KR101746991B1 - 소재 냉각영역 검출 장치 및 선재 냉각영역 검출 방법 - Google Patents

소재 냉각영역 검출 장치 및 선재 냉각영역 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치는, 고온 상태에서 냉각되어 이송중인 소재에 대해 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 온도를 측정하는 측정부; 및 측정부에서 측정되는 온도에 기초하여 소재의 냉각영역을 검출하는 검출부; 를 포함하고, 검출부는 측정부에서 측정되는 온도와 제1 문턱 온도를 비교하여 측정부의 측정지점에 소재가 존재하는지 판단하고, 측정부에서 측정되는 온도와 제2 문턱 온도를 비교하여 측정부의 측정지점이 냉각영역인지 판단함으로써, 소재 냉각영역을 정확하게 검출할 수 있다.

Description

소재 냉각영역 검출 장치 및 선재 냉각영역 검출 방법{Apparatus for detecting cool region in material and method for detecting cool region in rod wire}
본 발명은 소재 냉각영역 검출 장치 및 선재 냉각영역 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 소재에 대한 제조과정은 상기 소재를 이송시키면서 가열, 냉각 및 절단 등을 수행하는 과정들을 포함할 수 있다. 여기서, 가열이나 냉각과 같은 온도 제어시 소재의 영역별 온도를 정확하게 제어할 필요가 있다.
예를 들어, 선재 공정은 기계적 물성치 확보를 위해 압연 후의 소재에 대해 수냉을 실시하는 과정을 포함할 수 있다. 여기서, 수냉시 코블(소재진행장애) 발생을 방지하기 위해 선재 선후단에는 냉각하지 않는 미수냉영역이 존재할 수 있다. 선재 미수냉영역은 목표 온도 대비 고온으로 작업되어 품질이 건전하지 않으므로 제거될 필요가 있다.
종래에는 강종별 미수냉량 데이터베이스를 관리하여 냉각 공정에서 냉각노즐을 제어하거나 냉각수의 유량과 압력 조건을 제어하고 소재의 정확한 위치를 단순 트랙킹하거나 조업자 윤안 판정을 하여 미수냉영역을 예측해왔다.
그러나, 미수냉영역 발생량에 대한 직접적인 검출 및 모니터링이 되지 않아, 미수냉영역의 미절단 또는 과절단 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라, 완성된 선재에 대한 품질이 낮아지거나, 미수냉영역의 과절단에 따른 양품의 실수율 저하가 발생하고 있는 실정이다.
공개특허공보 10-2005-0063504호
본 발명의 일 실시 예는, 소재 냉각영역 검출 장치 및 선재 냉각영역 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치는, 고온 상태에서 냉각되어 이송중인 소재에 대해 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 온도를 측정하는 측정부; 및 측정부에서 측정되는 온도에 기초하여 소재의 냉각영역을 검출하는 검출부; 를 포함하고, 검출부는 측정부에서 측정되는 온도와 제1 문턱 온도를 비교하여 측정부의 측정지점에 소재가 존재하는지 판단하고, 측정부에서 측정되는 온도와 제2 문턱 온도를 비교하여 측정부의 측정지점이 냉각영역인지 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는 상기 소재의 이송경로를 측정지점으로 설정하여 상기 소재의 온도를 측정하는 제1 적외선 복사온도계; 및 상기 소재의 이송경로에서 상기 제1 적외선 복사온도계의 측정지점과 다른 측정지점을 제2 측정지점으로 설정하여 상기 소재의 온도를 측정하는 제2 적외선 복사온도계; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 검출부는 상기 제1 적외선 복사온도계의 측정 온도와 상기 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도간의 온도차가 기 설정된 온도차보다 작을 때 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도를 모두 이용하여 상기 소재의 냉각영역을 검출하고, 상기 제1 적외선 복사온도계의 측정 온도와 상기 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도간의 온도차가 기 설정된 온도차보다 클 때 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도 중 하나만 이용하여 상기 소재의 냉각영역을 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계에서 측정되는 온도에 기초하여 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정방향 및/또는 상기 소재에 대한 거리를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는 상기 소재의 이송속도가 빠를수록 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 상기 소재에 대한 거리가 길어지도록 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 위치를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정방향과 상기 소재의 이송경로간의 각도는 모두 0도 초과 90도 미만일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계는 상기 소재를 이송 중에 절단하는 고속 절단기(high speed shear)의 전후에 각각 설치될 수 있다.
