KR102019165B1 - 개루프 및/또는 폐루프 방식의 야금 설비 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 야금 설비(12)를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 야금 설비(12)의 간단하고 견고하면서도 경제적인 개루프 및/또는 폐루프 제어를 가능하게 하기 위해, 본 발명의 제안에 따라서, 상기 방법은 - 설비(12)를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계의 실행 후에 금속 제품의 금속 미세조직을 검출하는 단계(단계 24)와; - 각각 검출된 금속 미세조직을 특징짓는 적어도 하나의 미세조직 특성을 생성하는 단계(단계 25)와; - 적어도 하나의 사전 설정된 한계 기준과 각각 생성된 미세조직 특성을 비교하는 단계(단계 26)와; - 오직 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때에만 설비(12)를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계에 후속하는 추가 가공 단계(27)를 실행하는 단계를; 포함한다.
Description
본 발명은 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 야금 설비를 제어하기 위한 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램, 데이터 저장 매체 및 컴퓨터 시스템에도 관한 것이다.
기술 및 공학에서의 진보와 더불어, 각각 이용되는 강종들에 대한 요구들도 점점 더 높아지고 있다. 이런 요구들에 따르기 위해, 완성된 최종 제품의 기계적 특성들을 대폭 향상시키기 위해, 강재 제조 동안, 소정의 사전 정의된 계획들에 따라서 예컨대 금속 제품들의 압연 공정과 같은 최첨단 공정들을 실행되도록 허용하는 계산 모델들이 이용된다. 이 경우, 개별 공정 단계들의 시작점 및 종료점은 결정적으로 가공할 재료 내에서 진행되는 미세조직 변화(microstructure change)에 따른다.
가공할 재료 내에서 진행되는 미세조직 변화는 예시로서 강판의 열 기계적 압연 공정 및 이에 수반되는 미세조직 변화를 예시로 도시하고 있는 도 1에 따라서 설명된다.
도 1에 도시된 압연 공정은 복수의 단계로 진행되며, 이 단계들 사이에서는 노 내에서 앞서 재가열된 슬래브가 냉각되어야 한다. 높은 온도 조건에서 제1 압연 단계 또는 제1 열 기계적 압연 공정 후에, 금속 미세조직 또는 오스테나이트는 재결정화된다. 이에 이어서, 신속한 결정립 조대화(grain coarsening)가 수행된다. 상기 제1 압연 단계는 통상 성형 목적을 위해 이용된다. 이에 후속하여 상대적으로 더 낮은 온도에서 수행되는 추가 압연 공정, 또는 추가의 열 기계적 압연 공정 후에, 금속 미세조직 또는 오스테나이트는 더욱 미세한 결정립으로 재결정화된다. 이에 이어지는 결정립 조대화는 상대적으로 더 낮은 온도로 인해 매우 느려진다.
결정적인 변형은 Tnr 온도와 Ar3 온도 사이의 온도 범위에서 수행된다. 이 경우, Tnr은 그 미만에서 재결정화가 매우 지연되는 온도이며, Ar3은 페라이트의 형성이 시작되는 온도이다. 재료는 상기 온도 범위에서 더 이상 동적으로 재결정화될 수 없기 때문에, 금속 미세조직이 복원되지 않으면서, 다수의 압연 패스(rolling pass)의 변형 작용이 누적될 수 있다. 따라서 강하게 신장되어 팬케이크(pancake) 유형으로 압연된 오스테나이트 결정립들(austenite grain)이 발생하며, 이런 오스테나이트 결정립들은 페라이트 형성을 위한 많은 시드(seed)를 포함한다["팬케이킹(pancaking)"으로도 지칭됨]. 그러므로 이에 이어서 온도(Ar3) 미만으로의 냉각 동안 특히 미세한 페라이트 금속 미세조직이 형성된다.
