KR20130044600A - 산세용 조립식 고규소 주철 전극판 - Google Patents

산세용 조립식 고규소 주철 전극판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산세용 조립식 고규소 주철 전극판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스테인리스 냉간압연 공장의 산세라인 중 질산 전해조에 설치되는, 안전하고 교체가 용이한 혁신적인 조립식 고규소 주철 전극판에 관한 것이다.
본 발명인 산세용 조립식 고규소 주철 전극판은, 질산 전해조(50)에 설치되는 고규소 주철 전극판에 있어서, 상기 질산 전해조(50)의 내부에 설치되며 부스바(52)를 통해 전류를 인가하도록 된 좌우 한 쌍의 전극 지탱부(21)와; 상기 좌우 한 쌍의 전극 지탱부 사이에 설치, 결합되는 상.하 전극 평행부(22)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전극 지탱부(21)와 전극 평행부(22)를 볼트 체결로 연결하는 방식을 적용함으로써 전극판의 선택적 교체가 가능해져 질산 전해조(50)에 설치되는 고규소 주철 전극의 유지비용 절감이 가능하고, 교체 시에 발생하는 안전사고를 방지할 수 있고, 교체 작업시간을 단축시킬 수 있어 산세 공정에서 안정성을 높이고, 손실을 최소화하여 대폭적인 비용 절감이 가능한 효과가 있다.

Description

산세용 조립식 고규소 주철 전극판{Module typed High Silicon Cast Iron Electrode for Pickling the Stainless Steel Coil}
본 발명은 산세용 조립식 고규소 주철 전극판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스테인리스 냉간압연 공장의 산세라인 중 질산 전해조에 설치되는, 안전하고 교체가 용이한 혁신적인 조립식 고규소 주철 전극판에 관한 것이다.
최근 들어 스테인리스의 수요량이 급증함에 따라 기존에 스테인리스 제조사에서는 전체 생산량을 증가시키기 위해 각 스테인리스 공정 별로 제조 속도를 증가시키고 있는 추세이다. 이에 스테인리스 냉간 압연 공정 중 산세라인에서는 질산 전해조에 인가하는 전류의 세기와 질산 전해조의 농도와 온도의 상관 관계에 대한 최적화 작업을 진행하고 있다.
도 1은 일반적인 고규소 주철 상전극판과 하전극판의 정단면 개념도이다. 도 2는 종래기술에 의한 질산 전해조에 상전극판과 하전극판을 설치하고 스테인리스 판재를 전기 도금하는 사용상태를 보여주기 위한 정단면 개념도이다.
도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 고규소 주철 전극판은 상전극판(11)과 하전극판(12)로 구성되는 것이 일반적이다. 이러한 고규소 주철 전극판은 도 2의 질산(51)이 채워져 있는 질산 전해조(50)에 설치되는데, 상전극판(11)과 하전극판(12)은 지지대(54)를 통해서 서로 이격되도록 위치하게 된다. 이 때 지지대(54)는 상전극판(11)과 하전극판(12)의 높이 간격을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
최종적으로 상전극판(11)과 하전극판(12)의 끝 단에 설치되는 부스바(52)를 통해 통전용 전선(53)을 연결하면, 이를 통해 전류가 인가되고, 이렇게 인가된 전류를 통해 상전극판(11)과 하전극판(12) 사이에 스테인리스 판재(60)가 이송되면서 전해 산세가 이루어지게 된다.
[종래기술의 문제점]
도 3은 종래기술에 의한 도금 시 상전극판 밑면(111) 및 옆면(112)의 마모 상태를 설명하기 위한 정단면 개념도이다. 도 4는 종래기술에 의한 도금 시 상전극판 밑면(111)의 두께 폭 변화를 설명하기 위한 정단면 개념도이다.
도 3 및 도 4와 같이 일반적으로 상전극판(11)의 밑면(111)과 하전극판(12)의 밑면은(121)은 상전극판(11)의 옆면(112)과 하전극판(12)의 옆면(122)에 비해 화학적 마모의 정도가 심하다. 상전극판(11)의 옆면(112)와 하전극판(12)의 옆면(122)이 일정 두께(132)를 유지하여 질산 전해조(50) 내에서 사용하는데 문제가 되지 않더라도, 상전극판(11)의 밑면(111)과 하전극판(12)의 밑면(121)의 두께(130)가 감소된 후, 폭너비(140)도 감소되면 스테인리스 판재(60)의 산세 품질에 가장 큰 변수인 전류밀도에 영향을 주기 때문에 즉시 전극판 제품을 교체해야만 한다. 일반적으로 전극판의 밑면(111)(121)의 두께(130)는 전극판의 옆면(112)(122)의 두께(132)에 비해 3배 이상 화학적 마모 속도가 빠른 것으로 알려져 있다.
