KR100723215B1 - 압연 소재의 변형량 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열연 공정 등에서 가이드롤 테이블 상을 이동하는 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 검출하는 압연 소재의 변형량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 가이드롤 테이블 상을 이동하는 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 검출하는 압연 소재의 변형량 측정 장치에 있어서, 상기 가이드롤 테이블 상부에 설치되며, 설치 지점을 중심으로 상기 가이드롤 외곽의 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 연속적으로 검출하는 제1 스캐닝 검출기; 상기 가이드롤 테이블의 일측부에 설치되며, 설치 지점을 중심으로 상기 가이드롤 하부의 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 연속적으로 검출하는 제2 스캐닝 검출기; 및 상기 연속 검출된 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 이용하여 상기 압연 소재의 폭방향 휨량을 산출하고, 상기 연속 검출된 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 이용하여 상기 압연 소재의 상하 휨량을 산출하는 변형량 연산부를 포함하는 압연 소재의 변형량 측정 장치를 제공한다.
열연, 압연, 휨, 왑(warp), 캠버(camber), 스캐닝 검출기(HMD)

Description

압연 소재의 변형량 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING WARP AND CAMBER OF ROLLED MATERIAL}
도 1의 (a) 및 (b)는 압연 소재의 상하 휨현상 및 폭방향 휨현상을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 장치에 적용되는 스캐닝 검출기의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 압연 소재 변형량 측정 장치에 의해 검출 연산된 압연 소재 폭방향 에지부의 폭방향 위치 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 방법을 도시한 플로우 차트이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 압연소재 20: 가이드롤 테이블
21: 가이드롤 31, 32: 제1,2 스캐닝 검출기
33: 변형량 연산부 33a: 압연 소재 위치연산기
33b: 압연 소재 변형량연산기 34: 디스플레이부
P1, P2: 제1,2 기준점 R1: 수직기준선
R2: 수평기준선
본 발명은 열연 공정 등에서 가이드롤 테이블 상을 이동하는 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 검출하는 압연 소재의 변형량 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스캐닝 검출기(scaning Hot Metal Detector: scaning HMD)를 이용하여 압연 소재의 폭방향 에지부의 위치를 상하 방향 및 폭방향으로 연속적으로 검출한 후 이를 연산하여 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방항 휨량을 연산하는 압연 소재의 변형량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열연 공정은 연속주조에서 만들어진 슬래브(Slab)를 가열하여 조압연(Roughing Mill) 공정 및 사상 압연(Finishing Mill) 공정을 통해 얇은 스트립(Strip)으로 제조하고, 이를 런아웃 테이블 상에서 이송시키며 원하는 온도만큼 냉각하여 코일로 감는 공정이다.
이러한 열연 공정에서, 품질이 우수한 제품을 제조하기 위해서는 재료의 기계적 성질을 결정하는 강도, 두께 및 폭 등의 치수에 대한 정밀한 제어가 필수적으 로 요구된다. 이를 위해 조압연과 사상 압연에서 압연되는 소재는 두께 및 폭방향으로 직진성을 가져야 하며 상하 방향의 휨현상(warp) 및 폭 방향의 휨현상(camber)이 발생되지 않아야 한다.
도 1의 (a) 및 (b)는 압연 소재의 상하 휨현상 및 폭방향 휨현상을 도시한 개념도이다. 압연 소재의 상하 휨현상은 도 1의 (a)와 같이, 가이드롤 테이블(20) 상에서 이송되는 압연 소재(10)의 선단부 또는 후단부가 가이드롤(21)에 접촉하지 못하고 그 상부로 소정 높이(Lw) 만큼 변형되는 현상을 일컫는다. 통상적으로 이러한 압연 소재(10)의 상하 휨현상을 왑(warp)이라 한다.
또한, 압연 소재의 폭방향 휨현상은 도 1의 (b)와 같이, 압연 소재(10)의 선단부 또는 후단부가 폭방향으로 휘어져 변형되는 현상을 일컫는다. 통상적으로 이러한 압연 소재(10)의 폭방향 휨현상을 캠버(camber)라 한다.
