KR100241023B1 - 용융도금강판용 열처리로내에서의 강판온도 제어방법 - Google Patents

용융도금강판용 열처리로내에서의 강판온도 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융도금강판용 열처리로내에서 강판두께, 속도, 노온, 강종등이 변화되는 동적상태에서 강판의 온도를 제어하는 방법에 관한 것으로써, 강판의 두께변화, 통판속도변화 및 노온 변화뿐만 아니라 강종변화도 고려하여 강판의 온도를 예측함으로써, 열처리로 출측에서의 강판온도를 보다 정확하게 제어할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 용융도금용 열처리로내 판온제어 방법에 있어서 강판두께, 속도, 노온변화와 함께 강종변화에 따른 판온변화를 고려하여 로내 강판온도 변화를 예측한 후 이 강판온도 변화를 이용하여 구한 예측 목표온도가 목표 온도값에 일치하도록 열처리조건을 제어하는 용융도금강판용 열처리로의 출측에서의 강판 온도제어 방법을 그 요지로 한다.

Description

용융도금강판용 열처리로내에서의 강판온도 제어방법
제1도는 일반냉간압연강판(CQ), 드로잉강판(DQ), 및 딥드로잉강판(DDQ)에 대한 온도에 따른 열 물성치를 나타내는 그래프.
제2도는 종래방법에 따라 강판온도를 제어한 결과의 일례를 나타내는 그래프.
제3도는 본 발명에 따라 강판온도를 제어한 결과의 일례를 나타내는 그래프.
본 발명은 용융도금강판용 열처리로내에서 강판두께, 강판속도, 로온, 강종등이 변화되는 동적상태에서 강판의 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.
용융도금용 열처리로는 강종별로 주어진 열처리 곡선을 맞추어 강판에 원하는 기계적 특성을 갖도록 하기 위한 설비이다. 용융도금용 열처리로는 예열대, 가열대, 균열대, 과시효대 및 급속냉각대등 여러 영역으로 구성되어 있으며, 노의 출측에서는 관리하는 목표온도가 정해져 있다.
용융도금에서는 용접점 전후 소재의 온도를 정확히 제어하는 것이 매우 중요하다. 운전조건이 변화할 경우, 즉 강판의 두께나 강종이 변화하는 경우에 노외출측에서의 판온을 목표로 하는 온도에 맞추어 주기위한 방법으로는 크게 유량제어방식과 판온제어방식이 있다. 유량제어는 노의 출측에서 강판의 온도를 일정한 주기로 계측하여 판온이 관리온도범위를 벗어나면 그에따라 연료유량을 조절하는 방식이다. 그러나 유량에 따른 판온의 변화를 정량화하기가 어렵기 때문에 이는 조업자의 경험에 의지할 수 밖에 없다.
한편, 판온제어는 전후 코일의 용접점이 각 영역의 출측에 도달하기 전에 다음 코일의 온도변화를 미리 예측하여 노온 및 통판속도를 제어하는 방식이다. 그런데 노온의 변화에 대한 판온의 동적응답특성은 로(furnace)자체의 열관성 뿐 아니라 방사튜브(radiant tube)(두께 7-8mm)의 열관성에 의해 매우 느리고, 또한 통판속도 변화에 따른 판온의 응답시간도 강판과 허스 롤(hearth roll)간의 열전달 때문에 느린 편이므로 이들의 관계를 정량화하는 것이 필요하게 된다.
종래의 판온 제어방식에서는 강판의 두께변화와 통판속도의 변화, 그리고 노온변화에 따른 판온 변화량을 수식으로 표현하고, 이 판온예측값을 실제조업에 적용하였다. 하지만 강종변화에 따른 효과가 고려되어 있지 않아서 이들의 방법만으로는 강종변화가 수반되는 운전조건의 변화시 판온의 정확한 제어가 이루어지지 않는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자는 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 강판의 두께변화, 통판속도변화 및 노온 변화뿐만 아니라 강종변화도 고려하여 강판의 온도를 예측함으로써, 열처리로 출측에서의 강판온도를 보다 정확하게 제어할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 용융도금용 열처리로내에서 전ㆍ후 소재가 이어져 들어오는 연결부분 전후의 강판온도를 제어하는 방법에 있어서, 소재두께별, 통판속도별, 노온별, 소재생산강종별 변화량을 유한한 변화량(Δh, ΔV, ΔTF, M)으로 정의하는 단계;
정의된 유한한 변화량에 대해서, 전ㆍ후 소재의 온도변화형태(α(t)ㆍ∂TS/∂h, β(t-τV)ㆍ∂TS/∂V, τ(t-τF)ㆍ∂TS/∂TF, δ(t)ㆍ∂TS/∂M))를 구하는 단계;
