KR20200034480A - 도금량 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

에어나이프를 이용한 강판의 도금량 제어 장치는, 목표 도금량에 대한 제1 에어나이프 갭 및 최종 에어나이프 압력을 도출하고, 현재 에어나이프 압력에서 상기 목표 도금량을 달성하기 위한 제2 에어 나이프 갭을 도출하는 에어나이프 조건 도출부, 및 상기 제2 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량과 제어주기 동안의 에어나이프 압력 변동량에 기초한 갭 보상비율에 따라 최종 에어나이프 갭을 결정하는 에어나이프 압력 응답 보상부를 포함하고, 상기 제어주기는 상기 목표 도금량에 대한 에어나이프 조건을 갱신하는 주기일 수 있다.

Description

도금량 제어 장치 및 제어 방법{COATING CONTROL DEVICE AND METHOD}
본 개시는 도금량 제어 장치 및 도금량 제어 방법에 관한 것이다.
용융 도금 공정은 열연 혹은 냉연 강판 표면에 용융 금속을 도금 처리 하여 내식성/내마모성/내열성 등을 향상시킨 도금 강판을 생산하는 공정이다. 일 예로, 아연 도금 강판이 있으며, 아연 도금 강판은 가전기기, 자동차, 건축 등에 다양하게 사용된다.
아연 용융 도금 공정은 열처리,도금 등을 목적으로 하는 몇 개의 단위 섹션(section)으로 구성된다. 이 중 도금 섹션에서 강판은 용융 아연이 담겨있는 도금 포트(Zinc Pot), 에어나이프, 냉각 장치를 차례로 통과하고, 강판의 표면에 아연 도금층이 형성된다. 도금 섹션에서 에어나이프는 표면의 도금층 두께 또는 도금량을 제어하는 설비로, 도금량을 정확히 제어하기 위해 분사되는 기체(Air Jet) 의 압력과 강판과 에어나이프의 간격을 조정한다.
도금량 제어가 정확하지 않을 경우, 주문 도금량 보다 실제 도금량이 적은 것을 방지하기 위해 주문 도금량 보다 더 높은 목표 도금량으로 도금 공정이 수행되고, 불필요한 아연 소모가 발생한다. 이를 방지하기 위해서는 도금량 제어가 정확해야 하는데, 도금량은 도금층이 응고된 이후 측정되기 때문에 매우 큰 측정 지연이 발생한다. 따라서 일반적인 피드백 제어 성능에 한계가 있다.
종래의 도금량 제어는 주로 조업자의 수동 조업으로 이루어졌다. 근래에는 예측 모델 등을 이용한 에어나이프 제어로 자동화가 진행되는 추세에 있다. 도금량 제어의 자동화를 위해서는 제어 시스템에서 지시한 에어나이프 운전 조건이 설비에 신속 정확하게 반영되어야 한다. 그러나 에어나이프의 조업조건, 그 중 특히 목표 도금량이 변경될 때 압력은 현재의 값과 제어 목적치에 따라 반응이 느려 지시 값을 추종하는데 시간이 소요되고, 제어 오차도 비교적 큰 편이다.
에어나이프 도출 압력의 제어 반응을 보상할 수 있는 도금량 제어 장치 및 제어 방법을 제공하고자 한다.
발명의 한 특징에 따른 에어나이프를 이용한 강판의 도금량 제어 장치는, 목표 도금량에 대한 제1 에어나이프 갭 및 최종 에어나이프 압력을 도출하고, 현재 에어나이프 압력에서 상기 목표 도금량을 달성하기 위한 제2 에어 나이프 갭을 도출하는 에어나이프 조건 도출부, 및 상기 제2 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량과 제어주기 동안의 에어나이프 압력 변동량에 기초한 갭 보상비율에 따라 최종 에어나이프 갭을 결정하는 에어나이프 압력 응답 보상부를 포함하고, 상기 제어주기는 상기 목표 도금량에 대한 에어나이프 조건을 갱신하는 주기이다.
