KR20000038398A - 염산순환탱크내 인히비터 자동 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인히비터탱크 내부의 인히비터를 염산순환탱크로 펌프를 이용하여 이송하는 인히비터 공급장치에서, 인히비터탱크와 연통되어 상기 인히비터탱크 내부의 인히비터를 이송하고, 상기 인히비터탱크에서 이송되는 인히비터의 압력이 일정 압력 이상으로 상승시 자동으로 상기 인히비터탱크로 드레인 되도록 하는 제 1이송수단과, 상기 제 1이송수단과 연통되어 상기 제 1이송수단에서 이송되는 인히비터의 유량을 감지하여 상기 염산순환탱크로 공급되는 인히비터의 유량을 일정하게 유지하는 제 1순환수단을 포함하여 이루어진 것을 특징한다.

Description

염산순환탱크내 인히비터 자동 공급장치
본 발명은 염산 순환탱크내 인히비터 자동 공급장치에 관한 것으로서, 특히
핫 코일(hot coil)의 스트립(strip) 산세후 연속 압연하기 위한 냉간압연 공정에서 스트립 표면의 과산세로 인하여 압연중 두께제어의 불량과 판파단을 방지하며 제품 표면품질을 향상시키기 위한 염산 순환탱크내 인히비터 자동 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉간압연 공정에서는 연연속 작업을 하기 위하여 설비를 일자형으로 배치하고 핫 코일의 선단부와 후단부를 용접하여 보내게되면 스트립 표면의 스케일을 제거하는 공정인 텐션 레벨라(tension leveller)설비에서 기계적인 힘으로 스케일층을 파괴한다. 이후에 2차 공정인 염산탱크로 보내져 순환탱크(1개 순환탱크 용량: 약 60∼80M3)에서 상부 침점탱크로 펑핌된 침전조 내의 염산용액에 의해 화학적인 반응으로 스트립 표면의 스케일을 제거한다. 이 과정 중에서 염산 침전탱크 내를 통과하는 스트립이 진행속도가 늦거나 스트립에 함유된 첨가물중 과산세가 되기쉬운 성분을 함유한 소재에서 염산성분이 과다 침투시 스트립 표면의 색상이 변색되거나 마찰력이 커져 일정한 압연두께를 제어하기 힘들뿐만 아니라 특수강종에서는 압연중 판파단을 유발시킨다. 여기에서 고온 소성작업으로 만들어진 핫 코일의 스트립 표면에 생성된 스케일을 살펴보면 FeO, Fe2O3, Fe3O4등이 존재함을 알 수 있다.
따라서 이를 제거하기 위한 것이 산세작업으로 아래와 같은 화학반응식을 사용한다.
Fe+2HCl→FeCl2+H2철의 용해와 수소 발생
FeO+2HCl→FeCl2+H2O FeO의 용해
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O Fe2O3의 용해
2FeCl3+H2→2FeCl2+2HCl Fe 의 수소에 의한 환원
상기와 같은 반응에서 볼 때 소지철의 부식은 H2가스를 발생하나 산화철의 용해시는 가스 발생이 없는 것으로 나타난다. 이와 같은 반응을 통해 철제 표면의 스케일을 제거하는 것을 산세라 하며, 산세시 산화철의 제거가 목적이긴 하나, 산세중 소지철의 용해가 일어나게 되면 소지철의 용해는 소지금속의 소실, 과산세 피막의 형성, 염산액의 사용증가에 따른 원단위 증가등의 문제가 생기는바, 소지 금속의 용해를 억제하기 위해 산세액중 투입하는 부식 억제제를 산세 인히비터(inhibitor)라 한다.
일반적인 냉간 압연 공정에서 산세 작업시 발생하는 문제점은 첫째, 소지금속의 용해로 산용액의 수명을 단축시킨다. 둘째, 산이 불필요하게 소비되는데, 실제의 산소비의 90%는 소지금속 용해에 사용된다. 셋째, 금속이 산과 반응할 때 발생하는 가스로 환경이 오염될 우려가 있다. 넷째, 발생되는 수소의 일부가 원자상 강중에 침투하여 탄소, 황, 인등의 비금속 개재물과 반응하여 기포가 되고, 표면의 금속체를 밀어붙여 부풀음(blister)등을 만든다.
