반적으로 종래의 기술 상태(도 1에 도시된)에 있는 넘쳐 버린 전지에 대한 본 발명에 의한 전지의 주된 장점은 띠판의 양호한 안내 및 더 높은 질량 및 열 전도인데, 이는 더 양호한 산 세척 성능을 가져온다. 종래의 전지에 있는 정류기들은 11000A(2×5500)의 정격을 가지고 있다. 전극들과 띠판(약 50-150mm)사이의 간극에 따라서, 전압 강하는 25 내지 40V사이에 있다. 본 발명에 의한 전지는 약 17V에서 띠판에 50000A를 전달할 수 있다.
본 발명은 기술된 형태에 한정되는 것은 아니다. 다른 한편으로, 적절한 성극(成極) 또는 화학 처리를 도와주기 위한 더 짧은 양극들 및 더 긴 음극들과 같은, 전극 와이어링 및 배열의 모든 알려진 변형 예는, 동일한 방식으로 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전류가 간접적으로 띠판을 통해서 유도되는, 즉, 띠판과 전극들 사이의 전기적 도전 접촉(導電 接觸)없이, 금속 띠판(帶板)의, 특히, 스테인레스 강 띠판, 그리고 티타늄, 알루미늄 또는 니켈로 이루어진 띠판의, 전해 산 세척(電解 酸 洗滌) 방법에 있어서,
    상기 띠판은 전 공정을 통해 수직으로 진행되고, 전해 액은 띠판과 전극들 사이에 공급되는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척(電解 酸 洗滌) 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    양극들과 음극들 사이의 간극은
    띠판의 치수에 적합하도록 변경되는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    전해 액의 양은 전극들 사이의 간극 내로 공급되고 띠판은 조절되는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 항에 있어서,
    온도는
    산 세척되는 띠판에 적합하도록 명확하게 설정되는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    전해 액의 온도는
    20℃ 내지 85℃사이에, 바람직하게는 70℃이하로, 설정되는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 항에 있어서,
    전해 액의 농도는
    산 세척되는 띠판에 적합하도록 명확하게 설정되는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    전해액 내의 황산나트륨(Na2SO4)의 농도는
    100 내지 350g/l사이, 바람직하게는 150g/l에 달하는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 항에 있어서,
    부하 밀도(단위 면적 당 쿨롱)는
    산 세척되는 띠판에 적합하도록 명확하게 설정되는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 항에 있어서,
    부하 밀도들은
    20A/dm2및 250A/dm2사이에 달하는, 예를 들면, 납 양극들에 대해서는 약 130A/dm2그리고 이리듐 양극들에 대해서는 약 180A/dm2,인 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 항에 있어서,
    전극들과 띠판사이의 간극은
    변경되는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    띠판 기복은 측정되고, 전극들은 띠판과 전극 사이에서의 어떠한 접촉도 피할 수 있도록 띠판으로부터 물러가는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 방법.
  12. 전류가 간접적으로 띠판을 통해서 유도되는, 즉, 띠판과 전극들 사이의 전기적 도전 접촉(導電 接觸)없이, 금속 띠판(帶板)의, 특히, 스테인레스 강 띠판, 그리고 티타늄, 알루미늄 또는 니켈로 이루어진 띠판의, 전해 산 세척(電解 酸 洗滌) 장치에 있어서,
    띠판은 전 공정을 통해 수직으로 진행되고, 전해 액이 공급되는 전극들과 띠판사이에 수직 간극이 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척(電解 酸 洗滌) 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    양극들과 음극들은
    서로 상쇄 배열 상태로 놓여 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    양극 표면 또는 음극 전체는
    바람직하게는 납 또는 납 합금 또는 이리듐 산화물 또는 석영으로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 항에 있어서,
    제어 장치는
    전해액 공급 장치에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    분할 제어 장치는
    띠판과 전극 사이의 각 액체 통로에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 장치.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 항에 있어서,
    장치는 양극들과 음극들 사이의 간극을 설정하고 조절하기 위해 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 장치.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 항에 있어서,
    장치는 띠판과 전극 사이의 간극을 설정하기 위해 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    전극들에 대한 안착 장치에 연결되어 있는 장치는 띠판 기복을 검출하기 위하여 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 장치.
  20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 항에 있어서,
    전극들과 띠판은 5 내지 15mm의 거리로 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전해 산 세척 장치.
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