KR102249959B1 - 압연 보열설비 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

압연 보열설비 및 그 제어방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비는 가열소재를 이송하는 이송라인; 이송라인 위에 승강 가능하게 설치되며, 이송라인을 따라 이송되는 가열소재 외측을 덮어 가열된 소재를 보열하는 보열커버; 이송라인을 따라 이송되는 가열소재의 위치를 감지하는 복수의 위치감지센서; 및 복수의 위치감지센서의 감지정보를 토대로 이송 중인 가열소재의 위치를 판단하고, 가열소재의 위치에 따라 보열커버의 높이가 달라지도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

압연 보열설비 및 그 제어방법{HEAT KEEPING APPARATUS FOR HOT ROLLING MILL TRANSFER LINE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 가열소재의 진입 정도에 따라 가열소재의 이송속도 및 보열커버 높이를 조절해 보열효과를 높이는 압연 보열설비 및 그 제어방법에 관한 것이다.

압연을 위한 소재는 가열로에서 대략 1300 ~ 1400℃로 가열된 후 조압연 공정으로 이송된다. 이처럼 가열된 소재(이하, “가열소재”라 함)는 조압연공정을 거치면서 냉각수나 대기의 영향으로 대략 온도가 900 ~ 1100℃로 하락하고, 길이가 늘어 나면서 길이방향의 온도편차가 생긴다.

조압연공정을 거친 가열소재는 대략 100여미터의 이송라인(롤러테이블)을 따라 마무리압연공정으로 이송된다. 이 과정에서 가열소재는 공냉에 의해 추가적인 온도하락이 발생한다. 마무리압연공정에서 압연시점을 기준으로 가열소재 선단부와 후단부의 온도편차는 더욱 커진다. 마무리압연공정에서 선단부가 압연되는 시점과 후단부가 압연되는 시점의 시간차는 수십초에 이른다. 따라서, 가열소재의 후단부가 압연될 때 온도는 선단부가 압연될 때의 온도에 비하여 대략 50℃ 하락한다. 압연시점에서 가열소재의 후단부 온도가 이처럼 과도하게 하락하면, 압연제품의 재질이 불균일해지거나 꼬임이 생길 수 있다.

전술한 문제를 해결하고자 종래에는 압연 이송라인을 보열커버로 덮어 이송되는 가열소재의 온도하락을 줄이기도 하였다. 이송되는 가열소재는 보열커버를 가열소재에 근접시킬수록 보열효과를 높일 수 있고, 이송을 빠르게 할수록 온도하락을 줄일 수 있다.

그러나 이송라인에 보열커버를 설치한 상태에서는 가열소재의 이송속도를 높이는데 한계가 있다. 가열소재의 이송이 너무 빠를 경우 가열소재와 보열커버의 충돌이 발생해 설비가 파손될 수 있다. 그렇다 하여 보열커버를 가열소재로부터 너무 이격시키면, 보열효과를 높이기 어렵다.

본 발명의 실시 예는 가열소재의 이송속도 및 보열커버의 높이 조절을 통하여 가열소재의 보열효과를 향상시킬 수 있도록 하는 압연 보열설비 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가열소재를 이송하는 이송라인; 상기 이송라인 위에 승강 가능하게 설치되며, 상기 이송라인을 따라 이송되는 상기 가열소재 외측을 덮어 상기 가열된 소재를 보열하는 보열커버; 상기 이송라인을 따라 이송되는 상기 가열소재의 위치를 감지하는 복수의 위치감지센서; 및 상기 복수의 위치감지센서의 감지정보를 토대로 이송 중인 상기 가열소재의 위치를 판단하고, 상기 가열소재의 위치에 따라 상기 보열커버의 높이가 달라지도록 제어하는 제어부;를 포함하는 압연 보열설비가 제공될 수 있다.

상기 제어부는 상기 가열소재의 위치에 따라 상기 가열소재의 이송속도가 달라지도록 상기 이송라인을 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 보열커버를 대기높이에 위치시킨 상태에서 이송라인으로 가열소재가 진입하는지 여부를 감지하고, 상기 이송라인으로 상기 가열소재의 진입이 감지되면 상기 가열소재가 상기 보열커버 내측의 제1설정위치에 도달할 때까지 상기 가열소재를 제1이송속도로 이송시키고, 상기 가열소재가 상기 제1설정위치에 도달하면 상기 가열소재를 상기 제1이송속도보다 느린 제2이송속도로 이송시키고, 상기 가열소재가 상기 제2이송속도로 이송되는 동안 상기 보열커버를 하강시켜 상기 대기높이보다 상기 가열소재에 근접하는 제1보열높이에 위치시키는 압연 보열설비의 제어방법이 제공될 수 있다.

