KR100286644B1 - 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치 및 방법 - Google Patents

소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속소둔로 가열대에서의 스트립 온도 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 스트립 온도 조절계, 연산기, 보정기를 추가하여 운전자의 수동작업에 따른 번거로움을 덜고 자동으로 로온을 설정하여 스트립 온도를 제어할 수 있는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 스트립 온도제어장치는 스트립의 온도를 검출하여 지시하는 방사온도계와, 운전자가 설정한 스트립 온도 설정치와 상기 방사온도계의 지시치와의 편차분에 대한 PID 연산결과를 출력하는 스트립온도조절계와, 상기 스트립온도조절계의 출력값을 제어모드에 따라 연산하여 출력하는 연산기와, 운전자가 수동으로 특정 존의 로온설정치를 가감할 수 있는 보정기와, 상기 연산기의 최종 출력치로 각존의 로온이 설정되는 로온조절계를 구비하고, 본 발명에 의한 스트립 온도제어방법은 스트립이 광폭이면, 스텝모드 연산작용을 수행하고, 스트립이 중간폭이면, 플랫모드 연산작용을 수행하고, 스트립이 소폭 또는 박물이면, 역스텝모드 연산작용을 수행하는 연산단계와, 로온 측정온도계에 이상이 생겼을 경우, 운전자가 수동으로 특정 존의 로온 설정치에 보정값을 가감하는 보정단계를 포함하여, 자동으로 로온을 설정하여 스트립 온도를 제어할 수 있는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도 제어장치 및 방법을 제공하는 것이다.

Description

소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치 및 방법
본 발명은 연속소둔로 가열대에서의 스트립 온도 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 스트립 온도 조절계, 연산기, 보정기를 추가하여 운전자의 수동작업에 따른 번거로움을 덜고 자동으로 로온을 설정하여 스트립 온도를 제어할 수 있는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 소둔열처리로는 냉간압연 후 경도가 높고 가공성이 떨어지는 저탄소강의 스트립을 가공성이 용이하게 기설정된 온도로 가열한 후 충분한 시간을 유지한 다음 냉각하여 수요자가 원하는 금속의 재질을 만드는 공정으로써, 가열 및 냉각에 따라 예열대, 가열대, 균열대, 과시효대, 서냉대, 급냉대로 구분된다.
이중, 가열대는 연소가스인 COG(Coal Oil Gas, 이하 "COG"라 칭함)과 공기혼 합비의 버너 점화열로써, 연소 복사관(Radiant Tube)에 연소가스를 전달, 복사관에서 복사되는 열로써 예열대에서 예열된 스트립을 가열대에서는 소정의 온도(600-850℃)까지 가열시키는 설비이다.
이러한 소둔 열처리로의 가열대의 스트립 가열작업은 연료제어루프, 배가스 제어루프, 2개의 온도계, 그리고 각 존(Zone)을 총괄하는 로온조절계가 설치되어 운전자는 가열대에 설치된 검출소자를 이용하여 스트립 온도를 맞춰준다.
강의 내부응력을 제거하기 위한 스트립의 온도설정은 강판의 가공성에 결정적인 영향을 미치는 중요한 인자이므로 스트립 온도적중율과 장력 설정에 품질성패를 좌우하게 되고 특히, 스트립 온도적중율은 스트립 온도 편차가 목표치를 벗어나게 될 경우 재질 불량율에 막대한 지장을 가져와 조업, 제어측면에서 대단히 중요한 항목이다.
일반적인 기술에 관련되는 종래의 기술에 대한 구성은 도 1에 도시되어 있으며, 도1은 종래의 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치의 구성도이다.
도 1를 참조하면, 종래의 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치는 가열대 출측에 설치되어 스트립의 온도를 검출하여 지시하는 방사온도계(12)와, 운전자가 로온측정 온도계(11)에서 측정된 온도와 상기 방사온도계(12)의 지시치를 비교하여 1존(Zone)에서 8존(Zone)까지 적정 로온을 설정하는 로온조절계(3)와, 상기 설정치에 따라 설정범위로 유량제어밸브(V)를 제어하는 유량조절계(4)와, 실제 들어가는 연료의 양을 검출하여 상기 설정범위와 다를 경우 유량제어밸브(V)를 제어하는 유량계(5)와, 상기 설정치에 따라 제동기(damper)(D)를 제어하는 압력조절계(6)와, 실제 나가는 폐가스의 압력을 검출하여 제동기(D)를 제어하는 압력계(7)로 구성된다.
이와같이 구성된 종래 발명의 스트립 온도제어장치에 따른 동작을 첨부도면 도 1에 의거하여 하기에 상세히 설명한다. 도1은 종래의 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치의 구성도이다.