상술한 문제를 해결하기 위하여 인히비터는 주성분 중 알킬아민(alkyl amine)은 산용액중에서 R-NH2+H+→R-NH+ 3로 되어 철 표면에 이온성 물리 흡착을 하고 철 표면에서 R - NH+ 3+ e- → R-NH2: Fe로서 공유결합성 화학 흡착을 하여 알킬기에 의한 소수성피막을 형성한다.
소수성 피막은 이외에도 아세틸렌 화합물처럼 삼중결합의 n 전자를 이용하여 철표면에 화학 흡착하고 다시 화합물 상호간의 중합반응을 포함하는 복잡한 반응을 거져 금속표면에 중합체의 표면을 형성한다.
Fe,Hcl Hc ≡ CH+H2O→H2C = CHOH→CH3CHO
도 1은 종래의 인히비터 공급장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면으로서, 종래의 인히 비터 공급방식은 인히비터 탱크(300)에 토출펌프(107)에 의하여 염산순환탱크(501)로 공급하게 된다. 이러한 종래의 투입장치는 작업자의 감각에 의존하여 적당량을 투입하여 실제 사용효과를 파악할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 산세작업을 할 때에 항상 일정량의 인히비터를 저장하는 탱크를 갖추고 탱크로부터 인히비터를 공급받아 이송라인의 각 밸브를 거쳐 토출배관을 통해 염산 순환탱크에 인히비터를 투입할 수 있는 3개 구간을 각각 갖추고 있으며 정상 작업시 1개 구간에만 인히비터를 공급하지만 필요에 따라 3개 구간 인히비터 탱크에 동시에 원격조작하여 인히비터를 투입할 수 있도록 하는 염산순환탱크내 인히비터 자동 공급장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인히비터탱크와 연통되어 상기 인히비터탱크 내부의 인히비터를 이송하고, 상기 인히비터탱크에서 이송되는 인히비터의 압력이 일정 압력 이상으로 상승시 자동으로 상기 인히비터탱크로 드레인 되도록 하는 제 1이송수단과, 상기 제 1이송수단과 연통되어 상기 제 1이송수단에서 이송되는 인히비터의 유량을 감지하여 상기 염산순환탱크로 공급되는 인히비터의 유량을 일정하게 유지하는 제 1순환수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 제 1 이송수단은 상기 탱크와 연통되어 설치되는 섹션밸브와, 상기 섹션밸브와 연통되어 상기 섹션밸브에서 토출된 인히비터를 차단하는 볼밸브와, 상기 볼밸브와 연통되어 설치되는 토출펌프와, 토출펌프와 연통되어 설치되는 유량차단용 댐퍼와, 상기 유량차단용 댐퍼 및 상기 토출펌프 사이에 설치되는 에어챔버와, 상기 에어 챔버와 연통되어 설치되는 릴리프 밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며, 제 1 순환수단은 상기 인히비터 이송유니트의 상부에 수동밸브, 제 1 게이트 밸브, 전자유량계, 다이아프램 밸브, 제 2게이트 밸브, 앵글밸브가 순차적으로 결합되며, 상기 제 1 및 제 2게이트 밸브의 양단과 연통되도록 제 3게이트 밸브가 결합되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 인히비터 공급장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 인히비터 공급장치의 시스템 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 인히비터 공급장치의 이송유니트 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 인히비터 공급장치의 이송유니트 설치상태를 나타내는 도면.
