JP2019505386A - 矯正システム及び矯正方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、長さが55mまでの素材が生産される工程ラインでは、素材の長さが長くなるほど素材内で形状が一定でなくなり、素材の先端部、中端部、また尾端部における形状はそれぞれ異なる。かかる矯正前の素材の条件に対して長手方向に同一の矯正条件で矯正工程を一度行うだけでは、優れた平坦度を確保するのに限界がある。
さらに、より優れた平坦度の確保のために、矯正工程前の冷却工程で素材の幅方向に対する温度偏差を最小化し、素材の変形を防止する必要もある。
図2を参照すると、従来の冷却装置は、素材の幅方向に所定の量の冷却流体を噴射するように構成される。しかし、素材の幅方向に所定の量の冷却流体を噴射すると、素材の中心部は、体積に比べ冷却流体との接触面積が小さくて冷却効果が低下し、素材の縁部分は冷却流体との接触面積が広くて冷却効果が増加するために、素材全体に温度偏差が生じるという問題がある。
また、本発明は、上記の問題を解決するために、素材の幅に対応して冷却流体を供給できるように、幅方向に供給される冷却流体の流量を可変できる冷却装置を制御することで、高温素材の幅方向に対して温度偏差を最小化する矯正システム及び矯正方法を提供することを目的とする。
制御部は、素材の形状パターンに対応して素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量を調節するように、冷却装置を制御することがよい。
冷却装置の上流に配置され、冷却装置側に進入する素材の幅方向に対する温度を測定する高温素材温度センサーをさらに含み、制御部は、高温素材温度センサーから受信した素材の幅方向の温度データに対応して素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量を調節するように、冷却装置を制御することが好ましい。
冷却装置は、外部冷却流体供給ラインと連結されるベースフレームと、ベースフレームに配置され、素材の幅方向に分割された複数の領域に対して所定のパターンで冷却流体を噴射するノズルアセンブリーと、を含むことができる。
ノズルアセンブリーは、ベースフレームに配置されて冷却流体の供給を受け、ノズルが複数の行と列に備えられ、所定の数のノズルがグループを形成して複数のグループノズルに分割され、グループノズルを開閉して所定の領域に冷却流体を噴射することがよい。
ノズルアセンブリーは、複数のグループノズルを個別に開閉するように制御し、素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量をグループノズル別に異ならせて噴射することができる。
ノズルアセンブリーは、冷却流体が貯蔵されるハウジングと、ハウジングの内側に突出して複数設けられ、長手方向にスルーホールが形成されて冷却流体を外部に噴射するノズルと、複数設けられ、複数のグループノズル上にそれぞれ配置され、グループノズルそれぞれを開閉するマスクと、ハウジングに複数配置され、複数のマスクを個別に上下移動させるアクチュエーターと、を含むことが好ましい。
マスクのベースプレートは、一側面の中心に突出形成され、アクチュエーターと締結される締結部と、ベースプレートの変形を防止するために締結部からベースプレートの周縁まで延びて形成される補強リブと、を含むことができる。
ノズルアセンブリーは、冷却流体が貯蔵及び供給される領域で水撃現象が生じることを防止するために、複数のグループノズルのうち両側端に位置したグループノズルを介して所定の量の冷却流体が排出されるように設けられることがよい。
制御部は、素材の形状パターンに対応して矯正装置の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御することができる。
素材の先端部と尾端部の位置を把握する位置感知センサーをさらに含むことが好ましい。
また、制御部は、位置感知センサーからデータを受信し、素材の先端部が矯正装置に位置し、素材の尾端部が冷却装置から離脱していることを感知すると、素材の形状パターンに対応して矯正装置の矯正速度を制御することができる。
制御部は、平坦度計から所定の時間間隔でデータを受信し、それによる素材の形状パターンに対応して矯正装置の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御することが好ましい。
制御部は、複数の形状パターンデータと、その形状パターンに対応して形状調節装置を制御するためのデータとが保存されており、測定された素材の形状パターンと保存された形状パターンとをマッチングさせて、形状調節装置を制御することができる。
形状調節装置は、素材の幅方向に冷却流体を噴射し、冷却流体の噴射量を調節して素材の形状変形を誘導することが好ましい。
制御部は、素材の形状パターンに対応して上部形状調節部と下部形状調節部のうち少なくともいずれか一つを動作させ、素材の上部面と下部面のうち少なくともいずれか一つに冷却流体を噴射するように制御することがよい。
制御部は、素材の形状パターンに対応して素材の上部面と下部面に噴射されるべき冷却流体の流量を設定し、上部形状調節部と下部形状調節部の冷却流体の噴射量を制御することが好ましい。
素材の形状パターンは、全体に波高が形成されたトータルウェーブパターン、エッジ部分に最大波高が形成されるエッジウェーブパターン、長手方向の中心部に最大波高が形成されるセンターウェーブパターン、幅方向にラウンド状に形成される湾曲パターン、及び先端部又は尾端部が巻き上がるカールパターンに設定されることが好ましい。
制御部は、素材の形状パターンに対応して圧延機の圧延圧下力と圧延速度のうち少なくともいずれか一つを制御することができる。
矯正装置制御ステップは、素材の先端部と尾端部の位置を把握する素材位置感知ステップを含むことがよい。
