KR100264983B1

KR100264983B1 - 압연크롭형상 검출장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100264983B1
Application number: KR1019960067978A
Authority: KR
Inventors: 민경준; 조준길
Original assignee: 이구택; 포항종합제철주식회사
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 2000-09-01
Also published as: KR19980049286A

Abstract

본 발명은 열간압연공정의 사상압연기 입측 크롭시어(Crop Shear)에서 절단되어지는 바(Bar) 선, 후단부의 크롭 형상을 인식하여 절단량의 피드백에 의한 최적절단길이제어를 통하여 압연실수율을 향상시키고 크롭의 낙하불량과 절단이상발생시 경보발생 및 압연진행을 제어하여 설비사고의 발생을 예방하도록 된 압연크롭형상 검출장치 및 그 방법에 관한 것으로, 크롭 낙하통로상에 설치되어 크롭의 형상을 인식하고 크롭의 낙하유무를 검출하도록 된 적외선 카메라를 구비하고, 컴퓨터는 상기 적외선 카메라에 의한 데이터를 받아 그래픽 화상처리법을 이용하여 크롭절단부 위의 길이(ℓ₁,ℓ₂+ℓ₃,ℓ₄+ℓ₅)와 절단길이(h₁,h₂,h₃-h₂)를 측정하고 계산하며, 상기 크롭 절단부위의 길이값 측정에 의한 계산값은 하기 식에 의하여 연산되고,

피쉬테일형, 텅형 및, 쐐기형의 경우에는, ℓ₁>αW

꺽임형의 경우에는, ℓ₂+ℓ₃>αW

두토막형의 경우에는, ℓ₄+ℓ₅>βW

단, W:크롭시어 입측바 절단부위의 폭

α:0.85~1.0

β:0.75~1.0

상기 식의 조건이 만족되면 정상절단이 된 것으로 판단함을 특징으로 한다.

Description

압연크롭형상 검출장치 및 그 방법

본 발명은 열간압연공정의 사상압연기 입측 크롭시어(Crop Shear)에서 절단되어지는 바(Bar) 선, 후단부의 크롭 절단형상과 크기, 중량 등을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크롭시어에 의하여 절단된 크롭의 형상을 인식하여 절단량의 피드백에 의한 최적절단길이제어를 통하여 압연실수율을 향사시키고 크롭의 낙하불량과 절단이상발생시 경보발생 및 압연진행을 제어하여 설비사고의 발생을 예방하도록 된 압연크롭형상 검출장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 열간압연공정에서는 조압연기(Roughing Mill)를 통과한 바의 선단부 및 후단부는 롤러를 냉각하기 위하여 분사되어지는 냉각수 등에 의하여 불균일한 냉각을 받게 되고, 이에 의하여 그 형상 또한 불규칙하게 변화함으로서 사상압연기에 치입되어지기 전에 미리 크롭시어를 이용하여 절단하여 제거하게 된다.

이때, 크롭시어에 의한 절단길이가 불균일할 경우에는 실수율이 감소되고, 그 절단이 불량하게 행하여지는 경우에는 잔편이 설비에 혼입되어 설비사고를 발생시키는 원인이 되는 것으로 압연라인의 생산성을 저하시키는 것이다.

그리고, 크롭시어에 의하여 절단되어질 절단길이를 최적화하고 그 절단이 보다 안정적으로 이루어지도록 하기 위하여는 크롭형상을 보다 정확하게 파악하는 것이 중요하게 된다.

