KR20040057746A

KR20040057746A - 용융도금에서 도금욕 알루미늄 농도의 고정밀 제어방법

Info

Publication number: KR20040057746A
Application number: KR1020020084538A
Authority: KR
Inventors: 김기원; 송길호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-02
Also published as: KR100931635B1

Abstract

본 발명은 용융도금 공정에서 순수 아연 인고트와 20% 알루미늄 농도 PMP (Pre-melting Pot)의 용액양을 실시간으로 조절하여 공급함으로써 도금욕의 알루미늄 농도를 일정하게 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 도금욕의 알루미늄 농도를 일정하게 제어하는 방법에 있어서, 도금욕의 탕면 높이와 알루미늄 농도를 소정의 시간간격으로 측정하고, 도금욕의 탕면 높이가 소정의 높이만큼 저하됐을 때 도금욕에 공급될 20% 알루미늄 농도의 PMP(Pre-melting Pot) 용액 양을 계산하고, 계산된 PMP 용액 양에 따라 순수 아연 인고트와 PMP 용액양을 조절하여 상기 도금욕에 공급하는 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법으로 이루어진다. 따라서 본 발명은 도금판의 아연 부착량을 일정하게 하여 도금판의 품질을 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

용융도금에서 도금욕 알루미늄 농도의 고정밀 제어방법{A Method for Precisely Controlling Al Concentration at CGL Zn Pot}

본 발명은 도금욕의 알루미늄 농도를 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 용융도금 공정에서 순수 아연 인고트와 20% 알루미늄 농도 PMP (Pre-melting Pot)의 용액양을 실시간으로 조절하여 공급함으로써 도금욕의 알루미늄 농도를 일정하게 제어하는 방법에 관한 것이다.

종래의 용융도금 공정에서 도금욕의 알루미늄 농도를 제어하는 방법으로서 도 1과 같이 조합 아연 인고트(3)를 투입하는 방법이 있다. 고체의 조합 아연 인고트(3)를 투입하는 방법은 일정시간 동안 작업할 도금판(1)의 데이터를 SCC (Supervisory Controlled Computer)(7)로부터 수신하여 도금욕(main bath)(2)의 알루미늄 농도가 일정하게 유지되도록 인고트 투입 컨베이어(4)상에 조합 아연 인고트(5)를 적절히 배열시킨다. 산업용 컴퓨터(9)는 SCC와 통신용모뎀(8)을 통해 연결되며 도금욕(2)의 탕면 높이가 일정 높이 이하로 저하될 경우 조합 아연 인고트(3)를 준비된 순서대로 도금욕(4)에 투입한다. 이 방식은 작업될 도금판(1)에 대한 정보를 알고, 작업조건을 미리 예측해서 투입될 조합 아연 인고트(3)를 준비하고, 적정한 시점에 투입하는 것이기 때문에 전체적인 작업 스케쥴이 변경되지 말아야 한다는 전제조건이 있다. 따라서 종래의 조합 아연 인고트(3)를 이용하는 방법은 중간에 작업 스케줄이 바뀌는 경우에 조합 아연 인고트(3) 투입량을 적절히 조절하지 못함으로써 도금욕(2)의 알루미늄 농도를 일정하게 제어하지 못하는 단점이 있다.

