KR100527332B1

KR100527332B1 - 금속 스트립의 코팅 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100527332B1
Application number: KR10-1999-7007864A
Authority: KR
Inventors: 빌프리트 타웃츠
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 2005-11-09
Also published as: DE19707980C2; WO1998038354A3; DE19880200D2; ATA900498A; US6235178B1; WO1998038354A2; DE19707980A1; AT409143B; KR20000075791A

Abstract

본 발명은 금속으로 금속 스트립을 코팅하기 위한 방법, 특히 금속 스트립이 통과하는 전해질을 포함하는, 전류를 운반하는 적어도 하나의 전기 도금조를 이용하여 아연 또는 아연-니켈-화합물로 금속 스트립을 코팅하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서 전류는 금속 스트립상에 디포짓될 금속 코팅층을 형성하고, 원하는 두께에 상응하는 금속층이 금속 스트립상에 디포짓되는 방식으로 프로세스 모델 및 조절기 부품을 포함하는 모니터 제어기를 이용하여 조절되며, 이 때 조절기 부품은 특별히 새로운 금속 스트립이 도입되는 경우 또는 최소의 목표 층두께에 미달되는 경우에는 코팅 설비의 상태 변동에 맞추어진다.

Description

금속 스트립의 코팅 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR COATING A METAL STRIP}

본 발명은 코팅 금속으로 금속 스트립을 코팅하기 위한, 특히 아연 또는 아연-니켈 화합물로 강 스트립을 코팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

코팅 장치는 통상적으로 하나 또는 다수의 전기 도금조를 포함한다. 전기 도금조는 금속 스트립을 코팅하기 위한 금속을 함유하는 전해질을 포함한다. 금속 스트립은 전해질액을 통과한다. 전해질내에는 애노드가 배치된다. 애노드와, 캐소드로서 작용하는 금속 스트립 사이에서 전류에 의해 금속 스트립이 코팅된다. 전류는 소정 두께의 피막이 금속 스트립상에 형성되도록 설정된다.

금속 스트립의 공업적 코팅시, 2개의 상반된 요건이 수반된다. 즉, 미리 설정된 코팅 설정값을 초과하여서는 안 되는데, 그 이유는 너무 두꺼운 코팅은 불필요하게 많은 재료를 소비하고 너무 많은 비용을 유발하기 때문이다. 그러나, 금속 스트립의 소정 특성이 보장되기 위해서는, 스트립의 어떠한 부분에서도 일정한 최소 코팅 설정값이 미달되어서는 안된다.

도 1은 코팅 장치의 개략도이며,

도 2는 본 발명에 따른 모니터 제어기를 구비한 코팅 제어 장치의 블록도이며,

도 3은 본 발명에 따른 모니터 제어기의 구조를 보여주는 개략도이다.

본 발명의 목적은 미리 설정된 코팅 설정값을 가급적 정확히 지킬 수 있는, 코팅 금속으로 금속 스트립을 코팅하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 특히, 금속 스트립이 불필요하게 너무 많이 코팅되지 않으면서, 일정한 최소 코팅 설정값이 지켜져야 한다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1항에 따른 방법 및 제 15항에 따른 장치에 의해 달성된다. 전기 도금조의 특성에 따라, 원하는 설정 두께의 층이 금속 스트립상에 코팅되는 방식으로, 프로세스 모델 및 조절부를 포함하는 모니터 제어기를 이용하여 전기 도금조를 통해 흐르는 전류가 조절되며, 코팅 장치의 상태 변동시에, 특히 새로운 금속 스트립을 도입하거나 또는 최소 설정 층두께에 미달되는 경우에, 조절부의 시간 상수가 상기 코팅 장치의 변동된 상태에 조화된다. 이러한 방식에 의해서, 측정 잡음을 억제할 수 있고, 프로세스 모델이 코팅 장치의 정확한 이미지화의 실패로써 야기될 수 있는 조절기의 큰 동작이 충분히 평활화되는 동시에, 예를 들어 새로운 스트립의 도입과 같은 외부적인 사건 또는 예를 들어, 최소 코팅값의 미달과 같은 임계 상태의 발생에 신속하게 반응할 수 있게 된다.

