KR100815704B1 - 연연속 열간 압연에서 접합부 트래킹 및 절단방법 - Google Patents

연연속 열간 압연에서 접합부 트래킹 및 절단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연연속 열간 압연설비에서 선행재와 후행재의 접합부를 트래킹하고 상기 접합부의 트래킹 정보를 이용하여 상기 접합부를 절단하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 선,후행재를 접합장치에서 접합하여 사상압연을 거친 강판을 권취기에서 코일로 권취하기 전에 고속절단기로 절단하여 코일로 감는 연연속 열간 압연공정에서의 접합부 트래킹 및 절단방법에 있어서, 상기 사상압연의 출측에 설치된 화상획득장치에서 이동중인 강판의 화상을 획득하여 접합부를 검출하는 접합부 검출단계; 상기 접합부가 검출되면 고속절단기의 전단에 설치된 레이저 속도계에서 검출된 강판의 이동속도를 이용하여 상기 접합부를 트래킹하는 접합부 트래킹단계; 상기 접합부의 트래킹 정보를 이용하여 상기 고속절단기로 접합부의 절단신호를 출력하는 절단신호 출력단계; 및 상기 접합부의 절단신호에 따라 상기 트래킹된 접합부를 절단하는 접합부 절단단계를 포함한다.
연연속 열간 압연, 접합, 사상압연, 고속절단기, 트래킹, 절단

Description

연연속 열간 압연에서 접합부 트래킹 및 절단방법{WELDING PART TRACKING AND CUTTING METHOD IN CONTINUOUS HOT ROLLING EQUIPMENT}
도 1은 일반적인 연연속 열간 압연설비의 개략적인 구성도이다.
도 2은 종래의 연연속 열간 압연설비에서 접합부 트래킹 및 절단방법을 보이는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연연속 열간 압연설비에서의 접합부 트래킹 및 절단방법을 보이는 절차도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 접합부 검출 시스템의 블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 조압연기 2 : 코일박스
3 : 크롭절단기 4 : 접합기
5 : 사상압연기 6 : 고속절단기 핀치롤
7 : 고속절단기 8 : 권취기
9 : 판
10 : 폭 측정장치 21 : 화상획득장치
22 : 레이저 속도계
본 발명은 강판 용접부의 트래킹 및 절단방법에 관한 것으로서, 특히 연연속 열간 압연설비에서 선행재와 후행재의 접합부를 트래킹하고 상기 접합부의 트래킹 정보를 이용하여 상기 접합부를 절단하기 위한 방법에 관한 것이다.
철강공정에서는 강판 생산시 여러 개의 강판을 접합하여 연속적으로 압연함으로써 고속으로 압연이 가능하고, 생산성 및 품질이 대폭적으로 향상된다. 이를 위하여 최근에는 열간 압연공정에서 연연속 압연을 가능하게 하는 연구가 많이 진행되어 오고 있다.
도 1은 일반적인 연연속 열간 압연설비의 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연연속 열간 압연설비에서는 가열된 슬라브(10)를 조압연기(1)에서 조압연하여 코일박스(2)에서 권취하고, 그 코일박스(2)로부터 인출되는 선행재의 후단과 후행재의 선단을 크롭절단기(3)를 이용하여 절단한 후, 상기 선행재의 후단과 후행재의 선단을 접합기(4)를 이용하여 접합하고, 사상압연기(5)를 통하여 마무리 압연한 후 핀치롤(6)로 인입되고 권취기(8)의 전단에 설치된 고속절단기(7)에서 절단하여 제품으로 생산한다. 선택적으로 사상압연기(5)의 후단에 폭 측정장치(9)가 설치될 수도 있다.
이러한 연연속 열간 압연은 슬라브의 선단과 후단에 발생하는 비정상 부분을 없애는 것이 가능하기 때문에 슬라브 전장에 대해 더욱 엄격한 제어가 가능하며, 초극박의 통판성 향상, 고윤활 압연, 고압하 압연, 고정도, 고냉각 등이 가능해져 두께 정밀도, 실수율 향상에 큰 효과가 있다. 연연속 열간 압연설비의 고속절단기에서 접합부를 절단함에 있어서 접합부 위치의 정확한 트래킹과 절단길이(접합부와 절단점 사이의 거리) 오차는 적을수록 실수율이 높아진다. 종래의 연연속 열간 압연설비에서의 접합부 검출 및 절단방법은 접합부에 접합점 또는 절단점을 형성하고, 이를 트래킹하여 고속절단기에서 절단하는 방법이 개시되어 있다.