Tnr 온도와 Ar3 온도 사이의 온도 범위는 상대적으로 작다. 열 기계적 압연 동안 상기 온도 범위를 더 신뢰성 있도록 하기 위해, 상기 온도 범위는 통상적으로 예컨대 니오븀을 합금화하는 것을 통해 확대될 수 있다. Tnr 온도와 Ar3 온도 사이의 온도 범위에 영향을 미치는 다양한 합금 원소들의 폭넓은 선택과 공정 중에 통상적으로 발생하는 변동은 구조 변화 시점들을 정확하게 결정하지 못하게 하고, 그 결과로 완성된 최종 제품의 기계적 특성들의 설정에서 부분적으로 큰 불확실성을 야기한다.
이와 동일한 사항은 Ar3 온도 미만의 온도 범위에 대해서도 적용된다. 다단계식 압연 공정들에서는, 오스테나이트가 개별 압연 단계들 사이에서 유지될 때 혼합된 결정립 크기들(grain size)을 갖는 미세조직으로 재결정화되는 점을 방지해야만 한다. 이처럼 원하지 않는 혼합 미세조직은 후속하는 압연 단계들에서 더 이상 완전하게 제거될 수 없으며, 그리고 완성된 최종 제품의 낮은 점성 특성을 야기한다. 또한, 압연 공정은 상기 낮은 온도 범위에서 파괴 거동이 좋지 못한 거친 페라이트 결정립(ferrite grain)을 야기할 수 있는데, 그 이유는 페라이트가 상대적으로 낮은 온도에서 재결정화되기 때문이다. 이를 통해, 압연 제품의 열 기계적 처리의 효과는 사라질 수도 있다. 그로 인해, 그리고 ("강도 증대용 냉간 변형"으로도 지칭되는) 페라이트 변형을 포함한 경화 압연(hardening rolling)이 의도되는 경우, 최저 허용 압연 온도는 통상 금속 제품의 에지 온도를 통해 결정된다.
다단계 압연 공정에 이어서, 더욱 광범위한 결정립 미세화를 위해, 그리고 예컨대 베이나이트 및 마르텐사이트처럼 강도 증대용 미세조직 상들(microstructure phase)의 생성을 위해, 빈번하게 압연 제품의 냉각을 가속화한다. 이 경우, 냉각 시작점을 정확하게 제대로 결정하는 것도 동일한 방식으로 중요하며, 아직 오스테나이트 결정립이 다시 성장하기 시작하기 전에, 냉각은 최대한 정확하게 백 퍼센트 재결정화 후에 개시되어야 한다.
상술한 사항의 결과로, 재결정화 및 변태와 같은 미세조직 변화의 시작 시점들 및 종료 시점들뿐 아니라, 예컨대 잔류 오스테나이트처럼 그에 상응하게 아직 변동되지 않거나 이미 변동된 미세조직들의 비율과, 경우에 따라서는 결정립 크기의 정확한 측정은 압연 공정 최적화를 위해 매우 중요하다.
WO 2004/050923 A1로부터는, 변형, 냉각 및/또는 열처리를 위한 야금 설비의 개루프 또는 폐루프 방식의 공정 제어를 위한 방법이 공지되어 있으며, 이런 방법은 공정 모델을 기초로 한다. 그리고 온라인에서 가공할 금속 제품의 금속 미세조직에 대해 유의적인 값이 검출되며, 이 값에 따라서는 공정 모델, 예컨대 패스 스케줄 모델 또는 냉각 구역 모델의 동적 온라인 적응(dynamic online adaptation)이 실행된다.
본 발명의 과제는, 야금 설비의 간단하고 견고하면서도 경제적인 개루프 및/또는 폐루프 제어를 가능하게 하는 것에 있다.
상기 과제는 독립 청구항들을 통해 해결된다. 바람직한 구현예들은 특히 각각 개별적으로 고려되거나, 또는 서로 다양하게 조합되어 본 발명의 일 양태를 나타낼 수 있는 종속 청구항들 내에 명시되어 있다.
개루프 및/또는 폐루프 방식으로 야금 설비를 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법은 하기 단계들을 포함한다.
- 설비를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계의 실행 후에 금속 제품의 금속 미세조직을 검출하는 단계;
- 각각 검출된 금속 미세조직을 특징짓는 적어도 하나의 미세조직 특성을 생성하는 단계;
- 적어도 하나의 사전 설정된 한계 기준과 각각 생성된 미세조직 특성을 비교하는 단계; 및
- 오직 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때에만, 설비를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계에 후속하는 추가 가공 단계를 실행하는 단계.
