KR101053972B1 - 크롭 낙하 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크롭 낙하 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 크롭 낙하 검출 장치는 전원을 공급하는 전원 공급부와, 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 크롭의 접근 상태에 따라 변화되는 자기장을 생성하는 센싱부와, 센싱부의 자기장 변화에 따른 미세 전압을 검출하여 출력 전압을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 열간 압연 공정의 크롭 절단기 주변의 열악한 환경, 즉 수증기, 습기, 오일, 진동 등의 환경에서도 카메라의 오동작이 발생되지 않고 카메라의 주기적인 정비 작업을 필요로 하지 않는다. 또한, 절단된 크롭이 정상적으로 낙하하지 못하고 사상 압연기로 진입하는 것을 미연에 방지할 수 있어 대형 설비 사고를 방지할 수 있다.
크롭 낙하, 검출 장치, 와전류, 자기장

Description

크롭 낙하 검출 장치 및 그 방법{Detecting apparatus for crop dropping and method of detecting the same}
본 발명은 크롭 낙하 검출 장치에 관한 것으로, 특히 와전류 검출 방식의 크롭 낙하 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소의 열연 공정에서는 일정 폭의 강판을 조압연한 후 사상 압연기로 취입한다. 이때 통상적으로 조압연된 강판의 선단부 및 후단부에 발생된 요철 모양의 크롭(crop)은 사상 압연기로 취입하기 전에 미리 절단한다. 즉, 조압연기를 통과한 강판의 선단부 및 후단부는 롤러를 냉각하기 위하여 분사되는 냉각수 등에 의하여 불균일하게 냉각되고, 이에 따라 강판의 선단부 및 후단부의 형상이 불규칙하게 변화하기 때문에 사상 압연기로 취입되기 전에 미리 크롭 절단기(Cop Shear)를 이용하여 절단하여 제거한다.
그런데, 절단된 크롭이 정상적으로 낙하하지 못하고 사상 압연기로 진입되면 기계적 충격에 의한 대형 설비 파손이 발생된다. 이를 방지하기 위한 크롭 낙하 검 출 방법은 강판의 전단부 및 후단부를 절단하기 전, 크롭 절단 순간 및 크롭 절단 후 낙하 시점을 카메라를 이용하여 촬영하고, 영상 표시 장치에 전송함으로써 크롭 낙하 여부를 판단하는 방법을 이용하였다.
기존의 방법은 설비 주변 환경의 온도차가 심하지 않은 하절기에는 수증기 제거용 팬의 가동만으로도 카메라가 절단 및 낙하되는 크롭을 별다른 문제없이 검출할 수 있다. 그러나, 설비 주변 환경의 온도차가 심한 동절기에는 설비 주변에 다량의 수증기가 발생되고, 수증기 제거용 팬으로는 수증기를 완전하게 제거하지 못해 카메라에 의해 낙하되는 크롭을 제대로 촬영하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 수증기 뿐만 아니라 습기, 오일, 진동 등의 열악한 환경에서는 카메라의 시야 확보가 곤란하기 때문에 잦은 오동작이 발생되고, 주기적으로 렌즈를 청소해야 하는 등 정비 측면에서 비효율적이다. 또한, 절단된 크롭이 정상적으로 절단되어 낙하하지 못하고 사상 압연기로 진입되는 경우에도 이를 검출하지 못해 대형 설비 사고가 발생될 수 있다.
본 발명은 크롭 절단기 주변의 열악한 환경에서도 고장 및 오동작이 발생되지 않고 크롭의 낙하를 검출할 수 있는 크롭 낙하 검출 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 크롭이 근접할 때 변화하는 자기장의 변화를 감지하여 크롭의 낙하를 검출하는 크롭 낙하 검출 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 크롭 낙하 검출 장치는 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 자기장을 생성하는 센싱부; 및 크롭의 접근 상태에 따라 변화되는 상기 센싱부의 자기장 변화에 따른 미세 전압을 검출하여 출력 전압을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 전원 공급부는 전원을 공급하는 전압원; 및 상기 전압원으로부터 공급되는 전원을 조절하는 전원 조절부를 포함한다.
