KR102141427B1 - 기결정 유형의 피가공재 제조 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제트 노즐 어셈블리(14)에 상대적으로 이동 방향(X)으로 이동되는 피가공재(12)에서 스케일 제거하기 위한 장치(10) 및 그 방법에 관한 것이며, 피가공재(12)에서 스케일 제거하기 위해 액체(18), 특히 물이 제트 노즐(16)들에서부터 고압하에 피가공재(12)의 표면(20) 상으로 분사된다. 제어 장치(22)는 시그널링의 측면에서 데이터 메모리(21)와 연결되며, 데이터 메모리(21) 내에는 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는, 바람직하게는 다수의 기결정 유형에 따르는 피가공재(12)에서 스케일 제거하기 위한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장되어 있다. 제트 노즐(16)들에서부터 방출되는 액체(18)를 통해 피가공재의 표면(20)으로 공급되는 비에너지 투입량은, 제어 장치(22)에 의해, 피가공재의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터에 따라서 개루프 모드로 제어되며, 바람직하게는 폐루프 모드로 제어된다.

Description

기결정 유형의 피가공재 제조 장치 및 그 방법
본 발명은, 청구항 제1항의 전제부에 따르는, 기결정 유형(predetermined type)의 피가공재(workpiece)를 제조하기 위한 장치, 그리고 청구항 제8항의 전제부에 따르는 상응하는 방법에 관한 것이다. 피가공재는 특히 열간압연 스톡(hot-rolled stock)이다.
종래 기술에 따라서, 피가공재들에서, 특히 열간압연 스톡에서 스케일 제거하기 위해, 피가공재의 표면 상으로 물을 고압하에 분사하는 점은 공지되어 있다. 피가공재의 표면에서 완전한 스케일 제거를 위해, 고압 분사수는 일반적으로 스케일 제거 장치의 복수의 노즐에서부터 분출된다. 이와 관련하여, 열간 압연기의 경우, 압연 스톡의 표면에서 스케일의 제거, 다시 말하면 철 산화물로 이루어진 오염물들의 제거를 위해 제공되는 어셈블리 그룹이 스케일 제거 장치로서 지칭된다.
종래 기술에 따라서, 피가공재를 제조하기 위한 생산 설비는, 종래, 피가공재의 스케일 제거를 위해 일정하게 사전 정착되어 생산 설비의 작동 중에도 변함이 없는 작동 값이 설정되는 방식으로 작동된다. 상기 작동 방식의 단점은, 그에 상응하면서 최대로 가능한 스케일 제거를 달성하기 위해, 고압수가 항상 최대 압력으로 스케일 제거 장치로 공급된다는 점에 있다. 이는, 예컨대 높은 탄소 함량 및/또는 적은 농도의 합금 원소들을 함유하여 간단하게 스케일 제거할 강종들의 경우, 불필요하게 높은 에너지 요구량 및 이용되는 고압 수량(high-pressure water quantity)을 야기한다. 또 다른 단점은, 특히 간단하게 스케일 제거할 강종들의 경우, 스케일 제거 장치의 방금 전에 상술한 작동 방식을 통해 피가공재의 온도가 필요한 정도를 넘어서 감소되고, 이는, 결과적으로, 만일 피가공재가 스케일 제거 후에 추가 가공 단계들의 준비를 위해 필요한 경우 재가열된다면, 다시금 다량의 가열 에너지를 필요하게 한다는 점에 있다. 이와 동일하게, 선행하는 가열 공정의 온도 제어 역시도 저하되는데, 그 이유는 압연 스톡이 너무 높게 또는 강하게 가열되었으며, 이는 다시금 증가되는 스케일 형성을 야기하기 때문이다. 생산 설비의 종래의 변함없는 작동을 통해, 스케일 제거 공정은 종래 공지된 열처리 공정 모델들(thermal process model)에서 동적 구성요소로서 고려되지 않았다.
종래 생산 설비들에서 이용되는 공지된 공정 모델들은 통상적으로 생산 설비에서 성형 기술적 및/또는 열적 공정들을 폐루프 모드 및 개루프 모드로 제어한다. 이 경우, 성형 기술적 공정 모델들은, 대개 최적의 스트립 기하구조를 달성하고자 하는 목표로, 패스 스케줄 설계(pass schedule design) 및 기술적 폐루프 제어(technological closed-loop control)를 통해 작용한다. 열처리 공정 모델들은 목표하는 가열 및 냉각 공정들을 통한 미세 구조들(microstructure)의 설정 및 폐루프 제어에 이용된다.
본 발명의 과제는, 최적의 생산 결과가 유지되면서, 피가공재에서 스케일 제거 동안 에너지 사용의 최소화 및 최소의 온도 감소가 달성되는 정도로, 간단한 수단들을 이용하여 피가공재의 스케일 제거를 최적화하는 것에 있다.
상기 과제는 청구항 제1항에 명시된 특징들을 갖는 장치를 통해, 그리고 청구항 제8항에 따른 방법을 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 정의되어 있다.
본 발명에 따른 장치는, 기결정 유형의 피가공재, 특히 열간압연 스톡을 제조하기 위해 이용되며, 그리고 결과적으로 피가공재에서 스케일 제거하기 위해 액체, 특히 물이 그로부터 피가공재의 표면 상으로 고압하에 방출될 수 있게 하는 복수의 제트 노즐을 구비한 적어도 하나의 제1 제트 노즐 어셈블리; 및 제어 장치;를 포함하며, 시그널링(signaling)의 측면에서 제어 장치와 연결되는 데이터 메모리가 제공된다. 상기 데이터 메모리 내에는 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 피가공재에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장되어 있다. 스케일 제거를 위해 제트 노즐들에서부터 분사되는 액체를 통해 피가공재의 표면으로 공급되는 비에너지 투입량(specific energy input)은, 제어 장치에 의해, 피가공재의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터에 따라서, 비에너지 투입량 및 이와 결부되어 피가공재에 대한 온도 감소가 각각 최솟값을 취하는 방식으로 개루프 모드로 제어될 수 있으며, 바람직하게는 폐루프 모드로 제어될 수 있다.
또한, 본 발명은, 동일한 방식으로, 복수의 제트 노즐을 포함하는 적어도 하나의 제1 제트 노즐 어셈블리에 상대적으로 이동 방향을 따라서 이동되는 기결정 유형의 피가공재, 바람직하게는 열간압연 스톡을 제조하기 위한 방법 역시도 제공한다. 이런 경우, 결과적으로 피가공재에서 스케일 제거하기 위해, 제트 노즐들에서부터 액체, 특히 물이 고압하에 피가공재의 표면 상으로 분사된다. 제어 장치는 시그널링의 측면에서 데이터 메모리와 연결되며, 데이터 메모리 내에는 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 피가공재에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장되어 있다. 스케일 제거를 위해 제트 노즐들에서부터 분사되는 액체를 통해 피가공재의 표면으로 공급되는 비에너지 투입량은, 제어 장치에 의해, 피가공재의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터에 따라서, 비에너지 투입량 및 이와 결부되어 피가공재에 대한 온도 감소가 각각 최솟값을 취하는 방식으로 개루프 모드로 제어될 수 있으며, 바람직하게는 폐루프 모드로 제어될 수 있다.
