KR101253850B1 - 가속 냉각 장치 및 이의 유량 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스킹 수행 길이와 마스킹 설정 길이간 편차를 최소화시켜 줄 수 있도록 하는 가속 냉각 장치 및 이의 유량 제어 방법에 관한 것으로, 상기 가속 냉각 장치는 유량밸브의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 계산하고, 계산된 마스킹 작업 시간에 따라 마스킹 작업 구간을 조정하는 마스킹 작업시간 계산부; 및 마스킹 작업이 활성화되면, 오픈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하고, 마스킹 작업이 비활성화되면 클로즈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하는 스위칭부를 포함할 수 있다.

Description

가속 냉각 장치 및 이의 유량 제어 방법{Accelerated cooling apparatus and flow control method of the same}

본 발명은 가속 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유량 제어 정도를 향상시켜 줄 수 있도록 하는 가속 냉각 장치 및 이의 유량 제어 방법에 관한 것이다.

후강판 압연후 헤드부와 테일부의 온도는 길이 방향의 중앙부보다 낮으므로, 동일 유량으로 가속냉각 작업을 수행하면 헤드부와 테일부는 과냉되며, 이는 길이방향의 재질편차를 유발하여 품질 불량을 유발하게 된다.

이와 더불어 길이방향 대부분의 재질이 양호하다 할지라도, 헤드부와 테일부에서 과냉된 소재는 불량으로 판정되는데, 그 이유는 가속냉각재의 제품의 성분을 분석하고 판정하는 시편이 헤드부와 테일부에서 채취되기 때문이다. 시편채취 길이를 증가시키면, 판정 오차를 줄일 수 있으나 실수율이 떨어져 생산성 하락되는 이차적인 문제가 발생한다.

따라서 종래에는 상기의 문제점을 해결하기 위해 헤드부 및 테일부가 냉각헤드를 통과하는 동안에는 냉각수 유량을 급격하게 줄여주는 헤드부 및 테일부 마스킹 방법을 적용하여, 헤드부와 테일부가 과냉되는 문제를 해결하고 있다.

한편, 마스킹 설정 길이를 동일하게 설정하더라도 유량밸브의 응답시간에 따라 후강판이 실제 과냉되는 길이가 달라질 수 있다. 그러나 종래의 헤드부 및 테일부 마스킹 방법은 이러한 사항까지는 전혀 고려할 수 없는 단점이 있다.

이에 본 발명에서는 유량밸브의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 조정함으로써, 마스킹 수행 길이와 마스킹 설정 길이간 편차를 최소화시켜 줄 수 있도록 하는 가속 냉각 장치 및 이의 유량 제어 방법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 유량밸브의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 계산하고, 계산된 마스킹 작업 시간에 따라 마스킹 작업 구간을 조정하는 마스킹 작업시간 계산부; 및 마스킹 작업이 활성화되면, 오픈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하고, 마스킹 작업이 비활성화되면 클로즈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하는 스위칭부를 포함하는 가속 냉각 장치를 제공한다.

상기 마스킹 작업시간 계산부는 상기 마스킹 작업 시간을 "마스킹 설정 길이 - (후강판 이송 속도 ⅹ 유량밸브 응답시간)"의 식에 따라 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 마스킹 작업시간 계산부는 상기 유량밸브의 응답시간을 사전에 획득하여 저장하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가속 냉각 장치는 후강판의 온도에 따라 유량 설정치를 계산하는 유량 설정부; 상기 유량 설정치와 유량 측정치를 이용하여, 클로즈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하는 유량 조절부; 및 상기 유량 설정치를 이용하여, 오픈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하는 개도치 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 유량밸브의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 계산하는 단계; 및 후강판의 헤드부 또는 테일부가 냉각헤드에 진입하면, 마스킹 작업을 상기 마스킹 작업시간 동안 수행하는 단계를 포함하는 가속 냉각 장치의 유량 제어 방법을 제공한다.

상기 마스킹 작업 시간을 계산하는 단계는 "마스킹 설정 길이 - (후강판 이송 속도 ⅹ 유량밸브 응답시간)"의 식에 따라 상기 마스킹 작업 시간을 계산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가속 냉각 장치 및 이의 유량 제어 방법은 유량밸브 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 조정함으로써 마스킹 설정 길이만큼만 마스킹 작업이 수행되도록 한다. 이에 유량 제어 정도가 향상되어, 시편부의 재질불량이 저감되고 불량율 발생을 대폭 저감되어, 실수율이 높아질 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각 전후 공정도를 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 냉각 장치에 의해 제어되는 유량을 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 냉각 장치의 일부 구성을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어 장치를 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 냉각 장치의 유량 제어 방법을 도시한 도면이다.
도6 및 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어 방법에 따른 동작 효과를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각 전후 공정도를 나타낸 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이, 압연기(11)에서 작업이 완료되어 나온 후강판(14)는 예비 교정 장치(16)를 거쳐 가속 냉각 장치(17)로 진입하고, 가속 냉각 장치(17)는 압연기(11)의 후단과 예비 교정 장치(16)의 전단에 설치된 1차 및 2차 온도계(13, 15)를 통해 측정된 온도를 기반으로 유량 설정값을 계산한 후, 이에 따라 냉각수를 분사하여 후강판(14)을 일정 온도로 냉각시켜 준다.

