KR20030053815A - 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 성분제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아연도금욕에 수용된 알루미늄의 농도를 조절하는 장치 및 방법에 있어서, 도금욕에 순수 아연잉곳과 20wt% Al을 함유한 아연분말을 투입하는 장치 및 이를 이용한 도금욕 성분 조성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 아연도금욕(3)에 수용된 용융아연에 알루미늄농도를 제어하기 위한 장치에 있어서, 용융아연(1)에 침지되어 알루미늄농도를 측정하는 농도측정센서(30)와, 도금욕(3)의 내부로 연장된 이송관(71)을 통해 질소를 투입하는 가스공급부(70)와, 용융아연(1)에 농도보다 고농도로 알루미늄을 함유하고 있는 아연분말을 이송관(71)으로 공급하는 아연분말공급부(60) 및, 농도측정센서(30)로부터 측정된 알루미늄농도와 목표 알루미늄농도의 차를 아연분말에 함유된 알루미늄으로 보상하도록 아연분말의 투입량을 계산하고, 아연분말공급부(60)에서 계산된 투입량만큼의 아연분말을 이송관(71)으로 투입하도록 제어하는 제어부(50)를 포함하는 아연분말 투입장치가 제공된다.

Description

아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 성분 제어방법{The method to control Al concentration using powdered zinc at zinc pot}

본 발명은 아연도금욕에 채워진 용융아연의 Al성분을 제어하기 위한 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 성분 제어방법에 관한 것이며, 특히, 아연도금욕에 투입되는 순수 아연잉곳과 20wt% Al을 함유한 아연분말을 투입하는 장치 및 이를 이용하여 도금욕 성분을 제어하는 방법에 관한 것이다.

연속아연도금라인(CGL; Continuous Galvanizing Line)은 용융아연이 도금욕에 채워지고, 이런 도금욕에 가열된 냉연강판이 침지되어 나옴으로써, 냉연강판에 도금이 이루어진다. 이런 도금작업이 계속적으로 수행됨으로써, 도금욕에 채워진 용융아연은 감소하게 되고, 도금욕에 용융아연을 충만시키기 위해 순수 아연잉곳을 도금욕에 투입한다. 한편, 연속아연도금라인에서 생산되는 아연도금강판은 GI(Galvanizing)재와 GA(Galvannealing)재 및 GF(Galfan)재가 있는데, 이들은 도금욕의 Al조성성분에 따라 구분된다.

도면에서, 도 1은 종래의 한 기술에 따른 조합 아연잉곳을 이용한 도금욕 Al농도 제어 방법을 나타낸 개략도이고, 도 2는 종래의 다른 한 기술에 따른 PMP(Pre Melting Pot)를 이용한 도금욕 Al농도 제어방법을 나타낸 개략도이다.

이와 같이, 도금욕(3)의 Al조성성분을 제어하기 위해서, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 순수 아연잉곳(7) 또는 소정의 Al을 함유한 조합잉곳(8)을 컨베이어(5)를 통해 순차적으로 낱개씩 투입하는 컨베이어 시스템과, 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 PMP(Pre-Melting Pot)(11, 12)를 준비하고, 한 개의 PMP(11)에는 순수 용융아연(21)을 채우고, 다른 한 개의 PMP(12)에는 최대 5wt% Al의 조성을 갖는 용융아연(22)을 채운다. 그리고, 이들 두 PMP(11, 12)로부터 순수아연(21)과 최대 5wt% Al의 조성을 갖는 아연(22)을 도금욕(3)으로 유도하여 도금욕(3)에 조성성분을 제어한다.

그러나, 종래의 컨베이어 시스템은 고정된 농도의 Al농도를 가진 조합잉곳과 순수 아연잉곳을 투입하여 도금욕의 조성성분을 맞추기 때문에 일단 잉곳을 투입하고 용융시킨 상태에서 Al농도를 측정하고 이를 피드백하여 다시 순수 아연잉곳과 조합잉곳의 투입 수를 설정함으로써, 중간에 작업스케줄(GI재→GA재 또는 GA재→ GI재)이 바뀐다든지 하는 경우에 투입되는 잉곳이 유연하게 대응하지 못한다는 단점이 있다.