본 발명에 따라서, 가공할 금속 제품은, 금속 제품의 금속 미세조직이 추가 가공 단계의 실행을 위해 최적의 상태일 때, 또는 추가 가공 단계의 사전 설정된 매개변수들, 특히 고정된 매개변수들의 고려하에 추가 가공 단계의 실행 후에 금속 제품의 의도되는 특성들을 달성할 때에만, 비로소 추가 가공 단계로 공급된다. 그에 따라, WO 2004/050923 A1에서처럼, 각각 존재하는 금속 미세조직에 온라인으로 동적으로 공정 모델을 매칭시킬 필요는 없다. 다시 말해, 본 발명에 따라서는 공정 모델의 재수정을 실행하지 않아도 된다. 그 대신, 정해진 공정 모델은 변경 없이 유지될 수 있다. 이론상 완전히 공정 모델 없이도 압연을 실행할 수도 있다. 그 결과, WO 2004/050923 A1에 비해, 야금 설비의 분명하게 더 간단하고 더 견고하면서도 더 경제적인 개루프 및/또는 폐루프 제어가 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 예컨대 까다로운 강종으로 이루어진 중강판(heavy plate)을 압연할 때 적용될 수 있다. 압연 공정 후에, 중강판은, 재료가 완전하게 변태될 수 있도록 요구하는 시간 동안 대기하기 위해, 냉각 전에 정지될 수 있다. 통상 상기 대기 시간은 제공되어 있는 공정 모델에 따라서 사전 계산되는데, 그 이유는 대개 측정 장치들이나 측정 방법들이 제공되어 있지 않기 때문이다. 제공되어 있는 공정 모델들을 통한 대기 시간의 통상적인 계산은 항상 적합한 것은 아니며, 그리고 일반적으로 동적 적응을 통해 금속 제품의 각각의 재료에 매칭되어야 한다. 이런 경우에, 변태 과정들의 사전 계산에서의 오류들은 완성된 금속 제품의 의도되지 않는 특성 조합을 야기할 수도 있다. 이와 달리, 본 발명에 따른 방법은, 변태 시간 간격 및 변태된 미세조직 성분의 정확한 결정을 가능하게 한다. 그에 따라, 가공 단계들의 기초가 되는 모델들의 동적 매칭을 요구하지 않으면서도, 추가 가공 단계들을 적시에, 또는 최적의 시간에 시작할 수 있다. 이는 완성된 최종 제품의 특성들의 실질적인 최적화뿐만 아니라 상대적으로 더 안정된 생산을 달성한다.
본 발명은, 상대적으로 짧은 박판들의 가공 동안, 예컨대 박판들의 길이가 냉각을 위해 이용되는 냉각 구역보다 더 짧을 때 특히 바람직하다. 이런 경우에, 냉각 구역 매개변수들의 종래의 변경은 의도되지 않을뿐더러 효과도 없다.
설비를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계의 실행 후에 금속 제품의 금속 미세조직을 검출하는 단계는, 하나, 2개 또는 그 이상의 검출 장치의 이용하에 수행될 수 있다. 금속 미세조직의 검출은 특별한 검출 방법으로만 결정되지 않는다. 금속 미세조직의 검출은 추가로 공정 모델들의 점검을 위해, 그리고 그 유효성의 증대를 위해 이용될 수 있다. 금속 미세조직을 검출하기 위해, 예컨대 변태 시작 시점, 변태 종료 시점, 잔류 오스테나이트 성분, 결정립 크기, 집합조직(texture) 등과 같은 매개변수들을 검출할 수 있다.
미세조직 특성은 단일의 값, 값들의 조합, 기능, 또는 금속 미세조직을 특징짓는 또 다른 미세조직 특성일 수 있다. 또한, 2개 이상의 상이한 미세조직 특성 역시도 하나의 검출된 금속 미세조직으로 생성될 수 있다.
