KR20050063504A - 선재코일의 온도측정장치 및 그것을 이용한 냉각속도측정장치 - Google Patents

선재코일의 온도측정장치 및 그것을 이용한 냉각속도측정장치 Download PDF

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KR20050063504A
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Abstract

본 발명은 선재코일의 온도측정장치 및 그것을 이용한 냉각속도 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 제철소내 선재 가열로에서 고온열처리된 선재코일의 온도를 자장의 변화상태를 검출하여 비접촉식으로 측정할 수 있는 온도측정장치와, 상기 온도측정장치를 이용한 냉각속도 측정장치에 관한 것이다.
본 발명의 선재코일의 온도측정장치는, 조압연기(2), 사상압연기(4)로부터 연속 압연된 후에 수냉대설비(6)에서 냉각수에 의하여 냉각되는 선재코일(10)의 온도를 측정하기 위한 장치에 있어서, 상기 온도측정장치가 : 선재코일(10)이 내부를 통과하도록 설치되는 자장인가용 코일(20); 상기 코일(20)의 상부 및 하부에 설치되는 코어(60); 상기 코일(20)을 통과하는 전류의 변화상태를 검출하기 위한 자장변환검출용 전류계(30); 상기 코일(20)에 인가되는 전압을 검출하기 위한 전압계(40); 상기 코일(20)에 교류전류를 인가하기 위한 정압원(50); 상기 코일(20)과 코어(60)를 외부와 차단하는 차폐용 케이스(80); 상기 전류계(30)로부터 출력되는 전류치를 이용하여 온도값으로 환산하기 위한 연산기(110); 및 상기 연산기(110)로부터 출력되는 온도값을 표시하기 위한 온도표시기(120)를 포함한다.

