KR20010031729A

KR20010031729A - 산농도 측정 및 자동 제어방법과 장치

Info

Publication number: KR20010031729A
Application number: KR1020007004792A
Authority: KR
Inventors: 노나까도시히꼬; 가따오까다께오; 에사끼가즈또
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바; 고지마 마타오; 스미토모 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2001-04-16
Also published as: CN1280633A; KR100363929B1; US6650119B2; US6396280B1; JP3374844B2; CA2308777C; US20020130666A1; WO1999024643A1; CA2308777A1; CN1203213C

Abstract

산세조에 수용된 산세액을 연속적으로 일방향으로 통과시키는 유로를 갖는 본체와, 본체에 설치되어 유로를 흐르는 산세액을 실질상 연속적으로 측정하는 밀도계, 온도계 및 도전율계와, 이들 측정결과에 의거하여 산세액의 산농도를 연산하는 연산장치를 조합하여 구비하는 산농도 연속 측정장치이다. 이 산농도 연속 측정장치를 사용하여 연속 산세설비를 구성하는 복수의 산세조에 있어서의 최종 산세조의 염산 농도를 피드 백 제어한다.

Description

산농도 측정 및 자동 제어방법과 장치 {method of measuring acid concentration, and automaatic control method and apparatus}

산세란, 예컨대 냉연강판, 냉연강판의 압연소재로 이루어지는 열연강판 또는 최종완성품인 열연강판 등의 처리강판의 표면에 존재하는 산화 스케일을, 처리강판을 염산이나 황산 등의 산세액에 침지하거나 혹은 처리강판의 표면에 산세액을 분무함으로써 제거하는 처리를 말한다. 이 산세는, 예컨대 처리강판을, 산세액을 수용하는 산세조를 통판 (通板) 방향으로 복수 병렬한 상태로 구비하는 연속 산세설비로 연속해서 통과시킴으로써 실시된다. 이 연속 산세설비를 사용한 산세에서는 각 산세조, 특히 최종 산세조에 있어서의 산농도가 산화 스케일의 제거효율에 크게 영향을 미친다. 따라서, 이 연속 산세설비를 사용한 산세에는 산농도를 정확하게 제어하는 것이 요구된다.

종래부터 강띠의 연속 산세설비에서는 탁상측정기를 사용하여 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 측정하고, 그 측정결과에 의거하여 수동으로 산액을 산세조로 공급하거나 혹은 이 탁상측정기를 연속 산세설비의 산세조에 설치하여 산농도를 자동 측정하고, 그 측정결과에 의거하여 산세조로의 산액의 공급량을 자동제어함으로써 산세조에 수용된 산세액의 산농도 측정 및 산액공급이 실시되어 왔다.

그러나, 수동으로 산액을 산세조로 공급하면, 산세조에 수용된 산세액의 산농도의 변화에 정확하게 대응할 수 없다. 따라서, 산세액의 산농도의 변동이 커지기 쉽고 또한 안전을 고려하여 산액의 공급량이 과잉으로 되기 쉽다. 따라서, 수동으로 산액을 산세조로 공급하면, 산액의 원단위가 악화된다.

또한, 탁상측정기를 산세조에 설치하여 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 자동 측정하기 위해서는 적정식 분석계를 사용한다. 이 적정식 분석계를 사용한 측정은 샘플액, 시약 및 세정액을 차례로 측정 셀내로 도입함으로써 실시된다. 따라서, 측정 셀내에 있어서의 샘플액의 흐름이 단속적으로 되기 때문에 체류한 샘플액이 배관내에서 고화되어 배관이 막혀서 측정개시후 단시간에 측정할 수 없게 된다.

또한, 이 적정식 분석계를 사용한 측정에서는 미량의 샘플액을 배송하기 때문에 배관계의 미세튜브가 막힌다. 막힘방지를 위하여 여과장치를 설치하면, 전환기구를 갖는 복잡한 배관계로 된다. 따라서, 이 전환기구의 전환회수의 증가로 인해 배관의 막힘이 유발된다.

또한, 적정식 분석계는 고가이다. 따라서, 샘플액이 복수종 존재하는 경우에는, 각 샘플링 배관을 병렬로 1 개의 적정식 분석계에 접속해 두고, 각 샘플링 배관을 전환함으로써 측정한다. 따라서, 이 샘플링 배관의 전환에 의해서도 배관의 막힘이 빈발한다.

그리고, 적정식 분석계를 사용한 측정에서는 샘플액 도입에서 데이터 출력까지의 1 회의 샘플링에 약 15 분간을 필요로 한다. 따라서, 샘플링을 복수회 실시할 경우, 각 데이터의 출력간격은 최저 15 분마다 1 회 정도로 상당히 길어진다. 따라서, 연속 산세설비의 산농도 제어계에 적정식 분석계를 적용하여도 산세액의 산농도 측정치를 충분히 짧은 측정간격으로 출력하는 것은 사실상 불가능하다.

이와 같이 적정식 분석계를 사용한 산농도의 측정은 약액에 의한 반응시간 및 전처리장치에 의한 세정시의 전환시간이나 샘플링시간이 길다. 따라서, 샘플링 타이밍에 대한 측정 타이밍의 시간지연이 불가피적으로 발생한다. 또한, 적정식 분석계를 사용한 산농도의 측정에서는 출력 데이터도 상당히 긴 간격을 두고 단속적으로 출력된다. 그러므로, 제어의 응답성이 매우 낮다. 따라서, 적정식 분석계를 사용하여 산세액의 산농도를 고정밀도로 제어하기는 어려웠다.

이와 같이 산세조에 수용된 산세액의 산농도의 측정에는 장시간을 요한다. 따라서, 특히 각 산세조가 간막이판에 의해 구획되며, 하류측 산세조에 수용된 산세액이 상류측 산세조로 순차 오버플로우함과 동시에 최종 산세조에 대하여 산액을 공급하는 형의 연속 산세설비에서는, 통상 최종 산세조의 산농도만을 측정하여 산세의 공급량을 결정함으로써, 최종 산세조에 수용된 산세액의 산농도에 따라 산액의 공급량을 관리하였다.

그러나, 이 형의 연속 산세설비에 있어서 산세액이 강띠의 스케일층과 활발하게 반응하는 것은, 실제로는 최종 산세조보다 상류측 산세조이다. 따라서, 최종 산세조보다 상류측 산세조에 수용된 산세액의 산농도의 변동이 큰 경우에는 강띠에 스케일 잔류가 발생한다.

강띠에 스케일 잔류가 발생하면, 라인속도를 저하함으로써 각 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도를 안정시킬 필요가 생긴다. 또한, 스케일 잔류의 발생을 방지하기 위하여 각 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도를 통상시보다 약간 높게 관리할 필요도 생긴다. 따라서, 가령 산농도를 실시간으로 계측하여 산액의 공급량을 제어할 수 있었다 하더라도 산 원단위, 즉 비용의 상승은 피할 수 없다.

따라서, 종래부터 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 연속적으로 흘려보내면서 측정할 수 없는 것을 보충하여 산세액의 산농도를 높은 응답성으로 신속하게 제어하기 위하여 여러 가지 제안이 이루어져 왔다.

예컨대, 일본 특허공보 소57-2275 호에는 산세액의 산농도를 피드 백 제어한 것에서는, 이득 (정밀도) 을 크게 하면 해칭하고, 또한 작게 하면 검출기의 정밀도가 저하되어 사용할 수 없는 점에서 피드 백 제어 대신에 액온도, 산농도, 산반응시간 및 반응표면적 사이의 관계식을 사용한 피드 포워드 제어를 실시함으로써, 산세액의 산농도의 제어의 응답성을 개선하는 발명이 개시되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 평6-126322 호에는 분류 산세설비에 있어서 최상류의 순환탱크에 수용된 산세액의 산농도를 조정함과 동시에 이 때의 투입산량에 대응하는 양의 산액을 1 개 하류의 순환탱크로 공급하고, 이와 같은 산농도 조정 및 산공급을 하류의 순환탱크에 대하여 차례로 실시해 감으로써, 각 순환탱크에 각각 수용된 산세액의 산농도를 제어하는 발명이 개시되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 평9-125270 호에는 산세조에 순환탱크를 배관을 통해 접속하여 산세액을 순환시켜 두고, 이 배관의 일부에서 산세액을 빼내고, 빼낸 산세액의 산농도를 산농도 분석계에 의해 단속적으로 측정함과 동시에 순환탱크에 수용된 산세액의 액면레벨을 측정하며, 이들 측정치가 목표치를 벗어나는 경우에 배산, 급산 그리고 급수를 실시하는 발명이 개시되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 평10-147895 호에는 각 산세조마다 산세액의 순환장치를 개별적으로 가짐과 동시에 인접하는 산세조 사이에서의 산세액의 오버플로우를 수반하지 않는 형의 연속 산세설비에 있어서 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 제어하는 방법이 개시되어 있다.

그리고, 일본 공개특허공보 평7-54175 호에는 연속 산세설비를 사용한 산세의 전후에 있어서의 처리강판의 판두께 차로부터 산세감량을 구하며, 구한 산세감량에 의거하여 산공급량 및 산농도를 제어하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 일본 특허공보 소57-2275 호에 의해 개시된 발명에 있어서 필요로 되는 산농도의 측정은 산세액을 연속적으로 흘려보내면서 실시하는 것은 아니다. 따라서, 이 발명에 의해서도 산농도를 고정밀도로 제어할 수는 없다. 또한, 이 발명을 실시할 때에 산농도를 장시간 측정하면, 샘플링 배관에 있어서 산에 의한 막힘이 발생하여 측정기의 가동율을 저하시킨다.

또한, 일본 공개특허공보 평6-126322 호에 의해 개시된 발명에 의해 산농도를 연속적으로 제어하기 위해서는, 최종 순환탱크에 수용된 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 측정할 필요가 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 측정할 수는 없다. 따라서, 이 발명에 의해서도 산세액의 산농도를 고정밀도로 제어할 수는 없다.

