KR200227135Y1 - 슬라브최적절단장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 슬라브 절단장치에 관한 것으로, 접촉식 길이측정용 휠로 인한 부정확한 길이측정 문제점을 비접촉식 레이저 장치로 해결하고, 냉각수에 의한 슬라브의 불균일과 연속사용으로 인한 몰드(Mold)의 변형에 따라 슬라브의 두께, 폭이 변형되는 문제점을 실제 단중치를 계산함으로서 해결하였다. 따라서 레이저 장치와 로드셀을 이용하여 슬라브의 최적 절단 길이를 계산할 수 있다. 또한 본 슬라브 최적 절단장치는 생산된 슬라브의 중량정보를 제공함으로서 보다 정확한 후공정(열연, 후판, 2차절단) 제어가 가능하다.

Description

슬라브 최적 절단장치

본 고안은 비접촉식 길이 측정 장치로 길이 측정용 휠의 기기 오차 및 마모 등의 문제를 해결하고, 불균일하고 변형된 슬라브로 인한 문제와 전송시간의 지연을 해결하는 슬라브 최적 절단 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철공장에서 용광로에서 생산된 용선이 제강공정을 거치면서, 용선의 성분이 조정된 용강은 연주공장으로 이동된다. 이동된 용강은 몰드(Mold: 특정한 두께 폭을 만들기 위한 동(Cu)으로 만든 틀)에 부어지고 몰드 속의 용강은 냉각수에 의해 1차 응고(1차 냉각)가 되고 몰드 하단의 가이드롤 사이에 설치된 노즐에 의해 2차 응고(2차 냉각)되어 슬라브(Slab: 두께-220∼250mm, 폭-870∼2150mm)가 생산된다. 응고되어 생산된 슬라브를 후공정(열연, 후판, 후판을 위한 2차 절단)에 공급하기 위하여 수요자가 원하는 특정 길이(6000∼10000mm)로 절단하게 된다.

상기 슬라브 절단에서 그 기준은 수요자의 요구(중량 기준으로 주문)에 의하여 정해진다. 단중= 중량/(길이*두께*폭)이므로 슬라브 절단길이는 수요자의 요구 중량, 슬라브의 두께, 폭, 단중에 의해 계산되어진다. 상기 과정을 거치면서 정확하게 길이가 계산되어지고, 또 정확한 길이 측정에 의한 정확한 길이 절단이 이루어져야 후공정(열연, 후판, 후판을 위한 2차 절단)에서 정상적인 최종제품을 만들어 판매할 수 있다.

제1(a)도 및 제1(b)도에는 종래의 절단장치의 구성도가 도시된다. 제1(a)도는 측면도이고, 제1(b)도는 평면도이다. 종래에는 제1도에 도시된 바와같이 응고된 슬라브(6a)가 롤러테이블(2a)의 이동롤러(1)에 의해 인출되면, 길이 측정용 휠(3)을 슬라브 측면에 접촉시켜 휠(3)이 회전하면 회전 수에 비례하여 펄스 발생기(4)에서 펄스를 발생시켜 길이를 측정하게 되고, 피엘씨(PLC:Program Logic Controller)(12)는 측정된 길이를 절단제어컴퓨터(13)로 전송한다. 호스트컴퓨터(14)로부터 절단 스케줄을 받아 절단 지시를 하는 절단제어컴퓨터(13)는 전송된 슬라브(6a) 측정길이와 호스트컴퓨터(14)의 지시치가 동일하면 피엘씨(PLC)(12)로 절단지시를 하고 피엘씨(PLC)는 다시 가스절단기(5)로 절단 시작 지시를 내린다. 가스절단기는 상시 일정한 곳에 위치되어 있어 절단동작시 슬라브 생산속도와 동일하게 이동하면서 슬라브를 절단한다. 절단이 완료된 슬라브(6b)는 다시 후공정으로 이송되어 열연코일, 후판재 등을 생산하게 된다.

