KR100530329B1 - 소둔로 안정 로압제어를 위한 분리 로압 제어 장치 - Google Patents

소둔로 안정 로압제어를 위한 분리 로압 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉간압연으로 인하여 조직이 경화된 스트립을 재결정 온도이상으로 가열하여 스트립을 압연전의 상태로 조직을 회복시켜 가공성을 향상시키기 위한 설비로, 소둔로에서의 안정된 로압제어를 통하여 스트립의 표면 품질 및 로의 안정조업을 행하기 위GKS 로압제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 소둔로 냉각존에 수소 가스 및 N2 가스를 공급 또는 차단하여 로압을 제어하기 위한 라인 및 제어 밸브들이 설치되고, 가스 믹서세트의 전단에 수소 차단 자동 밸브가, 후단에는 각 존으로 통하는 HN가스 압력을 제어하는 밸브가 설치되고, 각 존의 압력을 검출하는 압력검출기들이 설치되어 이들 압력검출기로 로압을 검출하여 그 검출 로압 신호에 따라 압력제어 밸브들이 작동되도록 설치되며, 상기 밸브들의 작동이 선택된 작동모드에 따라 컴퓨터에서 자동 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 소둔로 안정 로압제어를 위한 분리 로압 제어 장치를 제공한다.

Description

소둔로 안정 로압제어를 위한 분리 로압 제어 장치{CONTROL SYSTEM FOR OBTAINING STABLE INNER GAS PRESSURE OF ANNEALING FURNACE}
본 발명은 소둔로 분위기가스 압력 안정제어에 관련된 것으로, 연속라인 열처리 공정에서의 소둔로 로압의 헌팅을 예방하고 제품의 품질을 향상시키고자 하는 소둔로 안정 로압제어를 위한 분리 로압 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 소둔로에 있어서 로내 분위기 가스로서의 HN가스 공급방법은 도1에 도시된 바와 같이 유틸리티에서 공급된 수소 가스(207)와 질소 가스(208)를 공급받아 믹서세트에서 수소농도 3~5%로 조정되어 HN가스의 형태로 로내에 공급하는 것이다. 로내 공급 HN가스는 그 조절밸브(pressure control valve)에서 1000mmAq의 압력으로 로내에 일정하게 공급되며, 고압 N2 가스는 그 조절밸브에서 5000mmAq의 압력으로 공급되어 로내압력 셋트치의 일정이하(통상7mmAq)시 밸브가 오픈되어 로내압력을 보상하는 시스템으로 구성되어 로내의 압력을 보정한다. 도1을 통하여 설명하면 로내에 공급되는 고압 N2라인은 FCS(FINAL COOLING SECTION)섹션의 상부에서 공급되어 로전체의 압력을 보상하도록 구성되어 있으나, 냉각존 섹션(SCS,RCS,FCS)에서의 스트립의 두께변화 또는 스트립의 폭 변화에 의해서 냉각팬 부하가 증감시 로내압력의 변동에 민첩하게 대응하기가 불가하며 공급측에는 로내압력의 차이가 항상 발생하게 된다.
즉, PHS 섹션 입구에는 실롤이 설치되어 로내의 산소 침입을 예방하고 있으나 냉각존 섹션(SCS,RCS,FCS)에서의 팬 부하 급속 증가시 그 영향으로 인하여 로내 압력은 현격하게 떨어져 로내 압력이 하한치까지 떨어지고 이때 고압 N2가 섹션(FCS)에서 공급되어도 섹션(PHS)까지 압력이 전달되어 도달하기까지는 상당한 시간(약20초)이 소요되고 이로 인하여 섹션(PHS)입구 실롤측으로 산소가 침입하여 스트립을 산화시키는 현상이 발생된다.
또한, 로내의 트러블이 발생되어 라인 정지가 발생되었을 시는 팬이 정지하고 로내의 압력이 급격히 증가하여 로내의 열적 부하가 증가되며 이로 인하여 중박물작업시는 히트 버클이 발생되므로 로내 분위기가스 라인을 차단하고 로상부에 설치되어 있는 블리드(Bleed) 밸브(501)를 개방하여야 하는데, 이 블리드 밸브(501)를 개방하려면 운전자가 로상부까지 이동하여 밸브조작을 행하여야 하므로 대처시간이 많이 소요되고 작업자 업무 부담을 증가시키며 또 이로 인해 라인 트러블이 장기화되고 생산성 저하가 초래된다.