矯正装置制御ステップは、素材の先端部が矯正装置に位置し、素材の尾端部が冷却装置に位置することを感知すると、矯正装置の矯正速度を冷却装置の冷却速度と一致するように、制御部が矯正装置を制御することがよい。
矯正装置制御ステップは、素材の先端部が矯正装置に位置し、素材の尾端部が冷却装置から離脱していることを感知すると、素材の形状パターンに対応して制御部が矯正装置の矯正速度を制御することが好ましい。
冷却装置制御ステップは、素材を幅方向に所定の領域に分割し、素材の形状パターンに対応して素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を設定する噴射流量設定ステップと、複数のグループノズルが素材の幅方向に一列に形成された冷却装置を制御し、素材の分割された各領域に冷却流体を個別に噴射する冷却流体噴射ステップと、を含むことが好ましい。
冷却装置制御ステップは、圧延機を通過した後、冷却装置に進入する素材の幅方向に対する温度を測定する高温素材温度測定ステップをさらに含み、噴射流量設定ステップにおいて素材の幅方向に対する温度データに対応して素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を設定することができる。
冷却装置は、複数のグループノズルを個別に開閉し、素材の幅方向に対して選択的に特定の領域に冷却流体を噴射することがよい。
冷却装置は、複数のグループノズルを個別に開閉するように制御し、素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量をグループノズル別に異ならせて噴射することが好ましい。
圧延機を通過した後、冷却装置に進入する素材に形状調節装置が冷却流体を噴射し、素材の形状変形を誘導する形状調節ステップと、把握された素材の形状パターンに対応して制御部が形状調節装置を制御する形状調節装置制御ステップと、をさらに含むことがよい。
形状調節装置は、素材の上部に配置され、素材の上部面に冷却流体を噴射する上部形状調節部と、素材の下部に配置され、素材の下部面に冷却流体を噴射する下部形状調節部と、を含むことが好ましい。
形状調節装置制御ステップは、素材の形状パターンに対応して素材の上部面と下部面に噴射されるべき冷却流体の流量を設定し、上部形状調節部と下部形状調節部の冷却流体の噴射量を制御することがよい。
さらに、素材の形状パターンに対応して圧延機の圧延圧下力と圧延速度のうち少なくともいずれか一つを制御する圧延機制御ステップをさらに含むことができる。
また、本発明によると、素材の幅方向に供給される冷却流体の流量を可変するように冷却装置を制御することができ、高温素材の幅方向に対する温度偏差を最小化するという効果を得ることができる。
以下で説明される実施形態の理解を容易にするために、添付の各図面の構成要素に参照符号を付けるに際し、同一の構成要素に対してはたとえ他の図面上に表されていてもできるだけ同一の符号を有するようにしている点に留意すべきである。また、本発明を説明するに際し、関連の公知の構成又は機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断された場合には、その詳細な説明は省略する。
図3は本発明の実施形態による矯正システムを概略的に示した図であり、図4は矯正システムを概略的に示したブロック図である。図5は矯正システムにおいて制御部に保存されている素材の形状パターンを概略的に示した図である。図6は矯正システムにおいて素材の長手方向に対する矯正装置の矯正ロールの間隔の制御及び矯正速度の制御を概略的に示したグラフであり、図7は矯正システムにおいて素材の長さによる矯正装置の矯正速度の制御を概略的に示したグラフである。
図3から図7に示したとおり、本発明の実施形態による矯正システムは、加熱炉で加熱された後、圧延機20を通過した素材を冷却するために、素材Mの幅方向に分割された複数の領域に対して所定のパターンで冷却流体を噴射する冷却装置100と、冷却装置100を通過した素材Mを矯正する矯正装置50と、冷却装置100を通過した素材Mの平坦度を測定する平坦度計83と、平坦度計83から素材Mの平坦度データを受信し、それに対応して、冷却装置100と矯正装置50のうち少なくともいずれか一つを制御することで素材の平坦度を向上させる制御部90と、を含む。
ここで、素材の形状パターンは、図5に示したとおり、全体に波高が形成されたトータルウェーブパターン(a)、エッジ部分に最大波高が形成されるエッジウェーブパターン(b)、長手方向の中心部に最大波高が形成されるセンターウェーブパターン(c)、幅方向にラウンド状に形成される湾曲パターン(d)、及び先端部又は尾端部が巻き上がるカールパターン(e)に設定されることができる。素材の形状パターンはこれに限定されず、実際に素材が変形されて形成される他の形状パターンがある場合、かかる形状パターンを追加することができることは言うまでもない。
矯正装置50は、厚板工程ラインに適用されるいかなる矯正装置をも設置することができ、制御部90は、素材の形状パターンに対応して、矯正装置50の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御するように設けられる。
また、制御部90は、平坦度計83から所定の時間間隔でデータを受信し、それによる素材の形状パターンに対応して、矯正装置50の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御する。すなわち、素材が長く形成される場合、素材は、長手方向において各領域で発生する形状パターンが異なって形成されることがある。したがって、長手方向に異なる形状パターンが形成される場合、かかる現象まで考慮し、より精度の高い矯正作業が行われるように制御する。