한계 기준은 미세조직 특성에 상응하게 단일의 값, 값들의 조합, 기능 등일 수 있다. 예컨대 한계 기준은 한계값의 형태인 한계 기준을 상회하거나 하회하는 것을 통해 충족될 수 있다. 그 대안으로, 한계 기준은 미세조직 특성과 한계 기준 간의 동일성 또는 사전 설정된 유사도(similar degree)를 통해 충족될 수 있다. 한계 기준은 오프라인으로 사전 설정되거나 사전 계산될 수 있다.
사전 설정된 한계 기준과 각각 생성된 미세조직 특성의 비교를 통해, 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족하는지 그 여부, 또는 금속 제품이 추가 가공 단계로 공급될 수 있는지 그 여부가 결정된다.
금속 제품은 슬래브, 박판 등일 수 있다. 가공 단계는 예컨대 압연 공정, 냉각 공정 또는 가열 공정을 통해 제공될 수 있다.
상이한 시간에 금속 제품의 금속 미세조직을 검출하는 것을 통해, 통상 금속 제품들의 처리 및 가공의 실행을 위해 이용되는 사전 설정된 계산 모델의 점검 또는 최적화가 가능하다. 특히 상기 계산 모델의 처리 시작 시점이 최적으로 선택되었는지 그 여부를 점검할 수 있다. 만일 최적으로 선택되지 않았다면, 계산 모델은 수정되고 최적화될 수 있다.
바람직한 구현예에 따라서, 금속 미세조직의 검출은, 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때까지, 연속해서, 또는 사전 설정된 시간 간격들로 수행된다. 이는, 금속 미세조직이 추가 가공 단계를 위해 최적인 상태를 보유하게 될 때까지, 금속 미세조직의 모니터링을 가능하게 한다. 사전 설정된 시간 간격들로 반복되는 금속 미세조직의 검출은 금속 미세조직의 연속적인 검출에 비해 데이터 처리를 감소시킨다. 시간 간격들은 각각의 적용 사례에 매칭될 수 있다. 특히 시간 간격들은 상응하는 검출 주기에 걸쳐서 동일하게 유지되거나, 또는 변경될 수 있으며, 예컨대 단축될 수 있다.
추가의 바람직한 구현예에 따라서, 금속 미세조직의 검출은 초음파의 이용하에 수행된다. 상응하는 비접촉식 초음파 검출은 예컨대 금속 제품의 잔류 자화(remnant magnetism)의 측정을 이용한 검출과 달리 임의의 제품 두께에서, 예컨대 수백 밀리미터까지의 제품 두께에서 이용될 수 있다. 초음파 검출을 위해, 적어도 하나의 전자기 초음파 트랜스듀서(EMAT) 또는 레이저-초음파 방법(LUS)을 이용할 수 있다. 금속 제품 내에서 진행되는 금속 미세조직의 변화는 초음파 신호의 시간 곡선 및 진폭에서 검출될 수 있는데, 그 이유는 도 3 및 도 4에 예시된 것처럼 재결정 동안의 미세조직 미세화 및 변태 동안의 결정 격자 변화가 초음파 속도 및 초음파 감쇠의 특성곡선에서 그에 상응하는 변화를 야기하기 때문이다. 변태된 미세조직 성분의 체적 분율은 마찬가지로 초음파 신호로부터 결정될 수 있다. 그 외에도, 초음파를 이용한 결정립 크기 측정도 가능하다.
추가의 바람직한 구현예에 따라서, 금속 제품의 적어도 하나의 추가 매개변수가 검출된다. 예컨대 금속 제품의 온도, 금속 제품의 두께 등이 검출될 수 있다. 금속 제품의 적어도 하나의 추가 매개변수의 고려를 통해, 생성되는 미세조직 특성의 정밀도는 증가될 수 있다.
본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 데이터 저장 매체에 저장된 프로그램 코드 수단을 포함하며, 이 프로그램 코드 수단은, 컴퓨터 또는 상응하는 처리 유닛 상에서 실행된다면, 컴퓨터 또는 상응하는 처리 유닛으로 하여금 전술한 구현예들 중 어느 하나의 구현예에 따르거나, 또는 이 구현예들의 임의의 조합 구성에 따르는 방법을 실행하게 한다. 컴퓨터 프로그램도 앞에서 방법과 관련하여 언급한 장점들을 그에 상응하게 제공한다.