예를 들어, 상기 검출부는 상기 측정부에서 측정되는 온도가 상기 제1 및 제2 문턱 온도보다 높을 경우 상기 측정부의 측정지점이 미냉각영역이라고 판단하고, 상기 측정부에서 측정되는 온도가 상기 제1 및 제2 문턱 온도보다 낮은 제3 문턱 온도보다 낮을 경우 상기 측정부의 측정지점이 과냉각영역이라고 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 검출부는 상기 측정부에서 측정되는 온도의 변화 패턴에 기초하여 상기 제2 문턱 온도를 변경할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는 기 설정된 시간 간격으로 상기 소재의 온도를 측정하고, 상기 검출부는 상기 측정부에서 측정되는 온도의 변화 기울기를 이용하여 상기 소재의 온도가 상기 제2 문턱 온도와 일치하는 시간을 추정하여 상기 소재의 냉각영역 경계를 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 검출부의 검출 결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 냉각영역 검출 방법은, 고온 상태에서 일부분이 냉각되어 이송중인 선재의 이송경로를 측정지점으로 설정한 적외선 복사온도계로 상기 측정지점의 온도를 측정하는 측정 단계; 및 상기 측정지점의 온도가 제1 문턱 온도보다 높아질 경우에 상기 측정지점에 상기 선재가 존재한다고 판단하는 제1 단계; 상기 측정지점에 상기 선재가 존재한다고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 낮아질 경우에 상기 측정지점이 상기 선재의 냉각영역이라고 판단하는 제2 단계; 상기 측정지점이 상기 선재의 냉각영역이라고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 높아질 경우에 상기 측정지점이 상기 선재의 미냉각영역이라고 판단하는 제3 단계; 상기 측정지점이 상기 선재의 미냉각영역이라고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제1 문턱 온도보다 낮아질 경우에 상기 측정지점에 상기 선재가 존재하지 않는다고 판단하는 제4 단계; 및 상기 제1 내지 제4 단계에서 판단한 시간에 기초하여 상기 선재의 미냉각영역 및/또는 냉각영역의 길이를 검출하는 검출 단계; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정 단계는 서로 다른 측정지점이 설정된 복수의 적외선 복사온도계로 상기 선재의 온도를 측정하고, 상기 검출 단계는 상기 복수의 적외선 복사온도계의 측정 온도간의 평균 온도차가 기 설정된 온도차보다 클 때 상기 복수의 적외선 복사온도계 중 일부만의 측정 온도를 이용하여 상기 선재의 냉각영역을 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 선재의 이송속도에 기초하여 상기 적외선 복사온도계의 상기 선재에 대한 거리를 제어하는 제어 단계; 를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정지점이 상기 선재의 냉각영역이라고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 높아지기 전에 상기 측정지점의 온도가 제3 문턱 온도보다 낮을 경우에 상기 측정지점이 상기 선재의 과냉각영역이라고 판단하는 과냉각영역 판단 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 소재 냉각영역을 정확하게 검출할 수 있어 소재 실수율 및 품질을 개선할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 냉각 후 선재의 이송 중에 발생되는 진동 또는 흑띠의 발생을 고려하여 소재 냉각영역을 정확하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 선재 공정을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 소재를 구체적으로 예시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 측정부를 구체적으로 예시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 및 제2 적외선 복사온도계간 측정 온도차를 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 측정부의 측정 온도를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 측정부가 고속 절단기의 전후를 각각 측정할 경우에 검출부의 판단 시간을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 1에 도시된 측정부에서 측정되는 온도의 변화 패턴을 예시한 그래프이다.
도 9는 도 1에 도시된 검출부의 과냉각영역 검출을 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 9에 도시된 그래프에서 온도의 변화 그래프를 이용하여 냉각영역의 경계를 추정하는 과정을 설명하는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 냉각영역 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 12는 도 11의 선재 냉각영역 검출 방법을 더 구체화한 순서도이다.
도 13은 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시 예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치(100)는, 측정부(110) 및 검출부(120)를 포함하여 소재(200)의 냉각영역을 검출할 수 있고, 표시부(130)를 더 포함할 수도 있다.
