KR101330302B1 - 슬라브 균열도 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

가열로에서 추출된 슬라브의 온도분포를 측정하여 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 선택적으로 가열하는 슬라브 균열도 제어장치 및 제어방법이 소개된다.
이러한 슬라브 균열도 제어장치 및 제어방법은 슬라브가 통과되는 관통구가 내부에 관통하여 형성되어 가열로와 이송롤 사이에 설치되는 지지프레임과 상기 관통구를 이동하는 슬라브의 온도 분포를 측정하기 위해 상기 지지프레임에 이격 배치되는 복수의 온도측정계와 상기 지지프레임에 고정되어 열을 발산하는 발열체와, 상기 발열체의 표면에 마련되어 슬라브의 표면에 복사열을 균일하게 방사하는 방사판을 포함하고 상기 슬라브의 부분 영역에 대향되도록 상기 지지프레임에 분할되어 배치되는 복수의 발열 플레이트 및 상기 복수의 온도측정계에서 측정된 슬라브의 온도 분포에 따라 상기 복수의 발열 플레이트의 발열을 제어하여, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 온도 보상하는 제어유닛을 포함한다.

Description

슬라브 균열도 제어장치 및 제어방법{APPARATUS FOR UNIFORMING HEAT TEMPERATURE OF SLAB AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 슬라브 균열도 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열로에서 슬라브 추출시, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 선별적으로 가열하여 슬라브의 온도를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있도록 하는 슬라브 균열도 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 가열로는 워킹 빔 장치를 이용하여 슬라브, 빌렛 등을 입구 측에서 출구 측으로 이동시키면서 버너로 가열한 후 배출하도록 구성된다. 예컨대, 슬라브를 가열하는 가열로에는 슬라브를 가열하는 버너가 슬라브의 이동 방향으로 이격되게 배치되고, 가열로의 입구 측에는 슬라브의 장입이 이루어지는 장입도어가 구비되며, 가열로의 출구측에는 가열된 슬라브의 외부 추출이 이루어지는 추출도어가 구비된다.

그런데 슬라브의 추출을 위해 가열로의 추출도어를 열게 되면, 가열로의 내부 온도와 외부 온도 간의 공기온도 편차에 의하여 저온의 외부공기가 가열로 내부로 유입되어 가열로에서 열 손실이 발생되고, 나아가 슬라브에 온도편차가 발생되기도 하였다.

이를 해결하기 위한 방안으로 종래에는 "열 손실 방지를 위한 가열로 도어장치(특허공개공보 : 10-2006-0073244)"과 "가열로의 슬라브 균일가열방법(특허공개공보 : 10-2001-0048259)"가 공지되어 있다.

그러나 이러한 종래 기술의 경우, 가열로 내부의 슬라브를 대상으로 하므로, 슬라브의 온도편차를 줄이기 위한 슬라브의 온도 측정 및 제어가 용이하게 이루어지지 못하는 문제가 있었다.

아울러, 가열로 내부에 배치된 버너 등의 가열장치에서 이상이 발생되면, 슬라브 폭방향 뿐 아니라 길이방향으로도 온도편차가 발생될 수 있는 바, 결국, 이로 인해 슬라브의 불균일 가열이 유발되고, 이 불균일 가열은 슬라브의 두께나 폭압연시 편차 요인으로 작용하여 품질에 악영향을 미치는 등의 문제가 발생되었다.

특허공개공보 10-2006-0073244 (2006.6.28) 특허공개공보 10-2001-0048259 (2001.6.15)

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 가열로에서 추출된 슬라브의 온도편차를 줄일 수 있도록 하는 슬라브 균열도 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 슬라브 균열도 제어장치는, 슬라브가 통과되는 관통구가 내부에 관통하여 형성되어 가열로와 이송롤 사이에 설치되는 지지프레임과 상기 관통구를 이동하는 슬라브의 온도 분포를 측정하기 위해 상기 지지프레임에 이격 배치되는 복수의 온도측정계와 상기 지지프레임에 고정되어 열을 발산하는 발열체와, 상기 발열체의 표면에 마련되어 슬라브의 표면에 복사열을 균일하게 방사하는 방사판을 포함하고 상기 슬라브의 부분 영역에 대향되도록 상기 지지프레임에 분할되어 배치되는 복수의 발열 플레이트 및 상기 복수의 온도측정계에서 측정된 슬라브의 온도 분포에 따라 상기 복수의 발열 플레이트의 발열을 제어하여, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 온도 보상하는 제어유닛을 포함한다.