상기 에어나이프 압력 응답 보상부는, 상기 제어주기가 압력 응답 기간 이하인 경우, 상기 제어주기 동안의 상기 에어나이프 압력 변동량에 기초하여 상기 갭 보상비율을 산출하고, 상기 제어주기가 상기 압력 응답 기간 보다 긴 경우, 상기 갭 보상비율은 영으로 설정하며, 상기 압력 응답 기간은 상기 현재 에어 나이프 압력이 상기 최종 에어나이프 압력에 도달하는 기간일 수 있다.
상기 에어나이프 압력 응답 보상부는, 상기 제어주기가 상기 압력 응답 기간 이하인 경우, 상기 제어주기를 상기 압력 응답 기간으로 나눈 값에 기초하여 상기 갭 보상 비율을 산출할 수 있다.
상기 갭 보상 비율은 아래 수학식을 따르고,
(갭 보상 비율) = 1 - Tc/2Tp, (Tp >= Tc)
(갭 보상 비율) = 0, (Tp < Tc),
Tc는 상기 제어주기고, Tp는 상기 압력 응답 기간일 수 있다.
상기 에어나이프 압력 응답 보상부는, 상기 갭 보상량에 상기 갭 보상비율을 곱하고, 상기 곱한 값을 상기 제1 에어나이프 갭에 더해서 상기 최종 에어나이프 갭을 산출할 수 있다.
상기 에어나이프 압력 응답 보상부는, 상기 갭 보상량에 상기 갭 보상비율을 곱하고, 상기 곱한 값의 양자화한 결과를 상기 제1 에어나이프 갭에 더해서 상기 최종 에어나이프 갭을 산출할 수 있다.
상기 에어나이프 압력 응답 보상부는, 한 제어주기 내에서 에어나이프 압력 변화율이 소정의 임계 비율 이상인 경우, 현재 에어나이프 압력으로 상기 목표 도금량에 도달하기 위한 제3 에어나이프 갭을 도출하고, 상기 제3 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량과 상기 갭 보상비율에 따라 최종 에어나이프 갭을 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 에어나이프를 이용한 강판의 도금량 제어 방법은, 도금량 제어 장치가, 목표 도금량에 대한 제1 에어나이프 갭 및 최종 에어나이프 압력을 도출하는 단계, 상기 도금량 제어 장치가, 현재 에어나이프 압력에서 상기 목표 도금량을 달성하기 위한 제2 에어 나이프 갭을 도출하는 단계, 상기 도금량 제어 장치가, 상기 제2 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량을 산출하는 단계, 상기 도금량 제어 장치가, 제어주기 동안의 에어나이프 압력 변동량에 기초한 갭 보상비율을 산출하는 단계, 상기 도금량 제어 장치가, 상기 갭 보상량 및 상기 갭 보상비율에 기초하여 최종 에어나이프 갭을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제어주기는 상기 목표 도금량에 대한 에어나이프 조건을 갱신하는 주기일 수 있다.
상기 갭 보상비율을 산출하는 단계는, 상기 제어주기가 압력 응답 기간 이하인 경우, 상기 제어주기 동안의 상기 에어나이프 압력 변동량에 기초하여 상기 갭 보상비율을 산출하는 단계, 및 상기 제어주기가 상기 압력 응답 기간 보다 긴 경우, 상기 갭 보상비율은 영으로 설정하는 단계를 포함하고, 상기 압력 응답 기간은 상기 현재 에어 나이프 압력이 상기 최종 에어나이프 압력에 도달하는 기간일 수 있다.
상기 제어주기가 상기 압력 응답 기간 이하인 경우에서의 상기 갭 보상비율을 산출하는 단계는, 상기 제어주기를 상기 압력 응답 기간으로 나눈 값에 기초하여 상기 갭 보상 비율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 갭 보상 비율은, 아래 수학식을 따르고,
(갭 보상 비율) = 1 - Tc/2Tp, (Tp >= Tc)
(갭 보상 비율) = 0, (Tp < Tc),
Tc는 상기 제어주기고, Tp는 상기 압력 응답 기간일 수 있다.