상기 압연 중 발생하는 소재의 상하 방향 휨현상은 압연 소재 상하면의 비대칭적인 소성변형에 기인하는데, 이러한 비대칭성을 유발하는 주요 원인으로는 상하롤의 주속차, 소재 상하면의 온도차, 상하롤의 반경차, 압연중 상하롤의 열전달량차, 판 상하면에서의 마찰계수차, 패스라인의 높이 및 압연전 소재 선단부 형상의 비대칭성 등이 있다. 열연 조압연 공정에서 발생한 소재의 상하 방향 휨현상은 이후 공정의 압연 시 소재가 압연기에 진입되지 않거나 주위 설비와 충돌하여 설비 사고를 유발하고 나아가 라인을 정지시키는 등 조업에 큰 지장을 초래한다. 또한, 설비 사고를 초래할 정도로 상하 휨현상이 크게 발생하지 않은 경우라도 압연 시 소재의 형상 불량과 불균일한 냉각을 유발시켜 최종 생산되는 제품의 신뢰성을 저하시키게 된다.
또한, 소재의 폭방향의 휨현상은 판 자체의 폭방향 온도분포의 상이, 압연 중 좌우 롤 갭이 다른 경우 등과 같이 좌우 비대칭 요인에 의해 발생된다. 전술한 상하 방향 휨현상과 같이, 소재의 좌우 방향 휨현상 또한 라인 정지 또는 제품 신뢰성 저하 등의 문제를 일으키게 된다.
이와 같은 열간 압연 중에 발생되는 소재의 휨현상을 제거하기 위해서는 압연 중 수많은 비대칭 인자를 제거하여야 하나, 실제 라인에서는 복합적인 인자가 서로 연관되어 휨현상을 유발시키는 경우가 많기 때문에 라인 운전자가 이러한 인자들을 쉽게 판단하여 작업하기가 거의 불가능한 실정이다. 이러한 압연 소재의 휨현상에 의한 작업성 및 제품 품질 저하를 방지하기 위해서, 압연 공정이 진행되는 동안 실시간으로 압연 소재의 휨량을 정확히 측정할 수 있는 장치가 필수적이다. 특히, 압연 소재의 상하방향 휨현상 및 폭방향 휨현상을 모두 측정할 수 있는 장치가 요구된다.
이러한 압연 소재의 휘어짐 현상을 측정하기 위한 종래의 방법 중 하나로서, 한국 공개 특허 공보 제2005-0010361호(출원인: 주식회사 포스코, 명칭: 이송테이블상 스트립 선단부 상향 휨 교정 장치)는 이송 중인 소재의 휨량을 상부에 설치된 레이져식 거리계로 측정하는 방법을 제안하고 있다. 상기 레이져 거리계는 오염물 이 없는 청정한 환경에서는 측정 정밀도가 우수한 특징을 가지고 있으나, 압연 중에 발생하는 디스케일링(Descaling)이나 냉각 시에 판에 냉각수가 잔류하는 경우 측정 정밀도가 현저히 저하되어 실제 적용 시에는 스팀이나 수분을 완전히 제거해야 하는 등의 제약이 따르는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 수분에 의해 정밀도가 저하되는 레이저 거리계를 사용하는 대신 스캐닝 검출기를 압연 소재의 상부 및 측부에 설치 함으로써, 디스케일링(Descaling)이나 냉각 시에 판에 냉각수가 잔류하는 경우에도 정확하게 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 동시에 구할 수 있는 압연 소재의 변형량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은,
가이드롤 테이블 상을 이동하는 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 검출하는 압연 소재의 변형량 측정 장치에 있어서,
상기 가이드롤 테이블 상부에 설치되며, 설치 지점을 중심으로 상기 가이드롤 외곽의 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 연 속적으로 검출하는 제1 스캐닝 검출기;
상기 가이드롤 테이블의 일측부에 설치되며, 설치 지점을 중심으로 상기 가이드롤 하부의 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 연속적으로 검출하는 제2 스캐닝 검출기; 및
상기 연속 검출된 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 이용하여 상기 압연 소재의 폭방향 휨량을 산출하고, 상기 연속 검출된 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 이용하여 상기 압연 소재의 상하 휨량을 산출하는 변형량 연산부
를 포함하는 압연 소재의 변형량 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 변형량 연산부는, 상기 제1 스캐닝 검출기로부터 지면으로 그은 수선을 수직 기준선으로 하여, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 수직 기준선으로부터 상기 압연 소재의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)를 연산하고, 상기 제2 스캐닝 검출기로부터 지면에 평행하게 그은 평행선을 수평 기준선으로 하여, 하기 수학식 2을 이용하여 상기 수평 기준선으로부터 상기 압연 소재 폭방향 에지부 위치까지의 거리(Lov)를 연산하는 압연 소재 위치연산기를 포함한다.
