KR101790965B1 - 금속 재료를 가공하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

금속 재료를 가공하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 어닐링 또는 열처리로(2)와, 생산 라인(1) 내에 위치하는 스트립 재료(6)의 하나 이상의 재료 특성을 검출하는 하나 이상의 측정 장치(7, 8, 17)를 포함하여 금속 재료를 가공하는 생산 라인(1)의 어닐링 또는 열처리로(2)를 개회로 및/또는 폐회로 제어로 제어하기 위한 장치에 관한 것이며, 어닐링 또는 열처리로(2) 및 하나 이상의 측정 장치(7, 8)는, 노 개회로 제어부의 범위에서 어닐링 또는 열처리로(2)를 폐회로 및/또는 개회로 제어로 제어하는 자동화된 공정 제어부의 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로 내에서 상호 작용하며, 본 발명의 장치와 관련한 과제는 종래 공개된 종래 기술에 비해 공정 제어부의 개량을 달성하게 하는 해결책을 제공하는 것에 있다. 이는, 하나 이상의 측정 장치(7, 8)가 스트립 재료 가공 방향(5)에서 어닐링 또는 열처리로(2)의 하류에 배치되어, 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값을 온라인으로 검출하여 데이터 전송 신호로서 상기 측정값을 폐회로 및/또는 개회로 제어 유닛(18)으로 전송하는 것을 통해 달성된다.

Description

금속 재료를 가공하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 및/또는 폐회로 제어 장치 및 그 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING AND/OR REGULATING AN ANNEALING OR HEAT TREATMENT FURNACE OF A PRODUCTION LINE PROCESSING METAL MATERIAL}
본 발명은, 어닐링 또는 열처리로와, 생산 라인 내에 위치하는 스트립 재료의 하나 이상의 재료 특성을 검출하는 하나 이상의 측정 장치를 포함하여 금속 재료를 가공하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로를 개회로 및/또는 폐회로 제어(open loop and/or closed loop controlling)로 제어하기 위한 장치에 관한 것이며, 어닐링 또는 열처리로 및 하나 이상의 측정 장치는, 노 개회로 제어부(furnace open loop control)의 범위에서 어닐링 또는 열처리로를 폐회로 및/또는 개회로 제어로 제어하는 자동화된 공정 제어부(automated process control)의 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로 내에서 상호 작용한다.
또한, 본 발명은, 어닐링 또는 열처리로와, 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에 연결되는 바람직하게는 하나 이상의 롤링 및/또는 블루밍 스탠드(rolling and/or blooming stand)와, 생산 라인 내에 위치하는 스트립 재료의 하나 이상의 재료 특성을 검출하는 하나 이상의 측정 장치를 포함하여 금속 재료를 가공하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로를 개회로 및/또는 폐회로 제어로 제어하기 위한 방법에도 관한 것이며, 어닐링 또는 열처리로, 바람직하게 제공되어 어닐링 또는 열처리로의 하류에 연결되는 하나 이상의 롤링 및/또는 블루밍 스탠드, 및 하나 이상의 측정 장치는, 노 개회로 제어부의 범위에서 어닐링 또는 열처리로를 개회로 및/또는 폐회로 제어로 제어하는 자동화된 공정 제어부의 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로 내에서 상호 작용한다.
철 재료 또는 비철 금속으로 이루어진 스트립 재료의 가공의 범위에서, 보통 통상적으로는, 하나 또는 복수의 압연 단계의 실행 전에, 스트립 재료가 후속 딥드로잉 공정에서 적합하게 가공되도록 하기 위해, 스트립 재료의 가열을 실행한다. 예컨대 어닐링 처리 동안 금속 스트립들은 어닐링로로 공급되어 그 어닐링로에서 결과적으로 사전에, 예컨대 후속하는 딥드로잉 공정 및 경우에 따른 코팅 공정에서 적합하게 가공될 수 있는 정도로, 냉간 압연된 스트립들을 처리하기 위해, 700 ~ 900℃의 온도에 노출된다.
이 경우, 해당하는 공급업체에 대해, 산업, 특히 자동차 산업의 점점더 계속 증가하는 요건으로 인해, 좁은 공차 범위 이내에서 균일한 특성들을 갖는 재료를 제조하고 문서화하는 점은 점점더 더 중요해지고 있다. 이를 달성하기 위해, 자동화된 공정 제어부는 필수적인 전제조건이다.
공정 라인(process line)의 개회로 제어를 위한 상기 장치 및 상기 방법은 US 2010/0219567 A1 및 EP 2 557 183 A1로부터 공지되었다. 이들 공보로부터 공지된 공정 라인은 CAL(연속 어닐링 라인) 또는 CGL(연속 아연 도금 라인) 공정 라인들이다. 여기서도 이미 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값을 검출하는 측정 장치를 이용하여 상기 공정 라인들에서의 어닐링로를 개회로 제어로 제어하는 점이 제공된다. 그러나 이 경우, 노 매개변수들은 폐회로 제어로 직접 제어되는 점이 제공된다.