例えば、図6に示したとおり、素材の先端部は湾曲パターン、中心部は扁平なパターン、尾端部はエッジウェーブパターンに形成されると、既設定された矯正ロールの間隔(a)と比較して、先端部と尾端部で再度設定された矯正ロールの間隔(b)は、既設定された矯正ロールの間隔(a)よりも狭くなるように再設定する。また、既設定された矯正ロール速度(c)と比較して、先端部と中心部で再設定された矯正ロール速度(d)は、既設定された矯正速度(c)よりも遅くなるように再設定して矯正作業を行う。
例えば、制御部90は、位置感知センサーからデータを受信し、素材の先端部が矯正装置50に位置し、素材の尾端部が冷却装置100に位置することを感知すると、矯正装置50の矯正速度が冷却装置100の冷却速度と一致するように矯正装置50を制御する。
すなわち、図7に示したとおり、素材の先端部が冷却装置100に進入する時点(a)から素材の尾端部が冷却装置100から離脱する時点(b)までは、素材の矯正速度(B)を冷却速度(A)と一致するように設定する。
また、制御部90は、位置感知センサーからデータを受信し、素材の先端部が矯正装置50に位置し、素材の尾端部が冷却装置100から離脱していることを感知すると、素材の形状パターンに対応して矯正装置50の矯正速度(B)を制御し、矯正作業を行う。
さらに、制御部90は、素材の形状パターンに対応して素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量を調節するように、冷却装置100を制御する。
また、冷却装置100の上流に配置され、冷却装置100側に進入する素材の幅方向に対する温度を測定する高温素材温度センサー81をさらに備えることで、制御部が高温素材温度センサー81から受信した素材の幅方向の温度データに対応して素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量を調節するように、冷却装置100を制御することができる。
また、冷却装置100の下流に配置され、冷却装置100を通過した素材の幅方向に対する温度を測定する冷却素材温度センサー82をさらに含むことで、制御部90が冷却素材温度センサー82から受信した素材の幅方向に対する温度偏差が所定の温度以上になると、かかる温度偏差を考慮して、素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を再設定し、冷却装置100を制御することもできる。
すなわち、冷却装置100を通過した素材の幅方向に対する温度を再測定し、最高温度と最低温度の温度偏差が品質を確保することができる温度偏差よりも大きい場合には、温度偏差を減少させるために、最高温度領域に噴射される冷却流体の流量を増加させるか、最低温度領域に噴射される冷却流体の流量を減少させるように、冷却流体の噴射流量を再設定することができる。
また、本発明の実施形態による矯正システムは、冷却装置100の上流に配置され、素材Mに冷却流体を噴射して素材Mの形状変形を誘導する形状調節装置400をさらに含むことができる。ここで、制御部90には、複数の形状パターンデータと、その形状パターンに対応して、形状調節装置400を制御するためのデータとが保存されており、測定された素材Mの形状パターンと保存された形状パターンとをマッチングさせて、形状調節装置400を制御することができる。
かかる形状調節装置400は、素材Mの幅方向に冷却流体を噴射し、冷却流体の噴射量を調節することで、素材Mの形状変形を誘導することができる。
また、上部形状調節部410と下部形状調節部420は、図面に図示してはいないが、冷却流体を噴射するノズルと、ノズルで冷却流体を供給する冷却水供給ラインと、冷却水供給ラインに配置され、ノズルに供給される冷却流体の流量を制御する制御弁とから構成されることができる。ここで、上部形状調節部410と下部形状調節部420とに連結される冷却水供給ラインは分離され、制御弁もそれぞれ備えられ、上部形状調節部410と下部形状調節部420を介して噴射される冷却流体を個別に調節するように備えられる。
制御部90は、素材Mの形状パターンに対応して、上部形状調節部410と下部形状調節部420のうち少なくともいずれか一つを動作させて、素材Mの上部面と下部面のうち少なくともいずれか一つに冷却流体を噴射するように制御する。
例えば、冷却装置100を通過した素材Mが長手方向に先端部と尾端部が下向きになった湾曲パターンに形成され、幅方向にも両側端が下向きになった湾曲パターンに形成される場合には、形状調節装置400の上部形状調節部410と下部形状調節部420の両方を動作させて、素材Mの上部面と下部面に冷却流体を噴射するように制御すると、素材Mの長手方向と幅方向に湾曲パターン形状が残るが、波形の最大高さが小さくなる。
このように、冷却装置100を通過した素材Mの形状パターンに対応して、素材Mの上部面と下部面に対する冷却流体の噴射有無を決定し、データを形状調節装置400にフィードバックすると、それ以降に冷却装置100に進入する素材Mにこれを適用し、素材Mの平坦度を向上させることができる。
制御部90は、素材Mの形状パターンに対応して、素材Mの上部面と下部面に噴射されるべき冷却流体の流量を設定し、上部形状調節部410と下部形状調節部420の冷却流体の噴射量を制御する。
さらに、本発明の実施形態による矯正システムの制御部90は、素材Mの形状パターンに対応して、圧延機20の圧延圧下力と圧延速度のうち少なくともいずれか一つを制御することもできる。すなわち、素材Mの形状パターンを把握し、最初に素材Mの形状パターンに影響を及ぼす圧延機20の圧延圧下力と圧延速度を調節して圧延した後、素材Mが特定の形状パターンに変形されることを最小化することができる。
