KR200278284Y1 - 전해탱크내 스트립의 결함 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 제철소 연속 소둔 설비의 전해청정설비에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전해탱크를 통과하는 과정에서 스트립과 전극판과의 접촉으로 인한 스트립의 결합 발생을 감지 및 이를 방지할 수 있도록 한 전해탱크내 스트립의 결함 방지 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 고안은 전극판에 인가되는 전류를 검출하는 직류전류센서의 출력값과 전류설정값의 편차를 산출하여 그 편차가 기설정된 편차 상한 설정값보다 큰 경우 그 차에 비례하는 제 1 보상값을 산출한다. 또한, 페이오프릴의 초기 텐션설정값과 제 1 보상값을 합산하고, 현재 페이오프릴 모터의 구동 전압과 기준 전압의 차를 산출한다. 이때, 그 값이 텐션 설정값과 제 1 보상값의 합보다 큰 경우에는 텐션설정값과 제 1 보상값 및 모터구동전압편차를 비례적분연산하여 제 2 보상값을 산출하고, 이렇게 산출된 제 2 보상값에 의해 페이오프릴의 텐션을 제어하여 스트립과 전극판이 접촉됨이 감지되는 경우 스트립의 텐션을 증가시켜 스트립의 결함 발생을 억제하도록 한다.

Description

전해탱크내 스트립의 결함방지장치

본 고안은 제철소 연속 소둔 설비의 전해청정설비에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전해탱크를 통과하는 과정에서 스트립과 전극판과의 접촉으로 인한 스트립의 결합 발생을 감지 및 이를 방지할 수 있도록 한 전해탱크내 스트립의 결함 방지 장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 전해청정설비를 구성하는 전해탱크의 구성을 보인 도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제철소의 연속 소둔 설비에는 스트립(strip:철판 소재)(21)의 냉간 압연시 발생될 수밖에 없는 스트립 표면의 기름,먼지등의 이물을 제거하기 위한 전해청정설비(10)가 설치된다. 이러한 전해청정설비(10)를 구성하는 전해탱크(12)는 소다액(NaOH)이 담긴 전해탱크속에 다수개의 전극판(22)을 상하로 설치하고, 전극판(22) 양단에 제 1 및 제 2 전원부(30a)(30b)로부터 저전압,고전류의 전기를 통전시킨 상태에서 양 전극판(22) 사이로 스트립이 지나가도록 구성되어 있다. 따라서, 전극판(22) 사이로 스트립(21)이 지나는 동안 소다액을 매개체로 한 스트립 표면에서의 전기수소분해반응으로 스트립 표면에 부착된 미세이물을 제거하게 된다.

이러한 연속적인 이물제거작업 중 양 전극판(22) 사이를 지나는 스트립(21)에 걸리는 장력이 제어 및 스트립의 형상불량등의 요인으로 스트립이 출렁이거나 한쪽 방향으로 쏠리게 되면, 전극판(22)에 스트립(21)이 접촉되어 스트립 표면에 아크(arc)흔적과 함께 줄흠이 발생되어 제품으로서의 가치를 상실하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 스트립과 전극판이 심하게 접촉했을 경우에는 전기불꽃에 의한 스트립 표면의 훼손 부위가 일정 장력을 견디지 못하고 끊어지는 경우까지 발생된다.

한편, 이러한 전해탱크내에서의 스트립 결함 발생여부를 식별하기 위하여 전해청정설비의 출측부에서 스트립 표면 검사자가 스트립의 주기적인 표본 조사를 수행하여 결함 발생 여부를 확인하게 된다. 그러나, 이러한 경우에 있어서도 연속적인 스트립 표면 검사가 이루어지지 않기 때문에 스트립 표면 결함이 단속적이고 불규칙한 형태로 이루어질 경우 스트립 표면 결함 발생을 식별하지 못하거나 식별하는 경우에도 이를 조치하는 데는 상당한 시간이 요구되어 결과적으로는 제품의 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 전해탱크의 전극판사이로 이동되는 스트립의 표면이 전극판에 접촉되는 순간을 감지하여 작업중 스트립 표면의 결합 발생시 즉시 스트립에 걸리는 장력을 조절하여 결함발생요인을 제거 및 스트립의 결함 발생을 방지할 수 있도록 한 전해탱크내 스트립의 결함 방지 장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 일반적인 전해탱크의 내부 구조를 보인 상세도이다.

도 2는 본 고안을 구현하기 위한 일반적인 전해청정설비의 개략구성도이다.

