KR101298709B1 - 소재 상향 방지 장치 - Google Patents

소재 상향 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소재 상향 방지 장치에 관한 것으로서, 소재를 압연하는 압연부와, 압연부의 후방에 배치되고, 압연부에서 송출되는 소재를 이송시키는 이송롤러부와, 이송롤러부의 상방에 배치되고, 이송롤러부 상을 이동하는 소재의 선단부와 접촉하여 소재 선단부의 상향을 교정하며, 소재 선단부와의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수하는 상향교정부와, 이송롤러부의 상방에 배치되고, 소재 선단부의 상하향 변형을 감지하는 감지부와, 감지부와 연결되어 감지부에서 감지된 소재 선단부의 상하향 변형에 따라 압연부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 압연부에서 송출되는 소재의 선단부가 상향되는 것을 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

소재 상향 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING UPWARD MOVEMENT OF MATERIAL}
본 발명은 소재 상향 방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압연부에서 송출되는 소재의 선단부가 상향되는 것을 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 소재 상향 방지 장치에 관한 것이다.
일반적인 철강 제조는 용선을 생산하는 제선 공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강 공정, 액체 상태의 철이 고체로 되는 연속주조 공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연 공정으로 이루어진다.
압연 공정은 연속주조 공정에서 생산된 슬래브, 블룸 등의 중간 소재를 회전하는 여러 개의 롤러 사이를 통과시켜 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 만드는 과정을 말하며 크게 열간 압연과 냉간 압연으로 나뉜다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2004-0105892호(2004. 12. 17 공개, 발명의 명칭 : 슬라브의 상향 교정 기능이 구비된 디스케일링용 냉각수차단장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 압연부에서 송출되는 소재의 선단부가 상향되는 것을 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 소재 상향 방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 소재 상향 방지 장치는: 소재를 압연하는 압연부; 상기 압연부의 후방에 배치되고, 상기 압연부에서 송출되는 상기 소재를 이송시키는 이송롤러부; 상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 이송롤러부 상을 이동하는 상기 소재의 선단부와 접촉하여 상기 소재 선단부의 상향을 교정하며, 상기 소재 선단부와의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수하는 상향교정부; 상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 소재 선단부의 상하향 변형을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부와 연결되어 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 상하향 변형에 따라 상기 압연부의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 상향교정부는, 고정프레임; 상기 고정프레임과 힌지부에 의해 회전 가능하게 결합되고, 상기 소재의 선단부와 접촉되는 회동프레임; 및 일측이 상기 고정프레임에 고정되고, 타측이 상기 회동프레임에 고정되어 상기 회동프레임을 탄성 지지하는 탄성부재를 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 상향교정부는, 상기 회동프레임에 회전 가능하게 설치되는 롤러를 더 포함하고, 상기 롤러의 하면은 상기 회동프레임의 하단보다 하측에 배치된다.
더 바람직하게는, 상기 롤러는 상기 소재의 이송 방향을 따라 상기 회동프레임에 복수개가 설치된다.
바람직하게는, 상기 감지부와 연결되어 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 상하향 변형을 화면에 출력하는 디스플레이부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 감지부는 상기 소재의 표면을 향해 레이저를 조사하고, 상기 소재의 표면에서 반사되는 레이저를 수신하여 상기 소재와의 거리를 측정하는 레이저 변위센서이다.
바람직하게는, 상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 이송롤러부를 향해 유체를 분사하는 유체분사부를 더 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 유체분사부는, 일단부가 외부의 유체공급원과 연통되고, 타단부가 상기 이송롤러부에 대향되도록 배치되는 배출덕트; 및 상기 배출덕트에 구비되어 상기 배출덕트로 유입되는 유체를 상기 배출덕트의 타단부로 분사시키는 배출펌프를 포함한다.
바람직하게는, 상기 압연부는, 상기 소재를 상부에서 가압하는 상부워크롤과, 상기 소재를 하부에서 가압하는 하부워크롤을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 변형이 상향인 경우 상기 상부워크롤의 속도를 상기 하부워크롤의 속도보다 높게 하고, 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 변형이 하향인 경우 상기 상부워크롤의 속도를 상기 하부워크롤의 속도보다 낮게 한다.
