KR20220163733A - Control Method of Coating Weight of molten metal in Continuous Hot Dip Coating Line - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속판이 용융 금속이 들어있는 욕조를 통과할 때 도금되는 단위 면적당 도금질량을 실시간으로 조절할 수 있는 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling the coating weight of a continuous molten metal facility capable of adjusting the coating mass per unit area coated in real time when a metal plate passes through a bath containing molten metal.
일반적으로 연속 용융도금 설비는 스나우트(Snout)와, 코팅욕조 내의 침지롤로 구성되며, 산세아연도금라인(PGL), 연속아연도금라인(CGL) 등에 주로 적용된다.In general, continuous hot-dip plating equipment consists of a snout and a dip roll in a coating bath, and is mainly applied to pickling galvanizing lines (PGL) and continuous galvanizing lines (CGL).
이러한 연속 용융도금 설비는 가열로(Furnace)를 통과한 금속 띠(Strip)를 용융 금속 욕조에 연속적으로 침지시킴으로써 도금층을 형성하고, 에어나이프(Air knife)에 의하여 도금량 또는 두께가 조절된 후, 조질 압연기(SPM) 및 형상 교정기(T/L) 등을 거치면서 금속 띠를 코팅하여 도금층을 형성하는 장치이다.In this continuous hot-dip plating facility, a metal strip passed through a furnace is continuously immersed in a molten metal bath to form a coating layer, and after the coating amount or thickness is adjusted by an air knife, tempering It is a device that forms a plating layer by coating a metal strip while going through a rolling mill (SPM) and a shape corrector (T/L).
이러한 연속 용융도금 설비에 있어서, 용융 금속 욕조를 통과하여 나오는 강판(S)에 묻어 올라오는 용융 도금 물질은 욕조 표면 상부에 설치되어 있는 에어나이프에 의하여 소정의 두께로 깎여진다.In such a continuous hot-dip plating facility, the hot-dip plating material coming up on the steel sheet S passing through the molten metal bath is cut to a predetermined thickness by an air knife installed on the top of the bath surface.
즉, 용융 도금층의 두께는 라인에 설치되어 사용하는 에어나이프의 분사 압력과 노즐과 금속판 사이의 거리에 따라 달라지며, 또한 금속판의 이송속도 등에 따라 달라진다. 실 조업에서는 이송중인 강판에 대하여 목표 도금 두께가 결정되어 있으며, 이송속도도 정해져 있다. 따라서 설정된 이송속도에 대하여 도금 두께를 맞추기 위해 강판과 강판사이의 거리 또는 에어나이프의 압력을 조절하게 된다.That is, the thickness of the hot-dip plating layer depends on the spray pressure of the air knife installed and used in the line and the distance between the nozzle and the metal plate, and also depends on the conveying speed of the metal plate. In actual operation, the target coating thickness is determined for the steel plate being transported, and the transport speed is also determined. Therefore, the distance between the steel plates or the pressure of the air knife is adjusted to match the plating thickness with respect to the set feed rate.
강판 표면에 묻어 있는 도금층은 아직 용융 상태이므로 에어나이프 후단에서 도금층의 두께를 정확하게 측정하는 기술은 아직 정립되지 않은 상태이다. 즉 응고되지 않는 용융 도금 금속의 두께를 측정할 수 있는 적절한 측정기가 아직 기술적으로 실용화 되지 못해 이 시점에서의 도금 두께를 알 수 없다.Since the plating layer buried on the surface of the steel sheet is still in a molten state, a technology for accurately measuring the thickness of the plating layer at the rear end of the air knife has not yet been established. That is, since an appropriate measuring device capable of measuring the thickness of non-solidified hot-dip metal has not yet been technically put into practical use, the plating thickness at this point cannot be known.
현재 운용 중인 도금 두께 측정기는 상온 상태 측정 방식이며, 용융 금속 도금층이 충분히 냉각되는 지점인 하류 지점(약 100m 이상 후단)에 설치되어 운용된다. 따라서 금속판이 에어나이프 지점에서 일정 시간 동안 이송되어 하류의 도금 두께 센서 위치에 도달하는 시점이 되어야 비로소 도금 두께를 측정할 수 있다. 이에 새로운 도금량이 설정되는 시점에서 이 도금량을 맞추기 위해 거리 또는 압력을 변경하더라도 그 결과를 바로 알 수 없고, 일정 시간이 지나서야 센서를 통하여 알 수 있다.The plating thickness meter currently in operation is a room temperature measurement method, and is installed and operated at a downstream point (about 100m or more rear end), which is a point where the molten metal plating layer is sufficiently cooled. Therefore, the plating thickness can be measured only when the metal plate is transported from the air knife point for a certain period of time and reaches the downstream plating thickness sensor position. Therefore, even if the distance or pressure is changed to match the coating amount at the time when the new coating amount is set, the result cannot be known immediately, and can be known through the sensor only after a certain period of time.
이러한 이유로서, 통상적으로 사용되는 실시간 피드백 제어 실행이 불가능하여 이 시간 동안에는 조업자의 경험이나 경험적으로 도출된 관계식을 이용하여 거리나 압력을 설정하는 수밖에 없게 된다. 변경된 거리나 압력이 적용된 시점의 강판이 센서의 위치에 도달하는 순간에 변경된 조건에 대한 도금 두께를 확인하게 된다.For this reason, real-time feedback control, which is commonly used, cannot be executed, and during this time, the operator has no choice but to set the distance or pressure using the operator's experience or a relational expression derived empirically. The plating thickness for the changed condition is checked at the moment when the steel plate reaches the position of the sensor at the time when the changed distance or pressure is applied.
