KR100940690B1 - 연주공정에서 센서를 이용한 티씨엠(ｔｃｍ)의 슬라브절단 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소 연주공정에서 TCM(Torch Cutting Machine)을 이용하여 슬라브를 절단할 때, 슬라브길이측정센서에서 측정한 슬라브의 진행길이값 및 TCM거리측정센서에서 측정한 상기 TCM의 위치값을 이용하여 비접촉 방식으로 상기 슬라브의 절단길이를 계산하고, 상기 계산된 절단길이에 맞게 슬라브를 정확히 절단하도록 TCM을 제어하는 연주공정에서의 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단 제어방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 연주기에서 생산되어 쿨링챔버를 빠져나오는 슬라브를 TCM을 이용하여 절단하는 연주공정에서 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단 제어방법에 있어서, 상기 쿨링챔버에 설치된 슬라브길이측정센서를 이용하여 상기 쿨링챔버를 빠져 나오기 시작한 슬라브의 선단부를 감지하고, 상기 슬라브의 선단부 감지이후부터 상기 진행중인 슬라브의 진행길이를 측정하는 진행길이 측정단계; 기설정된 TCM의 기준위치에 설치된 TCM위치측정센서를 이용하여 상기 기준위치로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 거리를 측정하는 TCM거리측정단계; 상기 측정된 슬라브의 진행길이 및 상기 기준위치로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 거리값을 이용하여 상기 진행중인 슬라브의 선단부로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 슬라브 절단길이를 계산하는 슬라브절단길이계산단계; 및 기설정된 슬라브 목표 절단길이와 상기 계산된 슬라브의 절단길이가 일치하면 상기 TCM을 기동시켜 상기 계산된 절단길이에 맞게 상기 슬라브를 절단하는 슬라브절단단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 기존의 기계장치 마모에 의한 회전 불량 및 PLG의 접촉 불량에 의해 발생하는 길이 측정오차 문제를 해결하고, 슬라브를 정확한 길이로 절단할 수 있으며, 절단 길이 오차에 따른 여재 슬라브가 발생되지 않아 생산 효율성을 증가시킬 수 있다.

연주공정, TCM, 슬라브, 쿨링챔버, 슬라브 선단부

Description

연주공정에서 센서를 이용한 티씨엠(ＴＣＭ)의 슬라브 절단 제어방법{A Method for Controlling the Slab Cutting of TCM using Sensors in Continuous Casting Process}

도 1은 일반적인 연주 공정 생산 라인의 모식도이다.

도 2는 종래의 슬라브 절단 제어를 위한 연주 공정 설비의 사시도이다.

도 3은 본 발명을 수행하기 위한 슬라브 절단 제어장치의 일실시예이다.

도 4는 본 발명에 따른 센서들의 현장적용에 관한 실제 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 슬라브 절단 제어원리를 설명하기 위한 측정장치 구성의 일실시예이다.

도 6은 본 발명에 따른 슬라브 절단 제어과정을 보이는 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 : 슬라브 31 : TCM

41 : 슬라브길이 측정센서 42 : TCM위치 측정센서

43 : 제어부 44 : 구동부

45 : 쿨링챔버 46 : 롤러

50 : 기준위치

본 발명은 티씨엠(TCM:Torch Cutting Machine;이하, TCM이라 한다)의 슬라브 절단 제어방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 제철소 연주공정에서 TCM을 이용하여 슬라브를 절단할 때, 슬라브길이측정센서에서 측정한 슬라브의 진행길이값 및 TCM거리측정센서에서 측정한 상기 TCM의 위치값을 이용하여 비접촉 방식으로 상기 슬라브의 절단길이를 계산하고, 상기 계산된 절단길이에 맞게 슬라브를 정확히 절단하도록 TCM을 제어하는 연주공정에서의 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소의 연주 공정 설비는 도 1에서 도시한 바와 같이, 제강 공정에서 취련된 용강(쇳물)(10)을 연주기(20)를 통해 서서히 냉각시키면서 230mm의 높이, 980~1950mm의 너비로 슬라브(slab;30)를 생산한다. 이와 같이 생산된 슬라브(30)는 수요가의 요구에 따라 해당 길이로 절단되는데, 통상적으로 TCM을 이용하여 절단을 수행한다. 이때, 상기와 같이 생산된 슬라브(30)를 수요가의 요구에 맞게 정확하게 절단하기 위해서는 이동중인 슬라브(30)의 절단길이를 정확하게 계산하고 또한 상기 계산된 슬라브(30)의 절단길이에 맞게 정확히 절단하는 것이 매우 중요하다.

