KR20210066378A

KR20210066378A - 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20210066378A
Application number: KR1020190155550A
Authority: KR
Inventors: 강우람; 신종현; 이충구
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-07
Also published as: KR102312423B1

Abstract

본 발명은 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치는, 메인 유틸리티 에어를 설정된 압력과 이슬점으로 건조시켜 가열로에 공급하기 위한 에어 드라이어; 에어 드라이어로부터 가열로에 공급되는 건조공기의 제1 이슬점을 감지하는 제1 노점 감지부; 에어 드라이어로부터 건조공기를 가열로에 상시 공급하기 위한 상시 공급라인의 제1 유량을 감지하는 제1 유량 감지부; 에어 드라이어로부터 가열로에 공급되는 건조공기의 제2 유량을 조절하여 공급하는 에어 공급밸브; 에어 공급밸브를 통해 가열로에 건조공기를 공급하기 위한 제어 공급라인의 제2 유량을 감지하는 제2 유량 감지부; 가열로 내의 제2 이슬점을 감지하는 제2 노점 감지부; 및 가열로에 설정된 목표 이슬점에 따라 제1 유량과 제1 이슬점을 설정하여 제1 유량 감지부와 제1 노점 감지부로부터 입력되는 유량과 이슬점에 따라 에어 드라이어를 가동시키고, 제2 노점 감지부와 제2 유량 감지부로부터 입력되는 유량과 이슬점에 기초하여 에어 공급밸브를 제어하여 목표 이슬점을 관리하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING DEW POINT IN FURNACE OF HOT STAMPING AND METHOD THEREOF}

본 발명은 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어 드라이어를 통해 건조시킨 공기를 상시 공급라인과 제어 공급라인을 통해 핫스탬핑 가열로에 공급하면서 제어 공급라인으로 공급되는 건조공기를 조절하여 가열로 내의 목표 이슬점을 관리하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 경량화, 충돌안정성 및 원가절감 등은 자동차 개발에 있어서 매우 큰 관심의 대상이다. 특히 최근 들어 환경문제가 이슈화됨에 따라 이산화탄소(CO2) 등의 배기가스 배출량에 대한 규제가 엄격해지고 있는데, 자동차의 경우 배기가스를 줄이기 위한 두께 저감에 의한 차체 경량화 시도가 계속되고 있다.

구체적으로, 초고장력강판(Ultra High Strength Steel)을 적용하여 두께를 저감하기 위한 시도가 있는데, 특히 핫스탬핑(hot-stamping)이라는 고온 성형 기술을 이용하여 1500MPa 급의 초고강도 소재를 제조할 수 있게 되었다.

통상적인 핫스탬핑 공정은 가열, 이송, 프레싱-급냉(스탬핑) 및 트림 공정으로 구성된다.

구체적으로 부품을 크기에 맞게 블랭킹 한 후에, 블랭크를 AC3 온도 이상으로 가열로 내에서 가열시킨다. 그 후, 이송로봇을 이용하여 가열된 블랭크를 프레스로 이송한 다음, 프레싱-급냉 공정(스탬핑 공정)을 거친다. 이 때, 금형 내의 냉각 수로에 의해 블랭크로부터 전달되는 열을 흡수하여 급냉을 가능하도록 한다. 최종적으로 블랭크를 다듬고 손질하는 트림 공정을 실시한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0000399호(2014.01.03. 공개, 경량화된 핫스탬핑 소재의 제조방법)에 개시되어 있다.