여기서 주된 관점은 도금 두께의 오차를 최소화하여 목표 도금량을 맞추어 도금 품질을 유지하는 것이다.The main point of view here is to minimize the error of the plating thickness and maintain the plating quality by matching the target plating amount.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,The present invention has been made to solve the above problems,
용융도금 공정에서의 도금 두께의 정확도는 강판의 품질 및 생산 원단위 절감에 직결되는데, 도금 두께는 주어진 이송속도에 대하여 거리와 압력을 정확하게 설정해야 얻을 수 있으며, 주어진 조업조건 즉, 도금 두께와 이송속도에 대하여 실시간으로 거리와 압력을 정확하게 도출하기 위한 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The accuracy of coating thickness in the hot-dip plating process is directly related to the quality of the steel sheet and the reduction in production cost. The coating thickness can be obtained only when the distance and pressure are accurately set for a given feed rate, and given operating conditions, that is, the coating thickness and feed rate The object of the present invention is to provide a method for controlling the coating weight of a continuous molten metal facility to accurately derive the distance and pressure in real time.
본 발명에 따른 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법은 (a) 도금량 추정 모델식을 사용하여 목표 도금량에 대한 조업 설정치를 산출하기 위해 에어나이프의 분사압력에 대한 압력운용범위와, 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리에 대한 거리운용범위를 설정하고, 상기 거리운용범위 내에서 기준거리를 설정하는 단계; (b) 분사압력 추정 모델식에 상기 기준거리를 대입하여 분사압력 값을 연산한 후, 연산된 분사압력 값이 상기 압력운용범위 내에 있는 경우 상기 도금량 추정 모델식에 의하여 산출된 목표 도금량으로 도금량 제어를 실행하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 분사압력 값이 상기 압력운용범위를 벗어나는 경우 압력운용범위의 상한 값 또는 하한 값으로 조업 설정 분사압력 값으로 고정시키는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 압력운용범위의 상한 값 또는 하한 값을 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리 추정 모델식에 대입하여 에어나이프 노즐과 강판간 거리를 연산하는 단계; (e) 상기 거리 추정 모델식에 의하여 연산된 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리가 상기 거리운용범위 내에 있는 경우 상기 금량 추정 모델식에 의하여 산출된 목표 도금량으로 도금량 제어를 실행하는 단계; 및 (f) 상기 거리 추정 모델식에 의하여 연산된 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리가 상기 거리운용범위를 벗어나는 경우 상기 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리를 상기 거리운용범위의 상한 값 또는 하한 값으로 고정시키고, 상기 도금량 추정 모델식에 의하여 산출된 목표 도금량으로 도금량 제어를 실행하는 단계;를 포함하여 이루어진다.The method for controlling the coating weight of a continuous molten metal facility according to the present invention includes (a) a pressure operating range for the spray pressure of an air knife, an air knife nozzle, and a steel plate in order to calculate an operating set value for a target coating weight using a coating weight estimation model formula; setting a distance operation range for the distance between the spaces and setting a reference distance within the distance operation range; (b) After calculating the spray pressure value by substituting the reference distance into the spray pressure estimation model formula, if the calculated spray pressure value is within the pressure operating range, the coating amount is controlled by the target coating amount calculated by the coating weight estimation model formula. executing; (c) fixing the operation setting injection pressure value as the upper or lower limit of the pressure operation range when the injection pressure value in step (b) is out of the pressure operation range; (d) calculating the distance between the air knife nozzle and the steel plate by substituting the upper or lower limit of the pressure operation range in step (c) into a model formula for estimating the distance between the air knife nozzle and the steel plate; (e) if the distance between the air knife nozzle calculated by the distance estimation model formula and the steel plate is within the distance operating range, executing coating weight control with the target coating weight calculated by the gold weight estimation model formula; And (f) when the distance between the air knife nozzle and the steel plate calculated by the distance estimation model formula is out of the distance operating range, the distance between the air knife nozzle and the steel plate is fixed at the upper limit value or the lower limit value of the distance operating range , the step of executing coating weight control with the target coating weight calculated by the coating weight estimation model formula.
본 발명에 따른 상기 도금량 추정 모델식은 수학식 1로 정의되는 것을 특징으로 한다.The coating weight estimation model equation according to the present invention is characterized in that it is defined by
――――――수학식 1 ――――――
여기서, P : 에어나이프의 분사압력, Pa : 주변 대기압, Cw : 도금 두께, V : 라인 이송속도, L : 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리, H : 에어나이프 노즐과 탕면사이의 거리Here, P: air knife spray pressure, Pa: surrounding atmospheric pressure, Cw: coating thickness, V: line feed speed, L: distance between air knife nozzle and steel plate, H: distance between air knife nozzle and molten metal surface
m : 에어나이프 분사 유체의 기체상수( = 1.4 ), K : 상수, α : 속도 영향지수, β : 압력 영향지수, γ : 거리 영향지수 δ : 높이 영향지수m: gas constant of air knife injection fluid (= 1.4), K: constant, α: velocity influence index, β: pressure influence index, γ: distance influence index δ: height influence index
본 발명에 따른 상기 분사압력 추정 모델식은 수학식 2로 정되는 것을 특징으로 한다.The injection pressure estimation model equation according to the present invention is characterized in that it is defined by
――――――수학식 2 ――――――
본 발명에 따른 상기 거리 추정 모델식은 수학식 3으로 정의되는 것을 특징으로 한다.The distance estimation model equation according to the present invention is characterized in that it is defined by Equation 3.
