KR100368217B1 - 가속냉각강판의폭방향균일냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가속냉각 강판의 냉각방법에 관한 것이며, 그 목적은 강판의 가속냉각대에서 강판의 에지부를 따라 에지마스크량을 동적으로 설정하므로써 평탄도가 우수한 가속냉각 강판을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 압연완료된 강판(1)이 롤러테이블(6)상에 최초 인입되는 시점을 강판검출기(21)에 의해 검출하고 나서 인입된 강판(1)의 치수와 냉각조건을 기초로 에지마스킹량(EGM)을 구한 다음, 상기 롤러테이블의 가장자리(6a, 6b)로부터 강판의 양쪽 에지위치까지의 거리(Ledg, Redg)를 에지위치측정기(22)에 의해 일정 시간 간격으로 연속 측정하고, 이후, 상기 에지마스킹량(EGM)과 양쪽 에지위치측정값(Ledg, Redg)에 따라 좌, 우의 에지마스크의 설정위치(Lempos, Rempos)를 구한 후, 이를 통해 강판의 길이방향에 대한 에지위치를 추적하여 에지마스크의 설정시점(SETem)을 구하고, 이같이 구한 에지마스크의 설정시점(SETem)에 따라 모터(3a, 3b)에 의해 좌우 에지마스크(2a, 2b)를 구동하여 가속냉각강판을 폭방향으로 균일하게 냉각하는 방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

가속냉각강판의 폭방향 균일 냉각방법{A method for cooling accelerated cooling steel sheets having uniform mechanical properties along width direction}

본 발명은 가속냉각 강판을 폭방향으로 균일하게 냉각하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판의 가속냉각대에서 강판의 에지부를 따라 에지마스크량을 동적으로 설정하므로써 평탄도가 우수하도록 폭방향으로 균일하게 냉각을 하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가속냉각강은 우수한 강도와 인성을 요구하므로 가열공정에서는 초기 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하기 위하여 일반강보다 약 100~150℃정도 낮게 가열한다. 또한, 압연공정에서는 압연종료온도를 750~800℃까지 낮추는 제어압연을 실시하므로써 결정립이 길게 연신되어 변형대 증가로 인한 페라이트 핵생성 자리를 증가시킨다. 그리고, 냉각공정에서는 냉각속도를 5℃/초 이상으로 관리하므로써 결정립 성장 억제와 저온 변태조직을 얻는 강제수냉을 실시하고 있다.

따라서, 가속냉각강은 압연공정에서 저온압연에 따른 냉각시간 증가에 의해 3면으로 열이 방출되는 폭방향 에지부의 온도는 도1a에서처럼, 폭방향 중앙부의 온도에 비해 더 낮아지게 된다. 특히, 냉각공정에서 강제수냉에 의해 폭방향으로 흐르는 강판 상부의 체류수가 발생하므로 양 에지부의 온도는 폭방향 중앙부에 비해 더욱 낮아지게 되어 폭방향의 온도 불균형 현상은 더욱 심화되게 된다.

이러한 폭방향의 온도 불균일은 도1b에 나타난 바와 같이, 강판내에 잔류응력을 증가시켜서 냉각종료후 양 에지에 웨이브(wave)가 발생하는 등 변형의 문제가 발생하게 된다. 도1c는 가속냉각 강판(1)의 에지에 웨이브가 발생되어 판형상이 변형된 모습을 보여주고 있다.

한편, 종래에는 이같은 문제점을 개선하기 위하여 도2와 같은 냉각장치(10)를 통해 강판의 폭에서 일정거리만큼 냉각수가 분사되지 않도록 냉각수 분사영역을 가리는 소위 에지마스킹(edge masking)방법을 실시해 왔다. 이 방법은 도2에 도시된 바와 같이, 롤러테이블(6)로부터 이송된 강판(1)의 양끝을 상하 대칭되어 위치한 에지마스크(2a, 2b, 2a', 2b')에 의해 가림으로써 냉각수단(4, 4')로부터 살수되는 냉각수(5, 5')가 강판의 에지부에서 차단되도록 하여 강판의 폭방향으로의 냉각을 균일하게 하는 것이다.

