KR960011011B1 - 아연결정 제어용 버너(Burner)장치 및 제어방법 - Google Patents

아연결정 제어용 버너(Burner)장치 및 제어방법 Download PDF

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포항종합제철 주식회사
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Abstract

내용 없음.

Description

아연결정 제어용 버너(Burner)장치 및 제어방법
제1도는 일반적인 용융아연도금강판의 제조공정을 도시한 개략구성도.
제2도는 용융아연도금강판의 전형적인 온도분포곡선도.
제3도는 종래 기술에 따른 아연결정 제어용 버너장치의구성도.
제4도는 제3도에 도시된 종래의 버니장치를 사용하는 경우의 온도분포곡선도
제5도는 종래 기술에 따른 또다른 아연결정 제어용 버너장치의 구성도.
제6도는 제5도에 도시된 종래의 아연결정 제어용 버너장치의 구성도.
제7도는 제4도에 도시된 종래의 버너장치를 사용하는 경우의 온도분포곡선도.
제8도는 종래의 아연결정 제어용 버너장치에 갖추어진 버너의 상세도.
제9도는 본 발명에 따른 아연결정 제어용 버너장치의 전체구성도.
제10도는 본 발명에 따른 아연결정 제어용 버너장치의 갖춰진 레일카의 평면도.
제11도의 a)b)는 본 발명에 따른 버너장치에 갖춰진 레일카의 버너조립체 상세단면도.
제12도는 본 발명에 따른 버너장치에 갖춰진 레일카의 스토퍼 상세도.
제13도는 본 발명에 따른 아연결정 제어용 버너장치의 제어계통도.
제14도는 본 발명에 따른 아연결정 제어용 버너장치의 제어판넬의 상세도
제15도는 본 발명의 아연결정 제어용 버너장치에 의해서 얻어지는 아연도금 강판의 폭방향 온도분폭곡선도.
제16도는 본 발명의 아연결정 제어용 버너장치에 의해서 얻어지는 아연도금 강판의 폭방향 온도분폭곡선도.
제16도의 a)b)c)도는 본 발명에 다른 아연결정 제어용 버너장치의 컴퓨터에 내장되는 아연도금강판의 폭방향 온도분포패턴을 도시한 예시도.
제17도는 본 발명에 따른 버너장치의 공기 및 연료가스 계통도.
제18도는 본 발명에 따른 버너장치에 갖춰진 사각 버너노즐의 구조도.
제19도는 본 발명에 따른 버너장치의 온도제어방법을 차례로 도시한 플로우챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 고정프레임 15 : 레일카(railcar)
20 : 이동프레임 22a,22b : 승강실린더
30 : 버너노즐 32 : 서어보모터(Servo motor)
38 : 고정판 45 : 버너노즐
47 : 공기노즐 49 : 온도검출센서
50 : 스토퍼(Stopper) 60 : 공기공급장치
61,68 : 유량제어밸브 70 : COG 공급장치
81 : 제어컴퓨터 85 : 조작판넬
1300 : 아연도금강판 생산설비 H : 아연도금강판
본 발명은 아연도금강판의 아연결정(Spangle) 성장을 제어하기 위한 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 용융아연도금강판의 제조시 폭방향 및 전, 후면에서의 아연결정 크기 편차를 방지하고, 도금불량 및 과도금현상을 방지하도록 아연도금강판의 온도분포곡선을 컴퓨터(Computer)로 자동제어함으로서 완제품의 품질을 크게 향상시킬 수 있는 아연결정 제어용 버너장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적 열간 용융아연도금강판의 제조공정이 제1도에 도시되어 있다. 상기 아연도금강판 생산설비(1300)는 페이오프릴(pay-off reel)(1310)에서 코일(Coil) 형태의 열연강판(H)이 용접기(1320)로 공급되고, 용접기(1320)를 거친 다음에는 스케일 파쇄기(Scale Breaker)(1330)에서 전,후면에 스케일이 파쇄된 상태에서 산세 및 세척설비(1340)로 진입되며, 산세(Pickling)와 세척(Rinsing)과정을 거친 다음에는, 측면절단기(Side Trimmer)(1350)에서 칫수가 조정되고, 가열로(Furnace)(1360) 및 아연도금조(Zinc Pot)(1370)로 진행하여 도금작업이 이루어진다. 그리고, 상기와 같이 도금 처리된 열연강판(H)은 공기냉각장치(1380) 및 수냉각장치(1390)를 통하여 조질압연기(Skin pass mill)(1400)로 진입하여 형상이 교정되고 조도의 평활화 및 내부응력을 제거한 다음, 내식성 향상을 위해 후처리 설비(1410)로 이송되어 처리되며, 최종적으로는 원하는 아연도금강판으로 텐션릴(tension reel)(1420)에 코일형태로 권취되어 생산완료된다.
상기 과정에서 아연도금조(1370)를 통과한 열연강판(H)(이하, 아연도금강판이라 함)은 아연도금조(1370)의 상부에 위치한 공기분사장치(Air Wipping System)(1375)에 의해서 전,후면에 부착되는 도금부착량이 일정하게 제어되고, 아연도금강판(H)의 전, 후면이 공기에 의해 냉각됨으로서 용융아연이 아연결정(spangle)으로 성장되어 응고부착된다.
그러나, 상기와 같은 아연도금강판(H)는 제2도에 도시된 바와같이 양측 모서리(EA)(EB) 부분이 먼저 금속하게 냉각되고, 중앙부분(EC)은 상대적으로 늦게 냉각되어 제2도에 도시된 바와같은 중앙부분(EC)이 높은 곡선형의 횡방향 온도분포를 유지하게 되며, 냉각온도가 서로 다르게 분포됨으로써 아연결정(spangle)이 균일하게 성장되지 못하는 것이었다.
이때, 제품별로 다소 차이는 있지만 대략 양측 모서리 (EA)(EB) 부분과 중앙부분(EC)의 온도편차는 7°∼10℃ 정도가 발생하게 되며, 이러한 온도편차로 인해서 아연결정(spangle)의 크기가 다르게 되어 완제품의 표면품질이 저하되는 문제점을 초래하는 것이다.
