KR102178674B1 - 용융 도금 공정에서의 도금량 제어 시스템 - Google Patents

용융 도금 공정에서의 도금량 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강판을 용융 도금하는 공정에서 목표 도금량에 따라 상기 강판의 도금량을 제어하는 도금량 제어 시스템을 제공한다. 도금량 제어 시스템은, 도금 욕조를 통과한 상기 강판에 에어를 분사하여 도금량을 조절하는 에어나이프; 강판의 이송 방향으로 하류에 에어나이프의 직후에 설치되어, 강판의 도금량을 측정하는 열간 도금량 측정기; 강판의 이송 방향으로 하류에 에어나이프에 원격으로 설치되어, 강판의 도금량을 측정하는 냉간 도금량 측정기; 열간 도금량 측정기의 출력 및 도금 공정 변수에 따라 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 냉간 도금량 측정기의 출력을 예측하는 도금량 예측 모델; 열간 도금량 측정기의 출력, 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 열간 도금량 측정기의 출력 및 공정 변수에 기초하여, 상기 도금량 예측 모델의 계수를 연산하는 계수 연산기; 및 계수 연산기에 의해 계수가 연산된 도금량 예측 모델을 이용하여, 측정 시점에서의 열간 도금량 측정기의 출력 및 상기 도금 공정 변수에 따라 상기 측정 시점에서의 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 냉간 도금량 측정기의 출력을 예측하는 도금량 예측기를 포함한다.

Description

용융 도금 공정에서의 도금량 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING PLATING AMOUNT IN HOT DIPPING PROCESS}
본 발명은 용융 도금 공정에서의 도금량 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 용융 도금 공정에서 강판의 도금량을 수요가의 주문 도금량에 맞추도록 에어를 분사하는 에어나이프의 제어 장치에 있어서, 강판의 목표 도금량 변경시나 라인 속도의 변경시에 냉간 도금량 측정기와 열간 도금량 측정기를 이용하여 에어나이프의 에어 분사 압력 또는 강판과 에어나이프 사이의 간격을 조절함으로써 용융 도금 공정에서 도금량을 제어하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소에서 제조되는 강판(strip) 제품 중에는 강판의 내식성, 표면의 광택 등의 고부가 가치를 부여하는 공정으로서 도금 공정이 필요한 경우가 있다. 이러한 도금 공정은 강판의 내식성을 향상시키는 동시에, 외관을 미려하게 하기 위하여 실시된다. 특히, 강판의 사용 환경 즉, 특수한 목적에 사용되는 전기강판 또는 자동차용 강판 등에서 이와 같은 도금 공정은 상당히 중요한 작업 공정이 된다. 대표적인 도금 방법으로서, 용융 아연 도금액이 저장된 욕조에 강판을 통과시켜 도금을 수행하는 용융 도금법과, 전해액을 이용한 전기 도금법 등이 있고, 대표적인 도금 작업으로서 아연 도금 강판의 용융 아연 도금 공정을 들 수 있다.
이러한 용융 도금 공정에서는 용융 아연과 같은 용융 상태의 도금액이 저장된 도금조(bath)를 강판이 통과하면서 강판의 표면이 도금액으로 도금되는 방식으로 도금 작업이 수행되기, 때문에 강판의 도금량을 조절하기 위하여 별도의 설비가 필요하다.
통상적으로는, 강판의 도금량 조절을 위해 도금조를 통과한 강판의 표면에 에어나이프로 적정한 분사 압력의 에어를 분사하여 강판 표면에 부착된 도금 부착량을 수요가의 주문 도금량에 맞추어 조절하고 있으며, 이와 같은 에어나이프를 이용한 도금량 제어 방식을 에어 와이핑(air wiping)방식이라 한다. 도 1은 에어 와이핑(Air Wiping) 방식에 의한 일반적인 도금량 제어 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 에어 와이핑 방식은 강판(1)이 도금조(2)를 통과하면서 용융 도금액이 강판(1)의 표면에 융착된 후에, 부착된 도금량을 수요가의 주문 도금량에 맞추기 위해서, 도금조(2)의 탕면 상부에 설치된 에어나이프(3)가 에어를 분사하여 강판(1) 표면에 부착된 용융 도금액의 부착 도금량을 적절하게 제어하도록 되어 있다. 상기와 같은 에어 와이핑 방식으로 도금량을 제어할 때에는, 예를 들어, 목표 도금량이 상이한 두 강판(1)의 경계부인 용접부가 에어나이프(3)를 통과하는 경우나 강판(1)의 이송 방향(A)으로의 강판(1)의 이송 속도가 변경되는 경우 등에 있어서는, 강판(1)의 목표 도금량에 맞게 에어나이프(3)의 에어 분사 압력의 설정값이나 에어나이프(3)와 강판(1) 사이의 간격을 변경해야 할 필요가 있다.