상기 에지마스크는 강판의 종류에 따라 임의의 설정값대로 모터(3a, 3b, 3a', 3b')에 의해 좌우 이동되도록 구성된다. 보통 도2의 에지마스크(2a, 2b, 2a', 2b')의 위치는 도3a와 같이, 롤러테이블(6)의 양끝(6a, 6b)를 기준으로 해서 판폭방향으로 냉각수의 분사영역을 가리는 에지마스킹량이 폭방향 좌우측이 동일한 값이 되도록 설정해 왔다. 그러나, 상기 방법도 도3b 또는 도3c와 같이, 압연완료후에 강판의 중심선이 롤러테이블(6)의 중심선과 틀어지거나 혹은 도3d와 같이, 강판의 형상이 평면상에서 좌우로 활모양으로 휘거나 또는 도3e, f와 같이, 강판의 폭이 길이방향에 걸쳐서 서로 다른 경우 등이 발생하게 된다. 이러한 현상이 발생됨에도 종전처럼 에지마스킹을 실시하는 경우 의도했던 강판의 균일냉각을 위한 마스킹량과는 차이가 발생하거나 강판에 대한 좌우의 마스킹량이 서로 다른 경우도 발생한다. 따라서, 강판의 폭방향 온도불균일 현상은 해소되지 않아서 결국은 도 1과 같이, 냉각완료후에 폭방향 온도 불균일에 기인한 잔류응력에 의해 강판에 웨이브 변형이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은 압연완료후의 강판이 직사각형의 형상이 아닌 경우 혹은 강판이 가속냉각 설비로 이송중에 판의 중심선이 롤러테이블의 중심선과 차이가 발생하는 경우에도 롤러테이블의 가장자리에서 강판의 폭방향 양끝단이 위치하는 거리를 연속 측정하고, 양 에지측정위치를 추적하여 에지마스킹을 설정하므로써 폭방향 온도편차를 감소시켜 강판의 변형을 방지할 수 있는, 강판의 에지추적에 의한 가속냉각 강판의 폭방향 균일냉각방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1a는 가속냉각 강판의 폭방향에 따른 온도분포도

도1b는 도1a에 상응하는 강판의 응력분포도

도1c는 가속냉각 강판이 냉각된 후 판변형을 보이는 모식도

도2는 종래의 가속냉각강판 제조용 냉각장치의 구성도

도3a 내지 도3f는 도2의 냉각장치의 냉각대에서 냉각되는 가속냉각강판의 다양한 패턴을 설명하기 위한 모식도

도4는 본 발명에 부합되는 냉각장치의 구성도

도5는 본 발명의 냉각방법에 대한 순서도

도6은 본 발명에 따른 냉각패턴을 설명하기 위한 모식도

도7a는 종래의 방법에 의해 냉각된 가속냉각강판의 각 위치별 강판의 폭방향으로의 온도분포를 보이는 그래프

도7b는 본 발명에 의해 냉각된 가속냉각강판의 각 위치별 강판의 폭방향으로의 온도분포를 보이는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ........ 강판 2 ........ 에지마스크

3 ........ 구동모터 4 ........ 냉각수단

5 ........ 냉각수 6 ........ 롤러테이블

10, 20 ... 냉각장치 21 ....... 강판검출기

22 ....... 에지위치측정기 23 ....... 구동부

24 ....... 제어부

상기 목적달성을 위한 본 발명은 압연완료된 강판을 냉각롤러테이블상에 인입하고, 상기 압연강판의 양쪽 에지부에 마스크를 설정한 다음, 상기 에지마스크가 설정된 강판을 냉각함을 포함하여 구성되는 가속냉각강판 제조방법에 있어서,

상기 압연완료된 강판이 롤러테이블상에 이송되어 최초 인입되는 시점을 검출하는 단계;

상기 인입된 강판의 두께(t), 넓이(w), 냉각개시온도(sct), 및 냉각속도(cr)를 기초로 수학식1을 이용하여 에지마스킹량(EGM)을 구하는 단계;

상기 롤러테이블의 가장자리로부터 강판의 양쪽 에지위치까지의 거리(Ledg, Redg)를 일정 시간 간격으로 연속 측정하는 단계;

수학식1에서 구한 에지마스킹량(EGM)과 양쪽 에지위치측정값(Ledg, Redg)에 따라 수학식2, 3을 이용하여 임의의 위치(i)에서 좌, 우의 에지마스크의 설정위치(Lempos, Rempos)를 구하는 단계;

수학식2, 3에서 구한 좌, 우 에지마스크의 설정위치(Lempos, Rempos)를 에지위치측정값(Ledg, Redg)에 대응되도록 기억시키는 단계;

강판의 길이방향에 대한 에지위치를 추적하여 에지마스크가 설정되도록 수학식4를 이용하여 에지마스크의 설정시점(SETem)을 구하는 단계; 및

상기와 같이 구한 에지마스크의 설정시점(SETem)에 따라 좌우 에지마스크를 설정하는 단계; 를 포함하여 구성되는 가속냉각 강판의 폭방향 균일 냉각방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통하여 상세히 설명한다.

