KR20010015663A - 금속 스트립의 에칭 방법 및 장치 - Google Patents

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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G3/00—Apparatus for cleaning or pickling metallic material
    • C23G3/02—Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning wires, strips, filaments continuously

Abstract

본 발명은 에칭 장치(1)에 의한 금속 스트립(2), 특히 롤링 스트립의 에칭 방법 및 장치에 관한 것이다. 금속 스트립(2)이 에칭 장치(1)를 통과하고, 에칭 장치(1)에서 금속 스트립(2)이 부식제에 의해 에칭되며, 에칭 결과가 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)에 의존한다. 본 발명에 따라 에칭 결과가 측정되고 적어도 하나의 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)가 에칭 결과의 측정에 따라 자동으로 변동됨으로써, 에칭의 개선이 이루어진다.

Description

금속 스트립의 에칭 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR ETCHING A METAL STRIP}
금속 스트립을 세척하기 위해, 특히 롤링 스트립의 스케일(scale) 층을 제거하기 위해, 스트립을 에칭 장치에서 부식제, 일반적으로 산으로 에칭한다. 에칭에 의한 제거량은 에칭 파라미터에 의존한다. 에칭 파라미터는 예컨대, 부식제의 온도, 금속 스트립이 에칭 장치를 통과하는 속도, 부식제 중의 산 함량, 부식제 중의 금속 함량, 특히 부식제 중의 철 함량, 스트립 파라미터, 예컨대 스트립의 재료 및 치수, 및 부식제의 난류 압력이다. 이러한 에칭 파라미터는 가급적 금속 스트립 재료의 필요한 양만이 제거되도록 세팅된다. 요구되는 최적값과의 편차는 높은 비용을 수반한다. 너무 많은 재료가 제거되면, 즉, 금속 스트립의 스케일 층 뿐만 아니라 스트립 표면의 금속이 제거되면, 부식제 중의 금속 또는 철 함량이 지나치게 증가된다. 부식제의 세척은 복잡하고 많은 비용을 필요로 하기 때문에, 너무 많은 제거는 바람직하지 못하다. 또한, 너무 많은 제거는 금속 스트립의 손상을 일으킬 수 있다. 이에 반해, 너무 많은 재료, 특히 너무 많은 스케일이 금속 스트립에 남아 있으면, 스트립이 다시 에칭 장치를 통과해야 한다. 이러한 부가의 작업 단계는 비용을 증가시킨다.
가급적 양호한 에칭 결과를 얻기 위한 에칭 파라미터의 세팅은 공지된 바와 같이 에칭 장치의 조작자에 의해 이루어진다. 그러나, 이것은 에칭 결과의 변동을 일으킬 수 있다. 여기서, 에칭 결과는 예컨대 제거된 재료의 양 또는 금속 스트립상에 남아 있는 스케일의 양을 의미한다.
본 발명은 금속 스트립이 에칭 장치를 통과하고, 에칭 장치에서 금속 스트립이 부식제에 의해 에칭되며, 에칭 결과가 에칭 파라미터에 의존하는, 에칭 장치에 의한 금속 스트립, 특히 롤링 스트립의 에칭 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 작동되는 스트립 장치를 나타낸 개략도이고,
도 2는 평가기의 트레이닝을 위한 장치의 개략도이다.
본 발명의 목적은 개선된 에칭을 가능하게 하는, 금속 스트립의 에칭 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 또한, 금속 스트립의 에칭 비용을 감소시키는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1항에 따른 방법 및 청구항 제 10항에 따른 장치에 의해 달성된다. 상기 방식의 에칭 공정에서는 에칭 결과가 측정되고 적어도 하나의 에칭 파라미터가 에칭 결과의 측정에 따라 자동으로 변동됨으로써, 에칭의 개선이 이루어진다. 상기 자동 변동에 의해, 조작자가 상응하는 에칭 파라미터를 세팅할 필요가 없다. 따라서, 일정하고 개선된 에칭 결과가 얻어진다. 또한, 조작자가 필요 없다. 세팅될 에칭 파라미터로는 특히 에칭 장치에서 부식제의 온도, 금속 스트립의 속도, 부식제의 산 파라미터, 부식제 중의 철 농도, 에칭 장치에서 부식제의 난류 압력 및 금속 스트립의 특성, 예컨대 스트립의 재료 및 스트립의 치수가 있다. 상기 부식제의 온도는 예컨대 에칭 장치내로 유입될 때 부식제의 온도 및 에칭 장치로부터 유출될 때 부식제의 온도로부터 결정된다. 상기 파라미터 중 부식제의 온도가 자동 세팅을 위해 특히 적합하다. 에칭 장치에서 부식제의 온도를 측정하기 어렵고 조절하기도 어렵기 때문에, 바람직하게는 에칭 장치에서 부식제의 온도 대신에, 에칭 장치내로 유입되는 부식제의 온도, 에칭 장치로부터 유출되는 부식제의 온도 또는 상기 두 온도가 사용된다.
에칭 결과는 바람직하게는 금속 스트립의 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소의 측정에 의해 측정된다. 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소는 바람직하게는 분류된다. 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소의 분류는 바람직하게는 그 크기 및/또는 그 형상과 관련해서 이루어진다. 이렇게 분류된 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소가 평가된다. 상기 평가는 퍼지 평가기, 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기에 의해 이루어진다. 물론, 측정값이 직접, 즉 분류되지 않고 퍼지 평가기, 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기에 의해 평가될 수도 있지만, 간접적인 평가, 즉 분류된 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소의 평가가 더 바람직하다. 퍼지 평가기, 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기에 의한 평가의 결과가 적어도 하나의 에칭 파라미터에 대한 설정값이다.