본 발명에 따르는 데이터 저장 매체는 전술한 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 데이터 저장 매체도 앞에서 방법과 관련하여 언급한 장점들을 그에 상응하게 제공한다.
본 발명에 따른 컴퓨터 시스템 상에는 전술한 컴퓨터 프로그램이 로딩된다. 컴퓨터 시스템도 앞에서 방법과 관련한 언급한 장점들을 그에 상응하게 제공한다.
개루프 및/또는 폐루프 방식으로 야금 설비를 제어하기 위한 본 발명에 따른 시스템은
- 설비를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계의 실행 후에 금속 제품의 금속 미세조직을 검출하기 위한 적어도 하나의 검출 장치와;
- 검출 장치와 통신 기술로 연결될 수 있으면서 각각 검출된 금속 미세조직을 특징짓는 적어도 하나의 미세조직 특성을 생성하기 위한 적어도 하나의 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치를; 포함하며,
- 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치는, 적어도 하나의 사전 설정된 한계 기준과 각각 생성된 미세조직 특성을 비교하도록 구성되며; 그리고
- 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치는, 가공 단계에 후속하여 설비를 이용하여 금속 제품 상에서 수행되는 추가 가공 단계가 오직 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때에만 실행되도록, 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 설비를 제어하도록 구성된다.
본원의 시스템도 앞에서 방법과 관련하여 언급한 장점들을 그에 상응하게 제공한다. 검출 장치는 롤 스탠드의 상류 또는 하류에서 롤러 컨베이어 내에서 보관 측선부(storage siding)("셔틀") 상에, 또는 야금 설비의 냉각 구역 내에 배치될 수 있다. 본원의 시스템은, 동일하게, 또는 상이하게 형성되어 야금 설비의 다양한 위치들에 배치되는 2개 이상의 검출 장치 역시도 포함할 수 있다. 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치는 개루프 또는 폐루프 설비 제어부를 통해 형성될 수 있거나, 또는 그와 별도로 배치될 수 있다. 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치는 한계 기준과 미세조직 특성을 비교하기 위해 평가 소프트웨어를 포함한 처리 유닛과 사전 설정된 한계 기준을 포함한 메모리 유닛을 포함할 수 있다. 기존 야금 설비에도 본원의 시스템이 개장될 수 있다.
바람직한 구현예에 따라서, 검출 장치 및 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치는, 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때까지, 연속해서, 또는 사전 설정된 시간 간격들로 금속 미세조직의 검출을 실행하도록 구성된다. 본 구현예도 앞에서 본원의 방법의 상응하는 구현예와 관련하여 결부되는 장점들을 그에 상응하게 제공한다.
추가의 바람직한 구현예에 따라서, 검출 장치는 적어도 하나의 초음파 센서, 특히 전자기 초음파 센서(EMAT, EMUS)를 포함한다. 본 구현예도, 앞에서 본원의 방법의 상응하는 구현예와 관련하여 결부되는 장점들을 그에 상응하게 제공한다.
바람직하게 검출 장치는 레이저-초음파 방법을 실행하도록 구성된다.
추가의 바람직한 구현예에 따라서, 시스템은 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치와 통신 기술로 연결될 수 있으면서 금속 제품의 적어도 하나의 매개변수를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 유닛을 포함한다. 본 구현예도, 앞에서 본원의 방법의 상응하는 구현예와 관련하여 언급한 장점들을 그에 상응하게 제공한다. 센서 유닛은 예컨대 피로미터(pyrometer) 등으로서 형성될 수 있다.
하기에서, 본 발명은 첨부한 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들에 따라서 예시로서 설명되며, 하기에서 설명되는 특징들은 각각 그 개별적으로뿐만 아니라 서로 다양하게 조합되어서도 본 발명의 일 양태를 나타낼 수 있다.