열처리로의 출측에서의 목표강판온도를 설정하는 단계;
하기식 (1)에 의해 열처리로내의 강판온도변화 [ΔTS(t, τV, τF)]를 예측하는 단계;
상기에서,
t : 시간 ∂T3/∂V : 판속 변화에 따른 판온변화율
τV: 판속 조절시간 ∂TS/∂TF: 노온변화에 따른 판온변화율
τP: 노온 조절시간 ∂TS/∂M : 열물성치의 함수인 강종변화에 따른 판온변화율
ΔTS: 판온변화량 τVD: 노내의 가열 시간
Δh : 판두께 변화량 τFD: 노온의 응답지연시간
ΔV : 판속 변화량 τP: 노온의 목표응답시간
ΔTF: 노온 변화량 η : 스트립과 허스롤간의 열전달 계수에 의한 응답매개변수
M : 강종변화 ∂TS/∂h : 판두께 변화에 따른 판온 변화율
T1: 스트립과 허스롤 간의 열전달에 관한 시정수
T2: 노온의 응답특성에 관련한 시정수
상기와같이 구한 강판 온도변화에 의해 예측되는 열처리로의 출측에서의 예측 목표 강판온도가 상기 목표 강판온도와 일치되도록 열처리조건을 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 용융 도금 강판용 열처리로내에서의 강판 온도제어방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 용융도금용 열처리로내에서 전ㆍ후 소재가 용접 등에 의해 연결되어, 연속적으로 들어오는 경우에 있어, 연결부분 전후의 강판온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 전후의 소재에 있어, 소재두께별, 통판속도별, 노온별, 소재생산강종별 변화량을 여러개의 경우로 세분화시켜 구분한다. 즉, 유한한 변화량(Δh, ΔV, ΔTF, M)으로 정의하는 것이다.
또한, 정의된 유한한 변화량에 대해서, 전후소재의 온도변화형태를 실험이나 이론적 예측식으로 부터 구하는데, 이는 각각 α(t)ㆍ∂TS/∂h, β(t-τV)ㆍ∂TS/∂V, τ(t-τF)ㆍ∂TS/∂TF, δ(t)ㆍ∂TS/∂M와 같이 표현할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따라 용융도금강판용 열처리로내에서 강판의 온도를 제어하기 위해서는 열처리로의 출측에서의 목표 강판온도를 선정해야 한다.
다음에, 상기 식 (1)에 의해 열처리로내의 강판온도변화 [ΔTS(t, τV, τF)]를 예측해야한다.
여기서 강종변화를 수반하는 제어조건의 변화를 정확히 예측하기 위해서는 온도에 따른 강종별 열물성치를 측정해야 한다.
상기 열물성치로는 비열, 열전도도, 및 열확산율을 들수 있다.
3가지 강종에 대한 측정값의 일례가 제1도에 나타나 있다.
제1(a)도는 온도에 따른 비열변화를 (b)도는 온도에 따른 열전전도변화를, 그리고 (c)도는 온도에 따른 열확산율 변화를 나타낸다.
본 발명은 강판의 두께변화, 통판속도 변화 및 노온변화를 고려하여 강판온도변화를 예측하고, 이 온도변화에 의해 강판온도를 제어하는 종래의 강판온도제어방법에 강종변화에 따른 강판온도변화를 추가함으로서 강판의 온도를 보다 정확하게 제어할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
종래의 방법과 본 발명에 따라 강판의 온도변화를 측정하고, 그 결과를 제1도 및 제3도에 나타내었다.
제2도 및 제3도의 결과는 다음과같은 조건에서 얻어진 것이다.
즉, 현재 운전되는 소재가 보통냉연강판(CQ)이고 두께가 0.8mm이고 통판속도가 200mpm이고, 다음에 오는 소재가 드로잉 강판(DQ)이고 두께가 0.56mm인 경우에 통판속도를 30초전에 30mpm 감소시키고 노온을 210초전에 25.4℃감소시켰을때 가열대(RTH)영역 출측의 판온변화를 예측한 것이다. 여기서 시간(TIME)=0은 용접점이 가열대영역 출측에 도달한 시점이다.
한편, 본 발명을 적용한 경우에는 제1도에 나타나 있는 열물성치 값을 이용하였다.
이때, RTH영역출측의 목표 판온을 CQ에 대해서는 750℃로하고, DQ의 경우에는 780℃로 하였다.
제2도에 나타난 바와같이, 종래방법에 의한 경우에는 DQ소재가 목표 판온과 차이가 크게 나타남을 알수 있다.
반면에, 제3도에 나타난 바와같이 본 발명에 따라 강종변화에 따라 판온변화 효과를 추가하여 예측한 결과, CQ소재 및 DQ소재의 목표판온과 거의 일치됨을 알수 있는바, 본 발명은 종래방법에 비하여 높은 정확도를 가지고 제어될수 있음을 알수 있다.