상기 최종 에어나이프 갭을 결정하는 단계는, 상기 갭 보상량에 상기 갭 보상비율을 곱하고, 상기 곱한 값을 상기 제1 에어나이프 갭에 더해서 상기 최종 에어나이프 갭을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 최종 에어나이프 갭을 결정하는 단계는, 상기 갭 보상량에 상기 갭 보상비율을 곱하고, 상기 곱한 값의 양자화한 결과를 상기 제1 에어나이프 갭에 더해서 상기 최종 에어나이프 갭을 산출할 수 있다.
상기 도금량 제어 방법은, 한 제어주기 내에서 에어나이프 압력 변화율이 소정의 임계 비율 이상인 경우, 현재 에어나이프 압력으로 상기 목표 도금량에 도달하기 위한 제3 에어나이프 갭을 도출하는 단계, 및 상기 제3 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량과 상기 갭 보상비율에 따라 최종 에어나이프 갭을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예를 통해서 에어나이프 압력의 제어 반응을 보상할 수 있고, 이를 통해서 주문 도금량에 더 가깝게 작업이 가능하여 아연 소모를 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 도금 장치 및 도금량 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 도금량 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 갭 보상비율을 산출하는 방법을 설명하기 위해서 에어나이프 압력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 양자화에 관한 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시 예를 통해 개선된 효과를 나타낸 도금량, 에어나이프 압력, 및 에어나이프 갭의 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도금량 제어 시스템에서 도금량 제어를 위해 조정하는 인자는 에어나이프의 갭과 압력이다. 이 중 에어나이프의 갭은 모터-스크류 방식 등의 기계 장치로 제어되어 도금량 제어 시스템에서 제공하는 갭의 지시값을 빠른 응답 속도로 정확하게 추종한다. 그러나 압력의 경우 사용 유체에 따라 제어 방식이 다양하고, 제어 반응성이 느리며 오차도 비교적 크다. GI 강판 생산 방식 중 N2를 사용하는 경우, N2의 압력 응답이 느려 압력 보다 갭에 더 비중을 두어 제어할 수있다. GI 생산 시 N2를 사용하는 것이 통상적이나, 공기(AIR)를 사용하는 경우도 있다. 그러나 이 경우에도 압력 응답이 필요한 응답 속도에 비해 느리고, 성능이 개선된 블러워를 통해 N2를 사용하는 경우에도 압력 응답이 필요한 응답 속도에 비해 여전히 느리다.
실시 예에서는, 도금량 제어를 위한 압력 제어에서 발생되는 응답 지연 및 오차를 갭을 이용하여 보상한다.
도 1은 실시 예에 따른 도금 장치 및 도금량 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도금 장치(100)는 도금 포트(110), 와이핑부(120) 및 냉각부(130)를 포함한다. 실시예에서, 도금 장치(100)는 용융 아연 도금 장치일 수 있다.
도금 포트(110)는 강판(SS)을 용융 도금하기 위한 것으로, 도금 포트(110)로 안내된 강판(SS)은 도금 포트(110) 내에 배치된 싱크롤(sink roll)(111)을 지나면서 용융 금속(112)에 담겨 용융 도금 공정이 진행된다. 강판(SS)은 싱크롤(111)에 의해 진행 방향이 전환되어 도금 포트(110) 상부로 이동한다. 도금 포트(110) 내의 용융 금속(112)에 의해 표면이 도금된 강판(SS)은 도금 포트(110) 상부로 인출된다. 강판(SS)은 진행 방향을 따라 차례로 배치된 와이핑부(120) 및 냉각부(130)를 거쳐 도금 강판으로 제조된다. 냉각부(130)를 거쳐 냉각된 강판(SS)은 텐션롤(140)을 거쳐 후속 공정으로 진행된다.
실시예에서, 도금 용액은 아연, 아연 합금, 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금 등이 사용될 수 있다.