본 발명은, 기결정 유형의 피가공재의 제조 동안, 종래 공지된 공정 모델들, 예컨대 성형 기술적 공정 모델들 및/또는 열처리 공정 모델들을 보충하는 신규 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 고려된다는 주요 지식을 기초로 한다. 상기 표면 처리 공정 모델 및 이를 위해 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 피가공재에 대해 제공되는 설정 데이터를 기반으로, 제트 노즐 어셈블리에서부터 방출되는 액체를 통해 피가공재의 표면으로 공급되는 비에너지 투입량은 항상 피가공재의 기결정 유형에 매칭되며, 그리고 제어 장치에 의해, 사전 설정된 정성적(qualitative) 스케일 제거 결과가 곧바로 달성될 때까지, 적합하게 개루프 모드로 제어되며, 바람직하게는 폐루프 모드로 제어된다. 스케일 제거의 각각의 작동 매개변수들에서 발생하는 피가공재의 냉각은 지속적으로 공정 모델로 공급된다. 다양한 강종들의 스케일 제거를 위해 필요한 세기들이 다양해지고 제트 노즐 어셈블리의 본 발명에 따른 개루프 제어/폐루프 제어에 따라서 비에너지 투입량이 변동됨에 따라 고압하에서 물의 분출을 통한 피가공재의 냉각율도 상이해진다.
표면 처리 공정 모델과, 이를 위해 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 피가공재에 대해 제공되는 설정 데이터를 통합시킴에 따라, 그 결과로, 전체 공정 모델, 특히 열처리 공정 모델 이내에서, 스케일 제거에 선행되거나 후행되는 공정 단계들의 사전 설정 및 제어는 새로 구성된다. 상기 공정 단계들은 특히 스케일 제거 공정에 선행되는 가열 장치의 제어, 및/또는 스케일 제거 공정에 후행되는 추가 가열 장치, 대개는 유도 가열 장치의 제어이다. 피가공재가 단지 적은 비에너지 투입량으로만 스케일 제거되기만 하면 되는 경우, 가열 장치의 온도는 감소될 수 있다. 피가공재가 상대적으로 더 높은 비에너지 투입량으로 스케일 제거되어야 하는 경우에는, 각각의 가열 장치의 온도 상승의 가능성이 가용하게 된다.
본 발명에 따른 방법 역시도 상기 방식으로 실행된다.
본 발명은, 바람직하게는 열간압연 스톡인 기결정 유형의 피가공재를 제조하기 위한 장치 및 그 방법을 제공한다. 본 발명의 범위에서, 생산 설비는, 피가공재에 대해 정성적으로 바로 충분한 스케일 제거 결과를 달성하고 그 결과에 따라 설비 개루프 제어를 위해 확장된 공정 모델을 통한 피가공재/열간압연 스트립의 냉각 효과를 이용하기 위해, 생산 설비의 작동 매개변수들이 바로 필요한 비에너지 투입량에 정확히 부합하게 개루프 모드로, 그리고/또는 폐루프 모드로 제어되는 방식으로 작동된다. 이런 경우, 표면 처리 공정 모델은, 사전 설정되고 일반적으로 스케일이 없는 표면을 획득할 목표로, 예컨대 피가공재에서 스케일 제거하기 위한 스케일 제거 장치 또는 제트 노즐 어셈블리의 개루프 및/또는 폐루프 제어에 영향을 미치며, 비에너지 투입량 및 이와 결부되는 온도 감소는 가능한 한 작게 설정되거나 폐루프 모드로 제어된다.
생산 설비는 예컨대 열간 압연기이다. 피가공재는 열간압연 스톡 또는 열간압연 스트립일 수 있다. 피가공재는 자신의 이동 방향에서 하나 또는 다수의 가열, 냉각, 스케일 제거 및 성형 공정으로 처리된다.
본 발명은, 기결정 유형의 피가공재를 제조할 때 상기 피가공재에서 스케일 제거하기 위한 적어도 하나의 제1 제트 노즐 어셈블리가 항상 예컨대 정해진 강종을 포함한 피가공재의 실제로 처리되는 유형에 매칭되어 작동된다는 장점을 달성한다. 이런 목적을 위해, 데이터 메모리 내에는 피가공재의 상기 정해진 유형에 대해 특히 표면 처리 공정 모델의 대응하는 설정 데이터가 저장되어 있다. 설정 데이터의 저장은, 사전 설정된 값들을 기반으로 저장될 수 있는 데이터뿐만 아니라, 모델의 범위에서 계산 과정들을 통해 연속해서 생성될 수 있는 데이터에도 관련된다. 그 다음, 상기 설정 데이터는 제어 장치에 의해 판독되어 적합하게 처리된다. 상기와 같이 제트 노즐 어셈블리의 요구 기반 작동 방식을 통해, 피가공재의 과도한 스케일 제거뿐만 아니라 그의 불충분한 스케일 제거 역시도 방지된다. 피가공재의 각각 정해진 유형에 매칭되어 설정되는 가변 작동 매개변수들은, 바람직하게는 스케일 제거 공정 동안 피가공재의 가변적인 냉각, 다시 말하면 바람직하게 감소된 냉각으로 반영되어 나타난다.
다양한 강종들은 상이한 정도의 탄소 함량에서 서로 구별될 수 있다. 이런 경우, 피가공재의 탄소 함량이 높으면 높을수록, 피가공재에서의 스케일 제거는 더욱더 간단해진다는 규칙이 적용된다. 이는 특히 합금되지 않으면서 그와 동시에 비교적 높은 탄소 함량을 함유하는 강재들에 적용된다. 이런 배경에서, 본 발명에 의해, 스케일 제거를 목적으로 피가공재로 공급되는 비에너지 투입량은 항상 피가공재의 정해진 유형에, 그리고 바람직하게는 피가공재의 탄소 및 합금 원소 함량에 매칭되며, 그럼으로써 물 및 에너지의 절약이 보장된다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 피가공재를 가열하기 위한 가열 장치; 및 제1 제트 노즐 어셈블리에 인접하면서 그에 가깝게 배치되는 적어도 하나의 온도 측정 장치;가 제공될 수 있으며, 상기 가열 장치 및 온도 측정 장치는 각각 시그널링의 측면에서 제어 장치와 연결된다. 온도 측정 장치에 의해, 피가공재의 온도는 피가공재의 표면에서 측정될 수 있다. 이와 관련하여, 마찬가지로 데이터 메모리 내에는 특히 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 피가공재에 대한 열처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장된다. 이런 경우, 제어 장치는, 프로그램 기술 측면에서, 온도 측정 장치에 의해 측정된 피가공재의 온도가 열처리 공정 모델의 설정 데이터에 따른 설정 온도와 비교되고, 이런 비교를 기반으로 가열 장치의 온도가 폐루프 모드로 제어될 수 있거나, 또는 폐루프 모드로 제어되는 방식으로 구성된다. 이는, 피가공재의 측정된 온도 또는 그 실제 온도가 피가공재의 설정 온도에 맞춰 조정된다는 장점을 달성한다. 이런 경우, 목적에 부합하는 방식으로, 가열 장치는 (피가공재의 이동 방향과 관련하여) 제1 제트 노즐 어셈블리의 상류에 배치될 수 있다.
스케일 제거를 위한 고압 액체의 앞에서 이미 상술한 최소화된 비체적 유량(specific volume flow)에 기인하여, 피가공재에서는 오직 최소로 필요한 열량만이 제거된다. 상기 유형으로 감소된 냉각을 통해 하기 장점들이 달성된다.
- 제트 노즐 어셈블리의 상류에 배치되는 가열 장치 또는 노(furnace); 및/또는 롤 스탠드들의 가변 개수에 따라서 스케일 제거 장치의 상류에, 또는 중간 가열부의 하류에 설치되는 유도 가열 장치;의 최종 온도의 감소. 그 결과로 인해, 노 또는 유도 가열 장치의 가열 용량에 대한 직접적인 에너지 절약이 달성되며, 그럼으로써 제공되어 있는 경우 노 롤러들(furnace roller)의 유효수명 역시도 증가된다.
- 가열 장치 또는 노의 온도의 유지 시, 성형 공정을 위해 필요한 에너지 요구량은 요컨대 피가공재의 감소된 냉각의 결과에 따라서 피가공재의 상대적으로 더 높은 온도로 인해 감소된다.