또한 지나친 화학적 마모로 인해 상전극판(11)의 밑면(111)과 하전극판(12)의 밑면(121)의 두께(130)와 폭너비(140)가 많이 감소된 경우(131)(141)에는 교체 시 주변에서 가해지는 약한 충격에도 파단이 발생하여 주변 전극판에 충격을 주어 연쇄 파단이 발생할 가능성도 있고 작업 시간이 연장될 가능성이 있다.
상기한 바와 같이, 고규소 주철 전극판의 경우 산세공정 중에 화학적 마모를 통해 두께가 줄어든 경우(131)(133)(141)에는 일정 기간이 지난 후 고규소 주철 상전극판(11)과 하전극판(12)을 교체해야 하는 번거로움이 있다. 상기 고규소 주철재는 실리콘이 14~15% 가량 함유된 주철로서 우수한 내산성을 보유하고 있지만 실리콘 피막의 형성으로 취성이 있어 가공이 어려우며 약한 충격에도 쉽게 파손되는 문제점이 있다.
전극판의 교체 시에 상전극판(11)은 비교적 교체가 용이하지만 하전극판(12)은 스테인리스 판재(60)가 고정되어 있는 상태에서 교체해야 하기 때문에 주의가 요망되며, 교체 작업도 복잡하고 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 상전극판(11) 및 하전극판(12)이 마모되는 경우 이를 통째로 교체함에 따른 복잡함과 안전사고의 위험을 방지하고,
고규소 주철 전극의 유지비용을 절감하면서도, 교체 작업시간을 단축할 수 있어 산세 공정의 안정성을 높이고, 대폭적인 원가 절감이 가능한 산세용 조립식 고규소 주철 전극판 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 산세용 조립식 고규소 주철 전극판은, 질산 전해조(50)에 설치되는 고규소 주철 전극판에 있어서, 상기 질산 전해조(50)의 내부에 위치되며 부스바(52)를 통해 전류를 인가하도록 된 좌우 한 쌍의 전극 지탱부(21)와; 상기 좌우 한 쌍의 전극 지탱부 사이에 설치, 결합되는 상.하 전극 평행부(22)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서, 상기 좌우 한 쌍의 전극 지탱부(21)는 상기 상.하 전극 평행부(22)를 지지하기 위한 상부 연결부(211)와 하부 연결부(212)가 형성되고, 상기 상부 연결부(211)와 하부 연결부(212) 및 상기 상.하 전극 평행부(22)는 볼트(301)와 너트(302)로 체결하기 위한 볼트 구멍(213)(220)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 전극 지탱부(21)의 밑면에는 질산 전해조 바닥면과 접촉되는 전극 받침대(40)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전극 지탱부(21)와 전극 평행부(22)를 볼트 체결로 연결하는 방식을 적용함으로써 전극판의 선택적 교체가 가능해져 질산 전해조(50)에 설치되는 고규소 주철 전극의 유지비용 절감이 가능하고, 교체 시에 발생하는 안전사고를 방지할 수 있고, 교체 작업시간을 단축시킬 수 있어 산세 공정에서 안정성을 높이고, 손실을 최소화하여 대폭적인 비용 절감이 가능한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 고규소 주철 상전극판과 하전극판의 정단면 개념도이다.
도 2는 종래기술에 의한 질산 전해조에 상전극판과 하전극판을 설치하고 스테인리스 판재를 전기 도금하는 사용상태를 보여주기 위한 정단면 개념도이다.
도 3은 종래기술에 의한 도금 시 상전극판 밑면 및 옆면의 마모 상태를 설명하기 위한 정단면 개념도이다.
도 4는 종래기술에 의한 도금 시 상전극판 밑면의 두께 폭 변화를 설명하기 위한 정단면 개념도이다.
도 5는 본 발명에 의한 전극지탱부 및 전극 평행부가 완전히 조립된 상태를 설명하기 위한 정단면 개념도이다.
도 6은 본 발명에 의한 전극지탱부 및 전극 평행부가 볼트 및 너트에 의하여 조립되는 과정을 설명하기 위한 좌측부분 정단면 개념도이다.
도 7은 본 발명에 의한 좌측 전극지탱부의 구조도로서, 좌측 그림은 정단면 개념도, 우측 그림은 좌측 그림의 우측면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 좌측 전극지탱부의 구조도로서, 좌측 그림은 정단면 개념도, 우측 그림은 좌측 그림의 평면도이다.
도 9는 본 발명에 의한 전극 평행부의 구조도로서, 위쪽 그림은 평면 개념도, 아래 그림은 정단면 개념도이다.
