KR101650461B1 - 용융도금공정에서 도금량 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 a)상면도금량을 측정하고, 목표상면도금량에서 측정된 상기 상면도금량을 감산한 제1 편차를 산출하는 단계; b)하면도금량을 측정하고, 목표하면도금량에서 측정된 상기 하면도금량을 감사한 제2 편차를 산출하는 단계; c)상기 제1 편차에 기초하여 상면간격제어량을 산출하고, 상기 제2 편차에 기초하여 하면간격제어량을 산출하는 단계; d)상기 상면간격제어량과 상기 하면간격제어량에 기초하여 판별기준값을 산출하는 단계; e)상기 판별기준값이 간격하한치 보다 큰지 판별하는 단계; f)상기 판별기준값이 간격하한치보다 크면 간격제어량을 산출하고, 상기 판별기준값이 간격하한치 보다 작으면 압력제어량을 산출하는 단계를 용융도금공정에서 도금량 제어방법을 제공하여, 강판의 상면과 하면의 도금량 편차에 대응하여 도금량을 제어할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

용융도금공정에서 도금량 제어방법 및 제어장치{Method and Apparatus for controlling the pressure of air knife in Continuous Galvanizing Line}

본 발명은 용융도금공정에서 도금량 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 에어나이프와 강판의 간격 제어 시, 간격하한치에 기초하여 에어나이프의 간격 또는 압력을 제어하는 용융도금공정에서 도금량 제어방법 및 제어장치에 관한 기술이다.

일반적으로 제철소에서 제조되는 강판은 내식성 등을 향상시키고 외관을 미려하게 하기 위하여 강판의 표면에 도금을 실시하는데, 최근 특수한 목적에 사용되는 자동차용 강판 등을 생산하는 공정에서 이와 같은 도금공정은 상당히 중요한 작업공정으로서 대표적인 방법이 용융 도금액에 저장된 포트에 강판을 통과시키면서 아연을 강판에 부착시켜 도금을 행하는 용융 도금공정이다.

이러한 연속 도금공정에서 도금포트를 통과한 강판의 수직방향으로 설치된 에어나이프로부터 나오는 공기와 같은 기체의 분사압력을 조정하거나 에어나이프와 강판과의 간격을 제어하므로 강판에 부착되는 도금량을 제어할 수 있다.

도금량을 제어하는 방법의 일례로서, 도금량 측정부에서 측정된 측정치와 목표치로부터 강판의 상,하면 도금량 편차를 각각 구하고, 간격 제어시 도금량 예측식을 이용하여 간격 제어량을 각각 계산할 수 있다.

그러나 간격 제어시에 강판의 진동이나 반곡에 의해 에어나이프와 강판간의 접촉 위험이 있기 때문에 간격을 좁히는 제어에는 위험성이 있다. 강판에 에어나이프가 닿게 되면 강판 표면에 흠이 발생하거나 이물질이 묻어 제품에 하자를 발생시키기 때문이다.

이에, 간격 제어 시에는 에어나이프와 강판이 일정 거리 이하로 좁혀 지지 않도록 간격하한치를 설정해 둔다. 그 결과, 간격 제어시 현재의 간격과 제어량을 더한 값이 설정된 간격하한치 이하가 될 때는 간격 제어를 수행하지 않고 에어나이프의 압력을 이용하여 제어한다.

그러나, 압력 제어 시에는 강판의 상면과 하면에 각각 동일한 압력으로 도금량으로 제어가 수행된다. 때문에 상면과 하면의 도금량 편차에 의해 상면 및 하면 중 어느 하나는 목표 도금량에 미치지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

예를 들어, 강판의 상면은 실적 도금량이 목표 도금량 보다 크고 강판의 하면은 실적 도금량이 목표 도금량 보다 작은 경우, 상면 및 하면의 평균 도금량 차를 이용하여 압력 제어가 수행되는 경우, 압력이 상승하도록 압력제어량이 산출되고 그 결과, 강판의 상면에서는 도금량이 목표 도금량에 근접하나, 강판의 하면에서는 도금량이 목표 도금량에 미치지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-0815815호(2008.03.14. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강판의 상면과 하면의 도금량 편차에 대응하여 도금량을 제어할 수 있는 용융도금공정에서 도금량 제어방법 및 제어장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, a)상면도금량을 측정하고, 목표상면도금량에서 측정된 상기 상면도금량을 감산한 제1 편차를 산출하는 단계와, b)하면도금량을 측정하고, 목표하면도금량에서 측정된 상기 하면도금량을 감사한 제2 편차를 산출하는 단계와, c)상기 제1 편차에 기초하여 상면간격제어량을 산출하고, 상기 제2 편차에 기초하여 하면간격제어량을 산출하는 단계와, d)상기 상면간격제어량과 상기 하면간격제어량에 기초하여 판별기준값을 산출하는 단계와, e)상기 판별기준값이 간격하한치 보다 큰지 판별하는 단계와, f)상기 판별기준값이 간격하한치보다 크면 간격제어량을 산출하고, 상기 판별기준값이 간격하한치 보다 작으면 압력제어량을 산출하는 단계를 용융도금공정에서 도금량 제어방법을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 c)단계에서, 상기 상면간격제어량은 아래 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.