운전자는 소둔로의 가열대 출측에 있는 방사온도계(12)의 스트립의 온도 지시값과 로온 측정 온도계(11)의 로온 측정값을 비교하여, 1존(Zone)에서 8존(Zone)까지 각존의 로온을 로온조절계(13)에 설정한다. 상기 로온조절계(13)에서의 설정치에 따라 유량조절계(14)는 설정범위로 유량제어밸브(V)를 제어하고, 유량계(15)는 실제 들어가는 연료의 양을 검출하여 상기 설정범위와 다를 경우 유량제어밸브(V)를 제어하고, 상기 로온조절계(13)에서의 설정치에 따라 압력조절계(16)는 제동기(damper)(D)를 제어하고, 압력계(17)는 실제 나가는 폐가스의 압력을 검출하여 제동기(D)를 제어한다.
이와같은 종래기술에서 8개의 존을 동시에 운전자가 조절해야 하기 때문에 정확한 스트립온도를 제어하기가 어렵고, 운전자 부하가중을 초래하는 문제점이 있다. 또한 운전자가 직접 조업경험치에 의거 방사온도계의 지시치를 보면서 각 존의 로온설정치를 변경해줘야 하므로 상대적으로 중요시 되는 스트립 온도적중률이 떨어지게 되고 품질불량(재질결함)을 유발시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고 개선점을 달성하기 위해 안출한 것으로서, 따라서, 본 발명의 목적은 스트립 온도 조절계, 연산기, 보정기를 추가하여 운전자의 수동작업에 따른 번거로움을 덜고 자동으로 로온을 설정하여 스트립 온도를 제어할 수 있는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명에 의한 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도 제어장치에 있어서, 가열대 출측에 설치되어 스트립의 온도를 검출하는 방사온도계와, 상기 방사온도계의 지시치와 사전에 설정한 스트립 온도 설정치와의 편차분에 대한 PID 연산결과를 출력하는 스트립온도조절계와, 로온 측정 온도계의 이상 발생시, 운전자 조작에 의한 특정 존의 로온설정치 보상치를 제공하는 보정기와, 상기 보정기의 보정치에 따라 특정 존의 로온 설정치를 보상하고, 상기 스트립온도조절계의 출력값을 제어모드(스텝, 플랫, 역스텝모드)에 따라 연산하여 출력하는 연산기와, 상기 연산기의 최종 출력치로 1존(Zone)에서 8존(Zone)까지 각존의 로온이 설정되는 로온조절계; 실제 연료의 양을 검출하는 유량계; 상기 유량계의 검출치와 상기 로온조절꼐의 설정치와의 차이에 따라 유량제어밸브를 제어하는 유량조절계; 실제 폐가스의 압력을 검출하는 압력계; 및 상기 압력계의 검출치와 상기 로온조절계의 설정치와의 차이에 따라 제동기를 제어하는 압력조절계; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이와같은 기술적인 과제를 달성하기 위한 다른 기술적인 수단으로써, 본 발명에 의한 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법은 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법에 있어서, 스트립이 광폭이면, 운전자가 DDC 운전조작 패널에서 스텝모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 스텝모드 연산작용을 수행하는 제1단계; 스트립이 중간폭이면, 운전자가 플랫모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 플랫모드 연산작용을 수행하는 제2단계; 스트립이 소폭 또는 박물이면, 운전자가 역스텝모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 역스텝모드 연산작용을 수행하는 제3단계; 로온 측정 온도계의 이상발생시, 운전자의 조작에 의한 보정값을 제공하여 특정 존의 로온 설정치를 보정하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1도는 종래의 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치의 구성도이다.
제2도는 본 발명에 의한 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치의 구성도이다.
제3도는 본 발명에 의한 스트립 온도제어방법에서 연산기의 스트립 폭에 따른 연산단계의 흐름도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
21 : 로온측정온도계 22 : 방사온도계
23 : 스트립온도조절계 24 : 연산기
25 : 보정기 26 : 로온조절계
27 : 유량조절계 28 : 유량계
29 : 배가스압력조절계 30 : 압력계
V : 유량제어밸브 D : 제동기(damper)
이하, 본 발명에 의한 소둔로가열대에서의 스트립온도 제어장치를 수행하기 위한 장치의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도2는 본 발명에 의한 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치의 구성도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치는 가열대 출측에 설치되어 스트립의 온도를 검출하여 지시하는 방사온도계(22)와, 운전자가 설정한 스트립 온도 설정치와 상기 방사온도계(22)의 지시치와의 편차분에 대한 PID 연산결과를 출력하는 스트립온도조절계(23)와, 상기 스트립온도조절계(23)의 출력값을 제어모드(스텝, 플랫, 역스팁모드)에 따라 연산하여 출력하는 연산기(24)와, 로온 측정 온도계(21)의 이상 등이 발생할 경우, 운전자가 수동으로 특정 존의 로온설정치를 상기 연산기(24)에서 가감할 수 있는 보정기(25)와, 상기 연산기(24)의 최종 출력치로 1존(Zone)에서 8존(Zone)까지 각존의 로온이 설정되는 로온조절계(26)와, 상기 로온조절계(26)에서의 설정치에 따라 설정범위로 유량제어밸브(V)를 제어하는 유량조절계(27)와, 실제 들어가는 연료의 양을 검출하여 상기 설정범위와 다를 경우 유량제어밸브(V)를 제어하는 유량계(28)와, 상기 로온조절계(26)에서의 설정치에 따라 제동기(damper)(D)를 제어하는 압력조절계(29)와, 실제 나가는 폐가스의 압력을 검출하여 제동기(D)를 제어하는 압력계(30)로 구성된다.