상기와 같은 몬제점을 해소하기 위하여 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB)를 가열시켜 욍방향의 온도편차를 줄이고자 하는 종래의 버너유니트(1200)가 제안되어 있다. 상기 종래의 버너유니트(1200)는 제3도에 도시된 바와같이 아연도금부착략을 제어하는 공기분사장치(1375)이 상부(후류측, Downstream)에 복수개의 버너(1210a)(1210b)를 각각 장착한 것이었다. 상기 버너(1210a)(1210b)는 각각 아연도금강판(H)의 양측 모서리(EA)(EB) 전면부에 위치되고, 아연도금강판(H)이 상부로 진행하는 동안 양측 모서리(EA)(EB)를 부분적으로 가열시킴으로서 횡방향의 온도편차를 줄여보고자 한 것이었다. 그러나 이러한 종래의 버너유니트(1200)는 아연도금강판(H)의 전면만을 부분적으로 가열하기 때문에 아연도금강판(H)의 전,후면 온도차이로 인해서 아연결정의 크기가 다르게 되는 것었고, 또한, 양측 모서리(EA)(EB)를 부분적으로 가열하기 때문에 횡방향의 온도분포가 균일하게 이루어지지 못하는 것이었다.
즉 부분적으로 가열된 양측 모서리(EA)(EB)의 온도는 상대적으로 상승되지만 가열되지 않은 상태인, 즉, 양측 모서리(EA)(EB)의 중앙부분(EC) 사이 영역(ED)은 여전히 낮은 온도로 인하여 횡방향의 아연결정 크기도 균일하게 유지할 수 없는 것이었다(제4도 참조). 특히, 양측모서리(EA)(EB)의 온도만을 상승시키기 위하여 복수개의 버너(210a)(210b)만을 사용하기 때문에 아연결정(spangle)의 편차가 발생하는 경우, 이를 조절하기가 매우 곤란한 문제점을 갖추고 있는 것이다.
한편, 상기와는 다른 구조의 종래의 아연결정 제어용 버너장치(1000)가 제안되어 있다. 상기 아연결정용 버너장치(1000)는 제5도 및 6도에 도시된 바와같이, 공기분사장치(1375)의 상부에 단면이 L형을 이루는 받침대(1010)(1010')가 나란하게 횡방향으로 고정되고, 상기 받침대(1010)(1010') 사이의 공간(S)으로는 아연도금강판(H)이 상부로 진행한다. 상기 받침대(1010)(1010')에는 각각 아연도금강판(H)을 향해 위치한 다수개의 버너노즐(1020)(1020')의 아연도금강판(H)의 전체 폭(Width)에 걸쳐서 장착된다.
상기 받침대(1010)의 길이 방향으로는 공기공급관(1030)과 연료가스관(BFG 또는 COG 또는 LPG) (1040)에 중간밸브(1032a)(1042b)를 매개로 각각 연결된 공급본관(1034)과 연료가스본관(1044)이 고정클립(U-Clip)(1035)으로 상부면에 각각 고정되어 있다. 그리고 상기 공기공급본관(1034)과 연료가스본관(1044)에는 다수개의 공기공급지관(1086)과 연료가스지관(1046)이 상부로 직립하여 연결되며, 상기 하나의 공기공급지관(1036)과 연료가스지관(1046)에는 각각 복수개의 상,하 개폐밸브(1037a)(1037b)과, 개폐밸브(1037a)(1037b)를 매개로 한쌍의 버너노즐(1020)이 각각 연결되어 있다. 또한 상기 버너노즐(1020)은 제8도에 도시된 바와같이 각각 이중관으로 구성되고 각각 연료가스지관(1046)으로부터 공급되는 연료가스와 공기공급지관(1036)을 통해 그 내부에 위치된 연료가스직관(1046)의 외측을 흐르게 되며, 공기분사구멍(1040a)을 통해 외부로 배출되고, 연료가스는 공기공급지관(1036)의 내부에 위치한 연료가스지관(1046)내를 흐르게 되어 연료가스 분사구멍(1024b)을 통해 배출됨으로서 선단부(1022)의 외측에서 서로 혼합되어 연소되는 구성을 갖는 것이다.
그러나, 상기와 같은 아연결정제어를 버너장치(1000)는 아연도금강판(H)의 도금량별, 재질별, 폭방향 및 두께에는 상관없이 고정된 위치에 버너노즐(1020)을 장착시킴으로서 각각의 조건별 제어작동에 어려움이 초래되는 것이며 실제로 아연도금강판(H)의 폭방향 온도분포곡선을 파악하지 못한 상태에서 육안으로 도금층의 향상을 관찰하면서 작업하게 되어 미세한 아연결정의 제어가 곤란한 것이다.
뿐만 아니라 버너노블(1020)의 구조가 원통형으로 이루어지고 화염형상이 원형으로 이루어지기 때문에 화염의 중앙부분은 온도가 가장 높고, 동심원상으로 외경측으로 진행할수록 온도가 낮아짐으로서 아연도금강판(H)의 폭방향 온도분포는 전체적으로 중심부와 양측모서리가 큰 편차를 보이지 않지만 국부적으로 파형의 온도분포를 유지하는 것이었다.