종래의 도금량 제어 방식에 있어서, 강판(1)의 이송 속도가 변경될 경우에 발생하는 도금량 변화량을 미리 보상하기 위해서 에어나이프(3)의 에어 분사 압력 설정값을 강판(1)의 이송 속도의 변화에 따라 변경해야 할 필요가 있다. 이를 위해 기존에는 조업자가 경험적으로 강판(1)의 이송 속도 변경량에 따라 압력을 조절하거나, 강판(1)의 이송 속도 변화별 에어나이프 압력 설정값 변화량 테이블을 이용하는 방식을 사용하였다. 그러나, 조업자의 경험적 조절은 정확하지 못하고, 테이블을 이용하는 방식은 정기적인 수리 때마다 변화하는 에어나이프(3)의 특성에 맞게 테이블의 모든 값들을 튜닝하기가 어려워서, 실제로 사용이 불가능하다는 문제점이 있다.
한편, 정밀한 도금량 제어와 도금량 제어 작업의 자동화와 관련하여, 적응형 도금량 예측 수식 모델과 이 모델을 이용한 피드 포워드 에어 와이핑 압력 제어 방법(특허문헌 1 참조)과, 수식 모델을 이용한 피드 포워드 에어 와이핑 압력 및 에어나이프 간격 제어 방법(특허문헌 2 참조)이 공지되어 있다.
그러나, 공지된 방법들은 연속 용융 아연 도금 공정 중 냉각탑 후방에 설치된 냉간 도금량 측정기(4)의 도금량 실적값과 에어나이프(3) 측의 라인 속도, 에어나이프(3)의 간격, 와이핑 압력을 모델 인자로 이용하기 때문에 이 방법에서 출력이 제공되기까지는 강판(1)이 이미 150 ~ 200m 정도 진행한 후이므로 그 중간의 제어는 이미 계산된 모델 계수를 이용하거나 별도의 지식 기반의 설정 알고리즘을 이용해야 한다. 이와 같이, 도금 작용이 일어나고 있는 에어나이프(3) 지점에서 멀리 떨어진 지점에 설치된 냉간 도금량 측정기(4)를 이용함으로써 발생하는 제어 상의 문제점을 극복하기 위해 최근에는 에어나이프 직근 5m 이내에 열간 도금량 측정기(5)를 설치하여 도금량 제어를 보다 신속하게 수행하고 있다.
그런데 이러한 열간 도금량 측정기(5)를 도입함에도 불구하고 냉간 도금량 측정기(4)와 열간 도금량 측정기(5)가 도금량 출력에 있어서 서로 일치하지 않기 때문에 제어상의 문제점이 여전히 존재한다. 냉간 도금량 측정기(4)와 열간 도금량 측정기(5)에서는 측정 대상의 표면 상태, 재료 성상, 피측정 면적 등이 상이하고 측정 결과 산출 방식도 상이하므로 절대값 편차가 발생하고 시간축에 대하여 변하는 양상도 미소하게 차이를 보이므로 보정이 없이는 에어나이프 직근에 설치된 열간 도금량 측정기(5)의 출력을 사용하는 것은 불가능하다. 한편, 냉간 도금량 측정기(4)와 열간 도금량 측정기(5)의 특성이 항상 일정하게 유지되지 않고 도금 대상 소재와 공정 조건에 따라서 변하기 때문에, 절대값 편차는 고정되지 않고 보정 후에도 여전히 발생하고, 따라서 이에 대한 대책이 필요하다.