또한, 일본 공개특허공보 평9-125270 호에 의해 공개된 발명에서 사용하는 산농도 분석계는, 산세액의 리턴배관에서 분기한 지관에 개폐밸브를 통해 설치되어 있다. 이 점에서 이 산농도 분석계는 상술한 적정식 분석계와 동종의 것임을 알 수 있다. 따라서, 이 발명에 있어서도 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 측정할 수는 없다. 따라서, 이 발명에 의해서도 산세액의 산농도를 고정밀도로 제어하기는 어렵다. 그리고, 이 발명에서는 급수를 실시하면 폐산의 산농도가 저하된다. 따라서, 이 발명에 의하면, 폐산의 회수시에 산 원단위가 악화된다.

또한, 일본 공개특허공보 평10-147895 호에 개시된 형의 연속 산세설비에서는, 각 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도를 독립하여 제어할 수 있기 때문에, 고정밀도로 산세액의 산농도를 제어할 수 있다. 그러나, 이 제안에 관한 제어를, 아무런 설비개조를 하지 않고서 인접하는 산세조 사이에서 산세액의 오버플로우가 발생하는 형의 연속 산세설비에 적용할 수는 없다. 즉, 일본 공개특허공보 평10-147895 호에 개시된 방법을 인접하는 산세조 사이에서 산세액의 오버플로우가 발생하는 형의 연속 산세설비에 대하여 적용하기 위해서는, 산액의 순환탱크, 순환펌프, 폐산·급산배관 등을 각 산세조마다 설치할 필요가 있다. 따라서, 상당한 설비투자나 설치스페이스가 필요해져서, 이 발명을 실시하는 것은 현실적으로 매우 어렵다.

그리고, 산세에서의 스케일 로스는 스케일 두께에 따라서도 변동되며, 이 스케일 두께는 예컨대 열간압연시의 권취온도에 따라 변동된다. 따라서, 일본 공개특허공보 평7-54175 호에 의해 개시된 발명에서는, 산세액의 산농도의 변화량과 산세로스량은 반드시 같아지지 않는다. 따라서, 산세액의 산농도의 변화량과 산세로스량 사이에 편차가 발생한 분량만큼 산세액의 산농도의 제어 정밀도가 저하된다.

이와 같이 종래의 기술에는 그 어느 것에나 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 측정할 수 없다는 공통이면서 치명적인 과제가 있었다. 따라서, 산액의 공급량을 수동으로 제어하는 경우 뿐만 아니라 자동으로 제어하는 경우에도, 산세액의 산농도의 제어의 응답지연이나 정밀도 저하를 감수하여야만 했었다.

그리고, 미국특허 제 5175502 호에는 산세조에서 빼내진 산세액을 물로 희석하여 산세액의 막힘을 방지하면서 희석한 산세액의 밀도, 도전율 및 온도에 의거하여 산세액의 산농도를 측정하는 발명이 제안되어 있다. 그러나, 이 발명에서는 산세액을 물로 희석하기 때문에 측정후의 산세액은 폐액으로 된다. 따라서, 이 발명에서는 측정비용이 높아진다.

발명의 개시

본 발명의 목적은, 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 측정할 수 있는 산농도 측정장치 및 산농도 측정방법과, 이 산농도 측정장치를 사용하여 연속 산세설비를 구성하는 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 또한 고정밀도로 자동제어할 수 있는 산농도 자동 제어장치 및 산농도 자동 제어방법을 제공하는 것이다.

구체적으로 본 발명의 목적은, 산세조에 있어서 산세액의 샘플액을 충분히 짧은 측정간격으로 항상 측정함으로써, 비측정시간을 단축하면서 산세액의 산농도의 변동 및 편석을 실질상 연속하면서 정확하게 측정할 수 있으며, 그리고 산세액의 샘플링 방법도 단순함과 동시에 유지성도 뛰어난 산농도 측정장치 및 산농도 측정방법과, 이 산농도 측정장치를 사용하여 연속 산세설비를 구성하는 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도를 실질상 연속적이면서 고정밀도로 자동제어할 수 있는 산농도 자동 제어장치 및 산농도 자동 제어방법을 제공하는 것이다.

더욱 구체적으로 본 발명의 목적은, 상기한 산농도 측정장치를 사용하여 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비에 있어서의 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 측정하며, 그 측정결과를 산액의 공급량으로 피드 백시킴으로써, 각 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 적정하게 유지할 수 있음과 동시에 산세액의 원단위를 개선할 수 있는 산농도 자동 제어장치 및 산농도 자동 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 이러한 목적을 달성하기 위하여 여러 가지 검토를 거듭하였다. 그리고, 산세조에 수용된 산세액을 연속적으로 흘려보내 두고, 연속적으로 흐르는 이 산세액의 산농도를 그 자리에서 측정하는 데 착안하였다. 종래에는 이와 같이 산세액을 연속적으로 흘려보내려고 하여도 유속이 저하되는 부분이 반드시 발생하며, 이 유속이 저하되는 부분에서 산세액이 단시간으로 막힌다고 생각되었다. 따라서, 지금까지는 이와 같이 하여 연속적으로 흐르는 산세액의 산농도를 그 자리에서 측정하는 것은 검토조차 하지 않았다.

그 결과, 본 발명자들은 연속적으로 흐르는 산세액의 산농도 이외의 물성치를 항상 측정할 수 있는 측정장치를 산세액의 유로에 배치하고, 이 측정장치에서 출력되는 측정데이터에 의거하여 연산함으로써, 산세액의 막힘을 사실상 해소하면서 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 실질상 연속적이면서 정확하게 구할 수 있음을 알았다.

또한, 본 발명자들은 이와 같이 하여 구한 산농도의 연산치에 의거하여 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 피드 백 제어하거나 또는 피드 백 제어 및 피드 포워드 제어함으로써, 끊임없이 변동하는 산농도에 신속하면서 정확하게 대응할 수 있으므로 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 고정밀도로 제어할 수 있음을 알았다.

그리고, 본 발명자들은 산액이 공급되는 산세조와, 이 산액이 공급되는 산세조 이외의 적어도 1 개의 산세조의 각각에 있어서의 산세액의 연산치에 의거하여 산액이 공급되는 산세조의 산농도를 피드 백 제어함으로써, 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비에 관해서도 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 고정밀도로 제어할 수 있음을 알았다.

본 발명자들은 이러한 지견에 의거하여 더욱 검토를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하였다.

여기서 본 발명이 요지로 하는 점은, 산세조에 접속되며, 이 산세조에서 빼내진 산세액의 유로의 일부에 설치된 본체와, 이 본체의 내부를 흐르는 상기 산세액의 밀도를 측정하는 밀도계와, 유로 또는 산세조에 있어서의 산세액의 온도를 측정하는 온도계와, 유로 또는 산세조에 있어서의 산세액의 도전율을 측정하는 도전율계와, 밀도계, 온도계 및 도전율계 각각의 측정결과에 의거하여 유로의 일부를 흐르는 산세액의 산농도를 연산하는 연산장치를 조합하여 구비하는 것을 특징으로 하는 산농도 측정장치이다. 이하,「제 1 발명」이라 한다.

상기 제 1 발명에서는 온도계 및 도전율계 중 일측 또는 양측이 본체에 설치되는 것이 바람직하다.

이 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치에서는, 밀도계가 적어도 2 개의 검출부를 갖는 차압센서방식의 밀도계인 것이 바람직하다. 이 경우, 2 개의 검출부는 본체에 있어서의 유로의 형성방향에 대하여 적어도 500 ㎜ 떨어져서 설치되는 것이 원하는 측정 정밀도를 유지하기 위하여 바람직하다.

또한, 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치에서는, 온도계 및 도전율계가 모두 본체에 있어서의 유로의 출구측에 설치되는 것이 원하는 측정 정밀도를 유지하기 위하여 바람직하다.

또한, 이러한 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치에서는, 본체에 있어서의 유로를 가능한 한 직선상으로 형성하여 부분적인 유속저하부를 발생시키지 않도록 하거나 또는 유로중에서 유속이 저하되어 산세액이 막히기 쉬운 부분에는 산세액의 체류를 억제함에 따른 막힘방지기구를 설치해 두는 것이 산세액에 의한 막힘을 방지하기 위하여 바람직하다.

다른 관점에서 본 발명은, 산세조에 접속되며, 산세조에서 빼내진 산세액의 유로의 일부에 설치된 산농도 측정장치 본체의 내부를 연속하여 흐르는 상기 산세액의 밀도를 측정함과 동시에 유로 또는 산세조에 있어서의 산세액의 온도 및 도전율을 측정하고, 밀도, 온도 및 도전율 각각의 측정결과에 의거하여 유로의 일부를 흐르는 산세액의 산농도를 연산하는 것을 특징으로 하는 산농도 측정방법이다. 이하,「제 2 발명」이라 한다.

다른 관점에서 본 발명은, 연속 산세설비를 구성하는 복수의 산세조중에서 산액이 공급되는 산세조에 설치된 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치와, 이 산농도 측정장치에 의해 얻어지는 산농도의 연산치에 의거하여 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 조정하는 피드 백 제어수단을 조합하여 구비하는 것을 특징으로 하는 산농도 자동 제어장치이다. 이하,「제 3 발명」이라 한다.

다른 관점에서 본 발명은, 연속 산세설비를 구성하는 복수의 산세조중에서 산액이 공급되는 산세조와, 산액이 공급되는 산세조 이외의 적어도 1 개의 산세조에 설치된 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치와, 복수의 산농도 측정장치의 각각에 의해 얻어지는 산농도의 연산치에 의거하여 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 조정하는 피드 백 제어수단을 조합하여 구비하는 것을 특징으로 하는 산농도 자동 제어장치이다. 이하,「제 4 발명」이라 한다.

상기 제 3 발명 및 제 4 발명에 관한 산농도 자동 제어장치에서는, 산농도 측정장치에 의해 얻어지는 산농도의 연산치에 의거하여 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 조정하는 피드 포워드 제어수단을 더욱 구비하는 것이 제어의 응답성을 더욱 높이기 위하여 바람직하다. 이하,「제 5 발명」이라 한다.

이들 제 1 발명 ∼ 제 5 발명에 관한 산농도 측정장치, 산농도 측정방법 또는 산농도 자동 제어장치의 제어대상으로서의 산세조는 침지방식 뿐만 아니라 분무방식이어도 된다.