도 2는 종래의 슬라브 절단 제어를 위한 연주 공정 설비의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이동중인 슬라브(30)의 절단길이를 측정하기 위해 상기 슬라브(30)의 일측면에 PLG(33)를 설치하고, 상기 PLG(33)의 기계적 롤(34)의 회전에서 얻어지는 데이터를 이용하여 상기 이동중인 슬라브(30)의 이동길이를 측정하고, 상기 측정된 이동길이에서 TCM(31)의 위치를 고려하여 상기 슬라브(30)의 절단길이를 계산한 후 상기TCM(31)를 이용하여 상기 슬라브(30)를 절단한다.

그러나, 이와 같은 종래의 방식에서는 상기 기계적 롤(34)이 상기 이동중인 슬라브(30)에 접촉되어 회전하기 때문에, 만일 롤 접촉이 좋지 않거나 회전부위 이물질 누적에 의해 고착 되었을 경우 상기 롤(34)의 슬립(slip) 현상 및 롤 자체의 회전 불량으로 인해 상기 슬라브(30)의 절단길이 측정시 오차가 발생하는 문제점이 있었으며, 나아가 절단 길이 오차에 따른 여재 슬라브(30)가 발생되어 생산 효율성에 악영향을 주는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기한 바와 같이 접촉식의 슬라브 절단길이 측정방식이 갖는 롤의 슬립현상 및 롤의 회전불량으로 인한 절단길이 측정 오차 발생과 이로 인한 생산 효율 저하의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 이동중인 슬라브의 길이를 슬라브길이측정센서로 검출하고, 기준위치로부터 TCM의 현재 위치를 TCM위치측정센서로 검출하여 상기 TCM가 절단할 슬라브의 길이를 비접촉 방식으로 정확하게 계산하고, 그 결과에 따라 슬라브를 정확히 절단할 수 있도록 TCM을 제어하는 연주 공정에서의 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단길이 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연주기에서 생산되어 쿨링챔버를 빠져나오는 슬라브를 TCM을 이용하여 절단하는 연주공정에서 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단 제어방법에 있어서, 상기 쿨링챔버에 설치된 슬라브길이측정센서를 이용하여 상기 쿨링챔버를 빠져 나오기 시작한 슬라브의 선단부를 감지하고, 상기 슬라브의 선단부 감지이후부터 상기 진행중인 슬라브의 진행길이를 측정하는 진행길이 측정단계; 기설정된 TCM의 기준위치에 설치된 TCM위치측정센서를 이용하여 상기 기준위치로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 거리를 측정하는 TCM거리측정단계; 상기 측정된 슬라브의 진행길이 및 상기 기준위치로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 거리값을 이용하여 상기 진행중인 슬라브의 선단부로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 슬라브 절단길이를 계산하는 슬라브절단길이계산단계; 및 기설정된 슬라브 목표 절단길이와 상기 계산된 슬라브의 절단길이가 일치하면 상기 TCM을 기동시켜 상기 계산된 절단길이에 맞게 상기 슬라브를 절단하는 슬라브절단단계를 포함한다.

여기서, 상기 슬라브 진행길이 측정, 상기 TCM의 현재 위치까지의 거리 측정 및 상기 슬라브 절단길이 계산은 각각 설정된 주기에 따라 수행된다.

또한, 상기 슬라브 절단길이는, 상기 슬라브의 진행길이에서 상기 기준위치에서 상기 슬라브길이측정센서까지의 거리와 상기 기준위치에서 상기 현재 TCM까지 의 거리를 합산한 결과를 뺀 값으로 계산된다.

나아가, 상기 슬라브절단단계는 바람직하게는 상기 TCM을 상기 진행중인 슬라브의 진행방향 및 진행속도와 동일한 방향 및 속도로 진행시키면서 상기 슬라브를 절단한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명을 수행하기 위한 슬라브 절단 제어장치의 일실시예를 도시한 것이다. 도 3을 참조하여 본 발명을 수행하기 위한 장치의 구성을 설명하면, 연주기(미도시)를 통해 생산된 슬라브(30)가 쿨링챔버(Cooling Chamber;45)를 통과해서 빠져나와 롤러(46)에 의해 진행되는데, 상기 진행되는 슬라브(30)의 진행 길이를 측정하는 슬라브길이 측정센서(41), 설정된 소정의 기준위치로부터 TCM(31)까지의 거리를 측정하는 TCM거리 측정센서(42), 상기 두 측정센서(41,42)로부터 입력되는 상기 슬라브(30)의 진행길이 측정신호 및 상기 TCM(31)의 거리 측정신호를 이용하여 상기 TCM(31)이 절단할 상기 슬라브(30)의 길이를 계산하는 제어부(43) 및 상기 제어부(43)에서의 제어신호에 따라 상기 TCM(31)를 구동하는 구동부(44)를 포함하여 구성된다.