결과적으로, 목표 도금량과 도금 부착량 간의 오차를 최소화하기 위해서 필수적으로 수행되어야 하는 목표 도금량 변경시 또는 라인 속도 변경시의 에어나이프 압력 설정값의 변경이 부정확하게 수행됨에 따라서 강판의 도금 공정시 적정량이 도금되지 않는 도금 미달 현상 또는 적정량 이상으로 도금되는 과도금 현상이 빈번하게 발생하며, 이는 제품 품량은 물론, 과도금시에는 필요 이상으로 용융아연을 사용하게 되어 추가적인 비용 발생의 원인을 제공하는 등의 여러 문제점들이 있다.
공개특허공보 제2003-0052336호(2003. 06. 27) 공개특허공보 제2007-0067891호(2007. 06. 29)
본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출되었으며, 특히, 열간 도금량 측정기와 냉간 도금량 측정기의 측정값을 동기화하여 강판의 목표 도금량이 되도록 도금량을 정밀하게 제어할 수 있는 용융 도금 공정에서의 도금량 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 일 과제로 한다.
이러한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태는, 강판을 용융 도금하는 공정에서 목표 도금량에 따라 상기 강판의 도금량을 제어하는 도금량 제어 시스템을 제공한다. 도금량 제어 시스템은, 도금 욕조를 통과한 상기 강판에 에어를 분사하여 도금량을 조절하는 에어나이프; 상기 강판의 이송 방향으로 하류에 상기 에어나이프의 직후에 설치되어, 상기 강판의 도금량을 측정하는 열간 도금량 측정기; 상기 강판의 이송 방향으로 하류에 상기 에어나이프에 원격으로 설치되어, 상기 강판의 도금량을 측정하는 냉간 도금량 측정기; 상기 열간 도금량 측정기의 출력 및 도금 공정 변수에 따라 상기 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 상기 냉간 도금량 측정기의 출력을 예측하는 도금량 예측 모델; 상기 열간 도금량 측정기의 출력, 상기 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 상기 열간 도금량 측정기의 출력 및 상기 공정 변수에 기초하여, 상기 도금량 예측 모델의 계수를 연산하는 계수 연산기; 및 상기 계수 연산기에 의해 계수가 연산된 상기 도금량 예측 모델을 이용하여, 측정 시점에서의 상기 열간 도금량 측정기의 출력 및 상기 도금 공정 변수에 따라 상기 측정 시점에서의 상기 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 상기 냉간 도금량 측정기의 출력을 예측하는 도금량 예측기를 포함한다.
일 실시예에서, 도금량 제어 시스템은 상기 도금량 예측기에서 예측된 상기 냉간 도금량 측정기의 출력이 상기 목표 도금량이 되도록 에어나이프를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공정 변수는, 상기 에어나이프 측에서의 상기 강판의 라인 속도, 상기 에어나이프의 간격, 상기 에어나이프에서 분사되는 에어의 압력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 도금량 예측 모델은, 수학식
Figure 112018118299182-pat00001
을 이용하여 상기 냉간 도금량 측정기의 출력을 예측할 수 있고, 여기에서, Hi는 시점 i에서 측정된 상기 열간 도금량 측정기의 도금량; Hi-1 및 Hi-2는 각각 시점 i 직전에 샘플링된 2개의 시간 지연 동기화된 상기 열간 도금량 측정기의 도금량; Vi는 시점 i에서의 시간 지연된 상기 에어나이프 측에서의 상기 강판의 라인 속도; Gi는 시점 i에서의 상기 에어나이프의 간격; Pi는 시점 i에서의 상기 에어나이프에서 분사되는 에어의 압력; yi는 시점 i에서 측정된 상기 열간 도금량 측정기의 도금량(Hi)에 대응하는 상기 냉간 도금량 측정기의 예측되는 도금량; 그리고, ai, bi, ci, di, ei 및 fi는, 시점 i에서의 상기 도금량 예측 모델의 계수이다.