도 2은 종래의 연연속 열간 압연설비에서 접합부 트래킹 및 절단방법을 보이는 블럭도이다. 도 2을 참조하면, 연연속 열간 압연설비에서 접합기(4)에 의해 선행재 및 후행재가 접합되어 접합부가 발생되면(21), 롤의 속도와 압하율 또는 선진율을 고려하여 접합부가 사상압연기(5)의 최종 스탠드를 통과하는 시점(22)에 절단점을 발생시킴과 동시에(23) 고속절단기(7)의 속도와 동기시키고(28), 상기 최종 스탠드 통과 시점부터 상기 절단점의 트래킹 거리를 설정하고(24), 상기 트래킹 거리와 핀치롤(6)의 롤 속도를 이용하여(25) 절단점을 트래킹함으로써(26) 상기 접합점의 절단신호를 발생시킨다(27)에서 절단하게 된다. 그러나, 이러한 종래기술에서는 최종 스탠드 출측에서 접합부를 다시 검출하더라도 최종 스탠드 롤 속도와 선진율을 이용하여 수식 계산에 의해 접합부를 트래킹하므로, 롤 속도의 계산에 의한 오차가 발생하여 고속절단기(7)에서 절단 오차가 발생한다.
한편, 한국 등록특허공보 제10-0231980호에는 압연재를 접합할 때 접합점을 생성하고 그 접합점을 압연속도와 사상압연 롤 입출측 판두께를 이용하여 트래킹하 는 방법이 개시되고, 또한 한국 공개특허공보 제2006-0075275호에는 접합기와 사상압연기 사이에 두께 측정장치를 두어 판두께 변화를 이용하여 접합부를 검출하여 사상압연기의 롤 속도를 이용하여 접합부를 트래킹하는 방법이 개시된다. 이러한 선행특허들의 경우도 롤 속도를 이용하여 강판의 판속도를 계산하여 접합부를 트래킹하기 때문에 롤과 강판(10) 간의 슬립현상으로 인해 속도계산에서 실제 소재의 속도와 계산상의 속도에서 오차가 발생하는 문제점이 상존한다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 연연속 열간 압연 공정에서 사상압연기의 최종 스탠드 출측에서 접합부를 검출하고 판속도계의 판속도 검출값으로부터 상기 접합부를 트래킹하여 상기 접합부를 정확히 절단하도록 하기 위한 연연속 열간 압연에서 접합부 트래킹 및 절단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 선,후행재를 접합장치에서 접합하여 사상압연을 거친 강판을 권취기에서 코일로 권취하기 전에 고속절단기로 절단하여 코일로 감는 연연속 열간 압연공정에서의 접합부 트래킹 및 절단방법에 있어서,
상기 사상압연의 출측에 설치된 화상획득장치에서 이동중인 강판의 화상을 획득하여 접합부를 검출하는 접합부 검출단계; 상기 접합부가 검출되면 고속절단기 의 전단에 설치된 레이저 속도계에서 검출된 강판의 이동속도를 이용하여 상기 접합부를 트래킹하는 접합부 트래킹단계; 상기 접합부의 트래킹 정보를 이용하여 상기 고속절단기로 접합부의 절단신호를 출력하는 절단신호 출력단계; 및 상기 접합부의 절단신호에 따라 상기 트래킹된 접합부를 절단하는 접합부 절단단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 접합부 검출단계는 라인 스캔 방식의 CCD 카메라를 이용하여 상기 강판의 최대 속도를 기준으로 스캔 속도를 설정하여 상기 강판의 화상을 획득하고 접합부를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 접합부 트래킹단계는 상기 사상압연의 출측에 설치된 화상획득장치에서 상기 고속절단기의 전단에 설치된 레이저 속도계까지의 거리를 상기 접합부를 트래킹하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 사상압연의 출측에 설치된 화상획득장치에서 상기 고속절단기의 전단에 설치된 레이저 속도계까지의 거리 및 상기 레이저 속도계에서 상기 고속절단기까지의 거리는 고정된 거리로서 각각 미리 설정된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 접합부 트래킹단계는 상기 고속절단기의 전단에 설치된 레이저 속도계를 이용하여 단위 길이당 발생하는 펄스 신호를 이용하여 접합부 위치를 트래킹하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 절단신호 출력단계는 상기 접합부 트래킹 정보로부터 상기 접합부의 위치가 상기 고속절단기로부터 미리 설정된 거리만큼 전 단에 위치할 때 상기 고속절단기의 기동시간을 고려하여 접합부 절단신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 그에 대한 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연연속 열간 압연설비에서의 접합부 트래킹 및 절단방법을 보이는 절차도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명이 적용되는 연연속 열간 압연설비에서는 사상압연기(5)의 출측에 화상획득장치(21)를 배치하여 접합부에 대한 화상을 획득하도록 한다. 