이 목적을 위해 바람직하게는, 코팅 평균값, 특히 코팅 평균값과 프로세스 모델에 의해 결정되는 코팅값의 비율에 따라 다이나믹 저역 통과 필터를 이용하여 전류가 조절되고, 상기 코팅 장치에 새로운 금속 스트립이 도입되는 경우, 코팅 평균값에 따라 조절시키기 위하여 상기 다이나믹 저역 통과 필터의 시간 상수는 감소된 다음에 증가된다. 단순한 저역 통과 필터에서는 한번 설정된 시간 상수가 처음부터 유효하다. 그에 비해 본 발명에 따라 사용되는 다이나믹 저역 통과 필터는, 각각의 밴드 처음에서 이 필터가 먼저 직통로인 방식으로 동작한다. 그 다음에 충분한 평활화을 보장하는 결정된 값으로 서서히 상승되는 시간 상수가 설정된다. 그럼으로써, 모니터 제어기가 밴드 처음에 가급적 신속하게, 다시말해 임의의 평활화 없이 미리 주어진 코팅 설정값을 설정할 수 있게 된다. 그 다음에 측정값이 증가함에 따라, 특히 측정 잡음 및 프로세스 모델과 실제 프로세스 모델 사이의 편차에 의해 야기되는 큰 조절 동작을 평활화하는 작동 방식으로 넘어간다.

본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서, 최소 코팅값, 특히 최소 코팅값과 프로세스 모델에 의해 결정되는 코팅값의 비율에 따라서 다이나믹 저역 통과 필터를 이용하여 전류가 조절되고, 최소 코팅값에 미달되는 경우에, 상기 다이나믹 저역 통과 필터의 시간 상수는 매우 작은 값으로 감소되고 최소 코팅값 이상에서는 충분한 평활화를 보장하는 큰 값으로 설정된다. 이 때, 최소 코팅값이 초과되는 경우에, 다이나믹 저역 통과 필터의 출력을 먼저 일정한 대기 시간 동안 일정하게 유지하는 것이 매우 바람직하며, 대기 시간이 경과된 후에는 상기 출력을 최소 코팅값에 의존하여, 특히 최소 코팅값과 프로세스 모델의 비율에 따라 결정되는 코팅값에 의존하여 조절하는 것이 바람직하며, 이 경우 다이나믹 저역 통과 필터의 시간 상수는 충분한 평활화를 보장하는 값으로 설정된다.

또다른 장점 및 세부 사항은 첨부된 도면을 참고로 하기의 실시예 설명에 제시된다.

도 1은 롤링된 강 스트립(2)을 아연 또는 아연-니켈로 코팅할 수 있는 코팅 장치의 기본적인 구조를 도시한다. 코팅 장치는 전해질(12)을 포함하는 다수의, 예를 들어 10개의 전기 도금조(1)를 포함하며, 전해질(12)은 코팅용 금속을 함유한다. 아연에 의한 코팅(Zn-모드)을 위해서는 아연-니켈에 의한 코팅(ZnNi-모드)을 위한 것과는 다른 전해질이 사용된다. 도시되지 않은 전해질 제어 장치에 의해 각각의 전해질의 조성 및 변수가 일정하게 유지됨으로써, 항상 우수한 품질의 전기 도금이 보장된다.

코팅되어야 할 강 스트립(2)은 롤러(6, 7, 8, 9, 10)를 통해 안내되고 일정한 속도로 화살표(13)의 방향으로 개별 전기 도금조(1)를 통과한다. 각각의 도금조에는 4개의 애노드(4, 5)가 제공되며, 2개의 애노드(5)는 스트립(2)의 상부면을 위해 그리고 2개의 애노드(4)는 하부면을 위해 제공된다. 도금조(1) 상부에 있는 전류 롤러(8, 9)가 스트립에 음극을 전달함으로써, 스트립이 캐소드로 된다. 스트립의 코팅은 일정한 전류를 정류기에 의해 애노드(4, 5)에 인가하는 방식으로 전해질에 의해 이루어진다. 상기 전류는 전해질에 함유된 아연 또는 아연-니켈이 스트립 표면에 코팅되게 한다.

스트립(2)의 상부면 및 하부면의 애노드에 대해 전류가 각각 설정된다. 따라서, 상부면과 하부면에 대한 코팅 두께가 따로 정해질 수 있다. 스트립의 양면이 동일한 두께로 코팅될 수 있을 뿐만 아니라, 상이하게 설정된 전류에 의해 상부면과 하부면이 서로 독립적으로 상이한 두께로 코팅될 수도 있다.