<수학식1>

△s1 = a * △Cw1

여기서, △s1은 상면간격제어량이고, a는 조정계수이고, △Cw1은 제1 편차이다.

바람직하게는, 상기 c)단계에서, 상기 하면간격제어량은 아래 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.

<수학식2>

△s2 = a * △Cw2

여기서, △s2는 하면간격제어량이고, a는 조정계수이고, △Cw2는 제2 편차이다.

바람직하게는, 상기 판별기준값은 아래 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.

<수학식3>

S = (S1r + S2r)/2

여기서, S는 판별기준값이고, S1r은 상면간격평균측정값과 상기 △s1과 합이고, S2r는 하면간격평균측정값과 상기 △s1과 합이다.

바람직하게는, 상기 f)단계에서, 상기 판별기준값이 간격하한치 보다 작을 때, 제1 편차와 제2 편차가 양부호와 음부호 중 어느 하나로 동일한 경우, 압력제어량만을 산출하고, 제1 편차와 제2 편차가 양부호와 음부호 중 상호 다른 부호를 갖는 경우, 압력제어량 및 간격제어량을 산출할 수 있다.

바람직하게는, 상기 f)단계에서, 상기 압력제어량은 아래 수학식 4에 의해 산출될 수 있다.

<수학식4>

△P = b * (△Cw1+△Cw2)/2

여기서, △P는 압력제어량이고, b는 비례계수이고, △Cw1는 제1 편차이고, △Cw2는 제2 편차이다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은, 강판과 에어나이프 사이의 간격제어량과 에어나이프의 압력제어량을 제어하는 용융도금공정에서 도금량 제어장치로서, 상면도금량과 하면도금량을 측정하는 도금량측정부와, 목표상면도금량에서 측정된 상기 상면도금량을 감산한 제1 편차를 산출하고, 목표하면도금량에서 측정된 상기 하면도금량을 감사한 제2 편차를 산출하는 편차산출부와, 상기 제1 편차에 기초하여 상면간격제어량을 산출하고, 상기 제2 편차에 기초하여 하면간격제어량을 산출하는 간격제어량산출부와, 상기 제1 편차 및 상기 제2 편차에 기초하여 압력제어량을 산출하는 압력제어량산출부와, 상기 상면간격제어량과 상기 하면간격제어량에 기초하여 판별기준값을 산출하는 판별기준값산출부 및 상기 판별기준값이 간격하한치 보다 큰지 판별하여, 상기 판별기준값이 간격하한치보다 크면 간격제어량을 산출하도록 상기 간격제어량산출부를 제어하고, 상기 판별기준값이 간격하한치 보다 작으면 압력제어량을 산출하도록 상기 압력제어량산출부를 제어하는 선택제어부를 용융도금공정에서 도금량 제어장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 선택제어부는, 상기 판별기준값이 간격하한치 보다 작을 때, 상기 제1 편차와 상기 제2 편차가 양부호와 음부호 중 어느 하나로 동일한 경우, 압력제어량만을 산출하도록 제어하고, 상기 제1 편차와 상기 제2 편차가 양부호와 음부호 중 상호 다른 부호를 갖는 경우, 압력제어량 및 간격제어량을 산출하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 강판의 상면 도금량과 하면 도금량의 편차에 기초하여 판별기준값을 산출하고, 판별기준값이 간격하한치보다 크면 간격제어량을 산출하고, 판별기준값이 간격하한치 보다 작으면 압력제어량을 산출하도록 구성하여. 강판의 상면과 하면의 도금량 편차에 대응하여 도금량을 제어할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 판별기준값이 간격하한치 보다 작을 때, 각각 상면 도금량과 하면 도금량의 편차인 제1 편차와 제2 편차가 양부호와 음부호 중 어느 하나로 동일한 경우, 압력제어량만을 산출하고, 제1 편차와 제2 편차가 양부호와 음부호 중 상호 다른 부호를 갖는 경우, 압력제어량 및 간격제어량을 산출하여, 강판의 상면과 하면의 도금량 편차에 대응하여 도금량을 제어할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용융도금공정에서 도금량 제어방법을 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용융도금공정에서 도금량 제어장치를 도시한 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용융도금공정에서 도금량 제어방법을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용융도금공정에서 도금량 제어장치를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도금포트(1)에 용융아연이 저장되고 싱크롤(2)의 회전에 의해 강판(S)이 용융아연에 잠긴 다음, 에어나이프(4,3)를 지나게 된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용융도금공정에서 도금량 제어장치는 도금량측정부(100)와, 편차산출부(200)와, 간격제어량산출부(300)와, 판별기준값산출부(400)와 선택제어부(500)를 포함할 수 있다.