이때, 가속 냉각 장치(17)는 도2와 같은 방식으로 유량을 제어하는 데, 특히 후강판(14)의 헤드부와 테일부가 냉각헤드를 통과할 때에는 설정 유량 대비 30~50% 정도 유량을 적게 설정하여 냉각수를 분사하는 마스킹(MASKING) 작업을 수행한다. 이는 후강판(14)의 헤드부와 테일부에 필요 이상으로 많은 냉각수가 분사되어 과냉되는 것을 방지하기 위함이다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 냉각 장치의 일부 구성을 도시한 도면이다.

도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 냉각 장치(17)는 냉각수 공급원인 냉각수 탱크(27), 냉각수를 후강판(14)에 분사하는 냉각헤드(21), 냉각헤드(21)로 공급되는 유량을 조절하는 유량밸브(23), 냉각헤드(21)로 공급되는 유량을 측정하여 측정 압력값을 제공하는 유랑계(24), 유량밸브(23)의 입측 및 출측 압력을 측정하여 입측 및 출측 압력값을 제공하는 입측 및 출측 압력계(22, 25), 유량밸브(23)의 개도치를 제어하여 냉각헤드(21)로 공급되는 유량을 제어하는 유량 제어 장치(28) 등을 포함하여, 현재 조업 상황에 따라 유량을 조절하면서 후강판(14)에 냉각수를 분사시켜 줌을 알 수 있다.

그러나 냉각헤드(21)에 공급되는 유량을 조절하는 장치인 유량밸브(23)의 응답시간은 유량밸브의 크기 및 설치 위치, 조업 환경 등의 여러가지 요인에 따라 표1에서와 같이 조금씩 달라질 수 있다.

	유량 밸브	냉각 위치별 유량밸브 응답시간(초)
		1	2	3	4	5	6	7	8
헤드부	소형	0.9	1.0	0.95	1.0	1.0	0.9	1.0	0.95
	대형	1.15	1.2	1.18	1.15	1.1	1.25	1.15	1.2
테일부	소형	0.9	1.0	0.95	1.0	1.0	0.9	1.0	0.95
	대형	1.15	1.2	1.18	1.15	1.1	1.25	1.15	1.2

따라서, 유량 제어 장치(28)가 동일한 마스킹 설정 길이를 설정하더라도 실제 마스킹 작업이 수행된 후강판의 길이(즉, 마스킹 수행 길이)는 유량밸브(23)의 응답시간에 따라 상이해질 수 있다.

이에 본 발명에서는 유량밸브(23)의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 계산하고, 계산된 마스킹 작업 시간에 따라 마스킹 작업 구간을 조정함으로써, 마스킹 수행 길이와 마스킹 설정 길이간 편차가 최소화되도록 한다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어 장치를 도시한 도면이다.

도4을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어 장치(28)는 유량 설정부(31), 유량계수 산출부(32), 유량 조절부(33), 개도치 산출부(34), 스위칭부(35), 및 마스킹 작업시간 계산부(36) 등을 포함할 수 있다.

유량 설정부(31)는 1차 온도계(13) 및 2차 온도계(15)를 통해 측정되는 후강판 온도에 따라 유량을 설정한다.

유량계수 산출부(32)는 입측 압력계(22)와 출측 압력계(25)의 측정값을 이용하여 유량밸브(23)의 입측과 출측간 압력 편차를 파악하고, 이에 상응하는 유량계수를 산출한다.

유량 조절부(33)는 유랑계(24)의 유량 측정값과 유량 설정부(31)의 유량 설정값을 서로 비교하여 유량 편차를 파악한 후, 이에 유량계수 산출부(32)의 유량계수를 반영하여 유량밸브 개도치를 조절한다. 이러한 유량 조절부(33)는 유랑계(24)의 측정 결과를 피드백받아서 유량밸브 개도치를 조절하므로, 제어 안정 구간을 확보할 수 있으나 응답 속도가 상대적으로 나빠진다.

개도치 산출부(34)는 유량 설정부(31)의 유량 설정값과 유량계수 산출부(32)의 유량계수만을 이용하여 유량밸브 개도치를 산출한다. 즉, 개도치 산출부(34)는 유량 조절부(33)와 달리 유랑계(24)의 측정 결과를 피드백받을 필요가 없어, 상대적으로 빠른 응답시간을 가진다.