図8は矯正システムの冷却装置を概略的に示した斜視図であり、図9は矯正システムの冷却装置において複数のグループノズルを概略的に示した斜視図であり、図10は矯正システムにおいて冷却装置の動作状態を概略的に示した正面図である。図11は矯正システムの冷却装置において一部分を拡大し、概略的に示した斜視図であり、図12は矯正システムにおいて冷却装置のマスクを抜粋し、概略的に示した斜視図である。図13及び図14は矯正システムの冷却装置においてノズルを閉鎖及び開放した状態を概略的に示した断面図であり、図15及び図16は矯正システムの冷却装置においてノズル開放時及び閉鎖時にマスクの流動ホールを介して冷却流体が移動する状態を概略的に示した図である。
図8から図16に示したとおり、冷却装置100は、外部冷却流体供給ライン10と連結されるベースフレーム200と、ベースフレーム200に配置され、素材Mの幅方向に対する温度偏差を最小化するために、素材の幅方向に分割された複数の領域Zに対して、所定のパターンで冷却流体を噴射するノズルアセンブリー300と、を含む。
すなわち、ノズル320は、複数設けられ、所定の数のノズル320をグループノズルGとし、所定の数のノズル320を同時に開放して所定の領域Zに冷却流体を同時に噴射することができ、かつ、供給された流量を比較的短時間で安定化することができ、指示流量プロファイルを安定的に追従することができる。ここで、冷却流体は、冷却水として設けられ、ノズル320の開放時に冷却流体の自重による自由落下によって高温素材上に落下して冷却が行われるように備えられることができる。
また、ノズルアセンブリー300は、複数のグループノズルGのうち少なくともいずれか一つのグループノズルGを開放し、特定の領域Zに選択的に冷却流体を噴射するように設けられる。
例えば、図10に示したとおり、グループノズルが10個配置される場合、図面の左側を基準に、2番目、4番目、7番目、及び9番目のグループノズルは閉鎖し、1番目、3番目、5番目、6番目、8番目、及び10番目のグループノズルは開放して、冷却流体を噴射するように動作することができる。
さらに、複数のグループノズルのうち両側端に位置する1番目、10番目のグループノズルは、冷却流体が貯蔵及び供給される領域で水撃現象が生じることを防止するために、所定の量の冷却流体が排出されるように冷却装置が作動する間は常に開放されていることが好ましい。
ベースフレーム200は、ノズルアセンブリー300が設けられる支持フレーム210と、支持フレーム210に配置され、冷却流体供給ライン10と連結され、冷却流体が貯蔵される貯蔵配管220と、ノズルアセンブリー300と貯蔵配管220とを連結し、ノズルアセンブリー300に冷却流体を供給する供給配管230と、を含む。
ノズルアセンブリー300は、冷却流体が貯蔵されるハウジング310と、ハウジング310の内側に突出して複数設けられ、長手方向にスルーホールが形成され、冷却流体を外部に噴射するノズル320と、複数設けられ、複数のグループノズル上にそれぞれ配置され、グループノズルそれぞれを開閉するマスク330と、ハウジング310に複数配置され、複数のマスク330を個別に上下移動させるアクチュエーター340と、を含む。
また、ハウジング310は、長く形成され、グループノズルが一列に配置されるように設けられることもできる。この場合、ハウジング310を高温素材の幅方向に配置し、複数のグループノズルを選択的に開放することで、幅方向において特定の領域に冷却流体を供給することができる。
ノズル320は、所定の領域に冷却流体を噴射するために、ハウジング310に複数の行と列に設けられる。また、ノズル320は、ハウジング310の下側面からハウジング310の内側に突出して形成され、長手方向にスルーホールが形成され、冷却流体を外部に噴射するように設けられる。すなわち、マスク330がノズル320を閉鎖する場合、突出したノズル320の端部を加圧して閉鎖することができ、冷却流体の漏れをより効果的に防止することができる。ノズル320の形状はこれに限定されず、所定の領域に冷却流体を同時に噴射することができるものであれば如何なる形態でも設けられることができることは言うまでもない。
マスク330は、ハウジング310の内部に配置されて上下に移動し、ハウジング310の内部に突出した複数のノズル320、すなわち、一つのグループノズルを同時に開閉するように動作することで、複数のノズル320を介して同時に冷却流体を噴射又は遮断するように設けられる。この際、ハウジング310に配置されるアクチュエーター340の駆動により、マスク330が上下に移動するようになる。この際、ノズル320を閉鎖した状態で、マスク330を移動してノズル320を開放する場合、マスク330とノズル320との間隔を調節することで、噴射される冷却流体の流量を制御することもできる。
ベースプレート331は、ハウジング310に配置された複数のノズル320をすべて覆うことができる面積で形成され、上下に移動するときに冷却流体による抵抗を最小化するために、ノズル320を閉鎖するための領域以外には流動ホールhが形成される。すなわち、ベースプレート331が、所定の面積を有し、ハウジング310の内部で上下方向に移動する場合、広い表面積によって冷却流体による抵抗が大きく発生し、制御信号に対する応答が遅くなり、指示流量プロファイルの追従が困難である。そのため、速い応答速度を確保するために、多数の流動ホールhを形成することで、上下移動の際に発生する流動抵抗を最小化した。
また、マスク330のベースプレート331は、一側面の中心に突出形成され、アクチュエーター340と締結される締結部333と、ベースプレート331の変形を防止するために、締結部333からベースプレート331の周縁まで延びて形成される補強リブ334と、を含む。