상기 종래 절단 공정에서 문제점은 길이측정용 휠(3)의 기기오차(1000mm 당 3mm: 0.3%)에 의한 정확한 길이 측정 불가로 슬라브 1매 당 18∼30mm(절단된 슬라브 길이: 6000∼10000mm)의 오차가 발생되고, 길이측정용 휠(3)의 마모, 잦은 고장과 측정용 휠(3)의 접촉 슬라브(6a)부분에 이물질 부착으로 정확한 길이측정이 불가능하다. 또한 제품을 응고하기 위한 냉각수에 의한 응고 불균일과 연속생산(4∼8시간)에 따른 몰드(Mold:동(Cu)으로 만든 틀)변형 등에 따라 슬라브의 두께, 폭이 변형되는 문제점이 있다. 그리므로 호스트컴퓨터(14)의 길이 지시값에 의한 중량과 실제 중량이 달라질 수 있다. 끝으로 종래 절단 공정에서 문제점은 길이 측정 전송시간(길이 측정용 휠(3)→펄스발생기(4)→피엘씨(PLC)(12))이 지연됨으로서 정확한 길이 절단이 불가능하다는데 있다.(슬라브(6a)이동속도:250 mm/초)

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 비접촉식 길이 측정 장치로 길이측정용 휠의 기기 오차 및 마모 등의 문제를 해결하고, 불균일하고 변형된 슬라브로 인한 문제와 전송시간의 지연을 해결하는 슬라브 최적 절단 장치를 제공하는데 있다.

제1(a)도 및 제1(b)도는 종래 기술에 의한 슬라브 절단장치의 구성도이다.

제2(a)도 및 제2(b)도는 본 고안에 의한 슬라브 최적 절단장치의 구성도이다.

제3도는 본 고안에 의한 슬라브 최적 절단장치의 제어방법을 보이는 플로우 차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 이동롤러 2a, 2b : 롤러테이블

3 : 길이측정용 회전휠 4 : 펄스발생기

5 : 가스절단기 6a, 6b : 슬라브

7a, 7b, 7c : 포토센서 8a, 8b : 레이저장치

9 : 로드셀 10 : 유압실린더

11 : 방열판 12 : 피엘씨(PLC)

13 : 절단제어컴퓨터 14 : 호스트컴퓨터

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 장치는 이동되는 슬라브를 소정 길이로 절단하는 슬라브 최적 절단 장치에 있어서, 슬라브의 이동로 상에 설치되어 슬라브를 절단하는 가스절단기와, 발광부와 수광부로 구성되어 상기 가스절단기로부터 인출되는 슬라브의 길이를 측정하는 레이저 장치와, 상기 가스절단기의 출측에 설치되어 상기 레이저 장치의 길이 측정 시작시점의 기준이 되는 슬라브 인출시점을 감지하는 제1포토센서와, 상기 가스절단기에 의해 절단된 슬라브가 이동되는 이동로상에 설치되어 정위치한 슬라브 무게를 측정하는 로드셀과, 상기 로드셀이 설치된 이동로의 양측에 절단된 슬라브의 길이정도의 간격을 갖도록 설치되어 절단된 슬라브를 평량기 위에 정확하게 위치하기 위한 위치검출기인 제2,3포토센서와, 슬라브가 정확하게 위치했을 때 무게측정을 위해 상기 로드셀을 상승시키는 유압실린더와, 상기 로드셀과 슬라브 사이에 구비되어 로드셀을 고온의 슬라브로부터 보호하는 방열판과, 로드셀로부터 측정된 무게와 레이저 장치로부터 측정된 길이를 수신하고 절단제어 컴퓨터로부터 절단 지시를 받아 기설정된 길이로 슬라브가 절단되도록 가스절단기를 동작시키는 피엘씨(PLC)와, 절단스케줄에 따라서, 절단 완료한 슬라브의 무게 및 길이를 기준으로 최적 길이를 재산출하여 피엘씨(PLC)에 절단 지시를 하는 절단제어컴퓨터로 구성되어 있다.

제2(a)도 및 제2(b)도에는 본 고안에 의한 슬라브 최적 절단 장치의 구성을 보이는 개략도가 도시된다. 본 고안에 의한 장치는 발광부와 수광부로 구성되어 비접촉으로 슬라브의 길이를 정확하게 측정할 수 있는 레이저 장치(8a,8b)와, 상기 레이저 장치(8a,8b)의 길이 측정 시작의 기준이 되는 상기 가스절단기로부터 슬라브의 인출을 감지하는 제1포토센서(7a)와, 절단된 슬라브(6b)를 평량기 위에 정확하게 위치하기 위한 위치검출기로서 로드셀(9)의 양측에 절단된 슬라이브의 길이만큼의 간격으로 설치되는 제2,3포토센서(7b,7c)와, 상기 제2,3포토센서(7b,7c) 사이에 정위치한 슬라브(6b) 무게를 측정하는 로드셀(9)과 슬라브가 정확하게 위치했을 때 무게측정을 위해 로드셀(9)을 상승시켜 주는 유압실린더(10)와, 로드셀(9)을 고온(100℃)의 슬라브로부터 보호하기 위한 방열판(11)과, 로드셀(9)로부터 측정된 무게와 레이저 장치(8a,8b)로부터 측정된 길이를 수신하고 절단제어컴퓨터(13)로부터 절단 지시를 받아 슬라브가 소정 길이에서 절단되도록 절단 시작 지시를 하는 피엘씨(PLC)(12)와, 호스트컴퓨터(14)로부터 절단 스케줄을 받고 절단 완료한 슬라브(6b)의 무게 및 길이를 기준으로 최적 길이를 재산출하여 피엘씨(PLC)(12)에 절단 지시를 하는 절단제어컴퓨터(13)와, 상기 피엘씨(PLC)(12)의 지시에 의해 절단을 실행하는 가스절단기(5)로 구성되어 있다.