또다른 장점은 하기 실시예 설명에 제시된다.
도 1에는 에칭 장치(1)가 도시된다. 금속 스트립(2)이 화살표(3)의 방향으로 상기 에칭 장치(1)를 통과한다. 금속 스트립(2)은 에칭 장치(1)에서 부식제에 의해 에칭된다. 부식제는 부식제 탱크(13)로부터 공급관(18), (19) 및 열 교환기(10)를 통해 에칭 장치(1)에 공급된다. 에칭을 위해, 부식제가 노즐(6), (7)로부터 금속 스트립(2)에 분무된다. 유출된 부식제는 수집되어 관(20)을 통해 부식제 탱크(13)에 공급된다.
열 교환기(10)는 부식제를 가열하기 위해 사용된다. 이것을 위해, 증기가 증기 발생기(12)로부터 증기 관(16)을 통해 열 교환기에 공급된다. 증기의 양은 밸브(11)에 의해 조절될 수 있다. 열 교환기(10)에서 증기가 응결된다. 응결수는 응결 관(17)을 통해 증기 발생기(12)에 공급된다.
에칭 결과, 즉 제거된 재료의 양, 또는 금속 스트립(2)상에 남아 있는 필요 없는 재료, 예컨대 스케일의 양은 에칭 파라미터에 의존한다. 에칭 파라미터는 예컨대 에칭 장치(1)에서 부식제의 온도, 금속 스트립(1)의 속도(v), 부식제의 산 파라미터(cs), 에칭 장치(1)에서 부식제의 난류 압력(p) 및 금속 스트립의 특성(B), 즉 스트립의 재료 및 스트립의 치수일 수 있다. 본 실시예에서는 에칭 파라미터로서 부식제의 온도만이 영향을 받는다. 이것이 특히 바람직한 실시예이지만, 부가의 에칭 파라미터가 유사한 방식으로 세팅되면 에칭 결과가 더욱 개선된다.
유입 시 부식제의 온도(TZ) 또는 유출 시 부식제의 온도(TA)가 온도 측정 장치(9) 또는 (8)에 의해 측정된다.
에칭 결과는 광학 측정 장치(4)에 의해 측정된다. 측정 장치(4)의 신호가 분류기(5)에 공급된다. 분류기(5)에서 금속 스트립의 결함 또는 스케일과 같은 에칭될 재료의 에칭되지 않은 장소가 분류된다. 결함 또는 제거되지 않은 재료의 장소는 예컨대 결함 카테고리 "홀", "어두운 점", "밝은 점", "길고 어두운 스트립", "길고 밝은 스트립", "짧고 어두운 스트립" 및 "짧고 밝은 스트립"에 따라 하기 표에 상응하게 분류될 수 있다:
결함 카테고리 속도에 따른 정의
v = 360m/min v = 600m/min v = 1400m/min v = 임의
홀 Φ≥ 0.25mm Φ ≥ 0.3mm Φ > 0.75mm -
어두운 점 Φ≥ 0.85mm Φ≥ 1.0mm Φ> 1.75mm -
밝은 점 Φ≥ 0.85mm Φ≥ 1.0mm Φ> 1.75mm -
길고 어두운 스트립(콘트라스트 적음) 폭≥0.25mm길이≥3m 폭≥0.25mm길이≥5m 폭≥0.25mm길이≥10m ≥0.25mm
길고 밝은 스트립(콘트라스트 적음) 폭≥0.25mm길이≥3m 폭≥0.25mm길이≥5m 폭≥0.25mm길이≥10m ≥0.25mm
짧고 어두운 스트립(콘트라스트 많음) 폭≥0.25mm길이≥15m 폭≥0.25mm길이≥20m 폭≥0.25mm길이≥30m -
짧고 밝은 스트립(콘트라스트 많음) 폭≥0.25mm길이≥15m 폭≥0.25mm길이≥20m 폭≥0.25mm길이≥30m -
개별 결함 카테고리의 빈도가 평가기(15)에 공급된다. 평가기(15)는 결함 카테고리의 빈도, 유출 시 부식제의 온도(TA), 유입 시 부식제의 온도(TZ), 금속 스트립(2)의 속도(v), 부식제의 산 파라미터(cS), 부식제 중의 철 농도(cFe), 부식제의 난류 압력(p) 및 금속 스트립(2)의 특성(B)으로부터 유입 시 부식제의 온도에 대한 설정값(T*Z)을 결정한다.
평가기(15)는 바람직하게는 퍼지-평가기, 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기로 구현된다. 신경-퍼지-평가기로는 논문 "Neuro-Fuzzy", H.-P. Preuss, V. Tresp, VDI-보고서 113, ISBN 3-18-0911113-1, 1994, 페이지 89 내지 122에 따른 신경-퍼지-시스템이 사용된다.
유입 시 부식제의 온도에 대한 설정값(T*Z)이 조정기(14)에 공급된다. 조정기(14)는 유입 시 부식제의 온도(TZ) 및 유입 시 부식제 온도의 설정값(T*Z)에 따라 밸브(11)를 조절한다.
도 2는 도 1과 유사한 장치를 도시한다. 그러나, 설정값(T*B)이 조작자(21)에 의해 조정기(14)에 미리 주어진다. 평가기(15)에 의해 결정된, 유입 시 부식제 온도의 설정값(T*Z)이 조정기(14)내로 입력되지 않는다. 도 2에 따른 장치는 학습 알고리즘(23)을 포함한다. 상기 알고리즘(23)은 평가기(15)에 의해 결정된 유입 시 부식제 온도의 설정값(T*Z)에 따라, 조작자(21)에 의해 결정된 유입 시 부식제 온도의 설정값((T*B)에 따라, 그리고 부가의 에칭 파라미터, 즉 유입 시 부식제의 온도(TZ), 유출 시 부식제의 온도(TA), 금속 스트립(2)의 속도(v), 부식제의 산 파라미터(cS), 부식제의 철 농도(cFe), 에칭 장치에서 부식제의 난류 압력(p) 및 금속 스트립(2)의 특성(B)에 따라 결정된 신호를 조정기(14)에 공급한다.