Figure 112005076073338-pat00001
(α1: 상기 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ1: 상기 제1 기준점과 상기 수직 기준선이 이루는 각도, h1: 상기 압연 소재의 위치를 기준으로 한 상기 제1 스캐닝 검출기의 높이)
Figure 112005076073338-pat00002
(α2: 상기 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ2: 상기 제2 기준점과 상기 수평 기준선이 이루는 각도, h2: 상기 수직 기준선과 상기 수평 기준선이 만나는 점으로부터 상기 제2 스캐닝 검출기까지의 거리)
또한, 상기 변형량 연산부는, 하기 수학식 3을 이용하여 상기 압연 소재의 폭방향 휨량(Lc)을 산출하고, 하기 수학식 4를 이용하여 상기 압연 소재의 상하 휨량(LW)을 산출하는 압연 소재 변형량산출기를 더 포함한다.
Figure 112005076073338-pat00003
(max(Loh): Loh의 최대값, avr(Loh): Loh의 평균값)
Figure 112005076073338-pat00004
(max(Lov): Lov의 최대값, avr(Lov): Lov의 평균값)
상기 목적을 달성하기 위한 다른 기술적 구성으로서 본 발명은,
가이드롤 테이블 상을 이동하는 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 검출하는 압연 소재의 변형량 측정 방법에 있어서,
상기 가이드롤 테이블 상부의 제1 측정지점을 중심으로 상기 가이드롤 외곽의 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 연속적으로 검출하는 단계;
상기 가이드롤 테이블 일측부의 제2 측정지점을 중심으로 상기 가이드롤 하부의 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 연속적으로 검출하는 단계;
상기 제1 측정지점으로부터 지면으로 그은 수선을 수직 기준선으로 하여, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 수직 기준선으로부터 상기 압연 소재의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)를 연산하는 단계
[수학식 1]
Figure 112005076073338-pat00005
(α1: 상기 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ1: 상기 제1 기준점과 상기 수직 기준선이 이루는 각도, h1: 상기 압연 소재의 위치를 기준으로 한 상기 제1 스캐닝 검출기의 높이);
상기 제2 측정지점으로부터 지면에 평행하게 그은 평행선을 수평 기준선으로 하여, 하기 수학식 2을 이용하여 상기 수평 기준선으로부터 상기 압연 소재 폭방향 에지부 위치까지의 거리(Lov)를 연산하는 단계
[수학식 2]
Figure 112005076073338-pat00006
(α2: 상기 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ2: 상기 제2 기준점과 상기 수평 기준선이 이루는 각도, h2: 상기 수직 기준선과 상기 수평 기준선이 만나는 점으로부터 상기 제2 스캐닝 검출기까지의 거리);
하기 수학식 3을 이용하여 상기 압연 소재의 폭방향 휨량(Lc)을 산출하고, 하기 수학식 4를 이용하여 상기 압연 소재의 상하 휨량(LW)을 산출하는 단계
를 포함하는 압연 소재의 변형량 측정 방법을 제공한다.
