KR100723168B1 - 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR100723168B1
KR100723168B1 KR1020050130062A KR20050130062A KR100723168B1 KR 100723168 B1 KR100723168 B1 KR 100723168B1 KR 1020050130062 A KR1020050130062 A KR 1020050130062A KR 20050130062 A KR20050130062 A KR 20050130062A KR 100723168 B1 KR100723168 B1 KR 100723168B1
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황원호
이상채
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주식회사 포스코
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering

Abstract

본 발명은 소둔 공정의 각 단위 공정별로 다르게 나타나는 방사율 변화를 정확하게 보정함으로써, 복사 온도계의 측정 정밀도를 향상시키기 위한 냉연 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 다수의 단위 공정이 연속적으로 이루어지는 연속 소둔 공정에서 기준이 되는 단위 공정을 설정하여, 상기 기준이 되는 단위 공정과 나머지 단위 공정간의 방사율 변화에 대한 상관 관계 함수를 도출하여 데이터베이스화한 후, 연속 소둔 공정의 진행시 상기 기준이 되는 단위 공정에서의 소재의 방사율을 실시간으로 측정하고, 상기 측정된 방사율을 상기 상관 관계 함수에 대입하여 상기 나머지 각 단위 공정에서의 소재의 방사율을 추정한 후, 상기 추정된 방사율로 해당 단위 공정에서 소재 온도를 측정하는 복사 온도계의 방사율을 보정하는 것이다.
소둔 공정, 급냉대, 간접 냉각 방식, 직접 냉각 방식, 산화, 방사율, 복사온도

Description

연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법 및 시스템 {Method and system for compensating emissivity in continuous annealing process}
도 1은 종래의 연속 소둔 공정에서의 온도 제어 장치를 나타낸 기능 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 의한 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 장치를 보인 블럭도이다.
도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 연속 소둔 공정에서의 기준 복사 온도계 설치 방식을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명에 의한 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법의 한 실시 예를 나타낸 플로우챠트이다.
도 5는 본 발명에 의한 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법의 다른 실시 예를 나타낸 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명에 의한 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법의 또 다른 실시 예를 나타낸 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명에 의하여 도출된 연속 소둔 공정의 단위 공정간의 방사율 상관 관계의 예시 도이다.
도 8은 본 발명이 적용되기 전의 연속 소둔 공정의 온도 변화 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 의한 방사율 보정 방법을 적용한 경우의 연속 소둔 공정의 온도 변화 특성을 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100, 101, 111, 112, 121: 기준 복사 온도계
200, 201~206,211~215, 221~226: 복사 온도계
300: 하위 제어 장치 400: 저장부
500: 방사율 보정부 600: 입력부
700: 출력부 800: 방사율 보정 장치
본 발명은 냉연 소둔 공정에서의 방사율 자동 보정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소둔 공정의 각 단위 공정별로 방사율 변화를 정확하게 보정함으로써 복사 온도계의 측정 정밀도를 향상시키기 위한 냉연 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
냉연 공정의 연속 소둔 공정은 냉연제품 열연 코일을 냉간 압연하여(저탄소강) 열처리 후 가공도를 높이고, 판의 윤택성과 조도를 부여하여 일반 철판 용도에 적합한 재질을 결정해 주기 위한 공정으로서, 4개의 단위 공정을 연속 가동한다.
이러한 소둔 공정에서는, 기계적 특성을 개선하기 위해서 열처리가 행해지고 있으며, 소둔 공정의 소재 열처리 온도를 제어하기 위해서 복사 온도계(Radiation Pyrometer)를 사용하여 강판의 온도를 측정하고 있다. 상기 열처리 온도는 제품의 품질에 영향을 미치지는 요소로서, 이때 강판 온도를 정확히 측정하여야 적합한 열처리가 이루어질 수 있으며, 원하는 품질의 제품을 얻을 수 있다.
