KR101513296B1 - 선재 압연공정의 장력 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

이미지 정보를 이용하는 선재 압연공정의 장력 제어장치 및 제어방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 선재 압연공정의 장력 제어장치는 선재를 압연하는 입측 압연기와 출측 압연기 사이에 마련되어 선재의 이미지를 수집하는 영상수집부와, 영상수집부로부터 전송된 이미지 정보에 기초하여 선재의 주파수 정보를 획득하고 주파수 정보에서 얻어진 값이 기준 범위 이내인지를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

선재 압연공정의 장력 제어장치 및 제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ROLLING PROCESS OF WIRE ROD}

본 발명은 선재 압연공정의 장력 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미지 정보를 이용하는 선재 압연공정의 장력 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

압연은 금속의 소성을 이용하여 고온이나 상온의 금속재료를 회전하는 두 롤러 사이에 통과시켜 판, 봉, 관, 또는 형재 등으로 가공하는 것을 의미한다. 가공하는 소재가 결정체일 때 재결정 온도 이상에서의 압연을 열간압연, 그 이하에서의 압연을 냉간압연이라고 한다. 소재가 금속일 때 열간압연에서는 소재의 가공성이 좋아지므로 작은 압연동력으로 큰 변형을 용이하게 실시할 수 있고 단조품과 같은 성질을 부여할 수 있다.

일반적으로 선재 압연공정은 강편, 연주공장에서 제조된 빌렛(billet) 또는 수입된 스테인레스 빌렛을 인수하여 빌렛 검사손실 공정에서 결함을 제거한 다음 선재 공정에 투입 가열, 압연, 냉각 및 정정(검사 및 시험)을 거쳐 선재를 생산하는 작업이다.

선재를 압연하는 공정은 조압연, 중간조압연, 중간사상압연, 사상압연, 및 최종압연을 거친다. 각각의 압연공정 사이에 일정한 속도 제어가 이루어지지 않는 경우 소재에 루프(Loop)가 형성되거나 헌팅(출렁인, Hunting)이 발생할 수 있으며, 다른 한편으로는 과도한 장력으로 인해 소재가 가늘어질 수 있다.

루프의 형성 또는 과도한 헌팅의 발생으로 소재가 설비와 충격하는 경우, 선재의 진행 구간에 있는 설비에 트러블을 발생시키고, 선재의 품질을 저하시킬 수 있다. 반대로, 필요 이상의 장력(Tension)이 가해지는 경우 선재가 가늘어져서 불량으로 판단되거나, 소재의 재질특성에 악영향을 미칠 수 있다.

종래에는 압연공정 사이에 선재가 루프 상태인지 텐션 상태인지를 판단하기 위하여 작업자가 수작업으로 쇠봉을 소재 밑부분에 접촉시키는 방법으로 판단하였다. 그러나 종래의 방법은 정량적인 기준이 없고 작업자의 주관적인 판단에 의하였기 때문에 작업자 간의 편차가 발생하여 작업표준화가 이루어지지 못하였다.

공개특허공보 제10-2009-0071294호는 선재의 압연장치 및 압연방법에 대하여 개시하고 있다.

공개특허공보 제10-2009-0071294호(2009.07.01.공개)

본 발명의 실시예는 선재의 이미지를 이용하여 선재의 장력을 조절할 수 있는 선재 압연공정의 장력 제어장치 및 제어방법을 제공하고자 한다.

또한, 루프 상태와 텐션 상태의 정도를 정량적으로 측정할 수 있는 선재 압연공정의 장력 제어장치 및 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선재를 압연하는 입측 압연기와 출측 압연기 사이에 마련되어 선재의 이미지를 수집하는 영상수집부와, 상기 영상수집부로부터 전송된 이미지 정보에 기초하여 선재의 주파수 정보를 획득하고, 상기 주파수 정보에서 얻어진 값이 기준 범위 이내인지를 판단하는 제어부를 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어장치가 제공될 수 있다.