또한, 제 3 발명 ∼ 제 5 발명의 산농도 자동 제어장치에서는 산액이 공급되는 산세조가 최종 산세조인 것이 예시된다.

그리고, 제 3 발명 ∼ 제 5 발명의 산농도 자동 제어장치가 적용되는 연속 산세설비는 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비인 것이 예시된다.

그리고, 다른 관점에서 본 발명은 연속 산세설비를 구성하는 복수의 산세조중에서 적어도 산액이 공급되는 산세조에 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치를 설치하고, 이 산농도 측정장치에 의해 얻어지는 산농도의 연산치에 의거하여 피드 백 제어 또는 피드 백 제어와 피드 포워드 제어의 조합을 실시함으로써, 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 조정하는 것을 특징으로 하는 산농도 자동 제어방법이다. 이하,「제 6 발명」이라 한다.

제 1 발명에 관한 산농도 측정장치 또는 제 2 발명에 관한 산농도 측정방법에 의하면, 산세액의 밀도, 농도 및 도전율을 충분히 짧은 측정간격으로 측정할 수 있으며, 그럼으로써 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 실질상 연속적으로 장시간 측정할 수 있다. 또한, 산세액을 흘려보내는 유로내에 산세액이 막히지 않는 구조로 하고 있기 때문에 유지성도 향상된다. 따라서, 본 발명에 관한 산농도 측정장치에 의하면, 장시간에 걸쳐 측정이 가능해진다.

또한, 이 산농도 측정장치를 사용한 제 3 발명 ∼ 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치 또는 제 6 발명에 관한 산농도 자동 제어방법에 의하면, 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 고정밀도이면서 안정적으로 제어할 수 있다. 그럼으로써, 산 원단위가 향상된다.

특히, 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치에 의하면, 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치를 사용하여 실시하는 산농도의 연속측정과 산농도의 피드 백 제어를 조합하는 것을 기본으로 하며, 그리고 산농도의 피드 포워드 제어를 겹친다. 따라서, 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치에 의하면, 산세조에 수용된 산세액의 산농도의 제어 정밀도 및 리스폰스를 모두 현저하게 향상시킬 수 있다.

그리고, 제 3 발명 ∼ 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치에 의하면, 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치를 사용하여 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비에 있어서의 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 측정하며, 그 측정결과를 산액의 공급량으로 피드 백한다. 따라서, 각 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도를 적정하게 유지할 수 있음과 동시에 산세액의 원단위를 저감할 수도 있다.

본 발명은 강재 등의 연속 산세설비에 있어서의 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 충분히 짧은 측정간격으로 측정할 수 있는 산농도 측정장치 및 산농도 측정방법과, 이 산농도 측정장치를 사용하여 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 자동제어하는 산농도 자동 제어장치, 예컨대 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하여 배치된 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비에 사용하기에 적합한 산농도 자동 제어장치 및 산농도 자동 제어방법에 관한 것이다.

도 1 은 제 1 실시형태의 산농도 연속 측정장치의 내부구조를 나타내는 설명도이다.

도 2 는 밀도계의 설치부 근방을 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 3 은 제 1 실시형태의 산농도 자동 제어장치를 연속 산세설비에 적용한 경우의 제어계의 일례를 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도 4 는 본 발명에 관한 산농도 자동 제어장치가 적용된 최종 산세조의 개략을 나타내는 설명도이다.

도 5a, 도 5b 는 각각 염산 농도, 염화철 농도의 조정치 (B₁,B₂) 와 각각의 계산치 (C₁,C₂) 의 관계를 나타내는 검량선의 그래프이다.

도 6 은 밀도계, 온도계 및 도전율계에 의해 얻어진 측정치의 처리의 개요를 나타내는 설명도이다.

도 7a 는 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비의 설명도이고, 도 7b 는 제 2 실시형태의 산농도 자동 제어장치를 이 연속 산세설비에 적용한 상황을 나타내는 설명도이다.

도 8 은 DDC 장치에 있어서의 산액의 공급량의 결정연산의 흐름을 나타내는 플로우도이다.

도 9 는 제 1 발명에 관한 제 3 실시형태의 산농도 연속 측정장치의 내부구조를 나타내는 설명도이다.

도 10a, 도 10b 는 본 실시예 및 종래예 각각에 대하여 최종 산세조에 있어서의 산농도 (D) 의 시간의 흐름에 따른 변화를 비교하여 나타내는 그래프이다.

도 11 은 본 실시예 및 종래예 각각의 산 원단위 (E) 를 나타내는 그래프이다.

도 12 는 실시예 2 에 있어서의 측정결과를 나타내는 그래프로서, 도 12a 는 수동으로 제 5 조 (21e) 의 산농도 (F) 를 측정한 결과를 나타내고, 도 12b 는 제 5 조 (21e) 로부터의 산농도의 측정치에 의거하여 피드 백 제어를 실시한 경우를 나타내며, 그리고 도 12c 는 제 5 조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 각각으로부터의 산농도의 측정치에 의거하여 피드 백 제어를 실시한 경우를 나타낸다.

각 도면에 있어서 부호 1 은 산농도 연속 측정장치를, 부호 2 는 순환유로를, 부호 3 은 산농도 연속 측정장치 본체를, 부호 4 는 밀도계를, 부호 4-1, 4-2 는 검출부를, 부호 5 는 온도계를, 부호 6 은 도전율계를, 부호 11 은 산세조를, 부호 13 은 펌프를, 부호 14 는 연산장치를 각각 나타낸다.

발명의 상세한 설명

[제 1 실시형태]

이어서, 산세액으로서 염산을 사용함과 동시에 최종 산세조로 산액을 공급하는 경우를 예로 들어 제 1 발명 ∼ 제 3 발명, 제 5 발명 및 제 6 발명에 관한 산농도 측정장치, 산농도 측정방법, 산농도 자동 제어장치 및 산농도 자동 제어방법의 일실시형태를 상세하게 설명한다. 그리고, 이하의 설명에서는 제 1 발명 ∼ 제 3 발명에 관한 산농도 측정장치 및 산농도 측정방법이 각각 산농도를 실질상 연속적으로 측정하는 산농도 연속 측정장치 및 산농도 연속 측정방법인 경우를 예로 든다.

(산농도 연속 측정장치)

우선, 제 1 발명에 관한 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치를 설명한다. 도 1 은 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1) 의 내부구조를 나타내는 설명도이다. 도 1 중의 파선 화살표는 산세액의 흐름을 나타낸다. 또한, 도 2 는 밀도계 (4) 의 설치부 근방을 추출하여 나타내는 단면도이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 산농도 연속 측정장치 (1) 는 펌프 (13) 에 의해 산세조 (11) 로부터 압송된 산세액을 연속적으로 일방향으로 흘려보내는 순환유로 (2) 의 일부를 내장하는 통형상의 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 와, 순환유로 (2) 의 일부인 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 의 내부를 흐르는 산세액을 실질상 연속적으로 측정하는 밀도계 (4), 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 를 구비한다.

본 실시형태에 있어서의 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 는 통형상의 것이다. 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 는 샘플액인 산세액을 산세조 (11) 에서 연속적으로 흘려보낼 수 있는 구조이면 되며, 특정 구조로 한정되지는 않는다.

산농도 연속 측정장치 본체 (3) 의 재질은 산세액에 침식되지 않을 정도의 내산성을 갖는 것이면 되며, 본 실시형태에서는 폴리프로필렌제로 하였다. 또한, 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 의 내부에 형성되는 순환유로 (2) 의 일부는 가능한 한 엘보 등의 유속저하부가 적고 스트레이트형상으로 형성되어 있다. 그럼으로써, 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 의 내부에 있어서 산세액의 유속이 저하됨으로 인한 막힘의 발생이 가급적 억제된다. 그리고, 본 실시형태에서 순환유로 (2) 는 산세조 (11) 에서 빼내진 산세액을 그대로 흘려보내는 것으로서, 산세액의 희석은 실시하지 않는다.

그리고, 순환유로 (2) 의 일부를 흐르는 산세액의 유속은 밀도계 (4), 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 각각의 측정 정밀도를 유지하기 위하여 2 m/sec 이하인 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 산세액의 유속은 1 m/sec 로 설정한다.

또한, 본 실시형태에서 밀도계 (4) 는 2 개의 검출부 (4-1,4-2) 를 갖는 공지의 차압센서방식의 밀도계를 사용한다. 2 개의 검출부 (4-1,4-2) 는 원하는 밀도측정 정밀도를 확보하기 위하여 순환유로 (2) 의 일부의 형성방향의 거리 (d₁) 가 적어도 500 ㎜ 로 되도록 떨어져서 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 의 길이방향의 대략 중앙의 몸체부에 설치된다.

본 실시형태에서 온도계 (5) 는 공지의 백금저항체식 온도계를 사용한다. 또한, 도전율계 (6) 도 공지의 전자유전형 도전율계를 사용한다. 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 는 모두 순환유로 (2) 의 일부의 출구측에서 측정할 수 있도록 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 의 머리부에 설치된다.

그리고, 본 실시형태에서 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 는 모두 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 에 설치한다. 이것은 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 를 모두 밀도계 (4) 의 근방에 배치함으로써 측정오차를 가급적 저감하기 위함이다. 그러나, 온도계 (5), 도전율계 (6) 는 반드시 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 에 설치할 필요는 없다. 온도계 (5), 도전율계 (6) 를 산세조 (11) 의 내부 또는 산세조 (11) 와 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 사이의 순환유로 (2) 등에 설치하여 순환하는 산세액의 온도, 도전율을 측정하는 것으로 하여도 된다. 이 경우, 밀도계 (4) 의 설치부 근방에 있어서의 온도, 도전율의 값과, 온도계 (5), 도전율계 (6) 의 설치부에 있어서의 측정데이터의 편차를 미리 구해 두고, 이들 편차를 사용하여 온도계 (5), 도전율계 (6) 의 설치부에 있어서의 측정데이터를 보정하면 된다. 그럼으로써, 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 를 밀도계 (4) 의 근방에 배치하지 않아도 측정오차가 가급적 저감된다.