측정부(110)는, 고온 상태에서 냉각되어 이송중인 소재(200)에 대해 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 온도를 측정할 수 있다. 만약 상기 측정부(110)가 측정지점을 변경시키지 않고 측정할 경우, 상기 측정부(110)는 소재(200)의 이송에 따라 소재(200)를 스캐닝하면서 측정할 수 있다.
예를 들어, 소재(200)는 선재 공정(300)에 의해 사전에 가열되었다가 냉각된 선재(wire rod)일 수 있다. 여기서, 소재(200)는 선재 공정(300)에 의해 일부분만 냉각된 상태로 이송될 수 있다. 상기 측정부(110)는 소재(200)에서의 냉각영역을 검출하기 위해 소재(200)의 온도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부(110)는 소재(200)를 이송 중에 절단하는 고속 절단기(high speed shear, 400)의 전후를 측정지점으로 설정하여 온도를 측정할 수 있다. 즉, 상기 측정부(110)는 소재(200)가 고속 절단기(400)에 의해 절단되기 전에 1차적으로 냉각영역을 측정하고, 1차적 측정에 기초하여 소재(200)가 고속 절단기(400)에 의해 절단된 후에 2차적으로 냉각영역을 측정할 수 있다. 이에 따라, 소재 냉각영역 검출 장치(100)는 소재(200)에서 냉각영역을 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
검출부(120)는, 측정부(110)에서 측정되는 온도에 기초하여 소재(200)의 냉각영역을 검출할 수 있다. 또한, 상기 검출부(120)는 측정부(110)에서 측정되는 온도와 제1 문턱 온도를 비교하여 측정부(110)의 측정지점에 소재(200)가 존재하는지 판단하고, 측정부(110)에서 측정되는 온도와 제2 문턱 온도를 비교하여 측정부(110)의 측정지점이 냉각영역인지 판단할 수 있다.
여기서, 제1 문턱 온도는 소재(200)의 이송경로의 환경 온도보다는 높고 소재(200)의 냉각영역의 온도보다는 낮을 수 있다. 또한, 제2 문턱 온도는 소재(200)의 냉각영역의 온도보다는 높고 소재(200)의 미냉각영역의 온도보다는 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 검출부(120)는 측정부(110)에서 측정되는 온도가 제1 또는 제2 문턱 온도를 넘는 순간인 경계 시간들을 기초로 소재(200)에서 냉각영역의 길이와 미냉각영역의 길이를 각각 검출할 수 있다. 즉, 상기 검출부(120)는 소재(200)의 이송속도에서 경계 시간들 사이의 시간차를 곱하여 냉각영역의 길이와 미냉각영역의 길이를 각각 검출할 수 있다.
표시부(130)는, 검출부(120)의 검출 결과를 표시할 수 있다. 예를 들어, 상기 표시부(130)는 소재(200)의 미냉각영역을 절단하는 작업자에게 소재(200)의 미냉각영역 길이 정보를 전달할 수 있다. 이에 따라, 작업자는 소재(200)의 미냉각영역을 정확하게 절단할 수 있으며, 선재 실수율(effective yield) 및 품질을 개선할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 선재 공정을 구체적으로 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 선재 공정(300)은 소재통과 검출센서(311, 312, 313, 314), 중간압연기(320), 예비수냉대(330), 사상압연기(340), 수냉대(350), 헤드(360) 및 공냉대(370)를 포함할 수 있다.
소재통과 검출센서(311, 312, 313, 314)는 고온의 금속을 감지하는 HMD(Hot Metal Detector)을 이용하여 소재의 진행 여부를 트랙킹하고 소재의 이송속도를 파악할 수 있다.
상기 소재통과 검출센서(311, 312, 313, 314)의 소재 파악에 따라 중간압연기(320), 예비수냉대(330), 사상압연기(340), 수냉대(350), 헤드(360) 및 공냉대(370) 등의 동작이 제어될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 소재를 구체적으로 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 소재(200)는 원통 모양의 선재일 수 있으며, 상기 소재(200)의 길이방향을 따라 흑띠(210)를 발생시킬 수 있다.
상기 흑띠(210)는 연속적이고 국부적인 과냉영역을 의미하며, 소재(200)의 종류에 따라 다양한 형태로 발생될 수 있다.