그리고, 가열대 열부하를 고려하면 입측인 1,2존이 가장 크고 후단으로 갈수록 작아지는 것을 알 수 있는데, 소재에 따라 열부하를 고려하지 않는다면 즉, 1존에서 8존까지 동일온도를 설정하는 플랫모드(Flat Mode)라면 1,2존 COG사용량이 후단에 비해 과다하게 된다.
이러한 영향을 방지할 수 있게 연산기(24)에 스텝. 역스텝, 플랫모드를 구성한다. 또한 만약 로온 측정온도계(21)의 이상으로 어느 한 존의 로온이 낮게 검출되거나 높게 검출된다면 해당 존의 COG 사용량에 큰 변동을 가져오며 스트립 온도조절계(23)의 외란으로 작용하므로 이를 방지하기 위해 운전자가 현상태를 유지하고 특정 존의 로온 설정치를 가감할 수 있는 보정기(25)를 구성한다.
이와같이 구성된 본 발명의 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치 및 방법에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 의한 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치의 구성도로서, 도 2를 참조하면, 방사온도계(22)에서 스트립의 온도를 검출하여 지시하고, 스트립온도조절계(23)에서 운전자가 설정한 스트립 온도 설정치와 상기 방사온도계(22)의 지시치와의 편차분에 대한 PID 연산결과를 출력한다.
도3은 본 발명에 의한 스트립 온도제어방법에서 연산기의 스트립 폭에 따른 연산단계의 흐름도로서, 도 3을 참조하여, 본 발명에 의한 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법에 대해서 설명하면, 먼저, 제1단계(31-32)에서는 스트립이 광폭이면, 운전자가 DDC 운전조작 패널에서 스텝모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 스텝모드 연산작용을 수행한다.
이 스텝모드 연산작용을 수행하는 제1단계에서는 하기 수학식 1에 의해서 연산기의 출력값을 결정한다.
여기서, TY: 연산기의 출력값, a : 스트립 온도조절계의 출력값, n: 존(zone)에 따른 변수
다음, 제2단계(33-34)에서는 스트립이 중간폭이며, 운전자가 플랫모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 플랫모드 연산작용을 수행한다.
이 플랫모드 연산작용을 수행하는 제2단계에서는 하기 수학식 2에 의해서 연산기의 출력값을 결정한다.
여기서, TY: 연산기의 출력값, a : 스트립 온도조절계의 출력값
그 다음, 제3단계(35-36)에서는 스트립이 소폭 또는 박물이면, 운전자가 역스텝모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 역스텝모드 연산작용을 수행한다.
이 역스텝모드 연산작용을 수행하는 제3단계에서는 하기 수학식 3에 의해서 연산기의 출력값을 결정한다.
여기서, TY: 연산기의 출력값, a : 스트립 온도조절계의 출력값, n: 존(zone)에 따른 변수
한편, 수학식 1 및 3에 있어서, 존(zone)에 따른 변수 n은 1,2존일 경우 2이고, 3,4존일 경우 4이고, 5,6존일 경우 6이고, 7,8존일 경우 8이다.
그리고, 제4단계에서는 로온 측정 온도계(21)의 이상발생시, 운전자의 조작에 의한 보정값을 제공하여 특정 존의 로온 설정치를 보정한다.
이 로온설정치의 보정값을 제공하여 로온설정치를 보상한믄 제4단계에서는 하기 수학식 4에 의해서 결정된다.