따라서 국소부위의 정밀한 온도제어에는 어려운 문제점을 갖는 것이었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 아연도금강판의 도금량별, 재질별, 폭방향 및 두께에 따라서 적절하게 가열온도를 제어하고, 모든 제어작동을 자동으로 실행함으로서 성력화(省力化)를 가능하게 하며, 아연도금강판의 국소적인 온도편차를 제거시킴으로서 아연결정의 성장을 최적의 조건으로 제어함에 따른 아연도금강판의 품질을 향상시키도록 된 아연결정 제어용 버너장치 및 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 아연도금강판(H)의 아연결정(spangle) 성장을 제어하기 위한 장치에 있어서, 아연도금강판의 진행라인 일측에 위치되고, 상부면에는 한쌍의 레일을 갖춘 고정프레임 ; 상기 고정프레임의 일측에 위치되며, 몸 형 몸체부를 갖추고, 사이 몸체부에서는 한쌍의 레일이 위치되는 한편, 하부면에는 승강용 유압실린더의 작동로드가 연결되는 이동프레임 ; 상기 고정프레임의 레일과, 이동프레임의 레일 상부에서 이동가능하고, 몸 형 몸체부를 갖추며, 상기 레일상에서 회전되는 차륜을 구동시키기 위한 기어드모터를 갖는 레일카 ; 상기 레일카의 상부에 장착되어 아연도금강판의 전, 후면에 화염과 냉각용 공기를 제공함으로서 아연도금강판의 온도를 제어하는 버너조립체 ; 및, 상기 버너조립체의 상,하 높이 전,후 이동 거리 및, 연료가스와 공기의 유량제어를 실시하여 아연도금강판의 전,후면에 화염과 냉각용 공기를 제공함으로서 아연도금강판의 온도를 제어하는 버너조립체 및, 상기 버너조리베체 상,하 높이 전,후 이동거리 및, 연료가스와 공기의 유량제어를 실시하여 아연도금강판의 유량제어를 실시하여 아연도금강판의 온도분포패턴이 산전에 설정된 온도분포패턴에 일치하도록 상기 버너조립체의 화염과 냉각용 공기를 자동제어하기 제어컴퓨터를 갖는 조작판넬을 포함함을 특징으로 하는 아연결정 제어용 버너장치를 마련함에 의한다.
또한, 본 발명은, 아연도금강판의 아연결정성장을 제어하기 위한 온도제어방법에 있어서, 고정프레임으로부터 이동프레임으로 레일카를 이동시키고, 상기 이동프레임을 상,하 승강시켜서 아연도금강판의 특성에 따라 버너조립체의 상,하 높이를 제어하는 단계 ; 버너조립체의 온도검출센서로부터 온도를 측정하고, 상기 온도신호와 아연도금강판의 특성에 따라서 적정 온도분포패턴을 선정하고, 이 온도분포패턴에 일치하는 가열 냉각패턴을 설정한 다음, 서어보모터를 회전시켜 아연도금강판에 대한 버너조립체의 전,후 위치를 제어하는 단계 ; 상기 버너조립체의 온도검출센서로부터 연속적으로 온도를 검출하고, 아연도금강판의 특성에 따라서 각각의 버너조립체별로 냉각 및 가열패턴을 결정한 다음, 상기 냉각 및 가열패턴에 따라서 유량조절밸브를 조절하여 버너노즐의 가열온도와 공기노즐의 냉각공기분사압력을 제어하는 연료가스 및 냉각용 공기의 유량 제어단계 ; 상기 아연도금강판의 부분별 온도편차량이 외란등에 일정기준치를 넘어서게 되면, 제어컴퓨터는 연산결과치를 변경하여 버너조립체의 전,후 이동위치를 정정하는 버너조립체의 전후 위치 보정단계 ; 아연 도금강판의 실제온도와 아연도금강판의 특성에 따라서 외란등에 의한 그 편차량이 일정 기준치를 넘어서면 유량제어밸브를 미세 조정하여 연료가스와 공기의 유량을 제어하는 보정피드백 제어단계 ; 및, 아연도금강판의 특성에 따른 온도분포패턴이 현재의 버너조립체의 위치에서 제어가능한 온도분포패턴에 일치하지 않는 경우, 승강실린더를 작동시켜 버너조립체의 상,하 높이를 보정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 아연결정 상장용 온도제어방법을 마련함에 의한다.
이하, 본 발명에 따른 아연결정 제어용 버너장치를 도면에 따라 보다 상세히 설명한다. 제9도에는 본 발명에 따른 아연결정 제어용 버너장치(1)가 전체적으로 도시되어 있다. 상기 장치는 아연도금강판(H)의 진행라인 일측에 일정 높이의 고정프레임(10)이 형성되고 상기 고정프레임(10) 상부면에는 한쌍의 레일(12a)(12b)이 형성되며, 상기 레일(12a)(12b) 상부에는 다수개이 버너조립체를 장착한 레일카(15)가 위치된다. 그리고, 상기 고정프레임(12)에 인접하여 이동프레임(20)이 위치되는바, 상기 이동프레임(20)은 ㄷ 형상의 철구조물로 제작되며 하부면에는 복수개의 유압실린더(22a)(22b)의 작동로드(24a)(24b)가 일체로 연결되고, 상부면에는 상기 고정프레임(10)의 레일(12a)(12b)과 일치하는 레일(21a)(21b)이 형성되며, 상기 유압실린더(22a)(22b)는 그 몸체부가 아연도금강판(H)의 진행라인 측면의 프레임(27)상에 고정되는 것이다. 또한 상기 레일카(15)는 제10도에 도시된 바와같이 상기 고정프레임(10)과 이동프레임(20)의 레일(12a)(12b)(21a)(21b) 위에서 각각 이동가능한 차륜(16a)(16b)(16c)(16d)을 하부면에 회전가능하도록 장착하고 있으며 몸 형 몸체부(15a)의 회전시킴으로서 레일카(15)가 왕복 이동가능하도록 구성되는 것이다.
그리고, 상기 레일카(15)의 몸체부(15a)로부터 각각 상부로 적립한 양측 지지벽(18a)(18b)에는 각각 서로 대향하는 방향으로 버너조립체(30)가 다수개씩 바람직하게는 3개씩 장착되고, 상기 버너조립체(30)를 각각 전,후로 이동시키기 위하여 지지벽(18a)(18b)의 후측면에는 서어보모터(32)가 각각 장착되며, 상기 버너조립체(30)로 공기와 연료가스 및 전원등을 공급하기 위한 도관들이 배치된다.