바람직하게, 상기 복수의 발열 플레이트는 상기 슬라브의 전체 면적에 대향되도록 매트릭스 형태로 정렬되고, 상기 제어유닛은 상기 슬라브 부분 영역을 이동 전방영역, 이동 후방영역, 이동 좌측영역, 이동 중심영역 및 이동 우측영역으로 나누어, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역에 대향되게 배치된 발열 플레이트에 발열신호를 인가한다.

삭제

바람직하게, 상기 방사판은 상기 슬라브 표면을 균일하게 가열하기 위해 상기 세라믹의 면적과 대응되는 면적을 갖는 다공성 금속섬유(Metal Fiber) 또는 세라믹 재질로 구성된다.

본 발명에 따른 슬라브 균열도 제어방법은, 가열로에서 배출되는 슬라브의 온도 분포를 측정하는 온도 측정 단계와, 슬라브 부분 영역을 이동 전방영역, 이동 후방영역, 이동 좌측영역, 이동 중심영역 및 이동 우측영역으로 나누고, 상기 단계에서 측정된 슬라브의 온도 분포를 통해, 상기 슬라브 부분 영역의 균열도를 판단하는 균열도 판단 단계와, 상기 슬라브 부분 영역 중에서 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역에 복사열을 균일하게 방사하여 가열하는 슬라브 가열 단계를 포함한다.

이때, 일정 시간이 경과한 후에 상기 슬라브 가열 단계에서 가열된 슬라브 부분 영역의 온도를 재측정하는 온도 재측정 단계와, 상기 온도 재측정 단계에 측정된 슬라브 부분 영역의 온도가 다른 슬라브 부분 영역의 온도보다 낮은 경우 상기 측정된 슬라브 부분 영역을 재가열하는 슬라브 가열 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.

첫째, 본 발명은 가열로에서 추출된 슬라브의 온도를 전체적으로 균일하게 유지함으로써, 가열로 내부에서 슬라브의 온도를 제어하는 경우에 비교하여 슬라브의 온도 측정 및 제어가 용이하다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명은 가열로에서 추출된 슬라브의 이동방향에 대하여, 슬라브의 이동 전방영역, 이동 후방영역, 이동 좌측영역, 이동 중심영역 및 이동 우측영역에 대한 온도편차를 개선함으로써, 슬라브의 압연성을 향상시킬 수 있고, 개별 슬라브의 추가적인 가열 및 보열 효과가 우수하다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어장치를 도시한 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어장치를 도시한 사시도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 2의 "A-A"선부를 절개하여 나타낸 부분 측단면도.
도 3b는 본 발명의 변형예에 따라 도 2의 "A-A"선부를 절개하여 나타낸 부분 측단면도.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 슬라브 균열도 제어장치의 작동 상태를 도시한 상태도.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어방법을 도시한 블록도.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어방법을 도시한 블록도.

이하에서는 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어장치의 전체 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어장치의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 2의 "A-A"선부를 절개하여 나타낸 도면이며, 도 3b는 본 발명의 변형예에 따라 도 2의 "A-A"선부를 절개하여 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 슬라브 균열도 제어장치(100)는, 가열로(200)에서 추출된 슬라브(S)의 온도분포를 측정하여 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 선택적으로 가열하여 슬라브 온도편차를 줄일 수 있도록 한다.

이를 구현하기 위해, 본 발명은 크게 지지프레임(110), 온도측정계(130), 발열 플레이트(120) 및 제어유닛(미도시)을 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 지지프레임(110)은 온도측정계(130), 발열 플레이트(120)를 지지하기 위한 프레임으로, 가열로(200)와 이송롤(300) 사이를 이동하는 슬라브(S)의 이동 경로 상에 위치된다.