Claims (1)

  1. 용융도금용 열처리로내에서 전ㆍ후 소재가 이어져 들어오는 연결부분 전후의 강판온도를 제어하는 방법에 있어서, 소재두께별, 통판속도별, 노온별, 소재생산강종별 변화량을 유한한 변화량(Δh, ΔV, ΔTF, M)으로 정의하는 단계; 정의된 유한한 변화량에 대해서, 전ㆍ후 소재의 온도변화형태(α(t)ㆍ∂TS/∂h, β(t-τV)ㆍ∂TS/∂V, τ(t-τF)ㆍ∂TS/∂TF, δ(t)ㆍ∂TS/∂M))를 구하는 단계; 열처리로의 출측에서의 목표강판온도를 설정하는 단계; 상기 유한한 변화량 및 온도변화형태를 이용하여, 하기식 (1)에 의해 열처리로내의 강판온도변화 [ΔTS(t, τV, τF)]를 예측하는 단계;
    상기에서,
    t : 시간 ∂T3/∂V : 판속 변화에 따른 판온변화율
    τV: 판속 조절시간 ∂TS/∂TF: 노온변화에 따른 판온변화율
    τP: 노온 조절시간 ∂TS/∂M : 열물성치의 함수인 강종변화에 따른 판온변화율
    ΔTS: 판온변화량 τVD: 노내의 가열 시간
    Δh : 판두께 변화량 τFD: 노온의 응답지연시간
    ΔV : 판속 변화량 τP: 노온의 목표응답시간
    ΔTF: 노온 변화량 η : 스트립과 허스롤간의 열전달 계수에 의한 응답매개변수
    M : 강종변화 ∂TS/∂h : 판두께 변화에 따른 판온 변화율
    T1: 스트립과 허스롤 간의 열전달에 관한 시정수
    T2: 노온의 응답특성에 관련한 시정수
    상기와같이 구한 강판 온도변화에 의해 예측되는 열처리로의 출측에서의 예측 목표 강판온도가 상기 목표강판온도와 일치되도록 열처리조건을 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 용융도금강판용 열처리로내에서의 강판 온도제어방법.
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