KR101357551B1 - 스트립의 냉각 제어장치 - Google Patents

스트립의 냉각 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트립의 냉각 제어장치에 관한 것으로, 런아웃 테이블을 통과하는 스트립에 레이저를 조사하여 스트립까지의 거리를 측정하는 변위측정부 및 변위측정부로부터 입력되는 거리에 기초하여 스트립의 만곡량을 계산하고, 스트립의 만곡량에 따라 분사구동부를 제어하는 제어부를 포함하며, 본 발명에 따르면 런아웃 테이블을 통과하는 스트립에 만곡이 발생한 것으로 판단되는 경우, 스트립의 상,하부 냉각량을 제어함으로써 스트립에 발생한 만곡상태를 신속하게 해소하여 만곡된 스트립이 권취기에 취입됨에 따라 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

Description

스트립의 냉각 제어장치{CONTROL APPARATUS FOR COOLING OF STRIP}
본 발명은 스트립의 냉각 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 런아웃 테이블(ROT; Run Out Table)을 통과하는 스트립의 만곡상태를 검출하여 스트립의 상, 하부 냉각량을 제어하는 스트립의 냉각 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 열연공장에서는 슬라브(Slab) 등의 소재를 가열로에서 일정 온도로 가열한 후 폭 압연기 및 조압연기를 통과시켜 폭 압연 및 두께압연을 실시하고, 사상압연기를 통과시켜 얇게 압연한 다음, 코일형태로 권취하여 수요자가 원하는 제품 또는 후공정인 냉연공정의 소재가 되는 열연코일을 생산한다.
이때, 사상압연기를 통과한 스트립은 런아웃 테이블(ROT; Run Out Table)을 지나면서 상,하부 뱅크의 노즐에서 분사되는 냉각수에 의해 목표하는 코일온도(CT; Coiling Temperature)로 냉각된 후 권취기로 보내지게 된다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2010-0107815호(2010.10.06 공개, 발명의 명칭 : 런아웃 테이블용 냉각장치)가 있다.
본 발명의 목적은 런아웃 테이블을 통과하는 스트립의 상,하부 냉각량을 적절히 조절하여 스트립의 만곡상태를 신속하게 해소하고, 이에 따라 권취기에서 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 스트립의 냉각 제어장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스트립의 냉각 제어장치는 런아웃 테이블을 통과하는 스트립에 레이저를 조사하여 상기 스트립의 엣지부 및 중심부까지의 거리를 측정하는 변위측정부; 및 상기 변위측정부로부터 입력되는 상기 거리에 기초하여 상기 스트립의 만곡량을 계산하고, 상기 스트립의 만곡량에 따라 분사구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은 상기 스트립의 진행방향을 기준으로 상기 변위측정부의 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 지점에서 상기 스트립으로 공기를 분사하는 에어커튼부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 변위측정부는 상기 스트립의 엣지부까지의 거리를 측정하는 제1 변위센서부; 및 상기 스트립의 중심부까지의 거리를 측정하는 제2 변위센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 제1 변위센서부의 측정값에 기초하여 상기 스트립 엣지부의 만곡량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 스트립 엣지부의 만곡량이 제1 기준치 이상이면, 상기 스트립 엣지부의 만곡량에 따라 상기 분사구동부를 제어하여 상부 냉각량을 감소시키고 하부 냉각량을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 제2 변위센서부의 측정값과 상기 제1 변위센서부의 측정값의 차이값에 기초하여 상기 스트립 중심부의 만곡량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 스트립 중심부의 만곡량이 제2 기준치 이상이면, 상기 스트립 중심부의 만곡량에 따라 상기 분사구동부를 제어하여 상부 냉각량을 증가시키고 하부 냉각량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 런아웃 테이블을 통과하는 스트립에 만곡 또는 역만곡이 발생한 것으로 판단되는 경우, 스트립의 상,하부 냉각량을 제어함으로써 스트립에 발생한 만곡상태를 신속하게 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스트립의 만곡상태를 신속하게 해소할 수 있으므로 만곡된 스트립이 권취기에 취입됨에 따라 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 제어장치에서 만곡상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치의 만곡측정부가 설치된 모습을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치의 만곡측정부가 설치된 모습을 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치의 만곡측정부가 설치된 모습을 도시한 배면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치에서 스트립 엣지부의 만곡량을 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어방법의 동작을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 스트립의 냉각 제어장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 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 용어들로서 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 냉각 제어장치에서 만곡상태를 설명하기 위한 도면으로, 도 1을 참조하여 스트립의 만곡상태를 정의한다.