일 실시예에서, 상기 도금량 예측 모델의 계수는 회귀형 최소 제곱법을 이용하여 계산될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열간 도금량 측정기와 냉간 도금량 측정기의 측정값을 동기화하여 강판의 목표 도금량이 되도록 도금량을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 에어 와이핑(Air Wiping) 방식에 의한 일반적인 도금량 제어 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금량 제어 시스템(10)의 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기화 전의 냉간 도금량 측정기와 열간 도금량 측정기에서 측정된 도금량을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기화 후의 냉간 도금량 측정기와 열간 도금량 측정기에서 측정된 도금량을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 도금량 예측기에서 예측된 도금량, 냉간 도금량 측정기에서 실제 측정된 도금량 및 목표 도금량을 도시하는 그래프를 도시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 용융 도금 공정에서의 도금량 제어 시스템 및 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금량 제어 시스템(10)의 개략도를 도시한다. 도금량 제어 시스템(10)은, 강판(1)을 용융 도금하는 공정에서 목표 도금량에 따라 강판(1)의 도금량을 제어한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도금량 제어 시스템(10)은, 에어나이프(3), 열간 도금량 측정기(5), 냉간 도금량 측정기(4), 도금량 예측 모델(11), 계수 연산기(12), 도금량 예측기(13) 및 제어부(14)를 포함한다.
에어나이프(3)는 용융 아연과 같은 용융 도금액이 수용된 도금조(2)를 통과한 강판(1)에 에어를 설정된 분사 압력으로 분사하여 강판에 부착된 도금액의 도금량을 조절한다. 도금량은 강판(1)의 이송 속도, 에어나이프(3)의 간격, 에어나이프(3)로부터 분사되는 에어의 분사 압력 등에 따라 변동할 수 있다. 따라서, 이러한 인자 중 하나 이상이 변동하는 경우, 원하는 도금량을 획득하도록 다른 인자가 조절될 수 있다. 예를 들어, 강판의 이송 속도가 변동하는 경우, 에어나이프(3)의 간격을 조절하거나 에어의 분사 압력을 조절함으로써 도금량을 제어할 수 있다. 또한, 원하는 도금량, 즉 목표 도금량이 예를 들어 수요가의 요구에 따라 변동하는 경우, 강판(1)의 이송 속도, 에어나이프(3)의 간격, 에어나이프(3)로부터 분사되는 에어의 분사 압력 등을 조절하여 도금량을 제어할 수 있다.
한편, 강판(1)의 이송 방향(A)으로 하류에 에어나이프(3)의 직후에 열간 도금량 측정기(5)가 설치되어, 에어나이프(3)에 의해 조절된 강판의 도금량이 열간 도금량 측정기(5)에 의해 측정된다. 열간 도금량 측정기(5)는 강판(1)의 도금량을 측정할 수 있는 어떠한 종류의 게이지도 사용될 수 있으며, 본 발명은 어느 특정 게이지에 한정되지 않는다. 열간 도금량 측정기(5)가 에어나이프(3)의 직후에(예를 들어, 5m 떨어져) 설치되기 때문에, 열간 도금량 측정기(5)에 의해 측정된 도금량은 실질적으로 에어나이프(3)에 의해 조절된 도금량에 해당한다.
또한, 강판(1)의 이송 방향(A)으로 하류에 에어나이프(3)에 원격으로 냉간 도금량 측정기(4)가 설치되어, 강판(1)의 도금량이 냉간 도금량 측정기(4)에 의해 측정된다. 냉간 도금량 측정기(4)는 열간 도금량 측정기(5)와 실질적으로 동일한 종류의 게이지일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
한편, 에어 나이프와 냉간 도금량 측정기 사이의 강판의 이송 경로는 길이는 예를 들어, 150 내지 200m일 수 있다. 일반적으로, 강판(1)이 도금조(2)를 통과하면서 강판(1)에 융착된 도금액의 도금량은 열간 도금량 측정기(5)에서 측정된 값과 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정된 값이 서로 다르다. 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정되는 도금량은 실질적으로 강판의 최종 도금량과 동일하며, 따라서, 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정되는 도금량이 목표 도금량이 되도록 도금량을 제어하여야 한다.
