KR20200053169A - 연속 소둔로의 압력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 연속 소둔로 내부 압력 측정치와 목표치 간의 차이를 기준으로 백업용 질소 공급 라인의 공급 목표치를 실시간으로 연산하여 변경하는 연속 소둔로의 압력 제어 장치 및 방법이 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 장치는 연속 소둔로 내부에 질소와 수소의 혼합 가스를 공급하는 제1 라인, 연속 소둔로 내부에 질소를 공급하는 제2 라인, 상기 제1 라인 및 제2 라인의 가스 공급 및 차단을 제어하여 상기 연속 소둔로 내부의 압력을 제어하는 메인 제어부, 상기 연속 소둔로 내부의 압력 목표치와 측정 압력치 간의 차이에 따라 상기 제2 라인의 질소 목표 공급치를 변경하는 서브 제어부를 포함할 수 있다.

Description

연속 소둔로의 압력 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING PRESSURE OF CONTINUOUS ANNEALING FURNACE}

본 발명은 연속 소둔로의 압력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

연속 소둔(continuous annealing) 공정은 로(furnace, 爐) 내로 연속으로 공급되는 스트립(strip)을 가열 및 냉각하여, 원하는 제품으로 가공하기 위한 공정이다.

연속 소둔 공정이 진행되는 연속 소둔로(continuous annealing furnace)의 각 구역은 가열 사이클(heating cycle)에 따라서 예열대(Pre Heating Section), 가열대(Heating Section), 균열대(Soaking Section), 서냉대(Slow Cooling Section), 급냉대(Rapid Cooling Section), 과시효대(Over Aging Section), 최종 냉각대(Final Cooling Section)로 동작하여 가열 및 냉각의 역할을 담당하게 된다.

연속 소둔 공정을 진행하는 동안 로 내의 가스 압력을 양압으로 유지하여 외기의 침입을 막음으로써 스트립 표면의 산화를 방지하기 위한 로압 제어가 수행될 수 있다.

그러나, 연속 소둔로 내부의 압력 제어가 불안정하기 쉽고, 연속 소둔로 변형 및 정상가동까지의 시간이 지연되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0530329호 대한민국 등록특허공보 제10-0973886호

본 발명의 일 실시예에 따르면, 연속 소둔로 내부 압력 측정치와 목표치 간의 차이를 기준으로 백업용 질소 공급 라인의 공급 목표치를 실시간으로 연산하여 변경하는 연속 소둔로의 압력 제어 장치 및 방법이 제공된다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 장치는 연속 소둔로 내부에 질소와 수소의 혼합 가스를 공급하는 제1 라인, 연속 소둔로 내부에 질소를 공급하는 제2 라인, 상기 제1 라인 및 제2 라인의 가스 공급 및 차단을 제어하여 상기 연속 소둔로 내부의 압력을 제어하는 메인 제어부, 상기 연속 소둔로 내부의 압력 목표치와 측정 압력치 간의 차이에 따라 상기 제2 라인의 질소 목표 공급치를 변경하는 서브 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 방법은 압력-유량 변환 연산기가, 연속 소둔로 내부에 질소와 수소의 혼합 가스를 공급하는 제1 라인 및 질소를 공급하는 제2 라인의 가스 공급 및 차단을 제어하여 상기 연속 소둔로 내부의 압력을 제어하는 메인 제어부로부터의 상기 연속 소둔로 내부의 압력 목표치와 측정 압력치 간의 차이에 따라 필요한 질소의 유량을 연산하는 단계, 서브 제어부는 상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건인지를 감시하여 상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건인지 판단하는 단계, 상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건이면 질소 유량 조절계가 질소 차단 밸브를 차단하는 단계, 상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건이 아니면, 상기 질소 유량 조절계가 질소 차단 밸브를 개방하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소둔로의 변형을 방지하고 강판의 산화를 방지할 수 있으며 생산 시작 시간을 앞당길 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 방법의 개략적인 플로우챠트이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 장치의 노압 변동 및 밸브 동작 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 4는 종래와 본 발명의 노압 변화 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 장치(100)는 제1 라인(110), 제2 라인(120), 메인 제어부(130) 및 서브 제어부(140)를 포함할 수 있다.

제1 라인(110)은 연속 소둔로 내부에 질소와 수소의 혼합 가스를 공급할 수 있다.

제2 라인(120)은 상기 연속 소둔로 내부에 질소를 공급할 수 있다.

메인 제어부(130)는 제1 라인(110) 및 제2 라인(120)의 가스 공급 및 차단을 제어하여 상기 연속 소둔로 내부의 압력을 제어할 수 있다.

제1 라인(110)은 상기 연속 소둔로 가까이에서 각 구역(Section)으로 분기되어 있으며 분기 전에 수소 차단 밸브, 수소와 질소의 혼합기, 질화수소 차단 밸브, 질화수소 유량 검출기, 질화수소 압력 제어 밸브, 질화수소 압력 검출기(이상, 미도시) 등을 포함하여, 상기 연속 소둔로 내부로 공급하는 질화 수소의 유량을 감시하고 질화 수소의 압력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 질화 수소의 압력을 800mmH2O로 제어할 수 있다.

