KR101115818B1

KR101115818B1 - 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치 및 방지방법

Info

Publication number: KR101115818B1
Application number: KR1020090102938A
Authority: KR
Inventors: 박정순; 정순찬; 정홍규
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2012-03-09
Also published as: KR20110046099A

Abstract

가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치 및 방지방법이 제공된다.

가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치는, 가열로에서 추출되는 선행추출소재의 추출완료시각과 후행추출소재의 추출예정시각을 비교하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른지를 판단하는 추출시각 비교부; 및 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른 경우에, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 제어하여 상기 후행추출소재가 추출되도록 하는 추출 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 열간압연설비에 인터록이 발생하거나 동작상 이상이 발생하여 열간압연설비가 오랫동안 대기한 후에도, 후행추출소재의 추출예정시각이 선행추출소재의 추출완료시각보다 늦은 시간이 되어 후행추출소재를 추출할 수 없는 경우가 발생하지 않아 작업지연을 방지할 수 있다.

가열로, 선행추출소재, 후행추출소재, 추출완료시각, 추출예정시각

Description

가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치 및 방지방법{Apparatus and method for preventing error happenings from material extraction of heating furnace}

본 발명은 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치 및 방지방법에 관한 것으로, 특히 가열로에서 소재를 추출할 때 MPC(Mill Pacing Control) 모델을 이용하여 에러발생을 방지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 열간압연라인의 공정을 도 1을 통하여 살펴보기로 한다.

도 1은 종래의 열간압연라인의 공정도이다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 연주에서 공급받은 슬라브(1)를 가열로(10)에서 1100~1300℃로 가열한 후 추출하여 이송롤(feed roll, 12)에 의해 슬라브(1)를 이송한다.

슬라브가 VSB(Vertical Scale Breaker, 14)로 이송되어 워크 사이드(work side), 드라이브 사이드(drive side)에서 슬라브(1)에 압력을 가하여 폭 압연을 하며, 슬라브(1)에 덥힌 스케일(scale)을 고압으로 제거한다.

이후, 조압연기 R1(16)을 거쳐 두께 압연을 마치고 최종 마무리 압연시에 적정한 두께로 만든 후, 조압연기 R2(18)를 거쳐 입측과 출측에 있는 에저 롤(edger roll, 20a, 20b)을 순차적으로 통과한 바(22)가 사상 압연기 F1~F7(24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 24g)를 통과한 강판(26)을 감아 최종적으로 코일(28)을 만든다.

도 2는 종래의 선행추출 슬라브의 추출완료시각과 후행추출 슬라브의 추출예정시각을 비교한 그래프이다.

열간압연라인의 슬라브 추출공정에서 MPC(Mill Pacing Control) 모델을 이용하여 슬라브를 추출하는 경우에, 선행추출 슬라브의 추출완료시점에 선행추출 슬라브의 추출완료시각과 후행추출 슬라브의 추출예정시각을 비교해 본다.

이때, 열간압연설비에서 인터록(예를 들어, 제2 조압연기에 이상이 생겨 제1조압연기의 동작이 정지되는 현상, interlock)이 발생하거나 동작상 이상이 발생하여 열간압연설비가 오랫동안 대기한 후, MPC에서 계산한 선행추출 슬라브(1a)의 추출완료시각(t₂)과 후행추출 슬라브(1b)의 추출예정시각(t₁)의 차이가 크게 발생하여, 도 2에 도시된 바와 같이 후행추출 슬라브(1b)의 추출예정시각(t₁)이 선행추출슬라브(1a)의 추출완료시각(t₂)보다 늦은 시각이 되지 않아 후행추출 슬라브(1b)를 추출할 수 없는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 측면은 가열로에서 소재를 추출할 때 후행추출소재의 추출예정시각이 선행추출소재의 추출완료시각보다 빠른 시각이 되어 후행추출소재를 추출할 수 없는 경우가 발생하는 현상을 방지하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면은, 가열로에서 추출되는 선행추출소재의 추출완료시각과 후행추출소재의 추출예정시각을 비교하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른지를 판단하는 추출시각 비교부; 및 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른 경우에, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 상기 가열로의 소재 추출기를 제어하여 상기 후행추출소재가 추출되도록 하는 추출 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 추출시각 비교부는, 상기 선행추출소재의 추출완료동작을 감지하는 소재감지수단; 상기 소재감지수단의 감지신호를 수신하여, 상기 선행추출소재의 추출완료시각과 상기 후행추출소재의 추출예정시각을 연산하는 연산수단; 및 상기 추출완료시각과 상기 추출예정시각을 비교하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른지를 판단하는 비교수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 소재감지수단은 열 감지를 통해 상기 선행추출소재의 추출완료동작을 감지하는 열 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 추출 제어부는 상기 추출완료시각부터 상기 추출예정시각까지의 시각차재설정을 통하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 제어함과 더불어, 상기 후행추출소재가 상기 선행추출소재와 적정한 시간차로 추출되도록 하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 추출 제어부는 상기 가열로에서 상기 선행추출 소재가 추출된 후 상기 후행추출소재가 추출될 때까지의 추출피치, 상기 가열로 이후의 해당 압연기에서 상기 선행추출소재가 메탈인된 후 상기 후행추출 소재가 메탈인될 때까지의 추출피치, 상기 2가지의 추출피치 외에 추가로 설정된 추출피치 중에서 어느 하나를 수정하여 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 상기 가열로의 소재 추출기를 제어하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치를 제공한다.