상기 센싱부는 상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 전원에 따라 자기장을 유도하는 센서 코일; 상기 센서 코일을 감싸도록 마련된 센서 코일 외함; 및 상기 센서 코일 외함 내부에 마련되며 외부로부터의 충격을 흡수하여 상기 센서 코일을 보호하는 충격 흡수제를 포함한다.
상기 제어부는 상기 센싱부의 미세 전압을 검출하는 전압 검출기; 상기 전압 검출기에 검출된 미세 전압을 증폭하는 증폭기; 및 상기 증폭기에서 증폭된 전압을 수신하여 크롭의 근접 여부를 판정하는 전압 레벨 판정기를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 크롭 낙하 검출 방법은 자기장을 발생시키는 단계; 크롭의 접근에 따른 자기장의 변화에 따른 미세 전압을 검출하는 단계; 상기 미세 전압을 증폭하여 출력 신호를 발생하는 단계; 및 상기 출력 신호를 검증하여 크롭의 정상 낙하를 판정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 센서 코일을 포함하는 크롭 낙하 검출 장치를 크롭 낙하 경로에 설치하고, 센서 코일에 일정 전압을 공급하여 자기장을 생성하며, 절단된 크롭이 크롭 낙하 검출 장치에 근접할 때 발생되는 자기장의 변화를 감지하여 와전류 방식으로 정상적인 크롭 낙하를 검출한다.
본 발명에 의하면, 열간 압연 공정의 크롭 절단기 주변의 열악한 환경, 즉 수증기, 습기, 오일, 진동 등의 환경에서도 카메라의 오동작이 발생되지 않고 카메라의 주기적인 정비 작업을 필요로 하지 않는다. 또한, 절단된 크롭이 정상적으로 낙하하지 못하고 사상 압연기로 진입하는 것을 미연에 방지할 수 있어 대형 설비 사고를 방지할 수 있다. 그리고, 검출 장비의 정비 및 보수를 단순화할 수 있거나 실시하지 않을 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 크롭 낙하 검출 장치를 이용한 크롭 절단 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 조압연기를 통해 조압연된 강판(11)은 롤러(13)에 의해 사상 압연기(21, 22 및 23)로 이송된다. 이때, 롤러(13)와 대응되는 강판(11) 상에는 거리 측정 롤(12)이 설치된다. 사상 압연기(21, 22 및 23)의 전단에는 크롭 절단기(Crop Shear)(17 및 26)가 강판(11) 진행 방향의 상부 및 하부에 각각 설치된다. 크롭 절단기(17 및 26)는 사상 압연기(21, 22 및 23)로 취입되기 이전에 조압연된 강판(11)의 선단부 및 후단부에 발생된 요철 모양의 크롭(crop)을 미리 절단하여 제거한다. 크롭 절단기(17 및 26)에 의해 절단된 크롭(29)은 크롭 낙하 경로, 즉 슈트(27) 및 시프팅 슈트(28)를 통해 크롭 박스(30)로 낙하된다. 이때, 크롭 절단기(17 및 26)에 의해 절단된 크롭(29)을 크롭 낙하 경로상에서 검출하도록 카메라(14, 15 및 16)이 설치된다. 카메라(14)는 크롭(29)이 절단되기 이전의 강판(11)의 전단부 및 후단부를 촬영하고, 카메라(15)는 크롭(29)이 절단되는 순간을 촬영하며, 카메라(16)는 크롭(19)이 절단된 후의 낙하 시점을 촬영한다. 이렇게 카메 라(14, 15 및 16)에서 촬영한 크롭(29)의 영상은 카메라 영상 처리 장치(18)에 전송되고, 전송된 크롭(29)의 형상을 화상 처리하여 영상 표시 장치(19)에 출력한다. 그리고, 크롭 절단 장치 주변의 환기를 위해 펜(27)이 설치된다.