바람직하게는, 상기 압연부는, 상기 소재를 상부에서 가압하는 상부워크롤과, 상기 소재를 하부에서 가압하는 하부워크롤을 포함하고, 상기 제어부는 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 변형이 상향인 경우 상기 하부워크롤의 속도를 상기 상부워크롤의 속도보다 낮게 하고, 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 변형이 하향인 경우 상기 하부워크롤의 속도를 상기 상부워크롤의 속도보다 높게 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 소재 상향 방지 장치는: 소재를 압연하는 압연부; 상기 압연부의 후방에 배치되고, 상기 압연부에서 송출되는 상기 소재를 이송시키는 이송롤러부; 상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 이송롤러부 상을 이동하는 상기 소재의 선단부와 접촉하여 상기 소재 선단부의 상향을 교정하며, 상기 소재 선단부와의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수하는 상향교정부; 상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 소재 선단부의 상하향 변형을 감지하는 감지부; 및 상기 감지부와 연결되어 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 상하향 변형을 화면에 출력하는 디스플레이부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 이송롤러부를 향해 유체를 분사하는 유체분사부를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 압연부에서 송출되는 소재의 선단부가 상향되는 것을 방지하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 소재와 상향교정부의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수할 수 있으므로, 접촉 시 충격에 의해 소재와 상향교정부가 파손되는 것을 억제할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 소재와 상향교정부의 접촉 시 소재를 롤러에 의해 이송방향으로 안내할 수 있으므로, 소재의 이송속도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 소재 선단부의 상하향 변형의 유무 및 정도를 정확히 측정할 수 있어 작업자가 소재 선단부의 상하향 변형을 손쉽게 교정할 수 있으므로 소재의 품질 불량 문제를 해소할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 소재 선단부의 상하향 변형이 발생한 경우 제어부를 통해 이를 자동적으로 교정할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 감지부와 측정대상인 소재 사이에 존재하는 수증기가 제거되므로 감지부를 통한 소재 선단부의 상하향 변형 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치의 회동프레임을 나타낸 저면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 소재가 상향교정부와 접촉하기 직전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 소재가 상향교정부와 접촉하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 소재가 상향교정부와 접촉한 직후의 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 감지부와 유체분사부의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치가 소재 선단부의 상향 변형을 감지하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치가 소재 선단부의 하향 변형을 감지하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 상부워크롤을 통해 소재 선단부의 상향 변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 상부워크롤을 통해 소재 선단부의 하향 변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 하부워크롤을 통해 소재 선단부의 상향 변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 하부워크롤을 통해 소재 선단부의 하향 변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치의 제어흐름을 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 소재 상향 방지 장치의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치의 회동프레임을 나타낸 저면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 소재가 상향교정부와 접촉하기 직전의 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 소재가 상향교정부와 접촉하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 소재가 상향교정부와 접촉한 직후의 상태를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 감지부와 유체분사부의 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치가 소재 선단부의 상향 변형을 감지하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치가 소재 선단부의 하향 변형을 감지하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 상부워크롤을 통해 소재 선단부의 상향 변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 상부워크롤을 통해 소재 선단부의 하향 변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 하부워크롤을 통해 소재 선단부의 상향 변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 하부워크롤을 통해 소재 선단부의 하향 변형을 교정하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치의 제어흐름을 나타낸 블록도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6, 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치(1)는 압연부(10), 이송롤러부(20), 상향교정부(30), 감지부(40), 유체분사부(50), 제어부(60), 디스플레이부(70)를 포함하여 이루어진다.
압연부(10)는 소재(S)가 사상압연 공정에서 마무리 압연이 용이하게 되도록 소재(S)를 목표하는 두께와 폭으로 압연한다. 압연부(10)는 상측에 배치되는 상부워크롤(11)과, 하측에 배치되는 하부워크롤(12)을 포함한다.
소재(S)는 상부워크롤(11)과 하부워크롤(12) 사이로 이송되면서 상부워크롤(11)과 하부워크롤(12)에 의해 압연된다. 압연부(10)에서 압연되어 송출되는 소재(S)는 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송된다.
이송롤러부(20)는 압연부(10)의 후방에 배치된다. 이송롤러부(20)는 소재(S)를 후공정으로 이송하는 이송롤러(부호 생략)와, 이송롤러의 양단부를 회전 가능하게 지지하는 롤러지지대(도시 생략)를 포함하여 이루어진다.