[수학식 3]
Figure 112005076073338-pat00007
(max(Loh): Loh의 최대값, avr(Loh): Loh의 평균값)
[수학식 4]
Figure 112005076073338-pat00008
(max(Lov): Lov의 최대값, avr(Lov): Lov의 평균값)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 장치는, 제1 스캐닝 검출기(31)와, 제2 스캐닝 검출기(32) 및 변형량 연산부(33)를 포함하여 구성된다. 도 2에서 도면부호 10은 변형에 의한 압연 소재의 실제 위치를 나타내며, 도 면부호 10'는 변형이 없는 바람직한 압연 소재의 위치를 나타낸다.
상기 제1 스캐닝 검출기(31)는 가이드롤 테이블(20) 상부에 설치되며, 그 하부에 존재하는 압연 소재의 위치를 검출한다. 상기 제1 스캐닝 검출기(31)는 그 설치 지점을 중심으로 소정 각도(2*θ1) 범위를 스캔하여 상기 각도(2*θ1) 내에 존재하는 압연 소재의 위치를 검출한다. 본 발명에서 상기 제1 스캐닝 검출기(31)는 그설치 지점을 중심으로 상기 가이드롤(21) 외곽의 제1 기준점(P1)과 압연 소재(10)의 폭방향 에지부(E)가 이루는 각도(α1)를 연속적으로 검출한다. 상기 제1 기준점(P1)은 상기 제1 스캐닝 검출기(31) 스캔 범위의 최외곽 경계에 존재하는 것이 바람직하다.
상기 제2 스캐닝 검출기(32)는 가이드롤 테이블(20) 측부에 설치되며, 그 측부에 존재하는 압연 소재의 위치를 검출한다. 상기 제1 스캐닝 검출기와 유사하게, 상기 제2 스캐닝 검출기(32)는 그 설치 지점을 중심으로 소정 각도(2*θ2) 범위를 스캔하여 상기 각도(2*θ2) 내에 존재하는 압연 소재의 위치를 검출한다. 본 발명에서 상기 제2 스캐닝 검출기(312는 그설치 지점을 중심으로 상기 가이드롤(21) 하부의 제2 기준점(P2)과 압연 소재(10)의 폭방향 에지부(E)가 이루는 각도(α2)를 연속적으로 검출한다. 상기 제2 기준점(P2)은 상기 제2 스캐닝 검출기(32) 스캔 범위의 최외곽 경계에 존재하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 장치에 적용되는 스캐닝 검출기의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 스캐닝 검출기(31(32))는 소정 각도의 범위를 스캐닝하면서 열을 방출하는 압연 소재와 같은 대상을 검출하므로, 스캐닝 핫메탈디텍터(Hot Metal Detector: HMD)라고도 한다. 이 스캐닝 검출기(31(32))는, 소정 범위 내에서 회전하면서 압연 소재(10)와 같이 열을 방출하는 물체로부터 방출되는 적외선 에너지를 반사하는 다면 기둥 형상의 반사 드럼(311)과, 상기 반사 드럼(311)에서 반사되는 적외선 에너지를 검출하는 포토 다이오드(312)를 포함한다.
상기 반사 드럼(311)은 기설정된 각도의 범위에서 양방향으로 회전하면서 입사되는 적외선 에너지를 반사한다. 즉, 상기 반사 드럼(311)은 사전 설정된 각도의 범위를 스캐닝하는 기능을 한다. 스캐닝 검출기(31(32))는, 반사 드럼(311)에서 반사된 적외선 에너지가 상기 포토 다이오드(312)에 의해 검출되는 각도를 구하고, 사전 설정된 스캐닝 각도에 대한 상기 포토 다이오드(312)에 의해 적외선 에너지가 검출되는 상대적인 각도로서 압연 소재(10)와 같은 검출 대상의 위치를 표시할 수 있게 한다.