상기 압연 보열설비의 제어방법은 상기 보열커버의 내측으로 상기 가열소재 후단부의 진입이 감지되면 상기 가열소재를 상기 제2이송속도보다 느린 제3이송속도로 이송시키고, 상기 가열소재가 상기 제3이송속도로 이송되는 동안 상기 보열커버를 하강시켜 상기 제1보열높이보다 상기 가열소재에 근접하는 제2보열높이에 위치시킬 수 있다.

상기 압연 보열설비의 제어방법은 상기 가열소재의 후단부가 상기 보열커버를 통과한 것으로 감지되면 상기 보열커버를 상기 대기높이로 상승시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비는 가열소재가 이송라인으로 진입하는 초기에 보열커버를 대기위치로 상승시킨 상태에서 가열소재를 제1이송속도로 빠르게 이송시킴으로써 가열소재의 이송시간 단축을 통해 열손실을 최소화 하면서도 가열소재 선단과 보열커버의 충돌을 방지할 수 있다. 아울러 가열소재가 설정위치에 도달하면 상대적으로 이송속도를 늦추면서 보열커버를 더 낮추어 가열소재에 근접시키기 때문에 가열소재 후단부의 보열효과를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보열설비가 적용된 압연설비를 나타낸다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도로, 압연 이송라인에 설치된 보열설비를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비의 동작제어를 위한 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비의 제어동작을 나타낸 흐름도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비의 동작 제어에 따른 가열소재의 이송상태 및 보열커버의 위치변화를 단계적으로 나타낸다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비가 적용된 압연설비를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 압연설비는 압연을 위한 소재를 가열하는 가열로(10), 가열로(10)에서 가열된 가열소재(20)를 압연하는 조압연기(30), 조압연을 거친 가열소재(20)를 압연하는 마무리압연기(40), 가열소재(20)를 가열로(10)로부터 조압연기(30)로 이송하고 또 조압연기(30)로부터 마무리압연기(40)로 이송하는 이송라인(50, 롤러테이블)을 포함한다.

보열설비(100)는 조압연기(30)와 마무리압연기(40) 사이 이송라인(50)에 설치될 수 있다. 보열설비(100)는 조압연기(30)를 거쳐 마무리압연기(50)로 이송되는 가열소재(20) 외측을 덮어 이송과정에서 가열소재(20)의 온도가 과도하게 하락하는 방지한다. 마무리압연기(40)로 진입하는 가열소재(20)의 온도 하락을 줄여 가열소재(20) 후단부 쪽 압연이 마무리압연기(40)에서 양호하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

여기서는 보열설비(100)가 조압연기(30)와 마무리압연기(40) 사이의 이송라인(50)에 설치된 경우를 설명하고 있으나, 보열설비(100)의 설치위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 보열설비(100)는 가열소재(20)의 온도 하락 방지를 위해 압연설비의 다른 위치에 설치될 수도 있다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도로, 압연 이송라인에 설치된 보열설비를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 보열설비(100)는 이송라인(50)의 양측에 각각 설치된 베이스프레임(101), 양측 베이스프레임(101) 위에 각각 설치된 측면프레임(102), 이송라인(50)의 상부에 설치되며 양측이 측면프레임(102)에 의해 지지되는 상부프레임(103)을 포함할 수 있다. 상프프레임(103)은 각 측면프레임(102)에 설치된 승강실린더(104)에 의해 지지되면, 승강실린더(104)의 동작에 의해 상하방향으로 승강 할 수 있다.

보열설비(100)는 이송되는 가열소재(20)로부터 방사되는 복사에너지를 다시 가열소재(20)로 반사시켜 가열소재(20)의 온도가 과도하게 하락하는 것을 방지하는 다수의 보열커버를 구비한다. 보열커버는 상부프레임(103)에 가열소재(20) 상면과 대향하도록 설치되는 복수의 상부 보열커버(110), 양쪽 측면프레임(102) 내측에 가열소재(20)의 측면과 대향하도록 설치된 측면 보열커버(120), 이송라인(50)의 롤러들(51) 사이에 가열소재(20)의 하면과 대향하도록 설치되며 가열소재(20)의 복사에너지를 상방으로 반사시키는 복수의 하부 보열커버(130)를 포함할 수 있다.

