KR20070065600A

KR20070065600A - 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법

Info

Publication number: KR20070065600A
Application number: KR1020050126212A
Authority: KR
Inventors: 김홍주; 김윤하; 이대성
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-06-25
Also published as: KR100733365B1

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조기의 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법에 관한 것으로, 쌍롤식 박판주조공정에 있어서, 로드셀을 통하여 측정된 쌍롤 사이의 반발력을 이용하여 실시간으로 주편 위치별 스컬의 위치를 온라인상에 표시하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 용강중의 스컬이 쌍롤에 혼입되는 시점과 쌍롤을 빠져나간 시점 및 롤반발력 피크 시점에 따른 스컬의 위치를 제공할 수 있으며, 따라서 주조공정을 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.

쌍롤식 박판주조기, 주조롤, 반발력 제어, 스컬

Description

로드셀을 이용한 스컬 감지 방법{Method for detecting skull using load cell}

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조기를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법이 적용된 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법을 나타낸 순서도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법에 따라 로드셀을 통해 얻은 롤반발력 데이터 및 기준선의 그래프.

도 5는 도 4의 일부를 확대한 그래프.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법에 따른 결과 리포트를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 쌍롤식 박판주조기 110 : 래들

112 : 턴디쉬 114 : 침지노즐

116 : 메니스커스 쉴드 118 : 브러쉬롤

120 : 주조롤 122 : 로드셀

124 : 에지댐 126 : 루퍼핏 쉴드

128 : 주편 130 : 핀치롤

132 : 수냉장치 134 : 권취코일

200 : VME 주제어기

본 발명은 쌍롤식 박판주조기의 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법에 관한 것으로, 특히, 롤착(roll choke)에 설치된 로드셀을 이용하여 실시간으로 주편 위치별 스컬의 위치를 스트립 길이에 따라 온라인상에 표시할 수 있는 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법에 관한 것이다.

최근 생산비용을 절감할 수 있는 새로운 철강 공정으로서, 용강으로부터 2~6㎜ 두께의 열연 판재를 주조하는 박판주조(strip casting) 공정이 등장하였다.

이러한 박판주조 공정은 서로 맞물려 돌아가는 두개의 주조롤에 금속용융물을 부어 응고시킴과 동시에 일정량의 열간 변형을 가하여 10㎜이하의 얇은 판두께를 갖는 박판재를 제조하는 쌍롤 방식과 하나의 주조롤에 금속용융물을 접하게 하여 박판을 만드는 단롤 방식이 대표적이다.

도 1은 일반적인 쌍롤식 박판주조기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

쌍롤식 박판주조기(10)는 그 주요 설비로서, 반대방향으로 회전하는 주조롤(120)과, 주조롤(120)의 측면을 막아서 용탕풀을 형성하는 에지댐(124)과, 턴디쉬 (112)로부터 주조롤(120) 사이로 용강을 주입하는 침지노즐(114)과, 용탕면의 분위기를 불활성 분위기로 유지하는 메니스커스 쉴드(116)로 구성된다.

이와 같은 쌍롤식 박판주조기(10)의 주조 공정에 있어서, 스컬은 래들(110)에서 공급되는 용강과 용탕풀의 온도 차이 때문에 주조롤(120), 에지댐(124), 침지노즐(114) 등에서 용강이 응고되어 생성된 것으로, 이러한 스컬이 주조롤(120) 닙쪽으로 혼입되면, 주편(128) 에지의 크랙을 유발할 수 있다.

또한, 스컬이 주조롤(120)에 혼입되면, 쌍롤(120)이 과다한 롤반발력(RSF; Roll Separation Force)에 의해 손상되어 그 내구성이 저하됨으로써, 쌍롤(120)을 교체해야 하는 결과를 초래하며, 더욱이 쌍롤(120)의 교체에 따른 비용이 증가하는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 스컬이 지나치게 성장하기 전에 조치하거나 청정한 용강을 공급하고, 용강풀로 공급되는 용강의 온도 하강을 막기 위해 에지댐(124) 및 침지 노즐(114)의 예열 관리를 엄격하게 하는 근본적인 조치가 필요하다.

이런 조치를 수행하기 위한 선결 과제로서 쌍롤(120)에 혼입되는 스컬의 양을 실시간으로 판단하는 것이 매우 중요한데, 스컬의 혼입을 판단하는 일반적인 방법으로는 CCD 카메라를 사용하여 주편(128)을 촬영한 다음에 이미지 처리를 통해서 판단하는 방법이 있다.