도 3은 본 고안에 따른 전해탱크내 스트립의 결함방지장치의 전기적 구성을 보인 회로구성도이다.

도 4는 전해탱크내 스트립의 결함발생시 전류파형도이다.

도 5는 스트립의 결함발생시 본 고안에 따른 각 회로부의 전류비교도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

12...전해탱크 20...페이오프 릴

21...스트립 22...전극판

30...전원부 33...직류전류센서

34...극성절환스위칭부 40...실제전류검출부

50...전류설정부 60...비교부

70...편차값상한설정부 72...제 1 다이오드

73...슈미트트리거부 74...경보용 부저

75...용접스위치 80...리세트회로부

90...제 1 텐션보상부 100...텐션설정부

110...제 2 텐션보상부 120...모터구동제어부

130...페이오프릴 구동모터 VR1~VR4...가변저항

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 전해탱크내 스트립의 결함 방지 장치는 전해액이 담긴 전해탱크내부의 전극판에 전기를 통전시킨 상태에서 양 전극판 사이로 스트립을 통과시켜 스트립 표면의 이물을 제거하고, 상기 스트립에 걸리는 장력을 유지시키는 페이오프릴 및 페이오프릴을 구동하는 페이오프릴 모터를 구비한 전해청정설비의 전해탱크내 스트립 제어 장치에 있어서,

상기 전극판에 인가되는 전류의 변화를 검출하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에 의해 감지된 실제 검출 전류값과 사용자로부터 설정된 기준 전류값을 비교하여 그 차를 산출하는 비교부와, 상기 실제 전류값과 기준 전류값의 편차에 대한 상한치를 설정받는 편차 상한설정부와, 상기 비교부로부터 출력된 편차값이 편차상한값보다 큰 경우 편차에 비례하는 텐션 보상값을 산출하는 제 1 텐션 보상부와, 상기 페이오프릴의 초기 텐션값을 설정받는 텐션 설정부와, 상기 텐션 설정값과 텐션 보상값을 합산하고, 페이오프릴 모터의 실제구동전압 및 기준전압과의 차를 구하여 텐션 설정값과 텐션보상값 및 모터구동전압편차에 의한 최종 텐션 보상값에 의해 상기 페이오프릴 모터의 구동을 제어하는 제 2 텐션보상부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 고안의 양호한 실시예에 따른 전해탱크내 스트립의 결함 방지 장치의 구성 및 작용 효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 고안을 구현하기 위한 전해 청정 설비의 개략적인 시스템 구성을 설명하기로 한다. 도 2는 본 고안을 구현하기 위한 전해청정설비의 개략적인 구성을 보인 시스템 배치도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 스트립 결함 방지장치를 구현하기 위한 전해청정설비(10)는 다수개의 롤러로 이루어지는 스트립 이송부(15)를 통해 이입(移入)된 스트립을 1차적으로 세척하는 1차 세척 탱크(11)와, 소다액(NaOH 2%)이 담겨지고 그 내부에 다수개의 전극판(22)이 상하로 설치되며, 각 전극판(22)의 양단에 저전압(DC 4V), 고전류(6000A)의 전기를 통전시킨 상태에서 양 전극판(22) 사이로 스트립(21)이 지나가도록 구성된 전해 탱크(12)와, 전해 탱크(12)내에서 미세 이물이 제거된 스트립의 헹굼을 수행하는 헹굼 탱크(13) 및 헹굼이 완료된 스트립을 건조시키는 건조기(14)와, 이물제거작업이 완료된 스트립의 끝단과 새로 공급되는 스트립의 선단을 용접하는 용접기(16)와, 전해탱크(12) 내부로 이입되는 스트립(22)의 장력(tension)을 조절하도록 직류모터(도면 미도시)에 의해 구동되는 페이 오프 릴(payoff reel)(20)을 포함하여 이루어진다.

