KR100290795B1 - 전기아연도금부착량편차제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법에 관한 것으로, 전기 도금 공정에서 도금 작업 중 현재 소재에서 다음 소재로 이동시, 소재 폭 변경으로 도금 영역(Zone)의 용접점 통과로 인한 도금 전류의 감소에 따라 용접점 전·후에 도금 편차가 발생되는 문제점을 해결하기 위해 용접점 전·후의 도금 전류를 측정하여 도금 전류의 보정율을 산출하고, 산출된 보정율에 따라 전기 도금 공정을 제어하도록 한 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법이 개시된다.

Description

전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법
본 발명은 전기 도금 공정의 도금 영역(zohn)에 용접점 통과시 발생되는 도금 부착량 편차를 해결하기 위한 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법에 관한 것으로, 특히 도금 부착량 편차를 줄여 도금 부착량 불균일로 인한 용접 불량 개선 및 도금 전류 효율을 높일 수 있는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법에 관한 것이다.
종래의 전기 아연 도금은 냉연 강판에 3-30g/m2의 도금 량을 전기 도금한 것으로 용융 아연 도금의 도금량 60-305g/m2에 비해 도금 량이 적다. 전기 아연 도금이 용융 아연 도금에 비해 가장 중요한 특징은 폭 방향, 길이 방향의 아연 부착량 편차가 몇 g 이내로 수요가 고능률화 된 용접 작업을 하는 경우에 접합하다. 또한 연속 도금 공정으로써 현재 소재와 다음 소재는 연속적으로 도금된다. 균일한 도금을 위하여 설정 전류 값과 실적 전류 값 차를 보상하는 피드백(F/B; Feedback; 이하, F/B라 함)제어 방법을 사용한다.
도 2는 종래의 도금 전류 제어 회로의 구성도로서, 현재 소재 설정 전류 계산부(201)에서 계산된 전류는 각 브리지(Bridge)(281)로 공급되게 된다. 그리고, 실적 값을 F/B 하여 F/B 제어부(231)에서 설정 값과 F/B 된 실적 값 차로 도금 전류를 보상하여 도금 전류를 제어하게 된다.
한편, 다음 소재가 도금 영역(ZONE)의 입측용 접점(291)에 도달되면, F/B 제어부(231)는 턴오프(Turn OFF)되고(242), 현재 소재 설정 전류부(201)에서 계산한 현재 소재 설정 전류(Ip; 이하,Ip 이라 함)(232)만 공급되게 된다. 다음 소재가 각 브리지(281)를 통과할 때, 다음 소재 전류 계산부(202)에서 계산된 다음 소재 설정 전류(In; 이하,In 이라 함)(233)가 브리지 전류 계산부(252)에서 브리지 설정 값을 계산하게 된다. 전류 전환부(261-26f)에서 현재 전류는 다음 전류로 순차적으로 바뀌게 된다. 브리지 설정 값은 싸이리스터(THRISTER)(271-27f)를 제어하여 브리지(281)에 도금 전류를 공급하게 된다. 다음 소재가 도금 영역(ZONE) 출측용 접점(292)에 도달될 때, F/B 제어부(231)가 턴온(Turn ON)되어(241) 전류 보상을 하게 된다.
용접점(현재 소재와 다음 소재 연결 부분)이 도금 영역 통과시 F/B 제어부(231)가 턴오프(242)되는 원인은 현재 소재와 다음 소재가 동시에 도금 영역에 있기 때문이다. 전체(TOTAL) 설정 전류 값은 현재 전체 설정 값과 다음 전체 설정 값으로, 이중으로 되기 때문에 전체 실적 값에서 전류 차를 구할 수가 없어 피드백 제어부(231)의 제어가 불가능하게 된다.
용접 점이 도금 영역 통과시 실적 전류 량의 변화를 타이밍 차트로 나타내면 도 5(b)와 같다. 도 5(a)에서 용접 점이 도금 영역 입측용 접점(591)에 도착하면 피드백 제어부(231)가 턴온(241)→턴오프(242) 되어 피드백 제어부(231)의 턴온 전류(531P)는Ip (532)로 전류 량은 드롭(DROP)되게 된다.
