KR19980043357A - 열연 판속도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열연 판속도 측정장치에 관한 것으로서, 스탠드 사이에 설치되는 루퍼 롤러의 일측에 검출용 치구를 설치하고, 상기 검출용 치구에서 유효 검출거리만큼 이격되게 와류형 근접 센서를 설치한 후에 상기 루퍼롤러의 1회전 시간을 검출하고 이를 기초로 루퍼롤러의 각속도 및 원주 속도를 구한 후, 루퍼롤러와 판이 접촉되지 않거나 판이 슬립되는 것을 고려하여 원주속도가 선진율 평가게인과 작업롤의 원속도의 곱 보다 큰 경우의 값을 스탠드 출측 판속도로 판단하였으므로, 선진율의 측정이 불가능한 압연 공정시 스탠드 출측 판속도를 측정하여 작업롤의 원주 속도를 설정하여 양호한 통판성을 얻을 수 있어 판파단이나 판꼬임이 방지되어 수율이 향상되고, 측정장치의 설치 및 유지 보수가 간편하여 제조단가가 절감된다.

Description

열연 판속도 측정장치

본 발명은 열연 판속도 측정장치에 관한 것으로서, 특히 검출범위에 들어오는 물체를 비접촉 검출할 수 있는 와류형 근접센서(eddy current type proximity sensor)를 검출용 치구에 근접하게 설치하고, 검출용 치구를 루퍼롤러(looper roller)에 장착하여, 스탠드 출측을 통과한 판이 이송됨에 따라 루퍼롤러가 동기화되어 회전할 때, 상기 근접센서가 검출용 치구의 이동상태를 검출함으로서 루퍼롤러의 회전 속도를 측정하여 그 속도를 기준으로 판속도를 계산하여 정화갛게 판속을 측정할 수 있는 열연 판속도 측정장치에 관한 것이다.

열간 압연 공정시 압연 영역(roll bite)에서 중립점을 기준으로 입측에서는 후진율에 의해 판의 진입 속도가 작업롤(work roll)의 원주 속도 보다 느리고, 출측에서는 선진율에 의해 판의 속도가 작업롤의 원주 속도보다 빠르게 된다. 그런데 일정 조건에서의 스탠드간 메스 프로우(mass flow)가 균형을 이루어 양호한 통판성을 얻기 위해서는 n번째 스탠드와 n+1번째 스탠드간의 원주 속도가 적정한 비율로 설정되어야 한다.

압연 이론적인 면에서 살펴보면, 압연시 사상압연 출측의 판속도는 미리 결정된 상태에서 주어진 통과 스케줄(pass schedule)에 따라 결정된 판두께에 의해 하기 식(1)과 같은 메스 프로우 법칙에 따라 식(2)의 관계에 의해 스탠드 출측 판속도를 예측하며, 식(3)과 같이 선진율과의 관계로부터 작업롤의 원주속도가 결정된다.

hi·Vi = h_L·V_L--------- (1)

Vi = h_L·V_L/hi --------- (2)

V_Ri = Vi/(1+fi) --------- (3)

여기서 V_L은 루퍼롤러의 원주 속도이고, h는 판두께, V는 판속도, V_R은 작업롤의 원속도, f는 선진율이고, i는 스탠드 번호이다.

그러나 실제 압연 공정시 선진율을 측정하는 것은 불가능하기 때문에 압연시 실측이 가능한 작업롤의 원주 속도와 판속도를 정확하게 측정하여 회귀 분석 방법 등에 의해 선진율을 알아야만 동일한 압연 작업시 작업롤의 원주 속도를 작정하게 설정할 수 있어 양호한 통판성을 확보하여 선진율을 예상함으로써, 판파단이나 판꼬임 등의 불량 발생을 방지할 수 있다.

종래 기술에 따른 열압연 공정시의 판속 측정 방법은 대한민국 특허 출원번호 제 92-292417호에 언급되어 있는 바와 같이, 스탠드 입측 판속 측정치와, 스탠드 출측 측정치 및 입축 판두께 측정치로서 메스 프로우 일정법칙을 적용한 텐덤 압연기의 속도 제어 장치에 대하여 언급하고 있으며, NSC 등의 제철소에서는 사상압연 공정시 X-선이나 레이저를 이용한 비접촉식 판속도 측정 장치를 사용하고 있다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 열연 판속도 측정장치는 스탠드간 스프레이와 롤 냉각수 등으로 인하여 판상에 수막이 형성되어 있는 등 열악한 환경에서 정확도가 떨어지고, 측정 장치의 제작 및 유지 보수에 많은 비용이 소요되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 루퍼롤러의 일측에 검출용 치구를 설치하고, 상기 검출용 치구와 인접되도록 와류형 근접센서를 설치하여, 상기 루퍼롤러의 회전시간을 와류형 근접센서로 검출하고 이를 환산하여 판속을 측정할 수 있어 증기나 판상의 수막등으로 인한 열악한 작업 환경에서도 설치가 용이한 저가의 검출 장비로서 판속을 정확하게 측정할 수 있어 판의 불량 발생을 방지하고, 판속 측정 장비의 유지 보수가 편리한 열연 판속도 측정장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 와류형 근접센서를 이용한 열연 판속도 측정 장치의 개략도.