이하 본 고안의 작용을 설명한다.

호스트컴퓨티(14)로부터 지시 받은 절단 길이를 참고로 하여, 절단 완료 싯점이 롤러테이블(2a) 끝에서 완료하여 절단 완료 즉시 중량측정을 하는 롤러테이블(2b)로 즉시 이동이 가능할 수 있도록 임의의 곳에 위치한 가스절단기(5)의 위치를 레이저 장치(8b)에 의해 측정한다. 여기서 절단속도는 두께 220 mm 기준으로 분당 1200 mm이다. 응고된 슬라브(6a)가 롤러테이블(2a)의 이동롤러(1)에 의해 인출되고, 슬라브 인출이 포토센서(7a)에서 감지되면 슬라브 길이 측정용 레이저장치(8a)에 의해 슬라브(6a) 길이를 측정하고, 기스절단기(5) 위치 측정용 레이저장치(8b)에 의해 가스절단기의 위치를 측정하여 실시간(real time)으로 절단제어컴퓨터(13)로 전송되어 진다. 전송되어진 가스절단기 위치와 슬라브 끝의 위치 차이가 절단 가능 슬라브(6a) 길이가 되며 절단제어컴퓨터(13)에서는 절단 지시를 받아 작성된 절단길이와 동일하면 피엘씨(PLC)(12)로 절단신호를 보낸다. 절단신호를 받은 피엘씨(PLC)(12)는 가스절단기(5)가 절단동작하도록 제어한다. 절단 완료된 슬라브(6b)가 이동롤러(1)에 의해 로드셀(9)이 설치된 롤러테이블(2b)측으로 이동하고, 슬라브 위치 검출장치인 제2,3포토센서(7b,7c)를 체크하여 슬라브가 정해진 위치에 위치하도록 한다. 절단 완료된 슬라브(6b)가 정해진 위치에 도착하면 유압실린더(10)에 의해 로드셀(9) 및 방열판(11)이 상승함으로서 슬라브(6b) 중량이 측정되고, 이는 피엘씨(PLC)(12)를 거쳐 절단제어컴퓨터(13)로 전송되어진다. 절단제어컴퓨터(13)는 전송되어 입력된 슬라브 길이, 중량을 비교하여 슬라브 단위 길이 당 단중을 다시 계산하여, 지시된 슬라브 두께, 폭, 단중에 의해 가상으로 작성하여 지시한 슬라브길이{슬라브 길이 =[수요자요구중량]/[두께*폭*단중(=7.82)]}를 실제로 계산된 단중에 의해 수요자의 주문 중량에 따른 슬라브 길이[슬라브길이=(수요자요구중량)/(두께*폭*실제단중)]로 절단계획을 새로이 작성하여 절단을 지시함으로서 보다 정확한 슬라브 길이를 절단할 수 있게 한다.

제3도에 본 고안에 의한 슬라브 최적 절단장치와 제어방법을 보이는 플로우차트가 도시된다.

단계 301 에서 절단제어컴퓨터(13)는 호스트컴퓨터(14)로부터 입력되는 슬라브 길이, 무게 등의 데이터를 이용하여 절단 계획을 작성한다.

단계 302 에서 도착된 용강으로 주조를 시작하여 1 차 및 2 차 냉각 과정을 거친 슬라브를 생산한다.

단계 303 에서 가스절단기(5)를 절단된 슬라브가 즉시 로드셀(9)이 설치된 평량기위에 놓일 수 있도록 슬라브 이동로 상의 적절한 위치에 위치시키고, 단계 304에서 레이저 장치(8b)를 이용하여 가스절단기(5)의 정확한 위치를 측정한다.