――――――수학식 3 ――――――Equation 3
본 발명에 따른 상기 도금량 추정 모델식에 대한 적중률을 높이기 위해 최근 일정기간 동안 조업한 실적치를 이용한 학습을 통해 상기 도금량 추정 모델식 함에 내포된 지수 α, β, γ, δ 및 계수 K를 수학식 4에 의하여 최적화하는 것을 특징으로 한다.In order to increase the hit rate for the coating weight estimation model formula according to the present invention, the exponents α, β, γ, δ and coefficient K included in the coating weight estimation model formula are calculated through learning using performance values operated for a certain period of time in Equation 4 It is characterized by optimizing by.
――――――수학식 4 ――――――Equation 4
여기서,here,
Cw' = Ln (Cw), , L' = Ln (L), H'= Ln(H), K'= Ln(K)Cw' = Ln (Cw), , L' = Ln (L), H' = Ln (H), K' = Ln (K)
본 발명에 따른 상기 압력운용범위는 0.3bar ~ 0.7bar로 하고, 상기 거리운용범위는 7mm ~ 13mm로 하며, 상기 기준거리는 10mm로 설정되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the pressure operation range is 0.3 bar to 0.7 bar, the distance operation range is 7 mm to 13 mm, and the reference distance is set to 10 mm.
본 발명에 따른 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법은 주어진 조업 조건에 대하여 도금 두께를 목표한 값으로 정확하게 조절하게 되어 도금 강판의 품질 및 작업 원단위를 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The method for controlling the coating amount of a continuous molten metal facility according to the present invention accurately adjusts the coating thickness to a target value for a given operating condition, so that the quality of the coated steel sheet and the cost of work can be reduced.
또한 본 발명은 전용 제어 시스템에 의하여 실현되므로 조업자의 개입이 불필요하며, 항상 균일한 정확도를 얻을 수 있다. In addition, since the present invention is realized by a dedicated control system, operator's intervention is unnecessary, and uniform accuracy can always be obtained.
도 1은 본 발명에 따른 연속 용융금속 설비를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 의한 연속 용융금속 설비에 의한 도금 과정을 나타내는 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 연속 용융금속 설비의 도금량 제어시스템을 나타내는 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 도금량 제어방법을 나타내는 논리흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 도금량 제어시스템의 제어 과정을 나타내는 개략도.1 is a perspective view showing a continuous molten metal facility according to the present invention;
Figure 2 is a conceptual diagram showing the plating process by the continuous molten metal equipment according to Figure 1;
3 is a conceptual diagram showing a coating weight control system of a continuous molten metal facility according to the present invention;
4 is a logic flow diagram showing a coating weight control method according to the present invention;
Figure 5 is a schematic diagram showing the control process of the coating weight control system according to the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.In order to explain the present invention and the operational advantages of the present invention and the objectives achieved by the practice of the present invention, the following describes a preferred embodiment of the present invention and references it.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시례를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.First, the terms used in this application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention, and singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, in this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other It should be understood that the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법을 구현하기 위한 연속 용융금속 라인의 도금 두께 제어시스템은 다음과 같이 구성된다.As shown in FIGS. 1 to 5, the system for controlling the coating thickness of a continuous molten metal line for implementing the method for controlling the coating weight of a continuous molten metal facility according to the present invention is configured as follows.