이와 같이, 이 지지프레임(110)에는 슬라브(S)의 온도를 제어하기 위한 구성(온도측정계, 발열 플레이트)이 가열로(200)의 외부에 장착됨으로써, 슬라브(S)의 온도를 제어하기 위한 구성이 가열로(200) 내부에 장착되는 종래 기술의 경우보다 슬라브(S)의 온도 측정 및 제어가 용이하게 이루어질 수 있다.

그리고 지지프레임(110)의 내부에는 관통구가 형성된다. 이 관통구는 직사각틀 형태로 구성된 지지프레임(110)의 내측에 관통 형성되는 직사각형의 구멍으로, 가열로(200)에서 추출된 슬라브(S)의 이동이 이루어진다. 이를 위해, 관통구에는 슬라브(S)의 이동이 이루어지는 가이드레일 및 가이드롤 등이 마련될 수 있다.

온도측정계(130)는 슬라브(S)의 온도 분포를 측정하기 위해 지지프레임(110)의 상부에 이격 배치되는 복수로 이루어진다.

물론, 도 3b에서 보듯이, 온도측정계(130)는 지지프레임(110)의 하부에 이격 배치되는 복수로 이루어질 수도 있을 것이다. 온도측정계(130)가 지지프레임(110)의 하부에 설치되는 경우, 온도측정계(130)는 지지프레임(110)의 상부에 설치된 발열 플레이트(120)로부터 슬라브(S)를 사이에 두고 이격되게 배치되므로, 발열 플레이트(120)의 잔열에 의한 부정확 온도 측정을 미연에 방지할 수 있다.

이 온도측정계(130)는 슬라브(S) 부분 영역의 온도 분포를 측정하기 위해, 열과 행을 이루는 매트릭스 형태로 배치된다. 여기서, 슬라브 부분 영역은 슬라브(S)의 진행방향에 대해 슬라브(S)의 전방부를 의미하는 이동 전방영역(120a)과, 슬라브(S)의 진행방향에 대해 슬라브(S)의 후방부를 의미하는 이동 후방영역(120b)과, 슬라브(S)의 진행방향에 대해 슬라브(S)의 좌측부를 의미하는 이동 좌측영역(120c)과, 슬라브(S)의 진행방향에 대해 슬라브(S)의 중심부를 의미하는 이동 중심영역(120d)과, 슬라브(S)의 진행방향에 대해 슬라브(S)의 우측부를 의미하는 이동 우측영역(120e)으로 분할하여 정의된다.

본 실시예에서 온도측정계(130)는 슬라브(S)의 진행방향으로 6열 2행의 형태로 배치되는 바, 슬라브(S)의 이동 전방영역(120a) 및 이동 후방영역(120b)의 온도 분포를 측정하고자 하는 경우에는, 1행에 배치된 온도측정계(130)를 통해 슬라브(S)의 이동 전방영역(120a)을 측정할 수 있고, 2행 배치된 온도측정계(130)를 통해 이동 후방영역(120b)의 온도 분포를 측정할 수 있다. 아울러, 슬라브(S)의 이동 좌측영역(120c), 이동 중심영역(120d) 및 이동 우측영역(120e)의 온도 분포를 측정하고자 하는 경우에는, 1열 및 2열에 배치된 온도측정계(130)를 통해 슬라브(S)의 이동 좌측영역(120c)에 대한 온도 분포를 측정할 수 있고, 3열 및 4열에 배치된 온도측정계(130)를 통해 슬라브(S)의 이동 중심영역(120d)에 대한 온도 분포를 측정할 수 있고, 5열 및 6열에 배치된 온도측정계(130)를 통해 슬라브(S)의 이동 우측영역(120e)에 대한 온도 분포를 측정할 수 있다.

발열 플레이트(120)는 제어유닛으로부터 작동 신호 인가시 발열되어 슬라브(S)를 가열하는 구조로, 지지프레임(110)의 상부에 고정 설치되는 발열체(121)와 발열체(121)의 표면에 마련되는 방사판(122)으로 이루어진다.