또한, 스트립의 한 표면만이 코팅될 수도 있다. 이 경우, 제 1 전기 도금조에서 코팅되어서는 안되는 표면에 소위 플래시(flash) 전류가 제공된다. 즉, 상기 표면상에는 나머지 도금조에서 전해질의 산에 의해 곧바로 다시 제거되는 최소한의 코팅이 이루어진다. 따라서, 전해질의 산이 코팅되지 않은 스트립 표면으로부터 철을 용해시키지 않는다.

코팅 장치를 연속적으로 작동시키기 위해, 개별 스트립이 장치 앞에서 함께 용접된다. 그로 인해, 형성되는 용접 시임에 의해, 항상 코팅 장치의 어느 부분에 오래된 스트립이 위치하고 어디에 새로운 스트립이 이미 진입했는지를 알 수 있다. 코팅 장치의 후방에서 스트립이 다시 분리된다. 각각의 스트립은 코일로 감기거나 더욱 세분되어 다수의 코일로 감긴다.

코팅 장치는 스트립의 상부면 및 하부면을 각각 정확하게 규정된 두께로 코팅하여야 한다. 상기 설정값은 가능한 정확히 지켜져야 한다. 특히, 스트립의 어떤 부분에서도 일정한 최소 두께가 미달되어서는 안된다. 왜냐 하면, 그렇지 않을 경우 요구된 스트립의 특성이 보장될 수 없기 때문이다. 다른 한편으로는, 너무 큰 두께도 바람직하지 못한데, 그 이유는 재료가 불필요하게 소비되고 너무 많은 비용이 들기 때문이다.

이러한 점들을 지키기 위해 코팅 제어 장치가 제공된다. 전기 도금조(1)의 후방에 코팅 측정 장치(3)가 일정 간격을 두고 배치되며, 코팅 측정 장치(3)는 스트립(1)의 상부면 및 하부면의 코팅 두께를 검출한다. 코팅 제어 장치는 상기 측정값으로부터 전기 도금조(1)의 애노드(4, 5)에 필요한 전류를 계산한 다음, 이것을 제어값으로서 상응하는 정류기에 공급하는 방식으로, 코팅에 영향을 준다.

코팅 제어 장치는 스트립(1)의 상부면 및 하부면의 코팅을 제어한다. 또한, 코팅 제어 장치는 용접 시임이 있을 때, 오래된 스트립과 새로운 스트립을 별도로 제어하여야 한다. 이에 따라, 코팅 제어 장치가 총 4개 있어야 한다.

코팅 제어 장치의 과제는 스트립(1)의 소정 코팅이 항상 이루어지도록, 즉 어떤 작동 조건이 주어지는지와 무관하게 소정 코팅이 이루어지도록, 전기 도금조(1)의 애노드(4, 5)에 대한 전류를 지속적으로 설정하는 것이다. 전해질로부터 분리되어 스트립(1)을 코팅하는 아연 또는 아연-니켈의 양은 전류와 시간의 곱에 비례한다. 시간 당 코팅되는 스트립 면적은 스트립 폭과 스트립 속도의 곱이다. 코팅 설정값(g / m²)을 계산하려면, 전류, 스트립 폭 및 스트립 속도를 알아야 한다.

코팅 제어 장치의 다른 과제는 미리 주어진 코팅 설정값에 필요한 전류를 계산하는 것이다. 이것은 하기의 식에 의해 이루어진다.

상기 식에서,

I_total은 총 전류[A]이고,

G^* _mean은 코팅 설정값[g/m²]이며,

b_strip은 스트립 폭[m]이고,

v_strip은 스트립 속도[m/min]이며,

c_s는 도포 당량[g/Ah]이고,

η_cells는 도금조 효율이며,

k_control은 전류 제어값이다.

전류 계산의 중요한 변수는 코팅 설정값, 스트립 폭 및 스트립 속도이다. 팩터 60은 사용된 단위로부터 환산 min/h에 의해 주어진다. 아연의 도포 당량(c_s)은 1.2193 g/Ah이다. 전기 도금조내의 전해질의 산이 코팅의 일부를 스트립으로부터 다시 분리시키기 때문에, 실제 코팅은 이론적으로 계산된 것 보다 약간 더 적다. 이러한 효과는 도금조 효율(η_cells)에 의해 고려된다.

코팅 제어 장치는 도금조 효율(η_cells)를 결정하고 이것을 전류 제어값(k_control)에 의해 실제 작동 조건에 적응시킨다. 이 경우, 전류 제어값(k_control)은 미리 주어진 코팅 설정값이 얻어지도록 전류 및 코팅을 설정하기 위한 제어값으로 사용된다. 도 2는 이것이 어떻게 이루어지는 지를 도시한다.

