KR20100093118A - 유도가열 장치의 열화 진단 장치 - Google Patents

유도가열 장치의 열화 진단 장치 Download PDF

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Abstract

유도가열 장치의 열화 추이를 정확하게 파악함에 의해, 효율적인 보수 점검을 가능하게 하고, 또한, 유도가열 장치의 고장에 의한 돌발적인 설비 정지를 방지할 수 있는 열화 진단 장치를 제공한다. 이 때문에, 압연 라인에서 이용되는 유도가열 장치의 내부에, 온도 검출을 위한 광파이버를 부설한다. 그리고, 이 광파이버를 갖는 센서의 검출 결과에 의거하여, 유도가열 장치의 열화 상황을 감시한다.

Description

유도가열 장치의 열화 진단 장치{DETERIORATION DIAGNOSING APPARATUS FOR INDUCTION HEATING UNIT}
본 발명은, 강판을 압연하는 압연 라인에서 이용되는 유도가열 장치의 열화 진단 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 열간압연 라인에서는, 피가열재(압연재)를 가열로에서 압연 가능한 온도까지 가열하고, 조(粗)압연기에 조압연 바(bar)라고 불리는 상태로 성형한다. 또한, 이 조압연 바를 사상압연기로 압연함에 의해, 소망하는 판두께나 판폭을 갖는 제품으로 마무리하고 있다.
이와 같은 열간압연 라인에서는, 근래, 강재의 온도 강하에 의해 얻어지는 압연기의 부하 경감, 또는, 피가열재에 대한 승온(昇溫)이나 균열(均熱) 등의 여러 가지의 목적 때문에, 유도가열 장치를 설치하는 것이 일반적으로 되어 있다. 즉, 압연 라인에서는, 유도가열 장치에 의해, 압연재 또는 그 밖의 피가열재에 대한 가열이나 열처리가 행하여지고 있다. 또한, 압연 라인에서 이용되는 유도가열 장치로서는, 예를 들면, 피가열재의 양(兩) 에지 부분의 온도 상승을 목적으로 한 에지 히터나, 피가열재의 전체의 온도 상승을 목적으로 한 바 히터가 알려져 있다.
도 7은 일반적인 에지 히터의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 에지 히터(2)에는, 피가열재(1)를 가열하기 위한 인덕터가 구비되어 있다. 이 인덕터는, 그 주요부가, C형 철심(3), 래디얼 철심(4), 가열 코일(5)에 의해 구성된다. 또한, 인덕터의 상기 각 구성물은, 피가열재(1)로부터의 복사열, 스 케일, 물이나 수증기의 침입 등을 억제하는 것을 목적으로 하여, 실드 커버(6)나 내열 플레이트(7)에 의해 보호되어 있다.
철강업계의 신장, 및, 고품질 제품의 제공이라는 상황으로부터, 열간압연 라인에서는, 도 7에 도시하는 바와 같은 유도가열 장치가 점차로 도입되고 있다. 한편, 열간압연 라인에 도입된 유도가열 장치는, 그 대부분이, 장기간에 걸치는 운전을 계속하여야 하는 상황에 있다. 그러나, 장기간에 걸치는 운전에 의해 유도가열 장치가 노후화 또는 열화하고, 돌발적인 설비 정지로 몰리는 문제도 발생하고 있다.
이와 같은 배경으로부터, 유도가열 장치의 보수(保守)에 관한 제안도 이루어지고 있다. 예를 들면, 도 8은 유도가열 장치의 보수에 관한 종래의 구성을 도시하는 도면이고, 도 7에 도시하는 에지 히터(2)를 냉각하기 위한 장치를 도시하고 있다. 도 8에서, 에지 히터(2)를 구성하는 C형 철심(3), 래디얼 철심(4), 가열 코일(5), 실드 커버(6), 내열 플레이트(7)는, 각각에 대해, 냉각수를 가설하기 위한 호스(17)가 접속되어 있다. 또한, 도 8은 도면을 간략화하기 위해, 상측의 가열 코일(5) 등에 대한 호스(17)만을 도시하고 있지만, 하측에 대해서도 같은 냉각수 계통이 구성되어 있다.