또한, 상기 소재(200)는 100m/s 이상의 고속 주행시 상/하 진동을 할 수 있다. 여기서, 상기 소재(200)의 폭이 작을수록 상/하 진동은 클 수 있다. 이에 따라, 측정부의 측정지점은 재조정될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 측정부를 구체적으로 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 측정부(110)는 제1 적외선 복사온도계(111), 제2 적외선 복사온도계(112) 및 제어부(113)를 포함할 수 있다.
제1 적외선 복사온도계(111)는 소재(200)의 이송경로를 측정지점으로 설정하여 소재(200)의 온도를 측정할 수 있다.
제2 적외선 복사온도계(112)는 소재(200)의 이송경로에서 제1 적외선 복사온도계(112)의 측정지점과 다른 측정지점을 제2 측정지점으로 설정하여 소재(200)의 온도를 측정할 수 있다.
소재(200)는 이송속도에 따라 상/하 진동이나 흑띠를 발생시켜 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)의 측정을 방해할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112) 중 하나의 측정 온도의 오차는 커질 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112) 중 측정 온도의 오차가 작은 하나의 측정 온도는 소재(200)의 냉각영역 검출에 이용될 수 있다.
제어부(113)는 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(113)는 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)에서 측정되는 온도에 기초하여 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)의 측정방향 및/또는 소재(200)에 대한 거리를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)는 소재(200)의 이송속도에 따른 상/하 진동이나 흑띠의 영향을 줄일 수 있다.
여기서, 소재(200)의 이송속도가 빠를수록 진동이 커질 수 있으므로, 상기 제어부(113)는 소재(200)의 이송속도가 빠를수록 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)의 소재(200)에 대한 거리가 길어지도록 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 소재(200)의 진동을 고려하여, 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)의 측정방향과 상기 소재의 이송경로간의 각도는 모두 0도 초과 90도 미만으로 설정될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계(111, 112)는 소재(200)에 대해 비스듬히 측정할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 및 제2 적외선 복사온도계간 측정 온도차를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치가 6번 소재의 온도를 측정할 때, 제1 적외선 복사온도계와 제2 적외선 복사온도계간의 온도 차이가 큰 경우가 2번 정도 발생할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 온도 차이가 큰 경우, 소재 냉각영역 검출 장치는 온도계측 이상이 발생하는 것을 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 소재 냉각영역 검출 장치는 제1 적외선 복사온도계의 측정 온도와 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도간의 온도차가 기 설정된 온도차보다 작을 때 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도를 모두 이용하여 소재의 냉각영역을 검출하고, 제1 적외선 복사온도계의 측정 온도와 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도간의 온도차가 기 설정된 온도차보다 클 때 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도 중 하나만 이용하여 소재의 냉각영역을 검출할 수 있다. 이에 따라, 소재 냉각영역 검출 정확도는 개선될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 측정부의 측정 온도를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 측정 시작시간부터 t0까지의 구간에서, 온도는 제1 문턱 온도(TThreshold1) 및 제2 문턱 온도(TThreshold2)를 초과할 수 있다. 즉, 시간이 t0일 때, 측정 지점에 소재의 미냉각영역이 위치할 수 있다.
t0부터 t1까지의 구간에서, 온도는 제2 문턱 온도(TThreshold2)보다 낮아질 수 있다. 즉, 시간이 t1일 때, 측정 지점에 소재의 냉각영역이 위치할 수 있다.
t2부터 t3까지의 구간에서, 온도는 제2 문턱 온도(TThreshold2)보다 높아질 수 있다. 즉, 시간이 t3일 때, 측정 지점에 소재의 미냉각영역이 위치할 수 있다.
t3이후의 구간에서, 온도는 제1 문턱 온도(TThreshold1) 및 제2 문턱 온도(TThreshold2)보다 낮아질 수 있다. 이때, 소재는 측정 지점을 완전히 통과할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 측정부가 고속 절단기의 전후를 각각 측정할 경우에 검출부의 판단 시간을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 위 그래프는 고속 절단기의 앞에서 측정된 온도 그래프이고, 아래 그래프는 고속 절단기의 뒤에서 측정된 온도 그래프이다.
고속 절단기에 의해 절단되기 전의 소재의 양단에는 온도가 불안정한 부분이 존재할 수 있다. 이에 따라, 소재 검출 시간과 미수냉부 검출 시간이 다를 수 있다. 여기서, 미수냉부는 전술한 미냉각영역을 의미한다.