또한 상기 화상획득장치(21)와 일정한 거리로 이격되어 고속절단기(7)의 입측에 속도검출장치(22)를 배치하여 접합부의 이동속도를 검출하도록 한다. 본 발명의 일 실시 예에서 상기 화상획득장치(21) 및 속도검출장치(22)는 예를 들어 라인스캔 CCD 카메라 및 레이저속도계로 각각 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 연연속 열간 압연설비의 접합기(4)에서 선행재 후단과 후행재 선단의 접합이 완료되어 접합부가 발생되면(31), 사상압연기(5)의 출측에 배치된 화상획득장치(21)에서 미리 설정된 주기에 따라 상기 접합부에 대한 화상을 연 속적으로 획득한다(32). 상기 화상획득장치(21)에서 접합부에 대한 화상을 획득하는 시점에 상기 화상획득장치(21)와 고속절단기(7) 간의 거리를 접합부 트래킹 거리로 설정하고(33), 상기 화상획득장치(21)에서 접합부의 절단점이 검출되면(35) 상기 접합부의 절단을 위해 상기 레이저속도계(22)를 이용하여 상기 접합부에 대한 트래킹을 실시하고(35), 상기 고속절단기(7)로 상기 접합부에 대한 절단신호를 발생한다(36). 여기서, 상기 접합부의 절단점이 검출되면(35), 고속절단기(7)에서도 기동준비 및 절단지령을 받은 후부터 접합부 절단 시점까지 소정의 소요시간이 필요하므로, 이를 감안하여 상기 접합부가 상기 고속절단기(7) 도달하기 전에 상기 고속절단기(7)의 속도를 판 속도에 동기화하고(37), 상기 고속절단기(7)의 기계적 절단시간을 고려하여 절단신호를 발생하는 것이 바람직하다.
상기 화상획득장치(21)와 레이저속도계(22) 간의 거리는 미리 결정되어 있고, 또한 상기 레이저속도계(22)와 고속절단기(7) 간의 거리도 미리 결정되어 있다. 따라서 상기 레이저속도계(22)에서의 접합부 트래킹 신호에 따라서 상기 레이저속도계(22)와 고속절단기(7) 간의 거리를 고려하여 미리 설정된 시점에 접합부 절단신호를 발생한다.
통상적으로 레이저속도계(22)의 출력은 전압(0~10V) 또는 펄스(pulse)신호가 있는데, 본 발명의 일 실시 예에서는 접합부의 이동거리를 트래킹하기 위하여 펄스 신호를 이용한다. 이러한 펄스 신호는 설정에 따라 단위 길이당 1 펄스를 출력한다. 예를 들어, 1mm당 1 펄스를 발생한다. 따라서 접합부의 절단점 트래킹 로직은 펄스를 카운팅함으로써 상기 해당 절단점을 트래킹하면 된다.
본 발명에서는 사상압연기(5)의 사상압연 후 접합부 형상의 크기 측정보다는 접합부 검출이 중요하므로 사상압연기(5)의 출측에서의 열연강판의 최대 속도를 기준으로 라인스캔(line scan) 방식의 CCD 카메라의 스캔속도를 결정한다. 최대 속도 기준으로 라인스캔 속도를 설정하면, 저속일 경우에는 열연강판의 길이방향으로 접합부 영상의 픽셀 개수가 고속일 경우보다 많아지므로 길이방향으로 크게 보일 수는 있지만 접합부 검출 및 판정에는 영향이 없다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 접합부 검출 시스템의 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(400)는 연연속 열간 압연설비에서의 접합부 검출, 트래킹 및 절단을 위한 설비 및 장치의 전반적인 동작 및 기능을 제어한다. 접합부 검출 시스템(410)은 상기 제어부(400)의 제어신호에 따라 화상획득장치(21)에서 획득된 접합부의 화상에 대하여 이미지 프로세싱(image processing)을 통하여 접합부를 검출하는 기능을 수행한다. 상기 접합부 검출 시스템(410)은 프로세서(40)와 호스트(41)로 구성될 수 있다. 상기 프로세서(40)는 상기 제어부(400)와의 신호를 송수신하는 신호입출력부(42)와, 화상획득장치(21)로부터 접합부에 대한 화상을 수집하는 화상수집부(43) 및 상기 수집된 접합부 화상에 대한 이미지 프로세싱을 처리하는 프로세싱부(44)를 포함한다. 또한 상기 호스트(41)는 이미지 프로세싱 처리된 화상을 저장하고 화면으로 표시하는 저장부(45) 및 출력부(46)를 포함한다.
상기 접합부 검출 시스템(410)에서의 접합부 화상 수집 및 이미지 프로세싱은 범용 운용체제(예컨대, 윈도우 또는 리눅스)를 사용하면 시간 지연(Latency)이 발생하여 제어 타이밍 지연을 초래한다. 따라서 화상수집, 이미지 프로세싱, 입출력 신호처리는 실시간 운영체제 또는 전용 프로세서(40)를 활용하며, 이로써 정해진 주기에 맞추어 영상수집, 영상처리, 입출력 신호처리를 수행할 수 있다. 영상처리를 위해 일정 수의 라인을 스캔하여 이미지를 만든 후 이미지 프로세싱을 수행하며, 이미지 프로세싱 동안 설정된 주기에 따라 새로운 화상을 수집한다. 이렇게 함으로써 운영체제에 의한 시간 지연 영향은 없게 되며 이미지 프로세싱 결과만 호스트에 전달하여 결과를 저장하고 화면으로 출력한다.
