KR100514932B1 - 안정화 롤의 위치제어에 의해 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융아연도금 설비에 있어서, 도금욕으로부터 침지되어 나온 강판의 반곡을 제어하여 도금품질을 향상시킬 수 있도록 안정화 롤(stabilizing roll)의 위치를 제어하는 강판의 반곡 제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 용융아연도금공정에서 아연도금욕(3)에 침지된 강판(1)의 진행방향을 전환하는 싱크롤(sink roll)(5)과, 싱크롤(5)을 지나 진행하는 강판(1)에 압력을 가하는 안정화 롤(7f)을 구비하며, 싱크롤(5)에 의해 발생한 반곡을 제어하는 반곡 제어장치에 있어서, 안정화 롤(7f)을 강판(1)이 위치하는 방향을 따라 이동시키는 롤 이송수단(21, 23, 25)과, 아연도금욕(3)의 밖으로 나온 강판(1)의 반곡을 측정하는 반곡측정수단(11a~11c, 13)과, 반곡측정수단(11a~11c, 13, 15)에 의해 측정된 반곡측정치에 상응하는 안정화 롤(7f)의 가압력을 강판(1)에 제공하도록 안정화 롤(7f)의 이동거리를 계산하는 제어부(15)를 포함하며, 싱크롤(5)에 의해 형성된 강판(1)의 반곡과 안정화 롤(7f)의 가압력에 의해 형성된 반곡이 서로 상쇄되어 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치가 제공된다.

Description

안정화 롤의 위치제어에 의해 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치{Curvature control apparatus for curvature of strip due to stabilizing roll}

본 발명은 용융된 아연에 강판을 침지한 후에 강판에 부착된 아연을 응고시켜 도금하는 연속 용융아연도금 공정에 관한 것이며, 특히, 강판의 형상을 제어하여 강판에 도금된 아연의 두께를 균일하게 하여 도금품질을 향상시킬 수 있는 안정화 롤의 위치제어에 의해 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 철은 저렴하고 강성 및 인성 등의 탁월성 때문에 많이 사용되는 재질이지만, 산화된다는 단점이 있다. 이런 단점을 보완하기 위해 철의 표면에 도금하여 공기와의 접촉을 차단하여 철의 산화를 방지한다.

이런 도금 종류 중에서 한 종류가 아연을 얇은 두께로 도금하는 것으로서, 용융된 아연에 도금하고자 하는 강판을 침지한 후에 강판에 묻어 있는 아연을 응고시켜 도금한다. 이런 공정을 연속적으로 수행하기 위해 냉연강판들을 연결하여 도금욕에 침지시켜 도금하는 공정이 연속 용융아연도금 공정(CGL; Continuous Galvanizing Line)이다.

도면에서, 도 1은 일반적인 용융아연도금 설비 중에서 도금욕을 나타낸 단면도이며, 도 2는 롤에 의해 강판에 형성되는 C반곡과 L반곡을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 냉연강판(1)은 가열로(furnace)(2)에서 약 450℃로 가열된 상태에서 도금욕(3)으로 진행한다. 이런 도금욕(3)에는 싱크롤(sink roll)(5)이 도금욕(3)의 중간부에 위치하며, 싱크롤(5)의 상부에는 두 개의 안정화 롤(7f, 7r)이 위치한다. 도금욕(3)으로 진입한 강판(1)은 싱크롤(5)을 감싸면서 방향을 전환하여 도금욕(3)의 밖으로 나온다. 한편 싱크롤(5)에 의해 방향이 전환된 강판(1)은 두 개의 안정화 롤(7f, 7r)의 지지를 받으면서 진행하게 되는데, 이런 안정화 롤(7f, 7r)에 관해서는 아래에서 상세히 설명하겠다.

도금욕(3)을 나온 강판(1)의 표면에 용융아연이 불균일하게 묻어 있다. 따라서, 이런 용융아연의 두께를 균일화하기 위해 에어 나이프(air knife)(9)를 이용하여 용융아연의 두께를 균일화함과 동시에 용융아연을 응고시킨다.

