KR100953073B1

KR100953073B1 - 노내 스트립 열변형 방지장치

Info

Publication number: KR100953073B1
Application number: KR1020020073934A
Authority: KR
Inventors: 김금택; 김용업
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2010-04-13
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: KR20040046112A

Abstract

본 발명은 제철소 냉연 및 도금공장의 가열로내에서 스트립 열변형을 방지시키는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가열로내의 위치별 온도편차에 의해 구동롤의 센터가 각기 틀려져 야기되는 스트립의 열변형을 방지하기 위해 구동롤의 센터위치 편차를 센서감지하여 이 데이터를 PLC에서 제어하여 직선이동가이드를 이용하여 구동롤 센터를 자동으로 조정하는 노내 스트립 열변형 방지장치에 관한 것이다.

가열로, 소둔로, 구동롤, 롤센터, 크라운, 스트립, 열변형, 직선운동가이드, PLC

Description

노내 스트립 열변형 방지장치{Apparatus for preventing heat deformation of strip in continuous heat treatment furnace}

도 1은 가열로 개략도,

도 2는 가열로내의 각 위치별 온도편차로 인한 구동롤의 롤 센터링(centering) 변화를 설명하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 노내 스트립 열변형 방지장치가 장착된 상태를 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 가열로(furnace) 2 : 구동롤(drive roll)

3, 6 : 베어링블록 4 : 변위센서(displacement sensor)

5 : 벨로우즈(bellows) 8, 13 : 모터

9 : 스크류잭(screw jack) 10 : PG(Pulse Generator)

11 : 직선이동가이드(line movement guide)

12 : 베이스 14 : 온도측정부(온도센서)

15 : PLC(Programmable Logic Controller)

16 : 운전실

일반적으로, 고온의 가열로(1)(도 1 참조) 내부에서는 각각의 위치별로 분위기 온도가 달라서 온도상승에 따른 구동롤(2)의 늘어남이 다르게 된다.

즉, 가열로(1)내의 온도는 가열로, 소둔로, 냉각로로 크게 분류되는데, 각각의 위치별 온도를 살펴보면, 재질, 스트립(strip) 두께에 따라 온도를 달리하지만 가열로의 경우는 750~1,000℃, 소둔로는 550℃, 냉각로는 250℃ 전후로 온도편차가 750℃에 이른다(도 2 참조).

이러한 온도편차 750℃를 구동롤(2) 직경 800㎜에 적용해 보면 늘어나는 길이가 35㎜ 정도로, 35㎜를 스트립 진행속도 평균 170mpm에 적용하면 스트립의 두께 0.35㎜ 이하에서는 거의 대부분이 스트립의 변형을 유발시키며, 따라서 스트립의 진행속도를 감속시키게 되는데 이러하다 보니 진행하는 스트립이 온도에 그만큼 노출되게 되어 열처리 효과가 현저히 저하되어 고부가가치강의 생산이 곤란하게 된다.

그러나, 종래에는 이러한 온도편차를 고려하지 않고 일률적으로 한 롤(2)의 기준에 맞추어 전체 롤(2)을 센터링(centering)한 후, 구동롤(2)의 구동부 측을 고정하여 열에 의하여 한쪽으로만 늘어나도록 다른 한쪽을 자유축으로 하였는데, 즉 구동부의 베어링은 미끄럼이 발생되지 않도록 스페이서(spacer)를 이용하여 고정하고, 다른 쪽은 열에 의해 구동롤(2)이 늘어날 때 미끄러질 수 있도록 베어링을 고정하지 않고 베어링블록에 헐거운 끼워맞춤으로 조립하였다.

따라서, 온도조건에 관계없이 첫째 롤의 센터를 기준으로 일률적으로 드라이브축을 고정하다 보니 다른 한쪽은 제각각 늘어나서 동일한 롤 폭의 센터부 크라운(crown)이 지그재그로 틀어져 롤 표면의 크라운상에 접촉하여 진행하는 스트립이 일직선으로 진행하지 못하여 지그재그로 진행하거나 한쪽으로 급격히 쏠림으로 인해 파단, 찌그러짐, 판겹침 및 파도(wave) 모양의 스트립 변형이 발생되어 연속생산과정에서 속도를 상향할 수 없어 생산량과 제품품질이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제는 생산되는 스트립이 극박일 경우 더욱 심해 스트립의 찢어짐으로 노내 파단이 발생되어 제품생산이 장기간 어려워지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 가열로내의 위치별 온도편차에 따라 구동롤의 크라운 센터가 틀어지는 것을 온도변화에 따라 크라운 센터를 자동으로 센터링하여 스트립의 불량요인을 제거하여 조업안정과 제품생산량 증가를 꾀할 수 있는 노내 스트립 열변형 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노내 스트립 열변형 방지장치는, 제철소 냉연 및 도금공장에 있어서 위치별로 다수의 구동롤(2)을 구비하는 연속진행 가열로(1)에 있어서, 상기 가열로(1)내의 온도를 감지하여 제어부인 PLC(15)에 송출하는 온도측정부(14)와, 송출된 온도 데이터를 토대로 위치가 대응되는 구동롤(2)의 센터를 이동시키는 제어를 실시하는 상기 PLC(15)와, 상기 PLC(15)에서 송출되는 데이터를 토대로 상기 구동롤(2)의 센터를 이동시키는 작동부인 모터(13), 스크류잭(9), 직선이동가이드(11)와, 상기 구동롤(2)의 실제 이동거리를 측정하여 상기 PLC(15)에 송출하는 PG(10)를 포함하여 구성되며, 상기 작동부(13)(9)(11)는 상기 가열로(1) 밖의 상기 구동롤(2)의 구동부측에 하나의 동일 베이스(12)상에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 구동롤(2)의 구동부 반대편 엔드부에 설치되어 작업중의 미세 온도변화에 따라 상기 구동롤(2)의 늘어나는 양을 측정하여 상기 PLC(15)에 송출하는 변위센서(4)를 더 포함하며, 이에 따라 상기 PLC(15)에서 송출되는 변위값에 따라 상기 작동부(13)(9)(11)를 통해 센터 이동의 조정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