고속으로 진행하는 열연강판의 접합부를 절단하기 위해서는 접합부의 검출, 그 검출신호의 제어부(400)로의 전달, 상기 제어부(400)의 트래킹 로직의 즉각적인 실행이 이루어져야 한다. 전용 프로세서(410)에서는 열연 강판의 최대 속도로 라인스캔을 하며, 정해진 개수만큼 라인을 수집하면 제어부(400)로부터 접합부 검출 구간 신호를 확인하여 온(ON)이면 접합부 검출 및 판정 알고리즘을 수행하고 접합부 검출 결과를 제어부(400)로 전달한다. 이와 같이 정해진 개수의 수집된 영상이 하나의 프레임이 된다. 이때, 다음 프레임이 수집되기 전에, 신호 입력, 접합부 검출, 신호 출력이 이루어져야 한다. 즉, 새로운 프레임이 수집되는 동안 신호 입출력과 이전 프레임의 영상처리가 완료된다. 라인스캔 속도는 일정하고, 프레임을 구성하는 라인도 정해져 있으므로, 정확히 주기적으로 접합부를 검출할 수 있다. 전용 프로세서(40)에서의 접합부 검출결과의 신호출력은 제어부(400)로 디지털 신호로 입력되며, 디지털 온 신호는 인터럽트를 발생하여 트래킹 로직이 즉각적으로 수행되도록 한다. 트래킹 로직에서는 고속절단기(7)의 기동시간을 고려하여 절단신호 를 출력한다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 연연속 열간 압연설비에서 접합부 트래킹 및 절단과정에서 신호전달의 시간지연을 최소화하고, 사상압연기의 출측에 레이저 속도계를 이용하여 접합부를 트래킹함으로써 절단길이의 오차를 줄일 수 있으므로 연연속 압연재의 실수율을 높이는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 선행재와 후행재를 접합장치에서 접합하여 사상압연을 거친 강판을 권취기에서 코일로 권취하기 전에 고속절단기로 절단하여 코일로 감는 연연속 열간 압연공정에서의 접합부 트래킹 및 절단방법에 있어서,
    상기 사상압연의 출측에 설치된 화상획득장치에서 이동중인 강판의 화상을 획득하여 접합부를 검출하는 접합부 검출단계;
    상기 접합부가 검출되면 고속절단기의 전단에 설치된 레이저 속도계에서 검출된 강판의 이동속도를 이용하여, 상기 사상압연의 출측에 설치된 화상획득장치에서 상기 레이저 속도계가 설치된 고속절단기의 전단까지의 거리에 대해 상기 접합부를 트래킹하는 접합부 트래킹단계;
    상기 접합부의 트래킹 정보를 이용하여 상기 고속절단기로 접합부의 절단신호를 출력하는 절단신호 출력단계; 및
    상기 접합부의 절단신호에 따라 상기 트래킹된 접합부를 절단하는 접합부 절단단계; 를 포함하는 연연속 열간 압연공정에서의 접합부 트래킹 및 절단방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접합부 검출단계는,
    라인 스캔 방식의 CCD 카메라를 이용하여 상기 강판의 최대 속도를 기준으로 스캔 속도를 설정하여 상기 강판의 화상을 획득하고 접합부를 검출하는 것을 특징으로 하는 연연속 열간 압연공정에서의 접합부 트래킹 및 절단방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사상압연의 출측에 설치된 화상획득장치에서 상기 고속절단기의 전단에 설치된 레이저 속도계까지의 거리 및 상기 레이저 속도계에서 상기 고속절단기까지의 거리는 고정된 거리로서 각각 미리 설정된 것을 특징으로 하는 연연속 열간 압연공정에서의 접합부 트래킹 및 절단방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 접합부 트래킹단계는,
    상기 고속절단기의 전단에 설치된 레이저 속도계를 이용하여 단위 길이당 발생하는 펄스 신호를 이용하여 접합부 위치를 트래킹하는 것을 특징으로 하는 연연속 열간 압연공정에서의 접합부 트래킹 및 절단방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 절단신호 출력단계는,
    상기 접합부 트래킹 정보로부터 상기 접합부의 위치가 상기 고속절단기로부터 미리 설정된 거리만큼 전단에 위치할 때 상기 고속절단기의 기동시간을 고려하여 접합부 절단신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 연연속 열간 압연공정에서의 접합부 트래킹 및 절단방법.
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