도 3은 본 고안에 따른 전해탱크내 스트립 결함 방지 장치의 전기적인 구성을 보인 회로구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 전해 탱크내 스트립 결함 방지 장치는 전해탱크내의 전극판에 저전압, 고전류의 전기를 공급하는 전원부(30)와, 전원부(30)로부터 전극판에 공급되는 전류의 변화를 감지하는 직류전류센서(33)와, 상기 직류전류센서(33)로부터 검출된 실제 전극판의 공급 전류값을 증폭하는 실제전류검출부(40)와, 운전자에 의해 가변 저항값으로 설정된 전류값을 증폭하여 출력하는 전류설정부(50)와, 상기 실제 전류 검출부(40)와 전류 설정부(50)의 출력 전류값을 비교하여 두 값의 편차를 출력하는 비교부(60)와, 전극판(22)에 실제 인가되는 전류값과 조작자에 의해 설정된 전류값간의 편차 상한값을 설정하는 편차 상한값 설정부(70)와, 편차 상한값 설정부(70)의 편차 상한값보다 상기 비교부(60)로부터 출력되는 편차값이 더 큰 경우 도통되는 제 1 다이오드(72)와, 상기 제 1 다이오드(72)가 턴온됨에 따라 경보용 부저(74)를 구동시키는 슈미트 트리거부(73)와, 상기 제 1 다이오드(72)의 턴온시 페이오프 릴(20)의 텐션을 증가시키도록 소형 직류모터 구동형 저항기(93)를 구비하여 실제전류검출에 따른 비례적분연산으로 얻어진 제 1 텐션 보상값을 출력하는 제 1 텐션보상부(90)와, 조작자로부터 페이오프릴(20)의 구동초기 기준 텐션값을 설정받는 텐션설정부(100)와, 상기 제 1 텐션보상부(90)로부터 출력되는 제 1 텐션 보상값과 텐션설정부(100)의 텐션설정값 및 페이 오프릴 구동 모터(130)의 실제 전압 및 기준 전압의 차등에 의한 비례적분연산을 통한 최종 텐션 보상값인 제 2 텐션보상값을 출력하는 제 2 텐션보상부(110)와, 상기 제 2 텐션보상부(110)로부터 출력되는 제 2 텐션보상값에 따라 페이오프릴(20)을 구동시키는 직류 모터(130)의 구동 전원을 제어하는 모터구동제어부(120)를 구비하여 이루어진다.

또한, 상기 용접기(16)의 구동에 따라 접점이 온/오프되는 용접기 스위치(75)와, 상기 용접기 스위치(75)의 구동에 따라 상기 직류 모터 구동형 저항기(93)의 동작을 리세트시키는 리세트회로부(80)를 더 구비하여 이루어진다.

전술한 구성에 있어서, 전해 탱크내(12)의 각 전극판(22)에 저전압, 고전류를 인가하는 전원부(30)는 교류전원을 인가받아 트랜스(31)를 통해 변압시키고, 정류부(32)를 통해 정류 및 평활하여 각 전극판에 저전압,고전류를 인가하게 된다. 또한, 전원부(30)는 극성절환스위칭부(34)를 구비하여 각 전극판에 인가되는 전원의 극성을 상기 용접기(16)의 작동시마다 절환시킨다.

이하에는 본 고안에 따른 전해 탱크내 스트립 결함 방지 장치의 동작을 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 세척 탱크(11)를 통과하여 전해탱크(12) 내부로 공급되는 스트립(21)은 전해 탱크(12)내에 상하로 위치된 전극판(22)의 사이로 이동되게 되고, 이때 전원부(30)를 통해 저전압, 고전류의 전기를 인가받아 통전되는 전극판(22)에 의해 전해액이 전기수소분해반응하여 스트립 표면의 미세한 이물질을 제거시키게 된다.

이러한 전극판(22)에 인가되는 전류는 직류전류센서(33)에 의해 그 변화가 검출되게 되며, 그 검출된 전류값은 실제 전류 검출부(40)의 비반전증폭기(41)로 인가되게 된다. 실제 전류 검출부(40)의 비반전증폭기(41)의 비반전단자(+)에 인가된 전류검출신호는 기설정된 증폭비에 의해 일정 정도 증폭되어 비교기(61)의 반전단자(-)에 동위상(+전위)의 검출전류값으로 출력된다.

한편, 전류설정부(50)는 가변저항(VR1)에 의해 설정된 일정 전류값(스트립과 전극판의 접촉에 의한 전극판의 검출전류가 접지전류값에 도달할 때의 전류값)을 사용자로부터 설정받아 이를 반전증폭기(51)의 반전단자(-)에 입력받고, 입력된 전류 설정값은 위상반전(-전위)되어 비교기(61)의 반전단자(-)에 입력된다.