상기 영상수집부는 선재의 이미지를 연속적으로 수집하고, 상기 제어부는 상기 영상수집부로부터 전송된 연속적인 이미지로부터 선재의 일정 점의 위치 변화에 대한 이미지 데이터를 생성하는 데이터 생성부, 상기 이미지 데이터로부터 선재의 진폭 및 주기 중 적어도 하나에 관한 주파수 데이터를 추출하는 데이터 변환부, 및 상기 데이터 변환부로부터 얻어진 값을 기준 범위와 비교하여 선재가 루프 상태인지, 정상 상태인지, 또는 텐션 상태인지를 판단하는 판단부를 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어장치가 제공될 수 있다.

상기 제어부와 상기 두 압연기 중 어느 하나 이상 사이에 신호를 전달하는 통신부를 더 포함하고, 상기 제어부는 선재의 상태가 루프 상태로 판단되는 경우 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 증가시키고, 선재의 상태가 텐션 상태로 판단되는 경우 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 감소시키는 선재 압연공정의 장력 제어장치가 제공될 수 있다.

상기 주파수 정보에서 얻어진 값이 기준 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우 사용자에게 경고를 표시하는 경고부를 더 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어장치가 제공될 수 있다.

상기 데이터 변환부로부터 추출된 값과 기준 범위의 차이를 사용자에게 알리는 표시부와, 사용자가 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비에 관한 정보를 입력할 수 있는 입력부를 더 포함하고, 상기 통신부는 상기 제어부의 명령에 따라 사용자가 입력한 정보에 대한 신호를 상기 두 압연기 중 어느 하나 이상에 전달하는 선재 압연공정의 장력 제어장치가 제공될 수 있다.

선재를 압연하는 입측 압연기와 출측 압연기 사이에서 선재의 이미지를 수집하고, 상기 선재의 이미지로부터 상기 선재의 진폭 및 주기 중 적어도 하나에 관한 주파수 데이터를 추출하고, 상기 추출된 주파수 데이터가 기준 범위 이내인지를 판단하고, 상기 추출된 주파수 데이터가 기준 범위의 최소값보다 작은 경우 루프 상태로 판단하고, 상기 추출된 주파수 데이터가 기준 범위의 최대값보다 큰 경우 텐션 상태로 판단하는 선재 압연공정의 장력 제어방법이 제공될 수 있다.

상기 주파수 데이터를 추출하는 것은, 상기 선재의 연속적인 이미지로부터 선재의 일정 점의 위치 변화에 대한 이미지 데이터를 생성하고, 상기 이미지 데이터를 상기 주파수 데이터로 변환하는 것을 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어방법가 제공될 수 있다.

선재의 상태가 루프 상태로 판단되면, 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 증가시키고, 선재의 상태가 텐션 상태로 판단되면, 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 감소시키는 것을 더 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어장법이 제공될 수 있다.

선재의 상태가 루프 상태로 판단되면, 루프 상태임을 사용자에게 표시하고, 선재의 상태가 텐션 상태로 판단되면, 텐션 상태임을 사용자에게 표시하는 것을 더 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어방법이 제공될 수 있다.

상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 변화시킨 후에 다시 선재의 연속적인 이미지를 수집하여 선재의 상태가 루프 상태인지 텐션 상태인지 판단하는 것을 더 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선재 압연공정의 장력 제어장치 및 제어방법은 선재의 이미지를 이용하여 선재가 루프 상태인지 아니면 텐션 상태인지를 판단할 수 있다.

또한, 입측 압연기와 출측 압연기의 속도를 조절하여 선재에 루프가 형성되거나 과다한 헌팅이 발생하거나 선재에 과다한 장력이 인가되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이로 인해 수냉대 노즐의 과마모 또는 편마모를 방지할 수 있고, 최종압연기 입구온도의 정합성을 향상시킬 수 있으며, 권취기에서 코일 권취형상의 불량 개선 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이로 인해 설비의 수명을 연장시키고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 측정된 이미지 정보로부터 루프 또는 텐션 상태를 판단하므로 판단기준을 정량화할 수 있고, 작업자들의 조업 편차를 없앨 수 있다.