이러한 보열설비(100)는 다수의 보열커버(110,120,130)가 이송되는 가열소재(20)의 주위를 포위하여 가열소재(20)를 보열한다. 보열커버들(110,120,130)은 가열소재(20)가 이송되는 이송라인(50) 전 구간을 덮도록 설치되거나 적어도 이송라인(50)의 일부구간을 덮도록 설치될 수 있다.

복수의 상부 보열커버(110)는 승강실린더(104)의 동작에 의해 상하방향으로 승강함으로써 이송라인(50)을 따라 이송되는 가열소재(20)에 가까이 근접하거나 가열소재(20)로부터 멀어지도록 이격될 수 있다.

상부 보열커버(110)는 가열소재(20)에 근접할수록 복사에너지의 반사효율을 높이면서 보열커버(110) 내 공간을 줄일 수 있기 때문에 가열소재(20)의 보열효과를 향상시킬 수 있다.

한편, 가열소재(20)를 이송할 때는 이송을 빠르게 할수록 이송시간을 단축하여 온도하락을 줄일 수 있는데, 그렇다 하여 상부 보열커버(110)를 가열소재(20)에 근접시킨 상태에서 가열소재(20)의 이송을 빠르게 하면, 가열소재(20)와 상부 보열커버(110)의 충돌이 발생할 수 있다. 따라서 가열소재(20)의 이송속도와 상부 보열커버(110)의 높이는 적절히 조절할 필요가 있다.

본 실시 예의 압연 보열설비(100)는 상부 보열커버(110)의 높이를 적절히 조절하면서 가열소재(20)의 이송속도를 제어함으로써 보열설비(100)의 파손을 방지하면서도 보열효과를 향상시킬 수 있다. 여기서 다수의 보열커버 중 높이를 조절하는 보열커버는 상부 보열커버(110)이므로, 이하의 설명에서는 편의상 상부 보열커버(110)를 보열커버라 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비의 동작제어를 위한 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비의 제어동작을 나타낸 흐름도이다. 도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 압연 보열설비의 동작 제어에 따른 가열소재의 이송상태 및 보열커버의 위치변화를 단계적으로 나타낸다.

도 3과 도 5를 참조하면, 본 실시 예의 보열설비(100)는 이송라인(50)을 따라 이송되는 가열소재(20)의 위치를 감지하는 복수의 위치감지세서(150)와, 보열커버(110)의 높이 조절을 위해 승강실린더(104)의 동작을 제어하는 보열커버 구동부(160)와, 이송라인(50)에 설치된 각 롤러(51)의 회전속도 제어를 통해 가열소재(20)의 이송속도를 제어하는 이송라인 구동부(170)와, 복수의 위치감지센서(150)의 감지정보를 토대로 이송 중인 가열소재(20)의 위치를 판단하고, 보열커버 구동부(160) 및 이송라인 구동부(170)를 제어하여 보열커버(110)의 높이 및 가열소재(20)의 이송속도를 제어하는 제어부(200)를 포함한다.

위치감지센서들(150)은 도 5에 도시한 바와 같이, 이송라인(50)의 길이 방향을 따라 복수개가 일정한 간격으로 연속하여 설치됨으로써 가열소재(20)가 이송되는 동안 이송라인(50)의 전 구간에서 가열소재(20)의 위치를 감지할 수 있다. 즉 가열소재(20)가 이송라인(50)으로 진입하는지, 가열소재(20)의 선단부가 보열커버(110) 내측으로 진입하는지, 가열소재(20)의 후단부가 보열커버(110)의 내측으로 진입하는지, 가열소재(20)의 후단부가 보열커버(110)를 통과하였는지 등을 감지할 수 있다.

위치감지센서들(150)은 이송라인(50)의 하부나 측방에 가열소재(20)와 이격 상태로 설치되는 비접촉식 센서로 구성될 수 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 9를 참조하면서 본 실시 예에 따른 보열설비(100)의 제어방법과 그에 따른 동작을 설명한다.

도 4와 도 5를 참조하면, 제어부(200)는 가열소재(20)가 이송라인(50)으로 진입하기 전에 보열커버(110)를 대기높이(H1)에 위치시키고(201), 복수의 위치감지센서(150)의 감지정보를 통해 이송라인(50)에서 가열소재(20)의 위치를 감지한다(202). 그리고 위치감지센서(150)의 감지정보를 통해 가열소재(20)의 선단부가 이송라인(50)으로 진입하는지 여부 판단한다(203).