- 노 온도가 유지되고 그 결과에 따른 상대적으로 더 높은 온도가 최종 두께가 감소된 피가공재들 또는 압연 스톡들을 제조하기 위해 이용될 때, 제조 대상 피가공재들에 대한 제품 스펙트럼의 증가.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 시그널링의 측면에서 제어 장치와 연결되는 표면 검사 장치가 제공될 수 있으며, 상기 표면 검사 장치는 피가공재의 이동 방향과 관련하여 제트 노즐 어셈블리의 하류에, 그리고 상기 제트 노즐 어셈블리에 바로 가깝게 배치된다. 제어 장치는, 프로그램 기술 측면에서, 표면 검사 장치의 신호들을 기반으로 피가공재의 표면 품질이 결정되어 피가공재의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값과 비교되는 방식으로 구성된다. 이런 방식으로, 본 발명의 실행 동안, 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값과 비교하는 방법으로, 피가공재의 스케일 제거 품질의 직접적인 점검을 실행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 시그널링의 측면에서 제어 장치와 연결되는 고압 펌프 유닛이 제공되며, 상기 고압 펌프 유닛은 제트 노즐 어셈블리의 제트 노즐들과 유체로 연결되어 제트 노즐들로 액체를 공급한다. 고압 펌프 유닛은, 제어 장치에 의해, 제트 노즐들로 액체를 공급하는 압력 및/또는 체적 유량이 특히 기결정 유형에 따르는 피가공재에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터에 매칭되는 방식으로 개루프 모드로 제어되며, 바람직하게는 폐루프 모드로 제어된다. 예컨대 피가공재의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 상응하는 기결정 설정 값을 상회한다면, 제트 노즐들로 공급되는 액체를 위한 압력 및/또는 체적 유량은 그에 상응하게 감소된다. 이는 그 역의 경우에도 동일하게 적용된다. 요컨대 피가공재의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 상응하는 기결정 설정 값을 하회한다면, 제트 노즐들로 공급되는 액체를 위한 압력 및/또는 체적 유량은 그에 상응하게 증가된다. 이런 방식으로, 비에너지 투입량이 단지 바로 충분한 스케일 제거 결과를 위해 필요한 값으로만 설정되는 점이 보장된다. 이로써, 이미 설명한 것처럼, 에너지는 절약되며, 그리고 이와 동시에 피가공재의 과도한 냉각은 방지된다.
고압 펌프 유닛의 최대한 정확한 제어를 위해, 목적에 부합하게는, 상기 고압 펌프 유닛이 적어도 하나의 주파수 조절기를 구비한다.
표면 검사 장치에 의해 설명한 것처럼 스케일 제거된 피가공재의 표면 품질이 결정되어 표면 처리 공정 모델의 상응하는 설정 값과 비교되는 경우, 본 발명의 바람직한 개선예에 따라서, 상기 비교에 따라, 제트 노즐들에서부터 방출되거나 분사되는 액체를 통해 기결정 유형의 피가공재의 표면으로 공급되는 비에너지 투입량은 제어 장치에 의해 개루프 모드로 제어될 수 있으며, 바람직하게는 폐루프 모드로 제어될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 피가공재의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회하는 경우, 피가공재의 이동 방향으로 피가공재의 전진 이송 속도(forward feed speed)는 감소될 수 있다. 또한, 그 역의 경우에도, 피가공재의 이동 방향으로 피가공재의 전진 이송 속도는, 피가공재의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 간신히 준수하는 동안은 증가될 수 있다. 이로써, 본 발명의 경우, 피가공재의 제조 시 증가된 생산성이 보장되는데, 그 이유는, 생산 설비 내에서 피가공재를 이동시키는 전진 이송 속도가, 설명한 것처럼, 피가공재에 대한 스케일 제거 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 간신히 준수하는 경우인 한계 값의 방향으로 증가되기 때문이다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 제어 장치에 의해, 제트 노즐 어셈블리가 피가공재의 표면까지에 대해 갖는 이격 간격이 개루프 모드로 제어될 수 있으며, 바람직하게는 폐루프 모드로 제어될 수 있다. 이런 과정에서, 피가공재의 표면 품질이 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회하는 경우, 피가공재의 표면까지 제트 노즐 어셈블리의 이격 간격은 감소된다. 그 역의 경우에, 피가공재의 표면 품질이 피가공재의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 준수하는 동안은, 피가공재의 표면까지 제트 노즐 어셈블리의 이격 간격은 증가된다. 이런 방식으로, 본 발명을 통해, 압연 스톡 표면 쪽을 향해 제트 노즐 어셈블리가 장착되는 제트 노즐들의 이격 간격이 너무 작아지는 것이 아니라, 피가공재 표면에 고압 액체를 공급하기 위한 비에너지 투입량이 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터에 따라서 요구되는 스케일 제거 품질을 달성하기에 바로 충분한 경우인 한계 값으로 상기 이격 간격이 설정되는 점이 보장된다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 복수의 제트 노즐을 포함하는 제2 제트 노즐 어셈블리가 제공될 수 있으며, 상기 제2 제트 노즐 어셈블리는 제1 제트 노즐 어셈블리에 인접하여 배치된다. 피가공재의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회하는 경우, 피가공재의 스케일 제거를 목적으로 제2 제트 노즐 어셈블리의 제트 노즐들에서부터도 고압하에 피가공재의 표면 상으로 액체를 방출하기 위해, 상기 제2 제트 노즐 어셈블리는 제1 제트 노즐 어셈블리에 보충되어 접속될 수 있다. 다시 말해, 피가공재의 스케일 제거가 제1 제트 노즐 어셈블리의 작동만으로 불충분하고, 어쨌든 피가공재에 대해 요구되는 표면 품질을 달성하지 못한다면, 설명한 것처럼, 피가공재의 스케일 제거를 최적화하거나 강화하기 위해, 제2 제트 노즐 어셈블리가 추가로 연결된다.
본 발명의 또 다른 장점들은 유지보수 비용이 감소되고 제트 노즐들의 마모가 감소된다는 점에 있다. 동일한 방식으로, 고압 펌프 유닛의 유효수명도 증가되며, 고압 펌프 유닛의 유지보수 비용도 설명한 감소된 압력 레벨로 인해 마찬가지로 감소한다.
하기에서는 본 발명의 다양한 실시형태들 및 그 상세내용이 개략적으로 간소화된 도면에 따라서 상세하게 기재된다.
도 1은 본 발명이 실행될 수 있게 하는 생산 설비를 원칙에 따라 간소화하여 도시한 측면도이다.
도 2는 표면 처리 공정 모델; 열처리 공정 모델; 및 성형 기술적 공정 모델; 그리고 상기 공정 모델들이 서로 정보를 교환하는 작동 방식;을 일목요연하게 설명하기 위한 도표이다.
도 3은 본 발명의 실행을 위한 흐름도이다.
도 4는 시그널링 링크들을 포함하는 본 발명에 따른 장치를 도시한 개략적 측면도이다.
도 5는 또 다른 일 실시형태에 따르는 본 발명에 따른 장치를 원칙에 따라 간소화하여 도시한 상면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 실행을 일목요연하게 설명한 흐름도이다.
본 발명은 기결정 유형의 피가공재를 제조하기 위한 장치 및 그 방법을 제공한다. 이를 위해, 생산 설비(1)가 제공되며, 생산 설비의 구성요소들은 도 1에서 개략적으로 간소화된 측면도로 도시되어 있다. 상기 생산 설비(1) 내에서는, 바람직하게는 열간압연 스트립인 피가공재(12)가 제조된다. 본원에서는, 피가공재(12)가 하기에서 항상 열간압연 스트립으로서 지칭되지만, 그러나 이는 그로 제한하는 것으로 해석하지 않아야 한다. 열간압연 스트립(12)은 정해진 이동 방향으로 생산 설비(1)를 통과하여 이동되며, 상기 이동 방향은 도 1에서 도면부호 "X"를 갖는 화살표로 상징적으로 도시되어 있다.
생산 설비(1)는 특히 하기 구성요소들을 포함한다.