상기 서어보모터(32)와 버너조립체(30)는 각각 제1도에 상세히 도시된 바와같이 지지벽(18a) 또는 (18b)의 후방측으로 받침판(34)이 형성되고, 상기 받침판(34) 위에는 서어보모터(32)가 장착되며, 서어보모터(32)의 회전축(32a)은 지지벽(18a) 또는 (18b)을 관통하여 스크류축(36)에 연결되고, 상기 스크류축(36)은 버너조립체(30)의 고정판(38)후측면에서 돌출형성된 너트부재(40)에 결합되며, 상기 너트부재(40)를 장착하고 있는 브라켓트(41)의 양측면으로는 고리형 안내부재(42a)(42b)가 각각 형성되어 상기 지지벽(18a) 또는 (18b)으로부터 상기 고정판(38)측으로 연장되는 한쌍의 가이드부재(43a)(43b)에 각각 활주 이동가능하도록 끼워짐으로서 상기 서어보모터(32)가 스크류축(36)을 정,역회전시키면, 이는 너트부재(40)와 브라켓트(41)를 통하여 고정판(38)을 전,후로 이동시키게 되며 이때, 상기 안내부재(42a)(42b)가 가이드부재(43a)(43b)상에서 활주 이동함으로서 고정판(38)이 직선 이동할 수 있게 되며, 상기 고정판(38)의 직선 변위는 대략 300mm 정도로 유지된다. 또한, 상기 버너조립체(30)는 고정판(38)의 하부측에 사각단면의 버너노즐(45)을 3개씩 2단 형성하고, 그 상부에는 다수개의 공기노즐(47)을 형성하며, 일측 상부면에는 접촉식 또는 비접촉식의 온도검출센서(49)를 장착하고 있다.
상기 사각단면의 버너노즐(45)은 각각 고정판(38)의 후방측으로부터 플렉시블 호스(45a)를 통하여 연료 가스인 COG와 연소가스인 공기가 혼합되어 공급되고, 각각의 버너노즐(45)에는 착화봉(Ignition rod)(45d)이 장착되어 있으며, 상기 공기노즐(47)에는 아연도금강판(H) 냉각용 공기를 제공하도록 플렉시블 호스(47a)를 통하여 공기가 공급된다. 또한 상기 온도검출센서(49)도 도선(49a)을 통하여 이후 설명될 제어컴퓨터 설비로 온도를 나타내는 전기적 신호를 제공하도록 구성되는 것이다.
그리고, 상기 이동프레임(20)의 레일(21a)(21b) 일측에는 레일카(15)가 이동되어 이동프레임(20)의 상기레일(21a)(21b) 위에 위치되는 경우, 레일카(15)의 차륜(16a)(16b)(16c)(16d) 내측면을 각각 저지하므로서 레일카(15)의 이동을 방지할 수 있는 스토퍼(50)가 장착되는 바, 상기 스토퍼(50)는 각각 레일(21a)(21b)의 길이방향으로 일측에서 베어링부재(51)상에 끼워지는 회전중심봉(52)을 갖추고, 상기 회전중심봉(52)에는 차륜(16a)(16c)과 (16b)(16d)의 내측거리에 해당하는 간격을 유지하면서 한쌍의 ㄱ형 연결봉(53a)(53b)이 장착되며, 그 선단부에는 쐐기(Wedge)(54a)(54b)가 형성되는 한편, 상기 회전중심봉(52)의 일측단부에는 회전모터(55)가 장착되어 상기 회전중심봉(52)을 각각 90° 정역 회전시켜 주도록 구성된다. 그리고, 상기 레일(21a)(21b)의 일측으로는 차륜(16c)(16d)에 각각 접촉가능한 리미트 스위치(56a)(56b)가 마련되어, 차륜(16c)(16d)과 각각 접촉되면 상기 회전모터(55)를 작동시켜 쐐기(54a)(54b)가 각각 차륜(16a)(16c)과 (16b)(16d)의 내측으로 90° 선회함으로서 레일카(15)의 이동을 방지시키 수 있는 것이다. 그리고, 상기 버너조립체(30)에 갖춰진 사각단면의 노즐(45) 및 수동차단밸브(66)를 갖추고, 상기 도관(63)은 지관(67a)(67b)으로 나누어지며, 각각의 지관(67b)이 버너조립체(30)의 공기노즐(47)에 연결된다. 또한 상기 지관(67a)에는 이후에 설명될 COG가 갖춰지며 상기 혼합장치(69)의 후방에는 연료가스 유량제어밸브(68)가 갖춰지는 한편 상기 지관(69a)은 또다른 지관(72a)(72b)으로 나뉘어져서, 상기 지관(72a)(72b)이 각각 버너조립체(30)의 사각형 버너노즐(45)로 연료가스(COG+공기)를 공급시키게 되는 것이다. 한편, 상기 COG 공급장치(70)는 도관(71)의 일측으로는 COG 가스가 유입되고, 상기 도관(71)상에는 수동차단밸브(74)와, 압력조절기(75) 및 자동차단밸브(76a)(76b)를 갖추고, 상기 자동차단밸브(76a)(76b) 사이에는 상기 공기공급장치(60)의 지관(67a)과의 사이에서 차압을 제어하는 자동압력조절기(78)가 갖춰지며, 상기 도관(71)의 단부가 혼합장치(69)에 연결되는 것이다. 다라서 공기공급장치(60)로부터 제공되는 공기와, COG 공급장치(70)로부터 제공되는 COG 가스는 혼합장치(69)내에서 혼합되어 연료가스를 생성시키고, 이는 상기 자동유량제어밸브(68)를 통해서 사각형 버너노즐(45)로 각각 제공된다.
제18도에는 본 발명의 버너장치(1)에서 버너조립체(30)에 갖춰진 사각형 버너노즐(45)에 도시되어 있다.
상기 버노노즐(45)은 직사각형의 중공형 몸체부(45c)를 갖추고, 내부에는 직사각형 공간으로 이루어지는 화염유도부(45d)가 형성되며, 상기 화염유도부(45d)의 내측에는 확산판(45e)이 갖춰지고, 상기 확산판(45e)에는 구멍(45e)이 다수개 형성되며, 상기 하염유도부(45d)의 일측면에는 플렉시블 호스(45a)이 연결되고, 그 일측에 착화봉(Ignition rod)(45b)이 위치되어 있다.
따라서, 상기 버너노즐(45)로부터 형성되는 화염(F)은 확산판(45e)과 화염유도부(45d)를 통해서 평편하고 측방향으로 길게 연장되는 형상을 갖는 것이다. 그리고, 상기와 같은 버너장치(1)에서 아연도금강판(H)의 온도제어를 자동으로 수행하는 컴퓨터(81)를 갖는 전기제어계통이 제13도에 도시되어 있다.