에어 나이프(9)는 강판(1)의 폭 방향으로 슬릿(9')이 형성되고, 이런 슬릿(9')을 통해 고속 저압으로 공기를 불어냄으로써, 공기의 일정한 압력에 의해 강판(1)에 묻어 있는 용융아연의 두께는 일정하게 된다. 만약, 강판(1)과 에어 나이프(9)의 슬릿(9')의 거리가 일정하지 않게 되면, 강판(1)에 부딪히는 공기의 압력은 불균일하게 되며, 그에 따라 도금두께 또한 불균일하게 되어 도금강판의 품질이 저하된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 장력을 받고 있는 강판(1)이 싱크롤(5)을 감싸면서 방향을 전환하게 되면 강판(1)에는 싱크롤(5)의 직경에 따라 강판(1)의 폭 및 길이방향으로 굽힘이 발생한다. 여기에서, 강판의 길이방향으로 굽힌 변형을 'L반곡'이라 하며, 강판(1)의 폭 방향으로 굽힌 변형을 'C반곡'이라 한다. 이와 같이, 반곡된 강판(1)은 에어 나이프(9)의 기능을 감소시킴으로 불균일한 도금두께를 가지게 된다. 한편, L반곡은 강판의 길이방향으로 형성된 굽힘으로써, 도금두께 제어에 대한 영향이 작으나, C반곡은 강판의 폭방향으로 형성된 굽힘으로써, 강판의 폭방향으로의 도금두께 제어에 영향을 크게 미친다.

한편, 가열로(furnace)(2)로부터 나온 강판(1)은 일차적으로 싱크롤(5)을 감싸면서 방향 전환이 이루어지고 싱크롤(5)에 의한 C반곡이 형성된다. 이와 같이 C반곡이 형성된 강판(1)은 싱크롤(5)을 지나 안정화 롤(7f, 7r) 쪽으로 진행하게 되고, 안정화 롤(7f, 7r)은 이런 C반곡이 형성된 강판(1)을 가압함으로써, 안정화 롤(7f, 7r)에 의해 형성된 역 C반곡과 싱크롤(5)에 의해 형성된 C반곡을 상쇄시켜 폭 방향으로 평평한 강판(1)을 유지한다.

여기에서, 두 개의 안정화 롤(7f, 7r) 중에서 강판(1)이 싱크롤(5) 접하는 면의 반대면에 접하는 프런트 안정화 롤(front stabilizing roll)(7f)을 강판(1)의 방향으로 이동시킴으로써 강판(1)에 가하는 가압력을 제어한다. 이런 가압력의 제어에 따라 역 C반곡의 크기가 결정된다.

그러나, 강판(1)에 발생하는 반곡은 강판의 강도, 기계적 물성, 강판의 두께, 강판의 폭 등에 의해 반곡의 크기가 달라지며, 이런 다양한 인자에 의해 변화하는 반곡에 대하여 안정화 롤(7f)을 이용하여 반곡을 제어하기 위해서는 안정화 롤(7f)의 위치를 강판(1)의 방향으로 이동시키면서 제어하여야 하지만, 종래에는 안정화 롤(7f)이 고정되어 강판(1)에 반곡이 발생하면 작업자가 안정화 롤(7f)을 강판(1)의 방향으로 이동시킨 후 고정하였다.

따라서, 싱크롤(5)에 의해 형성된 C반곡에 대한 제어속도가 느리며, 작업자의 노동력이 많이 소요되는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 도금욕 상부에서 강판의 반곡을 측정하고 측정된 값에 따른 안정화 롤의 위치제어에 의해 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 용융아연도금공정에서 아연도금욕에 침지된 강판의 진행방향을 전환하는 싱크롤과, 상기 싱크롤을 지나 진행하는 상기 강판에 압력을 가하는 안정화 롤을 구비하며, 상기 싱크롤에 의해 발생한 반곡을 제어하는 반곡 제어장치에 있어서, 상기 안정화 롤을 상기 강판이 위치하는 방향을 따라 이동시키는 롤 이송수단과, 상기 아연도금욕의 밖으로 나온 상기 강판의 반곡을 측정하는 반곡측정수단과, 상기 반곡측정수단에 의해 측정된 반곡측정치에 상응하는 상기 안정화 롤의 가압력을 상기 강판에 제공하도록 상기 안정화 롤의 이동거리를 계산하는 제어부를 포함하며, 상기 싱크롤에 의해 형성된 강판의 반곡과 상기 안정화 롤의 가압력에 의해 형성된 반곡이 서로 상쇄되어 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 상기 롤 이송수단은 상기 안정화 롤의 초크에 연결된 로드와, 상기 안정화 롤을 이동시키는 힘을 발생하는 모터와, 상기 모터의 회전운동을 상기 로드의 직선운동으로 전환하는 기어박스를 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 반곡측정수단은 상기 아연도금욕의 상부에 상기 강판의 폭방향으로 설치되어 상기 강판의 표면과의 거리를 측정하는 다수 개의 거리측정센서와, 상기 다수 개의 거리측정센서로부터 입력된 정보를 이용하여 상기 강판의 반곡을 측정하는 반곡측정부를 포함하며, 상기 반곡측정부는 수학식 1에 상기 거리측정센서로부터 입력된 정보를 대입하여 상기 강판의 반곡을 측정한다.