스트립의 만곡상태는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 스트립 엣지부가 상부로 휘어진 만곡 및 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 스트립의 중심부가 볼록하게 튀어나오는 역만곡을 포함한다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 스트립의 냉각 제어장치에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치의 만곡측정부가 설치된 모습을 도시한 측면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치의 만곡측정부가 설치된 모습을 도시한 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치의 만곡측정부가 설치된 모습을 도시한 배면도이다.
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치에서 스트립 엣지부의 만곡량을 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어장치는 스트립 감지부(5), 만곡측정부(10), 제어부(20) 및 분사구동부(30)를 포함한다.
스트립 감지부(5)는 런아웃 테이블(50)을 통해 만곡측정부(10)로 진입하는 스트립(40)을 감지하고, 스트립(40)이 감지되면 스트립(40)의 진입을 알리기 위한 트리거 신호를 생성하여 제어부(20)에 전달한다.
이러한 스트립 감지부(5)는 카메라(미도시)를 구비하여 스트립(40)을 감지할 수 있고, 스트립(40)의 유무를 감지할 수 있는 근접센서(미도시)나 적외선 수,발신 센서(미도시)를 구비하여 스트립(40)을 감지할 수도 있으며, 만곡측정부(10)가 설치되는 지점의 전방에 설치될 수 있다.
만곡측정부(10)는 런아웃 테이블(50)을 통해 이동하는 스트립(40)에 레이저를 조사하여 만곡측정부(10)로부터 스트립(40)까지의 거리를 측정하고, 측정값을 제어부(20)에 전달하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 런아웃 테이블(50)에 구비되는 다수 개의 상부 뱅크(60)들 사이에 설치될 수 있다.
만곡측정부(10)는 런아웃 테이블(50)의 상부에 위치하는 지지대(100) 상에 설치되어 스트립(40)과의 거리를 측정하는 변위측정부(11) 및 스트립(40)의 진행방향을 기준으로 변위측정부(11)의 전, 후방에 설치되어 스트립(40)의 상면으로 공기를 분사하는 에어커튼부(12)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 변위측정부(11)는 스트립 엣지부까지의 거리를 측정하는 제1,2 변위센서(111,112) 및 제5,6 변위센서(115,116)와 스트립 중심부까지의 거리를 측정하는 제3,4 변위센서(113,114)를 포함할 수 있다.
또한, 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이, 에어커튼부(12)는 변위측정부(11)의 전, 후방에 각각 설치되는 제1,2 에어커튼(121,122)을 포함할 수 있다.
이와 같이 변위측정부(11)의 전, 후방에 에어커튼부(12)가 설치되는 경우 스트립(40)으로부터 발생하는 수증기를 차단할 수 있기 때문에 변위측정부(11)에서 수행되는 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
제어부(20)는 만곡측정부(10)로부터 입력되는 측정값에 기초하여 스트립(40)의 만곡량을 계산하고, 계산한 만곡량에 따라 분사구동부(30)를 제어하여 스트립(40)의 상, 하부 냉각량을 조절한다.
이때, 제어부(20)는 제1,2 변위센서(111,112) 및 제5,6 변위센서(115,116)의 측정값에 기초하여 스트립 엣지부의 만곡량을 계산하고, 제3,4 변위센서(113,114)의 측정값과 제1,6 변위센서(111,116)의 측정값에 기초하여 스트립 중심부의 만곡량을 계산할 수 있다.