고속 절단기는 소재의 양단에서 온도가 불안정한 부분을 절단할 수 있다. 이에 따라, 고속 절단기에 의해 절단된 후의 소재 검출 시간과 미수냉부 검출 시간은 t0, t3로 동일하다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치는 소재의 절단 전의 온도를 이용하여 1차적 소재 절단 영역을 결정하기 위한 온도 프로파일을 제공할 수 있고, 절단 후의 온도를 이용하여 최종 미냉각영역을 절단하기 위한 온도 프로파일을 제공할 수 있다. 이에 따라, 소재의 미냉각영역 절단 정확도는 개선될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 측정부에서 측정되는 온도의 변화 패턴을 예시한 그래프이다.
도 8을 참조하면, 온도의 변화 패턴은 처음에 급격히 상승하다가 천천히 하강하는 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 온도가 천천히 하강할 때의 온도 기울기에 따라 제2 문턱 온도는 변경될 수 있다.
예를 들어, y1 곡선의 온도 기울기는 크고 y3 곡선의 온도 기울기는 작을 수 있다. 여기서, y1 곡선의 제2 문턱 온도는 낮아질 수 있으며, y3 곡선의 제2 문턱 온도는 높아질 수 있다. 이에 따라, y1 곡선의 냉각 영역 판단 시간 및 y3 곡선의 냉각 영역 판단 시간은 y2 곡선의 냉각 영역 판단 시간에 가까워질 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 검출부의 과냉각영역 검출을 나타낸 그래프이다.
도 9를 참조하면, 온도는 처음에 급격히 상승하다가 하강하여 냉각영역 온도보다 낮아질 수도 있다. 이때, 소재에 과냉각 영역이 존재한다고 판단될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치는 문턱 온도를 하나 더 이용할 수 있다. 예를 들어, 과냉각 영역 판단을 위한 문턱 온도는 냉각영역 판단을 위한 문턱 온도보다 50도 낮을 수 있다.
상기 과냉각 영역 역시 미냉각 영역과 같이 품질 불건전부로 판정될 수 있다. 따라서, 상기 과냉각 영역도 미냉각 영역과 같이 최종 시험반 절단 작업시 제거될 수 있다.
한편, y1 곡선과 y2 곡선은 서로 별개의 온도 그래프이다.
도 10은 도 9에 도시된 그래프에서 온도의 변화 그래프를 이용하여 냉각영역의 경계를 추정하는 과정을 설명하는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 소재 냉각영역 검출 장치는 과냉각 영역의 온도 기울기(기울기1, 기울기2)를 이용하여 과냉각 영역과 냉각영역 간의 경계를 추정할 수 있다.
예를 들어, 상기 소재 냉각영역 검출 장치는 기 설정된 시간 간격으로 소재의 온도를 측정하고, 측정되는 온도의 변화 기울기를 이용하여 소재의 온도가 냉각 영역 판단을 위한 문턱 온도와 일치하는 시간을 추정하여 소재의 냉각영역 경계를 검출할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 냉각영역 검출 방법을 설명한다. 상기 선재 냉각영역 검출 방법은 도 1 내지 도 10을 참조하여 상술한 소재 냉각영역 검출 장치에서 수행될 수 있으므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 냉각영역 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 냉각영역 검출 방법은, 온도를 측정하는 단계(S10), 선재의 존재를 판단하는 단계(S20), 냉각영역을 판단하는 단계(S30), 미냉각영역을 판단하는 단계(S40), 선재 미존재를 판단하는 단계(S50) 및 냉각영역을 검출하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
온도를 측정하는 단계(S10)에서의 소재 냉각영역 검출 장치는, 고온 상태에서 일부분이 냉각되어 이송중인 선재의 이송경로를 측정지점으로 설정한 적외선 복사온도계로 상기 측정지점의 온도를 측정할 수 있다.
선재의 존재를 판단하는 단계(S20)에서의 소재 냉각영역 검출 장치는, 상기 측정지점의 온도가 제1 문턱 온도보다 높아질 경우에 상기 측정지점에 상기 선재가 존재한다고 판단할 수 있다.
냉각영역을 판단하는 단계(S30)에서의 소재 냉각영역 검출 장치는, 상기 측정지점에 상기 선재가 존재한다고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 낮아질 경우에 상기 측정지점이 상기 선재의 냉각영역이라고 판단할 수 있다.