그리고, 각 호스(17)는, 급수 모관(母管)(18) 및 배수 모관(19)에 의해 그룹화되고, 열교환기나 냉각수용의 탱크 등에 접속되어 있다. 또한, 센서로서는, 각 호스(17)의 배수측에 온도 조절을 위한 서모스탯(13)이, 배수 모관(19)의 출구 측에 유량계(14)가 설치되어 있다. 또한, 상기 유량계(14)는, 본래, 각 호스(17)에 설치되는 것이 바람직하다. 그러나, 유량계(14)는 그 자체의 치수가 크기 때문에, 실제의 장치에서는, 인덕터 내부의 스페이스적인 제약에 의해, 도 8에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 배수 모관(19)에 접속된다.
또한, 유도가열 장치를 냉각하는 장치의 종래 기술로서, 상술한 바와 같은 냉각수 계통을 구비함과 함께, 냉각수 중에 존재하는 구리 이온을 제거하는 이온 교환기가 설치된 것도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개2006-312154호 공보
특허 문헌 1 기재의 것을 포함한 종래의 유도가열 장치에서는, 센서로서 서모스탯(13)이나 유량계(14)가 사용되는 것이 일반적이었다. 그러나, 이들의 센서는, 가열 코일(5) 등의 인덕터의 구성물을 직접 센싱하는 것이 아니라, 수냉이 필요한 이들의 구성물의 냉각수를 센싱하는 간접적인 센싱이었다.
또한, 서모스탯(13)이나 유량계(14)는, 고장 레벨의 접점 신호를 출력하는 것이 일반적이고, 단지, 고장의 발생을 검지하는 기능을 구비할 뿐이었다. 즉, 종래의 것에서는, 유도가열 장치의 열화 상황을 감시하여, 열간압연 라인에서의 돌발적인 설비 정지를 방지하는 것까지는 가능하지 않았다.
또한, 유도가열 장치의 보수 점검은, 일반적으로, 열간압연 라인의 정지일, 즉 한정된 시간 내에 종료시켜야 한다. 그러나, 유도가열 장치는, 그 구조가 복잡하기 때문, 열화 부분이 확인과 해당 부분의 보수 점검에는, 막대한 시간과 비용이 필요하게 되어 버린다. 따라서 열간압연 라인의 정지일만으로는, 유도가열 장치에 대한 충분한 보수 점검을 행할 수가 없고, 돌발적인 설비 정지에 이르는 일도 적지 않았다.
이와 같은 상황 때문에, 유도가열 장치에 대해, 효율적인 보수 점검을 행하는 요구가 높아지고 있다. 즉, 유도가열 장치의 열화 상황을 정확하게 파악하여 보수 점검 포인트를 명확히 하고, 열간압연 라인의 정지일에, 그 열화 부분을 확실하게 수복(修復)하기 위한 방책이 기대되고 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 유도가열 장치의 열화 추이를 정확하게 파악함에 의해, 효율적인 보수 점검을 가능하게 하고, 또한, 유도가열 장치의 고장에 의한 돌발적인 설비 정지를 방지할 수 있는 유도가열 장치의 열화 진단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 유도가열 장치의 열화 진단 장치는, 압연 라인에서 이용되는 유도가열 장치의 열화를 진단하기 위한 열화 진단 장치로서, 유도가열 장치의 내부의 온도를 검출하기 위해 유도가열 장치의 내부에 부설된 광파이버를 갖는 센서와, 센서의 검출 결과에 의거하여 유도가열 장치의 열화 상황을 감시하기 위한 감시 장치를 구비한 것이다.
본 발명에 의하면, 유도가열 장치의 열화 추이를 정확하게 파악함에 의해, 효율적인 보수 점검을 가능하게 하고, 또한, 유도가열 장치의 고장에 의한 돌발적인 설비 정지를 방지할 수 있도록 된다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 유도가열 장치의 열화 진단 장치의 전체 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시하는 유도가열 장치의 열화 진단 장치의 주요부를 도시하는 사시도.
도 3은 감시 화면의 한 예를 도시하는 도면.
도 4는 감시 화면의 다른 예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에서의 유도가열 장치의 열화 진단 장치의 전체 구성을 도시하는 도면.
도 6은 감시 화면의 한 예를 도시하는 도면.