한편, 두 개의 PMP를 구비하여 도금욕의 조성성분을 제어하는 방법에서는 두개의 PMP를 일정 온도로 유지하는 비용과 PMP의 설치비용이 많이 소요된다는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 종래의 컨베이어 시스템과 아연분말 투입시스템을 구비하여 도금욕의 조성성분을 제어하며 또한 저렴한 설치 유지비로 운영할 수 있는 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 성분 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 한 기술에 따른 조합 아연잉곳을 이용한 도금욕 Al농도 제어 방법을 나타낸 개략도이고,

도 2는 종래의 다른 한 기술에 따른 PMP(Pre Melting Pot)를 이용한 도금욕 Al농도 제어방법을 나타낸 개략도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 Al농도 제어방법을 나타낸 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 용융아연 7, 8 : 잉곳

5 : 컨베이어 11, 12 : PMP(Pre-Melting Pot)

21 : 순수 용융아연

22 : 최대 5wt% Al의 조성을 갖는 용융아연

30 : 농도측정센서 40 : 탕면높이측정센서

50 : 제어용컴퓨터 60 : 아연분말공급부

70 : 질소공급부 80 : 컨베이어 구동부

90 : SCC(Supervisory Control Computer)

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 아연도금욕에 수용된 용융아연에 알루미늄농도를 제어하기 위한 장치에 있어서, 상기 용융아연에 침지되어 알루미늄농도를 측정하는 농도측정센서와, 상기 도금욕의 내부로 연장된 이송관을 통해 질소를 투입하는 가스공급부와, 상기 용융아연에 농도보다 고농도로 알루미늄을 함유하고 있는 아연분말을 상기 이송관으로 공급하는 아연분말공급부 및, 상기 농도측정센서로부터 측정된 알루미늄농도와 목표 알루미늄농도의 차를 상기 아연분말에 함유된 알루미늄으로 보상하도록 상기 아연분말의 투입량을 계산하고, 상기 아연분말공급부에서 상기 계산된 투입량만큼의 아연분말을 상기 이송관으로 투입하도록 제어하는 제어부를 포함하는 아연분말 투입장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 상기 도금욕으로 순수 아연잉곳을 이송하는 컨베이어가 설치되며, 상기 용융아연의 알루미늄농도가 목표 알루미늄 농도보다 고농도일 경우에는 상기 컨베이어가 작동하여 상기 순수 아연잉곳을 상기 도금욕에 투입한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 아연분말 투입장치를 이용하여 아연도금욕에 채워진 용융아연의 알루미늄 성분을 제어하기 위한 아연도금욕 성분 제어방법에 있어서, 상기 용융아연의 알루미늄 농도를 측정하는 단계와, 측정된 알루미늄농도와 목표 알루미늄의 농도차를 계산하고, 상기 용융아연에 투입되는 분말아연에 함유된 알루미늄의 양으로 상기 농도차를 보상할 수 있는 분말아연의 양을 계산하는 단계와, 상기 계산된 분말아연의 양만큼을 상기 도금욕에 투입하는 단계를 포함하는 아연도금욕 성분 제어방법이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 성분 제어방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 도금욕 Al농도 제어방법을 나타낸 개략도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 아연분말 투입장치(100)는 도금욕(3)의 내부에는 Al농도를 측정하는 농도측정센서(30)가 위치하며, 도금욕(3)의 측부에는 아연잉곳(7)을 도금욕(3)으로 이송하는 컨베이어(5)가 설치되고, 도금욕(3)의 상부에는 도금욕(3)에 채워진 용융아연(1)의 탕면 높이를 측정하는 탕면높이측정센서(40)가 설치된다. 또한, 도금욕(3)의 측부에는 용융아연(1)에 질소를 취련하기 위한 질소공급부(70)가 위치하며 질소공급부(70)에서 연장된 질소이송관(71)은 도금욕(3)의 내부에 침지되어 있다. 한편, 이런 질소이송관(71)의 중간에는 20wt% Al성분을 함유한 아연분말을 공급하는 아연분말공급부(60)가 위치하며 아연분말공급부(60)에서 연장된 분말이송관(61)은 질소이송관(71)의 중간에 연결된다.

그리고, 농도측정센서(30)와 탕면높이측정센서(40)에서 측정된 각각의 Al농도값과 탕면높이값은 제어용컴퓨터(50)에 입력되고, 제어용컴퓨터(50)에서는 탕면높이값에 따라 컨베이어 구동부(80)를 구동시키며, 제어용컴퓨터(50)에서는 측정된 Al농도값으로부터 목표 Al농도값의 차를 계산하여 도금욕(3)으로 투입될 아연분말량을 계산한다. 그리고, 그 계산값을 아연분말공급부(60)에 입력하고, 아연분말공급부(60)에서는 계산된 아연분말량을 질소이송관(71)에 주입하면, 질소와 함께 아연분말량이 도금욕(3)으로 들어와 도금욕(3)의 Al농도를 상승시킨다.

한편, 제어용컴퓨터(50)에서 계산하는 아연분말량은 아래의 수학식 1과 같다.

여기에서 Nz는 투입될 아연분말량이고, Cp는 현재 도금욕의 용량이고, Iw는 잉곳의 중량(약1150Kg)이고, Wc는 원하는 도금욕 Al농도이며, Cc는 현재 도금욕의 Al농도이다.