여기서, 발열 플레이트(120)의 발열체(121)는 지지프레임(110)에 고정되어 작동 신호의 인가시 열을 발산하고, 방사판(122)은 발열체(121)의 열 발산시 슬라브(S)의 표면에 복사열을 균일하게 방사한다. 이때, 슬라브(S) 표면을 균일하게 가열하기 위해서, 방사판(122)은 발열체(121)의 면적과 대응되는 면적을 갖는 다공성 금속섬유(Metal Fiber) 또는 세라믹 재질로 구성된다.

특히, 이 발열 플레이트(120)는 슬라브(S)의 부분 영역에 대향되도록 지지프레임(110)에 분할되어 배치되는 복수로 이루어진다. 본 실시예에서 발열 플레이트(120)는 슬라브(S)의 진행방향으로 6열 2행의 형태로 배치된다. 이에 따라, 제어유닛에 의해 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역이 결정되면, 낮은 온도의 슬라브 부분 영역에 대향되게 위치한 발열 플레이트(120)는, 제어유닛의 작동신호에 따라 발열되어, 해당 슬라브 부분 영역을 가열할 수 있다.

제어유닛은 온도측정계(130) 및 발열 플레이트(120)와 전기적으로 연결되거나 무선 통신이 가능한 컨트롤러로 구성되어, 복수의 온도측정계(130)에서 측정된 슬라브(S)의 온도 분포에 따라 복수의 발열 플레이트(120) 중 일부의 발열 플레이트(120)를 선택적으로 제어함으로써, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역 온도가 보상되도록 한다.

즉, 이 제어유닛은 슬라브 부분 영역을 이동 전방영역, 이동 후방영역, 이동 좌측영역, 이동 중심영역 및 이동 우측영역으로 나누고, 온도측정계(130)를 통한 슬라브(S)의 온도분포로부터 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 선택한 후, 선택된 슬라브 부분 영역에 대향되게 배치된 발열 플레이트(120)에 발열신호를 인가한다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따른 슬라브 균열도 제어장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.

예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 온도측정계(130)를 통한 슬라브(S)의 온도분포에서 상대적으로 낮은 온도 영역이 이동 전방영역인 것으로 판단되면, 제어유닛은 해당 슬라브 부분 영역(1행)에 위치한 발열 플레이트(120)에 발열신호를 선택적으로 인가하고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 온도측정계(130)를 통한 슬라브(S)의 온도분포에서 상대적으로 낮은 온도 영역이 이동 좌측영역인 것으로 판단되면, 제어유닛은 해당 슬라브 부분 영역(1열, 2열)에 위치한 발열 플레이트(120)에 발열신호를 선택적으로 인가함으로써, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역 온도가 일정 온도 가열되어 전체적인 슬라브(S)의 온도가 균일하게 유지되도록 하는 것이다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어방법을 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어방법을 나타낸 도면이다.

한편, 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어방법은, 가열로의 외부에서 슬라브의 온도 분포를 측정하는 온도 측정 단계와, 측정된 슬라브의 온도 분포를 통해, 슬라브 부분 영역의 온도가 균일한지를 판단하는 균열도 판단 단계와, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 부분적으로 가열하는 슬라브 가열 단계를 포함한다.

예컨대, 온도 측정 단계는 지지프레임의 상부에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 온도측정계를 이용하여, 지지프레임을 통과하는 슬라브의 온도 분포를 측정한다. 그리고 균열도 판단 단계는 이동 전방영역, 이동 후방영역, 이동 좌측영역, 이동 중심영역 및 이동 우측영역으로 나누고, 온도측정 계를 통해 측정된 슬라브의 온도 분포를 이용하여 슬라브 부분 영역이 균일하게 가열된 상태인지를 판단한다. 슬라브 가열 단계는 슬라브 부분 영역 중에서 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 부분적으로 가열함으로써, 슬라브 부분 영역에 대한 전체적인 온도편차를 줄인다.