미냉각영역을 판단하는 단계(S40)에서의 소재 냉각영역 검출 장치는, 상기 측정지점이 상기 선재의 냉각영역이라고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 높아질 경우에 상기 측정지점이 상기 선재의 미냉각영역이라고 판단할 수 있다.
선재 미존재를 판단하는 단계(S50)에서의 소재 냉각영역 검출 장치는, 상기 측정지점이 상기 선재의 미냉각영역이라고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제1 문턱 온도보다 낮아질 경우에 상기 측정지점에 상기 선재가 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.
냉각영역을 검출하는 단계(S60)는 상기 S20단계에서 S50단계까지 판단한 시간에 기초하여 상기 선재의 미냉각영역 및/또는 냉각영역의 길이를 검출할 수 있다.
이에 따라, 소재 냉각영역 검출 장치는 선재 냉각영역을 정확하게 검출할 수 있어 선재 실수율 및 품질을 개선할 수 있다.
도 12는 도 11의 선재 냉각영역 검출 방법을 더 구체화한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 냉각영역 검출 방법은, 적외선 복사온도계를 제어하는 단계(S15) 및 과냉각영역을 판단하는 단계(S35)를 더 포함할 수 있다.
적외선 복사온도계를 제어하는 단계(S15)에서의 소재 냉각영역 검출 장치는, 선재의 이송속도에 기초하여 적외선 복사온도계의 선재에 대한 거리를 제어할 수 있다.
과냉각영역을 판단하는 단계(S35)에서의 소재 냉각영역 검출 장치는, 적외선 복사온도계의 측정지점이 선재의 냉각영역이라고 판단한 후, 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 높아지기 전에 측정지점의 온도가 제3 문턱 온도보다 낮을 경우에 측정지점이 선재의 과냉각영역이라고 판단할 수 있다.
이에 따라, 소재 냉각영역 검출 장치는 선재 냉각영역을 더욱 정확하게 검출할 수 있어 선재 실수율 및 품질을 더욱 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선재 냉각영역 검출 방법은 도 13에 따른 컴퓨팅 환경을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 선재 냉각영역 검출 방법은 컴퓨팅 디바이스의 프로세싱 유닛을 이용하여 냉각영역을 판단하여 신호처리를 할 수 있고, 메모리를 이용하여 문턱 온도를 저장할 수 있고, 입력 디바이스를 이용하여 측정 온도를 전달받을 수 있고, 출력 디바이스를 이용하여 냉각영역 표시 정보를 출력할 수 있고, 통신 접속을 이용하여 입력 및/또는 출력을 원격으로 처리할 수 있다. 구체적인 사항은 도 13을 참조하여 후술한다.
도 13은 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시 예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면으로, 상술한 하나 이상의 실시 예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 본 명세서에 개진된 압연 시뮬레이션 구동 장치, 동적 판 형상 제어 영상 생성 장치, 영상 전환 처리 장치 등은 도 5를 참조하여 설명되는 컴퓨팅 환경에 의해 구현될 수 있다.
예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시 예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 네트워크(1200)을 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.