도 1은 예시에 따른 열 기계적 압연 공정에 대한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템에 대한 일 실시예를 도시한 개략도이다.
도 3은 온도 변화 동안 초음파 속도의 변화에 대한 그래프이다.
도 4는 시간에 걸친 초음파 감쇠의 변화에 대한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법에 대한 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템에 대한 일 실시예를 도시한 개략도이다.
도 3은 온도 변화 동안 초음파 속도의 변화에 대한 그래프이다.
도 4는 시간에 걸친 초음파 감쇠의 변화에 대한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법에 대한 일 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 1에는, 예시에 따른 다단계 열 기계적 압연 공정에 대한 그래프가 도시되어 있다. 도 1에는, 다양한 온도들 및 시간들에서 각각 존재하는 금속 미세조직과 관련한 5개의 부분도(1 내지 5)가 도시되어 있다. 부분도 1에는, 강판의 재가열 후에 제공될 수 있는 것과 같은 금속 미세조직이 도시되어 있다. 금속 미세조직 내에는, 약 100 내지 200㎛의 결정립 크기를 갖는 오스테나이트(γ-철)가 존재한다. 온도(Tnr)를 상회하는 높은 온도에서 곡선(7)의 벌레 모양 섹션(6)을 통해 예시된 열 기계적 압연 공정의 실행 후에, 오스테나이트는 재결정화된다. 그 다음, 금속 미세조직 내에서는, 부분도 2에 상응하게, 약 50㎛의 결정립 크기를 갖는 오스테나이트가 존재한다. 온도(Tnr) 안팎의 상대적으로 더 낮은 온도에서 곡선(7)의 벌레 모양 섹션(8)을 통해 예시된 추가의 열 기계적 압연 공정의 실행 후에는, 부분도 3에 도시된 것처럼, 오스테나이트 또는 금속 미세조직은 약 30㎛의 결정립 크기를 갖는 미세 결정립으로 재결정화된다. 온도(Ar3) 안팎의 훨씬 더 낮은 온도에서 곡선(7)의 벌레 모양 섹션(9)을 통해 예시된 추가의 열 기계적 압연 공정의 실행 후에, 부분도 4에 도시되어 있고 α 페라이트 형성을 위한 많은 시드를 포함하는 것과 같은 "팬케이크 유형으로" 압연된 오스테나이트 결정립들이 생성된다. 이 경우, 결정립 크기는 약 10 내지 15㎛의 영역 이내이다. 온도(Ar1) 안팎의 훨씬 더 낮은 온도에서 곡선(7)의 벌레 모양 섹션(10)을 통해 예시된 추가의 열 기계적 압연 공정의 실행 후에는, 부분도 5에 도시된 것처럼 금속 미세조직 내에 훨씬 더 미세한 결정립이 발생한다. 온도(Tnr)를 초과한 온도에서는 오스테나이트의 재결정화가 일어난다. 온도(Ar3)와 온도(Tnr) 사이에서는 오스테나이트의 재결정화가 강하게 감속되며, 이는 결정립 조대화를 저지한다. 온도(Ar1)와 온도(Tr3) 사이에서는 오스테나이트와 α 페라이트로 이루어진 혼합 조직이 존재한다. 온도(Tr1)를 하회한 온도에서 금속 미세조직 내에는 단지 α 페라이트만이 존재한다.
도 2에는, 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 야금 설비(12)를 제어하기 위한 본 발명에 따른 시스템(11)에 대한 일 실시예가 개략도로 도시되어 있다. 여기서는, 야금 설비(12) 중 롤 스탠드(13), 롤러 컨베이어(14), 보관 측선부(15) 및 냉각 구역(16)이 도시되어 있다. 미도시한 가공할 금속 제품의 이동 방향은 화살표(17)를 통해 예시되어 있다.
시스템(11)은 설비(12)의 롤 스탠드(13)를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계의 실행 후에 금속 제품의 금속 미세조직을 검출하기 위한 적어도 하나의 검출 장치(18)를 포함한다. 도 2에는, 각각 하나의 검출 장치(18)가 배치될 수 있는 3개의 가능한 위치가 도시되어 있다. 또한, 단지 도시된 위치들 중 하나의 위치에 배치되는 하나의 검출 장치(18)만이 제공될 수도 있다.