상기 종래 기술에서의 단점은, 어닐링로가 열적 비활성 상태이고 노 내의 조건들은 신속하게 변경되지 않는다는 점이다. 그로 인해 표준 제어 개념은 제 기능을 발휘하지 못한다.
그러므로 본 발명의 과제는, 종래 공개된 종래 기술에 비해 공정 제어부의 개량을 달성하게 하는 해결책을 제공하는 것에 있다.
최초 더 상세하게 설명한 유형의 장치의 경우, 상기 과제는, 본 발명에 따라서, 하나 이상의 측정 장치가 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에 배치되어, 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값을 온라인으로 검출하여 특히 데이터 전송 신호로서 폐회로 및/또는 개회로 제어 유닛으로 상기 측정값을 전송하는 것을 통해 해결된다.
상기 폐회로 및/또는 개회로 제어 유닛은 노의 과거 거동에 따라서 노의 조건들이 변경될 때 노의 반응을 학습하고, 유입되는 스트립들을 위한 측정값들을 설정하기 위해 상기 반응을 조정한다. 그 결과, 측정값들의 산포도(scattering)는 더 적어진다. 이런 학습 과정을 위해, 어닐링로의 상류의 공정들에 대한 정보들도 이용될 수 있다(이는 측정값들이거나 제어 값들이다).
동일한 방식으로, 전술한 과제는, 포괄적인 방법의 경우, 하나 이상의 측정 장치에 의해 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값이 온라인으로 검출되고, 이 측정값은 특히 데이터 전송 신호로서 폐회로 및/또는 개회로 제어 유닛으로 전송되는 것을 통해 해결된다.
상기 폐회로 및/또는 개회로 제어 유닛은 노의 과거 거동에 따라서 노의 조건들이 변경될 때 노의 반응을 학습하고, 유입되는 스트립들을 위한 측정값들을 설정하기 위해 상기 반응을 조정한다. 그 결과, 측정값들의 산포도는 더 적어진다. 이런 학습 과정을 위해, 어닐링로의 상류의 공정들에 대한 정보들도 이용될 수 있다(이는 측정값들이거나 제어 값들이다).
특히 데이터 전송 신호는, 측정값들 또는 정보들을 전송하기에 적합한 전기 신호, 전자 신호, 전자기파 형태의 신호, 무선 신호, 광신호, 또는 적외선 신호일 수 있다.
본 발명을 통해, 열처리되거나 어닐링된 스트립 재료의 전체 길이는 노 유출구에서, 또는 스트립 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에서 검출되는 점이 달성된다. 이처럼 어닐링되거나 열처리된 스트립 재료의 기계적 특성들에 대해 바람직하게는 연속 실행되는 모니터링을 통해, 노의 설정(setting)은, 후속 스트립들에 대해 기계적 특성들이 의도하는 값 범위(value window) 이내에 위치하는, 다시 말하면 허용되는 산포 범위 또는 산포도만을 갖는 방식으로 수행될 수 있다. 기계적 특성들은 공정의 실행 동안 지속적으로, 그리고 연속해서 모니터링되기 때문에, 기계적 특성들의 실제 한계 값들은 개회로 제어 및/또는 측정 시스템의 한계 값들로서도 이용될 수 있다. 공정 범위(process window)는, 생산 방법에서 엄수했을 때 스트립의 요구되는 기계적 특성들의 생산을 달성하게 하는 노 매개변수(노 구역 온도, 스트립 목표 온도 또는 스트립 속도)에 대한 범위(최솟값에서부터 최댓값까지)이다. 어닐링 주기들은 매칭될 수 있고 공정 범위는 변경될 수 있다. 최고의 경우에, 더 이상, 어닐링 주기, 및 이 어닐링 주기와 관련된 한계 값들과 같은 사전에 정의된 매개변수들로 국한하지 않아도 된다. 그에 따라, 전체 어닐링 공정에 걸쳐 수행되는 기계적 특성들의 산포도는 최적화되고 의도하는 매개변수들 및 한계 조건들에 더 잘 매칭된다. 그 외에, 이는, 오히려 한계를 초월할 수 있게 하되, 예컨대 의도하는 기계적 특성들의 달성을 위해 필요하거나 매칭되는 어닐링 온도에 도달할 수 있게 하고, 그에 따라 공정을 더욱 생태학적으로, 또는 더욱 경제적으로 형성할 수 있게 하며, 특히 그 생산성을 높일 수 있게 한다. 또한, 본 발명에 따르는 유형의 측정을 통해, 서로 상이한 품질의 스트립 재료 간의 천이를 더욱 확실하게 실행하고 그 상호 간에 매칭시킬 수 있는데, 그 이유는 각각의 스트립 재료의 각각 선택된 기계적 특성이 중요한 변수로서 사전 설정되고 그에 따라 차례로 계속되는 스트립들의 중첩도 개회로 제어로 제어될 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 따르는 장치 또는 본 발명에 따르는 방법의 측정 장치(들)는 특정 시간 동안 각각의 재료 품질, 예컨대 각각의 강종을 위한 최고의 공정 범위를 결정하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명의 구현예에서, 본 발명은, 어닐링 또는 열처리로의 하류에 연결되어, 자동화된 공정 제어부의 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로 내에서 어닐링 또는 열처리로 및 하나 이상의 측정 장치와 상호 작용하는 롤링 또는 블루밍 스탠드를 포함한다.