이와 같은 수학식 1에 의해 제어용컴퓨터(50)는 다음과 같이 컨베이어 구동부(80)와 아연분말공급부(60)를 제어한다. 그리고, 순수 아연잉곳(7)의 투입은 항시 탕면높이측정센서(40)에서 용융아연(1)의 탕면레벨이 낮아져 1개의 순수 아연잉곳(7)을 투입하더라도 탕면이 넘치지 않은 정도로 충분히 탕면레벨이 낮아졌을 때에 순수 아연잉곳(7)을 투입한다.

상기 수학식 1을 계산하였을 때에, 현재 도금욕(3)의 Al농도가 너무 높아 투입될 아연분말량이 0(zero)이거나 또는 마이너스(-)로 계산될 경우에는 순수 아연잉곳(7)을 투입하여 Al의 농도를 희석한다.

한편, 아연도금작업 스케줄에서 GI재에서 GA재로 변환될 경우에, 도금욕(3)의 Al의 농도를 향상시켜야 한다. 이때, SCC(90)로부터 작업스케줄에 따른 도금조건이 제어용컴퓨터(50)로 입력되고, 제어용컴퓨터(50)에서는 GA재 도금조건에 따라도금욕(3)의 Al 농도를 높이기 위해, 아연분말공급부(60)를 작동시킨다.

아연분말공급부(60)에서는 수학식 1에서 계산된 아연분말공급량 만큼의 아연분말을 분말이송관(61)으로 통해 질소이송관(71)으로 투입한다. 투입된 아연분말은 질소와 함께 도금욕(3)으로 투입되어 도금욕의 Al농도를 상승시킨다.

한편, 아연분말과 순수 아연잉곳(7)을 동시에 투입하였을 경우에, 아연분말의 전체표면적은 잉곳(7)의 표면적보다 넓기 때문에 쉽게 용융된다. 따라서, 잉곳(7)이 완전히 용융되는 동안 아연분말을 분할해서 투입하도록 한다. 실제 잉곳(7)이 도금욕(3)에서 완전히 녹는 시간은 약 10분 가량 소요되기 때문에 아연분말을 1분 간격으로 10회에 걸쳐 투입될 아연분말량에 대해 1/10씩 분할하여 도금욕(3)에 투입하는 것이 양호하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 성분 제어방법은 도금욕 Al농도를 제어하기 위해 전체 표면적이 넓은 20wt% Al을 함유한 아연분말을 도금욕에 투입함으로써, 도금욕의 Al농도를 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 성분 제어방법은 도금욕에 질소를 투입시키는 질소이송관을 통해 질소와 함께 아연분말을 투입하는 시스템을 갖으므로써, 아연분말의 관리 및 시설 설치비용이 저렴하다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 아연분말 투입장치 및 이를 이용한 아연도금욕 성분 제어방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 아연도금욕에 수용된 용융아연에 알루미늄농도를 제어하기 위한 장치에 있어서,

   상기 용융아연에 침지되어 알루미늄농도를 측정하는 농도측정센서와,

   상기 도금욕의 내부로 연장된 이송관을 통해 질소를 투입하는 가스공급부와,

   상기 용융아연에 농도보다 고농도로 알루미늄을 함유하고 있는 아연분말을 상기 이송관으로 공급하는 아연분말공급부 및,

   상기 농도측정센서로부터 측정된 알루미늄농도와 목표 알루미늄농도의 차를 상기 아연분말에 함유된 알루미늄으로 보상하도록 상기 아연분말의 투입량을 계산하고, 상기 아연분말공급부에서 상기 계산된 투입량만큼의 아연분말을 상기 이송관으로 투입하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아연분말 투입장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도금욕으로 순수 아연잉곳을 이송하는 컨베이어가 설치되며, 상기 용융아연의 알루미늄농도가 목표 알루미늄 농도보다 고농도일 경우에는 상기 컨베이어가 작동하여 상기 순수 아연잉곳을 상기 도금욕에 투입하는 것을 특징으로 하는 아연분말 투입장치.
3. 청구항 1의 아연분말 투입장치를 이용하여 아연도금욕에 채워진 용융아연의 알루미늄 성분을 제어하기 위한 아연도금욕 성분 제어방법에 있어서,

   상기 용융아연의 알루미늄 농도를 측정하는 단계와,

   측정된 알루미늄농도와 목표 알루미늄의 농도차를 계산하고, 상기 용융아연에 투입되는 분말아연에 함유된 알루미늄의 양으로 상기 농도차를 보상할 수 있는 분말아연의 양을 계산하는 단계와,

   상기 계산된 분말아연의 양만큼을 상기 도금욕에 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아연도금욕 성분 제어방법.