또한, 정기수리, 판 파단 등의 요인으로 로의 벙(BUNG)을 오픈하였을 경우 로내의 산소와 이슬을 제거하기 위하여 고압 N2 퍼지(PURGE)를 실시하게 되는데, FCS 한 곳에서만 고압 N2가 통입되어 N2 퍼지를 실시함으로써 퍼지시간이 장시간 소요되어(통상 최소 12시간에서 20시간 소요) 생산성 저하의 요인이 되고 있으며, 퍼지시 로상부에 설치되어 있는 수동 블리드 밸브를 운전자가 직접 로 상부로 올라가 밸브를 조작하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 소둔로 로압 제어에 있어서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소둔로의 안정된 압력제어를 행하기 위하여 소둔로의 압력제어 방식을 냉각존 즉 냉각팬이 설치되어 있는 구간의 팬에 의한 로내압력의 헌팅을 최소화하기 위하여 냉각존을 기준으로 3분할하여 로내 압력제어가 가능하도록 고압 N2라인을 설치하여 팬의 부하 증감시 즉각적으로 로내압력을 안정되게 제어하여 품질 안정을 기하고 또 로내 퍼지 시간 단축으로 생산성을 향상시킬 수 있는 로압 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로압을 제어하는 장치부와 제어부로 구성되어 있다.
도2,3,4를 통하여 장치부를 살펴 보면 냉각존(SCS,RCS,FCS)에는 각기 로압을 제어하는 고압 N2 라인이 설치된다. 각 냉각존의 고압 N2라인에는 밸브(209,210,211)가 설치되며, 배관의 좌측에는 수동 밸브(212,213,214)가 설치된다.
그리고, 믹서 세트(MIXER SET)전단에는 수소 차단 자동 밸브(502)가 설치되고, 후단에는 각 존으로 통하는 HN가스 압력을 제어하는 밸브(204)가 설치된다.
각 존에 통입되는 HN가스 통입라인에는 각기 수동조작 밸브가 설치되어 있다.
또한, 각 존의 압력을 검출하는 장치로 압력검출기(404~413)가 설치되어 로압을 검출하여 밸브에서 로압력을 제어한다.
로압이 설정치 이상으로 높을 경우에 사용되는 블리드 밸브(501)는 로상부에 복수개(16개)가 설치되며, 각 존의 압력이 설정치(최대 30mmAq) 이상으로 높을 경우 작동되어 로압을 안정시키는 자동 밸브를 설치한다.
제어부에는 계장컴퓨터(DDC)에서 자동으로 제어가 가능하도록 모드를 설정하여, 오프모드(OFF MODE), 맨모드(MAN MODE), 오토모드(AUTO MODE), 저압 N2 모드, 고압 N2 모드(자동 퍼지 모드), HN 모드, HN 맨모드(MAN MODE)를 설치하여 상황에 따라 운전자가 선택적인 제어를 행할 수 있도록 하였다.
이러한 일련의 제어는 계장 프로세서의 시컨스제어로 계장컴퓨터(DDC)의 지령으로 행해진다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도5에 도시한 바와 같이 로압 제어는 저압 HN(1000mmAq)과 고압 N2(5000mmAq) 라인으로 구별되어 제어되는 바, 통상적으로 오토모드에서 로압이 제어되고, 각 존에 설되어있는 압력검지장치(404~413)의 압력 신호를 검출받아 로압 셋트압력(통상 20~25mmAq)으로 밸브가 자동으로 개폐되어 조절되고, 고압 N2 라인은 저압 HN(1000mmAq) 라인의 유량으로 제어시 팬부하의 증가 또는 소재 변경으로 인한 로압의 저하시 로압 N2 라인이 오픈되어 로압이 안정 로압을 유지할 수 있도록 제어된다.
1. 오토모드
오토모드(Auto Mode)시에는 기본적으로 저압 HN 라인은 저압 N2(1000mmAq) 압력조절 밸브(505)의 HN 가스 공급작동에 의해 로압력이 20~25mmAq의 압력으로 유지되도록 제어를 행한다.
저압 HN 라인은 저압 N2(1000mmAq) 차단 밸브(504)가 오픈되고 저압 N2 조절밸브(505)는 셋트된 로압(20~25mmAq)으로 각 존의 로에 설치된 압력감지기(404~413)의 신호를 검출받아 20~25mmAq의 압력이 유지되도록 제어를 행한다.