그 밖에도, 이 경우, 하나 이상의 측정 장치는 스트립 가공 방향에서 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치될 수 있으며, 이는 마찬가지로 본 발명을 제공한다.
본 발명의 구현예에서, 하나 이상의 측정 장치는 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에, 그리고 어느 하나 또는 해당 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 상류에 배치된다. 어닐링 또는 열처리로의 하류에, 그러나 후속하는 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 상류에 측정 장치를 배치하는 것을 통해, 스트립 재료의 측정된 기계적 특성에 대한 어닐링 또는 열처리의 영향만을 노 작동의 폐회로 또는 개회로 제어의 기초가 되게 할 수 있다.
그 밖에도, 바람직하게는, 하나 이상의 측정 장치는 스트립 재료 가공 방향에서 생산 라인의 최종 기계적 가공 장치의 하류에 배치되며, 이는 마찬가지로 본 발명을 제공한다. 이런 경우에는, 스트립 재료의 측정된 기계적 특성에 대한 생산 라인에서의 모든 선행된 재료 가공 또는 재료 처리의 영향이 노 작동 및/또는 기계적 가공의 폐회로 또는 개회로 제어의 기초가 된다.
또한, 본 발명의 개선예에서, 제1 측정 장치가 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에, 그리고 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 상류에 배치될 분만 아니라, 제2 측정 장치는 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치된다.
또한, 제2 측정 장치가 스트립 재료 가공 방향에서 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치되는 것을 통해, 각각 측정되는 기계적 특성에 대한, 하나 또는 복수의 롤링 스탠드, 하나 또는 복수의 블루밍 스탠드, 재압연 스탠드(들)(rerolling stand) 또는 신장 교정기(stretch straightener)를 포함할 수 있는 기계적 가공 스테이션들을 통한 영향도 검출하여, 어닐링 또는 열처리로의 개회로 제어 시뿐만 아니라, 기계적 가공 스테이션들 또는 유닛들, 다시 말하면 롤링 및/또는 블루밍 스탠드(들)의 개회로 제어 시에도 고려할 수 있다. 바람직한 경우는, 결과적으로 스트립의 기계적 특성이 변형 공정 이후에 고려될 수 있는 점에 한해, 스트립 재료의 가공 방향에서 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치되는 측정 장치를 이용한 측정이다. 특히 이와 관련하여, 개회로 제어를 위해 최종 제품의 기계적 특성들을 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로 내에 포함되게 하는 것이 바람직하며, 그로 인해 적합하게는 측정 장치는 가공 방향에서 생산 라인의 최종 기계적 가공 장치의 하류에 배치된다.
그러나 두 측정 장치가, 노 개회로 제어부 및 기계적 가공부, 그리고 이와 각각 결부되는 유닛들 및 장치들에 작용하는, 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로의 측정 및 제어 회로들에 각각 작용하게 할 수도 있다.
또한, 2개의 측정 장치를 이용할 때, 일측 제어 장치는 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 상류에 배치되고, 제2 측정 장치는 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 바로 하류에, 또는 롤링 및/또는 블루밍 스탠드에 의해 형성되는 기계적 가공부의 하류에 배치될 수 있다. 각각의 측정값들은, 학습 기능을 통해 노 개회로 제어부에 작용하며 각각의 사례에 따라서는 기계적 가공부에 작용하는 개회로/폐회로 제어 유닛으로 공급된다. 이를 위해, 본 발명에 따라서, 제1 측정 장치는 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에, 그리고 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 상류에 배치될 뿐만 아니라, 추가 측정 장치도 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 상류에 배치된다. 동일한 방식으로, 본 발명은, 상기 양태의 관점에서, (제2) 측정 장치가 스트립 재료 가공 방향에서 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치되고 추가 측정 장치는 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 상류에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 적합한 구현예에서, 본 발명은, 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에 배치되는 제1 측정 장치, 및/또는 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 상류에 배치되는 추가 측정 장치가 피드백 방식으로 노 개회로 제어부에 작용하는 것을 특징으로 한다.