상향교정부(30)는 이송롤러부(20)의 상방에 배치된다. 압연부(10)에서 송출되는 소재(S)는 압연부(10)의 상하부워크롤(11, 12)의 속도차 등에 의해 상향이 발생될 수 있다.
상향교정부(30)는 상향이 발생된 소재(S) 선단부에 충격을 가하여 소재(S) 선단부의 상향을 교정한다. 또한, 상향교정부(30)는 소재(S) 선단부와의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수하여 상향교정부(30) 또는 소재(S) 선단부가 충격에 의해 파손되는 것을 억제한다.
상향교정부(30)는 고정프레임(31), 회동프레임(32), 탄성부재(34), 롤러(35)를 포함한다.
고정프레임(31)은 외부장치(F)에 고정된다. 외부장치(F)는 압연부(10)의 프레임을 이루는 압연프레임 또는 롤러테이블일 수 있으며, 그 외 고정프레임(31)을 이송롤러부(20)의 상방에 배치시킬 수 있는 구성이라면 그 어느 것이라도 무방하다.
회동프레임(32)은 고정프레임(31)에 회전 가능하게 결합된다. 고정프레임(31)의 하단부(도 1 기준)는 힌지부(33)에 의해 회동프레임(32)의 우측단부와 힌지 결합된다. 이로써 회동프레임(32)은 고정프레임(31)에 대해 회전이 자유롭게 이루어진다.
롤러(35)는 회동프레임(32)에 회전 가능하게 설치된다. 롤러(35)의 하면은 회동프레임(32)의 하단보다 하측에 배치된다. 따라서 소재(S)의 선단부가 상향된 경우 소재(S)의 선단부는 회동프레임(32)에 접촉하기에 앞서 롤러(35)에 접촉된다.
롤러(35)는 소재(S)의 이송 방향을 따라 회동프레임(32)에 복수개가 설치되므로 소재(S)의 선단부가 롤러(35)와 접촉되더라도 소재(S)의 이송속도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
롤러(35)는 소재(S)의 선단부가 상향된 경우 소재(S)의 선단부와 접촉할 수 있는 위치에 배치된다. 따라서 소재(S)의 선단부가 상향되지 않은 경우 소재(S)의 선단부와 롤러(35)는 접촉되지 않는다.
반면, 소재(S)의 선단부가 상향된 경우에는 소재(S)의 선단부는 롤러(35)와 접촉된다. 소재(S)의 선단부는 롤러(35)와의 접촉 시 발생하는 충격에 의해 상향 정도가 줄어든다. 이로써 소재(S)의 선단부는 상향교정부(30)에 의해 교정된 후 후공정으로 진입된다.
탄성부재(34)는 소재(S)의 선단부와 롤러(35)의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수한다. 탄성부재(34)는 일측이 고정프레임(31)에 고정되고, 타측이 회동프레임(32)에 고정되어 회동프레임(32)을 탄성 지지한다.
소재(S)의 선단부와 롤러(35)가 접촉되는 경우, 회동프레임(32)은 힌지부(33)를 중심으로 시계 방향(도 4 기준)으로 회전된다. 이때 탄성부재(34)가 회동프레임(32)을 탄성 지지하고 있으므로 롤러(35)에 가해지는 충격은 탄성부재(34)에 의해 흡수된다. 이로써 접촉이 일어나는 두 대상, 즉 롤러(35)와 소재(S)의 선단부가 충격에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
감지부(40)는 이송롤러부(20)의 상방에 배치된다. 감지부(40)는 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송되는 소재(S) 선단부의 상향 변형 또는 하향 변형을 감지한다. 본 실시예에 따르면, 감지부(40)는 고정프레임(31)에 결합된다.
감지부(40)는 레이저 변위센서로 이루어질 수 있다. 레이저 변위센서는 소재(S)의 상방에서 소재(S)의 표면을 향해 레이저를 조사하고, 소재(S)의 표면에서 반사되는 레이저를 수신하여 소재(S)와의 거리를 측정한다. 감지부(40)는 레이저의 조사 방향이 소재(S)의 상부 표면과 수직하도록 이송롤러부(20)와 수직하게 배치된다.