본 발명은 레이저 거리계를 사용하지 않고 적외선 에너지 검출 방식의 스캐닝 검출기를 사용하므로, 디스케일링(Descaling)이나 냉각 시에 판에 냉각수가 잔류하는 경우에도 압연소재의 위치를 양호하게 검출할 수 있게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 변형량 연산부(33)는, 상기 제1 스캐닝 검출기 (31)에서 연속 검출된 제1 기준점(P1)과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부(E)가 이루는 각도(α1)를 이용하여 상기 압연 소재(10)의 폭방향 휨량을 산출하고, 상기 제2 스캐닝 검출기(32)에서 연속 검출된 제2 기준점(P2)과 상기 압연 소재(10)의 폭방향 에지부(E)가 이루는 각도(α2)를 이용하여 압연 소재(10)의 상하 휨량을 산출한다.
상기 압연 소재(10)의 폭방향 휨량 및 상하 휨량을 산출하기 위해, 상기 변형량 연산부(33)는, 상기 제1 스캐닝 검출기(31)로부터 지면으로 그은 수선을 수직 기준선(R1)으로 하여 이 수직 기준선(R1)으로부터 상기 압연 소재의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)를 연산하고, 상기 제2 스캐닝 검출기(32)로부터 지면에 평행하게 그은 평행선을 수평 기준선(R2)으로 하여 이 수평 기준선(R2)으로부터 상기 압연 소재 폭방향 에지부 위치까지의 거리(Lov)를 연산하는 압연 소재 위치연산기(33a) 및 상기 압연 소재 위치연산기(33a)에서 연산된 상기 수직 기준선(R1)으로부터 상기 압연 소재(10)의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)의 최대값 및 평균값을 이용하여 압연 소재(10)의 폭방향 휨량(Lc)을 산출하고, 상기 수평 기준선(R2)으로부터 상기 압연 소재 폭방향 에지부 위치까지의 거리(Lov)의 최대값 및 평균값을 이용하여 압연 소재(10)의 상하 휨량(LW)을 산출하는 압연 소재 변형량산출기(33b)를 포함한다.
이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 장치의 작용 및 효과에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 먼저, 가이드롤 테이블(20) 상부에 설치된 제1 스캐닝 검출기(31)에서 그 하부로 소정 범위의 각도를 스캔하여, 가이드롤 외곽의 제1 기준점(P1)과 상기 압연 소재(10)의 폭방향 에지부(E)가 이루는 각도(α1)를 연속적으로 검출한다. 상기 제1 기준점(P1)은, 상기 제1 스캐닝 검출기(31)의 스캔 범위의 최외곽 경계 상에 위치하는 것이 바람직하다.
다음으로, 가이드롤 테이블(20)의 일측부에 설치된 제2 스캐닝 검출기(32)에서 상기 가이드롤 테이블(20) 방향으로 소정 범위의 각도를 스캔하여, 가이드롤 하부의 제2 기준점(P2)과 상기 압연 소재(10)의 폭방향 에지부(E)가 이루는 각도(α2)를 연속적으로 검출한다. 상기 제2 기준점(P2)은, 상기 제2 스캐닝 검출기(32)의 스캔 범위의 최외곽 경계 상에 위치하는 것이 바람직하다.
다음으로, 변형량 연산부(33) 내의 압연 소재 위치연산기(33a)에서 소정의 기준선으로부터 상기 압연 소재(10) 에지부(E)의 거리를 연산한다. 먼저 압연 소재 위치연산기(33a)는, 상기 제1 스캐닝 검출기(31)로부터 지면으로 그은 수선을 수직 기준선(R1)으로 하여, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 수직 기준선(R1)으로부터 상 기 압연 소재(10)의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)를 연산한다.
[수학식 1]
Figure 112005076073338-pat00009
상기 수학식 1에서 α1은 상기 제1 기준점(P1)과 상기 압연 소재(E)의 폭방향 에지부(E)가 이루는 각도이고, θ1은 상기 제1 기준점(P1)과 상기 수직 기준선(R1)이 이루는 각도이며, h1은 상기 압연 소재(10)의 위치를 기준으로 한 상기 제1 스캐닝 검출기의 높이이다.