그 밖에도, 이 경우, 본 발명에 따라서, 스트립 재료 가공 방향에서 하나 이상의 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에, 또는 하나의 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치되는 특히 제2 측정 장치, 및/또는 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 상류에, 또는 바로 그 하류에 배치되는 제1 또는 추가 측정 장치가 피드백 방식으로 노 개회로 제어부와, 하나 이상, 또는 할당된 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 개회로 제어부에 작용한다.
특히 적합한 측정은 실시간 온라인 측정이다. 그러므로 그 밖에도 본 발명은, 하나 이상의 측정 장치, 바람직하게는 모든 측정 장치가 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값을 실시간 온라인 측정을 이용하여 검출하는 것을 특징으로 한다. 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로의 특히 바람직한 구성은, 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값이 학습 방법의 범위에서 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로로, 특히 어닐링 또는 열처리로의 노 개회로 제어부 및/또는 노 폐회로 제어부로 피드백될 때 제공된다.
특히 바람직하고 적합하게는, 어닐링 또는 열처리로는 본 발명에 따라서 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로가 자신의 내부에서 생성되고, 그리고/또는 저장된 노 모델 개회로 제어부를 포함할 때 개회로 및/또는 폐회로 제어로 제어되며, 이는 마찬가지로 본 발명을 제공한다. 이 경우, 노 모델 개회로 제어부는 모든 유형의 모델을 포함할 수 있으며, 단순한 선형 모델에서부터 학습 및 적응 기능을 갖는 열 역학적 모델에 이르는 모델들을 기반으로, 모든 유형의 노 모델이 노 모델 개회로 제어부로서의 저장을 위해 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 추가 구현예에서, 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로는 재료 모델을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 형성되는 폐회로 및/또는 개회로 제어 시스템에 의해 개회로 제어로 제어될 수 있는 적합한 노 매개변수들은 예컨대 어닐링 및/또는 열처리로의 가열 및/또는 냉각 영역 내에서의 스트립 목표 온도, 공정 라인 내에서의 스트립 속도, 어닐링 및/또는 열처리로의 노 온도 또는 그 노 출력, 가공되는 스트립 재료의 냉각제 공급, 또는 냉각제 유형이다. 그러므로 그 밖에도 본 발명은, 하나 또는 복수의 노 매개변수가 어닐링 또는 열처리로의 가열 및/또는 냉각 영역 내에서의 스트립 목표 온도, 이 스트립 목표 온도의 공정 범위, 스트립 속도, 이 스트립 속도의 공정 범위, 노 온도, 이 노 온도의 공정 범위, 노 온도 패턴(위치 및 시간에 따른 노 온도 분포), 노 출력, 냉각 속도, 냉각제 공급, 또는 냉각제 유형과 같은 값들 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히 적합한 측정 장치는 잔류자기 측정 장치이며, 그로 인해 그 밖에도 본 발명에 따라서, 하나 이상의 측정 장치, 바람직하게는 모든 측정 장치는 각각 측정값으로서 자기 변수(magnetic variable)를 검출하는 잔류자기 측정 장치이다.
또한, 기계적 특성을 검출하는 측정 장치는 레이저 초음파 장치 또는 전자기 초음파 장치 또는 X선 전송 장치로서 형성될 수 있다.
특히 바람직하게는, 본 발명에 따르는 장치 및 본 발명에 따르는 방법은 강재 또는 알루미늄 재료의 어닐링 또는 아연 도금 시 이용된다. 그러므로 본 발명은, 또한, 본원의 장치가 강재 또는 알루미늄 재료를 위한 연속 어닐링 및/또는 아연 도금 라인의 구성요소인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 장치와 동일한 방식으로, 본 발명에 따르는 방법은, 개선예에서, 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로가, 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에, 또는 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치되는 측정 장치에 의해 검출되어 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 하나 이상의 측정값을 이용하여, 피드백 방식으로, 어닐링 또는 열처리로의 노 개회로 제어부 및/또는 노 폐회로 제어부에, 그리고/또는 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 폐회로 제어부 및/또는 개회로 제어부에 작용하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 그 밖에도 바람직하게는, 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에, 그리고 해당 또는 어느 하나의 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 상류에 배치되는 제1 측정 장치, 및 스트립 재료 가공 방향에서 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치되는 제2 측정 장치, 및/또는 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 상류에 배치되는 추가 측정 장치에 의해, 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값이 각각 온라인으로 검출되어 폐회로 및/또는 개회로 제어 유닛으로 전송되며, 이는 마찬가지로 본 발명을 제공한다.