스위칭부(35)는 마스킹 작업이 활성화된 동안에는 보다 빠른 응답성을 가지는 개도치 산출부(34)를 이용하여 유량밸브(23)의 개도치를 제어하나, 마스킹 작업이 비활성화된 동안에는 유량변동이 최소화될 수 있도록 유량 조절부(34)을 이용하여 유량밸브(23)의 개도치를 제어한다.

마스킹 작업시간 계산부(36)는 유량밸브(23)의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 계산하고, 계산된 마스킹 작업시간에 따라 마스킹 작업 구간을 조절한다. 이를 위해, 마스킹 작업시간 계산부(36)는 유량밸브(23)의 응답시간을 사전에 획득 및 저장해놓고, 새로운 후강판이 이송될 때 마다 수학식1에 따라 마스킹 작업 시간을 계산하도록 한다.

[수학식1]

마스킹 작업시간 = 마스킹 설정 길이 - (후강판 이송 속도 ⅹ 유량밸브 응답시간)

이때, 마스킹 설정 길이는 대상 후강판의 헤드부 또는 테일부 길이이다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 냉각 장치의 유량 제어 방법을 도시한 도면이다.

먼저, 후강판(14)이 이송되기 시작하면, 가속 냉각 장치(17)는 수학식1에 따라 유량밸브의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 계산한다(S1).

후강판(14)이 계속 이송되어 후강판(14)의 헤드부 또는 테일부가 냉각헤드(21)에 진입하면(S2), 냉각수의 유량을 급격하게 감소시킴으로써 후강판(14)의 헤드부 또는 테일부가 과냉되는 것을 방지하는 마스킹 작업을 수행하기 시작한다(S3).

마스킹 작업이 시작된 후 마스킹 작업 시간이 경과될 때까지는(S4), 마스킹 작업을 계속하여 수행하고, 마스킹 작업 시간이 경과되면 후강판(14)의 헤드부 또는 테일부가 냉각헤드(21)를 이미 통과하였다고 판단하고 마스킹 작업을 종료한다(S5).

도6 및 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 제어 방법에 따른 동작 효과를 나타낸 도면으로, 도6는 헤드부 마스킹 작업시 본 발명의 효과를, 도7는 테일부 마스킹 작업시 본 발명의 효과를 각각 나타낸다.

먼저, 도6의 (a)에 도시된 바와 같이 종래에는 유량밸브의 응답시간을 고려할 수 없어 마스킹 설정 길이와 마스킹 수행 길이 간에는 "0.61m" 정도의 오차가 발생하였으나, 도6의 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 상기 오차가 "0.02m" 정도로 감소됨을 알 수 있다.

물론 이와 같은 효과는 테일부 마스킹 작업시에도 동일하게 나타난다. 즉, 도7의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 종래에는 "0.85m" 정도의 오차가 발생하였으나 본 발명에서는 "0.14m" 정도로 감소됨을 알 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

11: 압연기 13: 1차 온도계;
14: 후강판 15: 2차 온도계;
16: 예비 교정 장치 17: 가속 냉각 장치
21: 냉각헤드 22: 입측 압력계
23: 유량 밸브 24: 유량계
25: 출측 압력계 27: 냉각수 탱크
28: 유량 제어 장치 31: 유량 설정부
32: 유량 계수 산출부 33: 유량 조절부
34: 개방치 산출부 35: 스위칭부
36: 마스킹 작업시간 계산부

Claims (6)

1. 유량밸브의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 계산하고, 계산된 마스킹 작업 시간에 따라 마스킹 작업 구간을 조정하는 마스킹 작업시간 계산부; 및
   마스킹 작업이 활성화되면, 오픈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하고, 마스킹 작업이 비활성화되면 클로즈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하는 스위칭부를 포함하는 가속 냉각 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 마스킹 작업시간 계산부는
   상기 마스킹 작업 시간을 "마스킹 설정 길이 - (후강판 이송 속도 ⅹ 유량밸브 응답시간)"의 식에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 가속 냉각 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 마스킹 작업시간 계산부는
   상기 유량밸브의 응답시간을 사전에 획득하여 저장하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가속 냉각 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   후강판의 온도에 따라 유량 설정치를 계산하는 유량 설정부;
   상기 유량 설정치와 유량 측정치를 이용하여, 클로즈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하는 유량 조절부; 및
   상기 유량 설정치를 이용하여, 오픈 루프 제어 방식으로 유량을 제어하는 개도치 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가속 냉각 장치.
   
5. 유량밸브의 응답시간을 반영하여 마스킹 작업 시간을 계산하는 단계; 및
   후강판의 헤드부 또는 테일부가 냉각헤드에 진입하면, 마스킹 작업을 상기 마스킹 작업시간 동안 수행하는 단계를 포함하는 가속 냉각 장치의 유량 제어 방법.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 마스킹 작업 시간을 계산하는 단계는
   "마스킹 설정 길이 - (후강판 이송 속도 ⅹ 유량밸브 응답시간)"의 식에 따라 상기 마스킹 작업 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 가속 냉각 장치의 유량 제어 방법.

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