- 하기에서 짧게 "가열부(heating)"로 지칭되고 도 1에서는 도면부호 2.1 및 2.2로 표시되어 있는 복수의 가열 장치;
- 하기에서 각각 일반적으로 "제트 노즐 어셈블리"로서 지칭되고 도면부호 14로 표시되어 있는 복수의 스케일 제거 장치;
- 열간압연 스트립(12)이 그 내에서 냉각되고, 가열되고, 그리고/또는 스케일 제거될 수 있는 중간 롤 스탠드 영역(6);
- [열간압연 스트립(12)의 이동 방향(X)으로 볼 때] 중간 롤 스탠드 영역(6)의 하류에 배치되는 하나 또는 복수의 냉각 장치(7);
- 냉각 장치(8)들의 하류에 배치되는 전단기(8); 및
- 열간압연 스트립(12)을 권취하기 위한 권취 장치(9).
제트 노즐 어셈블리(14)는 복수의 제트 노즐(16)을 포함하며, 그리고 하기에서 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명되는 본 발명에 따른 장치(10)의 부분이다. 이와 관련한 관점에서, 먼저 주지할 사항은, 본원의 장치(10) 및 이 본원의 장치의 제트 노즐 어셈블리(14)에 의해, 열간압연 스트립의 표면에서 적합하게 스케일 제거하기 위해, 액체(18), 바람직하게는 물이 고압하에 열간압연 스트립(12) 상으로 분사된다는 점이다.
본 발명의 실행을 위해, 다시 말하면 본 발명에 따른 장치(10)의 작동 동안, 그리고 상응하는 방법의 실행 동안, 경우에 따라 열처리 공정 모델 및 성형 기술적 공정 모델에 보충되어 제공되는 표면 처리 공정 모델이 중요하다. 상기 공정 모델들은 도 2의 도표에 일목요연하게 설명되어 있다. 상기 도표에는, 상기 개별 공정 모델들에 대한 주요 매개변수들은 행렬의 형태로 명시되어 있다.
표면 처리 공정 모델은, 열간압연 스트립(12)에 대한 에너지 투입량이 최소인 경우 기결정 표면 품질이 달성된다는 점을 기반으로 한다. 이를 위해, 본원의 장치의 데이터 메모리(21)(도 4 참조) 내에는 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 열간압연 스트립(12)에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장되어 있다.
열처리 공정 모델은 (간소화되어 기재된 방식으로) 열간압연 스트립(12)의 미세 구조들에 맞추어져 있으며, 그리고 열간압연 스트립(12)을 위한 가열/냉각에 결부된다.
성형 기술적 공정 모델은 (간소화되어 기재된 방식으로) 특히 패스 스케줄 컴퓨터(pass schedule computer), 생산 설비(1)를 위한 설비 셋업 및 기하학적 스트립 품질에 관계한다.
총 3개의 상술한 공정 모델을 위해, 도 2에 따른 행렬에 일목요연하게 설명된 것처럼, 액추에이터들이 제공된다. 또한, 도표에는, 횡방향으로 개별 양방향 화살표들을 통해 상징적으로 도시된 것처럼, 개별 공정 모델들 간의 가능한 상호작용들도 일목요연하게 설명되어 있다.
도 3에는, 본 발명이 실행될 수 있게 하는 근거가 되는 흐름도가 도시되어 있다. 도 3에는, 상술한 3개의 공정 모델이 통합된 폐루프 제어 회로가 상세하면서도 일목요연하게 설명되어 있다. 여기서 실질적으로 중요한 점은, 열간압연 스트립(12)의 표면이 스케일 제거 후에 스케일 제거 품질의 관점에서 점검된다는 점에 있다. 이는, 본 발명의 범위에서, 열간압연 스트립(12)의 이동 방향(X)과 관련하여 제트 노즐 어셈블리(14)의 하류에, 그리고 상기 제트 노즐 어셈블리의 바로 가까이에 배치되는 표면 검사 장치(26)(도 4 참조)를 통해 수행된다. 표면 검사 장치(26)에 의해 측정되는, 열간압연 스트립(12)의 표면의 품질은 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값과 비교된다. 이를 위해, 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 그 내에 저장되어 있는 것인 데이터 메모리(21)가 연결되어 있는 제어 장치(2)가 제공된다.
도 3에 따르면서 도면 영역에서 오른쪽에 도시되어 있고 "설정 결과 달성?"이란 입력 항목을 갖는 마름모꼴을 통해, 열간압연 스트립(12)의 표면 상에서 측정되는 표면 품질이 설정 값을 달성하지 않은 경우라면, 스케일 제거를 위해 제트 노즐(18)들에서부터 분사되는 액체를 통해 열간압연 스트립(12)의 상기 표면에 공급되는 비에너지 투입량이 증가된다는 점이 분명하게 도시되어 있다. 이런 목적을 위해, (필요한 경우) 대응하는 액추에이터들은 각각의 공정 모델들에 매칭된다.
그와 달리, 열간압연 스트립(12)에서 표면 검사 장치(26)에 의해 측정되는 품질이 이에 대해 사전 설정된 설정 결과를 달성하는 경우라면, 마름모꼴에서부터 하향으로 진행되는 분기 "예"에 의해, 그 다음 열간압연 스트립(12)에서 스케일 제거하기 위한 비에너지 투입량이 감소되는 점이 분명하게 설명된다. 동일한 방식으로, 이를 위해 (필요한 경우) 대응하는 액추에이터들은 각각의 공정 모델들에 매칭된다. 그에 따라, 본 발명을 통해, 열간압연 스트립(12)의 표면이, 고압하에서 방출되는 액체를 통해, 바로 필요한 스케일 제거 품질의 달성을 위해 필요한 것과 같은 정도의 비에너지 투입량만을 공급받는 점이 보장된다. 이로써, 스케일 제거를 위해 요구되는 액체의 양 및 에너지의 절약뿐만 아니라 열간압연 스트립(12)의 최대한 적은 냉각 역시도 달성된다.
도 3에 따른 흐름도에는, 결과적으로 열간압연 스트립(12)에서 스케일 제거하는데 요구되는 비에너지 투입량(E)을 결정하고 설정하기 위한 폐루프 제어 회로가 일목요연하게 설명되어 있다. 이런 경우, 열간압연 스트립(12)에 대한 표면 품질이 (도 3에서는 "설정 결과"로서 지칭되는) 기결정 설정 값을 달성할 때까지 상술한 가능성들이 실행되고 적용된다.
도 4에는, 본 발명에 따른 장치(10)의 일 실시형태가 원칙에 따라 간소화된 측면도로 도시되어 있다. 상기 실시형태에 따라서, 본원의 장치(10)는, 제트 노즐 어셈블리(14)가 (도 4에는 간소화되어 "M"으로 상징적으로 도시된) 구동 수단들에 의해 회전축(R)을 중심으로 회전되는 로터 헤드(rotor head)의 형태를 보유하는 것인 이른바 로터 스케일 제거 장치(rotor descaling device)의 형태로 형성된다. 상기에서 이미 상술한 것처럼, 제트 노즐 어셈블리 상에는 복수의 제트 노즐(16)이 제공되며, 이들 제트 노즐에서부터는 각각 액체(18)가 분사 방향(S)으로 열간압연 스트립(12)의 표면(20) 상으로 분사된다. 로터 헤드(14)는 자신의 회전축(R)이 수직 방향에 대해 소정 각도(γ)만큼 경사진 방식으로 배치되며, 그럼으로써 분사 방향(S)은 열간압연 스트립(12)의 표면(20)에 대한 직각 방향과 함께 각도(α)를 이루며 그리고 이동 방향(X)에 대해서는 반대 방향으로 배향된다.
제트 노즐 어셈블리(14)의 구동 수단(M)들은 시그널링의 측면에서 제어 장치(22)와 연결되며, 이는 도 4의 도면에서는 점선(23.3)을 통해 상징적으로 도시되어 있다. 이로써, 제트 노즐 어셈블리(14)의 로터 회전수의 제어가 수행된다.