도 6을 참조하면, 스트립 엣지부의 만곡량은 스트립(40)의 수평방향을 기준으로 스트립 엣지부가 휘어진 각도(θ1,θ2)로 정의될 수 있으며, 아래의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112012025378394-pat00001
여기서, x2-x1 및 x6-x5는 각각 제1,2 변위센서(111,112) 간의 거리 및 제5,6 변위센서(115,116) 간의 거리를 의미하고, y1,y2,y5,y6는 각각 제1,2,5,6 변위센서(111,112,115,116)로부터 스트립(40)까지의 거리를 의미한다.
한편, 스트립 중심부의 만곡량은 변위측정부(110)로부터 스트립 엣지부까지의 거리 및 변위측정부(110)로부터 스트립 중심부까지의 거리의 차이값(Hc)으로 정의될 수 있으며, 아래의 수학식 2와 같이 제1,6 변위센서(111,116) 측정값의 평균값과 제3,4 변위센서(113,114) 측정값의 평균값의 차이값으로 계산될 수 있다.
Figure 112012025378394-pat00002
여기서, y3,y4는 제3,4 변위센서(113,114)로부터 스트립(40)까지의 거리를 의미하고, y1,y6는 제1,6 변위센서(111,116)로부터 스트립(40)까지의 거리를 의미한다.
제어부(20)는 이와 같이 계산한 스트립 엣지부의 만곡량(θ1,θ2)에 따라 스트립(40)의 만곡 발생 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(20)는 스트립 엣지부의 만곡량(θ1,θ2)이 제1 기준치 이상인 경우, 과다한 상부 냉각으로 인하여 스트립(40)에 만곡이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(20)는 스트립 엣지부의 만곡량(θ1,θ2)이 제1 기준치 이상이면, 스트립 엣지부의 만곡량(θ1,θ2)에 따라 분사구동부(30)를 제어하여 스트립(40)의 상부 냉각량을 감소시키고 하부 냉각량을 증가시킨다.
또한, 제어부(20)는 스트립 중심부의 만곡량(Hc)에 따라 스트립(40)의 역만곡 발생 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(20)는 스트립 중심부의 만곡량(Hc)이 제2 기준치 이상인 경우, 과다한 하부 냉각으로 인하여 스트립(40)에 역만곡이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(20)는 스트립 중심부의 만곡량(Hc)이 제2 기준치 이상이면, 스트립 중심부의 만곡량(Hc)에 따라 분사구동부(30)를 제어하여 스트립(40)의 상부 냉각량을 증가시키고 하부 냉각량을 감소시킨다.
여기서, 제1 기준치와 제2 기준치는 각각 스트립의 만곡 및 역만곡이 발생한 것으로 판단할 수 있는 기준값을 의미하며, 설계자의 의도 및 적용되는 시스템 사양에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
다시 도 2와 도 3을 참조하면, 분사구동부(30)는 스트립(40)의 상부에 냉각수를 분사하는 상부 분사구동부(31) 및 스트립(40)의 하부에 냉각수를 분사하는 하부 분사구동부(32)를 포함하며, 제어부(20)에 의해 그 동작이 제어된다.
이때, 상부 분사구동부(31) 및 하부 분사구동부(32)는 각각 상부 뱅크(60)의 분사노즐 및 하부 뱅크(70)의 분사노즐일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트립의 냉각 제어방법의 동작을 도시한 순서도로, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
먼저, 제어부(20)는 스트립 감지부(10)로부터 스트립(40)의 진입을 알리는 트리거 신호가 수신되는지 확인한다(S100).
스트립 감지부(10)로부터 트리거 신호가 수신되면, 제어부(20)는 에어커튼부(12)를 구동시키고(S110), 변위측정부(11)로부터 스트립(40)까지의 거리를 측정한 측정값을 입력받는다(S120).
이후, 제어부(20)는 변위측정부(11)로부터 입력된 측정값에 기초하여 스트립 중심부의 만곡량(Hc) 및 스트립 엣지부의 만곡량(θ1, θ2)을 계산한다(S130).