한편, 종래의 용융도금 공정에서 도금욕의 알루미늄 농도를 제어하는 다른 방법으로서 도금욕(2)에 조합 아연 인고트(3)를 투입시 온도편차에 의해드로스(dross)가 과다하게 발생되고, 용액의 확산이 지연되는 것을 방지하기 위해 도 2에서와 같이 도금욕(2) 앞에 고체상태의 조합 아연 인고트를 미리 녹여주는 PMP(12)를 이용하는 방법이 있다. 산업용 컴퓨터(9)는 도금욕 탕면 높이 측정 센서(13)와 알루미늄 농도 측정센서(16)의 측정값으로부터 PMP(12)의 용액을 도금욕(2)에 공급할 필요가 있다고 판단되면 직육면체 봉 구동장치(15)를 제어하여 직육면체 봉(14)에 의해 PMP(12)의 용액을 이송관(11)을 거쳐 도금욕(2)으로 공급한다. 종래의 PMP(12)를 이용한 도금욕(2)의 알루미늄 농도 제어방법은 PMP(12)가 1개이고, 항상 조합 아연 인고트가 용융되어 흘러넘치도록 함으로써 오버플로우(overflow) 방식을 이용한다. 이러한 방식에 의할 경우, PMP(12)는 도금욕(2)의 알루미늄 농도에 대하여 간접적인 제어만이 가능할 뿐이고, 이로 인하여 도금액 양에 대해서는 도금욕(2)의 도금액 높이를 일정하게 유지하지 못하게 되는 문제점이 있었다. 즉, PMP(12)가 1개이고, 용액의 공급방법이 오버플로우 방식이므로, 도금욕(2)에서 추가로 용액이 필요할 때 도금욕(2)에 투입되는 용액은 도금욕(2)에서 필요로 하는 용액이 아닌 기존에 조성된 용액이 되고, 도금욕(2)에서 필요로 하는 용액은 PMP(12)에 남게되는 것이다. 또한 투입되는 용액의 양을 조절함에 있어서 최소 조절단위가 조합 아연 인고트 1개의 무게인 1150Kg이나 된다. 이러한 방식은 알루미늄 농도를 제어하는데 많은 문제점을 야기시키고, 도금욕(2)의 알루미늄 농도 조절을 직접적 방식이 아닌 간접적 방식으로 행하므로, 도금욕(2)의 도금액 변화에 빠르고 정확하게 대처할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 점을 개선하기 위해 외국 선진사에는 알루미늄을 따로 공급하고, 아연을 따로 공급하는 포트(pot)를 구성하여 도금욕에서 혼합하는 방법도 공지가 되었으나, 실제 알루미늄양이 아연양보다 극소량이기 때문에 투입을 할 때 알루미늄에 조금만 손실이 있어도 문제가 발생할 수 있으며, 도금욕내에서 알루미늄의 확산에도 문제가 발생하게 된다(JP011657753)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 순수 아연 인고트와 20%의 Al 농도를 가진 PMP의 용액양을 실시간으로 조절하여 도금욕에 투입함으로써 도금욕의 알루미늄 농도를 정확하게 제어할 수 있는 방법을 제공한다.

도 1은 종래의 조합 인고트를 이용한 도금욕 알루미늄 농도 제어방법의 개략도;

도 2는 종래의 PMP를 이용한 도금욕 알루미늄 농도 제어방법의 개략도;

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법의 개략도; 및

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법의 동작 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 도금욕 4: 인고트 투입 컨베이어

9: 산업용 컴퓨터 12: PMP

11: 이송관 13: 탕면 높이 측정 센서

14: 직육면체 봉 15: 직육면체 봉 구동장치

21: 순수 아연 인고트 22: 컨베이어 구동장치

본 발명은 도금욕의 알루미늄 농도를 일정하게 제어하는 방법에 있어서, 도금욕의 탕면 높이와 알루미늄 농도를 소정의 시간간격으로 측정하고, 도금욕의 탕면 높이가 소정의 높이만큼 저하됐을 때 도금욕에 공급될 20% 알루미늄 농도의 PMP(Pre-melting Pot) 용액 양을 계산하고, 계산된 PMP 용액 양에 따라 순수 아연 인고트와 PMP 용액양을 조절하여 상기 도금욕에 공급하는 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법으로 이루어진다.

바람직하게는, 계산된 PMP 용액 양이 양의 값인 경우, 순수 아연 인고트 100Kg 1개와 계산된 PMP 용액 양을 도금욕에 공급한다.

바람직하게는, 계산된 PMP 용액 양이 0이거나 음의 값인 경우, 순수 아연 인고트 100Kg 1개를 상기 도금욕에 공급한다.