그런데 상기 복사 온도계는 물질마다 고유하게 지니고 있는 복사(방사)율과 그가 지니고 있는 온도 크기만큼의 복사에너지를 방출하는 점을 이용하여, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 인듐.겔륨.아세나이드(InGaAs)와 같은 포토다이오드(Photo Diode)나 써모파일(Thermopile)등의 광 검출 소자(Photo detector)를 이용하여 감지하고, 전기신호로 변환, 증폭하여 온도로 표시하는 장치로서, 고온의 온도 측정에 적합하고, 원격 측정이 가능하며, 이동 또는 회전하고 있는 물체의 표면온도 측정이 가능하다는 장점이 있어서 소둔 공정에 적합했지만, 방사율의 부정확성 및 방사율의 변동 등에 의하여 측정값의 신뢰성이 떨어질 수 있다는 단점이 있다.
이와 관련하여 연속 소둔 라인에서는 냉연 강판의 표면 산화를 예방하기 위하여 질소 등의 불활성 가스 분위기에서 열처리가 행해지고 있지만, 냉연 소재의 경우 소재별 산화 정도가 다르게 변화하여 방사율 변동을 야기한다.
이에 소재의 방사율 변동을 보정하여 정확한 소재 온도를 측정하기 위하여, 기존에는 공개 실용신안 1999-001965호 및 공개 실용 신안 1999-0000922호와 같이 열전대 혹은 접촉식 온도계를 이용하여 직접 강판에 접촉시키는 방법으로 소재 표면온도를 측정하고, 이를 복사온도계의 복사온도와 비교하여 소재의 방사율을 보정하는 방안이 제안되어 있으나, 이 방법의 경우 열전대 혹은 접촉식 온도계를 이동중인 소재표면에 접촉할 경우 소재 표면과의 마찰에 의한 마찰열이 발생하여 측정 온도에 오차를 유발할 수 있고, 소재 표면과의 접촉상태에 따라 측정오차를 유발할 수 있으며, 장치 구조가 복잡하고 실제 소둔 공정에 적용하기에는 장치 내구성에도 문제가 있다는 단점이 있다.
다른 방안으로는 공개 특허 2003-53618호에서 제안된 소둔로 온도 제어 장치를 도 1에 나타내었다.
도 1을 참조하면, 기존의 소둔로 온도 제어장치는 소재의 방사율을 소재별로 사전에 측정해서 소재별 방사율 DB(23)를 구축해두고, 공정 관리 컴퓨터(30)에서 현재 연속 소둔 처리되는 작업 소재를 나타내는 코드 값을 코드 수신부(22)를 통해 수신하여 선택부(24)에서 대응하는 소재의 방사율을 상기 DB(23)에서 선택하여, 방사 온도계(B-1)에서 측정된 방사율을 보정해주도록 구성된다.
그러나 이 방법에 따르면, 동일한 소재에 대해서는 동일한 양으로 방사율이 보정되기 때문에, 냉연 코일간, 코일내의 방사율 변동이 있게 되면 방사율 변동을 정확하게 보정해주지 못하기 때문에 복사온도 측정 오차를 유발한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목 적은 소둔 공정의 각 단위 공정별로 다르게 나타나는 방사율 변화를 정확하게 보정함으로써, 복사 온도계의 측정 정밀도를 향상시키기 위한 냉연 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 급냉대의 서로 다른 냉각 방식에 맞추어 소둔 공정의 각 단위 공정별로 나타나는 방사율 변화를 정확하게 보정할 수 있는 냉연 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 구성 수단으로서, 본 발명은, 다수의 단위 공정이 연속적으로 이루어지는 연속 소둔 공정에서 기준이 되는 단위 공정을 설정하여, 상기 기준이 되는 단위 공정과 나머지 단위 공정간의 방사율 변화에 대한 상관 관계 함수를 도출하여 데이터베이스화하는 제1 단계; 연속 소둔 공정의 진행시 상기 기준이 되는 단위 공정에서의 소재의 방사율을 실시간으로 측정하는 제2 단계; 상기 측정된 소재의 방사율을 상기 상관 관계 함수에 대입하여 상기 나머지 각 단위 공정에서의 소재의 방사율을 추정하는 제3 단계; 및 상기 추정된 방사율로 해당 단위 공정에서 소재 온도를 측정하는 복사 온도계의 방사율을 보정하는 제4 단계를 포함하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법을 제공한다.