도 7은 일반적인 에지 히터의 구성을 도시하는 사시도.
도 8은 유도가열 장치의 보수에 관한 종래의 구성을 도시하는 도면.
본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해, 첨부한 도면에 따라 이를 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있고, 그 중복 설명은 적절히 간략화 내지 생략한다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 유도가열 장치의 열화 진단 장치의 전체 구성을 도시하는 도면, 도 2는 도 1에 도시하는 유도가열 장치의 열화 진단 장치의 주요부를 도시하는 사시도이다.
이 열화 진단 장치는, 압연 라인에서 이용되는 유도가열 장치의 열화를 진단하기 위한 것이다. 또한, 압연 라인에서 이용되는 유도가열 장치는, 예를 들면, 도 7에 도시하는 것과 같은 구성을 갖고 있고, 피가열재(1)(압연재)의 양 에지 부분의 온도를 상승시키는 에지 히터(2)로 구성된다. 즉, 에지 히터(2)는, 피가열재(1)를 가열하기 위한 인덕터를 구비하고, 이 인덕터는, C형 철심(3), 래디얼 철심(4), 가열 코일(5)(상측 가열 코일(5a), 하측 가열 코일(5b))에 의해 그 주요부가 구성된다. 또한, 인덕터의 상기 각 구성물은, 피가열재(1)로부터의 복사열, 스케일, 물이나 수증기의 침입 등을 억제하는 것을 목적으로 하여, 실드 커버(6)나 내열 플레이트(7)에 의해 보호되어 있다.
압연 라인에서 이용되는 유도가열 장치는, 상술한 바와 같이, 인덕터의 상기 각 구성물이, 실드 커버(6) 등에 의해 보호되어 있다. 이 때문에, 유도가열 장치에 열화 등이 생기고 있지 않으면, 그 내부는, 통상, 60℃ 정도로 유지된다. 그러나, 어떠한 이유에 의해, 실드 커버(6)나 내열 플레이트(7)에 손상이나 열화가 발생하면, C형 철심(3), 래디얼 철심(4), 가열 코일(5)이, 피가열재(1)로부터의 복사열을 직접적으로 받게 된다. 나아가서는, 스케일이 부착하거나, 퇴적한 스케일이 유도가열에 의해 과열되거나 함에 의해, 인덕터의 각 구성물의 손상이나 열화를 촉진시켜 버린다.
이와 같은 유도가열 장치의 열화를 항상 감시하기 위해, 열화 진단 장치에는, 유도가열 장치의 내부에, 유도가열 장치의 내부 상태를 직접 검출하기 위한 센서와, 이 센서의 검출 결과에 의거하여 유도가열 장치의 열화 상황을 감시하는 감시 장치가 마련되어 있다.
도 1 및 도 2는, 상기 센서로서, 유도가열 장치의 내부의 온도를 검출하기 위해 광파이버(8)를 채용하고, 이 광파이버(8)를 유도가열 장치의 내부에 부설한 예를 도시한 것이다. 광파이버(8)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 상측 가열 코일(5a)의 하면과 하측 가열 코일(5b)의 윗면에 둘러쳐진다. 즉, 본 실시의 형태에서는, 광파이버(8)(의 일부)를, 가열 코일(5) 중, 피가열재(1)의 가열시에 피가열재(1)의 방향을 향하는 면에 부설하는 경우를 도시하고 있다.
광파이버(8)의 출력 신호, 즉, 광파이버(8)로부터 출력되는 온도 정보는, 그 데이터를 수집하는 데이터 수집 장치(9)에 일단 수납된다. 그리고, 데이터 수집 장치(9)에 수납된 온도 데이터는, 감시 장치의 주요부로 이루어지는 퍼스널 컴퓨터(10)에 의해 가공 및 편집되고, 필요한 정보가 모니터(감시 화면)에 표시된다. 즉, 감시 장치는, 온도 검출을 지표로 하여 유도가열 장치의 열화 추이를 감시하기 위한 기능을 구비하고 있다.