바람직하게는, 소정의 높이는 순수 아연 인고트 100Kg 용량에 해당하는 높이이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법의 개략도이다. 인고트 투입 컨베이어(4)에는 순수 아연 인고트(21)가 놓여 있다. 순수 아연 인고트(21)의 무게는 알루미늄 농도 제어의 정밀성 측면에서 100Kg이 바람직하다. PMP(12)에는 20%알루미늄을 포함한 아연이 녹아 있으며, 온도는 도금욕(2)의 온도와 같은 460??가 유지된다. PMP(12)의 용액이 온도를 보존한 채로 도금욕(2) 안으로 침투되도록 PMP(12)로부터 도금욕(2)을 연결하는 이송관(11)에 보열장치가 설치되어 있다. 도금욕(2)에 담겨 있는 도금액의 알루미늄 농도는 통상 18%이다.

알루미늄 농도 측정센서(16)는 일정 시간간격 예를 들어 매분단위로 도금욕(2)의 알루미늄 농도를 측정하여 산업용 컴퓨터(9)에 측정값을 보낸다. 탕면 높이 측정센서(13)역시 일정시간 간격으로 도금욕의 탕면 높이를 측정하여 산업용 컴퓨터(9)에 측정값을 보낸다. 산업용 컴퓨터(9)는 입력된 알루미늄 농도와 탕면 높이를 바탕으로 도금욕(2)의 탕면 높이가 일정 높이 이하로 저하됐을 때 즉, 도금욕(2)의 용량이 인고트 한 개만큼 저하됐을 때 도금욕(2)에 첨가될 새로운 알루미늄 농도를 계산하고, 계산된 알루미늄 농도를 맞추기 위해 도금욕(2)에 공급되어야 할 PMP(12)의 양을 수학식 1에 의해 계산한다.

Nz=[{Cp + lw}Wc - Cp Cc}/{Pp-Wc}

여기서, Nz는 도금욕(2)에 공급되어야 할 PMP(12) 용액 양, Cp는 현재 도금욕(2) 도금액 용량, lw는 순수 아연 인고트(21) 중량으로서 100Kg, Cc는 현재 도금욕(2) 도금액의 알루미늄 농도, Pp는 PMP(12) 용액의 알루미늄 농도로서 0.2(20%), Wc는 도금욕(2) 도금액의 원하는 알루미늄 농도이다.

Nz는 양의 값, 0, 또는 음의 값을 가질 수 있다. Nz가 양의 값인 경우, 산업용 컴퓨터(9)는 컨베이어 구동 장치(22)를 제어하여 인고트 투입 컨베이어(4)에 의해 순수 아연 인고트(21) 100Kg 1개를 도금욕(2)에 집어넣는다. 또한 산업용 컴퓨터(9)는 직육면체 봉 구동장치(15)를 제어하여 직육면체 봉(14)에 의해 Nz값 만큼의 PMP(12)의 용액 양을 도금욕(2)에 이송관(11)을 통하여 공급한다.

Nz가 0이거나 음의 값이면 현재의 도금욕(2) 도금액의 알루미늄 농도가 높은 경우를 의미한다. Nz가 0인 경우, 산업용 컴퓨터(9)는 컨베이어 구동 장치(22)를 제어하여 인고트 투입 컨베이어(4)에 의해 순수 아연 인고트(21) 100Kg 1개를 도금욕(2)에 집어넣는다. Nz가 0이므로 산업용 컴퓨터(9)는 도금욕(2)에 별도로 PMP(12) 용액을 공급하지 않는다. Nz가 음의 값인 경우는 현재 도금욕(2) 도금액의 알루미늄 농도가 너무 높아 적정 알루미늄 농도를 유지하기 위해서는 1개보다 많은 순수 아연 인고트(21)가 필요한 경우이다. 그러나, 도금욕(2) 도금액 용량이 순수 아연 인고트(21) 1개만큼 감소했을 때 순수 아연 인고트(21)와 PMP(12)의 용액을 첨가하는 것이기 때문에 추가로 순수 아연 인고트(21)를 첨가할 경우 도금욕(2)이 넘치는 경우가 발생한다. 따라서, Nz가 음의 값이더라도, 부족분의 순수 아연 인고트(21)에 대해서는 차후에 도금욕(2)의 탕면 높이가 저하되어 도금욕(2)의 알루미늄 농도를 조절할 때에 투입한다. 대부분 Nz가 0이거나 음의 값인 경우는 GI에서GA로 작업 모드를 변경할 경우에 발생한다. 그러나 작업 모드를 변경할 경우는 긴 시간을 두고 농도를 조절하기 때문에 충분히 상황에 대처할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 도금욕 알루미늄 농도 제어방법의 동작 흐름도이다.