에어나이프(3,4)는 압력제어부(10) 및 간격제어부(20)를 포함할 수 있다. 압력제어부(10)는 에어나이프(3,4)의 분사 압력을 조절하는 압력제어 밸브를 포함하는 압력 제어모듈이 포함될 수 있다. 간격제어부(20)는 강판(S)과 에어나이프(3,4)간 간격을 제어하기 위한 모터와 같은 구동부의 모터를 제어하는 위치 제어기 및 PLC로 구성될 수 있다.

강판(S)의 소재가 바뀌고 용접점의 위치가 소정의 위치를 통과하였을 때, 서버에서는 소재가 바뀌고 첫 피이드백 제어 시점이 되었는지를 확인하고, 피이드백 제어 시점이 되었을 경우, 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용융도금공정에서 도금량 제어방법이 수행된다.

먼저, 도금량측정부(100)는 강판(S)의 상면도금량을 측정하는 제1 측정부(110)와 강판(S)의 하면도금량을 측정하는 제2 측정부(120)를 포함할 수 있다. 이러한 도금량측정부(100)는 강판(S)의 상면도금량과 하면도금량을 측정한다.

이후, 편차산출부(200)는 목표상면도금량에서 측정된 상면도금량을 감산한 제1 편차를 산출하고, 하면도금량을 측정하고, 목표하면도금량에서 측정된 하면도금량을 감산한 제2 편차를 산출한다.(S100)

제1 편차(△Cw1)는 다음과 같이 산출된다.

제1 편차(△Cw1)= 상면도금량 -상면목표도금량

제2 편차(△Cw2)는 다음과 같이 산출된다.

제2 편차(△Cw2)= 하면도금량 -하면목표도금량

다음으로, 간격제어량산출부(300)는 제1 편차(△Cw1)에 기초하여 상면간격제어량을 산출하고, 제2 편차(△Cw2)에 기초하여 하면간격제어량을 산출한다.(S200)

상면간격제어량(△s1)은 아래 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.

<수학식1>

△s2 = a * △Cw2

여기서, △s1은 상면간격제어량이고, a는 조정계수이고, △Cw1는 제1 편차이다.그리고, 하면간격제어량(△s2)은 아래 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.

<수학식2>

△s2 = a * △Cw2

여기서, △s2는 하면간격제어량이고, a는 조정계수이고, △Cw2는 제2 편차이다.

다음으로, 판별기준값산출부(500)는 상면간격제어량(△s1)과 하면간격제어량(△s2)에 기초하여 판별기준값(S)을 산출한다.(S300)

판별기준값(S)은 아래 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.

<수학식3>

S = (S1r + S2r)/2

여기서, S는 판별기준값이고, S1r은 상면간격평균측정값과 상기 △s1과 합이고, S2r는 하면간격평균측정값과 상기 △s1과 합이다.

다음으로, 판별기준값(S)이 간격하한치 보다 큰지 판별한다.(S400)

판별기준값(S)에서 간격하한치는 감산한 감산값을 임계치로 하여 판별할 수 있다.

다음으로, 선택제어부(600)를 통해 판별기준값(S)이 간격하한치보다 크면 간격제어량을 산출하도록 간격제어량산출부(300)를 제어한다.(S510) 그러나. 판별기준값(S)이 간격하한치 보다 작으면 압력제어량을 산출한다.(S520,S530,S540)

먼저, 선택제어부(600)는 판별기준값(S)이 간격하한치 보다 작을 때, 제1 편차( Cw1)와 제2 편차(△Cw2)의 부호가 동일한지 판단한다.(S520)

선택제어부(600)는 제1 편차( Cw1)와 제2 편차(△Cw2)가 양부호와 음부호 중 어느 하나로 동일한 경우, 압력제어량만을 산출하도록 압력제어량산출부(400)를 제어할 수 있다(S530). 예를 들어, 제1 편차와 상기 제2 편차가 전부 음부호를 갖는 경우는 간격을 현재 보다 크게 하여야 하는 경우이다.

