KR20040055979A - 작업중인 압연롤의 온도 측정방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업중인 압연롤의 온도 측정방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 센서인 열전대+,-소선이 심선가공된 마모용 단열재와; 상기 마모용 단열재가 스프링에 의해 상시 돌출가능하게 삽설된 바디와; 상기 바디가 워크롤측으로 회전구동되어 상기 워크롤 표면과 마모용 단열재 및 이에 심선된 열전대+,-소선이 동시에 상시 접촉가능하게 하여 주도록 연결된 회전실린더를 포함하여 구성한 후 열전대를 압연중인 압연롤의 표면과 상시 직접 접촉되게 하거나 혹은 열전도율과 탄성율이 우수하고 양단에 열전대가 부착된 금속판을 반원형으로 휘어서 이 금속판만이 직접 압연롤 표면에 접촉되게 배치하여 압연롤 표면의 온도변화를 측정하도록 한 것이다.

본 발명에 따르면 압연롤의 표면에 측정센서를 직접 접촉시켜 측온함으로써 보다 정확한 온도측정이 가능하다.

Description

작업중인 압연롤의 온도 측정방법 및 장치{METHOD TO MEASURE THE ON-LINE ROLL SURFACE TEMPERATURE AND THEREOF APPARATUS}

본 발명은 제철공정에서 고온의 제품을 이송하거나 압연을 위해 사용되는 원통형 롤의 온도를 작업중에 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온의 소재 이송과정중 롤로 전달되는 열로 인한 롤의 열팽창정도를 알 수 있도록 하기 위해 롤 표면에 밀착되는 접촉식 열전도센서를 이용하여 롤의 표면 온도를 정확히 측정할 수 있도록 한 작업중인 압연롤의 온도 측정방법 및 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 압연롤은 도 1의 도시와 같이, 소재(2)와의 접촉에 의해 열을 받아 열팽창하게 되므로 이의 냉각을 위해 다수이 노즐(3)이 압연롤인 워크롤(1)의 폭방향으로 배열된 후 스프레이방식으로 냉각수를 분사하며, 분사된 냉각수는 와이퍼(4)에 의해 집수 배출처리되게 된다.

즉, 이러한 워크롤(1)은 도 2에서와 같은 열간압연공정에서 소재(2)가 900℃ 이상의 고온에서 압연되고 소재(2)를 압연하는 과정에서 가공에너지, 마찰에너지 등이 발생되어 순간적인 롤의 표면온도가 수백℃ 이상으로 올라 갔다가 다시 다량의 냉각수에 의해 냉각되면서 100℃ 이내로 떨어지는 과정을 반복하게 되어 점차 승온되게 된다.

이에 따라, 롤의 열팽창정도가 시시각각 변하게 되어 원하는 제품의 형상을 확보하는데 있어 상당한 어려움이 유발되고, 또 열팽창에 의해 통판성이 나빠져서 제품의 생산속도를 높이지 못하는 등의 문제는 물론 롤이 고온 경도 저하에 따른 마모 촉진으로 롤의 수명이 단축되는 문제가 유발되엇다.

따라서, 롤의 열적변화에 관한 정보를 수집하는 것은 롤의 수명은 물론 제품의 품위와 직결되는 매우 중요한 문제인데, 종래에는 이러한 정보수집을 수치적 모델을 통해 예측하거나 혹은 도 3에서와 같이 워크롤(1)의 외부에 초음파센서(5)를 설치하고 비접촉방식으로 그 변위를 측정하는 방식을 사용하였다.

그러나, 상기 수식모델에 의한 예측방법은 정성적인 예측이 가능하지만 고압으로 많은 냉각수를 분사하여 회전하는 롤을 냉각하는 경우에 대한 냉각능력을 명확히 알기 어렵기 때문에 실제 정량적인 정보를 제공하기 어려웠고, 센서(5)를 이용한 방법의 경우에는 계측수로 순수를 사용하여 계측수 속에서 롤까지의 상대적인 거리변화를 초음파로 측정하여 원하는 정보를 얻는 것인데 압연공장에서와 같이 고열의 환경속에서 장시간 노출되게 되면 이 센서(5)를 지지하고 있는 빔의 열적변형으로 상대적인 거리가 달라지거나 강판 압연과정중 진동으로 인해 센서(5)의 측정이 잘 안되는 문제 및 냉각수의 수질에 따라 그 정도가 심하게 영향을 받는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 비접촉식과 같은 간접방식이 아니라 측정센서를 회전하는 워크롤의 표면에 직접 접촉시켜 측온함으로써 보다 정확한 측온작업이 이루어질 수 있도록 한 작업중인 압연롤의 온도 측정방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 압연과정을 보인 개략도,