그러고 나서, 제어부(20)는 스트립 엣지부의 만곡량(θ1, θ2)을 제1 기준치와 비교하여(S140), 제1 기준치 이상이면 스트립 엣지부의 만곡량(θ1, θ2)에 따라 분사구동부(30)를 제어하여 상부 냉각량을 감소시키고 하부 냉각량을 증가시킨다(S150).
반면, 스트립 엣지부의 만곡량(θ1, θ2)이 제1 기준치 미만인 경우, 제어부(20)는 스트립 중심부의 만곡량(Hc)을 제2 기준치와 비교한다(S160).
만약, 스트립 중심부의 만곡량(Hc)이 제2 기준치 이상인 경우, 제어부(20)는 스트립 중심부의 만곡량(Hc)에 따라 분사구동부(30)를 제어하여 상부 냉각량을 증가시키고 하부 냉각량을 감소시킨다(S170).
한편, 스트립 중심부의 만곡량(Hc)이 제2 기준치 미만인 경우, 스트립(40)의 만곡 또는 역만곡이 발생하지 않은 것이므로, 제어부(20)는 냉각량 제어를 하지 않고 종료한다.
이와 같이 본 발명에 따른 스트립의 냉각 제어장치에 의하면, 런아웃 테이블(50)을 통과하는 스트립(40)에 만곡 또는 역만곡이 발생하는 경우, 스트립(40)의 상,하부 냉각량을 제어함으로써 스트립(40)에 발생한 만곡상태를 신속하게 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스트립(40)의 만곡상태를 신속하게 해소할 수 있으므로 만곡된 상태의 스트립(40)이 권취기에 취입됨에 따라 발생할 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
게다가, 본 발명은 변위측정부(11)의 전, 후방에 제1,2 에어커튼(121,122)을 설치함에 따라 변위측정부(11)에서 수행되는 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
5 : 스트립 감지부
10 : 만곡측정부
11 : 변위측정부 111,112,113,114,115,116 : 제1 내지 제6 변위센서
12 : 에어커튼부 121,122 : 제1,2 에어커튼
20 : 제어부
30 : 분사구동부 31,32 : 상,하부 분사구동부
40 : 스트립
50 : 런아웃 테이블
60 : 상부 뱅크
70 : 하부 뱅크

Claims (7)

  1. 런아웃 테이블을 통과하는 스트립에 레이저를 조사하여 상기 스트립의 엣지부 및 중심부까지의 거리를 측정하는 변위측정부; 및
    상기 변위측정부로부터 입력되는 상기 거리에 기초하여 상기 스트립의 만곡량을 계산하고, 상기 스트립의 만곡량에 따라 분사구동부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 변위측정부는 상기 스트립의 엣지부까지의 거리를 측정하는 제1 변위센서부 및 상기 스트립의 중심부까지의 거리를 측정하는 제2 변위센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립의 냉각 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스트립의 진행방향을 기준으로 상기 변위측정부의 전방 및 후방 중 적어도 어느 한 지점에서 상기 스트립으로 공기를 분사하는 에어커튼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립의 냉각 제어장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 변위센서부의 측정값에 기초하여 상기 스트립 엣지부의 만곡량을 산출하는 것을 특징으로 하는 스트립의 냉각 제어장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는 상기 스트립 엣지부의 만곡량이 제1 기준치 이상이면, 상기 스트립 엣지부의 만곡량에 따라 상기 분사구동부를 제어하여 상부 냉각량을 감소시키고 하부 냉각량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 스트립의 냉각 제어장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 변위센서부의 측정값과 상기 제2 변위센서부의 측정값의 차이값에 기초하여 상기 스트립 중심부의 만곡량을 산출하는 것을 특징으로 하는 스트립의 냉각 제어장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제어부는 상기 스트립 중심부의 만곡량이 제2 기준치 이상이면, 상기 스트립 중심부의 만곡량에 따라 상기 분사구동부를 제어하여 상부 냉각량을 증가시키고 하부 냉각량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 스트립 냉각 제어장치.
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