상기 전기제어장치(80)는 버너조립체(30)에 각각 장착되는 온도검출센서(49)가 각각 단일 루프콘트롤러(82)와 통신콘트롤러(83)를 통해서 제어컴퓨터(81)에 연결되어 온도값을 전기적 신호로 변환하여 입력시키게 되고, 상기 제어컴퓨터(81)는 조작판넬(85)상에 전기적으로 연결되며, 상기 조작판넬(85)은 버너조립체(30) 이동용 서어보모터(32)를 제어하기 위한 피엘씨(PLC)(86)와 서어보 제어장치(87)를 갖추는 한편, 상기 레일카(15) 이동용 기어드모터(17)에 전기적으로 연결되고, 상기 유압실린더(22a)(22b)의 작동을 제어하기 이하여 전기적으로 연결되며, 상기 버너조립체(30)의 사각형 버너노즐(45)로 연료가스를 공급시키는 지관(72a)(72b)에 장착되는 유량조절밸브(68)를 전기적으로 작동시키도록 연결되고, 공기노즐(47)로 아연도금강판(H) 냉각용 공기를 제공하는 지관(67b)의 유량조절밸브(61)에 전기적으로 연결되는 것이다.
그리고, 상기 조작판넬(85)상에는 제14도에 도시된 바와같이, 각각의 온도검출센서(49)로부터 제공된 온도 신호가 그래프로 표시되는 컴퓨터(81)에는 아연도금강판(H)의 폭방향 온도분포곡선을 패턴별로 저장하는 기억장치(미도시)를 갖추고, 작업자가 원하는 패턴을 선택하는 경우, 혹은 아연도금강판(H)의 특성 즉 도금량별, 재질별, 폭방향 및 두께별 조건이 입력되면 그에 따라서 사전에 설정된 패턴이 선정되는 경우, 이러한 입력저장패턴과, 상기 온도검출센서(19)로부터 얻어진 아연도금강판(H)의 현재 온도분포곡선을 비교하여 그 차이에 해당하는 제어조건을 출력시키고, 이를 조작판넬(85)로 전송시키는 연상장치(미도시)등을 갖추고 있다.
이 설명 부호(L1)(L2)는 이동프레임(20)의 상,하한치를 검출하는 리미트 스위치이고, (K)는 작업자가 조업조건을 입력시키는 키보드 입력장치이며, (C)는 테이블 및 공기와 연료가스 공급관의 가요성 도관이고, (32a)는 성어보모터 제어용 라미트 스위치, (G)는 각종 게이지(gauge)이다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 조작판넬(85)상에서 전원공급스위치(S1)를 ON시키면, 모든 장치에 전원이 투입되고 작동대기상태가 된다.
스타트(Start) 스위치(S2)를 누름으로 인해서 제어컴퓨터(81)에 의한 자동제어가 이루어지게 되는바, 먼저 레일카(15)가 고정프레임(10)으로부터 이동프레임(20)으로 이동하여 스토퍼(50)에 의한 고정이 이루어지고, 승강실린더(22a)(22b)에 의해서 상,하 위치가 조절되어 이동프레임(20)이 적정 높이로 이동하며, 따라서, 레일카(15)에 장착된 버너조립체(30)의 높이가 조정된다. 그리고, 온도검출센서(49)로부터 아연도금강판(H)의 전,후 표면 및 구강별로 온도측정이 이루어지고, 이는 단일 루프제어장치(Single loop controller)(82)를 통해 제어컴퓨터(81)로 입력되며, 상기 제어컴퓨터(810는 이러한 온도신호에 근거하여 이를 온도분포곡선으로 작성하고, 이는 기억장치(미도시)내에 장착된 바람직한 온도분포패턴에 비교되어 상기 온도분포패턴에 실제 온도분포곡선이 일치하도록 버너노즐(45)의 위치제어 연료가스의 유량제어, 냉각용 공기를 분사시키는 공기노즐(47)의 유량제어등을 차례로 실행하게 된다. 이와같은 각 장치별 세부 제어작동을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 버너조립체(30)의 상,하 높이 제어작동은 작업자가 조작판넬(85)상의 스타트 스위치(S2)를 누름으로서 승강용 실린더(22a)(22b)가 작동되어 이동프레임(20)이 고정프레임(10)과 일치하도록 상승되고, 리미트 스위치(L1)가 이동프레임(20)에 접촉되면서 이동프레임(20)이 정지되고 레일(12a)(12b)과 레일(21a)(21b)은 일직선을 이루게 된다.
이같은 상태에서 조작판넬(85)로부터 전기적 신호가 제공되어 레일카(15)의 기어드모터(17)가 회전되고, 이는 대기 위치에 있는 레일카(15)를 전진시켜 이동프레임(20)의 레일(21a)(21b) 상부로 이동시키며, 상기 레일카(15)의 봄 형 몸체부(15a)의 중앙공간과 봄 형 이동프레임(20)의 중앙공간 사이로 아연도금강판(H)이 위치되고 상기 레일(21a)(21b)상에서 리미트 스위치(56a)(56b)에 접촉되면 스토퍼(50) 장치의 회전모터(55)가 각각 90°회전됨으로서 쐐기(54a)(54b)가 레일카(15)의 차륜(16a)(16c)과(16b)(16d) 사이에 각각 회동되어 끼워짐으로서 레일카(15)를 고정시키게 된다. 다음, 조작판넬(85)에 연결된 제어컴퓨터(81)는 아연도금강판(H)의 특성에 따라서, 즉 재질, 도금량, 두께, 폭 및 용도, 아연도금강판(H)의 생산속도(Line Speed)등에 따라서 사전에 입력된 버너조립체(30)의 위치를 선정하여 조작판넬(85)로 신호를 제공함으로서, 상기 조작판넬(85)의 승강실린더(22a)(22b)의 작동로드(24a)(24b)를 하강시켜 일정 높이에서 정지시키게 되는 것이다. 이와같은 제어작동은 각각 자동으로 이루어지도록 사전에 프로그램되어 있지만, 이는 작업자에 의해서 수동으로 또는 한통씩 부분적으로 제어할 수도 있으며 작업도중에 버너조립체(30)의 전,후 이동제어작동이 이루어지는 바, 이는 아연도금강판(H)의 전,후면에 근접하거나 또는 떨어지는 방향으로 서어보모터(32)의 회전에 의해서 이루어지고, 버너조립체(30)에 장착된 온도검출센서(49)가 아연도금강판(H)의 온도를 검지하여 제어컴퓨터(81)로 온도신호를 송신하면, 제어컴퓨터는 상기 온도신호와, 아연도금강판(H)의 재질, 도금량, 두께, 폭, 생산속도등의 조건을 기준으로 프로그램에 의해서 연산을 실행하여 적정 온도분포팬턴을 선정하고, 이 온도분포패턴에 일치하는 가열 및 냉각패턴을 설정한 다음, 버너노즐(45)이 착화된다. 동시에 이러한 가열 및 냉각패턴이 제어컴퓨터(81)로부터 조작판넬(85)의 피앨씨(86)로 지시되며, 상기 피엘씨(86)가 서어보 제어장치(87)를 통하여 서어보모터(32)를 회전시킴으로서 각각의 버너조립체(30)별로 전,후 위치를 조절시키게 된다.