그러나, 이 방법은 이미지를 처리하는데 일정한 시간이 소요되기 때문에 주조중 온라인으로 주편 위치별 스컬의 위치를 제공하기에는 다소 무리가 있으며, 특 히, 루퍼 피터(loop pit) 분위기에 따라 선명한 주편 영상을 얻는 것이 어려운 경우에는 스컬의 위치 판단이 곤란한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 쌍롤 사이의 반발력을 롤착에 설치된 로드셀을 이용하여 감지하고 그 결과에 따라 주조 중에 온라인으로 주편 위치별 스컬의 위치를 표시할 수 있는 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 쌍롤식 박판주조공정에 있어서, 로드셀을 통하여 측정된 쌍롤 사이의 반발력을 이용하여 실시간으로 주편 위치별 스컬의 위치를 온라인상에 표시하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 주편 위치별 스컬의 위치는 용강중의 스컬이 쌍롤에 혼입되는 시점과 쌍롤을 빠져나간 시점 및 롤반발력 피크 시점이 스트립 길이에 따라 표시될 수 있다.

바람직하게는 상기 스컬이 쌍롤에 혼입되는 시점은 현재의 롤반발력 r(k)이 과거이력 기준선 R(k)을 초과하여 일정시간이 유지되면서, r(k)과 R(k)의 차가 일정레벨 이상을 만족하는 시점일 수 있다.

바람직하게는 상기 과거이력 기준선 R(k)이 과거의 롤반발력 데이터 20개를 평균하여 얻을 수 있다.

바람직하게는 상기 롤반발력 피크 시점은 r(k) - r(k-1) < 0을 만족하는 시 점일 수 있다.

바람직하게는 상기 스컬이 쌍롤을 빠져나간 시점은 R(k)가 피크값이 되는 시점 이후에 r(k) ≤ R(k-1) + 0.5ton을 만족하는 시점일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법이 적용된 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

로드셀을 이용한 스컬 감지 방법은 롤착에 설치되어 쌍롤(120)의 반발력을 검출하는 로드셀(122)과, 검출결과를 이용하여 롤반발력을 일정하게 제어하는 로직을 사용하여 쌍롤(120)의 실린더 위치 제어 신호를 출력하는 VME 주제어기(200)에 의해 달성된다.

여기서, 로드셀(122)을 통하여 얻어지는 롤반발력을 분석하여 스컬의 혼입여부를 판단하는데, 예를 들면, 스컬이 쌍롤(120)에 혼입되면 이에 의해 순간적으로 쌍롤(120)의 롤반발력이 점프업(jump-up)되며, 스컬이 쌍롤(120)을 빠져나가면 롤반발력은 스컬이 혼입되기 이전의 상태가 된다.

이때, 점프업 되는 정도가 일정한 레벨을 초과하면 스컬이 쌍롤(120)에 혼입되었다고 볼 수 있고, 따라서 스컬이 쌍롤(120)에 혼입되기 시작한 시점, 반발력이 피크가 되는 시점, 스컬이 쌍롤(120)을 완전히 빠져나간 시점 등을 스트립 길이에 따라 실시간으로 온라인상에 표시할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법에 따라 로드셀을 통해 얻은 롤반발력 데이터 및 기준선의 그래프이며, 도 5는 도 4의 일부를 확대한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법에 따른 결과 리포트를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5에서, 원으로 표시된 것은 로드셀(122)을 통하여 측정된 롤반발력 데이터이고, 실선으로 표시된 것은 과거의 롤반발력 데이터 20개를 평균해서 얻은 기준선이다.

먼저, 롤착에 설치된 로드셀(122)을 통하여 롤반발력 r(k)을 측정하는 동시에(단계 S301), 과거의 롤반발력 데이터 20개를 평균하여 과거이력 기준선 R(k)을 산출한다(단계 S302).

예를 들면, 기준선 R(k)은 과거의 롤반발력 r(k)으로부터, R(20) = (r(1) + r(2) + … + r(19) + r(20))/20 또는 R(21) = (r(2) + r(3) + … + r(20) + r(21))/20 등으로 산출할 수 있다.

이때, k시점의 현재의 롤반발력 r(k)이 과거이력의 기준선 R(k)을 초과하는지의 여부에 따라 스컬 혼입의 시작여부를 판단한다.

보다 구체적으로는, 롤반발력 r(k)이 기준선 R(k)을 초과하는지를 판단하여(단계 S303), 일정값, 예를 들면, 0.5ton이상 초과하는 경우, 즉, r(k) ≥ R(k) + 0.5ton을 만족하면, 이 상태가 일정시간 동안 유지되는지를 판단하기 위하여 미리 설정된 카운트 인덱스를 증가시키고(단계 S304), 일정시간이 경과하였는지를 판단한다(단계 S305).

여기서, 0.5ton은 잡음 등의 영향을 고려한 값으로, 롤반발력 r(k)이 기준선 R(k)을 초과하더라도 그 차이가 이보다 작으면, 이물질의 유입으로 판단하지 않고 잡음으로 판단하여 무시한다.

이때, 일정시간이 경과하지 않은 경우, 예를 들어, 카운트 인덱스가 10보다 작으면, 롤반발력 r(k)이 기준선 R(k)을 초과하는지의 여부를 지속적으로 판단하는데, 여기서, r(k) ≥ R(k) + 0.5ton만족하면서 일정시간을 유지하는 동안, 즉, 카운트 인덱스가 증가하는 것에 의해 롤반발력이 지속적으로 증가하고 있음을 알 수 있다.