가열소재(20)의 선단부가 이송라인(50)으로 진입한 것으로 판단되면, 도 6에 도시한 바와 같이, 제어부(200)는 이송라인(50)의 롤러들(51)을 빠르게 동작시켜 가열소재(20)가 보열커버(110) 내측의 제1설정위치(P1)에 도달할 때까지 가열소재(20)를 상대적으로 빠른 제1이송속도로 이송시킨다(204).

이러한 제어는 가열소재(20)를 제1이송속도로 빠르게 이송하여 이송시간을 단축함으로써 가열소재(20)의 온도하락을 줄이기 위함이다. 이때는 보열커버(110)가 상대적으로 이격거리가 큰 대기높이(H1)에 위치하므로 가열소재(20)가 빠르게 이송되더라도 가열소재(20)가 보열커버(110)와 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

가열소재(20)가 제1이송속도로 이송되는 동안 제어부(200)는 위치감지센서(150)의 감지를 통해 가열소재(20)의 선단부가 제1설정위치(P1)에 진입하였는지를 판단하고(205), 가열소재(20) 선단부가 제1설정위치(P1)에 도달한 것으로 판단되면 가열소재(20)를 제1이송속도보다 느린 제2이송속도로 이송시킨다(206). 아울러 제어부(200)는 도 7에 도시한 바와 같이, 가열소재(20)가 제2이송속도로 이송되는 동안 보열커버(110)를 하강시켜 대기높이(H1)보다 가열소재(20)에 근접하는 제1보열높이(H2)에 위치시킨다(207). 보열커버(110)를 가열소재(20)에 근접시킴으로써 가열소재(20)의 보열효과를 높이기 위함이다. 이때는 가열소재(20)가 상대적으로 느린 제2이송속도로 이송되기 때문에 보열커버(110)를 가열소재(20)에 근접시키더라도 가열소재(20)와 보열커버(110)의 충돌을 방지할 수 있다.

보열커버(110)가 제1보열높이(H2)에 위치한 상태에서 가열소재(20)가 제2이송속도로 이송되는 동안, 도 8에 도시한 바와 같이, 가열소재(20)의 후단부가 보열커버(110)의 내측으로 진입할 때, 제어부(200)는 위치감지센서(150)의 감지를 통해 가열소재(20) 후단부가 보열커버(110) 내측으로 진입하였는지 여부를 판단한다(208).

가열소재(20)의 후단부가 보열커버(110) 내측으로 진입한 것으로 판단되면, 제어부(200)는 가열소재(20)를 제2이송속도보다 느린 제3이송속도로 이송시키고(209), 도 8의 예처럼 보열커버(110)를 하강시켜 제1보열높이(H2)보다 가열소재(20)에 더 근접하는 제2보열높이(H3)에 위치시킨다(210). 즉 보열커버(110)를 가열소재(20)에 최대한 근접시킴으로써 가열소재(20) 후단부의 보열효과를 높인다. 이처럼 가열소재(20)의 후단부를 보열하면, 이송라인(50)을 통과하는 동안 가열소재(20)의 후단부 온도하락을 최소화할 수 있고, 이후의 공정에서 가열소재(20) 후단부의 양호한 압연을 구현할 수 있다.

이 후 제어부(200)는 도 8의 상태에서 위치감지센서(150)의 감지를 통해 가열소재(20)의 후단부가 보열커버(110)를 통과하였는지 여부를 판단하고(211), 가열소재(20)의 후단부가 보열커버(110)를 통과한 것으로 판단되면, 도 9에 도시한 바와 같이, 보열커버(110)를 대기높이(H1)로 상승시킨다(212). 이때는 복수의 보열커버(110) 중 가열소재(20)의 후단부가 먼저 통과한 보열커버(110)부터 순차적으로 대기높이(H1)로 상승시킬 수 있다. 대기높이(H1)로 상승한 보열커버(110)는 이후 이송라인(50)으로 진입하는 다른 가열소재의 보열을 위해 대기한다.