또한, 수작업으로 인한 검사 시에 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 개선할 수 있다.

도 1은 압연공정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장력 제어장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장력 제어장치를 모식적으로 나타내는 그림이다.
도 4는 도 3의 제어부의 세부 구성을 모식적으로 나타내는 그림이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장력 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 카메라에 의해 측정된 이미지를 시간에 따라 연속적으로 나타낸 것으로, (a)는 루프 상태를, (b)는 텐션 상태를 나타내는 그림이다.
도 7 내지 도 9는 주파수 데이터를 그래프로 나타낸 것으로, 도 7은 기준 상태를, 도 8은 루프 상태를, 도 9는 텐션 상태를 나타낸다.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 압연공정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

빌릿을 압연하는 선재 제조설비는 가열로(10) 및 압연기로 구성되어 있다. 가열로(10)에서 약 섭씨 900 내지 1200도로 가열된 빌릿은, 조압연기(11), 중간조압연기(12), 중간사상압연기(13), 사상압연기(14), 및 최종압연기(15)를 지나게 된다. 이후 권취기(또는 레잉헤드, Laying Head(LH))(미도시)에서 코일의 형상으로 권취된 후 냉각장치(미도시)를 통해 이송되면서 서냉 또는 급냉되고, 최종적으로 집적기(Reform Tub)(미도시)에 낙하되면서 최종제품으로 집적된다. 미설명부호는 조압연기(11)와 중간조압연기(12)의 사이, 또는 중간조압연기(12)와 중간사상압연기(13)의 사이, 또는 중간사상압연기(13)와 사상압연기(14)의 사이에 마련될 수 있는 절단기(16-1 내지 16-3)를 나타낸다.

또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 각각의 압연기 사이 또는 최종압연기(15)와 권취기(미도시) 사이에서 압연소재의 목표하는 표면재질을 확보하기 위해서 냉각수를 이용하여 냉각하는 수냉대(미도시)를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장력 제어장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면이다.

장력 제어장치(100)는 두 압연공정(또는 두 압연기)의 사이에 마련되어, 두 압연기의 소재 진행속도가 상이한 경우에 선재에 발생할 수 있는 루프 또는 헌팅이나 무리한 장력에 의한 파손을 방지하기 위하여 두 압연기의 소재 진행속도를 제어하기 위한 장치이다. 도 2에는 사상압연기(14)와 최종압연기(15) 사이에서 소재의 진행속도를 제어하는 것을 도시하였지만, 다른 압연기 사이에 마련될 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 장력 제어장치(100)의 설치위치는 도 2에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이 때, 장력 제어장치(100)에 소재를 전달하는 압연기를 입측 압연기(14)로, 장력 제어장치(100)를 지난 소재가 전달되는 압연기를 출측 압연기(15)로 지칭할 수 있다.

사상압연기(14)와 최종압연기(15) 사이에는 소재가 관통되는 가이드부재(20)가 소재의 이송방향을 따라 다수 마련될 수 있다. 가이드부재(20)는 소재를 가이드하는 것뿐만 아니라 내주면에 노즐을 포함하여 소재를 냉각하거나 세척할 수 있다.

두 압연기 사이의 가이드부재(20) 중 어느 두 가이드부재(20) 사이는 일정거리 이격되어 소재가 외부에 노출될 수 있다. 이 노출되는 영역의 소재를 촬영하여 얻어진 이미지를 분석하여 소재에 발생하는 루프 또는 헌팅이 큰지, 기준 이상의 장력이 가해지고 있는지를 판단하게 된다. 루프(Loop)는 선재에 가해지는 장력이 작아서 늘어지는 현상을 의미하고, 헌팅(출렁임, Hunting)은 선재에 가해지는 장력이 작아서 선재가 큰 진폭으로 출렁이는 현상을 의미한다. 이와 반대로 선재에 가해지는 장력이 큰 경우에는 선재가 작은 진폭으로 빠르게 진동하게 되는데, 이는 사용자의 눈에 잘 식별되지 않을 수도 있다.