상기와 같은 버너조립체(30)의 전,후 이동제어작동이 실행된 후, 연료가스 및 냉각용융기의 유량제어작동이 이루어지는 바, 이때부터 온도검출센서(49)에 의해서 검출되는 온도신호는 단일 루프제어장치(82)를 통해서 제어컴퓨터(81)로 전송되고, 상기 제어컴퓨터(81)는 이러한 온도신호와, 아연도금강판(H)의 재질, 도금량, 폭, 두께, 생산속도등에 따른 연산결과에 따라서 각각의 버너조립체(30)별로 냉각 및 가열패턴을 결정하고, 이 결과치를 단일 루프제어장치(82)에 온도제어 지시값으로 전송하게 되고, 그러면 상기 단일 루프제어장치(82)는 각각 각 버너조립체(30)별로 공급되는 연료가스와 공기의 유량을 제어하여 버너노즐(45)의 가열온도와 공기노즐(47)의 냉각압력을 제어시킴으로서 아연도금강판(H)의 온도를 적절하게 조절하는 것이다. 이때, 각각의 단일 루프제어장치(82)는 연속적으로 측정되어지는 아연도금강판(H)의 온도신호와, 상기 제어컴퓨터(81)에서 연산되는 각 버너조립체(30)별 온도기준치를 비교하여 연료가스 공급지관(72a)(72b)의 유량제어밸브(68)와 공기공급관(67b)의 유량제어밸브(61)를 조절시킴으로서 아연도금강판(H)의 온도분포곡선을 가장 바람직한 온도분포패턴에 일치하도록 상기 아연도금강판(H)의 온도를 제어하는 것이다. 즉, 상기 단일 루프제어장치(82)는 상기 유량제어밸브(68)(61)를 연속적으로 피드백 제어(Feed-Back Control)시키는 것이다.
한편, 상기 연료가스 및 냉각용 공기의 유량제어작동은 단일 루프제어장치(82)에 연속적으로 피드백 제어되지만, 상기 버너조립체(30)의 전,후 이동제어는 상기 연료가스 및 냉각용 공기의 유량제어를 보조하기 위하여 단속적으로 이루어지게 되며, 이러한 버너조립체(30)의 보정제어작동을 상기와 같이 온도검출센서(49)에 의해서 검지된 아연도금강판(H)의 온도의 재질, 폭, 두께 및 도금량, 생산속도등을 조건으로 하여 제어컴퓨터(81)가 버너조립체(30)의 전,후 이동제어를 실행한 다음, 단일 루프제어장치(82)에 의해서 유량제어밸브(68)(61)를 연속적으로 제어하게 되고, 이때, 외란등에 의해서 아연도금강판(H)의 부분(Zone)별로 온도편차량이 일정기준을 넘어서게 되면, 제어컴퓨터(81)는 연산 결과치를 변경하여 버너조립체(30)의 위치를 보정하도록 피엘씨(86)에 지시하게 되며, 따라서 서어보모터(32)의 회전 작동으로 버너조립체(30)의 전,후 이동위치가 조절변경되는 것이다.
한편, 상기와 같은 버너조립체(30)의 전후 위치 보정제어작동이 이루어진 다음에는 다시 단일 루프제어장치(82)를 통해서 연료가스와 공기의 유량을 제어하는 보정피드백 제어가 이루어지는 바, 상기 보정피드백제어는 아연도금강판(H)의 실제온도와 아연도금강판(H)의 재질, 도금량, 폭, 두께 및 생산속도 또는 완제품의 용도등에 의한 제어컴퓨터(81)의 연산결과, 외란등에 의해서 보정제어가 필요한 경우, 상기 보정제어가 냉각제어를 필요로 한다면, 단일 루프제어장치(82)내의 냉각제어 피드 루프 프로그램(Pid loop program)이 동작하여 유량제어밸브(61)의 개도(開度)를 조절시킴으로서 냉각제어가 실행되는 것이다. 이때에도 연료가스를 완전하게 차단되는 것은 아니고, 리미터(Limiter)(미도시)에 의해서 설정된 하한치 만큼의 연료가스가 방출됨으로서 버너노즐(45)이 소화되지 않고 최소 가열작동을 이루게 된다. 이러한 냉각제어작동으로 아연도금강판(H)의 과열현상이 제거되면, 단일 루프제어장치(82)내의 피드루프 프로그램(Pid loop program)은 최소값을 출력하여 냉각공기를 차단시키거나 최소량을 방출하며, 가열제어 피드루프 프로그램(미도시)에 의해서 연료가스 유량제어를 지속함으로서 가열 및 냉각제어가 이루어지는 것이다. 즉, 상기 연료가스와 공기의 유량을 제어하는 보정피드백 제어는 제어컴퓨터(81)의 온도분포패턴에 의해서 또는 외란등에 의해서 단일 루프제어장치(82)가 가열제어 또는 냉각제어 피드루프 프로그램을 동작시킴으로서 버너노즐(45)에 대한 가열이나 공기노즐(47)에 의한 냉각을 수행하고, 또는 버너노즐(45)과 공기노즐(47)의 동시작동에 의한 가열, 냉각작동을 수행함으로서 원하는 아연도금강판(H)의 온도분포패턴과일치하도록 실제 아연도금강판의 온도를 정확하고, 신속하게 또는 일정하게 제어할 수 있는 것이다.