다음 소재가 각 브리지(581-58f))를 통과할 때 순차적으로In (533)으로 바뀌나 정상적인 도금 전류(531n)보다 적게 흐른다. 용접 점이 도금 영역 출측용 접점(592)에 도착시 피드백 제어부(231)가 턴온되어 도금 전류가 흐르게 된다. 결과적으로 도금 영역 용접부 통과시 전체 설정 전류 보다 전체 실적 전류는 적게 흘러서 이때의 도금량 상태는 용접점 전·후에서 ±4g/m2정도 도금 편차가 크게 되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 용접점 전· 후의 도금 전류를 측정하여 도금 전류의 보정율을 산출하고, 산출된 보정율에 따라 전기 도금 공정을 제어하도록 한 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법은 도금 영역에 용접점 통과시 보상값 계산부에서 보상 율을 계산하여 현재 소재 설정 전류에 보상 율을 곱하여 현재 소재 설정 전류를 보상하는 단계와, 다음 소재 설정 전류에 보상 율을 곱하여 다음 소재 설정 전류를 보상하여 용접 점의 전·후 도금 편차를 보상하는 단계와, 용접 점이 각 셀을 통과하여 현재 브리지 제어 전류에서 다음 브리지 제어 전류로 변환 될 때마다 상기 현재 소재 및 다음 소재 설정 전류에 보상 율을 곱하여 설정 전류를 보상하는 제 3 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 도금 전류 제어 회로의 블럭도.
도 2는 종래의 도금 전류 제어 회로의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 도금 전류 제어 회로의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 플로우 챠트도.
도 5(a) 및 5b)는 종래 및 본 발명에 따른 도금 전류 제어 회로의 동작 타이밍도.
〈도면의 주요 부분에 대한 기호 설명〉
1: 교류 전원2: 주(Main) 회로 차단기
3: 싸이리스터4: 변압기
5: 다이오드6: 전류량 검출기
7: 전류 보정 수단
101: 현재 소재 설정 전류 계산부102: 다음 소재 설정 전류 계산부
110: 보정율 계산부130: 피드백(F/B) 전류
131: 피드백(F/B) 보상부134: 현재 소재 보정율 보상부
135: 다음 소재 보정율 보상부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 도금 전류 제어 회로의 블럭도로서, 외부로부터 공급되는 교류 전원(AC 440V 3상)(1)은 주 회로 차단기(Main Circuit breaker)(2) 및 싸이리스터(Thyristor)(3)를 통해 변압기(Transformer)(4)의 1차측으로 공급된다. 상기 싸이리스터(3)와, 변압기(4) 간에는 전류 제어 회로의 전류를 검출하기 위한 전류량 검출기(ACCT)(6)가 접속되게 된다. 상기 전류량 검출기(6)에는 전류를 보정하기 위한 전류 보정 수단(7)이 접속되게 된다. 상기 변압기(4)의 1차측으로 공급 된 교류 전원(440V)은 변압기(4)에 의해 2차측으로 전압이 다운된 교류 전원(20V)으로 출력된다. 상기 변압기(4) 2차측의 다운된 교류 전원(20V)은 다이오드(diode)(5)에 의해 직류(DC) 전압(최대 DC12V, 28KA)으로 정류되어 브리지(brige)로 공급되게 된다. 이때, 도금 전류 제어 회로에 흐르는 전류는 싸이리스터(3)에 의해 전류량이 조정된다. 상기와 같이 구성된 도금 전류 제어 회로가 총 16 셋트(set)로 구성되게 된다.
용접 점이 도금 영역을 통과할 때, 상기 전류량 검출기(6)에서는 흐르는 전류 량을 측정하게 된다. 상기 전류량 검출기(6)로 부터 측정된 전류 량은 전류 보정 수단(7)으로 입력되어 보정율 계산부(110)에서 보정율(α)를 계산하게 된다. 현재 소재 설정 전류 계산부(101)에서 현재 소재의 판폭, 도금 량, 라인 스피드(line speed)등으로Ip 계산, 용접 점이 도금 영역을 통과하지 않을 때는 F/B 제어부가 턴온(141)되어Ip F/B 보상부(131)에 의해 보상되고, 용접 점이 도금 영역을 통과할 때는 F/B 제어부가 턴오프(142)되어Ip 는 보정율 보상부(134)에서 보상된다.
또한, 현재 브리지 전류 계산부(151)에서는, ″현재 브리지 제어 전류 =Ip/가동브리지수″를 구하게 된다.
다음 소재 설정 전류부(102)에서는 다음 소재의 판폭, 도금 량, 라인 스피드 등으로In 을 계산하게 된다.In 은 보정율 계산부(135)에서 보상되고, 다음 브리지 전류 계산부(152)에서는, ″다음 브리지 제어 전류 =In/가동브리지수″를 구하게 된다.