상기 슬라브길이 측정센서(41)는 바람직하게는 상기 쿨링챔버(45)에 설치된 오버 브리지(47) 상부에 베이스를 용접 설치한 곳에 위치하여 상기 진행하는 슬라브(30)의 상부에서 상기 슬라브(30)의 선단부로부터 진행하는 길이를 측정한다.

상기 두 측정센서(41)는 레이저를 자체에서 해당 대상물에 입사하고 다시 반사되는 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 것으로서, 레이저를 이용한 센서의 기술 분야의 당업자라면 용이하게 적용할 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 센서들의 현장적용에 관한 실제 분해 사시도를 간략하게 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 먼저 슬라브길이측정센서(41)를 기 설치된 오버 브리지(47)의 상부에 베이스(52)를 용접 설치한 곳의 홀(51)에 통과 시켜 볼트(41a~41d)로 고정한다. 또한, TCM위치측정센서(42)는 "L"자 베이스(53)의 홀(54)에 삽입하고 볼트(42a~42d)로 고정시킨다.

도 5는 본 발명에 따른 슬라브 절단 제어원리를 설명하기 위한 측정장치 구성의 일실시예를 도시한 것으로서, 도 3에 도시한 슬라브 절단길이 측정장치의 구성에 대한 일실시예를 개략적으로 도시하고 있다.

도 5를 참조하면, 먼저 연주기(미도시)에서 생산되어 나오는 슬라브(30)의 선단부가 쿨링챔버(45)를 빠져 나오기 시작하면, 소정의 위치에 설치된 슬라브길이측정센서(41)가 상기 슬라브(30)의 선단부를 감지하고, 상기 선단부 감지 이후부터 상기 슬라브(30)의 진행길이를 검출한다. 상기 슬라브길이측정센서(41)에서 검출된 상기 슬라브(30) 진행길이는 제어부(43)로 입력된다. 상기 슬라브길이측정센서(41)는 바람직하게는 상기 진행중인 슬라브(30)의 진행거리를 실시간으로 측정하여 상기 제어부(43)로 전송한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 상기 슬라브길이측정센서(41)의 상기 슬라브(30) 진행길이 측정시간 주기는 다양하게 설정할 수 있으며, 또한 상기 측정결과를 상기 제어부(43)로 전송하는 주기도 다양하게 설정할 수 있다. 도 5에 도시된 일실시예에서 상기 슬라브길이측정센서(41)에서 측정된 상기 슬라브(30)의 진행길이는 L3가 된다.

한편, TCM위치측정센서(42)는 설정된 기준위치(50)에 위치되어, 상기 기준위치(50)로부터 TCM(31)까지의 거리를 검출한다. 상기 TCM(31)는 상기 슬라브(30)의 길이 방향으로 전,후진하면서 상기 슬라브(30)를 수요가가 원하는 길이에 맞게 절단한다. 이와 같이 전,후진하는 상기 TCM(31)의 현재 위치를 상기한 TCM위치측정센서(42)가 측정하는 것이다. 또한, 상기 TCM위치측정센서(42)에서 검출된 상기 기준위치(50)로부터 상기 TCM(31)까지의 거리는 상기 제어부(43)로 입력된다. 이때, 상기 TCM위치측정센서(42)도 바람직하게는 상기 기준위치(50)에서 상기 TCM(31)까지의 거리를 실시간으로 측정하여 상기 제어부(43)로 전송한다. 그러나, 상기 TCM위치측정센서(42)의 상기 TCM(31)의 위치측정시간 주기 및 상기 제어부(43)로의 위치측정 결과 전송주기도 다양하게 설정할 수 있을 것이다. 도 5에 도시된 일실시예에서 상기 TCM위치측정센서(42)에서 측정된 상기 기준위치(50)에서 상기 TCM(30)까지의 거리는 L2가 된다.