그리고, 상기와 같은 연료가스와 공기의 유량을 제어하는 보정피드백 제어 다음에는 필요한 경우, 즉 아연 도금강판(H)의 생산속도, 도금량등의 데이터(Data)가 변화하여 서어보제어장치(87)에 의한 버너조립체(30)의 전,후 이동제어와, 단일 루프제어장치(82)에 의한 가열 및 냉각제어작동으로도 적정 온도분포대로 아연도금강판(H)의 온도가 제어되지 않는 경우에는, 또는 급격한 외란등으로 인해서 온도가 제어되지 않을 때에는 버너조립체(30)의 상,하 높이 보정제어가 이루어지게 되고, 이는 아연도금강판(H)의 재질, 두께, 폭, 도금량 및 생산속도등의 데이터를 조건으로 하여 온도분포패턴을 설정하고, 현재의 버너조립체(30)의 위치에서 제어가능한 온도분포패턴에 비교하여 상기 온도분포패턴이 일치하도록 현재의 버너조립체(30)가 장착된 이동프레임(20)을 적정 높이로 승강시킴으로서 버너조립체(30)이 상,하 높이를 보정시키게 된다.
이와같은 일련의 온도제어방법을 단계별로 차례로 도시하면 제19도에 도시된 바와같이, 즉, 시작단계(100) 다음에는 최초로 단계(110)에서 버너조립체의 상,하 높이 제어작동이 이루어지고, 다음 단계(120)에서 버너조립체의 전,후 이동제어작동이 이루어지며, 다음 단계(130)에서 연료가스 및 냉각용 공기의 유량제어작동이 이루어짐으로서 아연도금강판(H)의 온도제어작동이 이루어지며, 보정제어가 필요한 경우, 다음 단계(140)에서 버노조립체의 보정제어작업이 이루이지고, 다음 단계(150)에서는 연료가스 및 냉각용 공기의 유량제어작동이 이루어지며, 다음 단계(160)에서 버너조립체의 상,하 높이 보정제어작동이 이루어짐으로서 가장 바람직한 온도분포패턴을 정확하고 신속하게 아연도금강판(H)이 유지될 수 있는 것이다.
상기와 같이 작동되는 본 발명에 의하면, 종래에는 가열 또는 냉각만을 제어하는 방식에 비해서, 가열과 냉각작동을 동시에 수행하기 때문에 짧은 시간내에 정확하고 신속한 제어작동이 가능하다.
특히, 서어보 제어장치의 적절한 활용으로 인하여 아연도금강판(H)을 버너노즐(45)의 화염(F)으로서 직접 가열하여 온도를 제어시킬 수도 있고, 적정 위치로 이격위치시켜서 복사열을 통하여 간접 가열시킴으로서 제어할 수 있으며, 냉각공기와 버너의 화염을 적절히 조절시켜 아연도금강판의 과도금을 방지할 수 있고, 사각형의 버너노즐(45)을 사용하게 됨으로서 아연도금강판(H)의 국부적인 온도편차로 크게 감소시킬 수 있는 것이다. 상기 버너노즐(45)은 제15도에 도시된 바와같이, 아연도금강판(H)을 가열시킬 경우, 폭방향의 온도분포가 화염(F) 형상에 따라서 수평으로 균일하게 유지됨으로서 국부적인 온도편차를 줄일 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면, 제어컴퓨터(81)에 의해서 선택되는 바람직한 온도분포패턴에 일치하도록 아연도금강판(H)의 온도를 폭방향으로 균일하게 조절시키기 때문에 아연결정(Spangle)의 성장을 균일하게 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 도금량의 편차를 감소시키고, 양측 모서리부의 과도금을 방지할 수 있게 된다. 또한 상기와 같은 아연도금강판(H)의 온도제어를 자동으로 실행하기 때문에 성력화(省力化)가 가능하게 됨으로서 작업생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 아연도금강판(H)의 국부적인 온도편차를 감소시킬 수 있기 때문에 보다 향상된 온도제어작동을 이룸으로서 수요가의 주문에 일치하는 아연도금강판(H)을 생산할 수 있는 것이다.