도 4의 도면에는, 열간압연 스트립(20)이 본원의 장치(10) 및 그 제트 노즐 어셈블리(14)를 통과하여 이동되는 이동 방향은 마찬가지로 화살표 "X"를 통해 상징적으로 도시되어 있다. 그에 추가로, 여기서 열간압연 스트립에 대한 전진 이송 속도는 "v"로 표시되어 있다.
제트 노즐 어셈블리(14)는, 예컨대 도 4에 간소화되어 양방향 화살표 "H"를 통해 상징적으로 도시되어 있는 높이 조정 가능한 파지 장치(holding device) 상에 부착되는 것을 통해 높이 조정 가능하게 형성된다. 상기 파지 장치(H)는 작동 구동부(actuating drive)(도면에는 미도시)를 포함할 수 있다. 상기 작동 구동부는 도 4에 점선(23.5)을 통해 상징적으로 도시되어 있는 방식으로 시그널링의 측면에서 제어 장치(22)와 연결된다. 그에 따라, 제트 노즐 어셈블리(14)가 열간압연 스트립(12)의 표면(20)까지에 대해 갖는 이격 간격(A)은 필요한 경우 제어 장치(22)에 의한 상기 작동 구동부의 제어를 통해 조정된다. 이격 간격(A)의 감소 또는 확대 시, 그 결과에 따라서 열간압연 스트립(12)의 표면(20) 상으로 액체(18)를 분사하는데 이용되는 비에너지 투입량은 그에 상응하게 증가하거나, 또는 감소한다.
본원의 장치(10)는, 시그널링의 측면에서 제어 장치(22)와 연결되는 고압 펌프 유닛(24)을 포함하며, 이는 도 4에서 점선(23.1)을 통해 상징적으로 분명하게 도시되어 있다. 이런 경우, 제트 노즐 어셈블리(14)의 제트 노즐(16)들은 연결 라인 또는 압력 공급 라인(D)을 통해 고압 펌프 유닛(24)에 연결되며, 그럼으로써 제트 노즐(16)들은 상기 압력 공급 라인(D)을 통해 액체를 공급받게 된다. 그 다음, 고압하에 제트 노즐(16)들에서부터 열간압연 스트립(12)의 표면(20) 상으로 분사되는 액체(18)는 바람직하게는 물이지만, 그러나 본원에서 본 발명에 대해 오직 물의 매체로만 제한되는 것으로 해석하지 않아야 한다.
고압 펌프 유닛(24)의 적어도 하나의 펌프는 주파수 조절기(25)를 구비한다. 이로써, 제트 노즐(16)들로 액체(18)를 공급하는데 이용되는 압력을 조금씩으로도 변동시키기 위해, 제어 장치(22)를 이용하여 고압 펌프 유닛(24)을 특히 연속해서 제어할 수 있다.
이미 설명한 것처럼, 본원의 장치(10)의 데이터 메모리(21)는 시그널링의 측면에서 제어 장치(22)와 연결된다. 이는 도 4에서 점선(23.4)을 통해 상징적으로 도시되어 있다. 데이터 메모리(21) 내에는, 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 열간압연 스트립(12)에 대한 공정 모델, 특히 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장된다. 바람직하게는, 데이터 메모리(21) 내에는, 열간압연 스트립(12)의 다수의 상이한 기결정 유형에 대한 공정 모델의 설정 데이터가 저장된다. 본 발명의 문맥에서, 피가공재 또는 열간압연 스트립(12)의 기결정 유형은 예컨대 스케일 제거 대상 열간압연 스트립의 각각의 유형에 따라서, 또는 다양한 강종들에 대해 가변될 수 있는 각각의 재료 품질 및 두께를 의미한다. 이와 관련하여, 각각의 열간압연 스트립(12)에 대한 노 유지 시간(furnace holding time) 및 노 분위기(furnace atmosphere) 역시도 중요하다.
표면 검사 장치(26)는, 열간압연 스트립(12)의 표면(20)에서 3D 측정이 수행되고 이로부터 열간압연 스트립(12)의 표면(20)에 대한 높이 프로파일이 도출되는 것인 광학 측정 원리를 기반으로 할 수 있다.
또한, 도 4의 도면에는, 표면 검사 장치(26)가 [열간압연 스트립(12)의 이동 방향(X)과 관련하여] 제트 노즐 어셈블리(14)의 하류에 배치되며, 그리고 [점선(23.2)으로 상징적으로 도시되어 있는 것처럼] 시그널링의 측면에서 제어 장치(22)와 연결되는 점도 도시되어 있다. 그에 따라, 표면 검사 장치(26)에 의해, 그리고 제어 장치(22) 내에서의 상응하는 평가에 의해, 열간압연 스트립(12)의 표면(20) 상의 스케일 또는 잔여 스케일이 검출될 수 있다. 이런 방식으로, 표면 검사 장치(26)는 스케일 검출 장치의 기능을 충족한다. 이런 목적을 위해, 표면 검사 장치(26)는, 열간압연 스트립(12)의 상면뿐만 아니라 그 하면 역시도 점검되고 분석될 수 있는 방식으로 형성된다.
이와 관련한 관점에서, 그에 보충하여, 주지할 사항은, 표면 검사 장치(26)가 스펙트럼 분석의 측정 원리 역시도 기반으로 할 수 있다는 점이다.
이와 관련한 관점에서, 도 4에 따른 실시예를 참조하여 강조할 사항은, 본 발명의 설명을 위해 로터 스케일 제거 장치로서 제트 노즐 어셈블리(14)의 형성이 단지 예시로서만 간주되어야 한다는 점이다. 이는, 제트 노즐 어셈블리(14)가 동일한 방식으로 고정식 스프레이바(spray bar)의 형태로도, 다시 말하면 로터 헤드 없이 형성될 수 있음을 의미하며, 이런 경우 개별 제트 노즐들은 위치 고정된 방식으로 열간 압연 스트립의 표면(20) 방향으로 배향된다.
제어 장치(22)는, 결과적으로 열간압연 스트립(12)에 대한 전진 이송 속도(v)를 설정하거나 변경할 수 있도록 하기 위해, 마찬가지로 시그널링의 측면에서 본원의 장치(10)의 적합한 수단들과 연결된다. 이는 도 4에서 점선(23.6)을 통해 상징적으로 도시되어 있다.
도 5에는, 본 발명에 따른 장치(10)의 일 실시형태가 원칙에 따라 간소화된 상면도로 도시되어 있다. 도 4에서와 동일한 특징들은 여기서도 각각 동일한 도면부호들을 갖는다. 도 5에 따른 상면도는 도 1의 생산 설비(1)의 부분 영역일 수 있다.
도 5의 실시형태의 경우, 제1 제트 노즐 어셈블리가 도면부호 14.1로 표시되어 있으며, 상기 제1 제트 노즐 어셈블리는 도 4에 따른 실시형태일 수 있다. 또한, [열간압연 스트립(12)의 이동 방향(X)으로 볼 때] 제트 노즐 어셈블리(14.1)의 하류에 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)가 배치되며, 이 제2 제트 노즐 어셈블리는 예컨대 복수의 제트 노즐(16)을 포함하는 고정식 냉각바(cooling bar)의 형태로 형성될 수 있다. 두 제트 노즐 어셈블리(14.1 및 14.2)는, 도 4와 관련하여 이미 설명한 것처럼, 자신들의 제트 노즐(16)들로 각각 고압 펌프 유닛(24)에 연결된다.
도 5의 실시형태의 경우, 표면 검사 장치(26)는 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)의 하류에 배치되며, 그리고 (마찬가지로 이미 설명한 것처럼) 시그널링의 측면에서 제어 장치(22)와 연결된다.