이하에서는, 사상압연기(14)에서 소재를 밀어주는 속도보다 최종압연기(15)에서 소재를 당기는 속도가 더 작아서 소재에 루프가 형성되거나 헌팅이 크게 발생하는 경우를 루프(Loop) 상태라고 칭하고, 반대로 사상압연기(14)에서 소재를 밀어주는 속도보다 최종압연기(15)에서 소재를 당기는 속도가 더 커서 소재에 장력이 과하게 작용하는 상태를 텐션(Tension) 상태라고 하기로 한다.

압연기에서 소재를 밀어주거나 당기는 속도는 소재의 상하에 마련되는 롤의 회전속도에 비례한다. 이때 롤의 회전속도는 단위 시간당 회전속도 또는 각속도로 나타낼 수 있다. 이때, 입측 압연기(14)의 롤의 회전수(또는 각속도)에 대한 출측 압연기(15)의 롤의 회전수(또는 각속도)의 비를 속도비라고 하기로 한다.

이론적으로는 사상압연기(14)의 롤의 회전수와 반경을 아는 경우 사상압연기(14)를 통과하는 소재의 선속도를 알 수 있고, 최종압연기(15)의 롤의 회전수와 반경을 아는 경우 최종압연기(15)를 통과하는 소재의 선속도를 알 수 있다. 따라서, 두 압연기의 롤의 선속도를 같게 하는 경우 사상압연기(14)에서 소재를 밀어주는 속도와 최종압연기(15)에서 소재를 당기는 속도가 같아야 한다. 그러나 실제로는 롤과 소재 사이에 미끄럼이 발생하고, 롤에 마모가 발생하므로 두 속도가 상이할 수 있다. 따라서, 이론상의 값을 보정해줘야 할 필요가 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 장력 제어장치(100)는 선재의 영상을 분석하여 선재가 루프 상태에 있는지, 텐션 상태에 있는지, 아니면 정상 상태에 있는지를 판단하고, 루프 상태에 있는 경우에는 속도비를 증가(사상압연기(14)의 롤의 회전수 또는 각속도에 대한 최종압연기(15)의 롤의 회전수 또는 각속도의 비를 증가)시키고, 텐션 상태의 경우에는 속도비를 감소(사상압연기(14)의 롤의 회전수 또는 각속도에 대한 최종압연기(15)의 롤의 회전수 또는 각속도의 비를 감소)시킨다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장력 제어장치(100)를 모식적으로 나타내는 그림이다.

장력 제어장치(100)는 소재의 이미지를 수집하는 영상수집부(101)와, 이미지 정보로부터 루프 상태 또는 텐션 상태를 판단하는 제어부(110)와, 영상수집부(101)와 제어부(110) 및/또는 압연장치(14, 15)와 제어부(110)를 매개하는 통신부(124)와, 제어부(110)의 신호를 받아 표시하는 표시부(121)와, 루프 상태 또는 텐션 상태인 경우 경고를 표시하는 경고부(122)를 포함할 수 있다. 미설명된 부호는 제어부(110)에 사용자가 직접 입력값을 입력할 수 있는 입력부(120)와, 제어부(110)에 미리 저장된 데이터 값을 전송하고, 제어부(110)의 값을 저장할 수 있는 저장부(123)를 나타낸다.

영상수집부(101)는 직접적으로 소재를 촬영하는 카메라 등일 수 있다. 또한, 영상수집부(101)는 카메라 등에 의해 촬영된 영상에 대한 정보를 수집하는 영상정보 수집부일 수 있다. 또한, 통신부(124)는 유선통신과 무선통신을 포함할 수 있다. 또한, 경고부(122)는 시각적인 정보로 경고를 나타내는 것과 청각적인 정보로 경고를 나타내는 것을 포함할 수 있다.

도 4는 도 3의 제어부(110)의 세부 구성을 모식적으로 나타내는 그림이다.