더하여, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 구성수단으로서, 본 발명은, 방사율 및 복사 에너지 측정기능을 겸비하여, 연속 소둔 공정에서 연속적으로 이어져 있는 각 단위 공정 중 하나 이상의 공정 내에 설치되어 해당 단위 공정에서의 소재의 복사온도 및 방사율을 측정하는 하나 이상의 기준 복사온도계; 상기 기준 복사온도계가 설치되지 않은 나머지 단위 공정에 각각 설치되어 해당 단위 공정에서의 소재의 복사온도를 측정하는 다수의 복사온도계; 상기 기준 복사온도계 및 다수의 복사온도계를 분산제어하여 각각 측정된 복사온도와 방사율 정보를 실시간으로 얻어서 후술하는 방사율 보정부에 전달하는 하위 제어장치; 상기 다수의 단위 공정 중 기준이 되는 단위 공정에서의 방사율 변화량과 상기 나머지 단위 공정에서의 방사율 변화에 대한 상관 관계 함수를 저장하는 저장부; 및 상기 하위 제어장치로부터 전달된 소정 단위 공정에서 측정된 소재의 방사율을 상기 저장부에 저장된 해당 상관 관계 함수에 대입하여 각 단위공정에서 소재의 온도를 측정하는 상기 다수의 복사온도계의 방사율을 보정하는 방사율 보정부를 포함하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 시스템을 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법 및 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 참조한 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 방사율 보정 시스템을 나타낸 기능 블럭도이다.
방사율 및 복사 에너지 측정 기능을 겸비하여, 연속 소둔 공정에서 연속적으로 이어져 있는 각 단위 공정중 하나 이상의 공정 내에 설치되어 해당 단위 공정에서의 소재의 복사온도 및 방사율을 측정하는 하나 이상의 기준 복사 온도계(100)와, 상기 기준 복사 온도계(100)가 설치되지 않은 나머지 단위 공정에 각각 설치되어 해당 단위 공정에서의 소재의 복사온도를 측정하여 다수의 복사온도계(200)와, 상기 기준 복사 온도계(100) 및 복사 온도계(200)를 분산제어하여 각각 측정된 복사온도와 방사율 정보를 실시간으로 얻어서 방사율 보정 장치(800)에 전달하는 하위 제어 장치(300)와, 사전에 도출된 상기 기준 복사 온도계(100)가 설치된 단위공정에서의 방사율 변화량과 다른 단위 공정에서의 방사율 변화량의 상관 관계 함수를 저장하는 저장부(400)와, 상기 하위 제어 장치(300)로부터 전달된 소정 단위 공정에서 측정된 소재의 방사율을 상기 저장부(400)에 저장된 해당 상관 관계 함수에 대입하여 각 단위공정에서의 소재별 방사율을 보정하는 방사율 보정부(500)로 이루어져 상기 기준 복사 온도계(100) 및 복사온도계(200)에 설정된 방사율을 보정하는 상위의 방사율 보정 장치(800)를 포함한다.
더하여, 상기 본 발명에 의한 방사율 보정 장치(800)는, 상기 방사율 보정부(500)로 단위공정 간의 방사율 변화의 상관 관계 함수를 포함한 데이터를 입력하기 위한 입력부(600)와, 상기 방사율 보정부(500)로부터 보정된 복사온도를 포함한 데이터를 출력하는 출력부(700)를 더 포함한다.
상기 구성에서, 복사온도계(200)는 측정 대상 체의 방사율과 복사에너지를 이용하여 측정 대상 체의 온도를 측정하는 온도계로서, 기본적으로 각 소재별로 정해진 방사율이 기본 값으로 설정되어 있어, 이를 통해 대상 소재에서 발생한 복사에너지를 온도 값으로 변환하여 출력하며, 기존의 연속 소둔 공정에서 소재의 온도를 측정하는데 보통 이용되고 있는 것이다.