와이핑부(120)는 강판(SS)의 진행 방향을 따라 도금 포트(110) 후단에서 강판의 일면 또는 양면에 배치되어 강판의 도금 부착량을 제어한다. 와이핑부(120)는 에어 나이프(air knife)(121, 122)를 포함하며, 에어 나이프(121, 122)는 강판(SS) 표면에 부착된 도금층에 에어 나이프 갭만큼 이격된 거리에서 에어 나이프 압력으로 기체를 분사하여 도금 부착량을 조절한다. 예를 들면, 에어 나이프(121, 122)는 강판(SS) 폭방향으로 연장되고 내부에는 극저온 액체가 순환되는 바디를 가지고, 바디 선단에는 강판(SS)의 도금층에 대해서 에어 나이프 각도만큼 기울어진 팁(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있다. 에어 나이프로부터 분사되는 기체는 공기 또는 질소 등일 수 있다.
에어 나이프(121, 122) 각각은 도금량 제어 장치(200)로부터 생성된 제어 신호(AFC1, AFC2)에 따라 에어 나이프 갭 및 압력을 제어할 수 있다.
냉각부(130)는 강판(SS) 표면의 도금층에 미스트(mist) 분무 또는 공기(AIR) 분사를 통해 강판(SS)을 냉각할 수 있다. 예를 들면, 냉각체(131, 132)는 강판 폭방향으로 연장되고 내부에는 극저온 액체가 순환되며 강판 표면의 도금층에 가압되어 냉기를 가하는 냉각롤(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 냉각롤은 복수 개가 강판(SS)의 진행 방향을 따라 간격을 두고 다단으로 배치될 수 있다.
도금량 제어 장치(200)는 에어나이프 조건 도출부(210) 및 에어나이프 압력 응답 보상부 (220)를 포함한다.
에어나이프 조건 도출부(210)는 목표 도금량 및 조업 조건을 입력받고, 목표 도금량에 대한 제1 에어나이프 갭(g1) 및 최종 에어나이프 압력(pf)을 도출하고, 현재 에어나이프 압력에서 목표 도금량을 달성하기 위한 제2 에어 나이프 갭(g2)을 도출한다.
에어나이프 압력 응답 보상부(220)는 제어주기(Tc), 압력 응답 기간(Tp), 제1 및 제2 에어나이프 갭(g1, g2)을 수신하고, 제2 에어나이프 갭과 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량(g2-g1)과 갭 보상비율에 기초하여 최종 에어나이프 갭을 결정한다. 제어주기(Tc)는 목표 도금량에 대한 에어나이프 조건을 갱신하는 주기이다. 압력 응답 기간(Tp)은 현재 에어나이프 압력에서 목표 도금량에 대한 최종 에어나이프 압력까지 도달하는데 걸리는 기간이다.
갭 보상비율은 제어주기(Tc)가 압력 응답 기간(Tp) 이하인 경우, 제어주기(Tc) 동안의 에어나이프 압력 변동량에 기초하여 산출된다. 제어주기(Tc)가 압력 응답 기간(Tp) 보다 긴 경우의 갭 보상율은 '0'일 수 있다. 예를 들어, 에어나이프 조건 중 에어나이프 갭 및 에어나이프 압력이 제어주기(Tc)마다 갱신되는데, 직전 제어주기와 목표 도금량이 동일한 경우, 직전 주기의 에어나이프 갭 및 압력이 도출될 수 있다.
에어나이프 조건 도출부(210)는 도금량 예측 모델을 이용하여 목표 도금량에 대한 제1 에어나이프 갭(g1) 및 최종 에어나이프 압력(pf)을 도출할 수 있다.
도금량 예측 모델은 라인 속도, 에어 나이프 갭, 및 에어 나이프 압력 등과 같은 조업 조건을 입력으로 하고, 도금량을 출력으로 하는 함수로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 라인 속도(V), 에어 나이프(air knife) 갭(G), 에어 나이프 압력(P) 등을 입력으로 하고, 예측도금량(CP)을 출력으로 도출하는 함수인 수학식 1로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
CP=F(V, G, P, …)
에어나이프 조건 도출부(210)는 목표 도금량이 적용된 도금량 예측 모델을 역산하여 제1 에어나이프 갭(g1) 및 최종 에어나이프 압력(pf)을 도출할 수 있다.