제어부(110)는 영상수집부(101)로부터 전송된 영상으로부터 이미지 정보를 생성하는 데이터 생성부(111)와, 이미지 정보로부터 주파수 정보를 변환하는 데이터 변환부(112)와, 주파수 정보로부터 소재가 루프 상태인지, 텐션 상태인지를 판단하는 판단부(113)를 포함할 수 있다.

데이터 생성부(111)에서 생성되는 이미지 정보는 영상에서 선재의 일정 점의 위치 변화에 대한 이미지 데이터일 수 있다. 즉, 선재의 이미지를 점 단위로 나누고, 각 점의 위치를 픽셀(화소, Pixel) 등의 정보로 저장하고, 연속되는 이미지에서 추출된 점의 위치 정보와 비교하여, 선재의 일정 점의 위치가 이미지 상에서 변한 정도를 나타내는 이미지 데이터일 수 있다. 이 때, 선재의 점 단위 이미지 중에서 가장 변환 정도가 큰 점을 기준점으로 할 수 있다.

데이터 변환부(112)에서 변환되는 주파수 정보는 데이터 생성부(111)에서 생성된 이미지 정보로부터, 소재의 파동(Wave)에 관한 정보(예를 들면, 주파수, 주기, 진폭 등에 대한 정보)일 수 있다. 이하, 데이터 변환부(112)에서 변환되는 데이터를 주파수 데이터라고 하기로 한다. 이 때, 이미지 데이터로부터 추출되는 주파수 데이터는 일정한 파동을 나타내지 않을 수 있으나, 시간의 변화에 따라 많은 주파수 데이터를 획득하는 경우에 얻어지는 추세선에 관한 정보를 주파수 데이터로 사용할 수 있다.

판단부(113)는 주파수 데이터 중에서 어느 하나의 데이터를 기준 범위와 비교할 수 있다. 이 때, 주파수 데이터에서 주파수에 관한 정보를 사용할 수 있으나, 이 외에도 진폭, 주기, 또는 이들로부터 산출되는 값들을 이용할 수도 있다. 이하에서는 주파수 데이터에서 주파수를 기준 범위의 주파수와 비교하는 것을 설명하도록 한다.

보통, 선재가 안정 상태일 때의 주파수는 60Hz에서 70Hz 사이일 수 있다. 따라서, 위의 주파수 범위를 기준 범위로 설정하고, 산출된 주파수 값을 이와 비교할 수 있다. 산출된 주파수 값이 기준 범위의 최소값보다 작은 경우에는 역학적 에너지의 보존에 의해 진폭이 커지게 된다. 따라서 헌팅의 정도가 커지게 되고 선재와 설비 간에 마찰이 될 확률이 증가하게 된다. 또한, 산출된 주파수 값이 기준 범위의 최대값보다 큰 경우에는 진폭이 작아지기 때문에 선재와 설비 사이에 마찰이 될 염려는 없다. 그러나 선재에 과다한 장력이 인가되어 선재의 재질특성이 변할 수 있으며, 심한 경우 선재가 가늘어져서 불량으로 처리될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장력 제어방법을 나타내는 순서도이다.

장력 제어방법은 우선 선재의 연속적인 이미지를 수집한다(200). 이 때, 선재의 주기보다 짧은 시간 동안에 다수의 이미지를 얻어야 한다. 연속되는 이미지의 시간 간격이 짧을수록 보다 정확한 결과값을 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 연속적인 이미지로부터 데이터를 생성한다(210). 생성된 데이터는 이미지 상에서 선재의 위치 정보를 픽셀 등의 정보로 저장한 데이터 일 수 있다. 다음으로, 저장된 이미지 데이터로부터 주파수 데이터를 변환한다(220). 변환 방법에는 다양한 방법이 사용될 수 있으나 그 중 하나의 방법을 살펴보면, 선재의 일 점을 선택하고 시간의 변화에 따른 점의 위치 변화를 통해 주파수 데이터를 얻을 수 있다. 이 때, 일 점의 선택은 가장 위치 변화폭이 큰 점을 선택할 수 있다. 또한, 주파수 데이터로부터 파동 그래프를 얻을 수 있다.