강판(S) 위에 묻어 있는 도금 물질을 깎아 내는 에어나이프(10)와, 에어나이프(10)의 분사유체용 배관에 장착되어 분사압력을 실시간으로 측정하는 압력측정센서(20)와, 에어나이프(10)의 후단에 배치되어, 금속판에 도금된 물질이 응고된 상태에서 도금 두께(Cw_fb)를 실시간으로 측정하는 상온용 도금 두께 측정센서(50)(이하 '도금량 측정센서'라 함)와, 에어나이프와 강판 간의 거리를 조절하는 거리조절장치(30)와, 탕면으로부터의 에어나이프의 높이를 조정하는 높이조절장치(40)를 포함하여 구성된다.An
또한 도금량 추정 모델식으로부터 압력 및 거리를 실시간으로 연산하고, 기존 조업 데이터를 사용하여 소정의 학습을 거쳐 새로운 도금량 추정 모델식을 도출하는 연산기(70)와, 강판(S)이 에어나이프(10) 지점에서 도금량 측정센서(50) 위치까지 이송하는데 소요되는 시간을 산정하고, 압력측정센서(20)-도금량 측정센서(50)-거리측정센서 등 각종 센서로부터 신호를 수집 저장하고, 수집된 데이터를 연산기(70)로 실시간으로 전달하며, 연산기(70)로부터 전달된 압력 설정치와 거리설정치를 실시간으로 제어하는 주제어기(60)를 포함하여 구성된다.In addition, the
상기한 바와 같이 구성된 도금 두께 제어시스템은 분사부가 분사유체를 강판(S)의 표면에 일정 압력으로 분사하여 도금층을 깍아낸다. 이러한 분사부는 분사 노즐을 갖춘 에어나이프(10)와, 에어나이프의 분사 노즐 챔버에 소정의 압력을 유지하기 위하여 분사유체를 보내주는 송풍기 또는 압력제어 밸브(80)로 구성된다.In the plating thickness control system configured as described above, the spraying unit sprays the spraying fluid on the surface of the steel sheet S with a certain pressure to cut off the plating layer. This injection unit is composed of an
또한 주제어기(60)에 압력 설정값이 입력되면 압력제어기(61)는 송풍기 또는 압력제어 밸브(80)를 제어함으로써 분사유체가 에어나이프(10)를 통하여 일정 압력으로 분사될 수 있도록 한다.In addition, when the pressure setting value is input to the
이때, 압력제어기(61)는 압력측정센서(20)에 의하여 측정되는 압력을 실시간으로 피드백 받아 송풍기 또는 압력제어 밸브(80)를 사용하여 설정된 압력과 동일하도록 제어하게 된다. At this time, the
본 발명에서 도금량(Cw), 라인 이송속도(V)(이하 '이송속도'라 함), 에어나이프(10)의 분사압력(P)(이하 '분사압력'이라 함), 에어나이프(10)와 강판)(S)간의 거리(L)(이하 '거리'라고 함) 및 탕면으로부터의 에어나이프(10)의 높이(H)(이하 '높이'라고 함) 등의 관계를 나타내는 도금량 추정 모델식은 수학식 1과 같다.In the present invention, the coating amount (Cw), the line conveying speed (V) (hereinafter referred to as 'feeding speed'), the spray pressure (P) of the air knife 10 (hereinafter referred to as 'injection pressure'), the
여기서, P : 에어나이프의 분사압력, Pa : 주변 대기압, Cw : 도금 두께, V : 라인 이송속도, L : 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리, H : 에어나이프 노즐과 탕면사이의 거리이고, m : 에어나이프 분사 유체의 기체상수( = 1.4 ), K : 상수, α : 속도 영향지수, β : 압력 영향지수, γ : 거리 영향지수 δ : 높이 영향지수이다.Here, P: air knife injection pressure, Pa: surrounding atmospheric pressure, Cw: plating thickness, V: line transfer speed, L: distance between air knife nozzle and steel plate, H: distance between air knife nozzle and molten metal surface, m: The gas constant of the fluid sprayed with the air knife (= 1.4), K: constant, α: velocity influence index, β: pressure influence index, γ: distance influence index, δ: height influence index.
상기 도금량 추정 모델식은 유체공학적 해석을 통하여 유도되었으며, 해당 에어나이프에 대하여 동일한 시점에 측정된 이동속도(V), 도금량 설정치(Cw), 분사압력(P), 거리(L) 및 높이(H)로 이루어진 많은 조업 실적치(Cw_fb)를 사용하여 함수에 내재된 지수 α, β, γ, δ, 그리고 계수 K를 추정하게 된다.The coating weight estimation model was derived through fluid engineering analysis, and the moving speed (V), coating weight setting value (Cw), spray pressure (P), distance (L) and height (H) measured at the same time for the air knife The exponents α, β, γ, δ, and the coefficient K inherent in the function are estimated using many operating performance values (Cw_fb) consisting of .
실조업에서는 강종 및 강판크기(두께, 폭)에 따라 라인 이송속도(V)가 정해져 있으며, 또한 각각 강판(S)에 대하여 목표 도금량(Cw_ref)이 정해져 있다. 아울러 에어나이프의 높이(H)는 조업 경험에 따라 적정하게 설정될 수 있다.In actual operation, the line feed rate (V) is determined according to the type of steel and the size (thickness, width) of the steel sheet, and a target coating amount (Cw_ref) is determined for each steel sheet (S). In addition, the height (H) of the air knife can be appropriately set according to the operating experience.
이 경우 욕조를 통과하여 수직 방향으로 이송되는 강판(S)의 표면에 부착된 용융도금액은 강판이 에어나이프(10)에 도달하기까지 자중에 의하여 아래로 흘러내린다. 그러므로 욕조의 탕면에서 부터의 거리에 따라 강판에 부착한 용융금속액의 량이 달라진다. 이에 따라 욕조의 탕면 에서부터 에어나이프까지의 높이(H)가 변화하면 강판(S)에 부착하여 에어나이프 지점에 유입되는 용융도금액 두께가 달라진다. 유입되는 용융 도금액이 많으면 에어나이프가 일정 두께로 절삭할 때 더 높은 분사 압력이 필요하게 된다.In this case, the molten plating solution adhering to the surface of the steel plate S transported in the vertical direction through the bathtub flows down by its own weight until the steel plate reaches the
다만 본 발명에서는 전술한 바와 같이 에어나이프의 높이(H)가 조업 경험에 따라 적정하게 설정되지만, 필요에 따라서는 높이제어기(65)에 의하여 높이조절장치(40)를 제어함으로써 에어나이프의 높이를 조절하여 도금량을 제어하는 것도 가능하다.However, in the present invention, as described above, the height (H) of the air knife is properly set according to the operating experience, but if necessary, the height of the air knife is adjusted by controlling the
이를 통해 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 (a) 단계로부터 (f) 단계를 통하여 구현된다.Through this, the coating weight control method of the continuous molten metal facility is implemented through steps (a) to (f) as shown in FIGS. 1 to 5.