전술한 바와 같이, 도금욕(2)의 알루미늄 농도 및 도금액의 높이를 측정한다(S1). 소모된 도금액 양이 순수 아연 인고트(21) 100Kg 1개보다 큰 지를 판별한다(S2). 소모된 도금액 양이 순수 아연 인고트(21) 100Kg 1개보다 작으면 도금욕 알루미늄 농도 및 도금액 높이를 반복해서 측정한다. 소모된 도금액 양이 순수 아연 인고트(21) 100Kg 1개보다 크면 도금욕(2)에 공급될 PMP(12)의 용액양을 계산하여 0보다 큰 지를 판별한다(S3). 도금욕(2)에 공급될 PMP(12)의 용액양이 양이면 계산된 PMP(12)의 용액양 및 순수 아연 인고트 100Kg 1개를 도금욕(2)에 공급한 후 도금욕의 알루미늄 농도 및 도금액의 높이를 다시 측정한다(S4). 만약 도금욕에 공급될 PMP(12)의 용액양이 음이거나 0이면 순수 아연 인고트 100Kg 1개를 도금욕(2)에 공급한 후 도금욕의 알루미늄 농도 및 도금액의 높이를 다시 측정한다(S5). 도금욕(2)의 알루미늄 농도 제어는 도금욕(2)의 용액양과 알루미늄 농도 변화에 따라서 반복적으로 수행된다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 이러한 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

본 방법은 순수 아연 인고트와 20%의 Al 농도를 가진 PMP의 용액양을 실시간으로 조절하여 도금욕에 투입함으로써 도금욕의 알루미늄 농도를 정확하게 제어한다. 따라서 도금판의 아연 부착량을 일정하게 하여 도금판의 품질을 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims

도금욕의 알루미늄 농도를 일정하게 제어하는 방법에 있어서,

상기 도금욕의 탕면 높이와 알루미늄 농도를 소정의 시간간격으로 측정하고,

상기 도금욕의 탕면 높이가 소정의 높이만큼 저하됐을 때 상기 도금욕에 공급될 20% 알루미늄 농도의 PMP(Pre-melting Pot) 용액 양을 계산하고,

상기 계산된 PMP 용액 양에 따라 순수 아연 인고트와 PMP 용액양을 조절하여 상기 도금욕에 공급하는 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법.
제 1항에 있어서, 상기 도금욕에 공급될 20% 알루미늄 농도의 PMP용액 양은 하기식에 의해 구해지는 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법.

Nz=[{Cp + lw}Wc - Cp Cc}/{Pp-Wc}

(단, Nz는 도금욕에 공급되어야 할 PMP 용액의 양, Cp는 현재의 도금욕 용량, lw는 순수 아연 인고트 중량, Cc는 현재의 도금욕 알루미늄 농도, Pp는 PMP(12)의 알루미늄 농도로서 0.2(20%), Wc는 도금욕(2)의 원하는 알루미늄 농도)
제 1항에 있어서, 상기 계산된 PMP 용액 양이 양의 값인 경우, 상기 순수 아연 인고트 100Kg 1개와 상기 계산된 PMP 용액 양을 상기 도금욕에 공급하는 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법.
제 1항에 있어서, 상기 계산된 PMP 용액 양이 0이거나 음의 값인 경우, 상기 순수 아연 인고트 100Kg 1개를 상기 도금욕에 공급하는 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법.
제 1항에 있어서, 상기 소정의 높이는 상기 순수 아연 인고트 100Kg 용량에 해당하는 높이인 도금욕의 알루미늄 농도 제어방법.