이에 더하여, 본 발명은 연속 소둔 공정에서, 각 단위 공정별로 나타나는 소재의 방사율 변화를 검출하기 위하여, 방사율 검출 기능을 함께 겸비한 기준 복사 온도계(100)를 소정의 단위 공정에 설치한다.
이때, 상기 기준 복사 온도계(100)와 복사 온도계(200)의 배치 형태는 도 3의 (a) 내지 (c)와 같이 이루어질 수 있다.
상기 도 3을 참조하면, 연속 소둔 공정은 다수의 단위 공정이 연속되어 이루어진 것인데, 연속 소둔 공정의 연속된 단위 공정을 소재의 진행 방향순으로 나타내면, 가열대(HS: Heating Section), 균열대(SS: Soaking Section), 서냉대(SCS:Slow Cooling Section), 급냉대(RCS: Rapid Cooling Section), 급열대(RHS:Rapid Heating Section), 과시효대(OAS: Over-aging Section), 마무리 냉각대(FCS:Final Cooling Section) 순으로 이루어진다.
상기에서, 급냉대(RCS)는 에어 미스트(Air Mist)로 직접 소재를 냉각하는 방식과, 냉각롤에 의해 간접적으로 소재를 냉각하는 방식으로 구분할 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)는 에어 미스트에 의한 직접 냉각 방식이 적용된 급냉대(RCS)를 포함한 연속 소둔 공정을 대상으로 적용되는 본 발명의 실시 예를 나타낸 것이다.
먼저, 도 3의 (a)를 참조하면, 본 발명은 직접 냉각 방식의 급냉대(RCS)에 기준온도계(101)를 설치하여, 급냉대에서의 방사율 및 복사온도를 측정하고, 나머지 단위 공정들, 즉, 가열대, 균열대, 서냉대, 급열대, 과시효대, 마무리 냉각대에는 복사온도계를 설치하여, 상기 급냉대에서 측정된 방사율을 통해 다른 단위 공정들에서의 방사율을 보정하도록 한다. 상기 구체적인 보정 방식은 다음에 더 구체적으로 설명한다.
냉각롤을 사용하는 간접냉각 방식과 달리 에어 미스트(Air Mist)를 직접 소재 표면에 분사하여 냉각하는 직접 냉각 방식의 급냉대(RCS)에서는 소재 표면의 산화가 급격하게 일어나기 때문에, 상기 급냉대(RCS)를 전후로 방사율 변화가 크게 발생한다. 그래서 동일 소재에 대해서 급냉대 이전의 가열대와 균열대와 서냉대에서는 방사율이 낮았지만 급냉대 이후의 급열 대와 마무리 냉각대에서는 방사율이 높게 나타난다. 또한, 상기 급냉대를 제외한 나머지 단위 공정은 불활성 분위기로 관리하기 때문에 급냉대 이전의 단위 공정에서는 소둔이 진행되면서 방사율이 서서히 증가하고, 급냉대 이후의 단위 공정에서는 상기 급냉대에서 크게 산화된 후 방사율이 안정되게 된다.
따라서, 본 발명은 상기 급냉대를 기준으로 이전 공정과 이후 공정에 대해서 다른 방사율 보정을 행한다.
이에 도 3의 (a)에 보인 실시 예와 같이, 급냉대에 기준 복사 온도계(101)를 설치하여 급냉대에서의 방사율 및 복사온도를 얻고, 나머지 단위 공정에는 복사 온도계(201~206)를 설치하여 복사온도만을 얻어, 상기 급냉대에서 측정된 방사율을 이용하여 다른 단위공정의 방사율 및 복사온도를 보정한다.
본 발명은 이러한 단위공정별 방사율의 변화에 대해서, 소재 표면의 산화과정과 동일한 소재의 인접한 지점에서는 유사한 전처리 공정을 거치기 때문에 거의 유사한 소재 표면특성을 갖는 특징을 이용한 것으로, 상기 실시 예의 경우 방사율 보정은 도 4에 도시한 플로우챠트와 같이 이루어진다.