이처럼 본 실시 예에 따른 압연 보열설비(100)는 가열소재(20)가 이송라인(50)으로 진입하는 초기에 보열커버(110)를 대기위치(H1)로 상승시킨 상태에서 가열소재(20)를 제1이송속도로 빠르게 이송시킴으로써 가열소재(20)의 이송시간을 단축하여 열손실을 최소화 하면서도 가열소재(20) 선단과 보열커버(110)의 충돌을 방지할 수 있다. 아울러 가열소재(20)가 제1설정위치(P1)에 도달하면 상대적으로 이송속도를 늦추면서 보열커버(110)를 더 낮추어 가열소재(20)에 근접시키기 때문에 가열소재(20) 후단부의 보열효과를 높일 수 있다.

10: 가열로, 20: 가열소재,
30: 조압연기, 40: 마무리압연기,
50: 이송라인, 100: 보열설비,
110: 보열커버, 150: 위치감지센서,
160: 보열커버 구동부, 170: 이송라인 구동부,
200: 제어부, P1: 제1설정위치,
H1: 대기높이, H2: 제1보열높이,
H3: 제2보열높이.

Claims (5)

1. 삭제
2. 가열소재를 이송하는 이송라인;
   상기 이송라인 위에 승강 가능하게 설치되며, 상기 이송라인을 따라 이송되는 상기 가열소재 외측을 덮어 상기 가열된 소재를 보열하는 보열커버;
   상기 보열커버의 높이를 조정하는 보열커버 구동부;
   상기 이송라인에 설치된 각 롤러의 회전속도를 제어하는 이송라인 구동부;
   상기 이송라인을 따라 이송되는 상기 가열소재의 위치를 감지하는 복수의 위치감지센서; 및
   상기 복수의 위치감지센서의 감지정보를 토대로 이송 중인 상기 가열소재의 위치를 판단하고, 상기 보열커버에 대한 상기 가열소재의 위치에 따라 상기 보열커버의 높이 및 상기 가열소재의 이송속도가 달라지도록 상기 보열커버 구동부 및 상기 이송라인 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 보열커버는 상기 가열소재로부터 방사되는 복사에너지를 다시 가열소재로 반사시키도록 상기 보열커버 구동부에 의해 상하 승강이동하는 상부프레임에 상기 가열소재의 상면과 대향하도록 설치된 복수의 상부 보열커버와, 양쪽 측면프레임 내측에 가열소재의 측면과 대향하도록 설치된 측면 보열커버를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 가열소재의 선단부가 상기 보열커버에 진입될 때 상기 가열소재의 길이보다 짧은 제1 설정위치에 도달할 때 까지 상기 가열소재를 상기 보열커버 진입 전 상기 가열소재의 이송속도보다 빠른 제1 이송속도로 이송시키고, 상기 제1 설정위치에 도달하면 상기 가열소재를 상기 제1 이송속도보다 느린 제2 이송속도로 이송시키면서 상기 상부프레임을 대기높이보다 낮은 제1 보열높이에 위치시키고, 상기 가열소재의 후단부가 상기 보열커버에 진입될 때 상기 가열소재를 상기 제2 이송속도보다 느린 제3 이송속도로 이송시키면서 상기 상부프레임을 제1 보열높이보다 낮은 제2 보열높이에 위치시키는 압연 보열설비.
3. 보열커버를 대기높이에 위치시킨 상태에서 상기 보열커버로 가열소재의 선단부가 진입하는지 여부를 감지하고,
   상기 보열커버로 상기 가열소재의 선단부 진입이 감지되면 상기 가열소재가 상기 보열커버 내측의 상기 가열소재의 길이보다 짧은 제1설정위치에 도달할 때까지 상기 가열소재를 제1이송속도로 이송시키고,
   상기 가열소재의 선단부가 상기 제1설정위치에 도달하면 상기 가열소재를 상기 제1이송속도보다 느린 제2이송속도로 이송시키고,
   상기 가열소재가 상기 제2이송속도로 이송되는 동안 상기 보열커버를 하강시켜 상기 대기높이보다 상기 가열소재에 근접하는 제1보열높이에 위치시키고,
   상기 보열커버의 내측으로 상기 가열소재 후단부의 진입이 감지되면 상기 가열소재를 상기 제2이송속도보다 느린 제3이송속도로 이송시키고,
   상기 가열소재가 상기 제3이송속도로 이송되는 동안 상기 보열커버를 하강시켜 상기 제1보열높이보다 상기 가열소재에 근접하는 제2보열높이에 위치시키는 압연 보열설비의 제어방법.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 가열소재의 후단부가 상기 보열커버를 통과한 것으로 감지되면 상기 보열커버를 상기 대기높이로 상승시키는 압연 보열설비의 제어방법.
   

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