또한, 광파이버(8)라면 고주파 노이즈의 영향을 받기 어렵기 때문에, 에지 히터(2)의 전원이 고주파 인버터 전원(11)인 경우에도, 그 주회로 케이블이나 가열 코일(5)의 부근에 부설할 수 있다. 또한, 광파이버(8)라면, 가열 코일(5)이나 래디얼 철심(4) 등의 열화 목표가 되는 약 400℃ 정도의 측정이 가능하고, 또한, 유도가열 장치 내의 극히 약간의 설치 스페이스에 배치할 수도 있다. 즉, 광파이버(8)는, 유도가열 장치의 내부 온도를 검출하기 위해 필요한 조건을 전부 만족하고 있다.
또한, 도 1 및 도 2에서는, 가열 코일(5)에 광파이버(8)를 둘러친 경우를 나타내고 있지만, 이것은, 열화가 생기기 쉬운 장소에 광파이버(8)를 부설한 한 예를 단지 나타낸 것이다. 즉, 유도가열 장치 내의 온도 감시하고 싶은 장소에 광파이버(8)를 둘러쳐 두면, 임의의 장소의 열화 감시가 가능하게 됨 말할 필요도 없다.
또한, 도 3은 감시 화면의 한 예를 도시하는 도면, 도 4는 감시 화면의 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 3 및 도 4 함께, 퍼스널 컴퓨터(10)의 모니터에 표시하는 화면 예를 나타내고 있다.
도 3에 도시하는 화면 예는, 퍼스널 컴퓨터(10)의 모니터에, 상측 가열 코일(5a)의 하면과 하측 가열 코일(5b)의 윗면을 각각 4분할로 표시하고, 각 분할된 부위의 온도를 수치에 의해 표시하는 경우를 나타내고 있다. 또한, 모니터에 표시된 온도(수치)는, 광파이버(8)의 출력 신호에 의거하여 얻어진 값이다. 즉, 광파이버(8)는, 상기 분할된 부위의 온도를 각각 검출할 수 있도록, 상측 가열 코일(5a)의 하면과 하측 가열 코일(5b)의 윗면에 둘러쳐져 있다. 이와 같이, 각각의 부위에 대한 온도 감시를 행함에 의해, 가열 코일(5)의 상태 감시가 가능해진다.
또한, 도 4에 도시하는 화면 예는, 광파이버(8)의 출력 신호로부터 얻어진 가열 코일(5)의 온도 정보를, 그 온도 추이를 육안 확인할 수 있도록, 모니터에 표시한 것이다. 즉, 가열 코일(5)의 온도 정보는, 시간축에 대해 플롯되어 있다. 또한, 이 화면 예에서는, 고주파 인버터 전원(11)의 운전 신호(12)와, 서모스탯(13) 및 유량계(14)(도 1에서 함께 도시 생략)로부터의 경보 신호(15)가 같은 시간축을 이용하여 표시되고, 감시항목으로서 받아들여져 있다. 또한, 상기 운전 신호(12)는, 에지 히터(2)의 운전 상태를 확인하는 정보로서 받아들여진 것이다.
이와 같은 화면 구성을 채용함에 의해, 에지 히터(2)의 운전/정지 상태에 있어서의 가열 코일(5)의 온도 상태의 감시가 가능해진다. 또한, 상기 화면 구성이라면, 에지 히터(2)의 상태 감시를, 서모스탯(13)이나 유량계(14)에 의한 장치 이상(異常)의 검출과 관련지어서 행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 실시의 형태 1에 의하면, 유도가열 장치의 열화 추이를 정확하게 파악함에 의해, 효율적인 보수 점검을 가능하게 하고, 또한, 유도가열 장치의 고장에 의한 돌발적인 설비 정지를 방지할 수 있도록 된다.
즉, 상기 구성을 갖는 열화 진단 장치라면, 가열 코일(5)이라는 인덕터의 구성물에 대한 직접적 센싱이 가능해지고, 유도가열 장치의 노후화나 열화를 정밀도 좋게 검출할 수 있게 된다. 또한, 유도가열 장치의 열화 상황을 정확하게 검출할 수 있기 때문에, 보수나 점검이 필요한 포인트를 정확하게 파악할 수 있다. 즉, 압연 라인의 정지일 전에, 감시 데이터에 의거한 보수 계획을 입안할 수 있고, 보수 점검의 대폭적인 효율화를 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 유도가열 장치의 열화 추이를 파악하는 것이 가능해지기 때문에, 유도가열 장치의 고장에 의한 돌발적인 설비 정지도 확실하게 방지할 수 있게 된다.