도 5는 레밸 스위치와 펌프의 구동상태를 타임차트로 나타낸 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: 인히비터 이송 유니트 101: 드레인 밸브
102: 투명 유량계 103: 레벨 스위치
104: 보충용 투입구 106: 볼 밸브
107: 토출펌프 108: 압력계
109: 에어 챔버 110: 릴리프 밸브
112: 토출라인 300: 인히비터 탱크
500: 염산순환탱크 유니트 501: 염산순환탱크
504: 제 1게이트 밸브 505: 전자 유량계
506: 다이아프램 밸브 509: 앵글 밸브
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 인히비터 공급장치의 시스템 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 인히비터 공급장치의 이송유니트 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 인히비터 공급장치의 이송유니트 설치상태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 인히비터 이송유니트(100)와 순환탱크 유니트(500)로 구성되어 있으며, 인히비터 이송유니트(100)는 섹션밸브(105), 볼밸브(106), 토출펌프(107), 압력계(108), 에어 챔버(109), 릴리프밸브(110), 유량차단용 댐퍼(111)가 한 개의 제 1이송수단(A)으로 구성되어 있으며, 제 1이송수단(A)에 인접하여 제 1이송수단(A)과 동일하게 구성된 제 2이송수단(B)이 구성되어 있으며, 제 1이송수단 및 제 2이송수단(A,B)의 상부 및 하부에서 연통되어 있으며, 제 1이송수단 및 제 2이송수단의 상부의 토출라인(112)를 통하여 순환탱크 유니트(500)로 연결된다.
순환탱크 유니트(500)는 제 1,제 2, 제 3순환수단(C,D,E)이 동일하게 구성되어 있는데, 각각의 라인은 수동밸브(503), 제 1게이트 밸브(504), 전자유량계(505), 다이아프램 밸브(506), 제 2게이트 밸브(507), 앵글밸브(509)가 하부로부터 순차적으로 연결된다. 한편, 각각의 앵글밸브(509)상부에는 염산순환탱크(501-c, 501-b, 501-a)가 각각 연결되어 있다. 이하 각각의 부재를 보다 상세히 설명한다.
인히비터 이송유니트(100)의 제 1이송수단 및 제 2이송수단(A,B)은 동일한 구조이므로 편의상 제 1이송수단만(A)을 설명하기로 한다. 또한 순환탱크 유니트(500)도 제 1,제 2, 제3 순환수단(C,D,E)이 동일한 구조로 되어 있므로 편의상 제 1순환수단만(C)을 설명하기로 한다.
인히비터 탱크(300) 내부에 다량의 인히비터를 저장하고 각 염산순환 탱크유니트(501-c)의 중간지점에 인히비터 이송유니트(100)가 탱크 베이스 및 탱크(300)와 단독장치들이 전부 세트로 조립된다. 한편, 상부에는 보충구커버(104)가 있으며, 인히비터 탱크(300)의 측면에는 투명유리관으로 이루어진 전자유량계(102)가 설치되어 있다. 또한 인히비터 저장탱크(300)의 내부에는 레벨스위치(103)가 위치하고 있다.
보충용 배관구(104)는 깔대기식의 투입구로 인히비터를 보충하기 용이한 장소로 배관을 연장하여 사용하는 것이 바람직하며 필요시 계단을 설치하고, 탱크(300)하부에는 드레인 밸브(101)가 설치된다. 인히비터 탱크(300)에서 토출 펌프(107)쪽으로 이어지는 라인에는 필터가 결합된 섹션밸브(105)가 있다. 릴리프 밸브(110)에서 드레인되는 인히비터는 드레인 밸브(101)의 배관과 연결된다. 최초 인히비터를 인출시키는 라인인 토출구는 필터(104)의 이상 발생 경우를 대비해 체크밸브를 결합한 우회라인으로 섹션밸브(105)를 구성하고, 수동밸브(503)와 볼밸브(106)를 지나 토출펌프(107)와 연결된다.
한편, 토출펌프로부터 압력계(108), 에어챔버(109), 릴리프밸브(110), 유량 차단용댐퍼(111)를 배관으로 연결하며 일정한 일정한 압력이 초과시 시스템을 보호하기 위한 자동 압력해재 장치로 릴리프 밸브(110)를 설치하여 인히비터가 다시 탱크로 드레인 되도록 구성한다.