또한, 본 발명에 따른 크롭 절단 공정에서는 크롭 낙하 경로 상에 크롭 낙하 검출 장치(31)가 설치된다. 크롭 낙하 검출 장치(31)는 예를들어 슈트(27) 상에 설치될 수 있다. 크롭 낙하 검출 장치(31)의 검출 신호는 크롭 전달기 제어 장치(20), 즉 콘트롤러를 통해 경보기(32)를 구동하게 된다. 크롭 낙하 검출 장치(31)는 모든 형상의 크롭(29)이 슈트(27)를 통과할 때 모두 검출될 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 슈트(27) 내에 복수 설치되는 것이 바람직하다. 예를들어 복수의 크롭 낙하 검출 장치(31a, 31b 및 31c)는 슈트(27)의 폭 방향으로 서로 이격되어 설치될 수 있다.
한편, 상기 실시 예는 카메라(14, 15 및 16)이 설치된 경우를 설명하였으나, 카메라(14, 15 및 16)을 설치하지 않고 크롭 낙하 검출 장치(31)만을 설치할 수도 있다.
도 3은 강판의 선단부 및 후단부에서 절단된 크롭의 다양한 형상을 도시한 예시도이다. 도 3(a) 내지 3(e)에 도시된 바와 같이, 강판(11)에 따라 크롭(29)의 모양은 여러 가지 모양으로 나타날 수 있으며, 강판(11)의 절단 위치에 따라 절단면도 여러 가지 모양으로 나타날 수 있다. 즉, 도 3(a)는 일반적인 물고기 꼬리형(Fish Tail Type)의 크롭이고, 도 3(b)는 혀형(Tongue Type), 도 3(c)는 쐐기 형(Wedge Type), 도 3(d)는 꺽임형(bending type) 및 도 3(e)는 두 토막형(Two Piece Type) 크롭을 각각 도시한 것이다. 도 3(a) 내지 도 3(c)의 경우, 강판(11)의 절단면은 실질적으로 하나의 직선으로 나타나며, 도 3(d) 및 3(e)는 둘 이상의 직선으로 나타난다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 와전류 방식의 크롭 낙하 검출 장치의 회로도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 와전류 방식의 크롭 낙하 검출 장치는 증기, 습기, 오일, 진동 등의 열악한 설비 환경에서도 크롭 절단기에서 절단된 크롭이 낙하하는 순간을 검출하기 적합하고 정비가 불필요한 무보수형 와전류 방식의 크롭 낙하 검출 장치이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 와전류 방식의 크롭 낙하 검출 장치는 전원을 공급하는 전원 공급부(310), 전원 공급부(310)로부터 소정 전원을 공급받아 크롭의 접근 상태에 따라 변화되는 자기장을 생성하는 센싱부(320) 및 센싱부(320)의 자기장 변화에 따른 미세 전압을 검출하여 출력 전압을 제어하는 제어부(330)를 포함한다.
전원 공급부(310)는 센싱부(320) 및 제어부(330)에 일정 전원을 공급하는 역할을 한다. 즉, 전원 공급부(310)로부터 공급된 전원에 따라 센싱부(320)는 자기장을 유도할 수 있고, 제어부(330)는 출력 신호를 조절할 수 있다. 이러한 전원 공급부(310)는 일정 전원을 공급하는 전압원(311)과, 일정 전류가 센싱부(320) 및 제어부(330)로 공급되도록 전압원(311)으로부터 공급되는 전원을 조절하는 전원 조절 부, 즉 저항(312) 및 리액턴스(313)를 포함한다. 저항(312)은 전원(311)과 병렬 연결되고, 리액턴스(313)은 전원(311)과 직렬 연결된다.
센싱부(320)는 전원 공급부(310)로부터 공급되는 전원에 따라 자기장을 유도하는 센서 코일(321)과, 센서 코일(321)을 보호하기 위해 센서 코일(321)을 감싸며 철로 이루어진 센서 코일 외함(322)과, 센서 코일 외함(322) 내부에 마련되며 외부로부터의 충격을 흡수하여 센서 코일(321)을 보호하기 위해 실리콘(323)을 포함한다. 그리고, 낙하하는 크롭(29)과의 접촉으로부터 센서 코일 외함(322)을 보호하기 위해 무쇠로 제작된 센서 브라켓(324)을 더 포함한다. 이때, 센서 코일 외함(322)은 낙하하는 크롭(29)에 의한 파손을 방지하기 위해 센서 브라켓(324)과 일정한 간격(325)이 유지되도록 한다.