도 7 및 8을 참조하면, 감지부(40)는 감지부(40)가 배치되는 높이인 기준높이(PO)와 소재(S) 사이의 거리를 측정한다. 즉, 감지부(40)는 소재(S)의 선단에서 시작하여 소재(S)의 선단으로부터 일정거리(L) 이격되는 이격지점(SL)에 이르는 구간 내에서 감지부(40)와 소재(S) 사이의 거리를 측정한다.
감지부(40)는 소재(S)의 선단-이격지점(SL) 구간의 거리를 평균 내어 이를 구간평균값(HL)으로 지정하고, 구간평균값(HL)과 기준값(HO)을 비교하여 소재(S)의 상향 변형 또는 하향 변형의 유무를 식별한다. 여기서, 기준값(HO)은 소재(S)의 상향 변형 또는 하향 변형이 발생되지 않은 경우에 감지부(40)와 소재(S)가 이루는 거리를 의미한다.
감지부(40)는 구간평균값(HL)이 기준값(HO)보다 큰 경우 소재(S)가 하향 변형된 것으로 인식하고(도 8), 구간평균값(HL)이 기준값(HO)보다 작은 경우 소재(S)가 상향 변형된 것으로 인식한다(도 7).
도 1 내지 도 6, 도 13을 참조하면, 압연부(10)의 출구측에는 디스케일러부(미도시)가 설치된다. 디스케일러부는 소재(S)를 향해 냉각수를 분사하여 소재(S)의 표면에 생성되는 스케일을 제거한다. 이때 디스케일러부에서 분사되는 냉각수와 고온의 소재(S)가 접하게 됨에 따라 소재(S) 주변에는 다량의 수증기가 생성된다.
유체분사부(50)는 이송롤러부(20)의 상방에 배치된다. 유체분사부(50)는 이송롤러부(20)에 의해 이송되는 소재(S)를 향해 유체를 고압으로 분사하여 감지부(40)와 소재(S) 사이에서 수증기를 제거한다.
유체분사부(50)에서 분사되는 유체에 의해 감지부(40)와 소재(S) 사이에 존재하는 수증기 등의 이물질을 제거할 수 있으므로 감지부(40)를 통한 소재(S)와의 거리 측정 정확도는 향상된다.
유체분사부(50는 배출덕트(51), 배출펌프(52)를 포함하여 이루어진다. 배출덕트(51)는 일단부가 소재 상향 방지 장치(1)의 외부에 배치되는 유체공급원(미도시)과 연통되고, 타단부(51a)가 소재(S)에 대향되도록 소재(S)의 상방에 배치된다.
배출덕트(51)의 타단부(51a)는 이송롤러부(20)의 중앙부에 수직하게 배치되어, 이송롤러부(20)와 수직하게 배치되는 감지부(40)와 서로 평행을 이루도록 배치된다. 배출덕트(51)의 타단부(51a)는 원기둥 형상으로 형성되며, 배출덕트(51)의 타단부(51a)의 중앙부에는 감지부(40)가 배치된다.
감지부(40)에서 조사되는 레이저는 배출덕트(51)의 타단부(51a)에서 분사되는 유체에 의해 둘러싸인 채로 하방으로 조사된다. 수증기는 감지부(40)에서 조사되는 레이저와 접촉하기 전에 유체에 의해 다른 곳으로 이동되므로 감지부(40)는 수증기에 의한 영향을 받지 않게 된다.
배출펌프(52)는 배출덕트(51)에 구비된다. 배출펌프(52)는 압력 작용을 이용하여 유체를 수송하는 기계로, 배출덕트(51) 내에 흡입력을 제공하여 유체공급원의 유체를 배출덕트(51)로 유입하여 배출덕트(51)의 타단부(51a)로 분사시킨다. 이러한 배출펌프(52)에 대한 구성 및 작동원리는 당업자에게 일반적인 사항이라 할 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
디스플레이부(70)는 감지부(40)와 연결되어 감지부(40)에 의해 소재(S) 선단부의 상향 변형 또는 하향 변형이 감지된 경우 이러한 정보를 화면에 출력한다. 출력되는 정보에는 상향 변형 또는 하향 변형의 유무뿐만 아니라, 상향 변형 또는 하향 변형의 정도를 나타내는 변형값도 출력될 수 있다.