또한, 동일한 방식으로, 본 발명은, 스트립 재료 가공 방향에서 해당 또는 어느 하나의 롤링 및/또는 블루밍 스탠드의 하류에 배치되는 (제2) 측정 장치, 및 스트립 재료 가공 방향에서 어닐링 또는 열처리로의 상류에, 또는 바로 그 하류에 배치되는 제2 또는 추가 측정 장치에 의해 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값들이 온라인으로 검출되어 폐회로 및/또는 개회로 제어 유닛으로 전송되는 것을 특징으로 한다.
이런 경우에, 마찬가지로 적합하게는, 스트립 재료의 기계적 재료 특성들을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값은 실시간 온라인 측정에 의해 검출되고, 그리고/또는 학습 방법의 범위에서 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로로, 특히 어닐링 또는 열처리로의 노 개회로 제어부 및/또는 노 폐회로 제어부로 피드백되며, 이는 마찬가지로 본 발명을 제공한다.
마지막으로, 본 발명에 따르는 장치는, 본원의 방법이 특허 청구항 제1항 내지 제17항 중 어느 하나 이상의 항에 따르는 장치에 의해 실행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하기에서 도면에 따라서 예시로서 더 상세하게 설명된다.
단일의 도 1의 5개의 부분도 a) ~ e)는 본 발명에 따르는 방법의 실행을 위한 본 발명에 따르는 장치의 5개의 대체 회로를 각각 도시한 개략도이다. 총 5개의 부분도 a) ~ e)에서, 동일한 부품들은 동일한 도면부호들로 표시되어 있다.
단일의 도 1의 부분도 a) ~ e)에는, CAL(연속 어닐링 라인)의 형태이면서 전체적으로 1로 표시되어 있는 생산 라인이 각각 개략도로 도시되어 있다. 상기 생산 라인은, 어닐링 또는 열처리로(2)와, 재압연 스탠드로서 형성되어 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 하류에 연결되는 각각의 롤링 스탠드(3)뿐만 아니라, 신장 교정기의 형태로 스트립 재료 가공 방향(5)에서 다시 상기 롤링 스탠드의 하류에 연결되는 블루밍 스탠드(4)와 같은 개략적으로 도시된 요소들을 포함한다. 화살표(5)의 방향으로, 금속 재료, 특히 철 금속, 바람직하게는 강재, 또는 비철 금속, 특히 알루미늄으로 구성되는 스트립 재료(6)는 어닐링 또는 열처리로(2) 내로 유입되고, 그 다음 어닐링 또는 열처리로로부터 롤링 스탠드(3) 내로 유입되고, 그 다음 롤링 스탠드로부터 블루밍 스탠드(4) 내로 유입되며, 그리고 이 블루밍 스탠드로부터 생산 라인(1)에서 유출된다. 그 밖에도, 생산 라인(1) 내에서 어닐링 또는 열처리로(2)와 롤링 스탠드(3) 사이에는 부분도들 a), c) 및 d)에 따르는 각각의 실시예의 경우 제1 측정 장치(7)가 배치되며, 이 제1 측정 장치는 스트립 재료(6)의 하나 이상의 재료 특성을 검출한다. 특히 측정 장치(7)는 스트립 재료(6)의 재료 특성으로서 자기 변수를 검출하는 잔류자기 측정 장치일 수 있다. 또한, 부분도들 b), c) 및 e)에 따르는 실시예들의 경우, 블루밍 스탠드(4)의 하류에, 그에 따라 스트립 재료(6)의 기계적 가공을 위해 이용되는 생산 라인(1)의 최종 기계적 가공 장치의 하류에도 제2 측정 장치(8)가 배치되며, 이 제2 측정 장치도 마찬가지로 스트립 재료(6)의 하나 이상의 재료 특성, 바람직하게는 제1 측정 장치(7)와 동일한 재료 특성을 검출한다. 부분도들 d) 및 e)에 따르는 실시예의 경우, (추가) 측정 장치(17)는 어닐링 또는 열처리로(2)의 상류에 위치된다. 이 경우, 측정 장치(7, 8)뿐만 아니라 측정 장치(17)의 경우에도, 여기서는 간접적으로만 스트립 재료(6)의 관찰할, 또는 확인할, 또는 검출할 기계적 재료 특성이 측정될 수 있다. 어느 경우에서든, 각각의 측정 장치(7 또는 8)에 의해, 스트립 재료(6)의 의도하는 기계적 재료 특성을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값이 측정된다. 그런 다음, 상기 측정값은 별도로 도시하지 않은 측정 및 제어 회로들 내에서, 또는 별도로 도시하지 않은 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로 내에서 전기 또는 데이터 전송 신호로 변환되어, 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로로, 또는 이 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로와 상호 작용하는 개별 측정 및 제어 회로들로 전송될 수 있다.