제어부(330)는 크롭(29)이 센서 코일(321)에 접근할 때 센서 코일(321)에서 검출되는 미세 전압을 검출하는 전압 검출기(331)와, 검출된 미세 전압을 일정 크기 이상으로 증폭하는 증폭기(332)와, 증폭기(332)에서 증폭된 전압을 수신하여 크롭(29)의 근접 여부를 판정할 수 있는 전압 레벨 판정기(333)를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 크롭 낙하 검출 장치의 구동 방법을 도 5 및 도 6을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 와전류 방식의 크롭 낙하 검출 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6은 낙하되는 크롭을 검출하였을 경우 나타나는 파형을 도시한 동작 파형도이다.
단계 S510 : 크롭(29)이 접근하기 전에는 센서 코일(321)에 자기장을 형성시키기 위해 전압원(311)을 통해 소정 전압을 인가하고 저항(312) 및 리액턴스(313)에 의해 일정 전류를 생성하여 센서 코일(321)에 인가한다. 이렇게 하면 센서 코일(321)의 주변에는 자기장(326)이 생성된다. 이때, 전압 검출기(330)는 도 5에 도시된 바와 같이 유도 작용에 의한 초기 전압(E0)을 검출하게 되며, 도시된 바와 같이 초기 전압(E0에는 노이즈 성분이 함유되어 나타난다. 이러한 노이즈 성분은 크롭 절단기(17 및 26) 및 슈트(28)의 주변에서 발생되는 미세한 진동에 센서 코일(321)이 반응하여 발생된다.
단계 S520 : 크롭 절단기(17 및 26)에 의해 절단되는 강판(11)의 선단부 및 후단부의 크롭(29)이 크롭 낙하 검출 장치(31)에 접근하게 되면, 스트립 전기 유도 작용에 의해 센서 코일(321)의 자기장(326)에 영향을 주게 된다. 이때, 전압 검출기(331)는 변화되는 전압(E1)을 검출하게 된다.
단계 S530 : 크롭 절단기(17 및 26)에 의해 절단된 크롭(29)이 슈트(28) 상의 크롭 낙하 검출 장치(31)를 통과하게 되면 크롭(19)과 센서 코일(321)의 사이는 더욱 가까워져 전기 유도 작용에 의해 센서 코일(321)의 자기장(326)를 좀더 크게 변화시키게 되고, 전압 검출기(331)는 가장 큰 전압인 크롭 낙하시 전압(E2)을 검출하게 된다.
단계 S540 : 전압 검출기(331)에서 검출된 미세 전압은 증폭기(332)로 전송되는데, 증폭기(332)는 미세 전압을 일정 크기의 전압으로 증폭한 후 전압 레벨 판정기(333)로 전송한다. 전압 레벨 판정기(333)는 검출된 전압을 비교한다.
단계 S550 : 전압 레벨 판정기(333)에서 검출된 전압을 비교하여 크롭 검출 전압(E2) 이상의 경우에만 크롭(29)이 검출된 것으로 판정되도록 설정하여 출력 결과를 크롭 절단기 제어 장치(20), 즉 콘트롤러에 전송하게 된다.
단계 S560 : 이상과 같은 작용으로 본 발명에 따른 와전류 검출 방식의 크롭 낙하 검출 장치(31)는 크롭(29)의 낙하 시점을 명확히 검출하여 낙하 판단을 제어하게 되며, 그 결과에 따라 운전자는 크롭(29)이 절단된 강판(11)를 사상 압연기(21, 22 및 23)에 진입시킬지 결정하게 된다.