이 산농도 연속 측정장치 (1) 는 후술하는 도 4 에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에서는 산세조 (11) 의 외벽면 근방에 설치된다. 그리고, 산농도 연속 측정장치 (1) 는 산세조 (11) 의 근방에 설치된 펌프 (13) 에 의해 산세조 (11) 에 수용된 산세액을 일방향으로 흘려보낸다. 그럼으로써, 산농도 연속 측정장치 (1) 는 산세액의 밀도, 온도 및 도전율을 모두 충분히 짧은 측정간격으로 측정할 수 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이 산농도 연속 측정장치 (1) 에는 밀도계 (4) 의 2 개의 검출부 (4-1,4-2) 로 산세액을 안내하는 분류부 (8) 가 불가피적으로 형성된다. 이 분류부 (8) 는 순환유로 (2) 의 일부를 구성하지만, 산세액의 유속이 저하되어 염화철 결정 (7) 이 퇴적해서 막히기 쉬운 부분이다. 따라서, 본 실시예에서는 막힘방지기구로서 퍼지관 (9) 을 분류부 (8) 에 설치하고 있다. 산세액이 퍼지관 (9) 을 통해 분류부 (8) 를 향해 분출된다. 그럼으로써, 분류부 (8) 에 있어서의 산세액의 체류가 억제되어 산세액의 막힘이 확실하게 방지된다.

이와 같이 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1) 에서 사용하는 밀도계 (4), 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 에는 모두 높은 사용실적을 갖는 공지의 공업계기가 사용된다. 따라서, 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1) 는 매우 높은 정밀도로 정확하게 산세액의 밀도, 온도 및 도전율을 측정할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1) 에는 밀도계 (4) 에 의해 측정된 밀도와, 온도계 (5) 에 의해 측정된 온도와, 도전율계 (6) 에 의해 측정된 도전율에 의거하여 산세액의 산농도를 연산하는 연산장치 (14) 가 설치된다. 이 연산장치 (14) 에 의해 산세액의 산농도가 연산된다. 연산장치 (14) 에 의한 산농도의 연산내용은 도 3 및 도 4 를 참조하면서 후술한다.

또한, 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1) 의 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 는 상술한 바와 같이 통형상 단관식이다. 따라서, 이하에 열기하는 효과 (ⅰ) ∼ (ⅶ) 를 얻을 수 있다.

(ⅰ) 순환유로 (2) 각부의 형상을 가능한 한 직선상으로 하고, 또한 퍼지관 (9) 을 분류부 (8) 에 설치한다. 따라서, 순환유로 (2) 중 특히 밀도계 (4), 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 각각의 근방에 있어서의 산세액의 체류가 방지되어 산세액을 연속적으로 흘려보낼 수 있다.

(ⅱ) 산세액은 순환유로 (2) 내를 연속적으로 흐른다. 따라서, 순환유로 (2) 내에 있어서의 산세액의 편석이 방지되며, 별도로 채취한 복수종의 산세액을 동일조건으로 정확하게 측정할 수 있다.

(ⅲ) 펌프 (13) 에 의해 산세액을 항상 흘려보냄과 동시에 유속저하부를 가능한 한 적게 한 순환유로 (2) 의 분류부 (8) 에 퍼지관 (9) 을 설치한다. 따라서, 산농도 연속 측정장치 본체 (3) 의 유지성 및 내부세정성이 모두 현저하게 향상된다. 따라서, 산세액의 막힘을 해소하면서 측정할 수 있다.

(ⅳ) 산세액의 밀도, 온도 및 도전율을 모두 측정하기 때문에 산세액의 산농도를 측정할 수 있다. 그럼으로써, 이 산농도 연속 측정장치 (1) 를 예컨대 연속 산세설비의 최종 산세조 (11d) 의 산농도를 조정하는 피드 백 제어 또는 피드 백 제어 및 피드 포워드 제어와 조합함으로써, 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도를 연속적이면서 고정밀도로 자동제어할 수 있게 된다.

(ⅴ) 산농도 연속 측정장치 (1) 는 도 1 에 나타내는 바와 같이 매우 간단한 외부형상을 갖는다. 따라서, 예컨대 연속 산세설비 등으로의 설치 자유도가 높다.

(ⅵ) 산농도 연속 측정장치 (1) 의 내부는 도 1 에 나타내는 바와 같이 간단한 내부구조를 갖는다. 따라서, 순환유로 (2) 를 흐르는 산세액의 유속을 밀도계 (4), 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 의 측정 정밀도의 관점에서 바람직한 유속인 2 m/sec 이하로 용이하게 설정·관리할 수 있다. 따라서, 산농도 연속 측정장치 (1) 는 측정 정밀도의 유지가 용이하다.

(ⅶ) 산농도 연속 측정장치 (1) 는 간단한 구조이기 때문에 산세조 (11) 의 근방에 용이하게 설치할 수 있다. 따라서, 산세조 (11) 에서 산세액을 분류시키는 순환유로 (2) 를 구성하는 배관의 길이를 가급적 짧게 할 수 있다. 그럼으로써, 산세액이 산세조 (11) 를 나오고 나서 산농도 연속 측정장치 (1) 에 도달하여 측정될 때까지의 동안의 타임 러그를 가급적 단축할 수 있다. 따라서, 산농도 연속 측정장치 (1) 는 제어 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

(산농도 자동 제어장치)

이어서, 제 3 발명에 관한 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치를 설명한다. 도 3 은 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 를 연속 산세설비 (12) 에 적용한 경우의 제어계의 일례를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 또한, 도 4 는 본 발명에 관한 산농도 자동 제어장치 (10) 가 적용된 최종 산세조 (11d) 의 개략을 나타내는 설명도이다.

이 연속 산세설비 (12) 에서는 산세조를 연속하여 4 조 설치하고 있다. 제 4 조 (11d) 가 최종 산세조이다. 제 4 조 (11d) 보다 상류측에 제 3 조 (11c), 제 2 조 (11b) 그리고 제 1 조 (11a) 가 순차 설치되어 있다. 산세처리되는 강띠 (본 예에서는 열연강띠) 는 도시하지 않았으나, 도면에 있어서 우측에서 좌측으로 반송된다. 그럼으로써, 강띠는 각 조 (11a ∼ 11d) 에 순차 침지되면서 산세된다. 그리고, 도 3 및 도 4 의 설명에서는 제 1 조 (11a) 에 부대하는 설비에는 부호 a 를 붙이고, 이하 제 2 조 (11b) 에는 부호 b 를, 제 3 조 (11a) 에는 부호 c 를, 제 4 조 (11d) 에는 부호 d 를 각각 붙인다.

이 연속 산세설비 (12) 의 각 산세조 (11a ∼ 11d) 에는 각 산세조 (11a ∼ 11d) 각각에 있어서 산세액의 밀도, 온도 및 도전율을 실질상 연속적으로 측정하기 위하여 펌프 (13a ∼ 13d) 를 통해 상술한 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 가 접속된다. 산세액은 펌프 (13a ∼ 13d) 에 의해 각 산세조 (11a ∼ 11d) 로부터 순환유로 (2a ∼ 2d) 를 통해 압송된다. 압송된 산세액은 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 의 내부에 형성된 순환유로 (2a ∼ 2d) 의 일부를 흐르고 각 산세조 (11a ∼ 11d) 로 되돌아간다. 순환하는 산세액은 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 의 내부에 형성된 순환유로 (2a ∼ 2d) 의 일부를 흐르는 동안에 밀도계 (4a ∼ 4d), 온도계 (5a ∼ 5d) 및 도전율계 (6a ∼ 6d) 에 의해 밀도, 온도 및 도전율이 각각 실질상 연속적으로 측정된다.

그리고, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이 순환유로 (2a ∼ 2d) 에는 막힘방지를 위한 여과장치는 설치하고 있지 않다. 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1) 에서는 순환유로 (2a ∼ 2d) 에 막힘방지를 위하여 여과장치를 설치하지 않아도 산세액의 체류에 기인한 막힘은 발생하지 않는다. 따라서, 막힘방지를 위하여 여과장치를 순환유로 (2) 에 설치하면, 오히려 이 여과장치에서 막힘이 발생할 우려가 있다.

산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 는 연산장치인 DDC (직접 디지털 제어) 장치 (14) 에 접속된다. 이 DDC 장치 (14) 로부터의 제어신호가 최종 산세조 (11d) 로의 산액 (염산) 의 공급량을 조정하는 밸브기구 (15) 의 개폐신호로서 보내진다.

이와 같이 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 는 산액의 공급을 최종 산세조인 제 4 조 (11d) 에 대해서만 실시하고, 제 1 조 (11a) ∼ 제 3 조 (11c) 로의 산액의 공급은 실시하지 않는다. 단, 제 4 조 (11d) 에서 제 3 조 (11c) 로, 제 3 조 (11c) 에서 제 2 조 (11b) 로, 제 2 조 (11b) 에서 제 1 조 (11a) 로 각각 산세액이 오버플로우한다. 따라서, 최종 산세조인 제 4 조 (11d) 이외의 각 산세조 (11a ∼ 11c) 에 각각 수용된 산세액의 산농도는 상승 및 저하를 반복하면서도 거의 일정하게 유지된다.

이 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 에서 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 에 의해 충분히 짧은 측정간격으로 얻어진 밀도, 온도 및 도전율 각각의 측정치는 신호데이터로서 DDC 장치 (14) 로 보내진다. DDC 장치 (14) 는 보내진 데이터중에서 최종 산세조 (11d) 의 데이터에 의거하여 후술하는 바와 같이 하여 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도를 연산한다.

그리고, 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 에서 최종 산세조 (11d) 이외의 산세조 (11a ∼ 11c) 에서 얻어진 데이터는 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도를 조정하는 피드 포워드 제어를 실시하기 위하여 사용된다. 이 피드 포워드 제어에 대해서는 후술한다.

DDC 장치 (14) 는 연산된 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도와, 미리 결정된 산농도의 목표치를 비교한다. 그리고, DDC 장치 (14) 는 양자의 편차를 제로로 하기 위하여 최종 산세조 (11d) 로의 산액의 공급량을 연산한다. 연산된 산액의 공급량은 DDC 장치로부터 급산량 제어신호로서 밸브기구 (15) 의 개폐기구로 보내진다. 그럼으로써, 밸브기구 (15) 의 개폐가 제어되며, 최종 산세조 (11d) 로의 산액의 공급량이 변경된다. 이와 같이 하여 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도가 피드 백 제어된다.