제2 라인(120)은 질소 유량 검출기, 질소 압력 제어 밸브, 질소 압력 검출기(이상, 미도시), 질소 차단 밸브(121)가 설치되어 상기 연속 소둔로 내부로 공급하는 질소의 유량을 감시하고 질소의 압력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 질소의 압력을 3500mmH2O로 제어할 수 있다.

연속 소둔로 내부가 정상작업이 가능한 조건일 경우에는 메인 제어부(130)가 제1 라인(110)으로 질화수소를 공급하고, 제2 라인(120)으로 공급되던 질소는 질소 차단 밸브(206)로 차단한 상태로 가동하다가 연속 소둔로 내부의 냉각팬을 가동하여 연속 소둔로 내부 압력이 하한 보다 낮아지면 제2 라인(120)의 질소 차단 밸브(121)를 열어 질화수소보다 상대적으로 압력이 높은 질소를 추가로 공급하여 연속 소둔로 내부의 압력이 상한을 넘게 되면 질소를 차단 시킨다. 이후 연속 소둔로 내부 압력이 급격한 변동이 없어서 안정하게 된다.

만일, 연속 소둔로 내부가 정상작업이 불가능한 조건일 경우에는, 메인 제어부(130)의 제어에 따라 제1 라인(110)으로 공급되던 수소는 차단되고 제2 라인(120)으로 공급되던 질소는 질소 차단 밸브(121)로 차단되고 상기한 수소 질소 혼합기를 통해 질소만을 공급한다. 연속 소둔로를 개방하여 수리한 직후에는 연속 소둔로 내부에 대기 공기가 가득차 있어서 공기를 제거하기 위해 제1 라인(110)으로 질소를 공급하다가 연속 소둔로 내부 압력이 하한보다 낮아지면 제2 라인(120)으로 질소를 상한이 될 때까지 공급한다.

그러나 이 경우 연속 소둔로 내부 압력이 안정되지 않고 상한과 하한을 반복하여 배출량과 공급량의 불균형으로 인해 연속 소둔로 내부 압력이 안정되지 않는문제점이 있을 수 있다.

이를 위해, 서브 제어부(140)는 상기 연속 소둔로 내부의 압력 목표치와 측정 압력치 간의 차이에 따라 제2 라인(120)의 질소 목표 공급치를 변경할 수 있다.

서브 제어부(140)는 압력-유량 변환 연산기(141), 질소 유량 조절계(142), 질소 유량 제어 밸브(143)을 포함할 수 있고, 조건 제어기(144)를 더 포함할 수 있다.

압력-유량 변환 연산기(141)는 메인 제어부(130)로부터의 상기 연속 소둔로 내부의 압력 목표치와 측정 압력치 간의 차이에 따라 필요한 질소의 유량을 연산할 수 있다.

질소 유량 조절계(142)는 압력-유량 변환 연산기(141)의 연산 결과에 따라 질소 유량 제어 밸브(143)를 제어하여 상기 연속 소둔로 내부에 공급되는 질소의 유량을 제어할 수 있다.

질소 유량 제어 밸브(143)는 제2 라인(120)에 연결되어 질소 유량 조절계(142)의 제어에 따라 상기 연속 소둔로 내부에 공급되는 질소의 유량을 조절할 수 있다.

더하여, 조건 제어기(144)는 상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건인지를 감시할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 방법의 개략적인 플로우챠트이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 압력 제어 장치의 노압 변동 및 밸브 동작 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다.

도 1과 함께, 도 2 및 도 3을 참조하면,

압력-유량 변환 연산기(141)와 질소 유량 조절계(142)는 연속 소둔로 내부가 정상작업이 가능한 조건인지 아닌지에 상관없이 항상 연산 동작과 제어 동작을 하여 결과를 출력하여 질소 유량 제어 밸브(143)는 일정 개도를 유지한다(S10).

조건 제어기(143는 연속 소둔로 내부가 정상작업이 불가능한 조건인지 아닌지를 상시 감시한다.

즉, 수리 작업 후 연속 소둔로 내부가 정상작업이 불가능한 조건(노압 제어 모드: Purge Mode)이면 제2 라인(120)의 질소 차단 밸브(121)를 개방하여 질소가 공급되며 노압의 편차(측정값-목표값)에서 필요한 질소의 양이 공급되어 노압을 안정적으로 유지시킬 수 있다. 만일 배출량의 급격한 감소로 노압이 상한보다 커지는 경우를 발생시키지 않을 뿐만 아니라 상한보다 커지더라도 질소 차단 밸브(121)는 차단되지 않고 질소 유량 제어 밸브(143)를 조절하여 압력-유량 변환 연산기(141)와 질소 유량 조절계(142)에서 제어된 유량이 공급되어, 상술한 질소 차단 밸브(121)의 스위치 동작의 폐단을 원천적으로 배제할 수 있다(S20, S50).