도 2 는 도 1에서의 검출 치구의 개략도.

도 3 은 루퍼롤러의 단면도.

도 4 는 본 발명에 따른 열연 판속도 측정장치의 신호 흐름도.

도 5 는 루퍼롤러의 1회전에 따른 시간처리 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 루퍼롤러11 : 루퍼롤러 아암

12 : 검출용 치구13 : 고정용 볼트

14 : 근접센서 고정용 지지대15 : 근접센서

16 : 케이블17 : 앰프

18 : 루퍼롤러 네크부19 : 센싱 코일

20 : 센서 헤드21 : 타이머

22 : 연산기23 : 비교기

24 : 컴퓨터 시스템25 : 속도 조절기

26 : 롤속도 처리기27 : 워크 롤

28 : 구동모터30 : 신호 검출부

40 : 롤속도 조절부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열연 판속도 측정장치의 특징은;

열연 압연공정에서 스탠드의 사이에 설치되어 있는 루퍼롤러와;

상기 루퍼 롤러의 일측 원주면에 고정되어 있는 검출용 치구와;

상기 검출용 치구에 근접하여 설치되어 있어 검출용 치구의 이동상태를 검출하여 상기 루퍼 롤러의 회전 속도를 측정하는 와류형 근접센서부와;

상기 와류형 근접센서부에서 얻어진 회전 속도로부터 스탠드 출측 판속도를 얻는 계산부를 구비함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 열연 판속도 측정장치에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 와류형 근접센서를 이용한 열연 판속도 측정 장치의 개략도로서, 루퍼롤러 부분만을 도시한 예이다.

먼저, 스탠드 사이에 설치되어 판의 장력을 유지시켜 롤장력(roll force)을 완화시키고 메스프로우를 안정화시키는 루퍼롤러(10)는 그 일측이 연장되어진 루퍼롤러 네크부(18)가 루퍼롤러 아암(11)에 삽입 결합되어 판진행 방향으로 회전하고, 상기 루퍼롤러(10)의 네크부(18)와 접한 원주면에 검출용 치구(12)가 고정 설치되어 있다.

상기 검출용 치구(12)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 고정부(12A)와 돌출부(12B)로 구성되어 있고, 그 크기는 소정 크기, 예를 들어 철금속 검출 물체의 표준 크기인 두께 1mm, 높이 15mm, 폭 15mm가 표준이므로 이를 기준으로 형성하되, 검출용 치구(12)의 폭이 너무 크면 루퍼롤러(10)가 회전하여 유효 검출 범위에 들어오는 시간을 측정할 때 오차가 유발되므로 측정 오차를 최소화하기 위하여 둘출부(12B)의 폭을 측정에는 충분하나 오차를 유발하지 않는 정도의 크기, 예를 들어 5mm 정도로 형성하였다. 도 3에 도시되어 있듯이 상기 루퍼롤러(10)가 회전함에 따라 검출용 치구(12)도 함께 회전하게 된다.

또한, 상기 검출용 치구(12)에서 유효 검출거리(C1) 만큼 이격하여 와류형 근접센서(15)가 센서 고정용지지대(14) 및 고정볼트(13)에 의해 루퍼롤러 아암(11) 상측에 고정되어 있으며, 상기의 와류형 근접센서(15)는 동축 케이블(16)을 통하여 앰프(17)를 지나 도 4에 도시되어 있는 검출부(30)에 연결된다. 상기의 와류형 근접센서(15)는 리미트 스위치나 마이크로 스위치 등과 같은 기계식 스위치를 대신하여 검출 범위에 들어오는 물체를 비접촉 검출한다.

상기의 와류형 근접센서(15)는 다시 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 검출부(30)와 비교기(23) 및 롤속도 조절부(40) 등과 연결된다.

상기 검출부(30)를 구성하는 와류형 근접센서(15)는 센싱코일(19)을 구비하는 센서헤드(20)가 동축 케이블(16)을 통하여 앰프(17)와 연결되고, 상기 앰프(17)는 진동회로(17A)와, 검출 회로(17B) 및 출력 회로(17C)로 구성되어 타이머(21) 및 연산기(22)와 연결된다.