이와 같이, 디스플레이부(70)를 통해 출력되는 정보를 통해 작업자는 소재(S) 선단부의 상하향 변형의 유무 및 정도를 파악할 수 있게 되며, 이를 토대로 압연부(10)의 구동을 제어하여 소재(S) 선단부의 변형을 교정할 수 있게 된다. 한편, 압연부(10)의 구동은 작업자가 수동으로 제어하는 것 외에 후술할 제어부(60)에 의해 자동으로 이루어질 수도 있다.
디스플레이부(70)는 배출덕트(51)에 설치되어 작업자에게 소재(S) 선단부의 변형 정보를 안내한다. 또한, 작업자의 시야가 확보될 수 있는 곳이라면 배출덕트(51)가 아닌 다른 구성에도 디스플레이부(70)가 설치될 수 있음은 물론이다.
제어부(60)는 감지부(40)와 연결되어 감지부(40)에 의해 파악된 소재(S) 선단부의 변형 정보를 토대로 압연부(10)의 구동을 제어한다.
감지부(40)를 통해 소재(S) 선단부의 상향 변형 또는 하향 변형이 감지되면 제어부(60)는 감지부(40)에서 전송되는 정보를 토대로 상부워크롤(11) 또는 하부워크롤(12)의 속도를 제어하여 소재(S) 선단부의 변형을 교정한다.
이하 도 1 내지 도 5를 중심으로 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 상향교정부를 통해 소재의 상향이 교정되는 작동원리를 설명한다.
압연부(10)에서 송출되는 소재(S)는 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송된다. 이때 압연부(10)의 출구측에는 소재(S) 선단부의 상향을 방지하는 소재 상향 방지 장치(1)가 배치된다.
압연부(10)에서 송출되는 소재(S)는 상하부워크롤(11, 12)의 속도차 등에 의해 선단부에 상향이 발생할 수 있다. 소재(S) 선단부에 상향이 발생한 경우 소재(S) 선단부는 상향교정부(30)와 접촉되면서 상향 정도가 줄어든다.
소재(S)와의 접촉이 없는 경우 상향교정부(30)는 도 3과 같이 배치된다. 이후 선단부에 상향이 발생된 소재(S)가 상향교정부(30)가 배치된 지점을 통과하는 경우 상향교정부(30)는 소재(S)의 선단부와 접촉하게 된다(도 4). 소재(S)의 선단부는 롤러(35)와의 접촉 시 발생되는 충격에 의해 상향 정도가 줄어들게 된다. 이때 롤러(35)가 설치된 회동프레임(32)은 힌지부(33)를 중심으로 시계 방향으로 회전하면서, 그리고 탄성부재(34)에 의해 탄성 지지되면서 소재(S)와의 접촉 시 발생되는 충격을 흡수하게 된다. 이후 상향 정도가 완화된 소재(S)는 상향교정부(30)를 통과하여 후공정으로 이송되고, 회동프레임(32)은 탄성부재(34)의 복원력에 의해 원위치로 복귀한다(도 5).
이하 도 9 내지 도 13을 중심으로 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치에서 압연부의 제어에 의해 소재 선단부의 변형을 방지하는 방법에 대하여 설명한다.
소재 상향 방지 장치(1)를 이용하여 소재(S) 선단부의 상하향 변형을 측정하기 위해 소재(S)의 위치를 감지한다. 본 실시예에서 소재(S)가 압연부(10)로부터 송출되면 소재(S) 선단부의 상하향 변형을 감지하기 위한 동작을 시작한다.
소재(S)가 압연부(10)로부터 송출되면 유체분사부(50)가 작동된다(도 1). 이로써, 감지부(40)의 하측에 존재하는 수증기는 유체분사부(50)를 통해 주위로 흩어지게 되므로, 감지부(40)는 수증기에 의한 영향을 받지 않게 된다. 이러한 수증기의 제거에 의해 감지부(40)의 측정 정확도는 향상된다.
감지부(40)는 소재(S)가 감지부(40)의 수직 하방 지점을 통과하는 시점에 맞춰 작동이 이루어진다. 이러한 감지부(40)의 작동 시점은 압연부(10)로부터 송출되는 소재(S)의 속도를 통해 연산될 수 있다.