さらに、マスク330が、ハウジング310の内部に一列に配置され、ノズル320を開閉する場合、補強リブ334は、マスク330が配置される方向と同一の方向にベースプレート331に形成されることが好ましい。すなわち、マスク330が上下移動する場合、ハウジング310の内部の冷却流体は、マスク330の移動によって両側に押し出され、このように押し出された冷却流体は、隣り合うマスク330に大きい荷重で印加されて隣り合うマスク330の破損を誘発することもある。したがって、マスク330が配置される方向と同一の方向に補強リブ334を形成することで、ベースプレート331に荷重が集中する領域を補強することができる。
図17及び図18に示したとおり、マスク330の弾性部材332は、ノズル320と密着する部位に突出して形成され、ノズル320を加圧してシールする突出部332aをさらに含むことができる。すなわち、弾性部材332は、ノズル320が密着する領域でノズル320側に突出する突出部332aを備えてノズル320を閉鎖する場合、冷却流体が漏れないようにシールすることができる。この際、突出部332aは、少なくともノズル320の直径よりも大きく形成されることが好ましい。
図19に示したとおり、ベースプレート331に備えられる補強リブ334は、ベースプレート331の変形をより高い剛性で支持するために、締結部からベースプレート331それぞれの角まで延びて形成される複数の第1リブ334aと、複数の第1リブ334aの上部に配置され、複数の第1リブ334aの間を連結する第2リブ334bとして設けられることもできる。補強リブ334の形状及び構造はこれに限定されず、ベースプレート331が曲がる現象を防止することができるものであれば如何なる形態でも設けられることができることは言うまでもない。
図20及び図21に示したとおり、マスク330は、アクチュエーター340から着脱するように設けられる。すなわち、ベースプレート331に形成された締結部333とアクチュエーター340の作動ロッドが着脱するように設けられる。これは、長時間の使用に伴うベースプレート331の変形又は弾性部材332の腐食などによってマスク330がノズル320を正確に開閉することができない場合に、マスク330のみを容易に取り替えて使用するためである。この際、アクチュエーター340と締結部333は、図20に示すように、ピン360で締結されて、アクチュエーター340と締結部333とをより簡単に締結及び分離させることができる。アクチュエーター340とベースプレート331を着脱するための構成はこれに限定されず、様々な機械的締結方法が適用されることができることは言うまでもない。
このために、ハウジング310は、外部と連通して設けられ、マスク330を取り外すか又は挿入することができる大きさに形成される貫通部311と、ハウジング310の貫通部311を開閉するドア部350と、をさらに含む。すなわち、ドア部350は、ハウジング310の貫通部311を閉鎖し、ハウジング310の内部の状態の点検又はマスク330の取り替えが必要な場合、ドア部350を開け、ハウジング310の内部を開放することができる。この際、ドア部350は、ハウジング310に回転可能に締結されて貫通部311を開閉するか、貫通部311に着脱可能に設けられて貫通部311を開閉するように設けられることができる。
図22に示したとおり、本発明の実施形態による矯正方法は、圧延機を通過した後、冷却装置に進入する素材に、形状調節装置が冷却流体を噴射し、素材の形状変形を誘導する形状調節ステップ(S100)と、冷却装置により冷却された素材の平坦度を測定する平坦度測定ステップ(S200)と、素材の平坦度データから素材の形状パターンを把握する形状パターン把握ステップ(S300)と、把握された素材の形状パターンに対応して、制御部が形状調節装置を制御する形状調節装置制御ステップ(S400)と、素材の形状パターンに対応して、制御部が矯正装置を制御する矯正装置制御ステップ(S500)と、素材の形状パターンに対応して、制御部が冷却装置を制御する冷却装置制御ステップ(S600)と、を含む。
ここで、形状調節装置は、素材の上部に配置され、素材の上部面に冷却流体を噴射する上部形状調節部と、素材の下部に配置され、素材の下部面に冷却流体を噴射する下部形状調節部と、を含む。
また、形状調節装置制御ステップ(S400)は、素材の形状パターンに対応して、素材の上部面と下部面に噴射される冷却流体の流量を設定し、上部形状調節部と下部形状調節部の冷却流体の噴射量を制御することができる。
かかる形状調節装置制御ステップ(S400)は、素材の形状パターンをフィードバックし、リアルタイムで形状調節装置を制御して、素材の平坦度を向上させることができる。
図23に示したとおり、矯正装置制御ステップ(S500)は、素材の形状パターンに対応して、矯正装置の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御することができる。また、矯正装置制御ステップ(S500)は、素材の先端部と尾端部の位置を把握する素材位置感知ステップを含む。
また、素材の先端部が矯正装置に位置し、素材の尾端部が冷却装置から離脱していることを感知(S530のいいえの例)すると、素材の形状パターンに対応して、制御部が矯正装置の矯正速度を制御(S540)する。
すなわち、素材の先端部が矯正装置に進入しても、素材の後端部がまだ冷却装置で冷却されている場合には、矯正装置の矯正速度は冷却装置の冷却速度と一致するように制御し、素材の尾端部が冷却装置から離脱して冷却工程が終了した場合には、矯正装置の矯正速度を素材の形状パターンに対応する矯正速度に調節するように制御する。
さらに、所定の時間間隔で平坦度データを受信し、それによる素材の形状パターンに対応して、矯正装置の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御することができる。すなわち、素材が長く形成される場合、素材は、長手方向において各領域で発生する形状パターンが異なって形成される。したがって、長手方向に異なる形状パターンが形成される場合、かかる現象まで考慮し、より精度の高い矯正作業が行われるように制御することができる。