즉, 도 4 에 있어서 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 는 최종 산세조 (11d) 와, 최종 산세조 (11d) 로의 산액 공급계 (15) 와, 연산기 (데이터처리용 컴퓨터) (14) 를 갖는 산농도 연속 측정장치 (1d) 로 구성된다. 그리고, 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도는 산농도 연속 측정장치 (1d) 에 의해 측정되는 산세액의 밀도, 온도 및 도전율의 데이터에 의거하여 연산기 (14) 에 의해 산출된다. 그리고, 도 4 에 있어서의 폐산탱크 (16) 는 제 1 산세조 (11a) 에서 오버플로우하는 폐산을 처리하는 탱크로서, 제 1 산세조 (11a) 에 접속되어 있다.

도 5a, 도 5b 는 각각 염산 농도, 염화철 농도의 조정치 (B₁,B₂) 와 각각의 계산치 (C₁,C₂) 의 관계를 나타내는 검량선의 그래프이다. 검량선의 그래프를 미리 작성해 둠으로써, 염산 농도, 염화철 농도의 조정치 (B₁,B₂) 를 용이하게 구할 수 있다.

도 6 은 밀도계 (4d), 온도계 (5d) 및 도전율계 (6d) 에 의해 얻어진 측정치의 처리의 개요를 나타내는 설명도이다. 동일한 도면에 나타내는 바와 같이 밀도계 (4d), 온도계 (5d) 및 도전율계 (6d) 의 측정결과는 도 4 에 있어서의 앰프반 (변환반) (18) 을 통해 아날로그신호로 변환된 후에 연산기 (14) 로 입력된다.

연산기 (14) 에 의해 염산 농도 및 염화철 농도가 연산될 때의 산출식은, 예컨대 다음과 같다.

SA = S - a (T-25) …①

DA = D + b (T-25) …②

염산 농도 = c(d[e·SA+f·SA(DA-1)]-g[h·SA+i·SA(DA-1)]+j)+k …③

염화철 농도 = m(n·DA-SA)-p …④

단, S 는 도전율 실측치를, T 는 온도 실측치를, SA 는 도전율 온도보정치를, DA 는 밀도 실측치를, 부호 a ∼ p 는 정수를 각각 나타낸다.

이와 같이 충분히 짧은 측정간격으로 측정한 밀도, 온도 및 도전율의 값을 상기 관계식 ① ∼ ④ 에 대입함으로써, 각 산세조 (11a ∼ 11d) 의 염화철 농도 및 염산 농도가 모두 구해진다. 본 실시형태에서는 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 측정치로부터 최종 산세조 (11d) 의 산농도가 구해진다.

그리고, 이와 같이 하여 얻어진 염산 농도와 목표로 하는 염산 농도의 편차를 제로로 하기 위하여, 연산기 (14) 에서 염산 공급계 (15) 로 산액의 공급량을 결정하는 제어신호가 출력된다.

이와 같이 하여 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 에서는, 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 밀도, 온도 및 도전율 각각의 실측치에서 산세액의 산농도를 구하고, 구한 산농도를 목표치에 일치시키기 위하여 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도를 피드 백 제어한다.

즉, 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 의 제 1 특징은, 제 4 조 (11d) 에 대해서만 실시하고 있는 산액의 공급량의 최적화를 도모하기 위하여, 산농도 연속 측정장치 (1d) 와 제 4 조 (11d) 로의 산액의 공급량의 피드 백 제어를 조합하여 사용하는 점에 있다. 그럼으로써, 산농도의 측정치, 즉 측정간격이 실질적으로 0 으로서 연속한 산농도의 측정치를 사용하여 최종 산세조 (11d) 에 대한 산액의 공급량을 피드 백 제어할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 에 의하면, 산농도 제어의 응답성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 그럼으로써, 산농도의 변동량을 작게 할 수 있기 때문에, 산농도의 고농도측으로의 편차를 작게 억제할 수 있으므로 산 원단위의 상승을 가급적 제어할 수 있게 된다.

그리고, 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 에서는, 산농도 제어의 응답성을 더욱 향상시키기 위하여 최종 산세조 (11d) 이외의 산세조 (11a ∼ 11c) 에 각각 수용된 산세액의 산농도의 측정데이터를 사용하여 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도를 피드 포워드 제어한다. 이하, 제 5 발명, 제 6 발명에 관한 본 실시형태의 피드 포워드 제어에 대하여 설명한다.

도 3 에 있어서, 최종 산세조 (11d) 이외의 산세조 (11a ∼ 11c) 에 각각 설치한 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1c) 에 의해 각 산세조 (11a ∼ 11c) 에 각각 수용된 산세액의 산농도가 측정된다. 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1c) 에 의한 측정은 산농도 연속 측정장치 (1d) 에 의한 측정과 동일하다.

산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1c) 에 의한 측정결과에 의거하여 산세조 (11a ∼ 11c) 에 있어서의 단위시간당 산 소비량의 실적치가 구해진다. 따라서, 각 산세조 (11a ∼ 11c) 에 있어서의 단위시간당 산 소비량의 실적치에 의거하여 최종 산세조 (11d) 에 있어서의 단위시간당 산 소비량을 예측한다.

즉, 각 산세조 (11a ∼ 11d) 에 있어서의 단위시간당 산 소비량은 스트립 반출량에 따라 급격히 변동한다. 이 스트립 반출량은 통판되는 강판의 판두께, 판폭 및 라인스피드에 거의 비례한다. 따라서, 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1c) 에 의해 산세조 (11a ∼ 11c) 에 있어서의 산농도의 변화를 측정해 둠으로써, 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도의 변화, 즉 산 소비량을 고정밀도로 예측할 수 있다. 그리고, 산세조 (11a ∼ 11c) 의 모든 단위시간당 산 소비량의 실적치를 사용할 필요는 없으며, 예컨대 최종 산세조 (11d) 에 인접한 제 3 산세조 (11c) 의 실적데이터를 사용하는 것으로 하여 다른 산세조의 측정은 생략하여도 된다.

즉, 도 4 에 있어서 상술한 피드 백 제어를 실시할 때에 연속 산세설비 프로세스 컴퓨터 (20) 에는 판두께, 판폭 및 라인스피드의 실적치가 입력된다. 따라서, 이들 데이터를 DDC 장치 (19) 로 입력하도록 DDC 장치 (19) 에 연속 산세설비 프로세스 컴퓨터 (20) 를 접속해 둔다.

즉, 연산장치 (14) 에 의해 피드 백 제어에 의해 연산된 산액의 공급량을 DDC 장치 (19) 로 입력한다. 또한, 연속 산세설비 프로세스 컴퓨터 (20) 로부터의 판두께, 판폭 및 라인스피드 각각의 실적치와 연산장치 (14) 에 의해 연산된 산세조 (11a ∼ 11c) 에 있어서의 산농도의 변화를 DDC 장치로 입력한다. 그리고, DDC 장치 (19) 에 의해 산세조 (11a ∼ 11c) 에 각각 수용된 산세액의 산농도의 저하율에 의거하여 최종 산세조 (11d) 에 있어서의 산 소비량을 예측하고, 피드 백 제어에 의해 연산된 산액의 공급량을 피드 포워드 제어에 의해 다시 보정·변경한다.

판두께, 판폭 및 라인스피드의 실적치로부터 염산 농도의 저하분을 예측하기 위해서는, 예컨대 다음과 같이 하여 실시하면 된다.

도 3 및 도 4 에 있어서, 산세조 (11a ∼ 11c) 의 염산 농도는 상술한 ③ 식 및 ④ 식을 사용함으로써 구해진다. 이와 같이 하여 구한 염산 농도에 도 5a 및 도 5b 에 나타낸 판두께, 판폭 및 라인스피드를 함수로서 미리 구한 상관관계식 (검출선) 에 의해 염산 소비량, 즉 저하분을 예측한다. 여기서, 피드 포워드 제어함수 (FF) 는 예컨대 하기 ⑤ 식에 의해 구해진다.

FF = K_F·W·f(d)·g(Ls) …⑤

단, ⑤ 식에 있어서 부호 K_F는 농도변동계수를, 부호 W 는 판폭을, 부호 f(d) 는 판두께를, 또한 부호 g(Ls) 는 라인스피드를 각각 나타낸다.

즉, 제 5 발명, 제 6 발명에 의하면, 피드 백 제어에 의한 가산 및 감산에 의해 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도의 목표치에 대한 편차를 억제한다. 그리고, 제 5 발명, 제 6 발명에 의하면, 피드 백 제어에 의해 구해진 산액의 공급량을 피드 포워드 제어에 의한 승산 및 가산에 의해 산액의 공급량을 예측적으로 도출함으로써 보정한다. 그럼으로써, 제 5 발명, 제 6 발명에 의하면, 최종 산세조에 대한 염산 공급량을 매우 고정밀도로 제어할 수 있다.

이와 같이 하여 제 5 발명, 제 6 발명에서는, 산세조 (11a ∼ 11c) 에 있어서의 산 소비량의 실적치에 의거하여 최종 산세조 (11d) 에 있어서의 산액의 공급량을 변경하는 피드 포워드 제어를 피드 백 제어에 중첩시켜 실시한다. 그럼으로써, 최종 산세조 (11d) 의 산농도만을 사용하는 피드 백 제어만으로는 신속하게 응답할 수 없는 스트립 반출로 인한 최종 산세조 (11d) 의 산농도의 급격한 저하에 대해서도 매우 적은 타임 러그로 산농도를 고정밀도로 제어할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제 3 발명에 관한 산농도 자동 제어장치 (10) 에 의하면, 산농도 연속 측정장치 (1d) 와, 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도의 연속 측정치를 사용하는 피드 백 제어수단을 조합한다. 따라서, 산액이 공급되는 산세조인 최종 산세조 (11d) 에 대한 산액의 공급량을 실질상 연속적으로 구할 수 있으므로, 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도를 목표치로 신속하면서 고정밀도로 제어할 수 있다.