여기서, 상기 기준위치(50)를 상기 슬라브길이측정센서(41)가 설치된 위치로 설정할 수 있다. 다시 말하면, 도면에는 본 발명의 일실시예로서 상기 슬라브길이측정센서(41)와 상기 기준위치(50)간의 거리가 L1로 도시되어 있으나, 상기 슬라브길이측정센서(41)를 상기 기준위치(50)에 설치할 수도 있다는 것이다. 이는 실제 작업환경에 따라 변경될 수 있을 것이다.

또한, 상기 제어부(43)는 상기 슬라브길이측정센서(41)로부터 입력된 상기 슬라브(30)의 진행길이(L3) 및 상기 TCM위치측정센서(42)로부터 입력된 상기 기준위치(50)에서 상기 TCM(31)의 현재 위치까지의 거리(L2)를 이용하여 상기 슬라브(30)의 선단부에서 상기 TCM(31)까지의 거리(L4)를 계산한다. 이때, 상기 슬라브(30)의 선단부에서 상기 TCM(31)까지의 거리(L4)는 하기 수식 1에 의거하여 계산된다.

[수식 1]

L4 = L3 - (L1 + L2)

여기서, L1은 상기 기준위치(50)로부터 상기 슬라브길이측정센서(41)까지의 거리이며, 가변적인 값이 아니라 미리 설정된 고정된 값이다. 즉, L1은 측정에 의해 얻어지는 값이 아니다.

한편, 상기 제어부(43)는 수요가가 원하는 슬라브(30)의 목표 길이값을 미리 설정하고 있으며, 상기 설정된 슬라브의 목표 길이값과 상기 계산된 슬라브(30)의 선단부에서 상기 TCM(31)까지의 거리(L4)를 비교하여 서로 일치하는지 확인한다. 또한, 상기 제어부(43)는 상기 비교확인 결과 상기 목표 길이값과 상기 거리(L4)가 일치하게 되면 상기 구동부(44)로 구동 제어신호를 전송하고, 상기 구동부(44)는 상기 구동 제어신호에 따라 상기 TCM(31)을 구동시킴으로써, 상기 TCM(31)이 상기 계산된 길이(L4)에 맞게 상기 슬라브(30)를 절단한다.

이때, 상기 슬라브(30)는 계속해서 진행중이므로 상기 TCM(31)는 상기 슬라브(30)의 진행속도와 동일한 속도로 진행하면서 절단작업을 수행해야 한다. 이를 위하여 상기 제어부(43)는 TCM(31)이 상기 슬라브(30)의 진행방향 및 진행속도와 동일한 방향 및 속도로 진행되도록 상기 구동부(44)로 구동 제어신호를 출력하고, 상기 구동부(44)는 상기 구동 제어신호에 따라 상기 TCM(31)가 상기 슬라브(30)와 동일한 방향 및 속도로 진행하면서 절단작업을 수행하도록 구동시킨다.

도 6은 본 발명에 따른 슬라브 절단 제어과정을 보이는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 연주기를 통해 생산된 슬라브(30)가 쿨링챔버(45)를 빠져 나오면서 소정의 위치에 설치된 슬라브길이측정센서(41)에서 상기 진행중인 슬라브(30)의 선단부를 감지하면(S61), 상기 슬라브길이측정센서(41)는 그 감지 이후부터 상기 진행중인 슬라브(30)의 진행거리(L3)를 측정한다(S62). 이어, TCM위치측정센서(42)에서 설정된 기준위치(50)에서 TCM(31)의 현재 위치까지의 거리(L2)를 측정한다(S63). 상기 슬라브길이측정센서(41)에서 측정한 상기 슬라브(30)의 진행거리(L3) 및 상기 TCM위치측정센서(42)에서 측정한 상기 기준위치(50)에서 상기 TCM(31)의 현재 위치까지의 거리(L2)는 제어부(43)로 입력되며, 상기 제어부(43)는 상기 도 5의 설명에서 기재된 수식 1과 같이 상기 입력된 진행거리(L3) 및 거리(L2)를 이용하여 상기 TCM(31)의 현재 위치에서 상기 슬라브(30)의 선단부까지의 거리(L4)를 계산한다(S64). 여기서, 상기 슬라브길이측정센서(41) 및 상기 TCM위치측정센서(42)는 설정된 시간적 주기로 각각 진행거리(L3) 및 TCM(31)까지의 거리(L2)를 측정하여 상기 제어부(43)로 전송한다. 바람직하게는 실시간으로 측정하여 전송한다.