에어 챔버(109)는 펌프 기동시 일정한 공기압을 유지하고 있다가 펌프 정지시 배관내의 인히비터 잔량을 인히비터 탱크(300) 내로 되돌려 보내기 위한 것이다. 또한 인히비터 이송 유니트(100)가 2개의 제 1 및 제 2이송수단(A,B)으로되어 있는 것은 어느 한쪽 라인의 고장시 또다른 한쪽 라인을 사용하기 위한 예비라인이다. 또한 이송유니트(100)을 표시한 구간의 전체가 하나의 세트로서 탱크 베이스에 함께 조립되어진다.
인히비터 토출라인(112)으로부터 각각의 수동밸브(503)로 배관이 연결된다. 또한 수동밸브(503), 제 1게이트 밸브(504), 전자유량계(505), 다이아프램 밸브(506), 제 2게이트 밸브(507), 앵글밸브(509)는 하부로부터 순차적으로 연결된다. 한편, 앵글밸브(509)는 염산순환탱크 유니트와 연결된다. 제 1 및 제 2게이트 밸브(504,507)는 장치에 이상 발생시 임시 조치하기 위한 것이며, 정상적인 작업시 1개이상 구간이상에서 각 염산순환탱크(501-c)로 인히비터를 공급하지만 정비시에는 필요 구간만 사용된다. 한편, 제 3게이트 밸브(508)은 제 1 및 제 2게이트밸브(504,507)가 차단된 경우에 오픈 되는 밸브이다. 또한 공급되는 인히비터는 3∼4초 간격으로 전자 유량계(505)에서 인히비터량을 측정하여 그 정보로 다이아프렘 밸브(506)로 흐르는 인히비터량을 자동 조절할수 있도록 구성된다.
이하 본 발명의 작동 및 기능에 대하여 설명한다.
염산순환 탱크(501-c)내로 투입된 인히비터는 정확한량을 시간별로 숫치화 할 수 있으며 염산투입량에 따라 인히비터량도 비례적으로 자동 조절되도록 원격제어 시스템인(DCS: distribution control system)에 그래픽 화면으로 처리하여 전체적인 흐름을 알 수 있도록 한다.
도 5는 레밸 스위치와 펌프의 구동을 나타내는 도면으로서, 인히비터 탱크(300)에는 항상 일정액의 인히비터가 저장되고, 저장량은 전자유량계(102)로 확인하며 부족시 인히비터를 보충구(201)로 투입한다. 인히비터의 양은 레벨스위치(103)가 하한(LL)을 나타내면 토출펌프(107)는 자동정지된다. 한편, 레벨 스위치가 L에서 LL까지의 액위검출시 알람이 온 되어 보충요구 정보를 알려주며 H 높이에서 알람은 오프된다.