그리고, 산세조 (11a ∼ 11c) 에 각각 수용된 산세액의 산농도의 변동치를 사용하여 최종 산세조 (11d) 의 산 소비량을 예측하는 피드 포워드 제어를 중첩시키는 제 5 발명에 의해 스트립 반출에 의한 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도의 급격한 저하에 대해서도 신속하게 응답하여 산액의 적정한 공급량을 구할 수 있다.

이와 같이 제 3 발명 및 제 5 발명 각각에 관한 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (10) 에서는,

(ⅰ) 연속 산세설비 (12) 를 구성하는 최종 산세조 (11d) 에 있어서 산세액의 밀도, 온도 및 도전율을 실질상 연속적으로 측정하는 산농도 연속 측정장치 (1d) 와,

(ⅱ) 얻어진 측정치로부터 미리 구한 이들 값의 상관관계식에 의거하여 최종 산세조 (11d) 에 있어서의 염산 농도 및 염화철 농도, 즉 철이온 농도를 도출하고, 이들 결과를 출력하여 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 염산 농도치와 목표치를 비교하며, 그 차이가 제로로 되도록 최종 산세조 (11d) 로의 산액의 공급량을 변경하는 피드 백 제어수단과,

(ⅲ) 판두께, 판폭 및 라인스피드와 산세조 (11a ∼ 11c) 의 염산 및 염화철의 각 농도측정결과를 사용하여 산세조 (11a ∼ 11c) 에 있어서의 산 소비량을 구하고, 이에 의거하여 최종 산세조 (11d) 로의 산액의 공급량을 변경하는 피드 포워드 제어수단을 조합하여 구비한다. 따라서, 최종 산세조 (11d) 로의 산액의 공급량의 자동제어에 있어서의 산농도 제어의 응답지연이나 정밀도 저하를 모두 해소할 수 있다.

[제 2 실시형태]

이어서, 제 4 발명에 관한 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치를 설명한다.

도 7a 는 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비 (21) 의 설명도이다. 또한, 도 7b 는 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (22) 를 연속 산세설비 (21) 에 적용한 상황을 나타내는 설명도이다.

도 7a 에 나타내는 바와 같이 이 연속 산세설비 (21) 에서는 산세조를 연속하여 5 조 설치하고 있다. 이 연속 산세설비 (21) 에서는 제 5 조 (21e) 가 최종 산세조로 된다. 제 5 조 (21e) 보다 상류측에 제 4 조 (21d), 제 3 조 (21c), 제 2 조 (21b) 그리고 제 1 조 (21a) 가 순차 설치된다. 도시하는 바와 같이 산세처리되는 강띠 (23) (본 예에서는 열연강띠) 는 도면에 있어서 우측에서 좌측을 향해 반송된다. 강띠 (23) 는 각 조 (21a ∼ 21e) 에 순차 침지되면서 산세된다. 그리고, 도 7a 및 도 7b 의 설명에서는 제 1 조 (21a) 에 부대하는 설비에는 부호 a 를 붙이고, 이하 제 2 조 (21b) 에는 부호 b 를, 제 3 조 (21c) 에는 c 를, 제 4 조 (21d) 에는 부호 d 를, 그리고 제 5 조 (최종 산세조) (21e) 에는 부호 e 를 각각 붙인다.

도 7b 에 나타내는 바와 같이 이 연속 산세설비 (21) 의 각 산세조 (21a ∼ 21e) 에는 각 산세조 (21a ∼ 21e) 각각에 있어서 산세액의 밀도, 온도 및 도전율을 측정하기 위하여, 도시하지 않은 5 기의 펌프를 각각 통해 상술한 도 1 및 도 2 에 나타내는 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1e) 가 접속된다. 산세액은 5 기의 펌프에 의해 각 산세조 (21a ∼ 21e) 로부터 압송된다. 압송되는 산세액은 순환유로 (2a ∼ 2e) 를 통해 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1e) 의 내부에 형성된 순환유로 (2a ∼ 2e) 의 일부를 흘러 각 산세조 (21a ∼ 21e) 로 순환한다. 산세액은 순환유로 (2a ∼ 2e) 의 일부를 흐르는 동안에 밀도계 (4a ∼ 4e), 온도계 (5a ∼ 5e) 및 도전율계 (6a ∼ 6e) 에 의해 밀도, 온도 및 도전율이 각각 실질상 연속적으로 측정된다.

산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1e) 는 연산장치인 DDC (직접 디지털 제어) 장치 (24) 에 접속된다. 이 DDC 장치 (24) 로부터의 제어신호는 최종 산세조 (21d) 로의 산액의 공급량을 조정하는 밸브기구 (25) 의 개폐신호로서 보내진다.

이와 같이 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (22) 에서는, 산액의 공급을 최종 산세조인 제 5 조 (21e) 에 대해서만 실시하고, 제 1 조 (21a) ∼ 제 4 조 (21d) 로의 산 공급은 실시하지 않는다. 단, 이 연속 산세설비 (21) 에서는 제 5 조 (21e) 에서 제 4 조 (21d) 로, 제 4 조 (21d) 에서 제 3 조 (21c) 로, 제 3 조 (21c) 에서 제 2 조 (21b) 로, 제 2 조 (21b) 에서 제 1 조 (21a) 로 각각 산세액이 오버플로우한다. 따라서, 산농도 자동 제어장치 (22) 의 각 산세조 (21a ∼ 21d) 의 산농도는 상승 및 저하를 반복하면서도 거의 일정하게 유지된다.

이 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (22) 에서 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1e) 에 의해 얻어진 밀도, 온도 및 도전율 각각의 측정치는 신호데이터로서 DDC 장치 (24) 로 보내진다. DDC 장치 (24) 는 보내진 데이터중에서 최종 산세조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 의 데이터에 의거하여 후술하는 바와 같이 하여 최종 산세조 (21e) 에 수용된 산세액의 산농도를 산출한다.

DDC 장치 (24) 는 산출된 최종 산세조 (21e), 제 4 조 (21d) 각각에 수용된 산세액의 산농도와, 미리 결정된 각각의 목표치를 비교한다. 그리고, DDC 장치 (24) 는 최종 산세조 (21e) 로의 산액의 공급량을 연산한다.

도 8 은 DDC 장치 (24) 에 있어서의 산액의 공급량의 결정연산의 흐름을 나타내는 플로우도이다. 이하, 도 8 에 나타내는 플로우도를 참조하면서 DDC 장치 (24) 에 있어서의 산액의 공급량의 결정연산의 흐름을 설명한다.

스텝 (이하,「S」라 함.) 1 에 있어서 DDC 장치 (24) 가 기동되어 피드 백 제어가 개시된다. DDC 장치 (24) 의 기동후에 S2 로 진행한다.

S2 에 있어서, 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1e) 각각에 의해 각 산세조 (21a ∼ 21e) 에 각각 수용된 산세액의 밀도, 온도 및 도전율이 각각 측정된다. 측정개시후에 S3 로 진행한다.

S3 에 있어서, 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1e) 각각에 의해 측정된 산세액의 밀도, 온도 및 도전율 각각에 의거하여 상술한 ① 식 ∼ ③ 식을 사용해서 각 산세조 (21a ∼ 21e) 에 각각 수용된 산세액의 산농도가 연산된다. 산농도의 연산후에 S4 로 진행한다.

S4 에 있어서, 1 회째의 농도측정결과의 판정이 실시된다. 즉, ① 최종 산세조인 제 5 조 (21e) 에 수용된 산세액의 산농도의 연산치 (C5) 가 제 5 조 (21e) 에 수용된 산세액의 산농도의 관리 하한치 (C5_최소) 보다 작고, 또한 ② 제 4 조 (21d) 에 수용된 산세액의 산농도의 연산치 (C4) 가 제 4 조 (21d) 에 수용된 산세액의 산농도의 관리 하한치 (C4_최소) 보다 작은지의 여부가 판정된다. 작은 경우에는 S5 로 진행하고, 작지 않을 경우에는 S6 로 진행한다.

S5 에 있어서, 밸브기구 (25) 로부터의 제 5 조 (21e) 로의 공급량을 W 에서 W + δW (단, δW 는 산액의 공급량의 보정치를 나타낸다.) 로 증가시키고 S2 로 진행한다.

S6 에 있어서, 2 회째의 농도측정결과의 판정이 실시된다. 즉, ① 최종 산세조인 제 5 조 (21e) 에 수용된 산세액의 산농도의 연산치 (C5) 가 제 5 조 (21e) 에 수용된 산세액의 산농도의 관리 상한치 (C5_최대) 보다 크고, 또한 ② 제 4 조 (21d) 에 수용된 산세액의 산농도의 연산치 (C4) 가 제 4 조 (21d) 에 수용된 산세액의 산농도의 관리 상한치 (C4_최대) 보다 큰지의 여부가 판정된다. 큰 경우에는 S7 으로 진행하고, 크지 않을 경우에는 S8 으로 진행한다.

S7 에 있어서, 밸브기구 (25) 로부터의 제 5 조 (21e) 로의 공급량을 W 에서 W - δW 로 감소시키고 S2 로 진행한다.

S8 에 있어서, 밸브기구 (25) 로부터의 제 5 조 (21e) 로의 산액의 공급량이 W 로서 결정된다. 그 후, S1 으로 진행하고, 이후 S1 ∼ S8 을 반복한다.

이와 같이 DDC 장치 (24) 에 있어서의 산액의 공급량의 결정연산에서는, 산농도 연속 측정장치 (1d,1e) 각각에 의한 산농도의 측정결과를 제 4 조 (21d) 및 제 5 조 (21e) 각각에 대하여 미리 설정한 관리 상한치 및 관리 하한치와 비교한다.

산농도 연속 측정장치 (1d,1e) 각각에 의한 산농도의 측정결과가 모두 관리 하한치를 하회하는 경우에는, 미리 설정되어 있는 산액의 공급량 (W) 에 보정치 (δW) 를 덧붙인다. 한편, 측정결과가 모두 관리 상한치를 상회하는 경우에는, 반대로 보정치 (δW) 를 뺀다. 그럼으로써, 밸브기구 (25) 로부터의 제 5 조 (21e) 로의 산액의 공급량이 변경되어 공급되는 산액의 유량이 변한다.