도 5의 실시형태의 경우, 본 발명의 정상 작동 모드 중에는, 액체(18)가 오직 제1 제트 노즐 어셈블리(14.1)의 제트 노즐(16)들에서부터만 열간압연 스트립(12)의 표면(들)(20) 상으로 고압하에 분사된다. 달리 표현하면, 이런 경우, 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)는 우선 작동되지 않는다. 상기 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)는, 하기에서 재차 설명되는 것처럼, 필요한 경우 접속될 수 있다.
고압하에 액체(18), 바람직하게는 물의 분사를 통해, 피가공재(12)의 표면(20)들은 하기 공식처럼 결정되는 비에너지 투입량(E)[또는 "분사 에너지(Spray Energy)"]을 공급받는다.
Figure 112018089032915-pct00001
상기 공식에서, 각 항목의 의미는 하기와 같다.
E: 비에너지 투입량[kJ/㎡],
l: 충돌 압력(impact pressure)[N/㎟],
Figure 112018089032915-pct00002
: 열간압연 스트립의 1m 폭당 비체적 유량[l/s·m],
v: 열간압연 스트립의 전진 이송 속도[m/s].
이런 경우, 열간압연 스트립(12)의 표면(20) 상으로 액체(18)를 충돌시키는 충돌 압력은, 제트 노즐(16)들에서부터 액체를 분출할 때 이용되는 압력 및 체적에 따라서 뿐만 아니라, 열간압연 스트립(12)의 표면(20)에서부터 제트 노즐(16)들의 이격 간격에 따라서도 결정된다.
또한, 비체적 유량(
Figure 112018089032915-pct00003
)은 하기 공식에 따라 결정된다.
Figure 112018089032915-pct00004
상기 공식에서, 각 항목의 의미는 하기와 같다.
Figure 112018089032915-pct00005
: 열간압연 스트립의 1m 폭당 비체적 유량[l/s·m],
Figure 112018089032915-pct00006
: 분출되는 액체의 체적 유량[l/s]
b: 이동 방향(X)으로 분사 폭[m].
이제, 본 발명은 하기와 같은 기능을 발휘한다.
열간압연 스트립(12)의 표면(20)들의 요구되는 스케일 제거를 위해, 상기 열간압연 스트립은 본 발명에 따른 장치(10)에 상대적으로 이동 방향(X)으로 이동된다. 이런 경우, 제트 노즐(16)들에서부터는 액체(18)가 고압하에 열간압연 스트립(12)의 표면(20)들 상으로, 바람직하게는 열간압연 스트립의 상면 상으로뿐만 아니라 하면 상으로도 분사된다.
앞서 먼저 주지할 사항은, 데이터 메모리(21) 내에 스케일 제거 대상 열간압연 스트립(12)의 다수의 기결정 유형에 대한 공정 모델, 특히 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장되어 있다는 점이다. 그에 보충하여, 데이터 메모리 내에는 열처리 공정 모델 및/또는 성형 기술적 공정 모델을 위한 설정 데이터 역시도 저장되어 있을 수 있으며, 이에 대해서는 도 2의 도표 및 이에 대한 상응하는 설명이 참조된다.
(미도시한) 제어반 등을 통해, 어떤 유형의 열간압연 스트립(12)이 본원의 장치(10) 또는 본원의 장치의 제트 노즐 어셈블리(14)를 실제로 통과하여 이동되는지가 설정될 수 있다. 이를 기반으로, 그 다음, 제어 장치(22)에 의해, 정확히 상기 해당 유형의 열간압연 스트립(12)에 대한 공정 모델의 설정 데이터가 판독될 수 있으며, 그리고 스케일 제거 장치 또는 제트 노즐 어셈블리(14)의 작동을 위한 프리셋 디폴트들(preset default)로서 이용될 수 있다.
도 6 및 도 7에는 각각 본 발명의 추가 설명을 위한 흐름도가 도시되어 있다.
(도 6에서 "스케일 제거 장치"로 지칭되는) 제트 노즐 어셈블리(14)에 인접하여, 그리고 그에 가까운 위치에서 열간압연 스트립(12)의 온도가 측정되며, 상기 측정된 온도는 "T1"로 지칭된다. 또한, "T2"는 예컨대 피가공재(12)의 기결정 유형의 열처리 공정 모델을 통해 데이터 메모리(12) 내에 저장되어 있는 설정 온도를 나타낸다. 이를 기반으로, 제어 장치(22)에 의해, 측정된 온도(T1)가 설정 온도(T2)와 비교되는 것인 비교 계산(comparative calculation)이 실행된다.
도 6의 흐름도에 따라서, [열간압연 스트립(12)의 이동 방향(X)과 관련하여] 제트 노즐 어셈블리(14)의 상류에는 노(46)가 배치된다. 상기 노는 도 1의 가열부(2.1)일 수 있다. 노(46)는, 노(46)의 온도가 제어 장치(22)에 의해 설정될 수 있는 방식으로, 시그널링의 측면에서 제어 장치(22)와 연결된다. 상기 설비 구성은 도 7의 도면에서도 상징적으로 간소화되어 도시되어 있다. 그에 추가로, 가열 장치(48)는 예컨대 제트 노즐 어셈블리(14)와 노(46) 사이에 제공될 수 있다.
도 6을 참조하여 설명되는 것처럼 제트 노즐 어셈블리(14)에 인접하여, 그리고 그에 가까운 위치에서 측정되는 피가공재(12)의 온도는 도 7의 도면에 따라서 (도 7에서 "스케일 제거 장치"로서 지칭되는) 제트 노즐 어셈블리(14)의 하류에서뿐만 아니라 그 상류에서도 측정될 수 있다. 이는 도 7에 "TA"(=상류) 및 "TB"(=하류)를 통해 각각 상징적으로 도시되어 있다. 이런 경우, 그 다음, 상기 두 측정된 온도(TA 및 TB)는 적합하게 서로 상관관계를 가지며, 그리고 그에 이어서 기결정 유형의 열간 압연 스트립에 대한 공정 모델의 설정 온도(T2)와 비교된다.
도 7의 흐름도에는, 도 5의 실시형태에서 도시되고 설명되는 것과 동일한 방식으로, [피가공재(12)의 이동 방향(X)을 따라서] 연이어 배치되는 복수의 제트 노즐 어셈블리(14)가 제공될 수 있는 점이 분명하게 도시되어 있다. 도 7에서 오른쪽 도면 영역에 도시된 제트 노즐 어셈블리(14)의 상류 및 하류에서 측정되는 온도들은 여기서는 각각 "Tn" 및 "Tn+1"로 표시되어 있다.
또한, 도 7에는, "W"로 각각 다양한 롤 스탠드들이 상징적으로 표시되어 있으며, 상기 롤 스탠드(W)들 사이에는 각각 본 발명에 따르는 스케일 제거 장치들 또는 제트 노즐 어셈블리(14)들이 배치된다.
설정 온도(T2)와 실제 온도(T1) 또는 실제 온도(TA 및 TB)들을 비교하기 위한 비교 계산을 기반으로, 압연 스톡 온도는, 제어 장치(22)에 의해, 스케일 제거 후의 압연 스톡 온도를, 이를 위해 각각 필요한 액체(18)의 체적 유량으로 인해 실제로 일어나는 열간압연 스트립(12)의 냉각에 부합하게 변동시키기 위해, 예컨대 노 온도 또는 유도 가열 장치 온도의 적합한 제어를 통해 설정될 수 있다.
그에 보충하여, 그리고/또는 그 대안으로, 도 6 또는 도 7에 따른 흐름도의 경우, 노(46)의 온도는 제어 장치(22)에 의해 실제 온도(T1)(또는 TA 및 TB); 및 공정 모델의 설정 온도(T2);와 관련한 비교 계산에 따라서 설정되고 폐루프 모드로 제어될 수 있다. 이는 도 6에 도시된 폐루프 제어 회로를 통해 일목요연하게 설명된다.