일반적으로 로가 안정된 상태, 즉 팬의 부하의 증감이 없을 경우는 저압 N2 라인으로 유량제어를 실시하여 로압이 안정되게 제어되나, 소재의 변경으로 인한 로체적의 증감, 또는 냉각존의 팬부하 증감시는 필히 로압의 변동이 발생되며 각 존중 1개 존의 로압이 하한치(7mmAq) 이하로 떨어진 경우는 고압 N2 라인의 차단 밸브(503)가 오픈되고 밸브(201,202,203)가 오픈되어 로압을 20~30mmAq 범위로 제어하게 된다.
고압 N2 라인 압력 조절 밸브는 냉각존을 기준으로 3구간으로 구분되어 설치된다.
1) 고압 N2 라인은 소둔로의 PHS,HS1,HS2,SS,SCS 각 존에 설치되어 있는 로압검출기(404,405,406,407)의 하한치(통상 7mmAq 이하)를 검출받아 밸브(201)에서 로압을 20~30mmAq 범위로 제어한다. 7mmAq 이하에서 고압 N2 밸브(503)가 오픈된 후에 밸브(201)가 오픈되며 유량조절 밸브(201)는 PHS,HS1,HS2,SS,SCS존의 로압이 로압검출기(404,405,406,407)중 25mmAq를 검출하면 밸브개도 70%로 클로스되고 30mmAq의 로압에서 완전 클로스 되어 로압을 안정되게 제어한다.
2) RCS에 설치된 고압 N2 라인은 RCS1,2의 각 존에 설치되어 있는 로압검출기(408,409)의 하한치(통상 7mmAq 이하)를 검출받아 밸브(202)로 로압제어를 행한다. 7mmAq 이하에서 고압 N2 밸브(503)가 오픈된 후에 밸브(202)가 오픈되며 유량조절 밸브(202)는 RCS1,2의 로압이 로압검출기(408,409)중 25mmAq를 검출하면 밸브개도 70%로 클로스되고 30mmAq의 로압에서 완전 클로스되어 로압을 안정되게 제어한다.
3) FCS에 설치된 고압 N2 라인은 OAS1,OAS2,OAS3,FCS존의 로압을 제어하도록 구성되어 있으며 각 존에 설치되어 있는 로압검출기(410,411,412)의 하한치(통상 7mmAq 이하)를 검출받아 밸브(203)에서 20~25mmAq 범위 로압제어를 행한다. 로압이 7mmAq 이하에서 고압 N2 밸브(503)가 오픈된 후에 밸브(203)가 오픈되며 유량조절 밸브(203)는 OAS1,OAS2,OAS3,FCS존의 로압이 로압검출기(410,411,412,413)중 25mmAq를 검출하면 밸브개도 70%로 클로스되고 30mmAq의 로압에서 완전 클로스되어 로압을 안정되게 제어한다.
로압제어의 범위는 통상적으로 최소 7mmAq~최대 30mmAq범위로 제한되어 컨트롤된다.
또한, 소재변경 즉 소재폭 및 두께가 증가되어 로의 체적의 증가 또는 소재의 두께변경으로 후물에서 박물로의 소재변경시 로압은 급격히 증가하는 현상이 발생되고, 이때 로압검출기(404~413)에서의 검출로압이 35mmAq이상으로 증가한 존은 블리드 밸브(501~514)가 자동으로 오픈되고 30mmAq이하로 되면 차단되도록 하여 로의 안정성을 확보한다.
그리고, 라인 트러블 발생으로 라인이 정지되어 스트립의 진행이 정지되어 로압의 증가현상이 발생되면 각 존에 설치되어 있는 로압검출기에서 로압이 35mmAq이상으로 검출된 존은 선택적으로 자동으로 블리드 밸브(515~428)가 오픈되어 로내의 압력을 낮추어 로내의 열이 방출되도록 하며, 고압 N2 밸브(201,202,203)가 클로스되고 저압 N2 밸브(504)가 오픈되어 로내압력이 일정압력(20~25mmAq)이내로 제어되며 오픈된 존의 블리드 밸브는 20~25mmAq에서 클로스된다.
이러한 일련의 제어를 행함으로써 중박소재 작업시 라인 정지로 인한 히트 버클을 예방한다.
2. 퍼지모드(PURGE MODE)
퍼지(PURGE)는 고압 N2모드와 저압 N2모드로 구분되며, 고압 N2모드에서 각 존의 산소 농도가 1%이하로 낮아지면 자동으로 저압 N2모드로 전환된다.
도5를 참조하여 설명하면 퍼지모드시에는 각 존의 방산밸브 즉 블리드 밸브(501)가 전부 오픈되고, 고압 N2 라인 차단 밸브(503)가 오픈되며 각 존 압력 컨트롤 밸브(201,202,203)가 풀 오픈되어 로내 산소농도 1%이하까지 퍼지가 실시되며 로내 산소농도 1%이하에서 자동으로 저압 N2 모드로 전환된다.