연산된 산액의 공급량 (W) 은 DDC 장치 (14) 로부터 급산량 제어신호로서 밸브기구 (15) 의 개폐기구로 보내져서 밸브기구 (15) 의 개폐를 제어한다. 그럼으로써, 최종 산세조 (11d) 로의 산액의 공급량이 변동되어 피드 백 제어가 실시된다. 따라서, 산농도의 측정치를 사용한 제 5 조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 이외의 제 3 조 (21c) ∼ 제 1 조 (21a) 에 각각 수용된 산세액에 대해서도 산농도가 안정화되어 전체 산농도도 저하된다.

이와 같이 하여 본 실시형태에 의하면, 각 산세조 (21a ∼ 21e) 에 각각 수용된 산세액의 산농도의 측정결과를 산액의 공급량의 결정으로 피드 백시킬 수 있다.

그리고, 본 실시형태에서는 최종 산세조인 제 5 조 (21e) 뿐만 아니라 제 5 조 (21e) 에 인접하는 제 4 조 (21d) 에 수용된 산세액의 산농도도 피드 백 제어한다. 따라서, 제 5 조 (21e) 에 수용된 산세액의 산농도의 측정결과만을 사용한 경우와 비교하면, 보다 안정적으로 각 산세조 (21a ∼ 21e) 에 각각 수용된 산세액의 산농도를 자동제어할 수 있다.

이와 같이 하여 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (22) 에서는, 최종 산세조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 각각에 있어서의 산세액의 밀도, 온도 및 도전율 각각의 실측치로부터 산농도를 구하고, 구한 산농도를 목표치와 일치시키기 위하여 산액의 공급량의 피드 백 제어를 실시한다.

즉, 본 실시형태의 산농도 자동 제어장치 (22) 의 특징은, 제 1 실시형태에 의하면 제 5 조 (21e) 에 대해서만 실시하는 산액의 공급량을 더욱 최적화하기 위하여, 산농도 연속 측정장치 (1e,1d) 에 의한 제 5 조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 각각에 대한 산농도의 연속측정과, 제 5 조 (21e) 로의 산액의 공급량의 피드 백 제어를 조합하여 사용하는 점이다. 그럼으로써, 산농도의 측정치, 즉 측정간격이 거의 0 으로서 실질상 연속한 산농도의 측정치를 사용하여 최종 산세조 (21e) 에 수용된 산세액의 산농도를 피드 백 제어할 수 있으므로, 산농도 제어의 응답성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한, 그럼으로써 산농도의 변동량을 작게 할 수 있기 때문에, 산농도의 고농도측으로의 편차를 작게 할 수 있으므로 산 원단위의 상승을 가급적 억제할 수 있게 된다.

그리고, 도 8 에 나타내는 산액의 공급량의 결정연산의 S4 및 S6 에 있어서, 제 5 조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 각각의 농도구분을 더욱 세분화하여 판정하여도 된다.

또한, 상술한 제 5 발명에 의해 나타나는 바와 같이 산액의 공급량 (W) 을 결정할 때에 산세라인을 관리하는 프로세스 컴퓨터 등으로부터 미리 금후 처리될 강띠의 정보에 의거하여 피드 포워드 제어를 실시함으로써, 산액의 공급량을 다시 변경할 수도 있다.

그리고, 본 실시형태에 있어서 제 1 조 (21a) ∼ 제 2 조 (21c) 각각으로부터의 측정치를 사용한 연산치를, 마찬가지로 조합하여 피드 백 제어를 실시하여도 된다. 단, 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시킴과 동시에 최종 산세조로 산액을 공급하는 경우, 산액의 공급량에 의한 농도컨트롤은 제 4 조 (21d) 와 비교하면, 제 1 조 (21a) ∼ 제 2 조 (21c) 에서는 매우 어렵기 때문에 피드 백 제어에 사용하는 의의는 희박하다. 따라서, 제 1 조 (21a) ∼ 제 2 조 (21c) 에는 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1c) 를 설치하지 않아도 된다.

[제 3 실시형태]

도 9 는 제 1 발명에 관한 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치의 내부구조를 나타내는 설명도이다. 도면중의 파선화살표는 산세액의 흐름을 나타낸다. 그리고, 이후의 본 실시형태의 설명에서는 제 1 실시형태와 상이한 부분만을 설명하는 것으로 하며, 동일한 구성부분에는 동일한 도면부호를 붙임으로써 중복되는 설명을 생략한다.

본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1-1) 가 제 1 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1) 와 상이한 점은 주로 산농도 연속 측정장치 (3-1) 의 내부에 형성된 순환유로 (2-1) 의 일부의 구조이다.

도 9 에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1-1) 의 산농도 연속 측정장치 본체 (3-1) 의 내부에서는, 순환유로 (2-1) 의 상부가 배출용 배관 (2') 과 거의 동일한 높이위치에 형성되어 있다. 그럼으로써, 펌프 (13) 에 의해 압송되어 온 산세액은 도면중의 파선 화살표로 나타내는 바와 같이 산농도 연속 측정장치 본체 (3-1) 의 내부에 있어서의 최상부 부근에서 일단 오버플로우하고 나서 배출용 배관 (2') 으로 안내된다.

그러므로, 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1-1) 에서는, 순환유로 (2-1) 를 흐르는 산세액의 유속을 밀도계 (4), 온도계 (5) 및 도전율계 (6) 의 측정 정밀도의 관점에서 바람직한 유속인 2 m/sec 이하로 용이하게 설정·관리할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1-1) 는 제 1 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1-1) 보다 측정 정밀도의 향상을 더욱 도모할 수 있다.

그리고, 본 실시형태의 산농도 연속 측정장치 (1-1) 에서, 분류부 (8) 에는 산세액의 유통방향과 직교하는 방향 (도 9 에 있어서의 좌우방향) 으로의 분류부 (8) 의 돌출량 (d₂) 을 가능한 한 작게 설정하고 있다. 그럼으로써, 분류부 (8) 에 있어서의 산세액의 체류가 억제되어 산세액의 막힘이 확실하게 방지된다. 따라서, 본 실시형태에서는 제 1 실시형태에서 설치한 퍼지관 (9) 은 설치하고 있지 않다.

이상 설명한 각 실시형태의 설명은 산세액이 염산인경우를 예로 들었다. 그러나, 본 발명은 이러한 태양으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 황산 등의 다른 산세액에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 보통 강띠 이외에 스테인리스 강띠, 합금 강띠나 각종 금속합금 띠에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 강띠 등 이외에 예컨대 선재 등의 다른 강재 등에 대해서도 적용할 수 있다.

또한, 각 실시형태의 설명은 산세처리되는 강띠가 열연강띠인 경우를 예로 들었다. 그러나, 본 발명은 이러한 태양으로 한정되는 것을 아니다. 본 발명은 냉연강띠 등에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

또한, 각 실시형태의 설명은 유로가 본 발명의 산농도 연속 측정장치 및 산세조를 순환하는 순환유로인 경우를 예로 들었다. 그러나, 본 발명은 이러한 태양으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 유로는 산세조에 수용된 산세액을 연속적으로 흘려보내는 유로이면 되며, 예컨대 산세조와 폐산탱크나 순환탱크 등의 산수용탱크의 사이에 설치되어 산세조에 수용된 산세액을 산수용탱크로 연속적으로 흘려보내는 유로도 마찬가지로 포함한다.

그리고, 각 실시형태의 설명은 최종 산세조로 산액이 공급되는 경우를 예로 들었다. 그러나, 본 발명은 이러한 태양으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 최종 산세조 이외의 다른 산세조로 산액이 공급되는 경우에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

그리고, 본 발명을 실시예를 참조하면서 보다 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

도 3 에 나타내는 연속 산세설비 (12) 의 각 산세조 (11a ∼ 11d) 에 도 1 에 나타내는 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 를 설치한다. 또한, 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 에서 출력되는 측정치를 연산기 (14) 에 의해 염산 농도 및 염화철 농도로 변환함과 동시에 DDC 장치 (19) 로부터의 신호에 의해 산액 (염산) 의 공급량의 피드 백 제어 및 피드 포워드 제어를 실시한다. 이와 같이 하여 연속 산세설비 (12) 의 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도를 관리한다.

즉, 최종 산세조 (11d) 에 수용된 산세액의 산농도의 연산치에 의거한 피드 백 제어와, 산세되는 강띠의 판두께, 판폭 및 라인속도와 산세조 (11a ∼ 11c) 에 각각 수용된 산세액의 산농도의 변화율에 의거한 피드 포워드 제어를 조합하여 최종 산세조 (11d) 로의 산액의 공급량을 자동으로 제어한다.

그리고, 도 1 에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 있어서도 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 에는 시판되는 밀도계 (4a ∼ 4d), 온도계 (5a ∼ 5d) 및 도전율계 (6a ∼ 6d) 를 내장시킨다. 그럼으로써, 순환유로 (2a ∼ 2d) 를 흐르는 산세액의 밀도, 온도 및 도전율을 실질상 연속적으로 측정한다.

본 실시예에서는 각 센서로 측정한 결과를 도 5a 및 도 5b 에 나타내는 염산 농도 및 염화철 농도 각각의 상관관계식 (검출선) 을 사용하여 연산기 (20) 에 의해 항상 출력하도록 구성한다.

또한, 도 4 에 나타내는 바와 같이 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 는 산세조 (11a ∼ 11d) 의 측벽 부근에 설치한다. 그리고, 펌프 (13a ∼ 13d) 에 의해 산세액을 일방향으로 연속적으로 1 m/sec 의 유속으로 흘려보냄으로써 배관막힘을 억제한다. 그리고, 도 2 에 나타내는 바와 같이 밀도계 (4a ∼ 4d) 로의 분류부 (8a ∼ 8d) 에 퍼지관 (9a ∼ 9d) 을 설치하여 막히기 쉬운 분류부 (8a ∼ 8d) 를 정기적으로 세정한다.