실제전류검출부(40) 및 전류설정부(50)로부터 각각 실제전류검출값과 전류설정값을 입력받은 비교부(60)는 두 전류값의 편차를 산출하여 산출된 편차값을 위상반전시킨 후 제 1 다이오드(72)측으로 출력한다. 이때 제 1 다이오드(72)는 비교기(61)로부터 출력된 편차값이 편차상한설정부(70)의 가변저항(VR2)에 의해 설정된 편차상한값보다 큰 경우에는 도통되고, 작은 경우에는 비도통상태를 유지하게 된다. 즉, 전극판과 스트립의 접촉에 의한 스트립의 결함발생여부를 판단하기 위한 검출 전류값이 기설정된 기준 전류값보다 큰 경우(-전위가 인가되는 경우)에는 제 1 다이오드(72)가 도통되어 제 1 텐션보상부(90)를 구동시키게 되고, 전극판(22)의 검출전류값과 설정전류값의 차가 편차상한값보다 작은 경우에는 일시적인 전류변화이므로 제 1 다이오드(72)는 비도통상태를 유지함으로써 제 1 텐션보상부(90)의 구동을 오프시키게 된다.

또한, 제 1 다이오드(72)가 도통됨에 따라 슈미트 트리거부(73)는 동작되어 경보용 부저(74)를 구동시킨다. 일실시예로써 슈미트트리거부(73)의 입력단에 (-)전위값으로 300[mV]이상의 전압이 인가되면 DC 24[V]의 출력전압이 발생되고, 그에 따라 24[V] 릴레이가 동작되어 경보용 부저(74)가 구동되게 된다. 따라서, 운전조작자는 경보용 부저(74)의 동작으로 스트립 결함 발생여부를 식별할 수 있다.

한편, 제 1 텐션보상부(90)의 반전증폭기(91)는 제 1 다이오드(72)의 도통에 따라 비교기(61)로부터 인가된 전류편차값을 (+)전압의 편차값으로 위상반전시켜 직류모터(92)에 인가한다. (+)전압을 인가받은 직류모터(93)는 반시계방향으로 구동되어 출력전압이 증가되도록 가변저항(VR3)을 조절하고, 증가된 출력전압을 인가받은 제 1 비례적분증폭기(94)는 전류편차값에 비례하여 일정 정도 증가된 제 1 텐션보상값을 제 2 텐션보상부(110)로 출력한다.

제 1 텐션보상값을 인가받은 제 2 텐션보상부(110)는 운전조작자에 의해 운전초기에 페이오프릴의 텐션설정값으로 설정된 텐션설정부(100)의 텐션설정값과 제 1 텐션보상값을 합산한다. 합산된 텐션보상값이 페이오프릴 모터(130)의 기준 전압(v-ref) 및 실제 전압(v-act)의 차이를 비례적분한 제 2 비례적분증폭기(111)의 출력값보다 작은 경우에는 제 2 다이오드(113)가 도통되고, 반대의 경우에는 제 2 다이오드(113)가 비도통된다. 따라서, 제 2 다이오드(113)가 도통되는 경우 제 3 비례적분증폭기(112)의 반전단자(-)에는 텐션설정값 및 제 1 텐션보상값의 합과 제 2 비례적분증폭기(111)로부터 출력된 페이오프릴 구동 모터(130)의 실제 전압(v-act) 및 기준전압(v-ref)값의 편차값이 인가된다. 따라서, 제 3 비례적분증폭기(112)는 반전단자(-)에 입력된 값의 차이를 비례적분연산하여 모터구동제어부(120)로 제 2 텐션보상값을 출력한다. 모터구동제어부(120)는 제 2 텐션보상부(110)로부터 출력된 제 2 텐션보상값을 입력받아 그 값에 상응하는 정도로 페이오프릴(20)의 텐션을 증가시킨다.

반면, 텐션설정값과 제 1 텐션보상값의 합이 페이오프릴 구동 모터(130)의 실제전압(v-act) 및 기준전압(v-ref)의 차보다 큰 경우에는 제 2 다이오드(113)가 비도통상태를 유지함으로써 모터구동제어부(120)에는 페이오프릴 구동 모터(130)의 실제 전압 및 기준 전압의 차이를 비례적분하여 출력된 값에 의해 페이오프릴의 텐션을 조정하게 된다.