저압 N2 모드에서는 블리드 밸브(501)가 클로스되고, 고압 N2 라인의 차단밸브(503)가 차단되고 각 존 압력 컨트롤 밸브(201,202,203)가 풀 클로스(FULL CLOSE)되며 저압 N2 차단 밸브(504)가 오픈된다.
그리고 압력 컨트롤 밸브(505)가 오픈되어 저압 N2는 1000mmAq로 제어되며, 각 존에 HN 가스를 공급하여 로압력(20~25mmAq)을 유지한다.
저압 N2모드에서 계속적으로 로압을 20~25mmAq로 유지하고 로내 산소검출기(404~413)는 로내 산소농도를 계속적으로 검출하며 전 존의 로내 산소농도 0%에서 로압제어모드는 오토모드로 자동으로 전환되어 생산준비 단계로 전환된다.
하기 표1은 위와 같은 각 모드에서의 밸브 제어상태를 요약하여 나타낸 것이다.
로압제어 및 PURGE시 밸브제어
밸브제어MODE 저압N2 차단변(504) 고압N2 차단변(503) 고압N2조절변(202,202,203) H2차단변(502) HN BY-PASS변(506) 블리드밸브(501)
MAN 수동 수동 수동 수동 수동 수동
AUTO OPEN 자동OPEN/ 자동OPEN CLOSE CLOSE CLOSE
LAW N2 OPEN CLOSE CLOSE CLOSE CLOSE CLOSE
HIGH N2 (PURGE) CLOSE OPEN OPEN OPEN CLOSE OPEN
HN GAS OPEN CLOSE CLOSE OPEN CLOSE CLOSE
HN MAN OPEN CLOSE CLOSE OPEN OPEN CLOSE
따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 로압 변화에 대응한 신속한 로압 제어가 가능하게 되어 로압의 안정화를 기할 수 있으므로 연속라인 열처리 스트립표면의 산화를 방지하여 품질 향상을 가져오고, 또 로내 자동 퍼지시스템으로 작업자의 작업부하감소 및 3분할된 고압 퍼지가 가능하여 로내 퍼지 시간을 크게 단축하게 됨으로써 생산성 향상을 가져올 수 있는 효과가 있다.
도1은 종래의 소둔로 압력 제어도,
도2는 본 발명의 소둔로 압력 제어도,
도3은 본 발명에 있어서 분위기가스 공급 장치 구성도,
도4는 본 발명에 있어서 분위기가스 공급 장치의 동작을 이해하기 위한 블럭도,
도5는 본 발명의 로내 분위기가스 제어도.
* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 개선전 저압 HN가스 차단 밸브 102 : 개선전 고압 N2가스 조절 밸브
201,202,203 : 개선후 고압 N2가스 조절 밸브
204 : 개선후 저압 HN가스 차단 밸브 205 : 수소가스 차단 밸브
301 : 저압 고압 N2가스 압력 자동조절 밸브
302 : 고압 N2가스 압력 자동조절 밸브
401~403 : 로압 컨트롤 지시 장치 404~408 : 로압검출기
501 : 블리드 밸브

Claims (1)

  1. 소둔로의 냉각존들을 일정 그룹으로 하여 소둔로가 다수의 영역으로 분할되고, 상기 소둔로의 분할된 각 영역별로 수소 가스 및 N2 가스를 공급 또는 차단하여 로압을 제어하기 위한 라인 및 제어 밸브들이 설치되고,
    가스 믹서세트의 전단에 수소 차단 자동 밸브가, 후단에는 각 존으로 통하는 HN가스 압력을 제어하는 밸브가 설치되고,
    상기 소둔로의 각 존 및 소둔로의 상기 분할된 영역 별로 압력을 검출하는 압력검출기들이 설치되고 이들 압력검출기로 상기 소둔로의 분할된 영역별로 로압을 검출하여 그 검출 로압 신호에 따라 상기 소둔로 및 상기 소둔로의 분할된 영역별로 설치된 라인의 압력제어 밸브들이 작동되도록 설치되며,
    상기 밸브들의 작동이 선택된 작동모드에 따라 상기 소둔로 내의 상기 분할된 영역별 로압의 제어를 위해 컴퓨터에서 자동 제어되도록 구성된 것을 특징으로 하는 소둔로 안정 로압제어를 위한 분리 로압 제어 장치.
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