상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "구성요소", "모듈", "시스템", "인터페이스" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 소재 냉각영역 검출 장치
110: 측정부
111: 제1 적외선 복사온도계
112: 제2 적외선 복사온도계
113: 제어부
120: 검출부
130: 표시부
200: 소재
210: 흑띠
300: 선재 공정
400: 고속 절단기

Claims (15)

  1. 고온 상태에서 냉각되어 이송중인 소재에 대해 상기 소재의 이송방향을 따라 연속적으로 온도를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정되는 온도에 기초하여 상기 소재의 냉각영역을 검출하는 검출부; 를 포함하고,
    상기 검출부는 상기 측정부에서 측정되는 온도와 제1 문턱 온도를 비교하여 상기 측정부의 측정지점에 상기 소재가 존재하는지 판단하고, 상기 측정부에서 측정되는 온도와 제2 문턱 온도를 비교하여 상기 측정부의 측정지점이 냉각영역인지 판단하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 소재의 이송경로를 측정지점으로 설정하여 상기 소재의 온도를 측정하는 제1 적외선 복사온도계; 및
    상기 소재의 이송경로에서 상기 제1 적외선 복사온도계의 측정지점과 다른 측정지점을 제2 측정지점으로 설정하여 상기 소재의 온도를 측정하는 제2 적외선 복사온도계; 를 포함하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 제1 적외선 복사온도계의 측정 온도와 상기 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도간의 온도차가 기 설정된 온도차보다 작을 때 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도를 모두 이용하여 상기 소재의 냉각영역을 검출하고, 상기 제1 적외선 복사온도계의 측정 온도와 상기 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도간의 온도차가 기 설정된 온도차보다 클 때 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정 온도 중 하나만 이용하여 상기 소재의 냉각영역을 검출하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계에서 측정되는 온도에 기초하여 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정방향 및/또는 상기 소재에 대한 거리를 제어하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 소재의 이송속도가 빠를수록 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 상기 소재에 대한 거리가 길어지도록 상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 위치를 제어하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계의 측정방향과 상기 소재의 이송경로간의 각도는 모두 0도 초과 90도 미만인 소재 냉각영역 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 적외선 복사온도계는 상기 소재를 이송 중에 절단하는 고속 절단기(high speed shear)의 전후에 각각 설치되는 소재 냉각영역 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 측정부에서 측정되는 온도가 상기 제1 및 제2 문턱 온도보다 높을 경우 상기 측정부의 측정지점이 미냉각영역이라고 판단하고, 상기 측정부에서 측정되는 온도가 상기 제1 및 제2 문턱 온도보다 낮은 제3 문턱 온도보다 낮을 경우 상기 측정부의 측정지점이 과냉각영역이라고 판단하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 측정부에서 측정되는 온도의 변화 패턴에 기초하여 상기 제2 문턱 온도를 변경하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는 기 설정된 시간 간격으로 상기 소재의 온도를 측정하고,
    상기 검출부는 상기 측정부에서 측정되는 온도의 변화 기울기를 이용하여 상기 소재의 온도가 상기 제2 문턱 온도와 일치하는 시간을 추정하여 상기 소재의 냉각영역 경계를 검출하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 검출부의 검출 결과를 표시하는 표시부를 더 포함하는 소재 냉각영역 검출 장치.
  12. 고온 상태에서 일부분이 냉각되어 이송중인 선재의 이송경로를 측정지점으로 설정한 적외선 복사온도계로 상기 측정지점의 온도를 측정하는 측정 단계; 및
    상기 측정지점의 온도가 제1 문턱 온도보다 높아질 경우에 상기 측정지점에 상기 선재가 존재한다고 판단하는 제1 단계;
    상기 측정지점에 상기 선재가 존재한다고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 낮아질 경우에 상기 측정지점이 상기 선재의 냉각영역이라고 판단하는 제2 단계;
    상기 측정지점이 상기 선재의 냉각영역이라고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 높아질 경우에 상기 측정지점이 상기 선재의 미냉각영역이라고 판단하는 제3 단계;
    상기 측정지점이 상기 선재의 미냉각영역이라고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제1 문턱 온도보다 낮아질 경우에 상기 측정지점에 상기 선재가 존재하지 않는다고 판단하는 제4 단계; 및
    상기 제1 내지 제4 단계에서 판단한 시간에 기초하여 상기 선재의 미냉각영역 및/또는 냉각영역의 길이를 검출하는 검출 단계; 를 포함하는 선재 냉각영역 검출 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측정 단계는 서로 다른 측정지점이 설정된 복수의 적외선 복사온도계로 상기 선재의 온도를 측정하고,
    상기 검출 단계는 상기 복수의 적외선 복사온도계의 측정 온도간의 평균 온도차가 기 설정된 온도차보다 클 때 상기 복수의 적외선 복사온도계 중 일부만의 측정 온도를 이용하여 상기 선재의 냉각영역을 검출하는 선재 냉각영역 검출 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 선재의 이송속도에 기초하여 상기 적외선 복사온도계의 상기 선재에 대한 거리를 제어하는 제어 단계; 를 더 포함하는 선재 냉각영역 검출 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 측정지점이 상기 선재의 냉각영역이라고 판단한 후, 상기 측정지점의 온도가 제2 문턱 온도보다 높아지기 전에 상기 측정지점의 온도가 제3 문턱 온도보다 낮을 경우에 상기 측정지점이 상기 선재의 과냉각영역이라고 판단하는 과냉각영역 판단 단계를 더 포함하는 선재 냉각영역 검출 방법.
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