일 측면에 따른 본 발명의 목적은 에어 드라이어를 통해 건조시킨 공기를 상시 공급라인과 제어 공급라인을 통해 핫스탬핑 가열로에 공급하면서 제어 공급라인으로 공급되는 건조공기를 조절하여 가열로 내의 목표 이슬점을 관리하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치는, 메인 유틸리티 에어를 설정된 압력과 이슬점으로 건조시켜 가열로에 공급하기 위한 에어 드라이어; 에어 드라이어로부터 가열로에 공급되는 건조공기의 제1 이슬점을 감지하는 제1 노점 감지부; 에어 드라이어로부터 건조공기를 가열로에 상시 공급하기 위한 상시 공급라인의 제1 유량을 감지하는 제1 유량 감지부; 에어 드라이어로부터 가열로에 공급되는 건조공기의 제2 유량을 조절하여 공급하는 에어 공급밸브; 에어 공급밸브를 통해 가열로에 건조공기를 공급하기 위한 제어 공급라인의 제2 유량을 감지하는 제2 유량 감지부; 가열로 내의 제2 이슬점을 감지하는 제2 노점 감지부; 및 가열로에 설정된 목표 이슬점에 따라 제1 유량과 제1 이슬점을 설정하여 제1 유량 감지부와 제1 노점 감지부로부터 입력되는 유량과 이슬점에 따라 에어 드라이어를 가동시키고, 제2 노점 감지부와 제2 유량 감지부로부터 입력되는 유량과 이슬점에 기초하여 에어 공급밸브를 제어하여 목표 이슬점을 관리하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상시 공급라인은, 에어 드라이어로부터 건조공기를 가열로의 내측에 상시 공급하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제어 공급라인은, 가열로의 이슬점을 조절하기 위해 에어 공급밸브를 통해 가열로의 입출구와 중앙부에 선택적으로 건조공기를 공급할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제어부는, 에어 공급밸브의 제어범위를 벗어나는 경우 제1 이슬점과 제1 유량을 재설정하여 에어 드라이어의 가동 범위를 확장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법은, 제어부가 설정된 목표 이슬점에 따라 가열로에 공급되는 건조공기의 제1 이슬점과 제1 유량을 설정하는 단계; 제어부가 제1 이슬점과 제1 유량에 따라 에어 드라이어를 가동시켜 상시 공급라인을 통해 가열로에 건조공기를 공급하는 단계; 제어부가 에어 드라이어를 가동시키고 가열로 내의 이슬점을 감지한 제2 이슬점과 제어 공급라인을 통해 가열로에 공급되는 제2 유량을 입력받는 단계; 및 제어부가 제2 이슬점과 제2 유량에 기초하여 에어 공급밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상시 공급라인은, 에어 드라이어로부터 건조공기를 가열로의 내측에 상시 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제어 공급라인은, 가열로의 이슬점을 조절하기 위해 에어 공급밸브를 통해 가열로의 입출구와 중앙부에 선택적으로 건조공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 에어 드라이어를 가동시킬 때, 제어부가 에어 공급밸브의 제어범위를 벗어나는 경우 제1 이슬점과 제1 유량을 재설정하여 에어 드라이어의 가동 범위를 확장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치 및 그 방법은 에어 드라이어를 통해 건조시킨 공기를 상시 공급라인과 제어 공급라인을 통해 핫스탬핑 가열로에 공급하면서 제어 공급라인으로 공급되는 건조공기를 조절하여 가열로 내의 목표 이슬점을 관리함으로써, 수소 유입에 따른 지연파괴를 방지할 수 있어 핫스탬핑 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치의 설치상태를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치의 설치상태를 설명하기 위한 구성도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치는, 에어 드라이어(60), 제1 노점 감지부(10), 제2 노점 감지부(20), 제1 유량 감지부(30), 제2 유량 감지부(40), 에어 공급밸브(70) 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.

에어 드라이어(60)는 메인 유틸리티 에어를 설정된 압력과 이슬점으로 건조시켜 가열로(100)에 공급하여 이슬점을 관리할 수 있는 공기를 공급할 수 있다.

여기서, 에어 드라이어(60)는 대기압인 가열로(100)에 건조공기를 공급하기 위해 6~7bar의 압력으로 -40도의 이슬점을 갖는 건조공기로 건조시킬 수 있다.

제1 노점 감지부(10)는 에어 드라이어(60)로부터 가열로(100)에 공급되는 건조공기의 제1 이슬점을 감지하여 제어부(50)에 제공할 수 있다.

제1 유량 감지부(30)는 에어 드라이어(60)로부터 건조공기를 가열로(100)에 상시 공급하기 위한 상시 공급라인(80)의 제1 유량을 감지하여 제어부(50)에 제공할 수 있다.

여기서, 상시 공급라인(80)은 에어 드라이어(60)로부터 건조공기를 가열로(100)의 내측에 상시 공급하도록 설치되어 에어 드라이어(60)의 가동으로 건조공기를 공급함으로써, 가열로(100) 내의 이슬점이 일정하게 유지될 수 있도록 한다.

에어 공급밸브(70)는 에어 드라이어(60)로부터 가열로(100)에 공급되는 건조공기의 제2 유량을 조절하여 공급함으로써, 가열로(100) 내부의 이슬점이 목표 이슬점을 유지할 수 있도록 조절할 수 있다.

제2 유량 감지부(40)는 에어 공급밸브(70)를 통해 가열로(100)에 건조공기를 공급하기 위한 제어 공급라인(90)의 제2 유량을 감지하여 제어부(50)에 제공함으로써, 제어부(50)에서 제2 유량에 기초하여 에어 공급밸브(70)를 조절하도록 할 수 있다.