(G^* _mean), (b_strip), (v_strip), (η_cells) 및 (k_control)이 제공되는 전류 계산 수단(25)은 코팅 장치의 입구에서 전류를 통해 코팅을 설정한다. 출구에서는 코팅 측정 장치(22)가 실제 코팅을 검출하고 측정값(G_min, G_mean)을 제공한다. G_min은 최소 코팅값이고 G_mean은 평균 코팅값이다.

상기 측정값에는 하기의 설정값이 속한다:

G^* _min은 최소 코팅 설정값,

G^* _mean은 코팅 설정값.

코팅 제어 장치가 상기 측정값 및 설정값으로부터 코팅을 제어하고 그것을 위해 제어값(k_control)을 계산한다.

코팅 제어 장치의 제어 컨셉을 작성을 때, 하기의 3 요소로 세분하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다:

- 모니터 제어기(27),

- 퍼지 시스템(28),

- 퍼지 시스템의 온라인 트레이닝(Online Training) 장치(29).

상기 모니터 제어기(27)는 코팅을 제어한다. 이를 위해 모니터 제어기(27)는 측정값(G_min, G_mean) 및 설정값(G^* _min, G^* _mean)을 평가하며 그것으로부터 제어값(k_control)을 계산한다. 이것은 하기의,

G_min ≥ G^* _min 및 G_mean = G^* _mean

조건이 가능한 잘 지켜지도록 이루어진다. 제 1 조건은 최소 코팅 설정값이 미달되어서는 안된다는 것을 의미한다. 제 2 조건은 주어진 코팅 설정값이 지켜져야 한다는 것을 의미한다.

도금조 효율(η_cells)은 장치의 각각의 작동 조건에 달려있다. 이 경우, 상기 도금조 효율(η_cells)의 계산에 고려되는 값은,

- 애노드의 전류 밀도,

- 전해질의 pH값,

- 전해질의 온도이다.

상기 3개의 값은 퍼지 시스템(28)의 입력값으로 사용되며, 이는 퍼지 시스템의 제 1 출력에서 도금조 효율(η_FUZZY)을 제공한다. 또한, 도 2에 도시되지 않은 상위 자동화 평면이 각각의 스트립에 대해 (η_Level2)로 표시되는 도금조 효율을 계산한다. 각각의 스트립 시작 부분에서 상기 2개의 도금조 효율의 차,

η_memory = η_Level2 - η_FUZZY

가 저장된 다음, 스트립의 코팅시 퍼지 시스템의 도금조 효율에 가산된다:

η_cells = η_memory + η_FUZZY

따라서, 각각의 스트립이 상위의 자동화 시스템에 의해 미리 주어진 도금조 효율(η_cells = η_Level2)로 시작되며 그 후에 퍼지 시스템(28)이 상기 도금조 효율(η_cells)을 변경할 수 있다.

퍼지 시스템(28)은 언어로 표현되는 단순 전문 지식이 초기 입력된다.

온라인 트레이닝 장치(29)는 장치의 작동시 퍼지 시스템(28)을 실제 장치 특성에 자동 적응시키기 위해 제공된다. 이를 위해, 본 실시예에서는 실제 상태가 퍼지 시스템(28)의 값(i_FUZZY) 형태로 온라인 트레이닝 장치(29)에 공급된다. 이 외에도, 전류 계산에 사용된 실제 도금조 효율이 고려된다. 상기 도금조 효율은 온라인-트레이닝 장치(29)에도 공급되는 값(η_cells, k_control)으로 특징지워 진다. 장치의 코팅 특성을 판단하기 위해, 코팅 설정값(G^* _mean) 및 측정된 코팅(G_mean)이 온라인-트레이닝 장치에 공급된다.

상기 모든 값으로부터 장치의 실제 도금조 효율이 계산된다. 상기 도금조 효율은 실제 장치 특성이 점점 개선되도록 퍼지 시스템을 단계적으로 적응시키기 위해 사용된다. 그 결과, 퍼지 시스템이 항상 최상의 도금조 효율을 결정할 수 있다.

본 코팅 공정은 전기 도금조로부터 코팅 측정 장치(22)까지 연장된다. 전기 도금조에서 스트립(20)이 코팅된다. 모니터 제어기(27)는 전류 계산시에 변환되는 제어값에 의해 코팅에 영향을 준다. 그러나, 상기 제어값의 작용은 관련 스트립 섹션이 측정 장치 까지 이송되었을 때 비로소 이루어진다. 측정 장치의 배치에 따라 그리고 스트립 속도에 따라 상대적으로 긴 이송 시간이 나타날 수 있다. 사용된 모니터 제어기(27)는 이송 시간이 길 때도 우수한 동적 제어 특성을 가지도록 설계된다. 상기 모니터 제어기(27)의 구조는 도 3에 도시된다.