그리고 바람직하게, 상기 PLC(15)는 상기 변위센서(4)에서 송출된 변위값과 상기 PG(10)에서 송출되는 실제 센터 이동거리를 비교하여 비교값이 동일하게 될 때까지 센터 이동의 조정을 재실시하며, 만약, 재실시후에도 비교값이 동일하지 않을 때에는 운전실(16)의 모니터링상에 알람 메시지를 송출하는 것을 특징으로 한다.

나아가 바람직하게, 상기 가열로(1)내의 구동롤(2)과 상기 가열로(1) 밖의 상기 작동부(13)(9)(11)측은 벨로우즈(5)를 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 노내 스트립 열변형 방지장치가 종래의 가열로의 구동롤에 부착된 상태를 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 노내 스트립 열변형 방지장치는 크게 가열로(1)내의 온도를 감지하여 제어부인 PLC(15)에 송출하는 온도센서를 포함하는 온도측정부(14)와, 가열로(1)내의 구동롤(2)의 늘어나는 양을 측정하는 변위센서(4)와, 전체적인 작동을 제어하는 PLC(Programmable Logic Controller)(15)와, 상기 PLC(15)에서 송출되는 데이터를 토대로 구동롤(2)의 센터를 이동시키는 작동부(13)(9)(11)와, 작동 후 구동롤(2)의 실제 이동거리와 PLC(15)의 데이터 변화값이 맞는지를 측정하는 PG(Pulse Generator)(10)로 이루어진다.

상기 온도측정부(14)는 노(1)내의 고온에 견디는 레이저빔을 이용한 온도센서(14)로서, 가열로(1)내의 측정한 온도 데이터를 PLC(15)에 보내는 송출시스템을 구비한다.

상기 변위센서(4)는 가열로(1)내의 구동롤(2)의 늘어나는 양을 측정하는 간접접촉식 변위센서(4)로서, 각각의 위치별 구동롤(2)의 늘어나는 길이를 구동부 반대편 엔드부에 설치되어 측정하며, 측정된 값을 PLC(15)에 송출하는 시스템을 구비한다.

상기 PLC(15)는 전체적인 작동을 제어하도록 프로그램밍이 가능한 제어부이다.

다음으로, 상술한 작동부(13)(9)(11)를 살펴보면, PLC(15)에서 송출되는 데이터를 토대로 구동롤(2)의 센터를 이동시키는 것으로서, 베이스(12)상에 구비되며, 구동롤(2)의 센터 이동을 위한 구동용 모터(13)와 이 모터(13)에 의해 직선운동을 하는 스크류잭(9)과 이에 따른 직선이동가이드(11)를 포함한다.

여기서, 구동롤(2)의 좌우이동은 롤의 얼라이먼트(alignment)의 틀어짐을 방지하고 정밀하게 이루어질 수 있도록 직선이동가이드(11)를 사용하여, 작동부인 모터(13), 스크류잭(9), 베어링 베이스를 한 조합으로 구성하여 작동이 하나의 동일 베이스(12)상에서 동시에 이루어지도록 되어 있다.

상기 PG(Pulse Generator)(10)는 스크류잭(9)의 이동거리를 측정하는 것으로서, 측정 데이터를 PLC(15)에 송출하는 송출시스템을 포함한다.

덧붙여, 미설명 참조부호 3과 6은 베이링블록이고, 8은 구동롤(2)을 구동시키는 모터이다.

그리고, 본 발명에 따르면, 고온에서 구동롤(2)을 이동시킴에 따라 노내의 열원이나 가스가 노(1)밖으로 새지 않도록 하는 벨로우즈(bellows)(5)가 구비되어 전술한 작동부(13)(9)(11)측과 노(1)의 연결을 이룬다.