이와는 달리, 영상수집부(101)에 의해 수집된 이미지가 연속적이지 않고 단속적이거나 단지 하나의 이미지일 뿐인 경우에도, 선재의 상태가 루프 상태 또는 텐션 상태인지 여부를 판단할 수도 있다. 도 6에 도시된 이미지 중 어느 하나의 이미지를 참조하면, 선재의 형상이 길이 방향으로 파동의 형상을 하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 선재의 폭 방향을 소재의 진폭으로 볼 수 있으며, 선재의 길이 방향을 시간으로 해석할 수 있다. 선재의 길이 방향을 시간으로 해석할 수 있는 이유는 선재의 파동 형상이 진폭이 커질수록 주기가 길어지고 주파수가 짧아지는 경향을 따르기 때문이다. 도 6의 (a)와 (b)를 비교하여도 진폭이 큰 (a)의 이미지는 길이 방향으로 주기가 긴 반면에, 진폭이 작은 (b)의 이미지는 길이 방향으로 주기가 짧은 것을 알 수 있다.

다음으로, 주파수 데이터로 변환된 값 중 어느 하나의 값(변환값)을 기준 범위(a 이상 b 이하의 범위)와 비교한다(230). 일 예로, 주파수(Hz)에 값을 추출하고, 이를 기준 범위(60Hz 이상, 70Hz 이하)와 비교할 수 있다. 만일, 추출된 주파수 값이 기준 범위 이내에 있는 경우에는 정상 상태로 판단하고(240), 사용자에게 안전 상태임을 표시할 수 있다(250). 또한, 이 경우 입측 압연기(14)와 출측 압연기(15)의 속도비를 현 상태로 유지한다.

만일, 변환값이 기준 범위의 최소값(a) 보다 작다면(260) 루프 상태로 판단하고(270), 사용자에게 루프 상태임을 표시할 수 있다(280). 또한, 이 경우 입측 압연기(14)와 출측 압연기(15)의 속도비를 증가시켜 선재에 가해지는 장력을 증가시킬 수 있다. 미리 설정된 시간이 지난 후에 다시 선재의 이미지를 수집한다(200). 이후의 이미지 데이터 생성과정(210)과, 주파수 데이터 변환과정(220)을 거쳐 다시 변환값이 기준 범위 내에 있는지를 판단한다(230). 기준 범위 내에 있는 경우 정상상태로 판단하고(240), 안정 상태임을 표시하고 속도비를 유지시킬 수 있다(250). 그러나 아직도 기준 범위의 최소값(a) 보다 작은 경우, 속도비를 증가시키는 과정을 반복할 수 있다.

만일, 변환값이 기준 범위의 최대값(b) 보다 크다면(260) 텐션 상태로 판단하고(290), 사용자에게 텐션 상태임을 표시할 수 있다(300). 또한, 이 경우 입측 압연기(14)와 출측 압연기(15)의 속도비를 감소시켜 선재에 가해지는 장력을 감소시킬 수 있다. 미리 설정된 시간이 지난 후에 다시 선재의 이미지를 수집한다(200). 이후의 이미지 데이터 생성과정(210)과, 주파수 데이터 변환과정(220)을 거쳐 다시 변환값이 기준 범위 내에 있는지를 판단한다(230). 기준 범위 내에 있는 경우 정상상태로 판단하고(240), 안전 상태임을 표시하고, 동시에 속도비를 유지시킬 수 있다(250). 그러나 아직도 기준 범위의 최대값(b) 보다 큰 경우, 속도비를 감소시키는 과정을 반복할 수 있다.

때에 따라서는, 루프 상태로 판단되어(270) 속도비를 증가시키고(280), 일정 시간이 지난 후에 다시 변환값을 기준 범위와 비교하였을 ?(230), 텐션 상태로 판단(290)되는 경우가 있을 수 있다. 이 경우에는, 이전에 루프 상태로 판단되었을 때 증가시킨 속도비의 값보다 작은 값(보통 절반의 값)으로 속도비를 감소할 수 있다(300).