스트립(30)은 화살표(33) 방향으로 코팅 장치를 통과하여 지나간다. 상기 코팅 측정 장치(31)는 실제 코팅을 검출하고 측정값(G_min, G_mean)을 제공한다.

모니터 제어기는 전류 계산에 사용되는 제어값(k_control)을 결정한다. 코팅 장치와 동시에 장치 모델(38)이 작동한다. 상기 장치 모델(38)의 입력에는 몫,

이 제공된다. 상기 몫은 전류 계산에도 포함된다. 상기 몫은 일시적으로 제공되는 코팅에 대한 척도이다.

장치 모델(38)은 코팅 장치의 특성을 시뮬레이팅한다. 장치 모델(38)은 전기 도금조에서 제공된 스트립의 코팅을 지속적으로 계산하고 상기 코팅을 코팅 측정 장치 까지 추적한다. 장치 모델(38)에서 코팅값(G_M)이 출력된다.

장치 모델(38)에 의해 2개의 코팅값(G_mean , G_M)이 동기화됨으로써, 서로 연관이 될 수 있다. 전류 계산에 사용된 도금조 효율이 정확한 경우에는, G_mean = G_M이다. 그렇지 않은 경우에는 도금조 효율이,

로 보정되어야 한다. 상기 값(k_mean)은 직접 제어값(k_cotrol)으로 출력될 수 있다. 그러나, 다이나믹 저역 통과 필터(39)에 의해 이루어지는, 소위 동적 평활화를 실행하는 것이 매우 바람직하다. 저역 통과 필터(39)의 출력값(k_Lp1)은 G_mean = G^* _mean을 얻기 위해 평균 코팅값(G_mean)을 제어하는데 필요한 제어값이다.

코팅 측정 장치로부터 부가의 측정값, 즉 최소 코팅값(G_min)이 주어진다. 상기 측정값에 의해 평균 코팅값(G_mean)에 의한 것과 동일하게 처리된다. 즉, 값,

이 계산되고, 특히 바람직하게는 다이나믹 저역 통과 필터(40)에 의해 평활화된다. 저역 통과 필터(40)의 출력값(k_LP2)은 (G*_mean)과 곱해지고 (G*_min)으로 나눠짐으로써, 측정값(G_min)이 (G_M)에 포함된 설정값(G*_mean)과 비교되지 않고 (G*_min)와 비교된다:

상기 값은 G_min = G*_min을 얻기 위해 최소 코팅값(G_min)을 제어하는데 필요한 제어값이다.

상기 제어값 및 전술한 제어값(k_LP1)의 최소치는 모니터 제어기가 출력하는 제어값(k_control)이다:

.

모니터 제어기는 평균 코팅값(G_mean) 및 최소 코팅값(G_min)을 제어한다. 따라서, 모니터 제어기는 2개의 제어 수단을 포함한다. 2개의 제어값 중 작은 값이 출력되는데, 그 이유는 이것이 많은 코팅을 야기시키기 때문이다. 이로 인해, 정상의 경우 모니터 제어기가 평균 코팅을 제어함으로써, G_mean = G*_mean이 얻어진다. 그러나, 최소 코팅값이 최소 코팅 설정값 미만이면, 모니터 제어기가 최소 코팅값을 제어함으로써 G_min = G*_min이 얻어진다. 그러나, 이 경우에는 G_mean > G*_mean이다.

장치 모델(38)은 코팅 장치의 특성을 시뮬레이트 한다. 장치 모델은 하기 3개의 부분 모델로 이루어진다:

- 코팅 모델(35),

- 이송 모델(36),

- 평균값 형성 모델(37).

코팅 모델(35)은 전기 도금조에서 제공된 스트립의 코팅을 계산한다.

이송 모델(36)은 스트립의 코팅을 전기 도금조로부터 코팅 측정 장치까지 추적한다.