본 발명의 다른 측면은, 가열로에서 추출되는 선행추출소재의 추출완료시각을 측정하는 단계; 상기 선행추출소재의 추출완료시점에 후행추출소재의 추출예정시각을 연산하는 단계; 상기 추출완료시각과 상기 추출예정시각을 비교하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른지를 판단하는 단계; 및 상기 추출예정 시각이 상기 추출완료시각보다 빠른 경우에, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 상기 가열로의 소재 추출기를 제어하여 상기 후행추출소재가 추출되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 열간압연설비에 인터록이 발생하거나 동작상 이상이 발생하여 열간압연설비가 오랫동안 대기한 후에도, 후행추출소재의 추출예정시각이 선행추출소재의 추출완료시각보다 늦은 시각이 되어, 후행추출소재를 추출할 수 없는 경우가 발생하지 않아 작업지연을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

도 3은 본 발명에 따른 가열로의 슬라브 추출시 에러발생 방지장치를 나타낸 구성도이다. 본 발명에서 가열로(10)에서 추출되는 소재로는 슬라브(1)를 사용하였다.

연속주조공정을 거쳐 제조된 슬라브(1)는 열연공장으로 이송된 후 압연기를 통해 압연되는데, 그 전에 가열로(10)를 통해 압연하기에 적당한 온도로 예열되고 균열된 상태를 유지하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 가열로(10)를 거치면서 슬라브(1)는 적정온도로 가열되고, 일정시간이 경과되면서 균열된 후 추출도어(3)가 개방되면 슬라브 추출기(4)를 통해 추출된다. 그리고, 이송롤(5)을 따라 압연기(미도시)로 이송되어 압연된다. 이와 같은 슬라브(1) 추출상황을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

가열로(10)의 추출도어(3) 인근에 설치된 레일(미도시)을 따라 슬라브 추출기(4)가 이동 가능하도록 설치되고, 슬라브(1)가 가열로(10) 내부에서 추출도어(3) 쪽으로 이송되어 오면 추출도어(3)가 개방된다. 또한, 슬라브 추출기(4)도 추출도어(3) 측으로 접근하게 됨에 따라, 슬라브 추출기(4) 몸체(4a)에 부착된 포크(4d)가 가열로(10)의 하방에 형성된 추출홈(6)으로 삽입된다.

이어, 몸체(4a)에 설치된 2 개의 실린더(4b, 4c) 조작에 의해 포크(4d)가 기울어지면서 슬라브(1)를 뜨게 되고, 그 상태에서 슬라브 추출기(4)가 후퇴됨으로써 슬라브(1)의 추출이 완료되어 테이블(7)에 슬라브(1)가 놓여진다.

한편, 이후부터는 본 발명을 더욱 쉽게 이해할 수 있도록 상기와 같은 과정을 통해 현재 테이블(7)에 놓여진 슬라브(1)를 선행추출 슬라브라고 하고, 이후에 추출이 완료되어 테이블(7)에 놓여질 슬라브를 후행추출 슬라브라고 정의하기로 한다.

본 발명에 따른 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치(1000)는 추출시각 비교부(100)와 추출 제어부(200)를 포함하며, 추출시각 비교부(100)는 소재감지수단(110), 연산수단(120), 비교수단(130)을 포함한다. 연산수단(120), 비교수단 (130), 추출 제어부(200)는 MPC(Mill Pacing Control)를 수행한다.

MPC와 관련하여, MPC는 가열로로부터 후행추출되거나 가열로에 장입되는 슬라브에 대한 반송 스케쥴(schedule)을 예측하고, 이 반송 스케쥴, 가열로 연소제어에 따른 추출피치 제약조건 및 반송상의 여러가지 제약조건으로부터 최적의 후행추출소재의 추출예정시각을 결정한다.