그러나 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 회귀 모델에 의한 제어를 통해 제1 에어나이프 갭(g1) 및 최종 에어나이프 압력(pf)이 도출되거나, 축적된 조업 조건에서 현재 조업 조건과 유사한 조업 조건에 기초해 제1 에어나이프 갭(g1) 및 최종 에어나이프 압력(pf)이 도출될 수 있다.
에어나이프 압력 응답 보상부(200)는 제어주기와 압력 응답 기간을 비교한 결과에 기초하여 갭 보상비율을 결정할 수 있다. 도금 조업 중 에어나이프 압력은 최종 에어나이프 압력(p1)을 향해 계속 변동하고 있으므로, 제어주기(Tc)마다 갭 보상량을 100% 적용하면 제어주기(Tc) 동안 변동되는 에어나이프 압력이 반영되지 않는다. 그러면 실제 도금량이 목표 도금량으로 수렴하지 않고 그 차가 증가할 수 있다. 그러므로 제어주기와 압력 응답을 고려하여 갭 보상량을 결정한다.
이하, 도 2를 참조하여 실시 예에 따른 도금량 제어 장치의 최종 에어나이프 갭 산출 방법을 설명한다.
도 2는 실시 예에 따른 도금량 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 새로운 제어주기(Tc)가 시작되면(S0 단계), 에어나이프 조건 도출부(210)는 도금량 제어 모델을 이용하여 목표 도금량을 달성하기 위한 제1 에어나이프 갭(g1) 및 최종 에어나이프 압력(pf)을 도출한다(S1 단계). 이 때, 에어나이프 조건 도출부(210)에는 목표 도금량 및 조업 조건에 대한 데이터가 입력될 수 있다.
에어나이프 조건 도출부(210)는 도금량 제어 모델을 이용하여 현재 에어나이프 압력 조건에서 목표 도금량을 달성하기 위한 제2 에어나이프 갭(g2)을 도출한다(S2 단계).
이어서, 에어나이프 압력 응답 보상부(220)는 제2 에어나이프 갭(g2)에서 제1 에어나이프 갭(g1)을 차감하여 갭 보상량(g2-g1)을 산출한다(S3 단계).
한편, 에어나이프 압력 응답 보상부(220)는 제어주기(Tc)와 압력 응답 기간(Tp)을 비교한다(S4 단계).
S4 단계의 비교 결과, 제어주기(Tc)가 압력 응답 기간(Tp) 보다 긴 경우 갭 보상비율은 '0'이 된다(S5 단계). 그러면, 최종 에어나이프 갭(gf)은 제1 에어나이프 갭(g1)으로 설정된다(S6 단계).
S4 단계의 비교 결과, 제어주기(Tc)가 압력 응답 기간(Tp) 이하인 경우, 에어나이프 압력 응답 보상부(220)는 제어주기(Tc) 동안의 에어나이프 압력의 변동량에 기초하여 갭 보상비율을 산출한다(S7 단계).
