KR101424484B1 - 디스케일러의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

디스케일러의 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 표면을 촬영하여 열화상 이미지를 생성하는 열화상 촬영부, 열화상 이미지로부터 잔류 스케일 면적 비율을 연산하는 스케일 연산부 및 후속 슬라브의 성분정보, 가열시간 및 가열로 추출온도 중 적어도 하나 이상과 잔류 스케일 면적 비율에 기초하여 필요 충돌압 레벨을 연산하고, 필요 충돌압 레벨에 따라 후속 슬라브에 적용될 분사노즐의 높이를 조절하는 제어부를 포함하며, 본 발명에 따르면 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 잔류 스케일 면적 비율에 따라 후속 슬라브에 적용되는 분사노즐의 높이를 자동으로 조절하여 스케일 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

디스케일러의 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING DESCALER}
본 발명은 디스케일러의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 표면을 촬영한 열화상 이미지로부터 잔류 스케일 면적 비율을 연산하여 후속 슬라브에 적용될 분사노즐의 높이를 조절하는 디스케일러의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 후판(plate)은 두께 6mm 이상의 두꺼운 강판을 지칭하는 것으로, 두꺼워서 말기 어렵고 주문이 다양한 크기로 들어오기 때문에 다루기가 어려우며, 일반적으로 선박 제조, 다리, 보일러용 압력 용기 등에 사용된다.
먼저, 제선 공정에서 쇳물을 만들면, 제강 공정에서 쇳물을 정제하고, 이를 몰드(mold)에 주입하여 연속주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시킴에 따라 중간 소재인 슬라브(slab)가 생성된다.
후판 공정에서는 이러한 슬라브를 가열하여 뜨겁게 만든 후, 소비자가 원하는 두께로 압연을 수행하고, 압연된 날판을 주문받은 너비와 길이로 절단하여 최종 후판 제품을 제조한다. 이때, 후판 공정에서는 가역식 압연기를 이용하여 수요자가 원하는 판 두께까지 슬라브를 여러 단계로 압연한다.
한편, 슬라브를 가열하고 압연하는 과정에서 주변 산소와의 접촉은 피할 수 없는 상황이며, 이로 인해 슬라브의 표면에는 산화반응에 의한 스케일이 생성된다. 이러한 스케일은 표면 품질을 저해하기 때문에 고압수를 분사하여 스케일을 제거하는 디스케일러(Descaler)가 가열로의 출측 및 압연 공정 중간에 위치한다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0098050호(2011.09.01 공개, 발명의 명칭 : 디스케일러 장치)가 있다.
본 발명은 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 잔류 스케일 면적 비율에 따라 후속 슬라브에 적용될 분사노즐의 높이를 조절하여 스케일 제거 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 디스케일러의 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 디스케일러의 제어 장치는 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 표면을 촬영하여 열화상 이미지를 생성하는 열화상 촬영부; 상기 열화상 이미지로부터 잔류 스케일 면적 비율을 연산하는 스케일 연산부; 및 상기 잔류 스케일 면적 비율에 기초하여 필요 충돌압 레벨을 연산하고, 상기 필요 충돌압 레벨에 따라 후속 슬라브에 적용될 분사노즐의 높이를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 필요 충돌압 레벨은 상기 후속 슬라브의 성분정보, 가열시간 및 가열로 추출온도 중 적어도 하나 이상이 반영되어 연산되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 후속 슬라브의 성분정보는 실리콘 원소 함량에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 디스케일러가 중심부 분사노즐 및 엣지부 분사노즐을 구비하는 경우, 상기 제어부가 상기 중심부 분사노즐 및 상기 엣지부 분사노즐의 높이를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 디스케일러의 제어 방법은 제어부가 스케일 연산부로부터 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 잔류 스케일 면적 비율을 입력받는 단계; 상기 제어부가 상기 잔류 스케일 면적 비율에 기초하여 필요 충돌압 레벨을 연산하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 필요 충돌압 레벨에 따라 후속 슬라브에 적용될 분사노즐의 높이를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 필요 충돌압 레벨을 연산하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 후속 슬라브의 성분정보, 가열시간 및 가열로 추출온도 중 적어도 하나 이상을 반영하여 상기 필요 충돌압 레벨을 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 분사노즐의 높이를 조절하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 필요 충돌압 레벨이 상승하는 경우 상기 분사노즐을 하강시키고, 상기 필요 충돌압 레벨이 하강하는 경우 상기 분사노즐을 상승시키는 것을 특징으로 하는 디스케일러의 제어 방법.