도 5의 실시형태 또는 도 7의 흐름도를 참조하여 별도로 주지할 사항은, 본 발명에 따라서 도 5의 실시형태에서 도면부호 "14.2"로 표시된 추가 제트 노즐 어셈블리를 필요한 경우 접속할 수 있다는 점이다. 이는, 열간압연 스트립(12)에 대한 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회한다면, 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)가 접속됨으로써, 그 결과로, 열간압연 스트립에서 스케일 제거하기 위해, 액체(18)가 고압하에 제1 제트 노즐 어셈블리(14.1) 및 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2) 모두의 제트 노즐(16)들에서부터 열간압연 스트립(12)의 표면(20) 상으로 분사된다는 점을 의미한다. 이런 점이 더 이상 필요하지 않으면, 요컨대 열간압연 스트립(12)에 대해 요구되는 표면 품질이 다시 충족된다면, 그 즉시 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)의 접속은 다시 취소된다. 달리 표현하면, 상기의 경우, 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)는 다시 작동 중단되고 비활성화된다.
본 발명의 정상 작동 모드에서는 오직 단일의 제트 노즐 어셈블리만이[전술한 예시의 경우에는 제1 제트 노즐 어셈블리(14.1)만이] 이용된다는 사실은, 에너지 및 고압수의 절약에 기여하며, 그리고 열간압연 스트립의 스케일 제거 동안 열간압연 스트립(12)의 요구되는 최소 냉각을 보장한다.
또한, 본 발명의 실행 동안, 본원의 장치(10)의 작동 매개변수들의 매칭 역시도 실행될 수 있다. 요컨대 제어 장치(22)를 이용한 고압 펌프 유닛(24)의 적합한 제어를 통해, 제트 노즐(16)들에 액체(18)를 공급하는데 이용되는 압력은, 검출 가능한 잔여 스케일이 최소 비에너지 투입량(E)을 하회한 점을 가리키고 그 다음 상기 압력이 다시 약간 증가되어야 할 때까지 감소될 수 있다. 이런 경우, 제트 노즐(16)들로 공급되는 액체(18)를 위한 압력은, 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 달성하게 하는 충분히 큰 값으로 설정된다.
또한, 그에 보충하여, 그리고/또는 그 대안으로, 비에너지 투입량(E)의 변동은, 열간압연 스트립(12)에 대한 제트 노즐 어셈블리의 이격 간격(A)이 변동되는 것을 통해서도 수행될 수 있다. 이런 목적을 위해, 파지 장치(H)(도 4 참조)의 서보 모터(servo motor)는 제어 장치(22)를 통해 적합하게 제어된다. 예컨대 이격 간격(A)의 확대는 비에너지 투입량(E)의 감소를 야기하며, 그리고 반대의 경우에도 또한 동일하게 적용된다.
마지막으로, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라서, 데이터 메모리(21) 내에 저장되는 각각의 공정 모델의 설정 데이터를 위해 본원의 장치(10)를 위한 개별 작동 매개변수들과 관련한 지식을 고려할 수 있거나, 또는 상기 지식에 설정 데이터를 매칭시킬 수 있다. 이런 목적을 위해, 열간압연 스트립(12)의 기결정 유형에 대한 공정 모델의 설정 데이터이면서 데이터 메모리(21) 내에 저장되는 상기 설정 데이터는 제어 장치(22)에 의해 매칭되거나 덮어쓰기 될 수 있다. 본 발명에 따른 장치(10)의 상기 작동 방식은 데이터 메모리(21)와 제어 장치(22) 간의 시그널링 링크에 대한 양방향 화살표(23.4)(도 4 참조)를 통해 상징적으로 도시되어 있으며, 그리고 데이터 메모리(21); 및 이 데이터 메모리 내에 저장되는 공정 모델의 설정 데이터;와 관련한 이른바 "티치인(Teach-In)"에 상응한다.
1: 생산 설비
2.1; 2.2: 가열부
4: 조압연 스탠드
6: 중간 롤 스탠드 영역
7: 냉각 장치
8: 전단기
9: 권취 장치
10: (본 발명에 따르는) 장치
12: 피가공재(특히 열간압연 스트립)
13: (피가공재의) 측면 에지
14: 제트 노즐 어셈블리
14.1: 제1 제트 노즐 어셈블리
14.2: 제2 제트 노즐 어셈블리
16: 제트 노즐들
18: 액체
20: [피가공재(12)의] 표면
21: 데이터 메모리
22: 제어 장치
23.1 ~ 23.6: 시그널링 링크
24: 고압 펌프 유닛
25: 주파수 조절기
26: 표면 검사 장치
A: 피가공재의 표면까지에 대한 제트 노즐 어셈블리(14)의 이격 간격
D: 압력 공급 라인
L: (제트 노즐들의) 종축
R: 회전축
S: 분사 방향
v: (피가공재의) 전진 이송 속도
X: [피가공재(12)의] 이동 방향

Claims (16)

  1. 기결정 유형의 피가공재(12), 또는 열간압연 스톡을 제조하기 위한 장치(10)로서
    결과적으로 피가공재(12)에서 스케일 제거하기 위해 액체(18), 또는 물이 그로부터 피가공재(12)의 표면(20) 상으로 고압하에 방출될 수 있게 하는 복수의 제트 노즐(16)을 구비한 적어도 하나의 제1 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1); 및
    제어 장치(22);를 포함하는 상기 장치에 있어서,
    시그널링의 측면(23.4)에서 상기 제어 장치(22)와 연결되는 데이터 메모리(21)가 제공되고, 상기 데이터 메모리(21) 내에는 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 상기 피가공재(12)에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장되고, 스케일 제거를 위해 상기 제트 노즐(16)들에서부터 분사되는 액체(18)를 통해 상기 피가공재(12)의 표면(20)으로 공급되는 비에너지 투입량(E)은, 상기 제어 장치(22)에 의해, 상기 피가공재(12)의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터에 따라서, 상기 비에너지 투입량(E) 및 이와 결부되어 상기 피가공재(12)에 대한 온도 감소가 각각 최솟값을 취하는 방식으로 폐루프 모드로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 피가공재(12)를 가열하기 위한 가열 장치(2.1; 2.2); 및 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)에 인접하게 배치되어 상기 피가공재(12)의 온도를 측정할 수 있는 적어도 하나의 온도 측정 장치;가 제공되고, 상기 가열 장치 및 상기 온도 측정 장치는 각각 시그널링의 측면에서 상기 제어 장치(22)와 연결되고, 상기 데이터 메모리(21) 내에는 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 상기 피가공재(12)에 대한 열처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장될 수 있으며, 상기 제어 장치(22)는, 프로그램 기술 측면에서, 상기 온도 측정 장치에 의해 측정된 상기 피가공재(12)의 온도가 열처리 공정 모델의 설정 데이터에 따른 설정 온도와 비교될 수 있고, 상기 비교를 기반으로 상기 가열 장치의 온도가 폐루프 모드로 제어될 수 있는 방식으로, 상기 가열 장치(2.1)가 상기 피가공재(12)의 이동 방향(X)과 관련하여 상기 제1 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)의 상류에 배치되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 장치(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시그널링의 측면에서 상기 제어 장치(22)와 연결되는 표면 검사 장치(26)가 제공되며, 상기 표면 검사 장치는 상기 피가공재(12)의 이동 방향(X)과 관련하여 상기 제트 노즐 어셈블리(14)의 하류에, 그리고 상기 제트 노즐 어셈블리에 인접하게 배치되며, 상기 제어 장치(22)는, 프로그램 기술 측면에서, 상기 표면 검사 장치(26)의 신호들을 기반으로 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 결정되어 상기 피가공재(12)의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값과 비교되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 장치(10).