도 3은 갭 보상비율을 산출하는 방법을 설명하기 위해서 에어나이프 압력 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3에서 'x'는 제어주기(Tc) 동안 에어나이프 압력의 변동량을 나타낸다. 실시 예에서는 제어주기(Tc)의 중간 시점(Tc/2)의 에어나이프 압력이 제어주기(Tc) 동안 에어나이프 압력의 변동량으로 설정된다. 이는 제어주기(Tc) 동안의 에어나이프 압력의 평균에 해당하는 값으로, 실시 예에 적용되는 일 예로서 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에서 'y'는 제어주기(Tc) 동안의 에어나이프 압력 변동과 에어나이프 압력(p1) 간의 차로, 실시 예에서는 갭 보상비율이 'y'에 따라 결정된다. 구체적으로, 갭 보상비율은 y:p1이고, 이를 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
(갭 보상비율) = 1-(Tc/2Tp)
제어주기(Tc)와 압력 응답 기간(Tp)을 비교한 결과에 따라 갭 보상비율을 정리하면 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
(갭 보상 비율) = 1 - Tc/2Tp, (Tp >= Tc)
(갭 보상 비율) = 0, (Tp < Tc)
에어나이프 압력 응답 보상부(220)는 S3 단계에서 산출된 갭보상량과 S7단계에서 산출된 갭 보상비율을 곱하여 최종 에어나이프 갭(gf)을 산출한다(S8 단계). S8 단계에서 산출된 최종 에어나이프 갭은 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
최종 에어나이프 갭(gf) = g1+(g2-g1)*(1 - Tc/2Tp)
이렇게 결정된 최종 에어나이프 갭(gf)은 최종 에어나이프 압력(pf)과 함께 에어나이프(121, 122) 중 대응하는 하나에 적용될 수 있다. 또는 두 에어나이프(121, 122) 모두에 동일하게 적용될 있다. 또는 다른 하나의 에어나이프에 대해서도 동일한 방식으로 생성된 다른 최종 에어나이프 갭 및 최종 에어나이프 압력이 적용될 수 있다.
에어나이프 갭 보상비율은 에어나이프로부터 분사되는 기체의 압력 응답성에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 압력 응답 기간이 상대적으로 짧은 공기를 사용한 경우에서는 갭 보상비율이 '0'일 수 있고, 압력 응답 기간이 긴 질소를 사용한 경우에서는 갭 보상비율이 '1 - Tc/2Tp'일 수 있다.
도금량 제어 장치(200)는 에어나이프 갭 보상에 의한 역효과를 최소화 하기 위하여, 제어주기(Tc) 내에서 에어나이프 압력 변화율이 임계 비율 이상인 경우, 제어주기(Tc)와 상관없이 현재 에어나이프 압력을 기준으로 목표 도금량에 도달하기 위한 에어나이프 갭을 다시 계산하여 적용할 수 있다.
에어나이프 압력이 제어주기 내에서 급격히 변하여 목표 압력에 가까워지는 경우가 있다. 이 경우에 현재 에어나이프 갭을 유지할 경우 갭 보상에 의한 역효과가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 제어주기(Tc) 내에서 에어나이프 압력 변화율이 임계 비율 이상인 경우에는, 제어주가(Tc)가 아직 경과하지 않았더라도, 현재 에어나이프 압력을 기준으로 다시 에어나이프 갭을 계산할 수 있다.즉, 아직 제어주기가 경과하지 않았으나, 에어나이프 압력 변화율이 임계 비율 이상인 경우, 현재 에어나이프 압력으로 목표 도금량에 도달하기 위한 에어나이프 갭을 새로 도출하고, 제1 에어나이프 갭과 새로 도출된 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량에 갭 보상비율을 곱하여 최종 에어나이프 갭을 산출할 수 있다.
또한, 갭 보상에 의한 최종 에어나이프 갭이 빈번하게 변화하여 에어나이프 갭을 조절하는 모터의 부하가 과도할 수 있다. 이를 방지하기 위해서 수학식 4에서, "(g2-g1)*(1 - Tc/2Tp)" 항목을 도 4와 같이 양자화(quantizing)하여 에어나이프 갭 조절 모터의 부하를 낮출 수 있다.
도 4는 양자화에 관한 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 입력인 "(g2-g1)*(1 - Tc/2Tp)" 항목의 값이 0~△일 때 출력은 △/2이고, 입력이 △~2△일 때 출력은 3△/2이며, 입력이 2△~3△일 때 출력은 5△/2이고, 입력이 3△~4△일 때 출력은 7△/2인 식의 양자화가 실시 예에 적용될 수 있다.