또한, 작동부(13)(9)(11)측의 반대측에 구비된 베어링과 베어링블록(3)은 미끄럼작용이 될 수 있도록 윤활재 통로를 구비하고 헐거운 끼워맞춤으로 온도변화에 따라 계속적으로 움직여도 마모나 고착이 발생되지 않도록 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 노내 스트립 열변형 방지장치의 작용에 대하여 설명한다.

가열로(1)내에서 온도에 따라 구동롤(2)이 늘어나는 양을 롤 직경 800㎜를 기준으로 하여 그 평균치를 측정해 보면, 200℃에서는 5㎜ 늘어나고, 300℃에서는 10㎜, 400℃에서는 16㎜, 500℃에서는 18㎜, 600℃에서는 22㎜, 700℃에서는 25㎜, 800℃에서는 27.5㎜, 900℃에서는 33㎜, 1,000℃에서는 36㎜가 각각 늘어난다.

이 데이터를 PLC(15)에 입력하고, 구동롤(2)들의 크라운 센터를 첫째 롤을 기준으로 센터링한 후 각 위치별 구동롤(2)의 센터를 PLC(15)에서 상기 입력된 데이터에 따라 모터(13)를 구동하여 스크류잭(9)을 구동하고, 직선이동가이드(11)를 통해 각 구동롤(2)을 직선운동시킨 후, 엔드부에 설치된 변위센서(4)에서 작업중의 미세 온도변화에 따라 각 구동롤(2)이 늘어나는 양을 감지하여 PLC(15)로 송출하면 PLC(15)에 의한 모터(13) 구동으로 재차 직선운동을 통한 센터링 조정이 실시된다.

이로써, 가열로(1)내 위치별 온도편차에 따른 각 구동롤(2)의 센터 틀어짐이 방지되고 초기 상태로 센터링이 유지되게 된다.

나아가, 위에서 직선운동시켜 구동롤(2)의 센터를 조정하지만 실제 그 값으로 구동롤(2)이 이동되었는지는 작동부(13)(9)(11)측에 구비된 PG(10)에서 스크류 잭(9)의 이동거리를 측정하여 PLC(15)에 송출하면, PLC(15)는 변위센서(4)에서 송출된 변위값과 동일한지를 비교하여 상이할 때는 모터(13)를 구동하여 비교값이 동일할 때까지 2회 반복하여 센터링 조정을 하게 된다.

만약, 실시간으로 2회를 초과하여 비교값이 동일하지 않을 때에는 운전실(16)의 모니터링(monitoring)상에 알람(alarm)으로 메시지를 송출하여 설비 트러블의 요인을 분석하여 조치할 수 있도록 되어 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 노내의 위치별 온도편차에 따른 스트립의 열변형이 방지되어 조업안정과 설비능력 향상으로 제품 생산량을 증가시키고, 품질향상을 제고시키는 효과를 거둘 수 있다.

Claims

제철소 냉연 및 도금공장에 있어서 위치별로 다수의 구동롤(2)을 구비하는 연속진행 가열로(1)에 있어서,

상기 가열로(1)내의 온도를 감지하여 제어부인 PLC(15)에 송출하는 온도측정부(14)와, 송출된 온도 데이터를 토대로 위치가 대응되는 구동롤(2)의 센터를 이동시키는 제어를 실시하는 상기 PLC(15)와, 상기 PLC(15)에서 송출되는 데이터를 토대로 상기 구동롤(2)의 센터를 이동시키는 작동부인 모터(13), 스크류잭(9), 직선이동가이드(11)와, 상기 구동롤(2)의 실제 이동거리를 측정하여 상기 PLC(15)에 송출하는 PG(10)를 포함하여 구성되며,

상기 작동부(13)(9)(11)는 상기 가열로(1) 밖의 상기 구동롤(2)의 구동부측에 하나의 동일 베이스(12)상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노내 스트립 열변형 방지장치.
제 1항에 있어서,

상기 구동롤(2)의 구동부 반대편 엔드부에 설치되어 작업중의 미세 온도변화에 따라 상기 구동롤(2)의 늘어나는 양을 측정하여 상기 PLC(15)에 송출하는 변위센서(4)를 더 포함하며,

이에 따라 상기 PLC(15)에서 송출되는 변위값에 따라 상기 작동부(13)(9)(11)를 통해 센터 이동의 조정을 실시하는 것을 특징으로 하는 노내 스트립 열변형 방지장치.
제 2항에 있어서,

상기 PLC(15)는 상기 변위센서(4)에서 송출된 변위값과 상기 PG(10)에서 송출되는 실제 센터 이동거리를 비교하여 비교값이 동일하게 될 때까지 센터 이동의 조정을 재실시하며,

만약, 재실시후에도 비교값이 동일하지 않을 때에는 운전실(16)의 모니터링상에 알람 메시지를 송출하는 것을 특징으로 하는 노내 스트립 열변형 방지장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 가열로(1)내의 구동롤(2)과 상기 가열로(1) 밖의 상기 작동부(13)(9)(11)측은 벨로우즈(5)를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 노내 스트립 열변형 방지장치.