먼저 본 발명에 따른 (a) 단계(S100)에서는 도금량 추정 모델식을 사용하여 목표 도금량(Cw_ref)에 대한 조업 설정치(Cw_fb)를 산출하기 위해 에어나이프의 분사압력에 대한 압력운용범위(0.3bar ~ 0.7bar)와, 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리(L)에 대한 거리운용범위(7mm ~ 13mm)를 설정하고, 상기 거리운용범위 내에서 기준거리(10mm)를 설정하게 된다. First, in step (a) (S100) according to the present invention, the pressure operating range (0.3 bar ~ 0.7 bar) and the distance operation range (7mm to 13mm) for the distance (L) between the air knife nozzle and the steel plate, and the reference distance (10mm) is set within the distance operation range.
아울러 (b) 단계(S200)에서는 분사압력 추정 모델식에 기준거리를 대입하여 분사압력(P) 값을 연산한 후, 연산된 분사압력 값이 압력운용범위 내에 있는 경우 도금량 추정 모델식을 통해 산출된 목표 도금량(Cw_ref)으로 도금량 제어를 실행하게 된다.In addition, in step (b) (S200), the spray pressure (P) value is calculated by substituting the reference distance into the spray pressure estimation model formula, and then calculated through the coating weight estimation model formula when the calculated spray pressure value is within the pressure operating range. Coating weight control is executed with the set target coating weight (Cw_ref).
또한 (c) 단계(S300)에서는 (b) 단계(S200)에서 분사압력(P) 값이 압력운용범위를 벗어나는 경우 압력운용범위의 상한 값(0.7bar) 또는 하한 값(0.3bar)으로 조업 설정 분사압력 값으로 고정시키게 된다.In addition, in step (c) (S300), if the injection pressure (P) value in step (b) (S200) is out of the pressure operation range, the operation is set to the upper limit value (0.7bar) or lower limit value (0.3bar) of the pressure operation range. It is fixed at the injection pressure value.
이 경우 (d) 단계(S400)에서는 (c) 단계(S300)에서 압력운용범위의 상한 값 또는 하한 값을 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리 추정 모델식에 대입하여 에어나이프 노즐과 강판간 거리(L)를 연산하게 된다.In this case, in step (d) (S400), the distance between the air knife nozzle and the steel plate (L ) will be computed.
이렇게 연산된 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리(L)가 거리운용범위 내에 있는 경우 도금량 추정 모델식을 통해 산출된 목표 도금량(Cw_ref)으로 도금량 제어를 실행하는 (e) 단계(S500)를 거치게 된다.When the calculated distance (L) between the air knife nozzle and the steel plate is within the distance operation range, the coating weight control is performed with the target coating weight (Cw_ref) calculated through the coating weight estimation model formula (e) (S500).
아울러 (f) 단계(S600)에서는 거리 추정 모델식에 의하여 연산된 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리(L)가 거리운용범위를 벗어나는 경우 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리(L)를 거리운용범위의 상한 값(13mm) 또는 하한 값(7mm)으로 고정시키고, 도금량 추정 모델식을 통해 산출된 목표 도금량(Cw_ref)으로 도금량 제어를 실행하게 된다.In addition, in step (f) (S600), if the distance (L) between the air knife nozzle and the steel plate calculated by the distance estimation model formula is out of the distance operating range, the distance (L) between the air knife nozzle and the steel plate is set as the upper limit of the distance operating range It is fixed as the value (13mm) or the lower limit value (7mm), and coating weight control is executed with the target coating weight (Cw_ref) calculated through the coating weight estimation model.
이 경우 도금량 추정 모델식은 상기한 바와 같이 수학식 1과 같이 정의된다.In this case, the coating weight estimation model equation is defined as
또한 실제 조업시 강판의 이송속도(V), 이 강판에 대하여 목표 도금량(Cw_ref)는 생산 계획에 따라 정해져 있으며, 에어나이프의 높이(H)는 조업 경험에 따라 일정 범위 내에서 변경될 수 있다.In addition, during actual operation, the feed rate (V) of the steel sheet and the target coating weight (Cw_ref) for this steel sheet are determined according to the production plan, and the height (H) of the air knife can be changed within a certain range according to operation experience.