도 5는 실시 예를 통해 개선된 효과를 나타낸 도금량, 에어나이프 압력, 및 에어나이프 갭의 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 에어나이프 갭 보상 전에 비해서, 에어나이프 갭 보상 후의 도금량 편차가 급격히 감소함을 알 수 있다.
특히, 압력 헌팅이 발생하는 시점 T2에서도, 목표 도금량과 실제 도금량 간의 차(CP2)는 종래의 도금량 차(CP1)에 비해 훨씬 작다. 이는 에어나이프 갭 보상에 따라 시점 T1부터 에어나이프 갭이 gf1이기 때문이다. 즉, 압력 헌팅에 의해 에어나이프 압력이 감소하는 경우, 에어나이프 갭은 이를 보상하기 위한 값으로 도출된다. 그러면, 압력 헌팅에 관계 없이 목표 압력에 맞춰 에어나이프 갭이 도출되는 종래에 비해, 압력 변화에 따라 에어나이프 갭이 보상되므로, 압력 헌팅에 의한 급격한 도금량 편차를 에어나이프 갭 보상을 통해 감소시킬 수 있다.
종래 도금량 제어 시스템에서는, 에어나이프의 갭은 수초내에 지시값을 추종하고, 에어나이프 압력은 지시값까지 응답성에 따라 수십초에서 수분이 걸리는 문제가 있다. 즉, 실제 도금량이 목표 도금량을 추종하는데 걸리는 시간은 에어나이프 압력이 지시값을 추종하는 시간만큼 소요된다. 그러면, 목표 도금량에 대한 최적 에어나이프 갭과 압력을 계산하더라도, 실제 에어나이프 압력이 정확히 반영되지 않아 도금량 제어 정합성을 떨어뜨리는 결과가 발생하였다. 실시 예에서는 별도의 압력 제어 설비를 신설하는 것 없이 도금량 제어 정합성을 개선하고, 추가적인 비용이나 관리를 필요로 하지 않는 효과를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 도금 장치
200: 도금량 제어 장치
210: 에어나이프 조건 도출부
220: 에어나이프 압력 응답 보상부

Claims (14)

  1. 에어나이프를 이용한 강판의 도금량 제어 장치에 있어서,
    목표 도금량에 대한 제1 에어나이프 갭 및 최종 에어나이프 압력을 도출하고, 현재 에어나이프 압력에서 상기 목표 도금량을 달성하기 위한 제2 에어 나이프 갭을 도출하는 에어나이프 조건 도출부, 및
    상기 제2 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량과 제어주기 동안의 에어나이프 압력 변동량에 기초한 갭 보상비율에 따라 최종 에어나이프 갭을 결정하는 에어나이프 압력 응답 보상부를 포함하고,
    상기 제어주기는 상기 목표 도금량에 대한 에어나이프 조건을 갱신하는 주기인 도금량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에어나이프 압력 응답 보상부는,
    상기 제어주기가 압력 응답 기간 이하인 경우, 상기 제어주기 동안의 상기 에어나이프 압력 변동량에 기초하여 상기 갭 보상비율을 산출하고,
    상기 제어주기가 상기 압력 응답 기간 보다 긴 경우, 상기 갭 보상비율은 영으로 설정하며,
    상기 압력 응답 기간은 상기 현재 에어 나이프 압력이 상기 최종 에어나이프 압력에 도달하는 기간인 도금량 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에어나이프 압력 응답 보상부는,
    상기 제어주기가 상기 압력 응답 기간 이하인 경우,
    상기 제어주기를 상기 압력 응답 기간으로 나눈 값에 기초하여 상기 갭 보상 비율을 산출하는 도금량 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 갭 보상 비율은 아래 수학식을 따르고,
    (갭 보상 비율) = 1 - Tc/2Tp, (Tp >= Tc)
    (갭 보상 비율) = 0, (Tp < Tc),
    Tc는 상기 제어주기고, Tp는 상기 압력 응답 기간인 도금량 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어나이프 압력 응답 보상부는,
    상기 갭 보상량에 상기 갭 보상비율을 곱하고, 상기 곱한 값을 상기 제1 에어나이프 갭에 더해서 상기 최종 에어나이프 갭을 산출하는 도금량 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에어나이프 압력 응답 보상부는,
    상기 갭 보상량에 상기 갭 보상비율을 곱하고, 상기 곱한 값의 양자화한 결과를 상기 제1 에어나이프 갭에 더해서 상기 최종 에어나이프 갭을 산출하는 도금량 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에어나이프 압력 응답 보상부는,
    한 제어주기 내에서 에어나이프 압력 변화율이 소정의 임계 비율 이상인 경우,
    현재 에어나이프 압력으로 상기 목표 도금량에 도달하기 위한 제3 에어나이프 갭을 도출하고, 상기 제3 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량과 상기 갭 보상비율에 따라 최종 에어나이프 갭을 결정하는 도금량 제어 장치.