또한 상기의 연산기(22)는 다시 비교부(23)를 통하여 판속도를 컴퓨터 시스템(24)으로 출력하며, 상기 비교기(23)는 병렬로 워크롤(27)의 속도를 조절 및 측정하는 롤속도 조절부(40)와 연결되는데, 상기의 롤속도 조절부(40)는 스피드 레귤레이터(25)를 통하여 구동모터(28)가 n번째 스탠드(Sn)의 속도를 조정한다. 이때 상기 롤속도 처리기(26)는 롤속도(V_R)에 선진율 평가게인(K)가 곱하여진 값이 출력되는데, 상기 선진율 평가게인(K)은 조업에 따른 경험치로 구한다.

상기 열연 판속도 측정장치의 동작을 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 루퍼롤러(10)에 장착된 검출용 치구(12)가 유효 검출거리(c1)에 진입되어, 센싱코일(19)에서 형성된 자기장과 간섭되게 되면 와전류가 유도되어 센싱코일(19)의 임피던스를 증가시켜 앰프(17)의 진동회로(17A)를 정지시켜 대상물을 검출하여 검출신호가 온되어 검출회로(17B) 및 출력회로(17C)를 거쳐 타이머(21)가 작동한다.

이때의 시간 t1을 기억하고, 다시 루퍼롤러(10)가 회전하여 검출용 치구(12)가 검출범위를 벗어나면 검출신호가 오프되며, 다시 루퍼롤러(10)가 1회전하여 검출신호가 온 되는 시간 t2가 검출되면 루퍼롤러(10)가 1회전하는데 걸리는 시간(Δt = t2-t1)을 타이머(21)에서 구한다.

그 다음 타이머(21)에서 구해진 루퍼롤러(10)의 1회전 소요시간(Δt)이 연산기(22)에 입력되면 상기의 연산기(22)는 하기 식 4로부터 루퍼롤러(10)의 각속도를 구하고, 이로부터 하기 식 5에서 루퍼롤러(10)의 원주 속도(V_L)를 구한다. 여기서 R_L은 루퍼롤러 반경이다.

ω = 2π/Δt --------- (4)

V_L= R_L·ω --------- (5)

그후, 판의 장력을 유지하기 위하여 루퍼 아암(11)이 각도 φ를 가지고 판을 지지하더라도 메스 프로우가 불안정하면 루퍼 아암(11)의 각도가 변화되어 루퍼롤러(10)와 판이 접촉되지 않을 수도 있고, 판과 루퍼롤러(10) 사이에 슬립이 발생할 수도 있으므로, 상기 비교기(23)가 하기의 식(6)을 만족하는 루퍼 원주속도(V_L)만을 선택하여 등가의 스탠드 출측 판속도로 판단하여 컴퓨터 시스템(24)에 저장한다.

V_LK·V_R-------- (6)

여기서 V_R은 작업롤의 원속도이고, K는 선진율 평가게인으로 조업경험치로 정하여진 값이다.

따라서 본 발명에 따른 열연 판속도 측정장치를 사용하면 스탠드 출측 판속도를 얻을 수 있어 스피드 레귤레이터(25) 및 구동모터(28)를 사용하여 적당한 스탠드 회전 속도를 조절할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열연 판속도 측정장치는 스탠드 사이에 설치되는 루퍼 롤러의 일측에 검출용 치구를 설치하고, 상기 검출용 치구에서 유효 검출거리만큼 이격되게 와류형 근접센서를 설치한 후에 상기 와류형 근접센서로 검출용 치구의 이동 상태를 검출하여 상기 루퍼 롤러의 1회전 시간을 검출하고 이를 기초로 루퍼 롤러의 각속도 및 원주 속도를 구한 후, 루퍼롤러와 판이 접촉되지 않거나 판이 슬립되는 것을 고려하여 원주속도가 선진율 평가게인과 작업롤의 원속도의 곱 보다 큰 경우의 값을 스탠드 출측 판속도로 판단하였으므로, 선진율의 측정이 불가능한 압연 공정시 스탠드 출측 판속도를 측정하여 작업롤의 원주 속도를 설정하여 양호한 통판성을 얻을 수 있어 판파단이나 판꼬임이 방지되어 수율이 향상되고, 측정장치의 설치 및 유지 보수가 간편하여 제조단가가 절감되는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 열연 압연 공정에서 스탠드의 사이에 설치되어 있는 루퍼롤러와,

   상기 루퍼 롤러의 일측 원주면에 고정되어 있는 검출용 치구와,

   상기 검출용 치구에 근접하여 설치되어 있어 검출용 치구의 이동상태를 검출하여 상기 루퍼 롤러의 회전 속도를 측정하는 와류형 근접센서부와,

   상기 와류형 근접센서부에서 얻어진 회전 속도로 부터 스탠드 출측 판속도를 얻는 계산부를 구비하는 열연 판속도 측정장치.