또한, MPC는 선행추출 슬라브의 압연상황에 동반하여 후행추출소재의 추출예정시각을 수정하는 기능도 있으나, 후행추출 슬라브 및 장입된 슬라브가 제어의 대상이지 압연라인상의 슬라브는 제어의 대상이 아니다. MPC는 추출전의 예측치에 의하여 계산이 행해지므로, MPC와 관련한 제어기능 즉, 가열로 연소제어, 조압연 셋업(set up), 마무리 압연 셋업의 설정치대로 압연기가 설정되어 동작하는 것을 전제로 하고 있다.

MPC는 페이싱 모드(pacing mode)나 타이머 모드(timer mode)로 동작할 수 있는데, 본 발명에서는 페이싱 모드를 이용한다. 페이싱 모드는 가열로 연소제어가 작동되어 있는 것이 전제이나, 연소제어에 이상이 있는 경우는 가열로 연소제어에 따른 추출피치 제약조건을 고려하지 않고 반송상의 여러가지 제약조건만을 고려하여 추출피치를 계산한다.

압연라인에서 강판이 원활하게 반송되기 위해서는 여러가지 제약조건이 있는데, MPC에서는 여러가지 제약조건을 모두 만족하는 강판간의 최소추출피치를 계산한다. 이 계산을 위해서는 선행추출소재에 대하여 계산된 반송 스케쥴 및 제약조건이 이용된다.

후행추출시각 계산을 위해서는 가열로의 생산량이 커야하고, 압연라인상에서 원활한 반송이 이루어져야 하며, 가열로에서 필요한 가열이 확보되어야 한다.

따라서, MPC는 다음의 수학식 1을 이용하여 후행추출시각을 결정한다.

Text1 = Text2 + max(PitF, PitM, Pitmin)

상기 수학식 1에서 Text1는 후행추출 슬라브의 추출예정시각이고, Text2는 선행추출 슬라브의 추출완료시각이며, PitF는 가열로에서 선행추출 슬라브가 추출된 후 후행추출 슬라브가 추출될 때까지의 추출피치(소요시간)이며, PitM는 가열로 이후의 해당 압연기에서 선행추출 슬라브가 메탈인(metal-in)된 후 후행추출 슬라브가 메탈인될 때까지의 추출피치이며, Pitmin는 PitF, PitM 외에 추가로 설정된 추출피치이다. 그리고, max(PitF, PitM, Pitmin)는 PitF, PitM, Pitmin 중의 최대값을 나타낸다.

이와 같이 MPC로 구현될 수 있는 추출 제어부의 후행추출시각 결정에 있어서 의 수정기능은 크게 긴급피치 지연수정과 다이나믹(dynamic) 수정이 있는데, 본 발명에서는 다이나믹 수정을 이용한다. 후행추출소재의 추출예정시각은 슬라브 길이와 같은 입력 데이터의 오차, 슬라브 두께와 같은 예측 오차, 테이블상에서 강판의 슬립(slip) 및 조업자 개입에 따른 속도 및 가속도의 변경 등에 의해서 실제와 차이가 발생한다. 이러한 후행추출 슬라브의 추출예정시각이 실제와 차이가 생기므로 후행추출 슬라브의 추출예정시각을 수정하는 기능이 다이나믹 수정이다. 즉, 수학식 1의 Text 2시점에서 Text 1을 수정하기 위해서는, Text 1, Text 2를 제외한 나머지 변수인 PitM, PitF, Pitmin 중의 하나를 수정하여 max(PitF, PitM, Pitmin)이 수정되도록 함으로써 Text 1을 수정할 수 있는 것이다. 특히, Pitmin은 가열로 작업 중 약간의 시간오차에 의해 작업이 지연되는 점을 감안하여 추가로 설정한 추출피치이다.

상기 살펴본 바와 같은 다이나믹 수정을 통한 본 발명의 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치 및 방지방법에 대해 살펴보자.

선행추출 슬라브(1)의 추출이 완료되면, 테이블(7) 앞에 설치된 소재감지수단(110)이 선행추출 슬라브(1)의 열을 감지하여 선행추출 슬라브(1)의 추출완료동작을 감지한다. 본 발명에서는 슬라브 감지수단으로 열 감지센서를 이용하였지만, 기타 감지수단으로도 슬라브를 감지하는 것은 가능하다.

소재감지수단(110)의 선행추출 슬라브(1) 감지 후에는, 연산수단(120)이 소재감지수단(110)의 감지신호를 수신하여, 선행추출 슬라브(1)의 추출완료시각과 후 행추출 슬라브의 추출예정시각을 연산한다. 그리고, 비교수단(130)은 선행추출 슬라브(1)의 추출완료시각과 후행추출 슬라브의 추출예정시각을 비교하여, 후행추출 슬라브의 추출예정시각이 선행추출 슬라브(1)의 추출완료시각보다 빠른지를 판단한다.