  8. 에어나이프를 이용한 강판의 도금량 제어 방법에 있어서,
    도금량 제어 장치가, 목표 도금량에 대한 제1 에어나이프 갭 및 최종 에어나이프 압력을 도출하는 단계,
    상기 도금량 제어 장치가, 현재 에어나이프 압력에서 상기 목표 도금량을 달성하기 위한 제2 에어 나이프 갭을 도출하는 단계,
    상기 도금량 제어 장치가, 상기 제2 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량을 산출하는 단계,
    상기 도금량 제어 장치가, 제어주기 동안의 에어나이프 압력 변동량에 기초한 갭 보상비율을 산출하는 단계,
    상기 도금량 제어 장치가, 상기 갭 보상량 및 상기 갭 보상비율에 기초하여 최종 에어나이프 갭을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제어주기는 상기 목표 도금량에 대한 에어나이프 조건을 갱신하는 주기인 도금량 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 갭 보상비율을 산출하는 단계는,
    상기 제어주기가 압력 응답 기간 이하인 경우, 상기 제어주기 동안의 상기 에어나이프 압력 변동량에 기초하여 상기 갭 보상비율을 산출하는 단계, 및
    상기 제어주기가 상기 압력 응답 기간 보다 긴 경우, 상기 갭 보상비율은 영으로 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 압력 응답 기간은 상기 현재 에어 나이프 압력이 상기 최종 에어나이프 압력에 도달하는 기간인 도금량 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어주기가 상기 압력 응답 기간 이하인 경우에서의 상기 갭 보상비율을 산출하는 단계는,
    상기 제어주기를 상기 압력 응답 기간으로 나눈 값에 기초하여 상기 갭 보상 비율을 산출하는 단계를 포함하는 도금량 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 갭 보상 비율은, 아래 수학식을 따르고,
    (갭 보상 비율) = 1 - Tc/2Tp, (Tp >= Tc)
    (갭 보상 비율) = 0, (Tp < Tc),
    Tc는 상기 제어주기고, Tp는 상기 압력 응답 기간인 도금량 제어 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 최종 에어나이프 갭을 결정하는 단계는,
    상기 갭 보상량에 상기 갭 보상비율을 곱하고, 상기 곱한 값을 상기 제1 에어나이프 갭에 더해서 상기 최종 에어나이프 갭을 산출하는 단계를 포함하는 도금량 제어 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 최종 에어나이프 갭을 결정하는 단계는,
    상기 갭 보상량에 상기 갭 보상비율을 곱하고, 상기 곱한 값의 양자화한 결과를 상기 제1 에어나이프 갭에 더해서 상기 최종 에어나이프 갭을 산출하는 도금량 제어 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    한 제어주기 내에서 에어나이프 압력 변화율이 소정의 임계 비율 이상인 경우,
    현재 에어나이프 압력으로 상기 목표 도금량에 도달하기 위한 제3 에어나이프 갭을 도출하는 단계, 및
    상기 제3 에어나이프 갭과 상기 제1 에어나이프 갭 간의 차인 갭 보상량과 상기 갭 보상비율에 따라 최종 에어나이프 갭을 결정하는 단계를 더 포함하는 도금량 제어 방법.
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