그러나, 전술한 바와 같이, 열간 도금량 측정기(5)와 냉간 도금량 측정기(4)는 서로 떨어져 있기 때문에, 강판(1)이 이송 방향(A)으로 열간 도금량 측정기(5)를 통과하여 냉간 도금량 측정기(4)에 도달할 때까지 소정의 시간이 소요된다. 따라서, 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정된 도금량에 기초하여 에어나이프(3)에서 도금량을 조절하게 되면, 이미 열간 도금량 측정기(5)를 통과한 강판(1) 부분(즉, 에어나이프(3)와 냉간 도금량 측정기(4) 사이의 이송 경로에 있는 강판(1) 부분)의 도금량은 조절될 수 없다.
이를 위하여, 본 발명은 열간 도금량 측정기(5)의 출력(즉, 도금량)에 기초하여 냉간 도금량 측정기(4)의 출력(즉, 도금량)을 예측하는 도금량 예측 모델(11)을 구비한다. 도금량 예측 모델(11)은, 열간 도금량 측정기(5)의 출력 및 도금 공정 변수에 따라 열간 도금량 측정기(5)의 출력에 대응하는 냉간 도금량 측정기(4)의 출력을 예측할 수 있다. 공정 변수는, 에어나이프(3) 측에서의 강판(1)의 라인 속도, 에어나이프(3)의 간격, 에어나이프(3)에서 분사되는 에어의 압력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도금량 예측 모델(11)은, 구체적으로, 아래의 수학식을 이용하여 냉간 도금량 측정기(4)의 출력을 예측할 수 있다.
Figure 112018118299182-pat00002
여기에서,
Hi는 시점 i에서 측정된 열간 도금량 측정기(5)의 도금량;
Hi-1 및 Hi-2는 각각 시점 i 직전에 샘플링된 2개의 열간 도금량 측정기(5)의 도금량;
Vi는 시점 i에서의 에어나이프(3) 측에서의 강판(1)의 라인 속도;
Gi는 시점 i에서의 에어나이프(3)의 간격;
Pi는 시점 i에서의 에어나이프(3)에서 분사되는 에어의 압력;
yi는 시점 i에서 측정된 열간 도금량 측정기(5)의 도금량(Hi)에 대응하는 냉간 도금량 측정기(4)의 예측되는 도금량; 그리고,
ai, bi, ci, di, ei 및 fi는, 시점 i에서의 도금량 예측 모델(11)의 계수이다.
이러한 도금량 예측 모델(11)을 이용하여, 열간 도금량 측정기(5)의 현재 측정된 도금량 및 이의 직전 2개의 도금량과, 현재의 강판(1)의 라인 속도와, 현재의 에어나이프(3)의 간격과, 에어나이프(3)에서 분사되는 현재의 에어의 압력으로부터, 냉간 도금량 측정기(4)의 도금량을 예측할 수 있다.
이러한 도금량 예측 모델(11)에서 예측되는 냉간 도금량 측정기(4)의 도금량이 냉간 도금량 측정기(4)에서 실제로 측정되는 도금량과 일치하기 위하여는 도금량 예측 모델(11)의 계수가 정밀하게 연산되어야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 계수 연산기(12)는, 열간 도금량 측정기(5)의 출력, 열간 도금량 측정기(5)의 출력에 대응하는 냉간 도금량 측정기(4)의 출력 및 공정 변수에 기초하여, 도금량 예측 모델(11)의 계수를 연산한다. 공정 변수는, 전술한 바와 같이, 에어나이프(3) 측에서의 강판(1)의 라인 속도, 에어나이프(3)의 간격, 에어나이프(3)에서 분사되는 에어의 압력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 계수를 연산하기 위하여, 열간 도금량 측정기(5)의 출력, 열간 도금량 측정기(5)의 출력에 대응하는 냉간 도금량 측정기(4)의 출력 및 에어나이프(3) 측에서의 강판(1)의 라인 속도, 에어나이프(3)의 간격, 에어나이프(3)에서 분사되는 에어의 압력과 같은 공정 변수를 대입하여, 최적의 계수를 연산할 수 있다.