Claims (12)

  1. 금속 스트립(2)이 에칭 장치(1)를 통과하고, 에칭 장치(1)에서 금속 스트립(2)이 부식제에 의해 에칭되며, 에칭 결과가 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)에 의존하는, 에칭 장치(1)에 의한 금속 스트립(2), 특히 롤링 스트립의 에칭 방법에 있어서,
    에칭 결과가 측정되고, 적어도 하나의 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)가 에칭 결과의 측정에 따라 에칭의 개선을 위해 자동으로 변동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p), 즉 유입 시 부식제의 온도(TZ), 유출 시 부식제의 온도(TA), 금속 스트립(2)의 속도(v), 부식제의 산 파라미터(cS), 부식제 중의 철 농도(cFe), 및 에칭 장치(1)에서 부식제의 난류 압력(p) 중 하나가 에칭의 개선을 위해 자동으로 변동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 부식제의 온도가 에칭의 개선을 위해 자동으로 변동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항, 2항 또는 3항에 있어서, 에칭 결과가 금속 스트립(2)의 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소의 측정에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 금속 스트립(2)의 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소가 분류되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 금속 스트립의 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소가 그 크기 및/또는 그 형상과 관련해서 분류되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)가 금속 스트립(2)의 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소에 따라 에칭을 개선시키기 위해 퍼지 평가기, 신경 회로망 및/또는 신경-퍼지-평가기에 의해 자동으로 변동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)가 금속 스트립(2)의 결함 및/또는 에칭되지 않은 장소의 분류에 따라 에칭을 개선시키기 위해 퍼지 평가기, 신경 회로망 및/또는 신경-퍼지-평가기에 의해 자동으로 변동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항 또는 8항에 있어서, 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기의 트레이닝을 위해, 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)가 에칭 장치(1)의 조작자(21)에 의해 세팅되고, 조작자(21)에 의해 결정된 파라미터(TZ*B, TA*B)가 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기에 의해 결정된 에칭 파라미터(T*Z, T*A)와 비교되고, 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기가 조작자에 의해 결정된 에칭 파라미터(TZ*B, TA*B) 및 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기에 의해 결정된 에칭 파라미터(T*Z, T*A) 사이의 편차를 줄이도록 트레이닝되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 금속 스트립(2)이 에칭 장치(1)를 통과하고, 에칭 장치(1)에서 금속 스트립(2)이 부식제에 의해 에칭되며, 에칭 결과가 에칭 파라미터(TZ, TA, v, cS, cFe, B, p)에 의존하는, 상기 항들 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치가 금속 스트립(2)의 결함 및 금속 스트립(2)의 에칭될 재료의 에칭되지 않은 장소를 측정하기 위한 측정 장치(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 장치가 금속 스트립(2)의 결함 또는 금속 스트립(2)의 에칭될 재료의 에칭되지 않은 장소를 분류하기 위한 분류기(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10항 또는 11항에 있어서, 상기 장치가 퍼지-평가기, 신경 회로망 또는 신경-퍼지-평가기로 형성된 평가기(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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