주어진 속도에 대하여 목표 도금량(Cw_ref)을 맞추기 위해 에어나이프의 분사압력(P)과 거리(L)를 조절하게 되는데 분사압력 및 거리에 대한 추정 모델식은 각각 수학식 2와 수학식 3과 같다.In order to meet the target coating amount (Cw_ref) for a given speed, the spraying pressure (P) and the distance (L) of the air knife are adjusted. The estimated model equations for the spraying pressure and distance are
여기서, 지수 α, β, γ, δ 그리고 계수 K는 각각의 상수이며, 많은 조업 데이터 조합, 즉 도금량(Cw), 라인속도(V), 에어나이프의 분사압력(P), 에어나이프의 노즐과 강판 간의 거리(L), 높이(H)(|k=1,…,n)으로부터 최소 자승법으로 적용하여 추정하여 구하게 된다. 용융도금공정의 도금 재질은 아연, 아연-알루미늄 혼합물질, 알루미늄-실리콘 혼합물질 등으로 다양하며, 도금 물질에 따라 α, β, γ, δ, K 의 조합이 달라진다. 여기서 도금량, 라인속도, 압력은 측정치로서 정확한 값으로 취할 수 있으나, 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리는 설비의 설치작업 정확도와 강판의 길이방향 변형인 반곡량에 따라 어느 정도의 오차가 발생할 수 있다. 실제 물리적 거리와 설비에 장착된 길이 센서로 측정된 거리와의 오차를 바이어스라고 칭한다. 이 바이어스의 량은 거리와 관련된 지수 γ 가 1.0 으로 추정될 때 까지 바이어스의 량을 변경하여 간접적으로 구하여 진다. 이러한 바이어스의 량은 한번 결정되면, 영구적으로 사용할 수 있다.Here, the exponents α, β, γ, δ and the coefficient K are constants respectively, and many operational data combinations, namely coating amount (Cw), line speed (V), air knife spray pressure (P), air knife nozzle and It is obtained by estimating by applying the least squares method from the distance (L) and height (H) between steel plates (|k=1,...,n). The plating materials in the hot-dip plating process vary, such as zinc, zinc-aluminum mixture, and aluminum-silicon mixture, and the combination of α, β, γ, δ, and K varies depending on the plating material. Here, the coating amount, line speed, and pressure can be taken as accurate values as measured values, but the distance between the air knife nozzle and the steel plate may cause some error depending on the accuracy of the installation work of the equipment and the bending amount, which is the longitudinal deformation of the steel plate. The error between the actual physical distance and the distance measured by the length sensor installed in the facility is called bias. This amount of bias is obtained indirectly by changing the amount of bias until the exponent γ related to the distance is estimated to be 1.0. Once this amount of bias is determined, it can be permanently used.
한편 압력운용범위는 분사유체 공급용 장치 용량에 따라 결정되며, 일반적으로 0.3bar ~ 0.7bar로 제한되며, 거리운용범위는 7mm ~ 13mm로 제한된다. 기본거리는 거리운용범위의 중간값이 10mm로 설정될 수 있다.On the other hand, the pressure operating range is determined by the capacity of the device for supplying injection fluid, and is generally limited to 0.3 bar to 0.7 bar, and the distance operating range is limited to 7 mm to 13 mm. The basic distance can be set to 10mm as the median value of the distance operating range.
이러한 압력운용범위, 거리운용범위 및 기준거리를 이용한 제어 잘차에 대한 흐름도는 도 4에 도시되어 있으며, 이하에서는 이에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.A flow chart for the control difference using the pressure operating range, distance operating range, and reference distance is shown in FIG. 4, and will be described in detail below.
먼저 주어진 이동속도에 대하여 목표 도금량을 구현하는 분사압력 및 거리를 결정해야 한다. 일반적으로 강판의 형상 및 진동폭을 고려하여 강판과 에어나이프 노즐 사이의 거리(L)는 최소 7mm 이상으로 하며, 기본값으로는 10 mm로 한다. 도금량(Cw)을 제어하기 위한 압력운용범위는 도금 표면 품질을 위하여 상기한 바와 같이 0.3bar ~ 0.7bar로 정하고, 거리운용범위는 7mm ~ 13mm 로 정한다. 너무 낮은 압력에서는 도금 품질이 저하되고, 너무 높은 압력에서는 아직 응고되지 않은 용융도금액의 파편이 발생하여 에어나이프 노즐을 막는 경우가 종종 발생할 수 있다.First, it is necessary to determine the spray pressure and distance that realizes the target coating weight for a given moving speed. In general, considering the shape and vibration width of the steel plate, the distance (L) between the steel plate and the air knife nozzle is at least 7 mm or more, and the default value is 10 mm. The pressure operation range for controlling the coating amount (Cw) is set to 0.3 bar to 0.7 bar as described above for the coating surface quality, and the distance operation range is set to 7 mm to 13 mm. If the pressure is too low, the plating quality deteriorates, and if the pressure is too high, fragments of the molten plating solution that have not yet solidified may be generated and clog the air knife nozzle.
라인의 이송속도(V)와 목표 도금량(Cw_ref)이 연산기(70)로 전달되면, 연산기(70)에서는 도금량 추정 모델식을 사용하여 이에 적합한 압력을 계산한다. 이때, 거리(L)는 전술한 바와 같이 기본적으로 10 mm으로 설정한다. 분사압력(P)을 계산은 상기한 바와 같은 수학식 2, 즉 분사압력 추정 모델식에 의하여 계산된다.When the feed rate (V) of the line and the target coating weight (Cw_ref) are transmitted to the
이때 계산된 압력이 0.3bar ~ 0.7bar 사이에 있으면, 계산된 압력을 주제어기(60)에 인가하여 압력제어기(61)에 의한 압력제어를 실행하고, 실제 측정된 압력 실적치(P_fb)에 대한 도금량을 측정하게 된다.At this time, if the calculated pressure is between 0.3 bar and 0.7 bar, the calculated pressure is applied to the
만약 계산된 압력이 0.7bar를 초과하면, 압력 설정치를 0.7bar로 고정하고, 수학식 3, 즉 거치 추정 모델식으로부터 거리(L)를 다시 계산하게 된다. 계산된 거리가 7mm ~ 10mm 범위 내에 있으면 그 거리 설정치(L_ref)를 거리제어기(63)에 인가하여 도금량 제어를 실행하게 된다. 또한 계산된 거리가 7mm 이내이면, 거리를 7mm로 고정하여 도금량 제어를 실행하게 된다.If the calculated pressure exceeds 0.7 bar, the pressure setting value is fixed at 0.7 bar, and the distance (L) is recalculated from Equation 3, that is, the distance estimation model equation. If the calculated distance is within the range of 7 mm to 10 mm, the distance set value (L_ref) is applied to the distance controller 63 to control the coating amount. Also, if the calculated distance is within 7mm, the distance is fixed at 7mm and the coating weight control is executed.