여기서, 제어 공급라인(90)은 가열로(100)의 이슬점을 조절하기 위해 에어 공급밸브(90)를 통해 가열로(100)의 입출구와 중앙부에 선택적으로 건조공기를 공급할 수 있도록 설치되어 가열로(100) 내부가 균일하게 목표 이슬점이 유지되도록 할 수 있다.

제2 노점 감지부(20)는 가열로(100) 내부의 공기를 샘플에어 라인을 통해 취입하여 제2 이슬점을 감지하여 제어부(50)에 제공함으로써, 제어부(50)에서 제2 이슬점에 기초하여 목표 이슬점이 유지되도록 에어 공급밸브(70)를 조절하도록 할 수 있다.

제어부(50)는 가열로(100)에 설정된 목표 이슬점에 따라 제1 유량과 제1 이슬점을 설정하여 제1 유량 감지부(30)와 제1 노점 감지부(10)로부터 입력되는 제1 유량과 제1 이슬점에 기초하여 에어 드라이어(60)를 가동시키고, 제2 노점 감지부(20)와 제2 유량 감지부(40)로부터 입력되는 제2 유량과 제2 이슬점에 기초하여 에어 공급밸브(70)를 제어하여 목표 이슬점을 관리할 수 있다.

예를 들어, 제어부(50)는 가열로(100)의 로내 목표 이슬점이 대기압 기준으로 -5도로 설정된 경우 6~7bar 압력의 -40도 이슬점으로 건조공기를 가열로(100)에 공급할 수 있도록 제1 노점 감지부(10)와 제1 유량 감지부(30)로부터 입력되는 제1 이슬점과 제1 유량에 기초하여 에어 드라이어(60)를 가동시키고, 제2 노점 감지부(20)와 제2 유량 감지부(40)로부터 입력되는 제2 이슬점과 제2 유량에 기초하여 에어 공급밸브(70)를 제어하여 목표 이슬점이 유지될 수 있도록 한다.

한편, 제어부(50)는 목표 이슬점이 유지될 수 있도록 에어 공급밸브(70)를 제어하면서 에어 공급밸브(70)의 제어만으로 목표 이슬점이 유지되지 않을 경우, 즉 에어 공급밸브(70)의 제어범위를 벗어나게 되면 제1 이슬점과 제1 유량을 재설정하여 에어 드라이어(60)의 가동 범위를 확장하여 가동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치에 따르면, 에어 드라이어를 통해 건조시킨 공기를 상시 공급라인과 제어 공급라인을 통해 핫스탬핑 가열로에 공급하면서 제어 공급라인으로 공급되는 건조공기를 조절하여 가열로 내의 목표 이슬점을 관리함으로써, 수소 유입에 따른 지연파괴를 방지할 수 있어 핫스탬핑 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법에서는 먼저, 제어부(50)가 설정된 목표 이슬점에 따라 가열로(100)에 공급되는 건조공기의 제1 이슬점과 제1 유량을 설정한다(S10).

예를 들어, 제어부(50)는 가열로(100)의 로내 목표 이슬점이 대기압 기준으로 -5도로 설정된 경우 6~7bar 압력의 -40도 이슬점으로 건조공기를 가열로(100)에 공급할 수 있도록 제1 이슬점과 제1 유량을 설정할 수 있다.

S10 단계에서 제1 이슬점과 제1 유량을 설정한 후 제어부(50)는 설정된 제1 이슬점과 제1 유량에 기초하여 에어 드라이어(60)를 가동시켜 상기 공급라인(80)을 통해 가열로(100)에 건조공기를 공급한다(S20).

여기서, 상시 공급라인(80)은 에어 드라이어(60)로부터 건조공기를 가열로(100)의 내측에 상시 공급할 수 있다.

S20 단계에서 가열로(100)에 건조공기를 공급하면서 제어부(50)는 제2 노점 감지부(20)를 통해 가열로(100) 내부의 공기를 취입하여 감지한 제2 이슬점을 입력받고, 제2 유량 감지부(40)를 통해 제어 공급라인(90)을 통해 가열로(100)에 공급되는 건조공기의 제2 유량을 입력받는다(S30).

여기서, 제어 공급라인(90)은 가열로(100)의 이슬점을 조절하기 위해 에어 공급밸브(70)를 통해 가열로(100)의 입출구와 중앙부에 선택적으로 건조공기를 공급할 수 있다.

S30 단계에서 제2 이슬점과 제2 유량을 입력받은 후 제어부(50)는 제2 이슬점과 제2 유량에 기초하여 에어 공급밸브(70)를 제어하여 제어 공급라인(90)을 통해 가열로(100)에 공급되는 건조공기의 양을 조절하여 가열로(100) 내부가 목표 이슬점을 유지할 수 있도록 한다(S40).