토출펌프(107)의 기동으로 인히비터는 섹션밸브(105)의 필터를 거쳐 수동밸브(105)와 볼밸브(106)를 지나 펌프를 통과한다. 펌프 가동중 필퍼(105)가 막혔을 경우 일정압 이상에서 바이 패스(by-pass)용 체크 밸브로 인히비터는 통과되고 펌프를 지나 토출액의 압력을 압력계(108)에서 검출하며 유량 차단용댐퍼(111)를 통해 토출라인(112)으로 펌핑된다. 이때 규정 압력치를 벗아나면 릴리프 밸브(110)는 인히비터를 탱크로 드레인시키고 토출펌프(107)를 정지시에는 에어 챔버(109)의 일정 압력에 의해 배관내의 액이 인히비터 탱크로 수집된다. 인히비터는 토출라인(112)을 통과하여 배관을 따라 순환탱트 유니트(500)의 수동밸브(503)을 거져 제 1게이트 밸브(504)와 전자 유량계(505), 다이아프램밸브(506), 앵글밸브(509)를 통과하여 염산순환탱크(501-c)로 투입된다. 이때 전자 유량계(505)의 숫치화된 유량정보로 다이아프램 밸브(506)를 원격제어한다. 공급중인 라인에 이상 발생시 예비라인으로 전환시켜 곧바로 사용할 수 있으며, 정확한 인히비터량을 조절할 수 없게되면 자동밸브인 제 1 및 제2 게이트밸브(504,507) 또는 유량 차단용 댐퍼(111), 볼밸브(106)중 1개소를 미세 조정하여 순환탱크 유니트(500)에 인히비터를 공급한다. 이때, 순환탱크 유니트의 제 1,제 2,제 3순환수단(C,D,E) 필요개소에 바이패스 밸브(506)를 열어 직접 인히비터를 투입할 때 전자 유량계(505)전, 후의 제 1 및 제 2 게이트 밸브(504,507)를 차단하는 것이 바람직하다. 이 시스템은 원격제어 및 감시가 용이하도록 분산제어 시스템에 그래픽 화면으로 처리하면 효과적으로 관리할 수 있다. 전체의 각 배관 및 장치들은 염산 순환탱크보다 다소 낮은 곳에 위치할 수 있으며, 인히비터의 공급시간은 분산제어 시스템에서 설정할수 있고, 공급시간대별로 공급량과 관련된 정보를 트랜드(trend)시켜 그래프화 할 수 있다.
본 발명은 자동화된 시스템에 의해 인히비터 공급량을 효과적으로 관리가 가능하고 적정량의 투입으로 과다사용의 방지와 스트립표면에 산세성을 향상시켜 제품의 불량을 방지하며 냉간압연에서의 작업조건을 용이하게 만들 수 있고, 다음공정의 2차 소재로 쓰여지는 제품에서는 품질을 엄격하게 관리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 인히비터탱크 내부의 인히비터를 염산순환탱크로 펌프를 이용하여 이송하는 인히비터 공급장치에서,
    상기 인히비터탱크와 연통되어 상기 인히비터탱크 내부의 인히비터를 이송하고, 상기 인히비터탱크에서 이송되는 인히비터의 압력이 일정 압력 이상으로 상승시 자동으로 상기 인히비터탱크로 드레인 되도록 하는 제 1이송수단과,
    상기 제 1이송수단과 연통되어 상기 제 1이송수단에서 이송되는 인히비터의 유량을 감지하여 상기 염산순환탱크로 공급되는 인히비터의 유량을 일정하게 유지하는 제 1순환수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 염산순환탱크내 인히비터 자동 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 이송수단은 상기 탱크와 연통되어 설치되는 섹션밸브와, 상기 섹션밸브와 연통되어 상기 섹션밸브에서 토출된 인히비터를 차단하는 볼밸브와, 상기 볼밸브와 연통되어 설치되는 토출펌프와, 토출펌프와 연통되어 설치되는 유량차단용 댐퍼와, 상기 유량차단용 댐퍼 및 상기 토출펌프 사이에 설치되는 에어챔버와, 상기 에어 챔버와 연통되어 설치되는 릴리프 밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 염산순환탱크내 인히비터 자동 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 순환수단은 상기 인히비터 이송유니트의 상부에 수동밸브, 제 1 게이트 밸브, 전자유량계, 다이아프램 밸브, 제 2게이트 밸브, 앵글밸브가 순차적으로 결합되며, 상기 제 1 및 제 2게이트 밸브의 양단과 연통되도록 제 3게이트 밸브가 결합되는 것을 특징으로 하는 염산순환탱크내 인히비터 자동 공급장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 이송수단과 연통되며 상기 제 1이송수단이 고장시에 동작하는 제 2 이송수단을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 염산순환탱크내 인히비터 자동 공급장치.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1순환수단과 연통되는 제 2 및 제 3 순환수단을 더 설치하여 상기 제 1, 제 2, 제 3순환수단을 선택적으로 구동시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 염산순환탱크내 인히비터 자동 공급장치.
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WO2018117541A1 (ko) * 2016-12-22 2018-06-28 주식회사 포스코 산세 장치

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