본 발명에 따르면, 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 잔류 스케일 면적 비율에 따라 후속 슬라브에 적용될 분사노즐의 높이를 자동으로 조절하여 스케일 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스케일러의 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스케일러의 제어 장치에서 분사노즐과 열화상 촬영부가 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스케일러의 제어 장치에 의해 촬영된 열화상 이미지를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스케일러의 제어 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 디스케일러의 제어 장치 및 방법을 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 디스케일러의 제어 장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스케일러의 제어 장치에서 분사노즐과 열화상 촬영부가 설치된 모습을 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스케일러의 제어 장치에 의해 촬영된 열화상 이미지를 도시한 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스케일러의 제어 장치는 슬라브 감지부(10), 온도측정부(20), 상위제어부(30), 열화상 촬영부(40), 스케일 연산부(50), 제어부(60), 분사노즐 승강부(70), 분사구동부(80) 및 메모리부(90)를 포함한다.
슬라브 감지부(10)는 디스케일러에 진입하는 슬라브를 감지하여 감지신호를 생성하고, 생성한 감지신호를 제어부(60)에 전달한다.
이러한 슬라브 감지부(10)는 카메라(미도시)를 구비하여 슬라브를 감지할 수 있고, 슬라브의 유무를 감지할 수 있는 근접센서(미도시)나 적외선 수,발신 센서(미도시)를 구비하여 슬라브를 감지할 수도 있다.
온도측정부(20)는 슬라브의 가열로 추출온도를 측정하여 제어부(60)에 전달한다. 이러한 온도측정부(20)는 가열로(미도시)의 출측에 설치되어 가열로에서 추출되는 슬라브의 표면온도를 측정할 수 있다.
상위제어부(30)는 디스케일러에 진입하는 슬라브의 기본정보를 제어부(60)에 제공한다. 슬라브의 기본정보는 슬라브의 성분정보와 가열로에서의 가열시간을 포함할 수 있다.
슬라브의 성분정보는 슬라브를 구성하는 원소의 함량 정보를 나타내며, 실리콘(Silicon; Si) 원소 함량에 대한 정보를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 열화상 촬영부(40)는 디스케일러를 통과한 슬라브의 표면을 촬영하여 열화상 이미지를 생성하고, 생성한 열화상 이미지를 스케일 연산부(50)에 전달한다.
이러한 열화상 촬영부(40)는 슬라브의 표면으로부터 발산되는 적외선 에너지를 흡수하여 열화상 이미지를 생성하는 적외선 열화상 카메라(Infrared Thermal Camera)일 수 있다.
스케일 연산부(50)는 열화상 촬영부(40)로부터 입력되는 열화상 이미지로부터 잔류 스케일 면적 비율(또는, 면적비)을 연산하여 제어부(60)에 전달한다.
구체적으로, 스케일 연산부(50)는 열화상 이미지에서 스케일이 잔류하는 것으로 판단되는 영역의 픽셀 수를 전체 슬라브 영역의 픽셀 수로 나누어 잔류 스케일 면적 비율을 연산할 수 있다.
도 3을 참조하면, 스케일이 잔류하는 영역은 슬라브 상의 다른 영역에 비해 표면온도가 낮아 열화상 이미지상에서 어둡게 나타난다. 따라서, 스케일 연산부(50)는 열화상 이미지에서 미리 설정된 기준휘도 이하인 픽셀 영역을 스케일이 잔류하는 영역으로 판단할 수 있다.
한편, 스케일 연산부(50)는 슬라브의 전체 영역에 대한 잔류 스케일 면적 비율을 연산할 수도 있고, 슬라브의 중심부 잔류 스케일 면적 비율과 엣지부 잔류 스케일 면적 비율을 각각 구분하여 연산할 수도 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 스케일 연산부(50)는 슬라브의 중심부 영역(C)에 대한 잔류 스케일 면적 비율과, 슬라브의 엣지부 영역(E)에 대한 잔류 스케일 면적의 면적 비율을 연산할 수 있다.
제어부(60)는 온도측정부(20)로부터 입력되는 슬라브의 가열로 추출온도, 상위제어부(30)로부터 제공되는 슬라브의 성분정보 및 가열시간 중 적어도 하나 이상과 스케일 연산부(50)로부터 입력되는 잔류 스케일 면적 비율에 기초하여 필요 충돌압 레벨을 연산한다.
여기서, 충돌압은 분사노즐(75)을 통해 분사된 고압수가 슬라브와 충돌하는 압력을 의미하고, 필요 충돌압 레벨은 효율적으로 스케일을 제거하기 위해 요구되는 충돌압의 레벨을 나타낸다.