특히, 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬라브 균열도 제어방법은, 온도 측정 단계, 균열도 판단 단계, 슬라브 가열 단계, 온도 재측정 단계 및 슬라브 가열 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 온도 측정 단계, 균열도 판단 단계 및 슬라브 가열 단계는, 상술한 일 실시예의 온도 측정 단계, 균열도 판단 단계 및 슬라브 가열 단계와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 온도 재측정 단계는 상기 슬라브 가열 단계를 거친 후 일정 시간이 도과한 후, 슬라브의 온도 분포를 온도측정계를 통해 다시 측정하여 슬라브 부분 영역의 온도를 재측정한다. 아울러, 슬라브 가열 단계는 상기 온도 재측정 단계에서 측정된 슬라브 부분 영역의 온도가 다른 슬라브 부분 영역의 온도보다 낮은 경우 측정된 슬라브 부분 영역을 재가열한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 가열로에서 추출된 슬라브의 온도를 전체적으로 균일하게 유지하여 온도편차를 줄일 수 있고, 이를 통해 슬라브의 압연성을 향상시킬 수 있고, 개별 슬라브의 추가적인 가열 및 보열 효과를 구현할 수 있는 등의 우수한 장점을 갖는 것이다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 :슬라브 균열도 제어장치 110 :지지프레임
120 :발열 플레이트 130 :온도측정계

Claims (6)

1. 슬라브가 통과되는 관통구가 내부에 관통하여 형성되어 가열로와 이송롤 사이에 설치되는 지지프레임;
   상기 관통구를 이동하는 슬라브의 온도 분포를 측정하기 위해 상기 지지프레임에 이격 배치되는 복수의 온도측정계;
   상기 지지프레임에 고정되어 열을 발산하는 발열체와, 상기 발열체의 표면에 마련되어 슬라브의 표면에 복사열을 균일하게 방사하는 방사판을 포함하고 상기 슬라브의 부분 영역에 대향되도록 상기 지지프레임에 분할되어 배치되는 복수의 발열 플레이트; 및
   상기 복수의 온도측정계에서 측정된 슬라브의 온도 분포에 따라 상기 복수의 발열 플레이트의 발열을 제어하여, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역을 온도 보상하는 제어유닛을 포함하는 슬라브 균열도 제어장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 발열 플레이트는 상기 슬라브의 전체 면적에 대향되도록 매트릭스 형태로 정렬되고, 상기 제어유닛은 상기 슬라브 부분 영역을 이동 전방영역, 이동 후방영역, 이동 좌측영역, 이동 중심영역 및 이동 우측영역으로 나누어, 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역에 대향되게 배치된 발열 플레이트에 발열신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 슬라브 균열도 제어장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 방사판은 상기 슬라브 표면을 균일하게 가열하기 위해 상기 발열체의 면적과 대응되는 면적을 갖는 다공성 금속섬유(Metal Fiber) 또는 세라믹 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 슬라브 균열도 제어장치.
   
5. 가열로에서 배출된 슬라브의 온도 분포를 측정하는 온도 측정 단계;
   슬라브 부분 영역을 이동 전방영역, 이동 후방영역, 이동 좌측영역, 이동 중심영역 및 이동 우측영역으로 나누고, 상기 단계에서 측정된 슬라브의 온도 분포를 통해, 상기 슬라브 부분 영역의 균열도를 판단하는 균열도 판단 단계; 및
   상기 슬라브 부분 영역 중에서 상대적으로 낮은 온도의 슬라브 부분 영역에 복사열을 균일하게 방사하여 가열하는 슬라브 가열 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 균열도 제어방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   일정 시간이 경과한 후에 상기 슬라브 가열 단계에서 가열된 슬라브 부분 영역의 온도를 재측정하는 온도 재측정 단계;
   상기 온도 재측정 단계에 측정된 슬라브 부분 영역의 온도가 다른 슬라브 부분 영역의 온도보다 낮은 경우 상기 측정된 슬라브 부분 영역을 재가열하는 슬라브 가열 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라브 균열도 제어방법.

Images