이어, 상기 제어부(43)는 기설정된 슬라브의 목표 길이값과 상기 단계(S64)에서 계산된 상기 TCM(31)에서 상기 슬라브(30)의 선단부까지의 거리(L4)를 비교하여 일치하는지 판단한다(S65). 상기 단계(S65)에서의 판단결과 상기 설정된 슬라브의 목표 길이값과 상기 거리(L4)가 일치하지 않으면 상기 단계(S62)로 진행하여 상기 단계들을 재차 반복해서 수행하고, 상기 단계(S65)에서의 판단결과 상기 설정된 슬라브의 목표 길이값과 상기 거리(L4)가 일치하면, 구동부(44)로 TCM 구동 제어신호를 발생한다(S66). 상기 구동부(44)는 상기 구동신호에 따라 상기 TCM(31)를 구동시키고(S67), 상기 TCM(31)은 상기 계산된 거리(L4)에 맞게 상기 슬라브(30)를 절단한다(S68). 이때, 상기 TCM(31)은 상기 슬라브(30)의 진행방향으로 상기 슬라브(30)의 진행속도와 동일한 속도로 진행하면서 상기 슬라브(30)의 절단작업을 수행하도록 제어된다.

본 발명의 상세한 설명 및 도면에는 본 발명을 이해를 돕기 위한 바람직한 일실시예를 개시한 것으로서 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 권리의 범위는 상기한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 청구범위에 결정되어야만 할 것이다.

본 발명은 하기와 같은 효과를 갖는다.

첫째, 기계적 롤을 접촉하여 슬라브의 길이를 측정하는 종래의 방식에서의 기계장치 마모에 의한 회전 불량 및 PLG의 접촉 불량에 의해 발생하는 길이 측정오차 발생 문제를 100% 해결할 수 있다.

둘째, 비접촉 방식으로 수요가가 원하는 길이로 정확하게 절단할 수 있어 품질을 향상시킬 수 있다.

셋째, 절단 길이 오차에 따른 여재 슬라브가 발생되지 않아 생산 효율성을 증가시킬 수 있다.

상술한 상세한 설명 및 도면에 개시된 내용은 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 명백한 것이다.

Claims (4)

1. 연주기에서 생산되어 쿨링챔버를 빠져나오는 슬라브를 TCM을 이용하여 절단하는 연주공정에서 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단 제어방법에 있어서,

   상기 쿨링챔버에 설치된 슬라브길이측정센서를 이용하여 상기 쿨링챔버를 빠져 나오기 시작한 슬라브의 선단부를 감지하고, 상기 슬라브의 선단부 감지이후부터 상기 진행중인 슬라브의 진행길이를 측정하는 진행길이 측정단계;

   기설정된 TCM의 기준위치에 설치된 TCM위치측정센서를 이용하여 상기 기준위치로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 거리를 측정하는 TCM거리측정단계;

   상기 기준위치로부터 상기 슬라브길이측정센서까지의 거리, 상기 측정된 슬라브의 진행길이 및 상기 기준위치로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 거리값을 이용하여 상기 진행중인 슬라브의 선단부로부터 상기 TCM의 현재 위치까지의 슬라브 절단길이를 계산하는 슬라브절단길이계산단계; 및

   기설정된 슬라브 목표 절단길이와 상기 계산된 슬라브의 절단길이가 일치하면 상기 TCM을 기동시켜 상기 계산된 절단길이에 맞게 상기 슬라브를 절단하는 슬라브절단단계를 포함하고,

   상기 슬라브절단단계는,

   상기 TCM을 상기 진행중인 슬라브의 진행방향 및 진행속도와 동일한 방향 및 속도로 진행시키면서 상기 슬라브를 절단하는 것을 특징으로 하는 연주공정에서 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 슬라브 진행길이 측정, 상기 TCM의 현재 위치까지의 거리 측정 및 상기 슬라브 절단길이 계산은 각각 설정된 주기에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 연 주공정에서 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 슬라브 절단길이는 하기 수식 1과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 연주공정에서 센서를 이용한 TCM의 슬라브 절단 제어방법.

   [수식 1]

   슬라브의 절단길이 = 상기 슬라브의 진행길이 - (상기 기준위치에서 상기 슬라브길이측정센서까지의 거리 + 상기 기준위치에서 상기 현재 TCM까지의 거리)
4. 삭제

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