그리고, 도 4 에 나타낸 바와 같이 각 세정조 (11a ∼ 11d) 의 측벽 근방에 산농도 연속 측정장치 (1a ∼ 1d) 를 설치하여 일방향으로 산세액을 흘려보낸다. 그럼으로써, 산세액의 배관내에서의 막힘을 방지한다. 또한, 세정성 및 유지성을 고려하여 가능한 한 간단한 배관기구로 한다. 그리고, 본 실시예에서는 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이 각 배관에는 막힘방지를 위하여 여과장치는 설치하지 않는다.

산농도 자동 제어장치 (10) 를 사용한 경우 (본 실시예) 와 수동에 의해 산공급을 실시한 경우 (종래예) 에 대하여, 최종 산세조 (11d) 에 있어서의 산농도의 시간의 경과에 따른 변화를 비교한다. 본 실시예의 결과를 도 10a 에 종래예의 결과를 도 10b 에 각각 그래프로 나타낸다. 그리고, 도 10a 및 도 10b 에 있어서의 삼각표시는 최종 산세조 (11d) 에 대한 산액의 공급 타이밍을 나타낸다.

본 실시예에 의하면, 실질상 연속적으로 측정된 산농도에 의거하여 산액의 공급을 연속해서 아날로그적으로 실시할 수 있다. 따라서, 산액의 지나친 공급을 방지하고 또한 산액의 공급부족으로 인한 미처리를 완전히 방지할 수 있었다. 그럼으로써, 각 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도 (D) 를 원하는 설정치에 보다 가깝게 해서 그 편차를 가급적 억제할 수 있었다.

또한, 도 10a 및 도 10b 에 있어서의 A 점에 있어서는, 통판속도를 저속에서 고속으로 상승시킨다. 그러나, 본 실시예에서는 최종 산세조 (11d) 에 대한 피드 포워드 제어도 겹쳐서 실시하였기 때문에, 통판속도의 상승에 따른 산농도 (D) 의 급격한 변동을 가급적 억제할 수 있었다.

이에 비하여 종래예에서는 산농도 (D) 를 약 15 분에 1 회의 빈도로밖에 측정할 수 없었다. 따라서, 제어지연이 발생하여 산액의 사용량이 매우 많았다. 또한, 통판속도의 상승에 대한 제어의 응답성도 나빠서 산농도 (D) 를 고정밀도로 제어할 수 없었다.

그리고, 종래예에서는 산농도 (D) 의 편차가 크기 때문에, 최소의 산농도 (D) 를 관리기준 (도 10a, 도 10b 에 있어서의 파선) 으로 할 수밖에 없었다. 따라서, 결과적으로 산액의 사용량의 낭비가 많았다. 이에 비하여 본 실시예에 의하면, 산농도 (D) 의 편차를 작게 억제할 수 있었기 때문에 산액의 사용량을 대폭 저감할 수 있었다.

도 11 은 본 실시예, 종래예 각각의 산 원단위 (E) 를 나타내는 그래프이다. 도 11 에 나타내는 그래프에서도 알 수 있는 바와 같이 본 실시예에 의하면, 종래예에 비교하여 약 2.5 단위의 산 원단위 향상분 (ΔE) 을 얻을 수 있었다.

(실시예 2)

도 7a 에 나타내는 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비 (21) 에 대하여, 도 7 및 도 8 에 의해 나타내는 제 4 발명 및 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치 (22) 를 사용해서 산농도를 측정하여 피드 백 제어를 실시한 경우와, 산세조에서 샘플액을 빼내서 수동으로 시약을 사용하여 산농도를 측정해서 피드 백 제어를 실시한 경우에 대하여 각 산세조의 염산 농도 (F) 의 변화를 측정한다. 그리고, 각 산세조의 염산 농도 (F) 의 측정에는 제 1 발명의 산농도 연속 측정장치를 사용한다.

측정결과를 도 12 에 그래프로 나타낸다. 도 12a 는 수동으로 제 5 조 (21e) 의 산농도 (F) 를 측정한 경우를 나타내고, 도 12b 는 제 5 조 (21e) 로부터의 산농도 (F) 의 연속 측정치에 의거하여 피드 백 제어한 경우를 나타내며, 그리고 도 12c 는 제 5 조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 각각으로부터의 산농도 (F) 의 연속 측정치에 의거하여 피드 백 제어한 경우를 나타낸다.

도 12a 에 나타내는 바와 같이 수동으로 산농도 (F) 를 측정하면, 각 산세조 (21a ∼ 21e) 의 산농도 (F) 는 크게 변동하여 일정한 관리가 어려웠다. 또한, 전체의 산농도 (F) 도 약간 높아졌다.

도 12b 에 나타내는 바와 같이 제 5 조 (21e) 로부터의 산농도 (F) 의 연속 측정치에 의거하여 피드 백 제어를 실시하면, 제 5 조 (21e) 의 산농도 (F) 는 관리되고 있기 때문에, 제 5 조 (21e) 의 산농도 (F) 는 안정되어 전체 농도도 약간 저하된다. 그러나, 제 4 조 (21d) 이전의 각 산세조 (21d ∼ 21a) 에서는 여전히 산농도 (F) 가 크게 변동한다.

도 12c 에 나타내는 바와 같이 제 5 조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 각각으로부터의 산농도 (F) 의 연속 측정치에 의거하여 피드 백 제어하면, 제 5 조 (21e) 및 제 4 조 (21d) 뿐만 아니라 다른 산세조 (21c ∼ 21a) 에 있어서의 산농도 (F) 도 안정화되어 전체 농도도 저하된다.

제 1 발명에 관한 산농도 측정장치 또는 제 2 발명에 관한 산농도 측정방법에 의하면, 산세액의 밀도, 온도 및 도전율을 실질상 연속적으로 측정할 수 있으며, 그럼으로써 산농도를 장시간 측정할 수 있다. 또한, 산세액을 흘려보내는 유로내에 산세액이 막히지 않는 구조로 하였기 때문에, 유지성도 향상된다. 따라서, 본 발명에 관한 산농도 측정장치에 의하면, 장시간에 걸쳐 연속한 측정이 가능해진다.

또한, 이 산농도 측정장치를 사용한 제 3 발명 ∼ 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치에 의하면, 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 고정밀도이면서 안정적으로 제어할 수 있다. 그럼으로써, 산 원단위가 향상된다.

특히, 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치에 의하면, 산농도의 연속측정에 피드 백 제어를 조합하는 것을 기본으로 하며, 그리고 피드 포워드 제어를 겹친다. 따라서, 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치에 의하면, 제어 정밀도 및 리스폰스를 모두 현저하게 향상시킬 수 있다.

그리고, 제 3 발명 ∼ 제 5 발명에 관한 산농도 자동 제어장치에 의하면, 제 1 발명에 관한 산농도 측정장치를 사용하여 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비에 있어서의 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 측정하고, 그 측정결과를 산액의 공급량으로 피드 백한다. 따라서, 각 산세조에 각각 수용된 산세액의 산농도를 적정하게 유지할 수 있음과 동시에 산세액의 원단위를 저감할 수도 있다.

Claims

산세조에 접속되며, 이 산세조에서 빼내진 산세액의 유로의 일부에 설치된 본체와,

당해 본체의 내부를 흐르는 상기 산세액의 밀도를 측정하는 밀도계와,

상기 유로 또는 상기 산세조에 있어서의 산세액의 온도를 측정하는 온도계와,

상기 유로 또는 상기 산세조에 있어서의 산세액의 도전율을 측정하는 도전율계와,

상기 밀도계, 상기 온도계 및 상기 도전율계 각각의 측정결과에 의거하여 상기 유로의 일부를 흐르는 산세액의 산농도를 연산하는 연산장치를 조합하여 구비하는 것을 특징으로 하는 산농도 측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 온도계 및/또는 상기 도전율계는 상기 본체에 설치되는 산농도 측정장치.
산세조에 접속되며, 이 산세조에서 빼내진 산세액의 유로의 일부에 설치된 산농도 측정장치 본체의 내부를 연속하여 흐르는 상기 산세액의 밀도를 측정함과 동시에 상기 유로 또는 상기 산세조에 있어서의 산세액의 온도 및 도전율을 측정하고, 상기 밀도, 상기 온도 및 상기 도전율 각각의 측정결과에 의거하여 상기 유로의 일부를 흐르는 산세액의 산농도를 연산하는 것을 특징으로 하는 산농도 측정방법.
연속 산세설비를 구성하는 복수의 산세조중에서 산액이 공급되는 산세조에 설치된 청구의 범위 제 1 항에 기재된 산농도 측정장치와,

당해 산농도 측정장치에 의해 얻어지는 산농도의 연산치에 의거하여 상기 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 조정하는 피드 백 제어수단을 조합하여 구비하는 것을 특징으로 하는 산농도 자동 제어장치.
연속 산세설비를 구성하는 복수의 산세조중에서 산액이 공급되는 산세조와, 당해 산액이 공급되는 산세조 이외의 적어도 1 개의 산세조에 설치된 청구의 범위 제 1 항에 기재된 산농도 측정장치와,

복수의 당해 산농도 측정장치의 각각에 의해 얻어지는 산농도의 연산치에 의거하여 상기 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 조정하는 피드 백 제어수단을 조합하여 구비하는 것을 특징으로 하는 산농도 자동 제어장치.
제 4 항에 있어서, 상기 산농도 측정장치에 의해 얻어지는 산농도의 연산치에 의거하여 상기 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 상기 산농도를 조정하는 피드 포워드 제어수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 산농도 자동 제어장치.
제 4 항에 있어서, 상기 산액이 공급되는 산세조는 최종 산세조인 산농도 자동 제어장치.
제 4 항에 있어서, 상기 연속 산세설비는 하류측 산세조에 수용된 산세액을 상류측에 인접하는 산세조로 순차 오버플로우시키는 형의 연속 산세설비인 산농도 자동 제어장치.
연속 산세설비를 구성하는 복수의 산세조중에서 적어도 산액이 공급되는 산세조에 청구의 범위 제 1 항에 기재된 산농도 측정장치를 설치하고, 당해 산농도 측정장치에 의해 얻어지는 산농도의 연산치에 의거하여 피드 백 제어 또는 피드 백 제어와 피드 포워드 제어의 조합을 실시함으로써, 상기 산액이 공급되는 산세조에 수용된 산세액의 산농도를 조정하는 것을 특징으로 하는 산농도 자동 제어방법.