이어, 상기 압연 소재 위치연산기(33a)는, 제2 스캐닝 검출기(32)로부터 지면에 평행하게 그은 평행선을 수평 기준선(R2)으로 하여, 하기 수학식 2을 이용하여 상기 수평 기준선(R2)으로부터 상기 압연 소재(10) 폭방향 에지부(E)까지의 거리(Lov)를 연산한다.
[수학식 2]
Figure 112005076073338-pat00010
상기 수학식 2에서, α2는 상기 제2 기준점(P2)과 상기 압연 소재(10)의 폭방향 에지부(E)가 이루는 각도이고, θ2는 상기 제2 기준점(P2)과 상기 수평 기준선(R1)이 이루는 각도이며, h2는 상기 수직 기준선(R1)과 상기 수평 기준선(R2)이 만나 는 점으로부터 상기 제2 스캐닝 검출기까지의 거리이다.
다음으로, 상기 변형량 연산부(33) 내의 압연소재 변형량산출기(33b)는, 상기 압연소재 위치연산기(33a)에서 검출된 거리(Loh, Lov)의 평균값 및 최대값을 이용하여 압연 소재(10)의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 산출한다. 더욱 상세하게, 상기 압연소재 변형량산출기(33b)는 하기 수학식 3과 같이, 연속적으로 검출한, 상기 수직 기준선(R1)으로부터 상기 압연 소재(10)의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)의 평균값을 그 최대값에서 감산함으로써, 압연 소재(10)의 폭방향으로 평균적인 에지부(E) 위치에서 최대로 벗어난 크기인 압연 소재의 폭방향 휨량(LC)을 산출할 수 있게 된다.
[수학식 3]
Figure 112005076073338-pat00011
(max(Loh): Loh의 최대값, avr(Loh): Loh의 평균값)
이는 도 4에 도시된 그래프를 참조함으로써 더욱 명확하게 이해될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 압연 소재 변형량 측정 장치에 의해 검출 연산된 압연 소재 폭방향 에지부의 폭방향 위치 변화를 도시한 그래프이다. 도 4와 같이, 압연소재(10)의 선단부터 후단까지 전체 압연 소재의 이동 과정에서, 수직기준선(R1)으로부터 압연소재의 폭방향 에지부의 거리(Loh)를 압연 소재 위치연산기에서 검출 하면, 압연 소재 변형량산출기(33b)는 이 수직기준선(R1)으로부터 압연소재의 폭방향 에지부의 거리(Loh)를 평균하여 폭방향 변형이 없는 상태에서의 수직기준선(R1)으로부터의 통상적인 거리를 산출한다. 또한 수직기준선(R1)으로부터 압연소재의 폭방향 에지부의 거리(Loh) 중 최대값에서 상기 평균한 수직기준선(R1)으로부터의 통상적인 거리를 감산하면, 정상적인 에지의 폭방향 위치에서 변형된 위치까지의 거리(hC), 즉 폭방향 휨량(LC)의 크기를 구할 수 있다.
이와 유사하게, 상기 압연소재 변형량산출기(33b)는 하기 수학식 4과 같이, 연속적으로 검출한, 상기 수평 기준선(R2)으로부터 상기 압연 소재(10)의 폭방향 에지부까지의 높이(LOV)의 최대값 및 평균값을 이용하여 압연 소재(10)의 상하 휨량(LW)를 산출한다.
[수학식 4]
Figure 112005076073338-pat00012
(max(Lov): Lov의 최대값, avr(Lov): Lov의 평균값)
본 발명은, 이상과 같이 연산된 압연 소재(10)의 상하 휨량(LW) 및 측방향 휨량(LC)을 디스플레이부(34)를 통해 디스플레이함으로써 조업자가 압연 소재의 변 형량을 구체적으로 인식할 수 있게 한다.