만약 계산된 압력이 0.3bar 이내로 예측되면, 압력 설정치(P_ref)를 0.3bar로 고정하고, 수학식 3인 거리 추정 모델식으로부터 거리를 다시 계산하게 된다. 이 경우 계산된 거리가 10mm ~ 13mm 범위 내에 있으면 그 거리 설정치(L_ref)를 거리제어기(63)에 인가하여 도금량 제어를 실행하게 된다. 다만 계산된 거리가 13mm를 초과하면, 거리를 13mm로 고정하여 도금량 제어를 실행하게 된다.If the calculated pressure is predicted to be within 0.3 bar, the pressure setting value (P_ref) is fixed to 0.3 bar, and the distance is recalculated from the distance estimation model equation (Equation 3). In this case, if the calculated distance is within the range of 10 mm to 13 mm, the distance set value (L_ref) is applied to the distance controller 63 to control the coating amount. However, if the calculated distance exceeds 13mm, the distance is fixed at 13mm and coating weight control is executed.
이 경우 도금량 모델 함수에 내재된 지수 α, β, γ, δ 는 분사공기와 도금층의 상호거동에 의하여 물리적으로 결정되는 상수이며, 계수 K 는 에어나이프의 형상 및 분사유체의 종류에 따라 달라진다. 이들 지수와 계수는 다음과 같이 구해진다.In this case, the exponents α, β, γ, and δ inherent in the coating weight model function are constants physically determined by the mutual behavior of the spraying air and the coating layer, and the coefficient K varies depending on the shape of the air knife and the type of spraying fluid. These exponents and coefficients are obtained as follows.
전술한 바와 같이 수학식 1인 도금량 추정 모델식 함수에서 좌우에 자연 로그를 취하면 다음과 같은 다변수 선형 함수식, 즉 수학식 4가 유도된다.As described above, when the natural logarithm is taken on the left and right sides of the coating weight estimation model equation function of
여기서, Cw' = Ln (Cw), , L' = Ln (L), H'= Ln(H), K'= Ln(K) 이다.Where, Cw' = Ln (Cw), , L' = Ln (L), H' = Ln (H), K' = Ln (K).
이와 같은 선형함수의 계수 α, β, γ, δ, 그리고 K' 는 일정 조업 기간 동안에 수집된 동일시점에서의 이송속도(V), 도금량 실적치(Cw), 분사압력(P), 거리(L), 높이(H) 등의 데이터 조합을 사용하여 최소 자승법을 적용하여 온라인 또는 오프라인에서 계산할 수 있다. 이들 지수 및 계수는 한 번 결정된 뒤에도 시간이 지남에 따라 에어나이프의 형상의 변형 등에 의하여 에어나이프의 특성이 미세하게 변하게 되므로, 도금량 적중률의 지속적으로 유지하기 위하여 주기적으로 다시 추정하여 교체하도록 한다. The coefficients α, β, γ, δ, and K' of this linear function are the feed rate (V), coating weight actual value (Cw), spray pressure (P), and distance (L) at the same point collected during a certain operating period. It can be calculated online or offline by applying the least squares method using a combination of data such as , height (H). Even after these indices and coefficients are determined once, since the characteristics of the air knife change minutely due to deformation of the shape of the air knife over time, they are periodically re-estimated and replaced in order to continuously maintain the coating weight accuracy.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시례를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 것이다.As such, the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments therefrom. will understand
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10 : 에어나이프
20 : 압력측정센서
30 : 거리조절장치
40 : 높이조절장치
50 : 도금량 측정센서
60 : 주제어기
61 : 압력제어기
63 : 높이제어기
65 : 거리제어기
70 : 연산기(도금량 추정 모델식)10: air knife
20: pressure measuring sensor
30: distance control device
40: height adjustment device
50: coating weight measurement sensor
60: main controller
61: pressure controller 63: height controller
65: distance controller
70: calculator (model formula for estimating plating amount)
Claims (6)
(b) 분사압력 추정 모델식에 상기 기준거리를 대입하여 분사압력 값을 연산한 후, 연산된 분사압력 값이 상기 압력운용범위 내에 있는 경우 상기 도금량 추정 모델식에 의하여 도금량 제어를 실행하는 단계(S200);
(c) 상기 (b) 단계에서 분사압력 값이 상기 압력운용범위를 벗어나는 경우 압력운용범위의 상한 값 또는 하한 값으로 조업 설정 분사압력 값으로 고정시키는 단계(S300);
(d) 상기 (c) 단계에서 압력운용범위의 상한 값 또는 하한 값을 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리 추정 모델식에 대입하여 에어나이프 노즐과 강판간 거리를 연산하는 단계(S400);
(e) 상기 거리 추정 모델식에 의하여 연산된 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리가 상기 거리운용범위 내에 있는 경우 상기 도금량 추정 모델식에 의하여 도금량 제어를 실행하는 단계(S500); 및
(f) 상기 거리 추정 모델식에 의하여 연산된 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리가 상기 거리운용범위를 벗어나는 경우 상기 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리를 상기 거리운용범위의 상한 값 또는 하한 값으로 고정시키고, 상기 도금량 추정 모델식에 의하여 도금량 제어를 실행하는 단계(S600);
를 포함하여 이루어진 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법.