또한, 시스템(11)은 적어도 하나의 검출 장치(18)와 통신 기술로 연결되어 각각 검출된 금속 미세조직을 특징짓는 적어도 하나의 미세조직 특성을 생성하기 위한 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)도 포함한다. 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)는 적어도 하나의 사전 설정된 한계 기준과 각각 생성된 미세조직 특성을 비교하도록 구성된다. 그 외에도, 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)는, 롤 스탠드(13)로 실행된 가공 단계에 후속하여 설비(12)의 냉각 구역(16)을 이용하여 금속 제품 상에서 수행되는 추가 가공 단계가 오직 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때에만 실행되도록, 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 설비(12)를 제어하도록 구성된다.
적어도 하나의 검출 장치(18) 및 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)는, 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때까지, 연속해서, 또는 사전 설정된 시간 간격들로 금속 미세조직의 검출을 실행하도록 구성된다. 검출 장치(18)는 적어도 하나의 미도시한 초음파 센서를 포함하여 레이저-초음파 방법을 실행하도록 구성될 수 있다.
도 3에는, 온도 변화 동안 초음파 속도(v)의 변화에 대한 그래프가 도시되어 있으며, 초음파의 속도(v)는 온도(T)에 대해 도시되어 있다. 곡선(20)은 온도(T)에 대한 속도(v)의 의존성을 도시하고 있으며, 속도(v)는 온도(T)가 감소함과 더불어 상승한다. 곡선(20)은, α 페라이트로 이루어지는 오스테나이트의 변태에 관련하는 섹션(21)을 포함한다.
도 4에는, 시간(t)에 걸친 초음파 감쇠(D)의 변화에 대한 그래프가 도시되어 있다. 곡선(22)은 시간(t)에 대한 감쇠(D)의 의존성을 도시하고 있다. 곡선(22)은, 오스테나이트의 재결정화 및 이에 수반되는 결정립 미세화 동안 감쇠(D)의 감소에 관련하는 섹션(23)을 포함한다.
도 5에는, 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 야금 설비를 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법에 대한 일 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 단계 24에서, 설비를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계의 실행 후에 금속 제품의 금속 미세조직이 검출된다. 단계 25에서, 각각 검출된 금속 미세조직으로부터, 각각 검출된 금속 미세조직을 특징짓는 적어도 하나의 미세조직 특성이 생성된다. 단계 26에서, 각각 생성된 미세조직 특성은 적어도 하나의 사전 설정된 한계 기준과 비교된다. 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족한다면, 가공 단계에 후속하는 추가 가공 단계(27)가 금속 제품 상에서 설비에 의해 실행된다. 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족하지 못한다면, 화살표(28)에 따라서 다시 단계 24로 이동한다. 이런 절차는, 각각 생성된 미세조직 특성이 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때까지 계속 진행된다.