지금까지 개발되어온 크롭형상 인식방법은 크롭시어로 절단하기 전에 선, 후단부를 카메라를 이용하여 인식하여 최적 절단길이를 이론적으로 설정하여 절단함으로서 실수율 향상을 도모하여 왔으나, 바의 선, 후단부를 검출하는 센서의 정도와 크롭시어의 동작시에 필수적으로 수반되는 기계적인 오차, 및 롤러 냉각수 등에 의한 증기 발생시 카메라의 검출불능에 의한 절단오차등이 빈발하여 실수율 향상 측면에서 큰 효과를 내지 못하고 있는 실정이며, 더욱이 절단후의 크롭낙하유무 및 절단량의 확인 등에 대해서는 감지가 불가능하여 크롭 낙하불량에 의한 공정장애 및 잔편혼입에 의한 설비사고의 예방을 위하여 운전자가 매번 카메라를 통하여 감시운전해야 하는 불편함이 있었고, 증기의 발생으로 카메라의 시계가 불량할 경우에는 그러한 감시운전도 불가능한 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은, 크롭시어에 의하여 절단된 크롭의 형상을 인식하여 절단량의 피드백에 의한 초적절단길이제어를 통하여 압연실수율을 향상시키고 크롭의 낙하불량과 절단이상발생시 경보발생 및 압연진행을 제어하여 설비사고의 발생을 예방하도록 된 압연크롭형상 검출장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

제1도는 본 발명에 따른 압연크롭형상 검출장치가 장착되는 사상압연기 입측부를 도시한 개략구성도.

제2(a)도 내지 제2(f)도는 압연크롭형태를 도시한 설명도.

제3도는 본 발명에 적용될 크롭발생형태별 절단부의 길이와 절단길이에 대한 설명도.

제4도는 본 발명에 대한 시스템 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 바 3 : 크롭시어

4 : 압연기 5 : 크롭

6 : 크롭낙하통로 8 : 라인컴퓨터

71 : 컴퓨터 72 : 모니터

81 : 테이블롤러 컨트롤러 82 : 크롭시어 컨트롤러

83 : 스케일브레이커 컨트롤러

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 열간압연공정의 크롭낙하통로상에 설치되어 크롭의 형상을 인식하고 크롭의 낙하유무를 검출하도록 된 적외선 카메라와, 상기 적외선 카메라에 의한 데이터를 받아 그래픽 화상처리법을 이용하여 크롭절단부위의 길이(ℓ₁,ℓ₂+ℓ₃,ℓ₄+ℓ₅)와 절단길이(h₁,h₂,h₃-h₂)를 인식하여 크롭낙하불량과 절단길이발생시 경보발생과 함께 사상압연기 입측 테이블롤러 컨트롤러와 스케일브레이커 컨트롤러에 작동정지신호를 제공하도록 된 컴퓨터를 포함함을 특징으로 하는 압연크롭형상 검출장치를 마련함에 의한다.

또한, 본 발명은 열간압연공정의 크롭 낙하통로상에 설치되어 크롭의 형상을 인식하고 크롭의 낙하유무를 검출하도록 된 적외선 카메라를 구비하고, 컴퓨터는 상기 적외선 카메라에 의한 데이터를 받아 그래픽 화상처리법을 이용하여 크롭절단부위의 길이(ℓ₁,ℓ₂+ℓ₃,ℓ₄+ℓ₅)와 절단길이(h₁,h₂,h₃-h₂)를 측정하고 계산하며, 상기 크롭절단부위의 길이값 측정에 의한 계산값은 하기 식에 의하여 연산되고,

피쉬테일형, 텅형 및, 쐐기형의 경우에는,

ℓ₁>αW

꺽임형의 경우에는,

ℓ₂+ℓ₃>αW

두토막형의 경우에는,

ℓ₄+ℓ₅>βW

단, W:크롭시어 입측바 절단부위의 폭

α:0.85~1.0

β:0.75~1.0

상기 식의 조건이 만족되면 정상절단이 된 것으로 판단함을 특징으로 하는 압연크롭형상 검출방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세하게 설명한다.

조압연 공정을 마친 바(1)는 크롭시어(3)에서 그 선단부와 후단부가 절단된 이후에 사상압연기 입측롤러테이블(22)에 의해 이송되고, 스케일브레이커(23)를 지나 사상압연기(4)에 치입되어 압연이 진행된다(제4도 참조).

본 발명은 상기 크롭시어(3)에서 절단된 크롭(5)을 크롭낙하경로상에서 검출하도록된 적외선 카메라(7)를 설치하고, 적외선 카메라(7)에서 촬영한 크롭의 절단형상을 컴퓨터(71)로 전송하며, 전송된 크롭의 형상을 화상처리하여 모니터(72)에 출력가능하도록 구성한다.