이상에서는, 루프 상태 또는 텐션 상태로 판단되는 경우 사용자의 입력을 기다리지 않고 미리 설정된 값으로 속도비를 증가시키거나 감소시키는 경우를 설명하였다. 그러나 이와 달리, 표시부(121) 또는 경고부(122)를 통해 사용자에게 루프 상태인지 또는 텐션 상태인지를 알리고, 입력부(120)를 통해 사용자로부터 진행 진호를 입력받거나, 사용자로부터 증거하거나 감소할 속도비에 관한 값을 입력받을 수 있다.

또는, 일정 시간을 버퍼 시간으로 두고 그 시간 이내에 사용자가 속도비에 관한 정보를 입력하는 경우, 그 입력된 값만큼 압연장치의 속도비를 변환하지만, 버퍼 시간 동안에 사용자의 입력이 없는 경우, 미리 설정된 값만큼 제어부(110)가 압연장치의 속도비를 변환할 수도 있다.

본 발명의 선재 압연공정에 사용되는 선재는 다양한 재료 또는 직경이 사용될 수 있다. 사용자는 입력부(120)를 통하여 소재의 재료 또는 직경 등의 정보를 입력하고, 저장부(123)는 이 정보를 저장할 수 있다. 우선적으로 제어부(110)는 미리 저장된 값으로부터 사용자가 입력한 선재의 종류에 대응하는 기준 범위와 속도비의 변화값을 사용할 수 있다. 앞에서, 이전에 루프 상태로 판단되었던 것이 다음 차례에 텐션 상태로 판단되는 경우(또는, 이와 반대로 이전에 텐션 상태로 판단되었던 것이 다음 차례에 루프 상태로 판단되는 경우도 마찬가지이다)를 설명하였는데, 이 때 제어부(110)는 현재 소재의 종류에서 가장 적절한 속도비의 증가값 또는 감소값을 계산하고 이를 저장부(123)에 저장하여 다음 판단시에 사용할 수 있다. 따라서, 저장부(123)에 저장되는 데이터가 다양해 질수록, 다양한 종류의 소재를 사용하여도 소재의 상태를 정상 상태로 변화시키는 데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.

도 6은 카메라에 의해 측정된 이미지를 시간에 따라 연속적으로 나타낸 것으로, (a)는 루프 상태를, (b)는 텐션 상태를 나타내는 그림이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 루프 상태에는 소재의 진폭이 커지고 진동수가 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 텐션 상태에서는 소재의 진폭이 작아지고(그림 상으로는 진폭을 육안으로 판단하기 힘들다) 진동수가 커지는 것을 알 수 있다.

도 7 내지 도 9는 도 6의 주파수 데이터를 그래프로 나타낸 것으로, 도 7은 기준 상태를, 도 8은 루프 상태를, 도 9는 텐션 상태를 나타낸다.

영상수집부(101)에서 수집된 연속적인 이미지로부터 데이터 생성부(111)에서 이미지 데이터를 생성하고, 데이터 변환부(112)에서 주파수 데이터로 변환하는 경우, 도 7 내지 도 9와 같이 연속적인 파형을 얻을 수 있다. 도 7은 기준 상태(60z 이상 70Hz 이하)에 속하는 66Hz에서의 파형을 도시하였다. 이 때, 얻어지는 파형은 실제의 파형이 아니라 추세선으로부터 얻은 파형이다. 이 경우 진폭은 10Px 정도이고, 주기는 15ms인 것을 알 수 있다.