図24に示したとおり、素材を幅方向に所定の領域に分割し、素材の幅方向に対する温度に対応して、素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を設定する噴射流量設定ステップ(S620)と、複数のグループノズルが素材の幅方向に一列に形成された冷却装置を制御し、素材の分割された各領域に冷却流体を個別に噴射する冷却流体噴射ステップ(S630)と、を含む。
また、圧延機を通過した後、冷却装置に進入する素材の幅方向に対する温度を測定する高温素材温度測定ステップ(S610)をさらに含み、噴射流量設定ステップ(S620)において素材の幅方向に対する温度データに対応して、素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を設定することができる。
かかる方法により、オンライン上で高温素材温度測定ステップ(S610)から測定されたデータにより1次的に各領域に噴射される冷却流体の流量を設定し、冷却素材温度測定ステップ(S640)から測定されたデータにより素材の幅方向に対する温度偏差が所定の温度以上になると、2次的に各領域に噴射される冷却流体の流量を再調節することができ、素材の温度偏差を最小化できる最適の冷却流体の噴射流量を設定することができる。すなわち、素材の幅方向に対する温度偏差を測定し、これをフィードバックして、噴射する冷却流体の流量をリアルタイムで調節し、温度偏差による素材の変形を最小化することができる。
また、冷却装置は、複数のグループノズルを個別に開閉することで、素材の幅方向に対して選択的に特定の領域に冷却流体を噴射するように構成される。
また、冷却装置は、複数のグループノズルを個別に開閉するように制御することで、素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量をグループノズル別に異ならせて噴射するように設けることができる。
さらに、本発明の実施形態による矯正方法は、素材の形状パターンに対応して、圧延機の圧延圧下力と圧延速度のうち少なくともいずれか一つを制御する圧延機制御ステップをさらに含むことができる。すなわち、素材の形状パターンを把握し、最初に素材の形状パターンに影響を及ぼす圧延機の圧延圧下力と圧延速度を調節することで、圧延後、素材が特定の形状パターンに変形されることを最小化することができる。
20:圧延機
30:予備矯正機
40:冷却装置
50:矯正装置、(熱間)矯正機
60:冷却台
70:検査装備
81:高温素材温度センサー
82:冷却素材温度センサー
83:平坦度計
90:制御部
100:冷却装置
200:ベースフレーム
210:支持フレーム
220:貯蔵配管
230:供給配管
300:ノズルアセンブリー
310:ハウジング
311:貫通部
320:ノズル
330:マスク
331:ベースプレート
332:弾性部材
332a:突出部
333:締結部
334:補強リブ
334a:第1リブ
334b:第2リブ
340:アクチュエーター
350:ドア部
360:ピン
400:形状調節装置
410:上部形状調節部
420:下部形状調節部
G:グループノズル
h:流動ホール
M:素材
Z:(素材の幅方向に分割された複数の)領域
Claims (45)
- 加熱炉で加熱された後、圧延機を通過した素材を冷却するために、素材の幅方向に分割された複数の領域に対して所定のパターンで冷却流体を噴射する冷却装置と、
前記冷却装置を通過した素材を矯正する矯正装置と、
前記冷却装置を通過した素材の平坦度を測定する平坦度計と、
前記平坦度計から素材の平坦度データを受信し、それに対応して前記冷却装置を制御し、素材の平坦度を向上させる制御部と、を含むことを特徴とする矯正システム。 - 前記制御部は、
複数の形状パターンデータと、その形状パターンに対応して前記冷却装置を制御するためのデータとが保存されており、測定された素材の形状パターンと保存された形状パターンとをマッチングさせて、前記冷却装置を制御することを特徴とする請求項1に記載の矯正システム。 - 前記制御部は、
素材の形状パターンに対応して素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量を調節するように、前記冷却装置を制御することを特徴とする請求項2に記載の矯正システム。 - 前記冷却装置の上流に配置され、前記冷却装置側に進入する素材の幅方向に対する温度を測定する高温素材温度センサーをさらに含み、
前記制御部は、前記高温素材温度センサーから受信した素材の幅方向の温度データに対応して素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量を調節するように、前記冷却装置を制御することを特徴とする請求項3に記載の矯正システム。 - 前記冷却装置の下流に配置され、前記冷却装置を通過した素材の幅方向に対する温度を測定する冷却素材温度センサーをさらに含み、
前記制御部は、前記冷却素材温度センサーから受信した素材の幅方向に対する温度偏差が所定の温度以上であると、素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を再設定し、前記冷却装置を制御することを特徴とする請求項4に記載の矯正システム。 - 前記冷却装置は、
外部冷却流体供給ラインと連結されるベースフレームと、
前記ベースフレームに配置され、素材の幅方向に分割された複数の領域に対して所定のパターンで冷却流体を噴射するノズルアセンブリーと、を含むことを特徴とする請求項3に記載の矯正システム。 - 前記ノズルアセンブリーは、
前記ベースフレームに配置されて冷却流体の供給を受け、ノズルが複数の行と列に備えられ、所定の数の前記ノズルがグループを形成して複数のグループノズルに分割され、前記グループノズルを開閉して所定の領域に冷却流体を噴射することを特徴とする請求項6に記載の矯正システム。 - 前記ベースフレームは、移動する素材の上部に配置され、