이하 본 발명의 구체적인 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 스테인리스 냉간압연 공장의 산세 라인에 사용되는 고규소 주철 전극판의 형상을 개량한 것이다. 또한 본 발명은 기본 상.하 분리형 고규소주철 전극판을 조립형 고규소주철 전극판으로 개량한 것으로서, 기존 상.하 분리형 고규소 주철 전극판의 특정 부위, 즉 상전극판(11)의 밑면(111)과 하전극판(12)의 밑면(121)의 화학적 마모 시 상전극판(11)과 하전극판(12) 전체를 교체하는 방법에서 진일보 하여, 전극판의 각 부분을 모듈화시킴으로써 화학적 마모가 발생한 부위, 즉, 도 5의 전극 지탱부(21) 혹은 전극 평행부(22)만을 선택적으로 교체할 수 있도록 개량한 것이다.
이를 위하여, 본 발명의 고규소 주철 전극판은, 그 기본 구조로서, 질산 전해조(50)의 내부에 설치되며 부스바(52)를 통해 전류를 인가하도록 된 좌우 한 쌍의 전극 지탱부(21)와, 상기 좌우 한 쌍의 전극 지탱부 사이에 설치, 결합되는 상.하 전극 평행부(22)로 구성된다.
또한 상기 좌우 한 쌍의 전극 지탱부(21)는 상기 상.하 전극 평행부(22)를 지지하기 위한 상부 연결부(211)와 하부 연결부(212)가 형성되고, 상기 상부 연결부(211)와 하부 연결부(212) 및 상기 상.하 전극 평행부(22)는 볼트(301)와 너트(302)로 체결, 결합하기 위한 볼트 구멍(213)(220)이 형성되어 있다.
도 5는 본 발명에 의한 전극지탱부(21) 및 전극 평행부(22)가 완전히 조립된 상태를 설명하기 위한 정단면 개념도이다. 도 6은 본 발명에 의한 전극지탱부(21) 및 전극 평행부(22)가 볼트(301) 및 너트(302)에 의하여 조립되는 과정을 설명하기 위한 좌측부분 정단면 개념도이다.
도 5를 참조하면, 도 5에서 전극 지탱부(21)와 상.하 전극 평행부(22)는 실리콘이 14~15wt% 포함된 조성의 고규소 주철 제품이다. 스테인리스 강판을 산세하는 질산 전해조(50)에는 일정 온도와 일정 농도를 지닌 질산(51)이 담겨 있고, 부스바(52)와 통전용 전선(53)을 통해 강한 전류가 인가되므로 일반 강재 또는 스테인리스 계열의 강판을 사용할 경우 화학적 마모현상으로 인해 지속적인 사용에 한계가 있다. 따라서 이러한 환경에서 가장 우수한 내산성을 지닌 고규소 주철 제품으로 전극 지탱부(21), 전극 평행부(22)를 제조한다.
일반적으로 기존의 상전극판(11)과 하전극판(12)은 질산 전해조(50)내에서 통전되는 경우에 상전극판(11)의 밑면(111)과 하전극판(12)의 밑면(121)에서 우선적으로 화학적 마모가 일어나기 때문에 상전극판(11)의 옆면(112)와 상대적으로 덜 마모된 하전극판(12)의 옆면(122)과의 두께 편차로 인하여 무게 편향이 발생하게 되며, 이렇게 되면 전극판 파손의 위험성이 수반되므로, 전극판을 교체해야만 한다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 전극 지탱부(21)와 전극 평행부(22)를 모듈화하였고, 이들이 내산성이 강한 볼트(301) 및 너트(302)에 의하여 체결(30)되도록 함으로써, 마모된 부분의 선택적 교체가 가능하게 되도록 하였다. 상기 볼트(301), 너트(302)는 내산 프로필렌 재질로 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 전극 지탱부(21)의 밑면에 질산 전해조 바닥면과 접촉되는 전극 받침대(40)가 설치되는 것이 바람직하다. 상기 전극 받침대(40)는 내산 폴리프로필렌 재질로 전극 지탱부(21)의 밑면과 질산 전해조(50)의 바닥면을 연결하는 부품인데 이는 필요에 따라서 전극 지탱부(21)의 밑면을 연장하여 질산 전해조(50)의 바닥면을 직접 접촉시킬 수도 있다. 그러나 파손이 쉬운 고규소 주철재의 특성상 바닥에 전극 받침대(40)를 설치하는 것이 더 안전하다.
도 7은 본 발명에 의한 좌측 전극지탱부의 구조도로서, 좌측 그림은 정단면 개념도, 우측 그림은 좌측 그림의 우측면도이다. 도 8은 본 발명에 의한 좌측 전극지탱부의 구조도로서, 좌측 그림은 정단면 개념도, 우측 그림은 좌측 그림의 평면도이다. 도 9는 본 발명에 의한 전극 평행부의 구조도로서, 위쪽 그림은 평면 개념도, 아래 그림은 정단면 개념도이다.