용접 점이 제 1 브리지(B1) 통과 전(161)에는 현재 브리지 제어 전류(151)가 싸이리스터(3)의 게이트로 인가되고, 통과 후(162)에는 다음 브리지 제어 전류(152)가 싸이리스터(3)의 게이트로 인가되어 싸이리스터(3)를 통해 제 1 브리지(B1)에 도금 전류를 공급하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 도금 전류 제어 회로의 상세한 구성도로서, 현재 소재 설정 전류 계산부(301)에서 계산한Ip 는 F/B 보상부(331)에서 보상되어 싸이리스터(371)를 제어하여 브리지에 전류를 공급하게 된다. 이때, 용접 점이 도금 영역 입측용 접점(391)을 통과할 때, 전류 보상을 위한 보상 율은 보상 율 계산부(310)에서 구하게 된다. 보상 율 계산부(310)는 도 4의 플로우 차트(flow chart)의 도면 부호 (410)과 같다.
보상 율 계산부(310)의 보상은 단계(411)에서는 제 1 - 제 16 브리지(B1-B16) 실적 전류를 0.5초 간격으로 수집하여 테이블(table)에 저장한다. 단계(412)에서는 전체 도금 실적 전류 및 브리지 평균 전류 계산을 수행하고, 단계(413-416)에서는 정상 가동 브리지 수를 계산하게 된다. 이러한 계산 방법은 평균 도금 전류보다 '브리지 전류+100A' 가 크면, 브리지를 정상 가동하게 된다. 단계(417)에서 정상 가동 브리지 실적 전류와 설정 전류를 계산하고, 단계(418)에서 보상 율(α=bridge 실적 전류/ bridge목표 전류)을 산출한다. 산출한 보상 율은 F/B 제어부의 턴오프(342)시Ip 를 전류 보상부(334)에서 보상하여 브리지 전류 계산부(351)에서 현재 소재 브리지 전류를 계산하게 된다. 또한,In 을 전류 보상부(335)에서 보상하고, 브리지 전류 계산부(352)에서 다음 소재 브리지 전류를 계산하게 된다. 상기 과정을 플로우 챠트로 나타내면 도 4의 도면 부호 (450)과 같다.
단계(401)에서는 다음 수학식1에 의해Ip를 구하게 된다.
[수학식1]
단계(440)에서는 입측용 접점 이벤트(event)와 출측용 접점 이벤트를 이용하여 용접 점이 도금 영역의 통과 여부를 계산하게 된다. 용접 점이 도금 영역에 있을 때 F/B 제어부의 턴오프(442)로Ip 에 단계(434)에서 구한 보상 값을 곱하여Ip 를 구하게 된다. 용접 점이 도금 영역에 없을 때는 F/B 제어부가 턴온(441)되어 단계(431)에서Ip 의 F/B 전류를 더하여Ip 를 구하게 된다. 단계(451)에서는Ip 를 가동 브리지 수로 나누어 현재 브리지 제어 전류를 계산하게 된다.
이후, 단계(402)에서,
를 구하게 된다.
단계(435)에서In 에 보상 값을 곱하여In 를 구하게 된다. 단계(452)에서In 을 가동 브리지 수로 나누어 다음 브리지 제어 전류를 계산하게 된다.
한편, 편면 도금시 도 5(b) 및 도 5(c)에 도시된 바와 같이 스트립(strip)은 #1셀(cell)(#1,#2 bridge)로 부터 순차적으로 각 셀(cell)을 지나 #8셀를 통과하여 도금이 된다(1개의 cell은 2개 브리지로 구성됨).
도 3에서 용접 점이 각 셀을 통과할 때마다 전류 전환부(361-36f)는 현재 브리지 제어 전류(351)에서 다음 브리지 제어 전류(352)로 바뀌게 된다. 상기 과정을 플로우 챠트(flow chart)로 나타낸 도면이 도 4의 도면 부호 460과 같다.