또한, 본 발명에 따르면, 용융아연도금공정에서 아연도금욕에 침지된 싱크롤을 따라 이동하면서 발생하는 반곡을 제어하는 방법에 있어서, 상기 아연도금욕의 상부에서 강판의 반곡치를 측정하는 단계와, 상기 강판에 반곡이 형성되어 있는지를 판단하는 단계와, 상기 강판에 반곡이 형성되었을 경우에 측정된 강판의 반곡에 대하여 안정화 롤의 가압력을 계산하는 단계와, 상기 계산된 안정화 롤의 가압력에 따라 상기 안정화 롤을 상기 강판이 위치하는 방향으로 이동시켜 가압력을 조절하는 단계를 포함하며, 상기 싱크롤에 의해 형성된 강판의 반곡에 대하여 상기 안정화 롤의 가압력을 조절함으로써 형성된 반곡이 상호 상쇄되어 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어방법이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 안정화 롤의 위치제어에 의해 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치 및 그 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 반곡 제어장치의 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 반곡 제어장치의 거리측정부를 나타낸 개략도이며, 도 5는 도 3에 도시된 반곡 제어장치의 작동관계를 나타낸 흐름도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치는 도금욕(3; 도 1에 도시됨)의 상부에서 도금욕(3)으로부터 나온 강판(1)의 C반곡을 측정하는 반곡측정부와, 측정된 강판(1)의 C반곡에 따라 안정화 롤(7f)의 이동량을 계산하는 제어부(15) 및, 안정화 롤(7f)의 양 초크에 연결되어 안정화 롤(7f)을 강판(1)이 위치하는 방향을 따라 이동시키는 힘을 제공하는 모터(21)를 포함한다.

도금욕(3)의 내부에 위치한 안정화 롤(7f)의 양 초크에는 로드(25)가 연결되고, 이런 로드(25)의 단부에는 모터(21)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 기어박스(23)가 설치되며, 기어박스(23)는 모터(21)의 회전축에 연결된다. 따라서, 모터(21)의 회전은 기어박스(23)에 의해 로드(25)의 직선으로 변환되고, 로드(25)의 직선운동에 의해 안정화 롤(7f)은 강판(1)이 위치한 방향을 따라 좌우 이동하게 되어 강판(1)에 가하는 가압력을 제어한다.

한편, 반곡측정부는 에어 나이프(9)의 상부에 강판(1)의 폭 방향으로 설치된 3개의 거리측정센서(11a~11c)와, 3개의 거리측정센서(11a~11c)로부터 측정된 정보를 수집하여 강판(1)의 C반곡 정도를 측정하는 반곡측정기(13)를 포함한다. 거리측정센서(11a~11c)는 강판(1)의 표면과의 거리를 측정한다(S1). 따라서, 강판(1)이 평평한 경우에는 3개의 거리측정센서(11a~11c)로부터 입력된 거리가 모두 동일하며, 강판(1)에 반곡이 형성된 경우에는 강판(1)의 중간부를 측정하는 거리측정센서(11b)의 측정값과 강판의 양단부를 측정하는 거리측정센서(11a, 11c)의 측정값의 차가 발생하게 된다. 이와 같이, 3개의 강판과의 거리값을 이용하여 강판에 반곡이 있는 여부를 판단한다.

이 때, 반곡측정기(13)는 입력된 3개의 거리값을 수학식 1에 기재된 2차 함수식을 이용하여 강판(1)의 반곡을 판단한다(S2).

여기에서, a, b, c는 각 거리측정센서에서 측정된 강판의 C반곡 형상을 모델링한 2차 함수식의 계수이다..

이렇게 측정된 C반곡은 제어부(15)에 입력되며, 제어부(15)에서는 측정된 C반곡에 대한 안정화 롤(7f)의 가압력을 계산하고(S3), 계산된 가압력이 강판(1)에 가해지도록 모터(21)의 회전을 제어한다. 따라서, 모터(21)의 회전에 의해 안정화 롤(7f)은 강판(1)이 위치한 방향을 따라 이동하면서 강판(1)을 가압 또는 감압하며, 안정화 롤(7f)의 가압 또는 감압에 의해 형성된 역 C반곡은 싱크롤(5)에 의해 형성된 C반곡과 상호 상쇄된다(S4).