계수 연산기(12)의 동작을 수학식 1에 따른 도금량 예측 모델을 이용하여 구체적으로 설명한다. 이 도금량 예측 모델에서, 시점 i에서의 열간 도금량 측정기(5)의 도금량, 시점 i의 2개의 직전 측정 시점인 시점 i-1 및 시점 i-2에서의 열간 도금량 측정기(5)의 도금량, 시점 i에서의 강판(1)의 라인 속도, 시점 i에서의 에어나이프(3)의 간격, 시점 i에서의 에어나이프(3)에서 분사되는 에어의 압력 및 시점 i에서의 열간 도금량 측정기(5)의 도금량에 대응하는 냉간 도금량 측정기(4)의 도금량을 측정하여, Hi, Hi-1, Hi-2, Vi, Gi, Pi 및 yi에 각각 대입하고, 복수의 시점에서 이러한 과정을 반복하여 최적의 계수 ai, bi, ci, di, ei 및 fi를 연산할 수 있다.
예를 들어, ai, bi, ci, di, ei 및 fi는 회귀형 최소제곱법을 이용하여 연산될 수 있다. 수학식 1에서 yi = zi라 하면, 수학식 1은 다음과 같은 일반식으로 표현할 수 있다.
Figure 112018118299182-pat00003
여기에서, 회귀형 최소제곱법은 다음의 수학식에 의해 진행된다.
Figure 112018118299182-pat00004
한편, 전술한 도금량 예측 모델(11)에서, yi는 시점 i에서 측정된 열간 도금량 측정기(5)의 도금량(Hi)에 대응하는 냉간 도금량 측정기(4)의 예측 도금량이며, 계수 연산기(12)에서 이용하는 도금량 예측 모델(11)에서의 yi는 시점 i에서 측정된 열간 도금량 측정기(5)의 도금량(Hi)에 대응하는 냉간 도금량 측정기(4)의 실측 도금량이다. 따라서, 열간 도금량 측정기(5)에서 측정된 도금량과 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정된 도금량을 시간적으로 동기화하는 것이 요구된다. 이를 위하여, 냉간 도금량 측정기(4)와 열간 도금량 측정기(5) 사이의 이송 경로의 길이와 강판의 이송 속도로부터 열간 도금량 측정기(5)와 냉간 도금량 측정기(4)의 측정 시간 편차를 계산할 수 있고, 이 시간 편차를 이용하여 열간 도금량 측정기(5)와 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정된 도금량을 동기화시킬 수 있다. 예를 들어, 시간 편차가 10초이면, 열간 도금량 측정기(5)에서 측정된 측정값을 10초 후에 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정된 측정값에 대응시킬 수 있다.
도 3과 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간 도금량 측정기와 열간 도금량 측정기에서 측정된 도금량을 도시하며, 도 3은 동기화 전의 도금량을 도시하고, 도 4는 동기화 후의 도금량을 도시한다. 이러한 동기화 과정을 통해, 강판(1)의 동일 지점에 대한 열간 도금량 측정기(5)의 실측 도금량과 냉간 도금량 측정기(4)의 실측 도금량을 이용하여 도금량 예측 모델의 최적화된 계수를 연산할 수 있다.
도금량 예측기(13)는 이와 같이 연산된 계수를 갖는 도금량 예측 모델을 이용함으로써, 냉간 도금량 측정기(4)에서의 도금량을 정밀하게 예측할 수 있다. 예를 들어, 도금량 예측기(13)는 측정 시점에서의 열간 도금량 측정기(5)의 출력과 도금 공정 변수를 수신한 후에, 이를 도금량 예측 모델(11)에 제공하고, 도금량 예측 모델(11)에서 예측된 값을 냉간 도금량 측정기(4)의 예측 도금량으로서 수신하여, 제어부(14)에 제공한다.
다음으로, 제어부(14)는 냉간 도금량 측정기(4)에서의 제공된 예측 도금량이 목표 도금량이 되도록 에어나이프(3)의 간격이나 에어의 분사 압력을 조정할 수 있다.
이와 같이, 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정될 도금량을 도금량 예측 모델을 이용하여 정밀하게 예측하여 예측 도금량이 목표 도금량과 일치하도록 에어나이프를 제어함으로써, 용융 도금 공정에서 강판에 부착되는 도금액의 양을 실시간으로 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 도금량 예측기에서 예측된 도금량, 냉간 도금량 측정기에서 실제 측정된 도금량 및 목표 도금량을 도시하는 그래프를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 도금량 예측기에서 예측된 도금량은 냉간 도금량 측정기에서 실제 측정된 도금량과 매우 유사하게 예측된 것을 알 수 있으며, 목표 도금량에 따라 도금량이 매우 정밀하게 제어되는 것을 알 수 있다.