  4. 제3항에 있어서, 시그널링의 측면에서 상기 제어 장치(22)와 연결되는 고압 펌프 유닛(24)이 제공되며, 상기 고압 펌프 유닛은 상기 제트 노즐 어셈블리(14)의 제트 노즐(16)들과 유체로 연결되어 상기 제트 노즐(16)들로 액체(18)를 공급하고, 상기 고압 펌프 유닛(24)은 상기 제어 장치(22)에 의해 폐루프 모드로 제어될 수 있으며, 그럼으로써 상기 제트 노즐(16)들로 상기 액체(18)를 공급하는 압력은 변동될 수 있게 되며, 상기 제트 노즐(16)들로 공급되는 상기 액체(18)를 위한 압력은, 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 기결정 설정 값을 상회하거나, 또는 하회하는 경우, 그에 상응하게 감소되거나, 또는 증가되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 장치(10).
  5. 제4항에 있어서, 상기 고압 펌프 유닛(24)은 적어도 하나의 주파수 조절기(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 장치(10).
  6. 제3항에 있어서, 상기 제어 장치(22)에 의해, 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1; 14.2)가 상기 피가공재(12)의 표면(20)까지에 대해 갖는 이격 간격(A)이 폐루프 모드로 제어될 수 있으며, 상기 피가공재(12)의 표면(20)까지 상기 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1; 14.2)의 이격 간격(A)은, 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 피가공재(12)의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회하는 경우 감소될 수 있거나, 또는 상기 피가공재(12)의 표면(20)까지 상기 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1; 14.2)의 이격 간격(A)은, 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 피가공재(12)의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 준수하는 동안은 증가될 수 있는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 장치(10).
  7. 제3항에 있어서, 복수의 제트 노즐(16)을 포함하는 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)가 제공되고, 상기 제2 제트 노즐 어셈블리는 상기 제1 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)에 인접하여 배치되며, 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회하는 경우 상기 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)는 상기 제1 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)에 보충되어 접속될 수 있으며, 그리고 그 다음 결과적으로 상기 피가공재(12)에서 스케일 제거하기 위해 상기 접속된 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)의 제트 노즐(16)들에서부터 액체(18)가 고압하에 상기 피가공재(12)의 표면(20) 상으로 방출될 수 있는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 장치(10).
  8. 복수의 제트 노즐(16)을 포함하는 적어도 하나의 제1 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)에 상대적으로 이동 방향(X)을 따라서 이동되는 기결정 유형의 피가공재(12), 또는 열간압연 스톡을 제조하기 위한 방법으로서, 결과적으로 피가공재(12)에서 스케일 제거하기 위해 제트 노즐(16)들에서부터는 액체(18), 또는 물이 고압하에 피가공재(12)의 표면(20) 상으로 분사되는 것인 상기 방법에 있어서,
    제어 장치(22)는 시그널링의 측면(23.4)에서 데이터 메모리(21)와 연결되고, 상기 데이터 메모리(21) 내에는 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 상기 피가공재(12)에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장되어 있으며, 스케일 제거를 위해 상기 제트 노즐(16)들에서부터 분사되는 액체(18)를 통해 상기 피가공재(12)의 표면(20)으로 공급되는 비에너지 투입량(E)은, 상기 제어 장치(22)에 의해, 상기 피가공재(12)의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터에 따라서, 상기 비에너지 투입량(E) 및 이와 결부되어 상기 피가공재(12)에 대한 온도 감소가 각각 최솟값을 취하는 방식으로 폐루프 모드로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 데이터 메모리(21) 내에는 적어도 하나의 기결정 유형에 따르는 상기 피가공재(12)에 대한 열처리 공정 모델의 설정 데이터가 저장되고, 시그널링의 측면에서 상기 제어 장치(22)와 연결되어 상기 피가공재(12)를 가열하기 위한 가열 장치(2.1; 2.2)가 제공되고, 상기 피가공재(12)의 온도는 상기 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)에 인접하여 측정되어 비교 계산을 통해 상기 열처리 공정 모델의 설정 데이터에 따른 설정 온도와 비교되며, 그에 이어서 상기 가열 장치(2.1; 2.2)의 온도는 상기 제어 장치(22)에 의해 상기 피가공재(12)의 측정된 온도, 및 상기 열처리 공정 모델의 설정 데이터에 따른 상기 피가공재의 설정 온도에 따라서 폐루프 모드로 제어되며, 그럼으로써 상기 피가공재(12)의 측정된 온도 또는 실제 온도는 상기 피가공재의 설정 온도에 맞춰 조정되며, 상기 가열 장치(2.2)는 상기 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)의 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제어 장치(22)에 의해, 기결정 유형에 따르는 상기 피가공재(12)에 대한 표면 처리 공정 모델의 설정 데이터에, 상기 제트 노즐(16)들로 상기 액체(18)를 공급하는데 이용되는 압력 및/또는 체적 유량을 매칭시키기 위해, 상기 제트 노즐(16)들로 상기 액체(18)를 공급하는 고압 펌프 유닛(24)이 폐루프 모드로 제어되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 시그널링 측면(23.2)에서 상기 제어 장치(22)와 연결되는 표면 검사 장치(26)가 제공되며, 상기 표면 검사 장치는 상기 피가공재(12)의 이동 방향(X)과 관련하여 상기 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)의 하류에, 그리고 상기 제트 노즐 어셈블리에 인접하게 배치되며, 상기 제어 장치(22)는, 프로그램 기술 측면에서, 상기 표면 검사 장치(26)의 신호들을 기반으로 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 결정되어 피가공재(12)의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값과 비교되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 기결정 유형의 피가공재(12)에 대한 표면 처리 공정 모델의 상응하는 설정 값과, 상기 표면 검사 장치(26)의 신호들을 기반으로 결정되는 표면 품질의 비교에 따라서, 제트 노즐(16)들에서부터 분사되는 액체(18)를 통해 기결정 유형의 피가공재(12)의 표면에 공급되는 비에너지 투입량(E)은 상기 제어 장치(22)에 의해 폐루프 모드로 제어되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 기결정 설정 값을 하회하는 경우, 상기 제트 노즐(16)들로 공급되는 액체(18)에 대한 압력 및/또는 체적 유량(
    Figure 112018089032915-pct00007
    )은 증가되거나, 또는 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 기결정 설정 값을 준수하는 동안에는 상기 제트 노즐(16)들로 공급되는 액체(18)에 대한 압력 및/또는 체적 유량(
    Figure 112018089032915-pct00008
    )은 감소되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회하는 경우, 상기 피가공재의 이동 방향(X)으로 상기 피가공재(12)의 전진 이송 속도(v)는 감소되거나, 또는 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 준수하는 동안은 상기 피가공재의 이동 방향(X)으로 상기 피가공재(12)의 전진 이송 속도(v)는 증가되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제어 장치(22)에 의해, 상기 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1; 14.2)가 상기 피가공재(12)의 표면(20)까지에 대해 갖는 이격 간격(A)이 폐루프 모드로 제어되며, 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 피가공재(12)의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회하는 경우 상기 피가공재(12)의 표면까지 상기 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1; 14.2)의 이격 간격(A)은 감소되거나, 또는 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 피가공재(12)의 기결정 유형에 대한 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 준수하는 동안은 상기 피가공재(12)의 표면(20)까지 상기 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1; 14.2)의 이격 간격(A)은 증가되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서, 제1 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)에 인접하여 배치되는 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)가 제공되며, 상기 피가공재(12)의 표면 품질이 표면 처리 공정 모델의 기결정 설정 값을 하회하는 경우 상기 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)는 상기 제1 제트 노즐 어셈블리(14; 14.1)에 보충하여 접속되며, 그리고 그 다음 결과적으로 상기 피가공재(12)에서 스케일 제거하기 위해 상기 접속된 제2 제트 노즐 어셈블리(14.2)의 제트 노즐(16)들에서부터 액체(18)가 고압하에 상기 피가공재(12)의 표면(20) 상으로 분사되는 것을 특징으로 하는 기결정 유형의 피가공재 제조 방법.
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