본 발명은 상술한 압연 소재의 변형량 측정 장치의 변형량 측정 알고리듬에 해당하는 압연 소재의 변형량 측정 방법도 제공한다. 도 5는 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 방법은, 먼저 가이드롤 테이블 상부의 제1 측정지점을 중심으로 상기 가이드롤 외곽의 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 연속적으로 검출하며, 가이드롤 테이블 일측부의 제2 측정지점을 중심으로 상기 가이드롤 하부의 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 연속적으로 검출한다(S51). 이 단계(S51)는 상술한 본 발명에 따른 장치에 포함된 제1 및 제2 스캐닝 검출기(도 2의 31, 32)에서 이루어진다.
이어, 상기 제1 측정지점으로부터 지면으로 그은 수선을 수직 기준선으로 하여, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 수직 기준선으로부터 상기 압연 소재의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)를 연산한다(S52).
[수학식 1]
Figure 112005076073338-pat00013
(α1: 상기 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ1: 상기 제1 기준점과 상기 수직 기준선이 이루는 각도, h1: 상기 압연 소재의 위치를 기준으로 한 상기 제1 스캐닝 검출기의 높이)
이어, 상기 제2 측정지점으로부터 지면에 평행하게 그은 평행선을 수평 기준선으로 하여, 하기 수학식 2을 이용하여 상기 수평 기준선으로부터 상기 압연 소재 폭방향 에지부까지의 거리(Lov)를 연산한다(S53).
[수학식 2]
Figure 112005076073338-pat00014
(α2: 상기 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ2: 상기 제2 기준점과 상기 수평 기준선이 이루는 각도, h2: 상기 수직 기준선과 상기 수평 기준선이 만나는 점으로부터 상기 제2 스캐닝 검출기까지의 거리)
상기 단계(S52, S53)은 상술한 본 발명에 따른 장치에 포함된 변형량 연산부(33) 내의 압연 소재 위치연산기(33a)에 의해 수행된다. 또한, 상기 단계(S51, S52, S53)은 압연이 완료될 때까지(S54) 지속적으로 이루어진다.
이어, 하기 수학식 3을 이용하여 상기 압연 소재의 폭방향 휨량(Lc)을 산출하고(S55), 하기 수학식 4를 이용하여 상기 압연 소재의 상하 휨량(LW)을 산출한다(S56). 상기 단계들(S55, S56)은 상술한 본 발명에 따른 장치에 포함된 변형량 연산부(33) 내의 압연 소재 변형량산출기(33b)에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 방법은 상술한 압연 소재의 변형량 측정 장치의 변형량 측정 알고리듬에 해당하므로, 방법에 대한 더욱 상세한 설명은 상기 본 발명의 장치에 대한 설명으로 대체하기로 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 압연 소재의 변형량 측정 장치 및 방법은, 레이저 거리계를 사용하지 않으므로, 수분이 다량으로 존재하는 열악한 환경에서도 양호하게 압연 소재의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 압연소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 한번의 제어 알고리듬을 통해 동시에 정확하게 검출할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수분에 의해 정밀도가 저하되는 레이저 거리계를 사용하는 대신 적외선 검출 방식의 스캐닝 검출기를 압연 소재의 상부 및 측부에 설치 함으로써, 디스케일링(Descaling)이나 냉각 시에 판에 냉각수가 잔류하는 경우에도 정확하게 압연 소재의 위치를 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 한번의 제어 알고리듬을 통해 압연소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 동시에 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 가이드롤 테이블 상을 이동하는 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 검출하는 압연 소재의 변형량 측정 장치에 있어서,
    상기 가이드롤 테이블 상부에 설치되며, 설치 지점을 중심으로 상기 가이드롤 외곽의 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 연속적으로 검출하는 제1 스캐닝 검출기;
    상기 가이드롤 테이블의 일측부에 설치되며, 설치 지점을 중심으로 상기 가이드롤 하부의 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 연속적으로 검출하는 제2 스캐닝 검출기; 및