한편, 용접기(16)가 구동되어 용접기스위치(75)가 온되게 되면 리세트회로부(80)에 의해 제 1 텐션보상부(90)의 직류모터(92)에 (-)전압이 인가되게 된다. 즉, 직류모터(92)는 (-)전압의 인가로 시계방향으로 구동되어 텐션보상값을 감소시켜 직류모터 구동형 저항기(93)의 동작을 리세트시킨다. 이는 이물제거작업이 완료된 스트립(21)을 전해탱크(12)로부터 배출하는 경우 이물제거작업이 완료된 스트립의 끝단과 새로 공급되는 스트립의 선단을 용접하기 위하여 용접기(16)가 동작되면 초기 설정된 텐션값으로 페이오프릴(20)이 구동되도록 구동형 저항기(93)의 동작을 리세트하는 것이다.

도 4는 전해탱크내 스트립의 결함발생시 전류 파형도이고, 도 5는 스트립의 결함발생시 본 고안에 따른 각 회로부의 전류파형도이다. 전해 탱크내부에서 소다액의 전기수소분해반응에 의한 스트립의 이물제거작업 중 이동되는 스트립의 장력변화등에 의해 전극판과 스트립이 접촉하게 되는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 순간적인 접지전류가 발생되게 된다. 이때 실제전류검출부(40)에서는 도 5의 C1과 같이 전극판(22)의 전류 변화를 검출하고, 순간적인 접지 전류가 발생된 구간에서 비교부(60)는 실제 전류검출값(C1)과 전류 설정값(C2)을 비교하여 그 편차값(C1-C2)을 검출하여 출력한다. 이후 제 1 텐션 보상부(90)에서는 편차값에 의거하여 구동형 저항기(93)를 동작시켜 제 1 텐션 보상값을 출력한다.

본 고안에 따른 전해탱크내 스트립 결함 방지 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 고안의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 전해탱크내 스트립 결함 방지 장치에 의하여 전극판에 인가되는 전류의 변화를 검출하여 스트립의 결함 발생여부를 표본 조사가 아닌 전 작업 공정에 걸쳐 용이하게 확인 및 감시할 수 있어 스트립의 결함 발생 검출의 정확성의 향상 및 생산성의 향상을 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 스트립의 결함 발생을 감지하는 경우 페이오프릴의 장력을 자동으로 증가시킴으로써 스트립이 전극판에 접촉되는 것을 방지하여 스트립의 결함 발생율을 최대한 억제할 수 있어 제품 품질 저하를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 전해액이 담긴 전해탱크내부의 전극판에 전기를 통전시킨 상태에서 양 전극판 사이로 스트립을 통과시켜 스트립 표면의 이물을 제거하고, 상기 스트립에 걸리는 장력을 유지시키는 페이오프릴 및 페이오프릴을 구동하는 페이오프릴 모터를 구비한 전해청정설비의 전해탱크내 스트립 제어 장치에 있어서,

   상기 전극판에 인가되는 전류의 변화를 검출하는 전류감지부와,

   상기 전류감지부에 의해 감지된 실제 검출 전류값과 사용자로부터 설정된 기준 전류값을 비교하여 그 차를 산출하는 비교부와,

   상기 실제 전류값과 기준 전류값의 편차에 대한 상한치를 설정받는 편차 상한설정부와,

   상기 비교부로부터 출력된 편차값이 편차상한값보다 큰 경우 편차에 비례하는 텐션 보상값을 산출하는 제 1 텐션 보상부와,

   상기 페이오프릴의 초기 텐션값을 설정받는 텐션 설정부와,

   상기 텐션 설정값과 텐션 보상값을 합산하고, 페이오프릴 모터의 실제구동전압 및 기준전압과의 차를 구하여 텐션 설정값과 텐션보상값 및 모터구동전압편차에 의한 최종 텐션 보상값에 의해 상기 페이오프릴 모터의 구동을 제어하는 제 2 텐션보상부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해탱크내 스트립 결함 방지 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스트립의 결함 발생을 경보하는 부저 및 상기 비교부로부터 출력된 편차값이 편차상한값보다 큰 경우 상기 부저를 구동시키는 부저구동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전해탱크내 스트립 결함 방지 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 텐션 보상부는 상기 비교부로부터 출력되는 편차값에 비례하여 출력전압을 가변시키는 직류모터 구동형 저항기와, 상기 직류모터 구동형 저항기의 구동에 따라 가변되는 출력 전압을 비례적분연산하는 비례적분증폭기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해탱크내 스트립 결함 방지 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전해탱크로 공급된 스트립의 이물제거작업이 완료됨이 판단되면 상기 직류모터 구동형 저항기의 구동을 리세트시키는 리세트회로부를 더 구비하여 스트립의 텐션값을 상기 텐션설정부에 설정된 값으로 유지시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전해탱크내 스트립 결함 방지 장치.