도 8은 주파수가 30Hz로서 기준 범위의 최소값보다 작은 루프 상태를 도시한다. 이 경우 진폭은 더 커지고, 주기는 더 길어진 것을 알 수 있다. 도 9는 주파수가 200Hz로서 기준 범위의 최대값보다 큰 텐션 상태를 도시한다. 이 경우 진폭은 더 작아지고, 주기는 더 짧아진 것을 알 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 가열로, 11: 조압연기,
12: 중간조압연기, 13: 중간사상압연기,
14: 사상압연기, 15: 최종압연기,
16: 권취기, 17: 집적기,
18: 절단기, 20: 가이드부재,
100: 장력 제어장치, 101: 영상수집부,
110: 제어부, 111: 데이터 생성부,
112: 데이터 변환부, 113: 판단부,
120: 입력부, 121: 표시부,
122: 경고부, 123: 저장부,
124: 통신부,

Claims (10)

1. 선재를 압연하는 입측 압연기와 출측 압연기 사이에 마련되어 선재의 이미지를 수집하는 영상수집부와,
   상기 영상수집부로부터 전송된 이미지 정보에 기초하여 선재의 주파수 정보를 획득하고, 상기 주파수 정보에서 얻어진 값이 기준 범위 이내인지를 판단하는 제어부와,
   상기 주파수 정보에서 얻어진 값이 상기 기준 범위 이내인지 여부에 관한 정보를 사용자에게 알리는 표시부와,
   사용자가 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비에 관한 정보를 입력할 수 있는 입력부와,
   상기 입력부에 입력되는 사용자의 입력 정보에 대한 신호를 상기 두 압연기 중 어느 하나 이상에 전달하는 통신부를 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 영상수집부는 선재의 이미지를 연속적으로 수집하고,
   상기 제어부는 상기 영상수집부로부터 전송된 연속적인 이미지로부터 선재의 일정 점의 위치 변화에 대한 이미지 데이터를 생성하는 데이터 생성부, 상기 이미지 데이터로부터 선재의 진폭 및 주기 중 적어도 하나에 관한 주파수 데이터를 추출하는 데이터 변환부, 및 상기 데이터 변환부로부터 얻어진 값을 기준 범위와 비교하여 선재가 루프 상태인지, 정상 상태인지, 또는 텐션 상태인지를 판단하는 판단부를 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는 선재의 상태가 루프 상태로 판단되는 경우 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 증가시키고, 선재의 상태가 텐션 상태로 판단되는 경우 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 감소시키는 선재 압연공정의 장력 제어장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 주파수 정보에서 얻어진 값이 기준 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우 사용자에게 경고를 표시하는 경고부를 더 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어장치.
5. 삭제
6. 선재를 압연하는 입측 압연기와 출측 압연기 사이에서 선재의 이미지를 수집하고,
   상기 선재의 이미지로부터 상기 선재의 진폭 및 주기 중 적어도 하나에 관한 주파수 데이터를 추출하고,
   상기 추출된 주파수 데이터가 기준 범위 이내인지를 판단하고,
   상기 추출된 주파수 데이터가 기준 범위의 최소값보다 작은 경우 루프 상태로 판단하여 루프 상태임을 사용자에게 표시하고,
   상기 추출된 주파수 데이터가 기준 범위의 최대값보다 큰 경우 텐션 상태로 판단하여 텐션 상태임을 사용자에게 표시하고,
   상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비에 관한 정보를 사용자로부터 입력받고,
   상기 사용자의 입력 정보에 대한 신호를 상기 두 압연기 중 어느 하나 이상에 전달하여 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 조절하는 선재 압연공정의 장력 제어방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 주파수 데이터를 추출하는 것은,
   상기 선재의 연속적인 이미지로부터 선재의 일정 점의 위치 변화에 대한 이미지 데이터를 생성하고,
   상기 이미지 데이터를 상기 주파수 데이터로 변환하는 것을 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   선재의 상태가 루프 상태로 판단되면, 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 증가시키고,
   선재의 상태가 텐션 상태로 판단되면, 상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 감소시키는 것을 더 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어방법.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서,
    상기 입측 압연기의 롤 속도에 대한 상기 출측 압연기의 롤 속도의 비를 변화시킨 후에 다시 선재의 연속적인 이미지를 수집하여 선재의 상태가 루프 상태인지 텐션 상태인지 판단하는 것을 더 포함하는 선재 압연공정의 장력 제어방법.

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