그리고, 단계 305에서 상기 가스절단기(5)로부터 인출된 슬라브의 길이를 상기 레이저 장치(8a,8b)에서 측정된 위치값의 차이로부터 측정하고, 단계 306에서 상기 가스절단기(5)의 위치에서 인출된 슬라브의 길이가 설정된 생산길이에 도달하였는지를 판단하여, 상기 측정길이와 설정길이가 동일하면 단계 307에서 피엘씨(PLC)(12) 절단 제어신호를 출력하여 가스절단기(5)를 동작시켜 슬라브(6a)를 절단한다.

그리고, 단계 308 에서 이동롤러(1)를 동작시켜 절단 완료된 슬라브(6b)를 로드셀(9)이 설치된 롤러테이블(2b)로 이동시키고, 단계 309 에서 제2,3포토센서(7b,7c)를 통해 슬라브(6b)가 로드셀(9) 상부의 정위치에 놓여 있는지를 판단한다.

정위치에 놓여 있지 않은 경우, 단계 308 이하의 과정을 반복하고, 정위치에 놓여 있는 경우, 단계 310으로 진행하여 유압실린더(10)를 동작시켜 로드셀(9) 및 방열판(11)을 상승시켜 슬라브(6b)의 무게를 측정한다.

단계 311 에서 상기 단계에서 검출한 슬라브의 중량, 길이로 슬라브(6b)의 단중을 산출하고 그것에 기초하여 절단 계획을 재작성한다.

단계 312 에서 생산완료 인지를 판단하여 생산완료가 아니면 상기 단계에서 재작성한 절단계획을 이용하여 단계 302 이하의 과정을 수행하여 슬라브를 정확하게 절단하고, 생산완료인 경우, 본 프로그램을 종료한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 의하면 용강상태에서 응고되어 생산되는 슬라브의 길이를 비접촉 방식의 레이저 장치를 이용함으로서 정확히 산출하고, 로드셀을 이용하여 슬라브 중량을 측정하여 가상으로 설정한 슬라브 절단길이의 오차를 보정하고 실시간(real time)처리에 의한 절단 지시를 함으로서 보다 정확한 슬라브를 생산하여 주문외품을 최소화할 수 있으며, 또한 후공정에 생산된 슬라브 중량정보를 전송하여 줌으로서 보다 정확한 후공정(열연, 후판, 2차절단)제어가 가능하고, 비접촉식 측정장치를 사용함으로서 정비시간 및 점검시간 단축 등의 효과를 기대할 수 있다.

Claims (1)

1. 이동되는 슬라브를 소정 길이로 절단하는 슬라브 최적 절단 장치에 있어서, 슬라브의 이동로 상에 설치되어 슬라브를 절단하는 가스절단기(5)와, 발광부와 수광부로 구성되어 상기 가스절단기(5)로부터 인출되는 슬라브의 길이를 측정하는 레이저 장치(8a,8b)와, 상기 가스절단기(5)의 출측에 설치되어 상기 레이저 장치(8a, 8b)의 길이 측정 시작시점의 기준이 되는 슬라브 인출시점을 감지하는 제1포토센서(7a)와, 상기 가스절단기(5)에 의해 절단된 슬라브가 이동되는 이동로상에 설치되어 정위치한 슬라브 무게를 측정하는 로드셀(9)과, 상기 로드셀(9)이 설치된 이동로의 양측에 절단된 슬라브의 길이정도의 간격을 갖도록 설치되어 절단된 슬라브를 평량기 위에 정확하게 위치하기 위한 위치검출기인 제2,3포토센서(7b,7c)와, 슬라브가 정확하게 위치했을 때 무게측정을 위해 상기 로드셀(9)을 상승시키는 유압실린더(10)와, 상기 로드셀(9)과 슬라브 사이에 구비되어 로드셀(9)을 고온의 슬라브(6b)로부터 보호하는 방열판(11)과, 로드셀(9)로부터 측정된 무게와 레이저 장치(8a,8b)로부터 측정된 길이를 수신하고 절단제어컴퓨터로부터 절단 지시를 받아 기설정된 길이로 슬라브가 절단되도록 가스절단기를 동작시키는 피엘씨(PLC)(12)와, 절단스케줄에 따라서, 절단 완료한 슬라브의 무게 및 길이를 기준으로 최적 길이를 재산출하여 피엘씨(PLC)에 절단 지시를 하는 절단제어컴퓨터(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬라브 최적 절단 장치.