Description

선재코일의 온도측정장치 및 그것을 이용한 냉각속도 측정장치{Device for measuring the temperature of hot strip coil and Device for measuring the speed of cooling using it}
본 발명은 선재코일의 온도측정장치 및 그것을 이용한 냉각속도 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 제철소내 선재 가열로에서 고온열처리된 선재코일의 온도를 자장의 변화상태를 검출하여 비접촉식으로 측정할 수 있는 온도측정장치와, 상기 온도측정장치를 이용한 냉각속도 측정장치에 관한 것이다.
제철소에서 생산되는 품목중의 하나인 선재코일은 조압연, 사상압연의 공정을 거치면서 얇은 코일형태로 압연된 후에 강도 및 인성확보를 위한 냉각공정을 거치게 된다. 특히 냉각공정은 최종제품의 품질을 결정하는 공정으로서 최적의 냉각제어를 위하여 선재코일의 온도 및 냉각속도를 정확하게 검출하여야 한다.
도 1은 상기와 같은 종래 선재코일을 생산하기 위한 개략적인 공정도이다. 도시된 바와 같이, 고온의 선재코일은 조압연기(2), 사상압연기(4)를 통과하면서 소정의 두께를 가지는 선재코일(10) 형태로 압연된다. 이렇게 압연된 선재코일(10)은 수냉대설비(6)를 통과하면서 인젝터(8)에 의하여 토출되는 냉각수에 의하여 냉각된다.
그러나 종래에는 선재코일(10)의 온도 및 냉각속도를 측정하는 수단이 구비되지 않아서 작업자가 경험에 의존하여 작업을 수행하고 있었다. 따라서 숙련작업자에 비하여 비숙련작업자의 작업시에 적절한 냉각이 이루어지지 않고, 선재코일(10)이 과냉각 또는 미냉각됨으로서 최종 제품의 품질이 일정하지 않은 문제점이 있었다. 또한 압연공정에서도 마찬가지로 선재코일의 온도는 품질에 민감한 영향을 끼치는 요소이지만 온도를 정확하게 측정할 수 없어서 적정 압하량 제어가 이루어지지 않는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제철소내 선재 가열로에서 고온열처리된 선재코일의 온도를 자장의 변화상태를 검출하여 비접촉식으로 측정할 수 있는 온도측정장치와, 상기 온도측정장치를 이용한 냉각속도 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 선재코일의 온도 및 냉각속도를 정확하게 측정함으로서 최종 제품의 품질을 향상시키고 일정하게 유지할 수 있는 선재코일의 온도측정장치 및 그것을 이용한 냉각속도 측정장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선재코일의 온도측정장치는, 조압연기, 사상압연기로부터 연속 압연된 후에 수냉대설비에서 냉각수에 의하여 냉각되는 선재코일의 온도를 측정하기 위한 장치에 있어서, 상기 온도측정장치가 : 선재코일이 내부를 통과하도록 설치되는 자장인가용 코일; 상기 코일의 상부 및 하부에 설치되는 코어; 상기 코일을 통과하는 전류의 변화상태를 검출하기 위한 자장변환검출용 전류계; 상기 코일에 인가되는 전압을 검출하기 위한 전압계; 상기 코일에 교류전류를 인가하기 위한 정압원; 상기 코일과 코어를 외부와 차단하는 차폐용 케이스; 상기 전류계로부터 출력되는 전류치를 이용하여 온도값으로 환산하기 위한 연산기; 및 상기 연산기로부터 출력되는 온도값을 표시하기 위한 온도표시기를 포함한다.
또한 본 발명의 냉각속도 측정장치는, 상기 선재코일 온도측정장치를 적어도 2개 이상 선재코일(10)의 이동경로상에 일정거리 이격하여 설치하고, 상기 각각의 선재코일 온도측정장치로부터 입력되는 온도데이터와 이동시간차를 검출하여 온도의 냉각속도를 산출하는 속도연산기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 선재코일의 온도측정장치 및 냉각속도 측정장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고온상태의 선재코일의 온도를 비접촉식으로 측정하기 위한 온도측정장치이며, 또한 상기의 온도측정장치를 이용하여 냉각속도를 측정함으로서 종래 제철소에서의 압연, 냉각공정에 용이하게 적용할 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 온도측정장치의 개략적인 설치상태도이다.
도시된 바와 같이, 선재코일(10)이 내부를 통과하도록 코어(60)에 감져서 설치되는 자장인가용 코일(20)과, 상기 코일(20)을 통과하는 전류의 변화상태를 검출하기 위한 자장변환검출용 전류계(30)와, 상기 코일(20)에 인가되는 전압을 검출하기 위한 전압계(40)와, 상기 코일(20)에 고주파 또는 저주파 교류전류를 인가하기 위한 정압원(50)과, 상기 코일(20)과 코어(60)를 외부와 차단하는 차폐용 케이스(80)와, 상기 전류계(30)로부터 출력되는 전류치를 이용하여 온도값으로 환산하기 위한 연산기(110)와, 그리고 상기 연산기(110)로부터 출력되는 온도값을 표시하기 위한 온도표시기(120)를 포함하고 있음을 알 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하여 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
교류전류인가용 정압원(50)에 의해 고주파 또는 저주파 교류전류가 인가되면, 자장인가용 코일(20)에 의해 자속(도 3의 70,90)이 형성된다. 이때 도 3에서와 같이 형성된 자속(70)은 자장인가용 코일(20)을 감싸는 모양으로 형성되며, 서로 반대방향의 자장은 도 3의 상쇄자속(90)과 같이 상쇄되고, 나머지 동일방향 자장 성분들에 의하여 자속(70)이 형성된다. 이 자속(70)이 원활하게 흐르게 하기 위하여, 즉 자기적 저항을 줄이기 위하여 코어(60)를 자장인가용 코일(20)의 주위에 배치하였다.
따라서 자속(70)은 코어(60)을 경유하여 선재코일(10)의 길이방향을 투과(수직방향)하는 자속라인을 형성하게 된다. 이때 외부 고주파 또는 저주파 교류전류에 의해 발생된 자속(70)은 선재코일(10) 내부를 지나면서 시간에 따라 변화하게 된다. 이로 인하여 전자기법칙에 의해 선재코일(10) 내부에 와전류(100)가 발생하게 되는데, 이것은 렌츠(Lentz)의 법칙에 의하여 선재코일(10)의 내부를 흐르는 자속의 세기를 감쇄하는 방향으로 와전류(100)가 흐르게 된다.
이 와전류(100)의 세기는 선재코일(10)의 전기전도도에 비례하며, 이 전기전도도는 선재코일(10)의 내부온도에 의존하는 물리량 값이다. 따라서 선재코일(10)의 온도에 따라 자속세기는 변화하게 되며, 이는 코일(20)의 인덕턴스(inductance)의 변화를 의미한다.
즉, 인덕턴스는 코일(20)과 선재코일(10) 사이의 간극(gap)들 (도 3의 g1, g2 ), 자장인가용 코일(20)의 턴(turns)수 및 코어(60)의 단면적이 일정하면 선재코일(10)의 물성인 전기전도도의 함수, 즉 선재코일(10)의 온도의 함수로 나타낼 수 있다. 상기에 전술한 바와 같은 원리를 이용하여 자속 변화신호, 즉, 인덕턴스의 변화를 자장변화 검출용 전류계(30)로부터 측정하게 된다.
도 3에서 간극인 g1, g2 의 합을 일정하게 유지하기 위하여 본 발명에서는 온도측정장치가 선재코일(10)을 감싸는 형태를 취하여 선재코일(10)의 미소 진동에 의한 g1, g2 가 각각 미소하게 변하더라도 전체적인 간극인 두 간극의 합은 일정하게 유지할 수 있게 하였다.
만약에 온도측정장치가 선재코일(10)을 감싸지 않는 경우 선재코일(10)의 미소진동에 의해 간극이 변하게 되며 이는 측정값의 재현성 및 신뢰성에 큰 오류를 범할 수 있다. 그 이유는 인덕턴스가 간극의 함수이기 때문이다.
상기에 전술한 내용에 대한 구체예로, 선재코일(10)의 온도가 감소할수록 저항의 감소로 인한 전기전도도가 증가되어, 고온의 경우에 비해 선재코일(10)내에서 발생하는 와전류(100)의 세기는 증가되고 통과하는 자장의 세기는 감소하게 된다.
따라서 선재코일(10)의 온도가 떨어질수록 고온의 경우에 비해 인덕턴스가 감소하게 되며 이로 인한 자장변화검출용 전류계(30)로부터 검출되는 전류는 증가하게 된다. 즉, 선재코일(10) 내의 온도와 자장변화검출용 전류계(30)로부터 검출되는 전류사이의 함수관계를 보정함으로써 선재코일내의 온도변화를 측정할 수 있게 된다.
도 4는 상기와 같은 구성을 가진 선재코일의 온도측정장치를 이용하여 구성된 냉각속도 측정장치의 개략적인 구성도이다.
도시된 바와 같이, 상기에 전술한 온도측정장치들을 일정거리 d 를 두고 설치하여 두 지점의 온도를 측정하는 것이다. 선재코일(10)의 진행속도는 이미 주어져 있기 때문에 일정거리 d 를 지나가는데 걸리는 시간차( t )를 측정하고, 두 지점의 온도를 측정하면 시간차( t )동안의 냉각속도를 알 수 있게 된다. 온도측정장치를 다수개 설치하여 여러 구간에서의 선재코일의 냉각속도를 더욱 정밀하게 측정할 수 있다. 온도 및 시간차를 측정하기 위하여 각 온도측정장치의 전류계(30,30')는 속도연산기(130)에 연결된다.
상기 속도연산기(130)는 전류계(30,30')로부터 입력되는 전류값을 이용하여 온도값으로 변환하고, 또한 선재코일(10)의 이동거리에 따른 시간차를 측정하여 냉각속도를 산출한다. 이러한 목적을 위하여 속도연산기(130)는 도 2의 연산기(110) 기능과 시간측정 및 냉각속도산출을 위한 연산기능을 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면 선재코일의 온도 및 냉각속도를 정확하게 측정함으로서 최종 제품의 품질을 향상시키고 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 선재코일을 생산하기 위한 개략적인 공정도,
도 2는 본 발명에 의한 온도측정장치의 개략적인 설치상태도,
도 3은 도 2의 코일설치부의 부분 확대도,
도 4는 온도측정장치를 이용한 냉각속도 측정장치의 개략적인 구성도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
2 : 조압연기 4 : 사상압연기
6 : 수냉대설비 8 : 인젝터
10: 선재코일 20: 자장인가용 코일
30: 자장변화검출용 전류계 40: 전압계
50: 교류전류인가용 정압원 60: 코어
70: 자속 80: 차폐용 케이스
90: 상쇄자속 100: 와전류
110: 연산기 120: 온도표시기
130: 속도연산기