감지부(40)는 소재(S)의 선단-이격지점(SL) 구간에서 감지부(40)와 소재(S) 사이의 거리를 측정한다. 이를 통해 감지부(40)는 최대값(Hmax), 최소값(Hmin) 및 구간평균값(HL)을 파악할 수 있고, 이러한 값을 기준값(HO)과 비교함으로써 소재(S)의 상향 변형 또는 하향 변형의 유무 및 정도를 감지한다.
감지부(40)는 구간평균값(HL)이 기준값(HO)보다 큰 경우 소재(S')가 하향 변형된 것으로 식별하고, 이러한 정보를 디스플레이부(70)를 통해 출력한다. 제어부(60)는 전송된 정보를 토대로 하부워크롤(12) 대비 상부워크롤(11)의 속도를 감소시킨다(도 10).
한편, 도 12에서와 같이, 상부워크롤(11)의 속도가 정속으로 운행되는 경우에는 상부워크롤(11) 대비 하부워크롤(12)의 속도를 증가시킴으로써, 하부워크롤(12)이 상부워크롤(11)보다 빠르게 회전되도록 한다.
이와 같이, 소재(S') 선단부에 하향 변형이 발생하는 이유는 하부워크롤(12)에 비해 상부워크롤(11)의 속도가 빨라서 소재(S') 상부면에 연신이 많이 일어나기 때문이다. 따라서 압연부(10)에 새로이 진입하는 다음 소재(S)에 대한 압연 과정에서는 소재(S') 선단부의 하향 변형 정도에 따라 상부워크롤(11)과 하부워크롤(12)의 속도를 차등 조절함으로써 소재(S) 선단부에 하향 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
감지부(40)는 구간평균값(HL)이 기준값(HO)보다 작은 경우 소재(S')가 상향 변형된 것으로 식별하고, 이러한 정보를 디스플레이부(70)를 통해 출력한다. 전송된 정보를 토대로 제어부(60)에 의해 하부워크롤(12) 대비 상부워크롤(11)의 속도를 증가시킨다(도 9).
한편, 도 11에서와 같이, 상부워크롤(11)의 속도가 정속으로 운행되는 경우 상부워크롤(11) 대비 하부워크롤(12)의 속도를 감소시킴으로써, 상대적으로 상부워크롤(11)이 하부워크롤(12)보다 빠르게 회전되도록 한다.
이와 같이, 소재(S') 선단부에 상향 변형이 발생하는 이유는 상부워크롤(11)에 비해 하부워크롤(12)의 속도가 빨라서 소재(S') 하부면에 연신이 많이 일어나기 때문이다. 따라서 압연부(10)에 새로이 진입하는 다음 소재(S)에 대한 압연 과정에서는 소재(S') 선단부의 상향 변형 정도에 따라 상부워크롤(11)과 하부워크롤(12)의 속도를 차등 조절함으로써 소재(S) 선단부에 상향 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치(2)는 압연부(10), 이송롤러부(20), 상향교정부(30), 감지부(40), 유체분사부(50), 제어부(60), 디스플레이부(70)를 포함하여 이루어진다.
다른 실시예에 따른 소재 상향 방지 장치는 일 실시예와는 롤러(35)의 유무에 있어 상이할 뿐 나머지 내용은 동일하므로, 일 실시예와 동일한 내용에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상향교정부(30)는 이송롤러부(20)의 상방에 배치된다. 본 실시예에 따른 상향교정부(30)는 상향이 발생된 소재(S) 선단부에 충격을 가하여 소재(S) 선단부의 상향을 교정한다. 또한, 상향교정부(30)는 소재(S) 선단부와의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수하여 상향교정부(30) 또는 소재(S) 선단부가 충격에 의해 파손되는 것을 억제한다.
상향교정부(30)는 고정프레임(31), 회동프레임(32), 탄성부재(34)를 포함한다.
고정프레임(31)은 외부장치(F)에 고정된다. 회동프레임(32)은 고정프레임(31)에 회전 가능하게 결합된다. 고정프레임(31)의 하단부(도 14 기준)는 힌지부(33)에 의해 회동프레임(32)의 우측단부와 힌지 결합된다. 이로써 회동프레임(32)은 고정프레임(31)에 대해 회전이 자유롭게 이루어지며, 소재(S) 선단부와의 접촉 시 힌지부(33)를 중심으로 회전된다.