즉, 도 4를 참조하면, 사전에 기준 복사 온도계(101)를 이용하여 급냉대에서의 소재의 방사율을 측정하면서, 그때의 급냉대 이전의 단위 공정(가열대, 균열대, 서냉대)에서의 방사율을 이동식 기준복사온도계(도시생략)를 이용하여 측정한 후, 급냉대에서의 방사율 변화와 이전 단위 공정에서의 방사율 변화의 상관관계 함수를 각 소재별로 구하여, 상기 저장부(400)에 데이타베이스화한다(S401).
도 7은 본 발명에 의하여 사전에 도출된 급냉대의 소재 방사율과 균열대의 소재 방사율 간의 상관관계 함수를 예시한 것이다. 상기 도 7을 참조하면, 급냉대의 방사율 x와 균열대의 방사율 y는
Figure 112005076451394-pat00001
의 관계를 갖는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 사전에 각 단위공정의 방사율을 미리 측정하여 상호 관계를 도출해낼 수 있다.
이후, 상기 기준 복사 온도계(101) 및 복사온도계(201~206)로부터 실시간 측정되는 급냉대의 방사율 및 복사 온도와, 다른 단위 공정에서의 복사온도를 입력받는다(S402).
그리고 상기 방사율을 각 단위공정별로 상기 도출된 상관관계 함수에 대입하 여, 각 단위 공정에서의 복사온도계의 방사율을 보정하게 된다.
상기 보정은 더 구체적으로 급냉대를 기준으로 이전 단위 공정과 이후의 단위공정에 대해서 구분하여 이루어진다(S403).
급냉대 이전의 단위 공정(가열대, 균열대, 서냉대)에 대해서는, 해당 단위공정에서의 상관관계 함수에 상기 급냉대에서 실시간으로 측정된 방사율을 대입하여, 각 단위공정의 소재 방사율을 구한다(S404).
그리고 상기 구해진 방사율로 해당 단위 공정의 복사온도계의 방사율을 보정하여, 복사온도를 실시간으로 보정한다(S405).
반대로, 급냉대 이후의 각 단위공정(급열대, 과시효대, 마무리 냉각대)에 대해서는, 소재의 방사율이 불활성 분위기에서 안정화되기 때문에, 상기 급냉대의 기준 복사 온도계(101)로 측정한 방사율로부터 단위 소재별로 소재의 대표 방사율을 추출하여(S406), 상기 추출된 대표 방사율로 급냉대 이후의 각 단위공정의 복사온도계의 방사율을 보정하여 복사온도 측정값을 보정한다(S407, S408).
상기 과정(S407, S408)을 더 구체적으로 설명하면, 급열대에서는 소재의 초기 20~400m지점은 초당 1회의 주기로 방사율을 보정한 후, 400m 이후 구간에서는 400m 지점의 대표 방사율을 그대로 적용하며, 과시효대 및 마무리 냉각대에서는 소재의 선단부를 기준으로 400m 지점의 대표 방사율 도출하여 적용한다.
상술한 과정에 의한 방사율 보정을 수행함에 있어서, 다만, 소재의 단위 편성이 변경되는 시점에는 다른 소재가 급냉대 이전공정으로 진입하기 때문에, 이때는 상기 급냉대에서 실시간 측정된 방사율을 이용하지 않고 소재별 방사율 기본값(여기서, 기본 값은 이전에 작업한 동일 소재의 방사율 평균값을 말함)으로 설정한다.
다음으로, 도 3의 (b)는 직접 냉각 방식의 급냉대를 구비한 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정을 위한 다른 실시 예에서의 기준 복사 온도계 배치를 나타낸 것으로서, 최초 단위 공정인 가열대에 제1 기준 복사 온도계(111)를 설치하고, 급냉대에 제2 기준 복사 온도계(112)를 설치하며, 나머지 단위 공정에 대해서는 복사 온도계(21~215)를 설치한다.
이때, 급냉대를 기준으로 이전 단위 공정에 대해서는 상기 가열대에 설치된 제1 기준 복사 온도계(111)에서 실시간 측정된 방사율을 이용하여 가열대와 해당 단위 공정의 방사율 관계 함수로부터 각 단위 공정에 설치되어 있는 복사온도계(211,212)의 방사율을 실시간으로 보정한다. 그리고 급냉대 이후의 단위 공정에 대해서는 앞의 실시 예에서와 마찬가지 방식으로 제2 기준 복사 온도계(112)에서 측정된 방사율을 이용해 해당 소재의 대표 방사율을 측정하여 나머지 단위공정에서의 복사온도계의 방사율을 보정한다.