상기 도 7, 8 및 9에 나타난 바와 같은 전극 지탱부(21)와 전극 평행부(22)는 주조공정을 통해 고규소 주철제로 제작된다. 이 경우에 각각의 전극 지탱부(21)와 전극 평행부(22)는 상부 연결부(211)에 있는 상부 연결부 볼트구멍(213)과 하부 연결부(212)에 있는 하부 연결부 볼트구멍(214)를 통해 내산성 볼트(301)와 내산성 너트(302)를 통해 볼트 체결(30)된다.
일반적으로 내산성 볼트(301)와 내산성 너트(302)는 전도성이 없지만 전극 지탱부(21)에 위치한 상부 연결부(211)과 하부 연결부(212)와 전극 평행부(22)가 접합되므로 전도 부분에는 문제가 없다. 또한 내산성 볼트(301)와 내산성 너트(302)는 내산 폴리프로필렌 재질을 이용하면 질산 전해조(50) 안의 질산(51)과 반응하지 않기 때문에 적용에 큰 문제는 없다.
가공이 어려운 고규소 주철제의 특성으로 인해 상부 연결부 볼트구멍(213)과 하부 연결부 볼트구멍(214)은 가공이 아닌 파이프 삽입 주조법으로 제작되며 이 방법에 사용된 파이프는 질산 전해조(50) 내에서 화학적으로 소실된다. 내산성 볼트(301)와 내산성 너트(302)를 사용하는 이유도 마찬가지로 고규소 주철로는 볼트와 너트로 가공이 어렵기 때문이다.
도 9의 전극 평행부(22) 내에 위치한 전극 평행부 볼트구멍(220)도 같은 방법으로 제작되며, 상부 연결부 볼트구멍(213)과 하부 연결부 볼트구멍(214)의 위치에 맞추어 전극 평행부 볼트 구멍(220)의 위치를 제작하게 되며, 각 부위의 볼트 구멍 배열(210)은 전극 지탱부(21)와 전극 평행부(22)의 무게에 의해 안전한 지지력을 부여할 수 있게끔 설계변경 가능하다.
도 7내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 전극 평행부(22)에는 좌측 및 우측에 각각 4개씩의 볼트 구멍(220)이 가공되어 있고, 이에 대응하여 전극 상부 연결부(211) 및 전극 하부 연결부(212)에도 같은 4개씩의 볼트 구멍(213)(214)이 가공되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그러나 본 발명은 여기에 한정되지 않으며, 이는 필요한 강도 및 구조에 따라 적절히 가감할 수 있음은 물론이다.
11 : 상전극판 12 : 하전극판
21 : 전극 지탱부 22 : 전극 평행부 30 : 볼트 체결부
40 : 전극 받침대
50 : 질산전해조 51 : 질산 52 : 부스바
53 : 통전용 전선 54 : 지지대 60 : 스테인리스 판재
111 : 상전극판 밑면 112 : 상전극판 옆면
121 : 하전극판 밑면 122 : 하전극판 옆면
130 : 전극판 밑면의 두께 (마모 전) 131 : 전극판 밑면의 두께 (마모 후)
132 : 전극판 옆면의 두께 (마모 전) 133 : 전극판 옆면의 두께 (마모 후)
140 : 전극판 폭너비 (마모 전) 141 : 전극판 폭너비 (마모 후)
211 : 전극 상부 연결부 212 : 전극 하부 연결부
213 : 전극 상부 연결부 볼트구멍 214 : 전극 하부 연결부 볼트구멍
220 : 전극 평행부 볼트구멍 301 : 볼트
302 : 너트

Claims (3)

  1. 질산 전해조에 설치되는 고규소 주철 전극판에 있어서,
    상기 질산 전해조의 내부에 위치되며 부스바를 통해 전류를 인가하도록 된 좌우 한 쌍의 전극 지탱부(21)와;
    상기 좌우 한 쌍의 전극 지탱부 사이에 설치, 결합되는 상.하 전극 평행부(22)로 구성되는 것을 특징으로 하는 산세용 조립식 고규소 주철 전극판
  2. 제1항에 있어서,
    상기 좌우 한 쌍의 전극 지탱부(21)는 상기 상.하 전극 평행부(22)를 지지하기 위한 상부 연결부(211)와 하부 연결부(212)가 형성되고,
    상기 상부 연결부(211)와 하부 연결부(212) 및 상기 상.하 전극 평행부(22)는 볼트(301)와 너트(302)로 체결하기 위한 볼트 구멍(213)(220)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 산세용 조립식 고규소 주철 전극판
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전극 지탱부(21)의 밑면에는 질산 전해조 바닥면과 접촉되는 전극 받침대(40)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 산세용 조립식 고규소 주철 전극판

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