전술한 바와 같이, 모니터 제어기는 2개의 제어 수단, 즉 하나는 평균 코팅값(G_mean)용 제어 수단 및 다른 하나는 최소 코팅값(G_min)용 제어 수단을 포함한다. 제 1 제어 수단의 동적 특성은 다이나믹 저역 통과 필터(39)에 의해 설정되고, 제 2 제어 수단의 동적 특성은 다이나믹 저역 통과 필터(40)에 의해 설정된다. 이러한 2개의 다이나믹 저역 통과 필터는 하기 기능을 충족시킨다:

- 측정값의 에러 및 잡음이 평활화된다.

- 일반적으로 장치 모델의 특성이 코팅 장치의 특성과 정확히 일치하지 않는다. 특히 이송 시간에 있어서 약간의 부정확성이 나타난다. 이 경우 코팅이 변동되면, 한편으로는 값(G_mean, G_min)이 변동되고 다른 한편으로는 값(G_M)이 동기화되지 않는다. 이로 인해, 값 (k_mean, k_min)의 펄스가 나타난다. 상기 펄스가 저역 통과 필터에 의해 평활화됨으로써 작아진다.

- 제어값(k_control)의 변동이 평활화된다.

다이나믹 저역 통과 필터(39)는 평활 계수(n_LP1)에 의해 변수화된다. 평활 계수는 시상수에 상응한다. 평활 계수는 얼마나 많은 측정값에 걸쳐 평활화가 연장되는지를 나타낸다. 예컨대, 코팅 측정 장치가 각각 1분 후에 새로운 측정값을 공급하고 n_LP1 = 3 이면, 저역 통과 필터는 3분의 시상수로 작동한다.

간단한 저역 통과 필터의 경우, 변수화된 평활화 계수(n_LP1)가 처음부터 항상 작용할 것이다. 이에 비해, 본 발명에 따라 사용되는 다이나믹 저역 통과 필터(39)는 먼저 스트립의 시작 부분에서 직통로를 허용하도록 작동한다. 그리고 나서, 1로부터 n_LP1으로 서서히 상승하는 평활 계수가 사용된다. 상기 상승은 평활 계수(n_LP1)를 가진 부가의 저역 통과 필터에 의해 구현된다.

즉, 스트립의 시작 부분에서 제 1 측정값이 나타나면 즉시 직통로로 인해 k_LP1 = k_mean이 된다. 이로 인해, 모니터 제어기가 스트립의 시작 부분에서 가급적 신속히, 즉 어떤 평활화 없이 미리 주어진 코팅 설정값을 설정한다. 그리고 나서, 저역 통과 필터의 평활화 작용이 서서히 증가된다.

다이나믹 저역 통과 필터(40)는 하기 값에 의해 변수화된다:

n_{LP2 down} : 하향 평활 계수

n_{LP2 up} : 상향 평활 계수

n_{LP2 wait} : 하향 이동 후 다시 상향 이동이 가능해질 때까지 대기 계수.

하향 평활 계수(n_{LP2 down})는 저역 통과 필터의 출력값(k_LP2)이 작아질 때 사용된다. 이것은 예컨대 최소 코팅값(G_min)이 갑자기 최소 코팅 설정값(G*_min)에 미달될 때 주어진다. 이 경우, (k_LP2) 및 (k_control)이 신속히 작아짐으로써, 코팅이 증가되도록 하기 위해, 하향 평활 계수(n_{LP2 down})가 비교적 작게 선택되어야 한다.

상향 평활 계수(n_{LP2 up})는 저역 통과 필터의 출력값(k_LP2)이 커져야 하는 경우에 사용된다. 상기 평활 계수는 충분한 평활이 이루어지도록 설정되는 변수를 가질수 있다.

측정값(G_min)의 증가시 즉각적으로 다시 코팅이 감소되지 않도록 하기 위해, 부가의 n_{LP2 wait} 측정값이 나타날 때야 비로소 이것이 이루어지도록 대기 계수(n_{LP2 wait})가 제공된다.

모니터 제어기의 중요한 특성은 모니터 제어기가 제어 편차 없이 작동한다는 것이며, 이것은 하기 사실에 의해 이루어진다. 먼저,

k_control = k₁

로 가정한다. 이 경우, 장치 모델은 하기 값,

을 출력한다. 이제 장치에서 코팅값,

G_mean = k₂·G*_mean

이 측정되면, 모니터 제어기에서,

이 계산된다. 상기 값은 다이나믹 저역 통과 필터의 과도현상 후에 제어값,

k_control = k₁ · k₂

으로 출력된다. k_control은 원래의 값에 대해 팩터(k₂)와 곱해진다. 이로 인해, 장치의 전기 도금조에서의 코팅 및 장치 모델의 입력값이 팩터(k₂)만큼 감소된다. 장치를 통해 스트립을 이송한 후에, 코팅 측정 장치는 상기 감소를 검출하고 측정값,