회동프레임(32)은 소재(S)의 선단부가 상향된 경우 소재(S)의 선단부와 접촉할 수 있는 위치에 배치된다. 따라서 소재(S)의 선단부가 상향되지 않은 경우 소재(S)의 선단부와 회동프레임(32)은 접촉되지 않는다.
반면, 소재(S)의 선단부가 상향된 경우에는 소재(S)의 선단부는 회동프레임(32)과 접촉된다. 소재(S)의 선단부는 회동프레임(32)과의 접촉 시 발생하는 충격에 의해 상향 정도가 줄어든다. 이로써 소재(S)의 선단부는 상향교정부(30)에 의해 교정된 후 후공정으로 진입된다.
탄성부재(34)는 소재(S)의 선단부와 회동프레임(32)의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수한다. 탄성부재(34)는 일측이 고정프레임(31)에 고정되고, 타측이 회동프레임(32)에 고정되어 회동프레임(32)을 탄성 지지한다.
소재(S)의 선단부와 회동프레임(32)이 접촉되는 경우, 회동프레임(32)은 힌지부(33)를 중심으로 시계 방향으로 회전된다. 이때 탄성부재(34)가 회동프레임(32)을 탄성 지지하고 있으므로 회동프레임(32)에 가해지는 충격력은 탄성부재(34)에 의해 흡수된다. 이로써 접촉이 일어나는 두 대상, 즉 회동프레임(32)과 소재(S)의 선단부가 충격에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 소재 상향 방지 장치 10 : 압연부
20 : 이송롤러부 30 : 상향교정부
40 : 감지부 50 : 유체분사부
60 : 제어부 70 : 디스플레이부

Claims (12)

  1. 소재를 압연하는 압연부;
    상기 압연부의 후방에 배치되고, 상기 압연부에서 송출되는 상기 소재를 이송시키는 이송롤러부;
    상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 이송롤러부 상을 이동하는 상기 소재의 선단부와 접촉하여 상기 소재 선단부의 상향을 교정하며, 상기 소재 선단부와의 접촉 시 발생하는 충격을 흡수하는 상향교정부;
    상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 소재 선단부의 상하향 변형을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부와 연결되어 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 상하향 변형에 따라 상기 압연부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 압연부는 상기 소재를 상부에서 가압하는 상부워크롤과, 상기 소재를 하부에서 가압하는 하부워크롤을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 소재 선단부의 상하향 변형에 따라 상기 상부워크롤과 상기 하부워크롤간의 상대 회전속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상향교정부는, 고정프레임;
    상기 고정프레임과 힌지부에 의해 회전 가능하게 결합되고, 상기 소재의 선단부와 접촉되는 회동프레임; 및
    일측이 상기 고정프레임에 고정되고, 타측이 상기 회동프레임에 고정되어 상기 회동프레임을 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상향교정부는, 상기 회동프레임에 회전 가능하게 설치되는 롤러를 더 포함하고,
    상기 롤러의 하면은 상기 회동프레임의 하단보다 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 롤러는 상기 소재의 이송 방향을 따라 상기 회동프레임에 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감지부와 연결되어 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 상하향 변형을 화면에 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 소재의 표면을 향해 레이저를 조사하고, 상기 소재의 표면에서 반사되는 레이저를 수신하여 상기 소재와의 거리를 측정하는 레이저 변위센서인 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이송롤러부의 상방에 배치되고, 상기 이송롤러부를 향해 유체를 분사하는 유체분사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유체분사부는, 일단부가 외부의 유체공급원과 연통되고, 타단부가 상기 이송롤러부에 대향되도록 배치되는 배출덕트; 및
    상기 배출덕트에 구비되어 상기 배출덕트로 유입되는 유체를 상기 배출덕트의 타단부로 분사시키는 배출펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 변형이 상향인 경우 상기 상부워크롤의 속도를 상기 하부워크롤의 속도보다 높게 하고, 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 변형이 하향인 경우 상기 상부워크롤의 속도를 상기 하부워크롤의 속도보다 낮게 하는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 변형이 상향인 경우 상기 하부워크롤의 속도를 상기 상부워크롤의 속도보다 낮게 하고, 상기 감지부에서 감지된 상기 소재 선단부의 변형이 하향인 경우 상기 하부워크롤의 속도를 상기 상부워크롤의 속도보다 높게 하는 것을 특징으로 하는 소재 상향 방지 장치.
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