상기의 컴퓨터(71)에서 화상처리되어 얻은 크롭의 절단길이에 대한 보정치를 크롭시어컨트롤러(82)에 제공되도록 구성되고, 크롭의 낙하불량, 절단불량의 여부에 따라 컴퓨터(71)로부터 각각 테이블롤러 컨트롤러(81) 및 스케일브레이커 컨트롤러(83)에 동작 및 정지신호를 제공하도록 구성된다.

제1도에 도시한 바와같이 크롭시어(3)에 의하여 절단된 크롭(5)이 크롭경로를 따라서 낙하될 때 적외선카메라(7)에 의해 그 절단형상이 촬영되고, 이러한 형태는 제2도에 도시한 바와같이 피쉬테일형(Fish Tail Type)(제2(a)도 참조), 텅형(Tongue Type)(제(b)도 참조), 쐐기형(Wedge Type)(제2(c)도 및 제2(d)도 참조), 꺽임형(제2(e)도 참조), 두토막형(Two Piece Type)(제2(f)도 참조)으로 분류된다.

제2(a)도 내지 제2(f)도로 분류된 절단형상은 그래픽 화상처리법을 이용하여 제3도에 도시된 바와같이 크롭 절단 부위(직선부위)의 길이(ℓ₁,ℓ₂+ℓ₃,ℓ₄+ℓ₅)와 절단길이(h₁,h₂,h₃-h₂)를 측정 및 계산하게 된다.

상기와 같이 측정 및 계산된 결과를 통하여 크롭의 낙하유무, 최적 절단길이를 환산하고, 열간압연제어용 프로세스컴퓨터와 작업자에게 피드포워드 및 피드백시키는 과정을 보다 상세하게 설명하면 바(1)의 선단부가 크롭시어(3)에 의하여 정상적으로 절단되면 크롭 낙하통로 입측(61) 부위에서의 지체를 감안하더라도 2~4초 이내에 크롭의 형태로 중력에 의하여 크롭 낙하통로(6)를 따라 낙하하여 탬퍼(62)를 따라 크롭바켓(Crop-Bucket)(63) 내부로 떨어지게 된다.

이때, 크롭낙하통로 상면에 설치된 적외선 크롭에 냉각수와 증기에 뒤섞인 800~1,200℃의 크롭이 증기 등의 장애와 무관하게 열추적에 의해 촬영되는데 크롭 절단미스(miss)와 크롭 낙하불량등이 발생하지 않은 정상적인 경우에는 크롭시어(3)의 절단신호 발생후 2~4초 이내에 크롭이 검출되어야 하며 검출된 크롭의 절단부위의 길이바 바(1) 폭의 일정비율 이상이 되어야만 잔편의 발생이 없이 정상적으로 절단되었다고 판단하게 된다.

즉, 정상절단의 조건은 크롭의 형태별로 분류하여,

피쉬테일형, 텅형 및, 쐐기형의 경우에는,

ℓ₁>αW …식 1

꺽임형의 경우에는,

ℓ₂+ℓ₃>αW …식 2

두토막형의 경우에는,

ℓ₄+ℓ₅>βW …식 3

단, W:크롭시어 입측바 절단부위의 폭

α:0.85~1.0

β:0.75~1.0

의 조건이 만족되면 정상절단이 된 것으로 판단가능하다.

한편, 상기의 크롭낙하시간 제한과 크롭 절단부위의 길이조건을 동시에 만족(AND조건)시키지 못하면 절단불량, 잔편혼입, 크롭낙하불량이 발생된 것으로 본 발명의 컴퓨터(71)가 판단하여 크롭 출측테이블롤러 컨트롤러(81)에 정지신호를 전송하여 바(1)가 압연기(4)에 치입되는 것을 일시 정지시키고 동시에 스케일브레이커 컨트롤러(82)에 고압수의 분사를 중지시키는 신호를 전송하여 바의 정지시에 고압수에 의한 국부 과냉각을 방지하게 된다.