G_mean = G*_mean

을 제공한다. 동시에 장치 모델은 감소된 값,

을 출력한다. 따라서, 값,

이 계산되고 제어값,

k_control = k₁ · k₂

으로 출력된다. 모니터 제어기는 제어 편차 없이 설정값과의 편차를 조정한다. 따라서, 모니터 제어기는 적분 특성을 갖는다. 모니터 제어기는 장치 모델을 어느 정도 지금까지의 제어값에 대한 메모리로서 사용함으로써, 이것으로부터 새로운 제어값이 계산된다.

또한, 여기에 제시된 모니터 제어기는 종래의 제어기에 비해 하기 특성 및 장점을 갖는다:

- 스트립의 시작 부분에서 설정값과의 편차가 가급적 신속히 즉, 어떤 평활화 없이 조정된다. 그리고 나서, 다이나믹 저역 통과 필터의 평활화 작용이 서서히 설정된다.

- 모니터 제어기로서 간단한 I-제어기가 사용되면, 코팅 장치에서의 이송 시간으로 인해 모니터 제어기가 매우 서서히 설정될 수 있다. 이송 시간이 길면 길수록, I-제어기가 보다 늦게 설정되어야 한다. 여기에 제시된 모니터 제어기에서는 이러한 단점이 피해진다. 여기에 제시된 모니터 제어기의 동적 특성은 이송 시간과 무관하게 임의로 예컨대 기술적 관점에 따라 정해질 수 있다.

- 모니터 제어기에 포함된 장치 모델에 의해, 계산된 값(k_mean, k_min)이 출력된 제어값(k_control)과 무관하게 주어질 수 있는데, 그 이유는 (k_control)이 동일한 방식으로 측정값(G_mean, G_min, G_M)에 영향을 주고 상기 영향이 보상되기 때문이다. 따라서, 모니터 제어의 안정성이 보장된다. 이것은 모니터 제어기의 동적 특성이 다이나믹 저역 통과 필터 1 및 2에 의해 어떻게 설정되는지와는 무관하게 적용된다.

- 설정값(G*_mean)의 변동은 시간 지연 없이 직접 변환되는데, 그 이유는 그것이 직접 전류 계산에 포함되기 때문이다. 이것과 병렬로 설정값(G*_mean)의 변동이 장치 모델의 입력에 인가된다. 이로 인해, 설정값(G*_mean)의 변동이 동일하게 값(G_mean, G_min, G_M)에 영향을 주므로, 여기서도 다시 값(k_mean, k_min)이 영향을 받지 않는다. 즉, 설정값의 변동시 과도 현상이 나타나지 않는다. 이것은 최소 코팅 설정값(G*_min)이 변동되는 경우에도 적용된다.

Claims

코팅 금속층이 금속 스트립 상에 도포됨에 있어 전류가 영향을 미치며 미리 설정된 두께의 상기 코팅 금속층이 상기 금속 스트립 상에 도포되도록 프로세스 모델 및 조절부를 포함하는 모니터 제어기를 이용하여 전류가 조절되게 구성되는 코팅 방법으로서,

상기 금속 스트립이 통과하는 전해질을 포함하며 전류가 통전되는 하나 이상의 전기 도금조를 이용하여 코팅 금속으로 금속 스트립을 코팅하는 방법에 있어서,

상기 코팅 장치의 상태 변동시, 상기 조절부의 시간 상수를 상기 코팅 장치의 변동 상태에 조화시키는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 1항에 있어서,

코팅 평균값(G_mean)에 따라 다이나믹 저역 통과 필터(39)를 이용하여 상기 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 2항에 있어서,

상기 코팅 장치내에 새로운 금속 스트립이 도입되는 경우에, 상기 코팅 평균값(G_mean)에 따라 조절하도록 상기 다이나믹 저역 통과 필터(39)의 시간 상수를 감소시킨 다음에 증가시키는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 3항에 있어서,

상기 코팅 장치내에 상기 새로운 금속 스트립이 도입되는 경우에, 상기 코팅 평균값(G_mean)에 따라 조절하도록 상기 다이나믹 저역 통과 필터(39)의 시간 상수를 0으로 설정한 다음에 계속적으로 확대하는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 4항에 있어서,