도 5는 상술한 도 3의 (b)와 같이 기준 복사 온도계를 설치하는 경우의 방사율 보정 절차를 나타낸 플로우챠트이다.
상기 실시 예의 경우, 도 5와 같이, 초기 단계에서 상관 관계 함수를 도출할 때, 상기 제1, 2 기준 복사 온도계(111,112)를 통해 가열대와 급냉대 두 곳에서 소재의 방사율을 실시간으로 측정하고, 이때 다른 단위공정들-균열대, 서냉대, 급열대, 과시효대, 마무리 냉각대-에서는 이동식 기준 복사온도계(도시생략)를 이용하 여 각각의 방사율을 측정한 후, 상기 측정값들을 대비하여, 가열대와 이후의 단위 공정(균열대 및 서냉대)간의 방사율 상관 관계 함수를 도출하고, 급냉대와, 이후의 단위 공정(급열대, 과시효대, 마무리 냉각대)와의 상관 관계 함수를 도출한다(S501).
그리고 연속 소둔 공정중에 상기 제1, 2 기준 복사 온도계(111,112)와 복사온도계(211~215)로 가열대 및 급열대의 방사율 및 복사온도와, 나머지 단위 공정의 복사온도를 실시간으로 측정한다(S502).
상기와 같이 실시간으로 측정되는 가열대 및 급열대의 방사율을 통해 각 복사온도계(211~215)의 방사율을 보정하게 되는데, 이때, 급냉대 이전의 단위 공정인 경우, 상기 제1 기준 복사 온도계(111)로 측정된 방사율을 상기 도출된 해당 단위공정에서의 상관 관계 함수에 대입하여, 보정된 방사율을 실시간으로 구하고, 이를 이용하여 해당 단위 공정의 복사 온도계(211,222)의 방사율을 보정한다(S503~S505). 상기에 의하여, 상기 복사 온도계(211,222)에서 실시간으로 측정되는 복사온도는 소둔 공정에서의 방사율 변화가 보상되어 신뢰성 있는 값을 얻을 수 있다. 반대로, 급냉대 이후의 단위 공정인 경우, 상기 제2 기준 복사 온도계(112)로 측정된 방사율로부터 소재별 대표 방사율을 추출하고, 상기 추출된 대표 방사율로 해당 단위 공정의 복사온도계의 방사율을 보정하여, 보정된 복사온도를 얻는다(S503,S506~S508). 이와 같이 급열대, 과시효대, 마무리 냉각대에서의 구체적인 방사율 보정은 앞의 실시 예에서와 동일하다.
다음으로, 도 3의 (c)는 간접 냉각 방식의 급냉대를 포함한 소둔 공정에서의 기준 복사 온도계의 설치 예를 나타낸 것이다.
냉각롤을 이용하는 간접 냉각 방식의 급냉대를 적용한 소둔 공정의 경우, 전체 공정이 불활성 분위기에서 이루어 지기 때문에 소재 표면의 산화가 서서히 일어나며, 급냉대 전후에서 방사율의 급격한 변화가 나타나지 않는다.
따라서, 이 경우에는, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 초기 단위 공정인 가열대(HS)에 하나의 기준 복사 온도계(121)를 설치하고, 그 이외의 나머지 단위 공정에서는 복사온도계(221~226)를 설치하여, 상기 기준 복사 온도계(121)의 방사율 측정값을 이용하여 상기 복사 온도계(221~226)들의 방사율을 보정할 수 있다.