도 2는 일반적인 압연롤의 부위별 온도변화를 예시적으로 보인 그래프,

도 3은 종래 기술에 따른 초음파센서를 이용한 간접적인 롤 온도 측정장치의 예시도,

도 4는 본 발명 장치의 일 실시예를 보인 예시도,

도 5는 본 발명 장치의 다른 가능한 예를 보인 예시도,

도 6은 본 발명 일 예에 따른 장치의 참고용 사진,

도 7은 본 발명 다른 예에 따른 장치의 참고용 사진,

도 8은 본 발명 일 예에 따른 측정결과 그래프,

도 9는 본 발명 다른 예에 따른 측정결과 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1....워크롤 2....소재

3....노즐 4....와이퍼

5....센서 10a,b....열전대+,-소선

12....마모용 단열재 14....스프링

16....바디 18....회전실린더

20....보조롤

본 발명의 상기한 목적은, 소재 압연중 압연롤의 표면 온도를 측정하는 방법에 있어서, 온도측정시 서로 단열되고 노출된 형태의 열전대를 마모가 잘 안되는 재료로 감싼 후 이를 탄성체의 힘으로 밀어 압연중인 압연롤의 표면과 마모용 단열재 및 이에 심선된 열전대가 동시에 상시 직접 접촉되게 하거나 혹은 열전도율과 탄성율이 우수하고 양단에 열전대가 부착된 금속판을 반원형으로 휘어서 이 금속판만이 압연롤 표면에 직접 접촉되게 배치하여 압연롤 표면의 온도변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 작업중인 압연롤의 온도 측정방법을 제공함에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 상기한 목적은, 소재 압연중 압연롤의 표면 온도를 측정하는 장치에 있어서, 센서인 열전대+,-소선이 심선가공된 마모용 단열재와; 상기 마모용 단열재가 스프링에 의해 상시 돌출가능하게 삽설된 바디와; 상기 바디가 워크롤측으로 회전구동되어 상기 워크롤 표면과 열전대+,-소선이 상시 접촉가능하게 연결된 회전실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 작업중인 압연롤의 온도 측정장치를 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 워크롤의 온도측정의 정확성을 검증하기 위해 상기 워크롤과 함께 구동되면서 그 표면에 직접 접촉되어 롤 표면의 온도변화를 측정할 수 있도록 구성한 것이다.

본 발명은 워크롤에 냉각수가 분사되지 않을 때에는 계측된 온도가 워크롤 표면에 부착되어 함께 회전하는 워크롤의 온도보다 약 5℃ 정도 높게 나타나지만 냉각수를 분사하게 되면 마찰이 줄어들게 되어 워크롤의 온도가 정확하게 측정될 수 있는 점을 감안하였고, 또 측정센서의 길이가 일정하게 워크롤과 접촉되도록 하여 측정시 워크롤과의 상시 접촉이 보장되도록 하여 마모가 되더라도 충분히 장시간동안 사용할 수 있도록 하였다.

또한, 센서의 외부(끝단)는 베이클라이트와 같은 재질로 감싸 측정의 정확성을 더 기하였으며, 센서의 단부측에 탄성수단을 부가시켜 다소간의 진동도 용이하게 흡수할 수 있도록 하였다.

장치의 구성에 있어, 도 4에서와 같이, 센서인 열전대+,-소선(10a,b)이 심선가공된 마모용 단열재(12)가 구비되고; 상기 마모용 단열재(12)는 스프링(14)에 의해 상시 돌출가능하게 바디(16)에 삽설되며; 상기 바디(16)는 회전실린더(18)에 연결되어 워크롤(1)측으로 회전구동되어 상기 워크롤(1) 표면과 열전대+,-소선(10a,b)이 상시 접촉가능하게 설치된다.