실시의 형태 2.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에서의 유도가열 장치의 열화 진단 장치의 전체 구성을 도시하는 도면, 도 6은 감시 화면의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시하는 열화 진단 장치에서는, 센서에 의해 온도가 검출되는 온도 피검출체(예를 들면, 가열 코일(5))의 화상 데이터와, 센서에 의해 검출된 상기 온도 피검출체의 온도의 수치 데이터를, 시각(時刻) 동기(同期)시켜서 표시하고 있다.
즉, 본 실시의 형태에서의 열화 진단 장치에서는, 온도 피검출체인 가열 코일(5)의 화상 데이터를 취득하기 위해, 도 1에 도시하는 구성에 더하여, 열(熱) 화상(畵像) 카메라(16)가 에지 히터(2)에 설치되어 있다. 또한, 이 열 화상 카메라(16)는, 상기 기능을 구비하기 때문에, 그 초점이, 광파이버(8)의 부설 부분에 맞도록 설정되어 있다. 그리고, 열 화상 카메라(16)의 출력 정보(예를 들면, 하측 가열 코일(5b) 윗면의 열 화상 데이터)는, 온도 추이를 나타내는 수치 데이터와 함께, 퍼스널 컴퓨터(10)의 모니터에 표시된다. 또한, 도 6에 도시하는 화면 예에서는, 가열 코일(5)의 온도 정보와 함께, 운전 신호(12) 및 경보(警報) 신호(15)를 같은 시간축을 이용하여 표시하고, 감시항목으로서 받아들인 경우를 나타내고 있다.
본 발명의 실시의 형태 2에 의하면, 광파이버(8)를 부설함에 의한 온도 감시 포인트를, 열 화상 데이터도 이용하여 감시하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 비주얼적인 상태 감시를 가능하게 함에 의해, 예를 들면, 통상 조업시의 어떤 운전 상태에서 유도가열 장치의 열화가 진전되어 가는지, 라는 다양한 설비 상태의 변화를 파악하는 것이 가능해진다.
(산업상 이용가능성)
본 발명에 관한 유도가열 장치의 열화 진단 장치는, 압연 라인에서 이용되는 여러 가지의 유도가열 장치(예를 들면, 에지 히터나 바 히터 등)에 대해 적용이 가능하다.

Claims (5)

  1. 압연 라인에서 이용되는 유도가열 장치의 열화를 진단하기 위한 열화 진단 장치로서,
    상기 유도가열 장치의 내부의 온도를 검출하기 위해 상기 유도가열 장치의 내부에 부설된 광파이버를 갖는 센서와,
    상기 센서의 검출 결과에 의거하여 상기 유도가열 장치의 열화 상황을 감시하기 위한 감시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 유도가열 장치의 열화 진단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    유도가열 장치는, 피가열재를 가열하기 위한 가열 코일을 구비하고,
    광파이버는, 적어도 그 일부가, 상기 가열 코일 중, 상기 피가열재의 가열시에 상기 피가열재의 방향을 향하는 면에 부설된 것을 특징으로 하는 유도가열 장치의 열화 진단 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    감시 장치는, 광파이버의 출력 신호로부터 얻어진 유도가열 장치의 내부의 온도 정보를, 그 온도 추이가 육안 확인할 수 있도록 표시하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 유도가열 장치의 열화 진단 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    감시 장치는, 센서에 의해 온도가 검출되는 온도 피검출체의 화상 데이터와, 상기 센서에 의해 검출된 상기 온도 피검출체의 온도의 수치 데이터를, 시각 동기시켜서 표시하는 것을 특징으로 하는 유도가열 장치의 열화 진단 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    온도 피검출체의 화상 데이터를 취득하기 위해, 초점이 광파이버의 부설 부분에 맞도록 설정된 열 화상 카메라를 더 구비한 것을 특징으로 하는 유도가열 장치의 열화 진단 장치.
KR1020107015648A 2008-04-24 2008-04-24 유도가열 장치의 열화 진단 장치 KR20100093118A (ko)

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