도 6에 보인 플로우챠트를 참조하여 방사율 보정 과정을 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
초기 조건으로서, 앞서 실시 예에서와 마찬가지로, 상기 기준 복사 온도계(121)를 이용하여 소재별로 가열대에서의 방사율의 변화를 측정하고, 이후 나머지 단위 공정들에 대해서 이동식 기준 복사 온도계를 이용하여 해당 소재별 방사율 변화를 측정한 후, 상기 가열대의 방사율 변화와 해당 단위 공정의 방사율 변화의 상관 관계 함수를 도출하여 데이터베이스화한다(S601).
상기와 같이 각 단위 공정별로 가열대와의 방사율 변화에 대한 상관 관계 함수가 마련되면, 이후 소둔 공정의 진행에 따라서, 실시간으로 제1 기준 복사온도계(121)로 가열대의 방사율 및 복사온도를 측정하며, 복사온도계들(221~226)을 통해 각 단위공정의 복사온도를 측정하게 된다(S602).
이때, 본 발명에서는 상기 제1 기준 복사 온도계(121)에서 실시간으로 측정된 방사율을 상기 도출된 각 단위공정의 상관 관계 함수에 대입하여, 단위공정별 변화된 방사율을 구한 후, 상기 구해진 방사율을 적용하여 각 단위공정의 복사온도계(221~226)의 방사율을 실시간으로 보정한다(S604).
즉, 냉각롤에 의한 간접적으로 냉각하는 급냉대를 갖는 소둔공정에 대해서 전 단위 공정에 대한 방사율 보정 방법이 상기 도 4 및 도 5에서 설명한 직접 냉각 방식의 급냉대를 포함한 소둔 공정에서의 급냉대 이전 공정에 대한 방사율 보정 과정과 유사하게 이루어진다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 방사율 보정을 실제 현장에서 실시하기 전과, 실시한 후의 과 시효대에서의 특성 변화를 측정하여 비교한 것으로서, 도 9에서 나타나는 바와 같이 본 발명을 실시한 후에는 방사율과 복사온도 변동이 급격하게 감소한 것을 볼 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 소둔 공정에서 소재의 방사율을 실시간으로 보정해주는 것이 가능하며, 소재 단위 편성의 변경에 관계없이 냉연 코일간, 코일내의 방사율 오차를 최소화함으로써 복사온도 측정 오차를 개선할 수 있다. 상기 냉연 코일간, 코일내의 방사율 변동을 최소화하는 것은 냉연 코일간, 코일내의 판온 편차를 최소화할 수 있는 것이며, 이로 인하여 재질 편차를 최소화하는 효과가 있다.
따라서 본 발명은 고가의 방사율 자동보정형 복사온도계를 소둔 공정 전체에 설치하지 않고도 하나 혹은 두 개의 방사율 자동 보정형 기준 복사온도계를 이용함으로써 공정간 소재 방사율 상관 관계를 이용하여 경제적으로 최적의 방사율 보정을 구현할 수 있다.

Claims (12)

  1. 다수의 단위 공정이 연속적으로 이루어지는 연속 소둔 공정에서 기준이 되는 단위 공정을 설정하여, 상기 기준이 되는 단위 공정과 나머지 단위 공정간의 방사율 변화에 대한 상관 관계 함수를 도출하여 데이터베이스화하는 제1 단계;
    연속 소둔 공정의 진행시 상기 기준이 되는 단위 공정에서의 소재의 방사율을 실시간으로 측정하는 제2 단계;
    상기 측정된 소재의 방사율을 상기 상관 관계 함수에 대입하여 상기 나머지 각 단위 공정에서의 소재의 방사율을 추정하는 제3 단계; 및
    상기 추정된 방사율로 해당 단위 공정에서 소재 온도를 측정하는 복사 온도계의 방사율을 보정하는 제4 단계; 를 포함하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 직접 냉각 방식의 급냉대를 포함한 연속 소둔 공정이면,
    상기 제1 단계는 급냉대와 급냉대 이전의 단위 공정들과의 상관 관계 함수를 각각 구하며,
    상기 제2 단계는 급냉대에서의 소재 방사율을 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    직접 냉각 방식의 급냉대를 포함한 연속 소둔 공정이면,
    상기 제1 단계는 급냉대 이전의 단위 공정에 대해서, 가열대와 해당 단위 공정간의 방사율 변화의 상관 관계 함수를 구하는 단계이고,
    제2 단계는 가열대와 급냉대에서의 방사율을 실시간으로 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    간접 냉각 방식의 급냉대를 포함한 연속 소둔 공정이면,