    상기 연속 검출된 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 이용하여 상기 압연 소재의 폭방향 휨량을 산출하고, 상기 연속 검출된 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 이용하여 상기 압연 소재의 상하 휨량을 산출하는 변형량 연산부를 포함하며,
    상기 변형량 연산부는,
    상기 제1 스캐닝 검출기로부터 지면으로 그은 수선을 수직 기준선으로 하여, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 수직 기준선으로부터 상기 압연 소재의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)를 연산하고,
    상기 제2 스캐닝 검출기로부터 지면에 평행하게 그은 평행선을 수평 기준선으로 하여, 하기 수학식 2을 이용하여 상기 수평 기준선으로부터 상기 압연 소재 폭방향 에지부 위치까지의 거리(Lov)를 연산하는 압연 소재 위치연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 소재의 변형량 측정 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112007004139558-pat00028
    (α1: 상기 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ1: 상기 제1 기준점과 상기 수직 기준선이 이루는 각도, h1: 상기 압연 소재의 위치를 기준으로 한 상기 제1 스캐닝 검출기의 높이)
    [수학식 2]
    Figure 112007004139558-pat00029
    (α2: 상기 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ2: 상기 제2 기준점과 상기 수평 기준선이 이루는 각도, h2: 상기 수직 기준선과 상기 수평 기준선이 만나는 점으로부터 상기 제2 스캐닝 검출기까지의 거리)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 변형량 연산부는,
    하기 수학식 3을 이용하여 상기 압연 소재의 폭방향 휨량(Lc)을 산출하고,
    하기 수학식 4를 이용하여 상기 압연 소재의 상하 휨량(LW)을 산출하는 압연 소재 변형량산출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 소재의 변형량 측정 장치.
    [수학식 3]
    Figure 112007004139558-pat00017
    (max(Loh): Loh의 최대값, avr(Loh): Loh의 평균값)
    [수학식 4]
    Figure 112007004139558-pat00018
    (max(Lov): Lov의 최대값, avr(Lov): Lov의 평균값)
  4. 가이드롤 테이블 상을 이동하는 압연 소재의 상하 휨량 및 폭방향 휨량을 검출하는 압연 소재의 변형량 측정 방법에 있어서,
    상기 가이드롤 테이블 상부의 제1 측정지점을 중심으로 상기 가이드롤 외곽의 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α1)를 연속적으로 검출하는 단계;
    상기 가이드롤 테이블 일측부의 제2 측정지점을 중심으로 상기 가이드롤 하 부의 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도(α2)를 연속적으로 검출하는 단계;
    상기 제1 측정지점으로부터 지면으로 그은 수선을 수직 기준선으로 하여, 하기 수학식 1을 이용하여 상기 수직 기준선으로부터 상기 압연 소재의 폭방향 에지부까지의 거리(Loh)를 연산하는 단계
    [수학식 1]
    Figure 112005076073338-pat00019
    (α1: 상기 제1 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ1: 상기 제1 기준점과 상기 수직 기준선이 이루는 각도, h1: 상기 압연 소재의 위치를 기준으로 한 상기 제1 스캐닝 검출기의 높이);
    상기 제2 측정지점으로부터 지면에 평행하게 그은 평행선을 수평 기준선으로 하여, 하기 수학식 2을 이용하여 상기 수평 기준선으로부터 상기 압연 소재 폭방향 에지부까지의 거리(Lov)를 연산하는 단계
    [수학식 2]
    Figure 112005076073338-pat00020
    (α2: 상기 제2 기준점과 상기 압연 소재의 폭방향 에지부가 이루는 각도, θ2: 상기 제2 기준점과 상기 수평 기준선이 이루는 각도, h2: 상기 수직 기준선과 상기 수평 기준선이 만나는 점으로부터 상기 제2 스캐닝 검출기까지의 거리);
    하기 수학식 3을 이용하여 상기 압연 소재의 폭방향 휨량(Lc)을 산출하고, 하기 수학식 4를 이용하여 상기 압연 소재의 상하 휨량(LW)을 산출하는 단계
    를 포함하는 압연 소재의 변형량 측정 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112005076073338-pat00021
    (max(Loh): Loh의 최대값, avr(Loh): Loh의 평균값)
    [수학식 4]
    Figure 112005076073338-pat00022
    (max(Lov): Lov의 최대값, avr(Lov): Lov의 평균값)
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