단계 S570 : 그런데, 크롭 절단기(17 및 26)에서 절단된 크롭(29)의 낙하 검출 신호가 크롭 절단기 제어 장치(20)에서 수신되지 않을 경우 크롭 절단기 제어 장치(20)는 강판(11)의 진입 속도와 크롭 절단기(17 및 26)와 사상 압연기(21)의 거리를 이용하여 약 12.8초 이내에 강판(11)이 사상 압연기(21)에 인입하게 됨을 알 수 있다. 예를들어, 크롭 절단기(17 및 26)와 사상 압연기(21) 사이의 거리가 11,000㎜이고, 라인 스피드가 70RPM의 경우 크롭(19)이 절단된 후 강판(11)이 사상 압연기(21)에 진입하는데 소요되는 시간은 12.8sec(11m×(70m/min)×(1min/60sec)≒12.8sec)이다. 따라서, 크롭 절단기 제어 장치(20)는 운전자가 강판(11)의 진입을 차단할 수 있는 시간을 감안하여 예를들어 5초 이내에 크롭 절단기(17 및 26)에서 절단된 크롭(29)의 낙하 신호가 크롭 절단기 제어 장치(20)에서 수신되는지 확인한다.
단계 S580 : 절단된 크롭(29)의 낙하 신호가 크롭 절단기 제어 장치(20)에 5초 이내에 수신되지 않을 경우 크롭(29)이 정상적으로 절단되지 않은 것으로 판단 한다.
단계 S590 : 그리고, 경고등(32)을 통해 운전자에게 통보함으로써 강판(11)이 사상 압연기(21)로 진입하는 것을 차단하여 안정적인 압연 조건 마련 및 대형 설비 사고를 예방하게 된다.
이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 크롭 낙하 검출 장치를 이용한 크롭 절단 공정을 설명하기 위한 설비 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 크롭 낙하 검출 장치의 설치 형태를 설명하기 위한 확대 도면.
도 3은 강판의 선단부 및 후단부에서 절단된 크롭의 다양한 형상을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크롭 낙하 검출 장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크롭 낙하 검출 방법의 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크롭 낙하 검출 장치의 파형도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
31 : 크롭 낙하 검출 장치 310 : 전원 공급부
320 : 센싱부 330 : 제어부

Claims (5)

  1. 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 자기장을 생성하는 센싱부; 및
    크롭의 접근 상태에 따라 변화되는 상기 센싱부의 자기장 변화에 따른 미세 전압을 검출하여 출력 전압을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 센싱부의 미세 전압을 검출하는 전압 검출기;
    상기 전압 검출기에 검출된 미세 전압을 증폭하는 증폭기; 및
    상기 증폭기에서 증폭된 전압을 수신하여 크롭의 근접 여부를 판정하는 전압 레벨 판정기를 포함하는 크롭 낙하 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 공급부는 전원을 공급하는 전압원; 및
    상기 전압원으로부터 공급되는 전원을 조절하는 전원 조절부를 포함하는 크롭 낙하 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱부는 상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 전원에 따라 자기장을 유도하는 센서 코일;
    상기 센서 코일을 감싸도록 마련된 센서 코일 외함; 및
    상기 센서 코일 외함 내부에 마련되며 외부로부터의 충격을 흡수하여 상기 센서 코일을 보호하는 충격 흡수제를 포함하는 크롭 낙하 검출 장치.
  4. 삭제
  5. 자기장을 발생시키는 단계;
    크롭의 접근에 따른 자기장의 변화에 따른 미세 전압을 검출하는 단계;
    상기 미세 전압을 증폭하여 출력 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 출력 신호와 설정된 크롭 낙하 전압을 비교하여 크롭의 정상 낙하를 판정하는 단계를 포함하며,
    상기 크롭의 정상 낙하를 판정하는 단계는 상기 출력 신호가 상기 크롭 낙하 전압 이상의 경우 크롭의 정상 낙하로 판정하고, 상기 출력 신호가 상기 크롭 낙하 전압 이하의 경우 크롭의 비정상 낙하로 판정하는 크롭 낙하 검출 방법.
KR1020080134405A 2008-12-26 2008-12-26 크롭 낙하 검출 장치 및 그 방법 KR101053972B1 (ko)

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