상기 코팅 장치내에 상기 새로운 금속 스트립이 도입되는 경우에, 상기 코팅 평균값(G_mean)에 따라 조절하도록 상기 다이나믹 저역 통과 필터(39)의 시간 상수와 등가인 평활 계수(n_sp1)를 1로 설정한 다음에,

(여기에서, C_k는 상수, L_strip은 전기 도금조의 입력으로 측정 장치까지 이르는 금속 스트립의 길이, V_strip은 금속 스트립의 속도 및 Δt_M은 코팅 측정 장치에 측정값을 이송하는 시간 간격)의 식에 따라 확대하는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 5항에 있어서,

상기 C_k는 1 이상인 것으로 설정되는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 5항에 있어서,

상기 C_k는 2 이상인 것으로 설정되는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

최소 코팅값(G_min)에 따라 상기 다이나믹 저역 통과 필터(40)를 이용하여 상기 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 8항에 있어서,

최소 코팅 설정값(G*_min)에 미달되는 경우에, 상기 최소 코팅값(G_min)에 따라 조절하도록 상기 다이나믹 저역 통과 필터(40)의 시간 상수를 매우 작은 값으로 감소시키는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 8항에 있어서,

상기 최소 코팅 설정값(G*_min) 이상에서는 상기 최소 코팅값(G_min)에 따라 조절하도록 상기 다이나믹 저역 통과 필터(40)의 시간 상수가 충분한 평활화를 보장하는 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 8항에 있어서,

상기 최소 코팅 설정값(G*_min)을 초과한 후에는 상기 최소 코팅값(G_min)에 따라 조절하도록 상기 다이나믹 저역 통과 필터(40)의 출력을 결정된 대기 계수(n_{LP2, wait})의 시간동안 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

전류(i_total)가 상기 코팅 설정값(G*_mean), 스트립 폭(b_strip), 스트립 속도(v_strip), 도포 당량(C_s), 전기 도금조(1)의 효율(η_cells) 또는 전류 제어기의 제어값(k_control)과 같은 변수 중에서 하나 이상에 따라 공급되는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 12항에 있어서,

상기 전류(i_total)가 상기 코팅 설정값(G*_mean), 스트립 폭(b_strip), 스트립 속도(v_strip), 도포 당량(C_s), 전기 도금조(1)의 효율(η_cells) 또는 전류 제어기의 제어값(k_control)과 같은 변수에 따라 공급되는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 13항에 있어서,

상기 총 전류(i_total)의 계산은,

(여기에서, I_total은 총전류[A], G*_mean은 코팅 설정값[g/m²], b_strip은 스트립 폭[m], v_strip은 스트립 속도[m/min], c_s는 도포 당량[g/Ah], n_cells는 도금조 효율, k_control은 전류 제어값)인 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
코팅 금속층이 금속 스트립 상에 도포됨에 있어 전류가 영향을 미치며 미리 설정된 두께의 상기 코팅 금속층이 상기 금속 스트립 상에 도포되도록 프로세스 모델 및 조절부를 포함하는 모니터 제어기를 이용하여 전류가 조절되게 구성되는 코팅 장치로서,

금속 스트립이 통과하는 전해질을 포함하며 전류가 통전되는 하나 이상의 전기 도금조 및 연산 장치를 구비하여 제 1항에 따른 방법을 실시하기 위해 코팅 금속으로 금속 스트립을 코팅하기 위한 장치에 있어서,

상기 코팅 장치의 상태 변동시에, 상기 조절부의 시간 상수를 상기 코팅 장치의 변동 상태에 매칭시키는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 장치.
제 1항에 있어서,

상기 코팅 금속은 아연 또는 아연-니켈 화합물이며, 상기 금속 스트립은 강철 스트립인,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 1항에 있어서,

상기 코팅 장치의 상태 변동은 새로운 금속 스트립이 도입되거나 최소 설정 층두께에 미달되는 경우인,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 1항에 있어서,

코팅 평균값(G_mean) 및 프로세스 모델에 의해 결정되는 코팅값(G_M)의 비율에 따라서 다이나믹 저역 통과 필터(39)를 이용하여 상기 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

최소 코팅값(G_min) 및 프로세스 모델에 의해 결정되는 코팅값(G_M)의 비율에 따라서 다이나믹 저역 통과 필터(40)를 이용하여 상기 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는,

금속 스트립의 코팅 방법.
제 15항에 있어서,

상기 코팅 장치의 상태 변동은 새로운 금속 스트립이 도입되거나 최소 설정 층두께에 미달되는 경우인,

금속 스트립의 코팅 장치.