단계(461)에서 각 브리지의 용접 점 통과시 브리지 플레그(flag)를 1로 셋트(set)하고, 단계(462)에서 브리지가 16 개이므로 16회 반복하게 된다. 이후, 단계 (463)에서 브리지 플레그가 1이면 다음 소재가 도금 영역을 통과하고, 단계(464)에서 다음 브리지 제어 전류를 셋트(set)하게 된다. 또한, 브리지 플레그가 0 이면 현재 소재가 도금 영역을 통과하고, 단계(465)에서 현재 브리지 제어 전류를 셋트(set)하며, 단계(466)에서 해당 브리지에 전류를 공급하게 된다. 이상과 같은 단계를 거쳐 용접 점이 도금 영역을 통과할 때, 전류가 드롭(drop)되지 않고 정상 전류가 그대로 유지되게 된다. 이때의 실적 전류 값 변화를 타이밍 차트로 나타내면 도 5(a) 내지 5(c)에 도시된 바와 같다. 용접 점이 도금 영역 입측용 접점(591)에 도착하면, 종래에는 도금 전류 531p 에서 도금 전류 532로 드롭(drop) 되었으나, 본 발명은 도 3의 보상부(334)에서 드롭 전류를 보상함으로써, 도금 전류 534와 같이 F/B 제어부가 턴온된 상태를 유지하게 된다. 용접 점이 #1셀(cell) 통과 후, 종래에는 도금 전류 532에서 도금 전류 533으로 바뀌어 목표 전류(531n)시 보다 드롭 되었으나, 본 발명은 도 3의 보상 기능(335)에서 드롭(drop) 전류를 보상함으로써, 도금 전류(535)와 같이 목표 전류(531n)와 같은 상태를 유지하여 도금 부착량 편차가 ±4g/m2(591)-±0.5g/m2(592)로 향상된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 도금 영역이 용접 점을 통과하여도 도금 전류 량을 보상하여 도금 편차를 ±4g/m2(591) - ±0.5g/m2(592)로 줄여 줌으로써, 도금 제품의 고능률화 된 용접 작업으로 수요자의 만족 및 클레임 방지와 도금 전류 효율 향상으로 원가 절감의 탁월한 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 전기 도금 공정의 각 브리지의 전류 량을 제어함에 있어써, 전기 아연도금 부착량 편차를 제어하는 방법에 있어서,
    도금 영역에 용접점 통과시 보상값 계산부에서 현재 보상율을 계산하고 현재 소재 설정 전류에 상지 보상율을 곱하여 현내소재 설정 전류를 보상하는 제 1단계와,
    다음 소재 설정 전류에 보상 율을 곱하여 다음 소재 설정 전류을 보상하여 용접 점의 전·후 도금 편차를 보상하는 제 2 단계와,
    용접 점이 각 셀을 통과하여 현재 브리지 제어 전류에서 다음 브리지 제어 전류로 변환 될 때마다 상기 현재 소재 및 다음 소재 설정 전류에 보상 율을 곱하여 설정 전류를 보상하는 제 3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단계는, 제 1 브리지 내지 제 16 브리지의 실재 전류를 0.5초 간격으로 수집하여 테이블에 저장하는 단계와,
    전체 도금 실재 전류 및 브리지 평균 전류 계산을 수행하고, 정상 가동 브리지 수를 계산하는 단계와,
    정상 가동 브리지 실적 전류와 설정 전류를 계산하여 보상 율을 산출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 브리지 실적 전류는 상기 산출된 보상 율에 의해 피드백 제어부의 턴오프시 현재 소재 설정 전류를 전류 보상부에서 보상하여 브리지 전류 계산부에서 현재 소재 브리지 전류가 계산되는 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계에서 입측용 접점 이벤트와 출측용 접점 이벤트를 이용하여 용접 점이 도금 영역의 통과 여부를 확인하여 현재 소재 설정 전류를 계산하는 단계는 상기 용접 점이 도금 영역에 있을 때 피드백 제어부의 턴오프로 상기 현재 소재 설정 전류에 보상 값을 곱하여 현재 소재 설정 전류를 계산하는 단계와,
    상기 용접 점이 도금 영역에 없을 때는 피드백 제어부의 턴온으로 현재 소재 설정 전류에 피드백 전류를 더하여 현재 소재 설정 전류를 계산하는 단계와,
    상기 현재 소재 설정 전류를 가동 브리지 수로 나누어 현재 브리지 제어 전류를 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 입측용접점 이벤트와 출측용접점 이벤트를 이용하여 용접점이 도금 영역의 통과 여부를 확인하여 다음 소재 설정 전류를 계산하는 단계는 상기 용접 점이 도금 영역에 있을 때 피드백 제어부의 턴오프로 상기 다음 소재 설정 전류에 보상 값을 곱하여 다음 소재 설정 전류를 계산하는 단계와,
    상기 용접 점이 도금 영역에 없을 때는 피드백 제어부의 턴온으로 상기 다음 소재 설정 전류에 피드백 전류를 더하여 다음 소재 설정 전류를 계산하는 단계와,
    상기 다음 소재 설정 전류를 가동 브리지 수로 나누어 다음 브리지 제어 전류를 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 단계는 각 브리지로 용접 점이 통과될 때마다 브리지 플레그를 1로 셋트하는 단계와,
    상기 브리지 플레그가 1이면 다음 소재가 도금 영역을 통과하고, 다음 브리지 제어 전류를 셋트하는 단계와,
    상기 브리지 플레그가 0 이면 현재 소재가 도금 영역을 통과하고, 현재 브리지 제어 전류를 셋트하여 해당 브리지에 전류를 공급하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 현재 소재 설정 전류는 하기 수학식으로 부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법.
    [수학식]
    으로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 다음 소재 설정 전류는 하기 수학식으로 부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법.
    [수학식]
    으로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 전기 아연 도금 부착량 편차 제어 방법
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