Claims (9)

  1. 아연도금강판(H)의 아연결정(Spaangle) 성장을 제어하기 위한 장치에 있어서, 아연도금강판(H)의 진행라인 일측에 위치되고, 상부면에는 한쌍의 레일(12a)(12b)을 갖춘 고정프레임(10) ; 상기 고정프레임(20)의 일측에 위치되며 ㄷ형 몸체부(15a)를 갖추고, 상기 몸체부(15a)에는 한쌍의 레일(21a)(21b)이 위치되는 한편, 하부면에는 승강용 유압실린더(22a)(22b)의 작동로드(24a)(24b)가 연결되는 이동프레임(20); 상기 고정프레임(10)의 레일(12a)(12b)과, 이동프레임(20)의 레일(21a)(21b) 상부에서 이동가능하고, ㄷ형 몸체부(15a)를 갖추며, 상기 레일(12a)(12b)(21a)(21b)상에서 회전되는 차륜을 구동시키기 위한 기어드모터(17)를 갖는 레이카915) ; 상기 레일카(15)의 상부에 장착되어 아연도금강판(H)의 전,후면에 화염과 냉각용 공기를 제공함으로서 아연도금강판(H)의 온도를 제어하는 버너조립체(30) ; 및, 상기 버너조립체(30)의 상,하 높이 전,후 이동거리 및, 연료가스와 공기의 유량제어를 실시하여 아연도금강판(H)의 온도분포패턴이 사전에 설정된 온도분포패턴에 일치하도록 상기 버너조립체(30)의 화염과 냉각용 공기를 자동제어하는 제어컴퓨터(81)를 갖는 조작판넬(85)을 포함함을 특징으로 하는 아연결정 제어용 버너장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동프레임(20)의 상부면에는 회전모터(55)가 장착되고, 그 회전축에 연결되는 회전중심봉(52)을 갖추며, 상기 회전중심봉(52)에는 ㄱ 형 연결봉(53a)(53b)을 통해서 한쌍의 쐐기(54a)(54b)가 각각 장착되는 스포터(50)를 갖추는 한편, 상기 스토퍼(50)는 레일(21a)(21b)의 일측에 위치된 리미트 스위치(56a)(56b)에 레일카(15)의 차륜이 접촉되면, 상기 조작판넬(85)이 상기 회전모터(55)를 작동시켜 쐐기(54a)(54b)가 차륜(16a)(16c)과 차륜(16b)(16d) 사이에 끼워짐으로서 레일카(15를 이동프레임(20)상에 고정시킴을 특징으로 하는 아연결정 제어용 버너장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 버너조립체(30)는 레일카(15)의 지지병(18a)(18b)에 다수개가 각각 대향하도록 장착되고, 각각 다수개의 버너노즐(45)과 공기노즐(47) 및 온도검출센서(49)를 장착한 고정판(38)을 전,후로 이동시키기 위한 서어보모터(32)를 갖추며, 상기 서어보모터(32)의 회전축(32a)에는 스크류축(36)이 연결되어 상기 고정판(38)의 후방측 브라켓트(41)에 장착된 너트부재(40)에 나사결합되는 한편, 상기 서어보모터(32)는 조작판넬(85)에 전기적으로 연결되어 정역회전됨으로서 상기 고정판(38)을 아연도금강판(H)에 대하여 전,후로 이동시킴으로서 특징으로 하는 아연결정 제어용 버너장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 버너노즐(45)은 중공형 몸체부(45c)를 갖추고, 내부에는 직사각형 공간으로 이루어지는 화염유도부(45d)를 갖추며, 상기 화염유돌부(45d)에는 확산판(45e)이 갖춰지고, 그 일측에 착화봉(45b)이 위치됨으로서 평편하고, 측방향으로 길게 연장되는 화염(F)을 형성시킴을 특징으로 하는 아연결정 제어용 버너장치.
  5. 제3또는 제4항에 있어서, 상기 버너노즐(45)로 공급되는 연료가스는 공기공급장치(60)로부터 제공되는 공기와 COG 공급장치(70)로부터 제공되는 COG 가스가 혼합장치(69)에서 균일하게 혼합되고, 유량제어 밸브(68)을 통해서 제공되는 공기와 COG 가스 혼합체이며, 상기 유량제어밸브(68)는 조작판넬(85)의 제어컴퓨터(81)에 전기적으로 연결되어 그 개도가 자동조절됨을 특징으로 하는 아연결정 제어용 버너장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 공기노즐(49)에서 분사되는 공기는 송풍기(62)를 갖는 공기공급장치(60)로부터 유량제엉밸브(61)를 통해서 제공되고, 상기 유량제어밸브(61)는 조작판넬(85)의 제어컴퓨터(81)에 전기적으로 연결되어 그 개도가 자동조절됨을 특징으로 하는 아연결정 제어용 버너장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조작판넬(85)의 제어컴퓨터(81)는 상기 버너조립체(30)의 온도검출센서(49)와, 공기공급장치(60)의 유량제어밸브(61) 및, COG 공급장치(70)의 유량제어밸브(68)에 각각 단일 루프제어장치(82)를 통해서 전기적으로 연결되어 아연도금강판(H)의 구간별 온도분포를 검출하고, 버너노즐(45)의 화염(F) 크기와, 공기노즐(47)의 공기분사 압력을 자동제어시킴을 특징으로 하는 아연결정 제어용 버너장치.
  8. 아연도금강판(H)의 아연결정 성장을 제어하기 위한 온도제어방법에 있어서, 고정프레임(10)으로부터 이동프레임(20)으로 레일카(15)를 이동시키고, 상기 이동프레임(20)을 상,하 승강시켜서 아연도금강판(H)의 특성에 따라 버너조립체(30)의 상,하 높이를 제어하는 단계(110) ; 버너조립체(30)의 온도검출센서(49)로부터 온도를 측정하고, 상기 온도신호와 아연도금강판(H)의 특성이 따라서 적정 온도분포패턴을 선정하고, 이 온도분포패턴에 일치하는 가열 냉각패턴을 설정한 다음, 서어보고터(32)를 회전시켜 아연도금강판(H)에 대한 버너조립체(30)이 전,후 위치를 제어하는 단계(120) ; 상기 버너조립체(30)의 온도검출센서(49)로부터 연속적으로 온도를 검출하고, 아연도금강판(H)의 특성에 따라서 각각의 버너조립체(30)별로 냉각 및 가열 패턴을 결정한 다음, 상기 냉각 및 가열패턴에 따라서 유량조절밸브(68)(61)를 조절하여 버너(45)의 가열온도와 공기노즐(49)의 냉각공기분사압력을 제어하는 연료가스 및 냉각용 공기의 유량제어단계(130) ; 상기 아연도금강판(H)의 부분별 온도 편차량이 외란등에 의해서 일정 기준치를 넘어서게 되면, 제어컴퓨터(81)는 연산결과치를 변경하여 버너조립체(30)의 전,후 이동위치를 각각 정정하는 버너조립체의 전후 위치보정단계(140) ; 아연도금강판(H)의 실제온도와 아연도금강판(H)의 특성에 따라서 외란등에 의한 그 편차량이 일정 기준치를 넘어서면 유량제어밸브(61)(68)를 미세조정하여 연료가스와 공기의 유량을 제어하는 보정피드백 제어단계(150) ; 및, 아연도금강판(H)의 특성에 따른 온도분포패턴이 현재의 버너조립체(30)의 위치에서 제어가능한 온도분포패턴에 일치하지 않는 경우, 승강실린더(22a)(22b)를 작동시켜 버너조립체(30)의 상,하 높이를 보정하는 단계(160) ;를 포함함을 특징으로 하는 아연결정 성장용 온도제어방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 아연도금강판(H)의 특성은 각각 재질, 두께, 폭, 도금량 및 생산속도(line speed)와, 완제품의 용도등을 포함함을 특징으로 하는 아연결정 성장용 온도제어방법.
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