상기와 같은 조건을 만족하면서 단순히 일정시간이 지속되는 것, 즉, 카운트 인덱스가 단순히 증가하는 것이 스컬의 혼입을 의미하는 것은 아니기 때문에, 일정시간이 경과한 경우, 예를 들어, 카운트 인덱스가 10이상의 값에서, r(k)와 R(k)의 차가 일정레벨 이상을 만족하는지의 여부를 감시한다(단계 S306).

여기서, r(k)와 R(k)의 차가 일정레벨 이상을 만족하면 이를 스컬이 쌍롤(120)에 혼입되는 시점으로 판단하고, 도 6에 도시된 바와 같이, 해당하는 스트립 길이를 스컬의 시작위치로서 온라인상에 표시한다(단계 S307).

예를 들면, 카운트 인덱스가 10이상인 경우, r(k) ≥ R(k) + 2ton을 만족하면, 비로소 스컬이 쌍롤(120)에 혼입되었다고 판단하는데, 여기서, 2ton은 주조 결과 분석을 통하여 얻은 경험치이다.

다음으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 롤반발력이 피크 값이 되는 시점을 감지하기 위하여 r(k) - r(k-1) < 0의 조건을 만족하는지의 여부를 감시한다(단계 S308).

이때, 쌍롤(120)의 롤반발력 r(k)이 상기의 조건을 만족하면, 이를 최대의 스컬이 유입된 시점으로 판단하고, 도 6에 도시된 바와 같이, 해당하는 스트립 길이를 스컬의 유입이 최대인 위치로서 온라인상에 표시한다(단계 S309).

마지막으로, k시점의 현재의 롤반발력 r(k)이 과거이력의 기준선 R(k)보다 일정레벨만큼 작은지의 여부에 따라 스컬의 이탈을 판단한다.

보다 구체적으로는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 기준선 R(k)이 피크 값이 되는 시점이후에(단계 S310), r(k) ≤ R(k-1) + 0.5ton을 만족하는 시점에서 스컬이 쌍롤(120)을 완전히 이탈한 것으로 판단하는데(단계 S311), 여기서, 기준선 R(k)이 피크 값이 되는 시점은 R(k) - R(k-1) < 0을 만족하는지의 여부에 따라 판단된다.

이때, 롤반발력 r(k)과 기준선 R(k)이 상기 두 조건을 만족하면, 이를 스컬이 쌍롤(120)을 완전히 이탈한 것으로 판단하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 해당하는 스트립 길이를 스컬이 완전히 이탈한 위치로서 온라인상에 표시한다(단계 S312).

이와 같이, 스컬이 쌍롤(120)을 완전히 이탈하면, 다시, 다른 스컬이 쌍롤(120)에 유입되는지를 감지하기 위하여 r(k) ≥ R(k) + 0.5ton을 만족하는지를 지속적으로 감시한다.

한편, 상기와 같이 주편 위치별 스컬의 위치를 스트립 길이에 따라 온라인 상에서 표시하는 방법은 VME 주제어기(200)로부터 스컬의 위치 데이터를 제공받아, 예를 들면, 관리자의 컴퓨터나 관리 시스템의 표시부에 도 6에 도시된 바와 같은 결과 리포트를 디스플레이한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법은 롤착에 설치된 로드셀을 통하여 쌍롤 사이의 반발력을 측정하고, 이를 이용하여 주조 온라인상에 실시간으로 스트립 길이에 따라 스컬의 위치를 표시함으로써, 용강중의 스컬이 쌍롤에 혼입되는 시점과 쌍롤을 빠져나간 시점 및 롤반발력 피크 시점에 따른 스컬의 위치를 제공할 수 있으며, 따라서 주조공정을 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있다.

Claims

쌍롤식 박판주조공정에 있어서,

로드셀을 통하여 측정된 쌍롤 사이의 반발력을 이용하여 실시간으로 주편 위치별 스컬의 위치를 온라인상에 표시하는 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주편 위치별 스컬의 위치는 용강중의 스컬이 쌍롤에 혼입되는 시점과 쌍롤을 빠져나간 시점 및 롤반발력 피크 시점이 스트립 길이에 따라 표시되는 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 스컬이 쌍롤에 혼입되는 시점은 현재의 롤반발력 r(k)이 과거이력 기준선 R(k)을 초과하여 일정시간이 유지되면서, r(k)과 R(k)의 차가 일정레벨 이상을 만족하는 시점인 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 과거이력 기준선 R(k)은 과거의 롤반발력 데이터 20개를 평균하여 얻은 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 롤반발력 피크 시점은 r(k) - r(k-1) < 0을 만족하는 시점인 것을 특징으로 하는 로드셀을 이용한 스컬 감지 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 스컬이 쌍롤을 빠져나간 시점은 R(k)가 피크값이 되는 시점 이후에 r(k) ≤ R(k-1) + 0.5ton을 만족하는 시점인 것을 특징으로 하는 주조롤 반발력 제어 방법.