동시에 운잔자에게 낙하불량 혹은 절단불량에 대한 경보신호(알람(Alarm)신호)를 발생시켜서 운전자의 확인 및 조사후에 정상압연을 진행시킬 수 있는 방식으로 작동하게 된다.

크롭이 정상적으로 절단되어 낙하된 경우에도 크롭의 절단길이를 최소화하여 실수율(Yield)을 향상시키기 위하여 본 발명의 컴퓨터(71)는 크롭절단길이를 화상처리에 의하여 인식하여 크롭 시어 컨트롤러(82)에 피드백하게 되며 크롭 절단길이에 대한 판단은 제3도에 도시한 바와같이 피쉬테일형, 텅형, 쐐기형의 경우에는 h₁,h₂,h₃중 최소값이며, 꺽임형인 경우에는 h₂값(이는 0에 가까운 값이다). 두토막형의 경우에는 -h₂=[1/2｛W-(ℓ₄+ℓ₅)｝tanθ]값(단, θ값은 화상처리로 측정가능한 두토막 크롭발생시 절단부와 곡선부가 이루는 예각)을 크롭시어 컨트롤러(82)에 설정된 값과 비교하여 그 편차의 발생경향을 정규분포법을 이용하여 통계적으로 분석함으로서 편차보정치를 작업자 혹은 본 발명의 컴퓨터(71)가 크롭시어 컨트롤러(82)에 피드백함으로서 최적절단길이를 유지시킨다.

한편, h₁과 h₃지점을 설정하기 위한 크롭에지(Edge)부로부터의 거리(E₁,E₂)는 조압연시의 폭압연량 및 압하량에 따라 다르나 실측값에 의해 얻어진 결과로서 E₁,E₂=｛130mm-(조압연 폭압연량×0.7)｝로 정의된다.

h₂의 경우에는 바의 폭방향 중심부 좌우 ±50mm 지점에서 측정되며 화상처리법에 의하여도 쉽게 구할 수 있다.

또한, 적외선카메라(1)에서 촬영된 크롭의 형상을 화상처리법으로 크롭의 평면적을 계산하고 라인컴퓨터(8)로부터 전송받은 바의 두께, 길이, 폭, 비중 등을 사용하여 온라인(On-Line)상에서 크롭으로 절단되어 나가는 실수율로스(Yield Loss)를 즉시 모니터(72)에 표시하여 줌으로서 운전자가 실수율을 향상시키기 위한 작업방법의 평가지표로 활용가능하게 된다.

상술한 바와같이 본 발명에 따른 압연크롭형상 검출장치 및 그 방법에 의하면, 열간압연공정의 사상압연기 일측 크롭시어에서 절단되는 바의 선, 후단부 크롭의 절단형상과 크롭의 낙하유무 검출에 의한 크롭 낙하불량과 잔편혼입에 의한 압연시의 롤 손상사고 및 라인의 정지 예방, 라인정지시의 스케일브레이커의 고압수에 의한 판 국부냉각방지, 최적크롭 절단량 계산 및 피드백 제어, 작업자에게 온라인 크롭로스 정보를 제공함에 의한 압연실수율 향상에 효과를 가진다.

Claims

열간압연공정의 크롭 낙하통로(6)상에 설치되어 크롭(5)의 형상을 인식하고 크롭의 낙하유무를 검출하도록 된 적외선 카메라(7)와, 상기 적외선 카메라(7)에 의한 데이터를 받아 그래픽 화상처리법을 이용하여 크롭 절단부위의 길이(ℓ₁,ℓ₂+ℓ₃,ℓ₄+ℓ₅)와 절단길이(h₁,h₂,h₃-h₂)를 인식하여 크롭낙하불량과 절단이상발생시 경보발생과 함께 사상압연기 입측 테이블롤러 컨트롤러(82)와 스케일브레이커 컨트롤러(83)에 작동정지신호를 제공하도록 된 컴퓨터(71)를 포함함을 특징으로 하는 압연크롭형상 검출장치.
열간압연공정의 크롭 낙하통로(6)상에 설치되어 크롭(5)의 형상을 인식하고 크롭의 낙하유무를 검출하도록 된 적외선 카메라를 구비하고, 컴퓨터(71)는 상기 적외선 카메라(7)에 의한 데이터를 받아 그래픽 화상처리법을 이용하여 크롭절단부 위의 길이(ℓ₁,ℓ₂+ℓ₃,ℓ₄+ℓ₅)와 절단길이(h₁,h₂,h₃-h₂)를 측정하고 계산하며, 상기 크롭 절단부위의 길이값 측정에 의한 계산값은 하기 식에 의하여 연산되고,