일반적으로, 가열로 추출온도가 높고, 가열로에서의 가열시간이 길수록 슬라브의 온도가 높아지므로 필요 충돌압 레벨이 증가하고, 슬라브의 실리콘(Si) 원소 함량이 높을수록 생성되는 스케일의 양이 많아지므로 필요 충돌압 레벨이 증가한다.
또한, 잔류 스케일 면적 비율이 설정범위를 초과하는 경우, 스케일 제거가 충분히 이루어지지 못하는 것으로 볼 수 있으므로, 필요 충돌압 레벨이 증가한다.
반대로, 잔류 스케일 면적 비율이 설정범위 미만인 경우, 스케일 제거는 제대로 이루어지고 있으나 너무 높은 충돌압으로 인해 설비의 손상이 발생할 수 있으므로, 필요 충돌압 레벨이 감소한다.
여기서, 설정범위는 효율적인 스케일 제거가 실시되는 것으로 판단할 수 있는 잔류 스케일 면적 비율의 범위로, 설계자의 의도 및 디스케일러의 사양에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
이와 같이, 제어부(60)는 각각의 변수(가열로 추출온도, 슬라브의 실리콘 원소 함량, 가열시간 및 잔류 스케일 면적 비율)와 필요 충돌압 레벨의 상관관계에 기초하여 필요 충돌압 레벨을 연산할 수 있으며, 이러한 상관관계에 대한 정보는 메모리부(90)에 테이블 형식으로 저장되어 있을 수 있다.
이후, 제어부(60)는 연산한 필요 충돌압 레벨에 따라 분사노즐 승강부(70)를 제어하여 분사노즐(75)을 상승 또는 하강시키고, 슬라브 감지부(10)로부터 감지신호가 입력되면 분사구동부(80)를 제어하여 스케일 제거를 실시한다.
이때, 제어부(60)는 필요 충돌압 레벨이 이전보다 증가하면 분사노즐(75)을 하강시키고. 필요 충돌압 레벨이 이전보다 감소하면 분사노즐(75)을 상승시킬 수 있다.
분사노즐 승강부(70)는 디스케일러의 분사노즐(75)을 상승 또는 하강시키며 제어부(60)에 의해 그 동작이 제어된다. 분사노즐(75)의 상승 또는 하강은 다양한 구조로 구현될 수 있으며, 분사노즐 승강부(70)는 분사노즐(75)의 상승 또는 하강에 필요한 동력을 제공하기 위한 전동모터(미도시)로 구현될 수 있다.
분사구동부(80)는 분사노즐(75)을 통해 슬라브의 표면에 고압수를 분사시키며 제어부(60)에 의해 그 동작이 제어된다. 분사구동부(80)는 분사노즐(75)에 고압수를 제공하는 분사펌프(미도시)일 수 있다.
메모리부(90)에는 전술한 바와 같이 슬라브의 성분정보, 가열시간 및 가열로 추출온도와 잔류 스케일 면적 비율에 대응되는 필요 충돌압 레벨이 테이블 형식으로 저장될 수 있다.
한편, 디스케일러에 구비되는 분사노즐(75)은 전체적으로 함께 상승 또는 하강하도록 구성될 수도 있지만, 특정 그룹별로 개별적으로 상승 또는 하강하도록 구성할 수 있다.
예를 들어, 디스케일러는 개별적으로 상승 또는 하강할 수 있는 중심부 분사노즐과 엣지부 분사노즐을 구비할 수 있다. 여기서, 중심부 분사노즐은 슬라브의 중심부 영역(C)에 고압수를 분사하는 분사노즐을 나타내고, 엣지부 분사노즐은 슬라브의 엣지부 영역(E)에 고압수를 분사하는 분사노즐을 나타낸다.
이 경우, 제어부(60)는 스케일 연산부(50)에 의해 각각 연산된 중심부 잔류 스케일 면적 비율과 엣지부 잔류 스케일 면적 비율에 기초하여 슬라브의 중심부 영역(C)에 대한 필요 충돌압 레벨과 슬라브의 엣지부 영역(E)에 대한 필요 충돌압 레벨을 각각 연산할 수 있다.
그러면, 분사노즐 승강부(70)는 제어부(60)의 제어에 따라 중심부 분사노즐과 엣지부 분사노즐을 개별적으로 상승 또는 하강시킬 수 있다.