별도로 도시되어 있지 않은 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로는, 어닐링 또는 열처리로(2), 그러나 경우에 따라서는 이 어닐링 또는 열처리로의 하류에 연결되는 롤링 스탠드(3) 및/또는 블루밍 스탠드(4)도 개회로 및/또는 폐회로 제어로 제어하는 자동화된 공정 제어부의 구성요소이다. 측정 장치(7 및/또는 8 및/또는 17)들에 의해 검출되는 측정값들, 또는 이 측정값들로부터 유도되는 전기 신호들은, 피드백을 통해, 자동화된 공정 제어부의 별도로 도시되지 않은 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로에 작용하거나, 또는 이 제어 회로의 구성요소인 상응하는 제어 회로(9, 10, 11, 12, 13)들에 의해, 어닐링 또는 열처리로(2)의 개회로 제어를 위해, 부분도들 a) ~ e)와 관련하여 하기에서 재차 설명되는 것처럼, 노 개회로 제어부 및/또는 압연기(3)의 개회로 제어부 및/또는 블루밍 스탠드(4)의 개회로 제어부로 공급된다.
제1 측정 장치(7) 및 제2 측정 장치(8) 또는 추가 측정 장치(17)는 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성을 재현하고, 그리고/또는 반영하는 측정값을 실시간 온라인 측정을 이용하여 온라인으로 측정하거나 검출한다. 이런 각각의 측정값 또는 이 측정값으로부터 유도되는 전기 신호는 폐회로 제어 방법의 범위에서 생산 라인(1)의 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로로, 특히 어닐링 또는 열처리로(2)의 노 개회로 제어부 및/또는 노 폐회로 제어부로 피드백된다. 바람직하게는 상기 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로는 자신의 내부에서 노 모델 제어부의 형태로 생성되거나 적용된 노 모델을 포함한다. 또한, 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로는 재료 모델도 포함할 수 있다.
특히 학습형 폐회로 및/또는 개회로 제어 유닛에 의해, 노 개회로 제어부 및/또는 노 폐회로 제어부와 관련하여, 그리고/또는 그와 상호 작용하여, 스트립 재료(6)의 측정되거나 검출되는 기계적 재료 특성 또는 그 검출되는 기계적 재료 특성들의 사전 설정된 값 또는 값 범위가 획득되거나 설정되는 방식으로, 하나 또는 복수의 노 매개변수가 개회로 제어로 제어된다. 이런 노 매개변수들은 어닐링 또는 열처리로(2)의 가열 및/또는 냉각 영역 내에서의 스트립 목표 온도, 스트립 속도, 노 온도, 노 출력, 냉각제 공급, 다시 말하면 스트립 재료(6)에 냉각제를 공급하는 유형 및 방식, 또는 냉각제 유형과 같은 값들 중 하나 이상일 수 있다.
측정 장치(7, 8 및 17)들은 각각 측정값으로서 자기 변수를 검출하는 잔류자기 측정 장치일 수 있다. 그러나 각각의 측정 장치(7, 8)는 자신에 의해 관찰되는 스트립 재료(6)의 기계적 특성들의 직접 또는 간접적 측정을 가능하게 하는 각각 또 다른 유형의 측정 장치일 수도 있다.
바람직하게는 도 1의 부분도들 a) ~ e)에 도시된 생산 라인(1)은 강재 또는 알루미늄 재료를 위한 연속 어닐링 및/또는 아연 도금 라인이다.
부분도 a)에 도시된 실시예의 경우, 하나의 측정 장치(7)만이 어닐링 또는 열처리로(2)와 롤링 스탠드(3) 사이에 배치되며, 상기 측정 장치는 제어 회로(9)를 통해 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로, 및 여기서는 특히 노 개회로 제어부로 피드백한다.
부분도 b)에 따르는 실시예에서는, 스트립 재료(6)의 가공 방향(5)에서 기계적 가공 유닛들의 하류에, 그에 따라 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)의 하류에 제2 측정 장치(8)가 배치되며, 이 제2 측정 장치는 제어 회로(10)를 통해 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로로 피드백하면서 노(2)의 개회로 제어부뿐만 아니라 롤링 스탠드(3) 및/또는 블루밍 스탠드(4)의 개회로 제어부에도 작용한다.
부분도 c)에 따르는 실시예의 경우, 제1 측정 장치(7)는 어닐링 또는 열처리로(2)와 롤링 스탠드(3) 사이에, 그리고 제2 측정 장치(8)는 가공 방향(5)에서 블루밍 스탠드(4)의 하류에 배치된다.