1: 부분도
2: 부분도
3: 부분도
4: 부분도
5: 부분도
6: 섹션
7: 곡선
8: 섹션
9: 섹션
10: 섹션
11: 시스템
12: 설비
13: 롤 스탠드
14: 롤러 컨베이어
15: 보관 측선부
16: 냉각 구역
17: 화살표
18: 검출 장치
19: 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치
20: 곡선
21: 섹션
22: 곡선
23: 섹션
24: 단계
25: 단계
26: 단계
27: 가공 단계
28: 화살표
2: 부분도
3: 부분도
4: 부분도
5: 부분도
6: 섹션
7: 곡선
8: 섹션
9: 섹션
10: 섹션
11: 시스템
12: 설비
13: 롤 스탠드
14: 롤러 컨베이어
15: 보관 측선부
16: 냉각 구역
17: 화살표
18: 검출 장치
19: 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치
20: 곡선
21: 섹션
22: 곡선
23: 섹션
24: 단계
25: 단계
26: 단계
27: 가공 단계
28: 화살표
Claims (12)
- 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 야금 설비(12)를 제어하기 위한 방법에 있어서,
- 상기 설비(12)를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계의 실행 후에 상기 금속 제품의 금속 미세조직을 검출하는 단계와;
- 각각 검출된 금속 미세조직을 특징짓는 적어도 하나의 미세조직 특성을 생성하는 단계와;
- 적어도 하나의 사전 설정된 한계 기준과 상기 각각 생성된 미세조직 특성을 비교하는 단계와;
- 오직 상기 각각 생성된 미세조직 특성이 상기 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때에만, 상기 설비(12)를 이용하여 상기 금속 제품 상에서 상기 가공 단계에 후속하는 추가 가공 단계(27)를 실행하는 단계를; 포함하고,
상기 금속 미세조직의 검출은, 상기 각각 생성된 미세조직 특성이 상기 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때까지, 연속해서, 또는 사전 설정된 시간 간격들로 수행되는 것을 특징으로 하는 개루프 및/또는 폐루프 방식의 야금 설비 제어 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 금속 미세조직의 검출은 초음파의 이용하에 수행되는 것을 특징으로 하는 개루프 및/또는 폐루프 방식의 야금 설비 제어 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 제품의 적어도 하나의 추가 매개변수가 검출되는 것을 특징으로 하는 개루프 및/또는 폐루프 방식의 야금 설비 제어 방법.
- 컴퓨터 판독 가능 데이터 저장 매체 상에 저장된 프로그램 코드 수단들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 프로그램 코드 수단들은, 컴퓨터 또는 상응하는 처리 유닛 상에서 실행될 때, 상기 컴퓨터 또는 상기 상응하는 처리 유닛으로 하여금 제1항에 따르는 방법을 실행하게 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 데이터 저장 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
- 제5항에 따르는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 저장 매체.
- 제5항에 따르는 컴퓨터 프로그램이 그 상에 로딩되는 컴퓨터 시스템.
- 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 야금 설비(12)를 제어하기 위한 시스템(11)으로서,
- 상기 설비(12)를 이용하여 금속 제품 상에서 가공 단계의 실행 후에 상기 금속 제품의 금속 미세조직을 검출하기 위한 적어도 하나의 검출 장치(18)와;
- 상기 검출 장치(18)와 통신 기술로 연결될 수 있으면서 상기 각각 검출된 금속 미세조직을 특징짓는 적어도 하나의 미세조직 특성을 생성하기 위한 적어도 하나의 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)를; 포함하는 상기 시스템에 있어서,
- 상기 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)는 적어도 하나의 사전 설정된 한계 기준과 상기 각각 생성된 미세조직 특성을 비교하도록 구성되며;
- 상기 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)는, 상기 가공 단계에 후속하여 상기 설비(12)에 의해 상기 금속 제품 상에서 수행되는 추가 가공 단계(27)가 오직 상기 각각 생성된 미세조직 특성이 상기 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때에만 실행되도록, 개루프 및/또는 폐루프 방식으로 상기 설비(12)를 제어하도록 구성되고; 그리고
상기 검출 장치(18) 및 상기 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)는, 상기 각각 생성된 미세조직 특성이 상기 사전 설정된 한계 기준을 충족할 때까지, 연속해서, 또는 사전 설정된 시간 간격들로 상기 금속 미세조직의 검출을 실행하도록 구성되는; 것을 특징으로 하는 개루프 및/또는 폐루프 방식의 야금 설비 제어 시스템(11). - 삭제
- 제8항에 있어서, 상기 검출 장치(18)는 적어도 하나의 초음파 센서, 또는 전자기 초음파 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 개루프 및/또는 폐루프 방식의 야금 설비 제어 시스템(11).
- 제10항에 있어서, 상기 검출 장치(18)는 레이저-초음파 방법을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 개루프 및/또는 폐루프 방식의 야금 설비 제어 시스템(11).
- 제8항에 있어서, 상기 개루프 및/또는 폐루프 제어 장치(19)와 통신 기술로 연결될 수 있으면서 상기 금속 제품의 적어도 하나의 추가 매개변수를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 유닛을 특징으로 하는 개루프 및/또는 폐루프 방식의 야금 설비 제어 시스템(11).
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