이와 같이, 슬라브의 중심부 영역(C)과 슬라브의 엣지부 영역(E)을 구분하여 분사노즐(75)의 높이를 개별적으로 조절하면, 스케일 제거의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스케일러의 제어 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로, 이를 참조하여 선행 슬라브의 잔류 스케일 면적 비율을 반영하여 필요 충돌압 레벨을 연산하고 그에 따라 분사노즐의 높이를 조절하는 과정을 구체적으로 설명한다.
전술한 바와 같이, 스케일 연산부(50)는 열화상 촬영부(40)로부터 입력되는 선행 슬라브(S1)에 대한 열화상 이미지로부터 잔류 스케일 면적 비율을 연산한다. .
도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(60)는 스케일 연산부(50)로부터 선행 슬라브(S1)의 잔류 스케일 면적 비율을 입력받는다(S100).
이후, 제어부(60)는 온도측정부(20)로부터 입력되는 후속 슬라브(S2)의 가열로 추출온도, 상위제어부(30)로부터 제공되는 후속 슬라브(S2)의 실리콘(Si) 원소 함량 및 가열시간 중 적어도 하나 이상과 선행 슬라브(S1)의 잔류 스케일 면적 비율에 기초하여 필요 충돌압 레벨을 연산한다(S110).
전술한 바와 같이, 제어부(60)는 메모리부(90)에 테이블 형식으로 저장된 상관관계를 참조하여 필요 충돌압 레벨을 연산할 수 있다.
그러고 나서, 제어부(60)는 연산한 필요 충돌압 레벨에 따라 분사노즐 승강부(70)를 제어하여 후속 슬라브(S2)에 적용될 분사노즐(75)의 높이를 조절한다(S120).
이후, 슬라브 감지부(10)로부터 감지신호가 입력되어 후속 슬라브(S2)가 디스케일러에 진입한 것으로 판단되는 경우, 제어부(60)는 분사구동부(80)를 제어하여 후속 슬라브(S2)의 스케일 제거를 실시한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 디스케일러의 제어 장치 및 방법에 따르면, 디스케일러를 통과한 선행 슬라브(S1)의 잔류 스케일 면적 비율에 따라 후속 슬라브(S2)에 적용되는 분사노즐(75)의 높이를 자동으로 조절하여 스케일 제거 효율을 향상시킬 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.
10 : 슬라브 감지부 20 : 온도측정부
30 : 상위제어부 40 : 열화상 촬영부
50 : 스케일 연산부 60 : 제어부
70 : 분사노즐 승강부 75 : 분사노즐
80 : 분사구동부 90 : 메모리부
S1 : 선행 슬라브 S2 : 후속 슬라브

Claims (7)

  1. 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 표면을 촬영하여 열화상 이미지를 생성하는 열화상 촬영부;
    상기 열화상 이미지로부터 잔류 스케일 면적 비율을 연산하는 스케일 연산부; 및
    상기 잔류 스케일 면적 비율에 기초하여 필요 충돌압 레벨을 연산하고, 상기 필요 충돌압 레벨에 따라 후속 슬라브에 적용될 분사노즐의 높이를 조절하는 제어부를 포함하되, 상기 필요 충돌압 레벨은 상기 후속 슬라브의 성분정보, 가열시간 및 가열로 추출온도 중 적어도 하나 이상이 반영되어 연산되는 것을 특징으로 하는 디스케일러의 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 후속 슬라브의 성분정보는 실리콘 원소 함량에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스케일러의 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 디스케일러가 중심부 분사노즐 및 엣지부 분사노즐을 구비하는 경우,
    상기 제어부가 상기 중심부 분사노즐 및 상기 엣지부 분사노즐의 높이를 개별적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 디스케일러의 제어 장치.
  5. 제어부가 스케일 연산부로부터 디스케일러를 통과한 선행 슬라브의 잔류 스케일 면적 비율을 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 잔류 스케일 면적 비율에 기초하여 필요 충돌압 레벨을 연산하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 필요 충돌압 레벨에 따라 후속 슬라브에 적용될 분사노즐의 높이를 조절하는 단계를 포함하되, 상기 필요 충돌압 레벨을 연산하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 후속 슬라브의 성분정보, 가열시간 및 가열로 추출온도 중 적어도 하나 이상을 반영하여 상기 필요 충돌압 레벨을 연산하는 것을 특징으로 하는 디스케일러의 제어 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 분사노즐의 높이를 조절하는 단계에서,
    상기 제어부는 상기 필요 충돌압 레벨이 상승하는 경우 상기 분사노즐을 하강시키고, 상기 필요 충돌압 레벨이 하강하는 경우 상기 분사노즐을 상승시키는 것을 특징으로 하는 디스케일러의 제어 방법.
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