Claims (2)

  1. 조압연기(2), 사상압연기(4)로부터 연속 압연된 후에 수냉대설비(6)에서 냉각수에 의하여 냉각되는 선재코일(10)의 온도를 측정하기 위한 장치에 있어서,
    상기 온도측정장치가 : 선재코일(10)이 내부를 통과하도록 설치되는 자장인가용 코일(20); 상기 코일(20)의 상부 및 하부에 설치되는 코어(60); 상기 코일(20)을 통과하는 전류의 변화상태를 검출하기 위한 자장변환검출용 전류계(30); 상기 코일(20)에 인가되는 전압을 검출하기 위한 전압계(40); 상기 코일(20)에 교류전류를 인가하기 위한 정압원(50); 상기 코일(20)과 코어(60)를 외부와 차단하는 차폐용 케이스(80); 상기 전류계(30)로부터 출력되는 전류치를 이용하여 온도값으로 환산하기 위한 연산기(110); 및 상기 연산기(110)로부터 출력되는 온도값을 표시하기 위한 온도표시기(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선재코일의 온도측정장치.
  2. 선재코일(10)의 온도를 측정하기 위하여 일정간격으로 설치되는 다수의 온도측정장치; 및 상기 각각의 온도측정장치로부터 입력되는 온도데이터를 이용하여 냉각속도를 산출하는 속도연산기(130)를 포함하며,
    상기 온도측정장치가 : 선재코일(10)이 내부를 통과하도록 설치되는 자장인가용 코일(20); 상기 코일(20)의 상부 및 하부에 설치되는 코어(60); 상기 코일(20)을 통과하는 전류의 변화상태를 검출하기 위한 자장변환검출용 전류계(30); 상기 코일(20)에 인가되는 전압을 검출하기 위한 전압계(40); 상기 코일(20)에 교류전류를 인가하기 위한 정압원(50); 상기 코일(20)과 코어(60)를 외부와 차단하는 차폐용 케이스(80); 상기 전류계(30)로부터 출력되는 전류치를 이용하여 온도값으로 환산하기 위한 연산기(110); 및 상기 연산기(110)로부터 출력되는 온도값을 표시하기 위한 온도표시기(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각속도 측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102650554A (zh) * 2011-02-24 2012-08-29 Ls产电株式会社 电磁接触器的线圈温度指示器

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