폐회로 제어 유닛(18)은 측정 장치(7 및 8)로부터 측정값들을 수신한다. 측정값들은 제어 회로(11)의 범위에서 다시 어닐링로(2) 및 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)에 작용한다.
부분도(d)에 따르는 실시예에서, 제1 측정 장치(7)는 어닐링 또는 열처리로(2)와 롤링 스탠드(3) 사이에 배치될 뿐 아니라, 추가 측정 장치(17)도 스트립 재료 가공 방향(5)과 관련하여 어닐링 또는 열처리로(2)의 상류에 배치된다. 제어 회로(12)를 통해, 측정 장치(7 및 17)들로부터 폐회로 제어 유닛(18)으로 공급된 측정값들은 어닐링 또는 열처리로(2)의 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로로 피드백된다.
부분도 e)에 따르는 실시예에는, 제2 측정 장치(8)가 다시 스트립 재료 가공 방향(5)에서 블루밍 스탠드(4)의 하류에, 그리고 추가 측정 장치(17)는 어닐링 또는 열처리로(2)의 상류에 배치되어 있는 실시예가 도시되어 있다. 제2 측정 장치(8) 및 추가 측정 장치(17)로부터 폐회로 제어 유닛(18)으로 공급된 측정값들은 제어 회로(13)의 범위에서 어닐링 또는 열처리로(2), 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)의 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로들로 피드백된다.
미도시한 방식에서, 각각의 측정 장치로부터 각각 유도되는 제어 회로들과 제2 측정 장치(7) 및 제2 측정 장치(8) 또는 추가 측정 장치(17)의 연결은 도시된 영향과 다른 영향도 형성할 수 있다. 이렇게 예컨대 제1 측정 장치(7)뿐만 아니라 제2 측정 장치(8)도 노 개회로 제어부뿐만 아니라 개별 또는 모든 기계적 가공 유닛들의 개회로 제어부에도 작용할 수 있다. 동일한 방식으로, 폐회로 및/또는 개회로 제어 회로의 범위에서 개별 유닛들 또는 노로만 측정 장치들과 이 측정 장치들로 인한 제어 회로들의 부분적이기만 한 작용의 모든 생각할 수 있는 조합들도 생각해볼 수 있고, 그 역시도 가능하다.

Claims (23)

  1. 금속 재료를 가공하는 생산 라인(1)의 어닐링 또는 열처리로(2)를 개회로 또는 폐회로 제어로 제어하기 위한 장치로서, 상기 생산 라인은 어닐링 또는 열처리로(2)와, 스트립 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 하류에 배치되어 있는 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)와, 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성들을 재현하거나 또는 반영하는 측정값의 온라인 모니터링을 연속 실행하여 데이터 전송 신호로서 상기 측정값을 폐회로 또는 개회로 제어 유닛(18)으로 전송함으로써 생산 라인(1) 내에 위치하는 스트립 재료(6)의 하나 이상의 재료 특성을 검출하는 2개의 측정 장치들(7, 8, 17)을 포함하고, 어닐링 또는 열처리로(2), 2개의 측정 장치들(7, 8, 17) 및 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)는, 노 개회로 제어부의 범위에서 어닐링 또는 열처리로(2)를 폐회로 또는 개회로 제어로 제어하는 자동화된 공정 제어부의 폐회로 또는 개회로 제어 회로 내에서 상호 작용하고,
    하나의 측정 장치(7)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 바로 하류에 배치되어 있고, 하나의 측정 장치(8)는 스트립 가공 방향(5)에서 상기 블루밍 스탠드(4)의 하류에 배치되어 있고, 2개의 측정 장치들(7, 8)은 피드백 방식 또는 제어 회로(11)를 통해 노 개회로 제어부, 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)에 작용하거나 또는,
    하나의 측정 장치(17)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 상류에 배치되어 있고, 하나의 측정 장치(7)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 하류에 배치되어 있고, 2개의 측정 장치들(17, 7)은 피드백 방식 또는 제어 회로(12)를 통해 노 개회로 제어부, 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)에 작용하거나 또는,
    하나의 측정 장치(17)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 상류에 배치되어 있고, 하나의 측정 장치(8)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 블루밍 스탠드(4)의 하류에 배치되어 있고, 2개의 측정 장치들(17, 8)은 피드백 방식 또는 제어 회로(13)를 통해 노 개회로 제어부, 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)에 작용하는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 측정 장치(8)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 생산 라인(1)의 최종 기계적 가공 장치의 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 측정 장치(7, 8, 17)는 상기 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성들을 재현하거나 또는 반영하는 측정값을 실시간 온라인 측정을 이용하여 검출하는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성들을 재현하거나 또는 반영하는 측정값은 학습 방법의 범위에서 상기 폐회로 또는 개회로 제어 회로로 피드백되는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폐회로 또는 개회로 제어 회로는 자신의 내부에서 생성되거나 또는 저장된 노 모델 개회로 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폐회로 또는 개회로 제어 회로는 재료 모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 또는 복수의 노 매개변수는, 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 가열 또는 냉각 영역 내에서의 스트립 목표 온도, 이 스트립 목표 온도의 공정 범위, 스트립 속도, 이 스트립 속도의 공정 범위, 노 온도, 이 노 온도의 공정 범위, 노 온도 패턴, 노 출력, 냉각 속도, 냉각제 공급, 또는 냉각제 유형과 같은 값들 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 측정 장치(7, 8, 17)는 각각 측정값으로서 자기 변수를 검출하는 잔류자기 측정 장치인 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 강재 또는 알루미늄 재료를 위한 연속 어닐링 또는 아연 도금 라인의 구성요소인 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 장치.