반면에, 선택제어부(600)는 제1 편차(△Cw1)와 제2 편차(△Cw2)가 양부호와 음부호 중 상호 다른 부호를 갖는 경우, 압력제어량 및 간격제어량을 각각 산출하도록 제어하도록 간격제어량산출부(300) 및 압력제어량산출부(400)를 제어할 수 있다.(S540)

예를 들어, 제1 편차(△Cw1)가 양수이고, 제2 편차(△Cw2)가 음수이면, 편차가 음수인 하면은 간격이 커지는 방향이므로 편차에 상응하는 양만큼 간격제어를 실시하고 이와 동시에 상면의 경우는 편차가 양수이기 때문에, 압력을 높여 편차를 줄이도록 제어된다. 이 때, 압력제어량산출부(400)는 아래 수학식 4에 의해 압력제어량을 산출할 수 있다.

<수학식 4>

△P = b * (△Cw1+△Cw2)/2

여기서, △P는 압력제어량이고, b는 비례계수이고, △Cw1는 제1 편차이고, △Cw2는 제2 편차이다.

이와 같은 방식으로 도금량 편차를 제어할 경우, 특히 에어나이프와 강판간의 간격이 좁아 간격을 좁힐 수 없는 경우, 즉 간격 제어를 할 수 없어 압력으로 제어할 경우에 도금량 편차를 줄일 수 있다. 특히, 강판의 상,하면 도금량 편차의 부호가 다를 경우 기존 압력만으로 제어할 경우, 한쪽의 도금량 편차가 더욱 크게 발생할 수 있는데, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용융도금공정에서 도금량 제어방법 및 제어장치를 통해서는 이를 방지하여, 과도금량을 줄여 원가를 절감할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 용융도금공정에서 도금량 제어방법 및 제어장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 도금포트
2: 싱크롤
3,4: 에어나이프
100: 도금량측정부
200: 편차산출부
300: 간격제어량산출부
400: 판별기준값산출부
500: 선택제어부

Claims (8)

1. a)상면도금량을 측정하고, 목표상면도금량에서 측정된 상기 상면도금량을 감산한 제1 편차를 산출하는 단계;
   b)하면도금량을 측정하고, 목표하면도금량에서 측정된 상기 하면도금량을 감산한 제2 편차를 산출하는 단계;
   c)상기 제1 편차에 기초하여 에어나이프와 강판의 상면과의 간격을 조절하는 상면간격제어량을 산출하고, 상기 제2 편차에 기초하여 상기 에어나이프와 상기 강판의 하면과의 간격을 조절하는 하면간격제어량을 산출하는 단계;
   d)상기 상면간격제어량과 상기 하면간격제어량에 기초하여 판별기준값을 산출하는 단계;
   e)상기 판별기준값이 간격하한치 보다 큰지 판별하는 단계;
   f)상기 판별기준값이 간격하한치보다 크면 상기 에어나이프와 상기 강판의 간격을 조절하는 간격제어량을 산출하여 상기 에어나이프와 상기 강판의 간격을 조절하고, 상기 판별기준값이 간격하한치 보다 작으면 상기 제1 편차 및 상기 제2 편차에 기초하여 상기 에어나이프의 압력을 제어하는 압력제어량을 산출하여 상기 에어나이프의 압력을 조절하는 단계를 포함하는 용융도금공정에서 도금량 제어방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 c)단계에서,
   상기 상면간격제어량은 아래 수학식 1에 의해 산출되는 용융도금공정에서 도금량 제어방법.
   <수학식 1>
   △s1 = a * △Cw1
   여기서, △s1은 상면간격제어량이고, a는 조정계수이고,△Cw1는 제1 편차이다.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 c)단계에서,
   상기 하면간격제어량은 아래 수학식 2에 의해 산출되는 용융도금공정에서 도금량 제어방법.
   <수학식 2>
   △s2 = a * △Cw2
   여기서, △s2는 하면간격제어량이고, a는 조정계수이고, △Cw2는 제2 편차이다.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 판별기준값은 아래 수학식 3에 의해 산출되는 용융도금공정에서 도금량 제어방법.
   <수학식 3>
   S = (S1r + S2r)/2
   여기서, S는 판별기준값이고, S1r은 상면간격평균측정값과 상기 △s1과 합이고, S2r는 하면간격평균측정값과 상기 △s1과 합이다.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 f)단계에서,
   상기 판별기준값이 간격하한치 보다 작을 때, 제1 편차와 제2 편차가 양부호와 음부호 중 어느 하나로 동일한 경우, 압력제어량만을 산출하고, 제1 편차와 제2 편차가 양부호와 음부호 중 상호 다른 부호를 갖는 경우, 압력제어량 및 간격제어량을 산출하는 용융도금공정에서 도금량 제어방법.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 f)단계에서,
   상기 압력제어량은 아래 수학식 4에 의해 산출되는 용융도금공정에서 도금량 제어방법.
   <수학식 4>
   △P = b * (△Cw1+△Cw2)/2
   여기서, △P는 압력제어량이고, b는 비례계수이고, △Cw1는 제1 편차이고, △Cw2는 제2 편차이다.
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