이와 같이, 싱크롤(5)에 의해 형성된 C반곡이 상쇄된 강판(1)은 에어 나이프(9)를 통과하게 되고, 거리측정센서(11a~11c)에 의해 강판(1)의 반곡 여부가 측정된다(S2).

이와 같은 과정을 실시간 계속적으로 수행함으로써, 강판에 형성된 C반곡은 점차적으로 사라지게 되고, 결국에는 평평한 강판이 되어 거리측정센서(11a~11c)에 의해 측정된 강판(1)과의 거리가 모두 동일하게 된다.

이와 같이, 3개의 거리측정센서(11a~11c)의 측정값이 모두 동일하게 되면 제어부(15)에서는 모터(21)의 회전을 중지시켜 현재 강판에 가해지는 안정화 롤(7f)의 가압력을 유지한다(S5).

한편, 앞에서는 본 발명의 한 구성요소인 거리측정센서(11a~11c)가 3개라고 한정하였으나, 3개 이상의 거리측정센서(11a~11c)를 사용하여도 본 발명의 목적 및 효과를 충분히 발현시킬 수 있으며, 3개 이상의 거리측정센서를 사용할 때에는 수학식 1을 이용하여 측정된 강판의 형상의 평균값으로 그 강판의 C반곡을 측정한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 안정화 롤의 위치제어에 의해 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치 및 그 방법은 싱크롤에 의해 형성된 C반곡을 안정화 롤에 의해 형성된 C반곡으로 상쇄시킴으로써 평평한 강판을 형성하며, 평평한 강판에 분사되는 에어 나이프의 일정한 공기압에 의해 강판에 도금되는 아연도금층의 두께를 균일하게 형성하는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 안정화 롤의 위치제어에 의해 강판의 반곡을 제어하는 반곡 제어장치 및 그 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 일반적인 용융아연도금 설비 중에서 도금욕을 나타낸 단면도이고,

도 2는 롤에 의해 강판에 형성되는 C반곡과 L반곡을 설명하기 위한 개념도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 반곡 제어장치의 개념도이고,

도 4는 도 3에 도시된 반곡 제어장치의 거리측정부를 나타낸 개략도이고,

도 5는 도 3에 도시된 반곡 제어장치의 작동관계를 나타낸 흐름도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 강판 3 : 도금욕

5 : 싱크롤(sink roll) 7r, 7f : 안정화 롤(stabilizing roll)

9 : 에어 나이프 11a~11c : 거리측정센서

13 : 반곡측정기 15 : 제어부

21 : 모터 23 : 기어박스

25 : 로드

Claims (4)

1. 용융아연도금공정에서 아연도금욕에 침지된 강판의 진행방향을 전환하는 싱크롤과, 상기 싱크롤을 지나 진행하는 상기 강판에 압력을 가하는 안정화 롤을 구비하며, 상기 싱크롤에 의해 발생한 반곡을 제어하는 반곡 제어장치에 있어서,

   상기 안정화 롤을 상기 강판이 위치하는 방향을 따라 이동시키는 롤 이송수단,

   상기 아연도금욕의 상부에 상기 강판의 폭방향으로 설치되어 상기 강판의 표면과의 거리를 측정하는 3개 이상의 거리측정센서와 상기 거리측정센서로부터 입력된 정보를 이용하여 상기 강판의 반곡을 측정하는 반곡측정부를 포함하는 반곡측정수단, 및

   상기 반곡측정수단에 의해 측정된 반곡측정치에 상응하는 상기 안정화 롤의 가압력을 상기 강판에 제공하도록 상기 안정화 롤의 이동거리를 계산하는 제어부를 포함하며,

   상기 반곡측정부는 식 1에 상기 거리측정센서로부터 입력된 정보를 대입하여 상기 강판의 반곡을 측정하는 것을 특징으로 하는 반곡 제어장치.

   식 1

   (여기에서, a, b, c는 각 거리측정센서에서 측정된 강판의 C반곡 형상을 모델링한 2차 함수식의 계수이다.)
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 롤 이송수단은 상기 안정화 롤의 초크에 연결된 로드와, 상기 안정화 롤을 이동시키는 힘을 발생하는 모터와, 상기 모터의 회전운동을 상기 로드의 직선운동으로 전환하는 기어박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 반곡 제어장치.
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