  10. 금속 재료를 가공하는 생산 라인(1)의 어닐링 또는 열처리로(2)를 개회로 또는 폐회로 제어로 제어하기 위한 방법으로서, 상기 생산 라인은 어닐링 또는 열처리로(2)와, 스트립 재료 가공 방향(5)에서 어닐링 또는 열처리로의 하류에 배치되어 있는 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)와, 스트립 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 하류에 배치되어 있는 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)와, 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성들을 재현하거나 또는 반영하는 측정값의 온라인 모니터링을 연속 실행하여 데이터 전송 신호로서 상기 측정값을 폐회로 또는 개회로 제어 유닛(18)으로 전송함으로써 생산 라인(1) 내에 위치하는 스트립 재료(6)의 하나 이상의 재료 특성을 검출하는 2개의 측정 장치들(7, 8, 17)을 포함하고, 어닐링 또는 열처리로(2), 제공되어 어닐링 또는 열처리로의 하류에 연결되는 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4), 및 2개의 측정 장치들(7, 8, 17)은, 노 개회로 제어부의 범위에서 어닐링 또는 열처리로(2)를 개회로 또는 폐회로 제어로 제어하는 자동화된 공정 제어부의 폐회로 또는 개회로 제어 회로 내에서 상호 작용하고,
    하나의 측정 장치(7)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 바로 하류에 배치되어 있고, 하나의 측정 장치(8)는 스트립 가공 방향(5)에서 상기 블루밍 스탠드(4)의 하류에 배치되어 있고, 2개의 측정 장치들(7, 8)은 피드백 방식 또는 제어 회로(11)를 통해 노 개회로 제어부, 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)에 작용하고, 상기 측정 장치들(7, 8)에 의해 상기 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성들을 재현하거나 또는 반영하는 측정값이 온라인으로 검출되며, 이 측정값은 데이터 전송 신호로서 폐회로 또는 개회로 제어 유닛(18)으로 전송되거나 또는,
    하나의 측정 장치(17)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 상류에 배치되어 있고, 하나의 측정 장치(7)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 하류에 배치되어 있고, 2개의 측정 장치들(17, 7)은 피드백 방식 또는 제어 회로(12)를 통해 노 개회로 제어부, 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)에 작용하고, 상기 측정 장치들(17, 7)에 의해 상기 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성들을 재현하거나 또는 반영하는 측정값이 온라인으로 검출되며, 이 측정값은 데이터 전송 신호로서 폐회로 또는 개회로 제어 유닛(18)으로 전송되거나 또는,
    하나의 측정 장치(17)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 어닐링 또는 열처리로(2)의 상류에 배치되어 있고, 하나의 측정 장치(8)는 스트립 재료 가공 방향(5)에서 상기 블루밍 스탠드(4)의 하류에 배치되어 있고, 2개의 측정 장치들(17, 8)은 피드백 방식 또는 제어 회로(13)를 통해 노 개회로 제어부, 하나 이상의 롤링 스탠드(3) 및 블루밍 스탠드(4)에 작용하고, 상기 측정 장치들(17, 8)에 의해 상기 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성들을 재현하거나 또는 반영하는 측정값이 온라인으로 검출되며, 이 측정값은 데이터 전송 신호로서 폐회로 또는 개회로 제어 유닛(18)으로 전송되는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스트립 재료(6)의 기계적 재료 특성들을 재현하거나 또는 반영하는 측정값은 실시간 온라인 측정에 의해 검출되고, 학습 방법의 범위에서 상기 폐회로 또는 개회로 제어 회로로 피드백되는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 방법은 제1항 또는 제2항에 따르는 장치에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 생산 라인의 어닐링 또는 열처리로의 개회로 또는 폐회로 제어 방법.
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