한편, 냉간 도금량 측정기(4)에서 측정된 실제 도금량을 예측 도금량과 비교하고, 오차가 미리 결정된 값을 초과하는 경우, 실제 도금량을 이용하여 계수 연산기를 통해 도금량 예측 모델의 계수를 보정함으로써, 도금량 예측 모델을 더욱 정교하게 조정할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시예를 이용해 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재된 범위로 한정되지는 않는다. 상기 실시예에, 다양한 변경 또는 개량을 더할 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상적 기술자에게 분명하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 청구범위의 기재로부터 분명하다.
1 강판
2 도금조
3 에어나이프
4 냉간 도금량 측정기
5 열간 도금량 측정기
10 도금량 제어 시스템
11 도금량 예측 모델
12 계수 연산기
13 도금량 예측기
14 제어부

Claims (5)

  1. 강판을 용융 도금하는 공정에서 목표 도금량에 따라 상기 강판의 도금량을 제어하는 도금량 제어 시스템에 있어서,
    도금 욕조를 통과한 상기 강판에 에어를 분사하여 도금량을 조절하는 에어나이프;
    상기 강판의 이송 방향으로 상기 에어나이프의 직후에 설치되어, 상기 강판의 도금량을 측정하는 열간 도금량 측정기;
    상기 강판의 이송 방향으로 하류에 상기 에어나이프에 원격으로 설치되어, 상기 강판의 도금량을 측정하는 냉간 도금량 측정기;
    상기 열간 도금량 측정기의 출력 및 도금 공정 변수에 따라 상기 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 상기 냉간 도금량 측정기의 출력을 예측하는 도금량 예측 모델;
    상기 열간 도금량 측정기의 출력, 상기 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 상기 냉간 도금량 측정기의 출력 및 상기 공정 변수에 기초하여, 상기 도금량 예측 모델의 계수를 연산하는 계수 연산기; 및
    상기 계수 연산기에 의해 계수가 연산된 상기 도금량 예측 모델을 이용하여, 측정 시점에서의 상기 열간 도금량 측정기의 출력 및 상기 도금 공정 변수에 따라 상기 측정 시점에서의 상기 열간 도금량 측정기의 출력에 대응하는 상기 냉간 도금량 측정기의 출력을 예측하는 도금량 예측기
    를 포함하고,
    상기 도금량 예측 모델은, 수학식
    Figure 112020083310438-pat00011
    을 이용하여 상기 냉간 도금량 측정기의 출력을 예측하고,
    여기에서,
    Hi는 시점 i에서 측정된 상기 열간 도금량 측정기의 도금량;
    Hi-1 및 Hi-2는 각각 시점 i 직전에 샘플링된 2개의 상기 열간 도금량 측정기의 도금량;
    Vi는 시점 i에서의 상기 에어나이프 측에서의 상기 강판의 라인 속도;
    Gi는 시점 i에서의 상기 에어나이프의 간격;
    Pi는 시점 i에서의 상기 에어나이프에서 분사되는 에어의 압력;
    yi는 시점 i에서 측정된 상기 열간 도금량 측정기의 도금량(Hi)에 대응하는 상기 냉간 도금량 측정기의 예측되는 도금량; 그리고,
    ai, bi, ci, di, ei 및 fi는, 시점 i에서의 상기 도금량 예측 모델의 계수인,
    도금량 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도금량 예측기에서 예측된 상기 냉간 도금량 측정기의 출력이 상기 목표 도금량이 되도록 에어나이프를 제어하는 제어부를 더 포함하는,
    도금량 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공정 변수는, 상기 에어나이프 측에서의 상기 강판의 라인 속도, 상기 에어나이프의 간격, 상기 에어나이프에서 분사되는 에어의 압력 중 적어도 하나를 포함하는,
    도금량 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도금량 예측 모델의 계수는 회귀형 최소 제곱법을 이용하여 계산되는,
    도금량 제어 시스템.
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