前記ノズルアセンブリーの複数の前記グループノズルは、前記素材の幅方向と平行に一列に配置されることを特徴とする請求項7に記載の矯正システム。 - 前記ノズルアセンブリーは、
複数の前記グループノズルを個別に開閉するように制御し、素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量を前記グループノズル別に異ならせて噴射することを特徴とする請求項8に記載の矯正システム。 - 前記ノズルアセンブリーは、
冷却流体が貯蔵されるハウジングと、
前記ハウジングの内側に突出して複数設けられ、長手方向にスルーホールが形成されて冷却流体を外部に噴射する前記ノズルと、
複数設けられ、複数の前記グループノズル上にそれぞれ配置され、前記グループノズルそれぞれを開閉するマスクと、
前記ハウジングに複数配置され、複数の前記マスクを個別に上下移動させるアクチュエーターと、を含むことを特徴とする請求項7に記載の矯正システム。 - 前記マスクは、
冷却流体が流動することができる複数の流動ホールが形成され、一側面が前記アクチュエーターと締結されるベースプレートと、
前記ベースプレートの他側面に配置され、前記ベースプレートの流動ホールに対応する位置にホールが形成され、前記ノズルを閉鎖する場合、前記ノズルのスルーホールをシールする弾性部材と、を含むことを特徴とする請求項10に記載の矯正システム。 - 前記マスクのベースプレートは、
一側面の中心に突出形成され、前記アクチュエーターと締結される締結部と、
前記ベースプレートの変形を防止するために前記締結部から前記ベースプレートの周縁まで延びて形成される補強リブと、を含むことを特徴とする請求項11に記載の矯正システム。 - 前記ノズルアセンブリーは、
冷却流体が貯蔵及び供給される領域で水撃現象が生じることを防止するために、複数の前記グループノズルのうち両側端に位置したグループノズルを介して所定の量の冷却流体が排出されるように設けられることを特徴とする請求項7に記載の矯正システム。 - 前記制御部は、
複数の形状パターンデータと、その形状パターンに対応して前記矯正装置を制御するためのデータとが保存されており、測定された素材の形状パターンと保存された形状パターンとをマッチングさせて、前記矯正装置を制御することを特徴とする請求項1に記載の矯正システム。 - 前記制御部は、
素材の形状パターンに対応して前記矯正装置の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする請求項14に記載の矯正システム。 - 素材の先端部と尾端部の位置を把握する位置感知センサーをさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の矯正システム。
- 前記制御部は、
前記位置感知センサーからデータを受信し、素材の先端部が前記矯正装置に位置し、素材の尾端部が前記冷却装置に位置することを感知すると、前記矯正装置の矯正速度を前記冷却装置の冷却速度と一致するように前記矯正装置を制御することを特徴とする請求項16に記載の矯正システム。 - 前記制御部は、
前記位置感知センサーからデータを受信し、素材の先端部が前記矯正装置に位置し、素材の尾端部が前記冷却装置から離脱していることを感知すると、素材の形状パターンに対応して前記矯正装置の矯正速度を制御することを特徴とする請求項16に記載の矯正システム。 - 前記制御部は、
前記平坦度計から所定の時間間隔でデータを受信し、それによる素材の形状パターンに対応して前記矯正装置の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする請求項15に記載の矯正システム。 - 前記冷却装置の上流に配置され、素材に冷却流体を噴射して素材の形状変形を誘導する形状調節装置をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の矯正システム。
- 前記制御部は、
複数の形状パターンデータと、その形状パターンに対応して前記形状調節装置を制御するためのデータとが保存されており、測定された素材の形状パターンと保存された形状パターンとをマッチングさせて、前記形状調節装置を制御することを特徴とする請求項20に記載の矯正システム。 - 前記形状調節装置は、
素材の幅方向に冷却流体を噴射し、冷却流体の噴射量を調節して素材の形状変形を誘導することを特徴とする請求項21に記載の矯正システム。 - 前記形状調節装置は、
素材の上部に配置され、素材の上部面に冷却流体を噴射する上部形状調節部と、
素材の下部に配置され、素材の下部面に冷却流体を噴射する下部形状調節部と、を含むことを特徴とする請求項22に記載の矯正システム。 - 前記制御部は、
素材の形状パターンに対応して前記上部形状調節部と下部形状調節部のうち少なくともいずれか一つを動作させ、素材の上部面と下部面のうち少なくともいずれか一つに冷却流体を噴射するように制御することを特徴とする請求項23に記載の矯正システム。 - 前記制御部は、
素材の形状パターンに対応して素材の上部面と下部面に噴射されるべき冷却流体の流量を設定し、前記上部形状調節部と下部形状調節部の冷却流体の噴射量を制御することを特徴とする請求項24に記載の矯正システム。 - 前記形状調節装置は、
前記冷却装置から素材に噴射された冷却流体が前記加熱炉側に流れることを遮断するように、所定の圧力で素材の幅方向に冷却流体を噴射することを特徴とする請求項20に記載の矯正システム。 - 前記素材の形状パターンは、