(a) In order to calculate the operating set value for the target coating weight using the coating weight estimation model formula, a pressure operating range for the spray pressure of the air knife and a distance operating range for the distance between the air knife nozzle and the steel plate are set, and the distance Setting a reference distance within the operating range (S100);
(b) calculating the spray pressure value by substituting the reference distance into the spray pressure estimation model formula, and then executing the coating amount control according to the coating amount estimation model formula when the calculated spray pressure value is within the pressure operation range ( S200);
(c) when the injection pressure value in step (b) is out of the pressure operation range, fixing the operation setting injection pressure value as the upper limit value or the lower limit value of the pressure operation range (S300);
(d) calculating the distance between the air knife nozzle and the steel plate by substituting the upper or lower limit of the pressure operation range in step (c) into a model formula for estimating the distance between the air knife nozzle and the steel plate (S400);
(e) executing coating weight control according to the coating weight estimation model formula when the distance between the air knife nozzle and the steel plate calculated by the distance estimation model formula is within the distance operating range (S500); and
(f) When the distance between the air knife nozzle and the steel plate calculated by the distance estimation model formula is out of the distance operating range, the distance between the air knife nozzle and the steel plate is fixed at the upper or lower limit of the distance operating range, Executing coating weight control according to the coating weight estimation model formula (S600);
A method for controlling the coating weight of a continuous molten metal facility comprising a.
상기 도금량 추정 모델식은 수학식 1로 정의되는 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법.
――――――수학식 1
여기서, P : 에어나이프의 분사압력, Pa : 주변 대기압, Cw : 도금 두께, V : 라인 이송속도, L : 에어나이프 노즐과 강판 간의 거리, H : 에어나이프 노즐과 탕면사이의 거리
m : 에어나이프 분사 유체의 기체상수( = 1.4 ), K : 상수, α : 속도 영향지수, β : 압력 영향지수, γ : 거리 영향지수 δ : 높이 영향지수
According to claim 1,
The method for controlling the coating weight of a continuous molten metal facility, characterized in that the coating weight estimation model is defined by Equation 1.
―――――― Equation 1
Here, P: air knife spray pressure, Pa: surrounding atmospheric pressure, Cw: coating thickness, V: line feed speed, L: distance between air knife nozzle and steel plate, H: distance between air knife nozzle and molten metal surface
m: gas constant of air knife injection fluid (= 1.4), K: constant, α: velocity influence index, β: pressure influence index, γ: distance influence index δ: height influence index
상기 분사압력 추정 모델식은 수학식 2로 정되는 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법.
――――――수학식 2
According to claim 2,
The method for controlling the coating weight of a continuous molten metal facility, characterized in that the injection pressure estimation model is determined by Equation 2.
―――――― Equation 2
상기 거리 추정 모델식은 수학식 3으로 정의되는 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법.
――――――수학식 3
According to claim 3,
The method for controlling the coating weight of a continuous molten metal facility, characterized in that the distance estimation model is defined by Equation 3.
――――――Equation 3
상기 도금량 추정 모델식에 대한 적중률을 높이기 위해 최근 일정기간 동안 조업한 실적치를 이용한 학습을 통해 상기 도금량 추정 모델식 함에 내포된 지수 α, β, γ, δ 및 계수 K를 수학식 4에 의하여 최적화하는 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법.
――――――수학식 4
여기서,
Cw' = Ln (Cw), , L' = Ln (L), H'= Ln(H), K'= Ln(K)
According to claim 1,
In order to increase the hit rate for the coating weight estimation model formula, the exponents α, β, γ, δ and coefficient K contained in the coating weight estimation model formula are optimized by Equation 4 through learning using actual performance values operated for a certain period of time. Coating weight control method of continuous molten metal equipment, characterized in that.
――――――Equation 4
here,
Cw' = Ln (Cw), , L' = Ln (L), H' = Ln (H), K' = Ln (K)
상기 압력운용범위는 0.3bar ~ 0.7bar로 하고, 상기 거리운용범위는 7mm ~ 13mm로 하며, 상기 기준거리는 10mm로 설정되는 것을 특징으로 하는 연속 용융금속 설비의 도금량 제어방법.According to any one of claims 1 to 5,
The pressure operation range is 0.3 bar to 0.7 bar, the distance operation range is 7 mm to 13 mm, and the reference distance is set to 10 mm.
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2021
- 2021-06-03 KR KR1020210072252A patent/KR20220163733A/en not_active Application Discontinuation
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E601 | Decision to refuse application |