    상기 제1 단계는 전 단위 공정에 대해서 가열대와의 방사율 변화의 상관 관계 함수를 구하는 단계이고,
    제2 단계는 가열대에서 소재의 방사율을 실시간으로 측정하는 단계인 것을 특징으로 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제3단계는
    급냉대 이전의 단위 공정에 대해서는, 상기 실시간으로 측정된 급냉대의 방사율을 해당하는 방사율 변화 상관 관계 함수에 대입하여 해당 단위 공정에서의 소 재의 방사율을 실시간으로 구하고,
    급냉대 이후의 단위 공정에 대해서는, 상기 실시간으로 측정된 급냉대의 방사율을 통해 소재의 대표 방사율을 추출하여, 각 단위 공정의 방사율로 추정하는 단계임을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제3단계는
    급냉대 이전의 단위 공정에 대해서는, 상기 실시간으로 측정된 가열대의 방사율을 해당하는 방사율 변화 상관 관계 함수에 대입하여 해당 단위 공정에서의 소재의 방사율을 실시간으로 구하고,
    급냉대 이후의 단위 공정에 대해서는, 상기 실시간으로 측정된 급냉대의 방사율을 통해 소재의 대표 방사율을 추출하여, 각 단위 공정의 방사율로 추정하는 단계임을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제3단계는
    전체 단위 공정에 대해서, 상기 가열대에서 실시간으로 측정된 방사율을 해당하는 상관 관계 함수에 대입하여, 해당하는 단위 공정에서의 소재의 방사율을 실시간으로 구하는 단계임을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제4 단계는
    급열대에서는 소재의 선단부에서 기준 길이까지는 일정 주기로 복사온도계의 방사율을 보정한 후, 상기 기준 길이 이후 구간에서는 상기 기준 길이 지점의 대표 방사율을 그대로 유지하며,
    과시효대 및 마무리 냉각대에서는 소재의 선단부를 기준으로 400m 지점의 대표 방사율로 복사온도계의 방사율을 보정하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 방법.
  9. 방사율 및 복사 에너지 측정기능을 겸비하여, 연속 소둔 공정에서 연속적으로 이어져 있는 각 단위 공정 중 하나 이상의 공정 내에 설치되어 해당 단위 공정에서의 소재의 복사온도 및 방사율을 측정하는 하나 이상의 기준 복사온도계;
    상기 기준 복사온도계가 설치되지 않은 나머지 단위 공정에 각각 설치되어 해당 단위 공정에서의 소재의 복사온도를 측정하는 다수의 복사온도계;
    상기 기준 복사온도계 및 다수의 복사온도계를 분산제어하여 각각 측정된 복사온도와 방사율 정보를 실시간으로 얻어서 후술하는 방사율 보정부에 전달하는 하위 제어장치;
    상기 다수의 단위 공정 중 기준이 되는 단위 공정에서의 방사율 변화량과 상기 나머지 단위 공정에서의 방사율 변화에 대한 상관 관계 함수를 저장하는 저장부; 및
    상기 하위 제어장치로부터 전달된 소정 단위 공정에서 측정된 소재의 방사율을 상기 저장부에 저장된 해당 상관 관계 함수에 대입하여 각 단위공정에서 소재의 온도를 측정하는 상기 다수의 복사온도계의 방사율을 보정하는 방사율 보정부; 를 포함하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기준 복사 온도계는 직접 냉각 방식의 급냉대를 포함한 연속 소둔 공정인 경우에는, 급냉대에 설치하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기준 복사 온도계는 직접 냉각 방식의 급냉대를 포함한 연속 소둔 공정인 경우에는, 가열대 및 급냉대에 각각 하나씩 설치하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기준 복사 온도계는 간접 냉각 방식의 급냉대를 포함한 연속 소둔 공정 인 경우에는, 가열대에 설치하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔 공정에서의 방사율 보정 시스템.
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