全体に波高が形成されたトータルウェーブパターン、エッジ部分に最大波高が形成されるエッジウェーブパターン、長手方向の中心部に最大波高が形成されるセンターウェーブパターン、幅方向にラウンド状に形成される湾曲パターン、及び先端部又は尾端部が巻き上がるカールパターンに設定されることを特徴とする請求項2、請求項14、請求項21のいずれか一項に記載の矯正システム。 - 前記制御部は、
素材の形状パターンに対応して前記圧延機の圧延圧下力と圧延速度のうち少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする請求項2に記載の矯正システム。 - 圧延機を通過した後、冷却装置により冷却した素材の平坦度を測定する平坦度測定ステップと、
素材の平坦度データから素材の形状パターンを把握する形状パターン把握ステップと、
素材の形状パターンに対応して制御部が矯正装置を制御する矯正装置制御ステップと、
素材の形状パターンに対応して制御部が素材の幅方向に分割された複数の領域に対して所定のパターンで冷却流体を噴射する冷却装置を制御する冷却装置制御ステップと、を含むことを特徴とする矯正方法。 - 前記矯正装置制御ステップは、
素材の形状パターンに対応して前記矯正装置の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする請求項29に記載の矯正方法。 - 前記矯正装置制御ステップは、
素材の先端部と尾端部の位置を把握する素材位置感知ステップを含むことを特徴とする請求項29に記載の矯正方法。 - 前記矯正装置制御ステップは、
素材の先端部が前記矯正装置に位置し、素材の尾端部が前記冷却装置に位置することを感知すると、前記矯正装置の矯正速度を前記冷却装置の冷却速度と一致するように、前記制御部が前記矯正装置を制御することを特徴とする請求項31に記載の矯正方法。 - 前記矯正装置制御ステップは、
素材の先端部が前記矯正装置に位置し、素材の尾端部が前記冷却装置から離脱していることを感知すると、素材の形状パターンに対応して前記制御部が前記矯正装置の矯正速度を制御することを特徴とする請求項31に記載の矯正方法。 - 前記矯正装置制御ステップは、
所定の時間間隔で平坦度データを受信し、それによる素材の形状パターンに対応して前記矯正装置の矯正ロールの間隔と矯正速度のうち少なくともいずれか一つを制御することを特徴とする請求項29に記載の矯正方法。 - 前記冷却装置制御ステップは、
素材を幅方向に所定の領域に分割し、素材の形状パターンに対応して素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を設定する噴射流量設定ステップと、
複数のグループノズルが素材の幅方向に一列に形成された冷却装置を制御し、素材の分割された各領域に冷却流体を個別に噴射する冷却流体噴射ステップと、を含むことを特徴とする請求項29に記載の矯正方法。 - 前記冷却装置制御ステップは、
圧延機を通過した後、前記冷却装置に進入する素材の幅方向に対する温度を測定する高温素材温度測定ステップをさらに含み、
前記噴射流量設定ステップにおいて素材の幅方向に対する温度データに対応して素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を設定することを特徴とする請求項35に記載の矯正方法。 - 前記噴射流量設定ステップは、
冷却流体が貯蔵及び供給される領域で水撃現象が生じることを防止するために、複数の前記グループノズルのうち両側端に位置したグループノズルを介して所定の量の冷却流体が排出されるように設定することを特徴とする請求項35に記載の矯正方法。 - 前記冷却装置は、
複数の前記グループノズルを個別に開閉し、素材の幅方向に対して選択的に特定の領域に冷却流体を噴射することを特徴とする請求項35に記載の矯正方法。 - 前記冷却装置は、
複数の前記グループノズルを個別に開閉するように制御し、素材の幅方向に噴射される冷却流体の流量を前記グループノズル別に異ならせて噴射することを特徴とする請求項34に記載の矯正方法。 - 前記冷却装置を通過して冷却された素材の幅方向に対する温度を測定する冷却素材温度測定ステップをさらに含み、
前記冷却素材温度測定ステップにおいて測定された素材の幅方向に対する温度偏差が所定の温度以上であると、前記噴射流量設定ステップにおいて素材の分割された各領域に噴射する冷却流体の流量を再度設定することを特徴とする請求項36に記載の矯正方法。 - 圧延機を通過した後、冷却装置に進入する素材に形状調節装置が冷却流体を噴射し、素材の形状変形を誘導する形状調節ステップと、
把握された素材の形状パターンに対応して前記制御部が前記形状調節装置を制御する形状調節装置制御ステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項29に記載の矯正方法。 - 前記形状調節装置は、
素材の上部に配置され、素材の上部面に冷却流体を噴射する上部形状調節部と、
素材の下部に配置され、素材の下部面に冷却流体を噴射する下部形状調節部と、を含むことを特徴とする請求項41に記載の矯正方法。 - 前記形状調節装置制御ステップは、
素材の形状パターンに対応して前記制御部が前記上部形状調節部と下部形状調節部のうち少なくともいずれか一つを動作させ、素材の上部面と下部面のうち少なくともいずれか一つに冷却流体を噴射するように制御することを特徴とする請求項42に記載の矯正方法。 - 前記形状調節装置制御ステップは、
素材の形状パターンに対応して素材の上部面と下部面に噴射されるべき冷却流体の流量を設定し、前記上部形状調節部と下部形状調節部の冷却流体の噴射量を制御することを特徴とする請求項42に記載の矯正方法。 - 素材の形状パターンに対応して前記圧延機の圧延圧下力と圧延速度のうち少なくともいずれか一つを制御する圧延機制御ステップをさらに含むことを特徴とする請求項29に記載の矯正方法。
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