즉, 본 발명 일 예에 따르면, 마모용 단열재(12)에 심어져 있는 열전대+,-소선(10a,b)는 단열재(12)와 동시에 워크롤(1)에 접촉되어 워크롤(1)의 회전에 의해 함께 마모되면서 워크롤(1)에 직접 접촉하여 측온작업을 행하도록 구성된다.

그리하여, 워크롤(1)의 구동시 회전실린더(18)의 작동으로 바디(16)가 일정각도 회전되면서 워크롤(1) 표면과 마모용 단열재(12)의 선단인열전대+,-소선(10a,b)이 접촉되게 한 상태에서 노즐(3)을 통해 냉각수를 분사하게 되면 워크롤(1) 표면의 온도변화를 정확하게 측정할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 다른 가능한 예를 보인 것으로, 바디(16')의 형상을 달리하여 그 단부가 넓은 대략 사다리꼴 단면형상을 갖도록 하고, 그 중앙에는 요입홈을 형성하여 반원형상의 마모용 단열재(12')를 구비한 후 마모용 단열재(12')의 선단면 즉, 열전도율과 탄성율이 우수하고 양단에는 열전대+,-소선(10a,b)이 배치된 금속판이 반원형으로 휘어져 배설된 면이 워크롤(1)과 접촉되게 배치되며, 이들 옆에는 회전가능한 한쌍의 보조롤(20)을 구비하여 워크롤(1)과의 구름접촉에 의해 원활한 측정이 가능하도록 하였고, 그 측정과정은 도 4의 예시와 같다.

여기서, 본 발명 다른 가능한 예의 경우, 마모용 단열재(12')는 워크롤(1)과 직접 접촉되지 않으면서 열전대+,-소선(10a,b)이 배선된 금속판만이 워크롤(1)과 접촉 가능하게 설치 구성된 것이다.

참고로, 도 6,8은 도 4와 같은 구조의 측정장치를 예시적으로 보인 사진 및 그 측정과정과 측정결과를 보인 파형도이고; 도 7,9는 도 5와 같은 구조의 측정장치를 예시적으로 보인 사진 및 그 측정과정과 측정결과를 보인 파형도이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 압연롤의 표면에 측정센서를 직접 접촉시켜 측온함으로써 보다 정확한 온도측정이 가능하다.

Claims (5)

1. 소재 압연중 압연롤의 표면 온도를 측정하는 방법에 있어서,

   온도측정시 서로 단열되고 노출된 형태의 열전대를 마모가 잘 안되는 재료로 감싼 후 이를 탄성체의 힘으로 밀어 압연중인 압연롤의 표면과 마모용 단열재 및 이에 심선된 열전대가 동시에 상시 직접 접촉되게 하거나 혹은 열전도율과 탄성율이 우수하고 양단에 열전대가 부착된 금속판을 반원형으로 휘어서 이 금속판만이 압연롤 표면에 직접 접촉되게 배치하여 압연롤 표면의 온도변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 작업중인 압연롤의 온도 측정방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열전대는 베이클라이트로 감싸 마모가 잘 안되도록 보호되는 것을 특징으로 하는 작업중인 압연롤의 온도 측정방법.
3. 소재 압연중 압연롤의 표면 온도를 측정하는 장치에 있어서,

   센서인 열전대+,-소선(10a,b)이 심선가공된 마모용 단열재(12)와;

   상기 마모용 단열재(12)가 스프링(14)에 의해 상시 돌출가능하게 삽설된 바디(16)와;

   상기 바디(16)가 워크롤(1)측으로 회전구동되어 상기 워크롤(1) 표면과 열전대+,-소선(10a,b)이 상시 접촉가능하게 연결된 회전실린더(18)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 작업중인 압연롤의 온도 측정장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 마모용 단열재(12)의 선단면에는 열전대+,-소선(10a,b)이 양측에 배선된 열전도율과 탄성율이 우수한 금속판이 반원형태로 휘어져 구비되고, 상기 금속판은 워크롤(1)과 직접 접촉되게 배치된 것을 특징으로 하는 작업중인 압연롤의 온도 측정장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 금속판의 양측에는 워크롤(1)과 구름접촉되는 한쌍의 보조롤(20)이 부설되는 것을 특징으로 하는 작업중인 압연롤의 온도 측정장치.