이때, 추출 제어부(200)는 후행추출 슬라브의 추출예정시각이 선행추출 슬라브(1)의 추출완료시각보다 빠른 경우에, 후행추출 슬라브의 추출예정시각이 선행추출 슬라브(1)의 추출완료시각보다 늦도록 가열로의 슬라브 추출기(4)를 제어하여 후행추출 슬라브가 추출되도록 한다. 추출 제어부(200)는 선행추출 슬라브(1)의 추출완료시각부터 후행추출 슬라브의 추출예정시각까지의 시각차 재설정을 통하여, 후행추출 슬라브의 추출예정시각이 선행추출 슬라브(1)의 추출완료시각보다 늦도록 상기 가열로의 소재 추출기를 제어함과 더불어, 후행추출 슬라브가 선행추출 슬라브(1)와 적정한 시간차로 추출되도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 선행추출 슬라브의 추출완료시각과 후행추출 슬라브의 추출예정시각을 비교한 그래프이다.

이때, 열간압연설비에 인터록(interlock)이 발생하거나 동작상 이상이 발생하여 열간압연설비가 오랫동안 대기한 후, MPC에서 계산한 선행추출 슬라브(1a)의 추출완료시각(t₂)과 후행추출 슬라브(1b)의 추출예정시각(t₁)의 차이가 크게 발생하여, 도 4에 도시된 바와 같이 후행추출 슬라브(1b)의 추출예정시각(t₁)이 선행추출 슬라브(1a)의 추출완료시각(t₂)보다 늦은 시각이 되도록 다이나믹 수정을 통해 제어한다. 이때, 다이나믹 수정에 의한 제어를 통해 후행추출 슬라브의 추출예정시각(t₃)이 선행추출 슬라브의 추출예정시각(t₂)보다 늦은 시각이 된다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1은 종래의 열간압연라인의 공정도이다.

도 3은 본 발명에 따른 가열로의 슬라브 추출시 에러발생 방지장치를 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 슬라브 3 : 추출도어

4 : 슬라브 추출기 4a : 슬라브 추출기 몸체

4b, 4c : 실린더 4d : 포크

5 : 이송롤 6 : 추출홈

7 : 테이블 10 : 가열로

100 : 추출시각 비교부 110 : 소재감지수단

120 : 연산수단 130 : 비교수단

200 : 추출 제어부 1000 : 에러발생 방지장치

Claims

가열로에서 추출되는 선행추출소재의 추출완료시각과 후행추출소재의 추출예정시각을 비교하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른지를 판단하는 추출시각 비교부; 및

상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른 경우에, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 상기 가열로의 소재 추출기를 제어하여 상기 후행추출소재가 추출되도록 하는 추출 제어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 추출시각 비교부는,

상기 선행추출소재의 추출완료동작을 감지하는 소재감지수단;

상기 소재감지수단의 감지신호를 수신하여, 상기 선행추출소재의 추출완료시각과 상기 후행추출소재의 추출예정시각을 연산하는 연산수단; 및

상기 추출완료시각과 상기 추출예정시각을 비교하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른지를 판단하는 비교수단;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치.
제2항에 있어서,

상기 소재감지수단은 열 감지를 통해 상기 선행추출소재의 추출완료동작을 감지하는 열 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 추출 제어부는 상기 추출완료시각부터 상기 추출예정시각까지의 시각차재설정을 통하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 제어함과 더불어, 상기 후행추출소재가 상기 선행추출소재와 재설정된 상기 시간차를 가지고 추출되도록 하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 추출 제어부는, 상기 가열로에서 상기 선행추출 소재가 추출된 후 상기 후행추출소재가 추출될 때까지의 추출피치, 상기 가열로 이후의 해당 압연기에서 상기 선행추출소재가 진입된 후 상기 후행추출 소재가 진입될 때까지의 추출피치, 상기 2가지의 추출피치 외에 추가로 설정된 추출피치 중에서 어느 하나를 수정하여 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 상기 가열로의 소재 추출기를 제어하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지장치.
가열로에서 추출되는 선행추출소재의 추출완료시각을 측정하는 단계;

상기 선행추출소재의 추출완료시점에 후행추출소재의 추출예정시각을 연산하 는 단계;

상기 추출완료시각과 상기 추출예정시각을 비교하여, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른지를 판단하는 단계; 및

상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 빠른 경우에, 상기 추출예정시각이 상기 추출완료시각보다 늦도록 상기 가열로의 소재 추출기를 제어하여 상기 후행추출소재가 추출되도록 하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열로의 소재 추출시 에러발생 방지방법.