피쉬테일형, 텅형 및, 쐐기형의 경우에는, ℓ₁>αW

꺽임형의 경우에는, ℓ₂+ℓ₃>αW

두토막형의 경우에는, ℓ₄+ℓ₅>βW

단, W:크롭시어 입측바 절단부위의 폭

α:0.85~1.0

β:0.75~1.0

상기 식의 조건이 만족되면 정상절단이 된 것으로 판단함을 특징으로 하는 압연크롭형상 검출방법.
제2항에 있어서, 상기 컴퓨터(71)는 화상처리에 의하여 인식된 크롭절단길이를 크롭 시어 컨트롤러(82)에 피드백하게 되며, 크롭 절단길이에 대한 판단은 피쉬테일형, 텅형, 쐐기형의 경우에는 h₁,h₂,h₃중 최소값이며, 꺽임형인 경우에는 h₂값, 두토막형의 경우에는 -h₂=[1/2｛W-(ℓ₄+ℓ₅)｝tanθ]값(단, θ값은 화상처리로 측정가능한 두토막 크롭발생시 절단부와 곡선부가 이루는 예각이며, h₁과 h₃는 크롭에지(Edge)부로부터의 적경거리(E₁,E₂)에 해당하는 절단길이이고, h₂는 바의 폭방향 중심부분에서 측정된 절단길이)을 크롭시어 컨트롤러(82)에 설정된 값과 비교하여 그 편차의 발생경향을 정규분포법을 이용하여 통계적으로 분석함으로서 편차보정치를 작업자 혹은 크롭시어 컨트롤러(82)에 피드백함으로서 최적절단길이를 유지시킴을 특징으로 하는 압연크롭형상 검출방법.
제3항에 있어서, 상기 E₁,E₂는 실측값에 의하여 ｛130mm-(조압연 폭압연량×0.7)｝로 정의되고, h₂는 바의 폭방향 중심부 좌우 ±50mm 지점에서 측정됨을 특징으로 하는 압연크롭형상 검출방법.
제2항에 있어서, 상기 컴퓨터(71)는 크롭시어(3)의 절단신호발생후 일정시간 이내에 적외선 카메라(7)에 크롭의 검출되는 것과, 상기의 크롭 절단부위의 길이조건을 동시에 만족(AND 조건)시키지 못하면 절단불량, 잔편혼입, 크롭낙하불량이 발생된 것으로 판단하여, 크롭시어 출측테이블롤러 컨트롤러(81)에 정지신호를 전송하여 바(1)가 압연기(4)에 치입되는 것을 일시 정지시키고, 동시에 스케일브레이커 컨트롤러(82)에 고압수의 분사를 중지시키는 신호를 전송하여 바의 정지시에 고압수에 의한 국부 과냉각을 방지하여, 또한 운전자에게 낙하불량 혹은 절단불량에 대한 경보신호(알람(Alarm)신호)를 발생시켜 운전자의 확인 및 조사후에 정상압연을 진행시키도록 함을 특징으로 하는 압연크롭형상 검출방법.
제2항에 있어서, 상기 컴퓨터(71)는 화상처리법으로 크롭의 평면적을 계산하고, 라인컴퓨터(8)로부터 전송받은 바의 두께, 길이, 폭, 비중 데이터를 사용하여 온라인(On-Line)상에서 크롭으로 절단되어 나가는 실수율로스(Yield Loss)를 모니터(72)에 표시함으로서 운전자가 실수율을 향상시키기 위한 작업방법의 평가지표로 활용하도록 함을 특징으로 하는 압연크롭형상 검출방법.