한편, 연속 소둔로 내부가 정상작업이 가능한 조건(노압 제어 모드: Auto Mode)이면 제1 라인(110)에 수소가 혼합된 질화 수소가 공급 되므로 질소 차단 밸브(121)를 차단하여 질소의 공급을 정지 시킨다. 노압이 안정적으로 유지되다가 팬 등의 기동으로 노압이 하한이 되면 질소 차단 밸브(121)를 개방하여 질소로 노압을 회복 시킨다. 이때, 종래와 같이 질소의 공급을 노압이 상한이 될때까지 기다리지 않고 노압이 하한이 아니면 질소 차단 밸브(121)를 차단하여 연속 소둔로의 변형을막고 상대적으로 산소 함유량이 적은 질화수소로 노압 제어를 할 수 있도록 한다(S20, S30, S40).

도 4는 종래와 본 발명의 노압 변화 그래프이다.

도 4를 참조하면, 왼쪽 그래프의 종래의 노압 변화에 대비하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 연속 소둔로의 압력 제어 장치 및 방법에 따르면, 연속 소둔로의 내부 압력이 안정적으로 유지되는 것을 볼 수 있다.

상술한 바에 따르면, 연속 소둔로 내부 압력제어기의 편차를 근거로 질소의 필요량을 실시간으로 연산하여 보충함으로써 강판의 산화를 방지하는 효과가 있다.

또한, 질소가 과잉 공급에 의해 소둔로 변형을 방지하고, 배출량 보다 공급량이 부족하여 외기 유입에 의한 강판의 산화를 방지하고, 배출량을 제한하지 않음으로써 연속 소둔로 내부의 가스 치환시간을 단축하여 생산 시작 시간을 앞당길 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

100: 연속 소둔로의 압력 제어 장치
110: 제1 라인
120: 제2 라인
130: 메인 제어부
140: 서브 제어부
141: 압력-유량 변환 연산기
142: 질소 유량 조절계
143: 질소 유량 제어 밸브
144: 조건 제어기

Claims (6)

1. 연속 소둔로 내부에 질소와 수소의 혼합 가스를 공급하는 제1 라인;
   연속 소둔로 내부에 질소를 공급하는 제2 라인;
   상기 제1 라인 및 제2 라인의 가스 공급 및 차단을 제어하여 상기 연속 소둔로 내부의 압력을 제어하는 메인 제어부; 및
   상기 연속 소둔로 내부의 압력 목표치와 측정 압력치 간의 차이에 따라 상기 제2 라인의 질소 목표 공급치를 변경하는 서브 제어부
   를 포함하는 연속 소둔로의 압력 제어 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 서브 제어부는
   상기 메인 제어부로부터의 상기 연속 소둔로 내부의 압력 목표치와 측정 압력치 간의 차이에 따라 필요한 질소의 유량을 연산하는 압력-유량 변환 연산기;
   상기 압력-유량 변환 연산기의 연산 결과에 따라 상기 연속 소둔로 내부에 공급되는 질소의 유량을 제어하는 질소 유량 조절계; 및
   상기 제2 라인에 연결되어 상기 질소 유량 조절계의 제어에 따라 상기 연속 소둔로 내부에 공급되는 질소의 유량을 조절하는 질소 유량 제어 밸브
   를 포함하는 연속 소둔로의 압력 제어 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 서브 제어부는 상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건인지를 감시하는 조건 제어기를 더 포함하는 연속 소둔로의 압력 제어 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 질소 유량 조절계는 상기 조건 제어기의 감시 결과에 따라, 상기 질소 유량 제어 밸브의 개폐를 제어하는 연속 소둔로의 압력 제어 장치.
   
5. 압력-유량 변환 연산기가, 연속 소둔로 내부에 질소와 수소의 혼합 가스를 공급하는 제1 라인 및 질소를 공급하는 제2 라인의 가스 공급 및 차단을 제어하여 상기 연속 소둔로 내부의 압력을 제어하는 메인 제어부로부터의 상기 연속 소둔로 내부의 압력 목표치와 측정 압력치 간의 차이에 따라 필요한 질소의 유량을 연산하는 단계;
   서브 제어부는 상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건인지를 감시하여 상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건인지 판단하는 단계;
   상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건이면 질소 유량 조절계가 질소 차단 밸브를 차단하는 단계; 및
   상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건이 아니면, 상기 질소 유량 조절계가 질소 차단 밸브를 개방하는 단계
   를 포함하는 연속 소둔로의 압력 제어 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 연속 소둔로 내부가 정상 조건이고, 연속 소둔로의 압력이 사전에 설정된 하한보다 낮으면, 상기 질소 유량 조절계가 질소 차단 밸브를 개방하는 단계를 더 포함하는 연속 소둔로의 압력 제어 방법.
   

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