여기서, Kn: 1존에서 8존의 보정값, An: 연산기를 거친 실제값, a : 스트립 온도 조절계의 출력값
이와같이, 상기 연산기(24)의 최종 출력치로 1존(Zone)에서 8존(Zone)까지 각존의 로온이 로온조절계(26)에 설정된다. 상기 로온조절계(26)에서의 설정치에 따라 유량조절계(27)는 설정범위로 유량제어밸브(V)를 제어하고, 유량계(28)는 실제 들어가는 연료의 양을 검출하여 상기 설정범위와 다를 경우 유량제어밸브(V)를 제어하고, 상기 로온조절계(26)에서의 설정치에 따라 압력조절계(29)는 제동기(damper)(D)를 제어하고, 압력계(30)는 실제 나가는 폐가스의 압력을 검출하여 제동기(D)를 제어한다.
이하, 본 발명에 의한 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
[실시예]
광폭 스트립을 작업할 경우, 운전자는 DDC 운전조작 패널에서 스텝모드를 선택하고이에따라 연산기는 스트립 온도조절계에서 출력된 값이 800℃이고 소둔로 가열대의 1존의 로온을 설정할 경우, 상기 수학식 1에 의해서, TY = 800 - (8 - 2)20 = 680℃로 로온조절계에 1존의 로온을 설정한다.
상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 운전자의 수동작업에 따른 번거로움을 덜고, 자동으로 로온을 설정하여 스트립 온도를 제어할 수 있어 스트립 온도적중률을 높이고 스트립의 품질을 높이는 효과가 있다.
이상의 설명은 단지 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성과 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (7)

  1. 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치에 있어서, 가열대 출측에 설치되어 스트립의 온도를 검출하는 방사온도계(22)와, 상기 방사온도계(22)의 지시치와 사전에 설정한 스트립 온도 설정치와의 편차분에 대한 PID 연산결과를 출력하는 스트립온도조절계(23)와, 로온 측정 온도계(21)의 이상 발생시, 운전자 조작에 의한 특정 존의 로온설정치 보상치를 제공하는 보정기(25)와, 상기 보정기(25)의 보정치에 따라 특정 존의 로온 설정치를 보상하고, 상기 스트립온도조절계(23)의 출력값을 제어모드(스텝, 플랫, 역스텝모드)에 따라 연산하여 출력하는 연산기(24)와, 상기 연산기(24)의 최종 출력치로 1존(Zone)에서 8존(Zone)까지 각존의 로온이 설정되는 로온조절계(26); 실제 연료의 양을 검출하는 유량계(28); 상기 유량계(28)의 검출치와 상기 로온조절계(26)의 설정치와의 차이에 따라 유량제어밸브(V)를 제어하는 유량조절계(27); 실제 폐가스의 압력을 검출하는 압력계(30); 및 상기 압력계(30)의 검출치와 상기 로온조절계(26)의 설정치와의 차이에 따라 제동기(damper:D)를 제어하는 압력조절계(29); 를 구비하는 것을 특징으로 하는 소둔로가열대에서의 스트립온도 제어장치.
  2. 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법에 있어서, 스트립이 광폭이면, 운전자가 DDC 운전조작 패널에서 스텝모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 스텝모드 연산작용을 수행하는 제1단계(31-32); 스트립이 중간폭이면, 운전자가 플랫모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 플랫모드 연산작용을 수행하는 제2단계(33-34); 스트립이 소폭 또는 박물이면, 운전자가 역스텝모드 연산작용 스위치를 선택하여 연산기가 역스텝모드 연산작용을 수행하는 제3단계(35-36); 로온 측정 온도계의 이상발생시, 운전자의 조작에 의한 보정값을 제공하여 특정 존의 로온 설정치를 보정하는 제4단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스텝모드 연산작용을 수행하는 제1단계는 수학식, TY = a - (8 - n)20 (여기서, TY: 연산기의 출력값, a : 스트립 온도조절계의 출력값, n: 존(zone)에 따른 변수)에 의해 연산기의 출력값을 결정하는 것을 특징으로 하는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 플랫모드 연산작용을 수행하는 제2단계는 수학식, TY = a (여기서, TY: 연산기의 출력값, a : 스트립 온도조절계의 출력값)에 의해서 연산기의 출력값을 결정하는 것을 특징으로 하는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 역스텝모드 연산작용을 수행하는 제3단계는 수학식, TY = a + (8 - n)20 (여기서, TY: 연산기의 출력값, a : 스트립 온도조절계의 출력값, n: 존(zone)에 따른 변수)에 의해서 연산기의 출력값을 결정하는 것을 특징으로 하는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법.
  6. 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 존(zone)에 따른 변수 n은 1,2존일 경우 2이고, 3,4존일 경우 4이고, 5,6존일 경우 6이고, 7,8존일 경우 8인 것을 특징으로하는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 로온설정치의 보정값은 수학식, Kn = An - a (여기서, Kn: 1존에서 8존의 보정값, An: 연산기를 거친 실제값, a : 스트립온도 조절계의 출력값)에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어방법.
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