이와 같이 목표 이슬점이 유지될 수 있도록 에어 공급밸브(70)를 제어하면서 에어 공급밸브(70)의 제어만으로 목표 이슬점이 유지되지 않을 경우, 즉 에어 공급밸브(70)의 제어범위를 벗어나게 되면 제어부(50)는 제1 이슬점과 제1 유량을 재설정하여 에어 드라이어(60)의 가동 범위를 확장하여 가동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법에 따르면, 에어 드라이어를 통해 건조시킨 공기를 상시 공급라인과 제어 공급라인을 통해 핫스탬핑 가열로에 공급하면서 제어 공급라인으로 공급되는 건조공기를 조절하여 가열로 내의 목표 이슬점을 관리함으로써, 수소 유입에 따른 지연파괴를 방지할 수 있어 핫스탬핑 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 제1 노점 감지부 20 : 제2 노점 감지부
30 : 제1 유량 감지부 40 : 제2 유량 감지부
50 : 제어부 60 : 에어 드라이어
70 : 에어 공급밸브 80 : 상시 공급라인
90 : 제어 공급라인 100 : 가열로

Claims

메인 유틸리티 에어를 설정된 압력과 이슬점으로 건조시켜 가열로에 공급하기 위한 에어 드라이어;
상기 에어 드라이어로부터 상기 가열로에 공급되는 건조공기의 제1 이슬점을 감지하는 제1 노점 감지부;
상기 에어 드라이어로부터 건조공기를 상기 가열로에 상시 공급하기 위한 상시 공급라인의 제1 유량을 감지하는 제1 유량 감지부;
상기 에어 드라이어로부터 상기 가열로에 공급되는 건조공기의 제2 유량을 조절하여 공급하는 에어 공급밸브;
상기 에어 공급밸브를 통해 상기 가열로에 건조공기를 공급하기 위한 제어 공급라인의 상기 제2 유량을 감지하는 제2 유량 감지부;
상기 가열로 내의 제2 이슬점을 감지하는 제2 노점 감지부; 및
상기 가열로에 설정된 목표 이슬점에 따라 상기 제1 유량과 상기 제1 이슬점을 설정하여 상기 제1 유량 감지부와 상기 제1 노점 감지부로부터 입력되는 유량과 이슬점에 따라 상기 에어 드라이어를 가동시키고, 상기 제2 노점 감지부와 상기 제2 유량 감지부로부터 입력되는 유량과 이슬점에 기초하여 상기 에어 공급밸브를 제어하여 상기 목표 이슬점을 관리하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 상시 공급라인은, 상기 에어 드라이어로부터 건조공기를 상기 가열로의 내측에 상시 공급하도록 설치된 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어 공급라인은, 상기 가열로의 이슬점을 조절하기 위해 상기 에어 공급밸브를 통해 상기 가열로의 입출구와 중앙부에 선택적으로 건조공기를 공급할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 에어 공급밸브의 제어범위를 벗어나는 경우 상기 제1 이슬점과 상기 제1 유량을 재설정하여 상기 에어 드라이어의 가동 범위를 확장하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어장치.
제어부가 설정된 목표 이슬점에 따라 가열로에 공급되는 건조공기의 제1 이슬점과 제1 유량을 설정하는 단계;
상기 제어부가 상기 제1 이슬점과 상기 제1 유량에 따라 에어 드라이어를 가동시켜 상시 공급라인을 통해 상기 가열로에 건조공기를 공급하는 단계;
상기 제어부가 상기 에어 드라이어를 가동시키고 상기 가열로 내의 이슬점을 감지한 제2 이슬점과 제어 공급라인을 통해 상기 가열로에 공급되는 제2 유량을 입력받는 단계; 및
상기 제어부가 상기 제2 이슬점과 상기 제2 유량에 기초하여 에어 공급밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법.
제 5항에 있어서, 상기 상시 공급라인은, 상기 에어 드라이어로부터 건조공기를 상기 가열로의 내측에 상시 공급하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법.
제 5항에 있어서, 상기 제어 공급라인은, 상기 가열로의 이슬점을 조절하기 위해 상기 에어 공급밸브를 통해 상기 가열로의 입출구와 중앙부에 선택적으로 건조공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법.
제 5항에 있어서, 상기 에어 드라이어를 가동시킬 때, 상기 제어부가 상기 에어 공급밸브의 제어범위를 벗어나는 경우 상기 제1 이슬점과 상기 제1 유량을 재설정하여 상기 에어 드라이어의 가동 범위를 확장하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 가열로의 이슬점 제어방법.