도4는 본 발명에 부합되는 장치의 구성도로서, 크게 롤러테이블(6), 에지마스크(2), 강판검출기(21), 에지위치측정기(22), 구동부(23) 및 제어부(24)를 포함하여 구성된다.

상기 롤러테이블(6)은 다수개의 롤러가 마련되어 압연이 완료된 강판(1)을 냉각장치(20)로 이송하도록 구성된다.

또한, 상기 에지마스크(2)는 임의의 설정값에 따라 구동부(23)의 신호에 의해 제어되는 모터(3a, 3b)를 통해 강판의 폭방향으로 왕복이동하며 강판에 살수되는 냉각수를 차단하게 된다.

상기 강판검출기(21)은 롤러테이블(6)의 상부에 위치하여 강판이 인입되면 제어부(24)에 신호를 보내게 된다.

또한, 상기 에지위치측정기(22)는 상기 인입되는 강판이 롤러테이블상을 진행하면서 상기 롤러테이블의 가장 자리(6a, 6b)를 기준으로 하여 이로부터 강판의 폭방향 양끝단까지의 거리(Ledg, Redg)를 측정한다.

이하, 상기 냉각장치(20)를 이용한 본 발명의 냉각방법을 상세히 설명한다.

본 발명은 통상의 냉각장치와는 달리, 압연이 완료된 강판(1)이 롤러테이블(6)로 이송되면, 롤러테이블의 가장 자리(6a, 6b)에서 강판의 폭방향 양끝단 위치하는 거리(Ledg, Redg)를 측정하는 방식으로 강판의 에지 위치를 추적하여 에지마스킹량을 설정하므로써 도3b 내지 도3f와 같은 현상에 대하여도 강판의 폭방향으로 균일하게 냉각하는 방법을 제공한다. 도5는 본 발명의 냉각방법을 순차적으로 보이고 있다.

우선, 본 발명은 강판검출기(21)에 의해 강판(1)이 최초 인입된 시점이 검출되면, 이 검출신호를 받은 제어부(24)에서는 사전에 준비된 조업정보, 즉 강판의 두께(t), 폭(w) 및 냉각개시온도(sct), 냉각속도(cr)의 냉각조건을 고려하여 조업실적의 중회귀분석에 의해 에지마스킹량(EGM)을 구한다. 즉, 조업실적중 폭방향 온도편차와 판 웨이브변형과의 관계에서 에지마스크 설정량(EGM)을 종속변수로 하고, 강판의 두께(t), 폭(w), 냉각개시온도(sct) 및 냉각속도(cr)를 독립변수로 하여 중회귀분석을 실시하여 구한다. 도출된 회귀식은 수학식1과 같다.

EGM~=~a~+~b~×t~+~c~×~w~+~d~×~sct~+~e~×~cr

단, a, b, c, d, e는 회귀계수이다.

각 계수는 실험결과 a: 65~75, b: -1.3~-1.2, c: 0.02~0.03, d: 0.2~0.3, e: 3.5~4.5이 적정한 값으로 조사되었다.

그 다음, 상기 강판(1)이 에지위치측정기(22)에 도달하면 강판의 양쪽 에지가 롤러테이블의 가장자리(6a, 6b)로부터 떨어진 거리(Ledg, Redg)를 일정시간 간격으로 연속측정하고, 이 값을 제어부(24)에 실시간으로 보낸다. 이때, 측정시간은 0.1초가 적당하다.

상기 에지위치측정기(22)에서 측정된 양쪽 에지의 위치를 받은 제어부(24)는 이 값을 내부의 기억수단에 기억시킨다. 그리고 기억된 양쪽 에지의 위치값은 초기값으로 하여 임의의 시점i에서 상기 에지의 측정위치값(Ledg, Redg)에 대응하는 좌, 우 에지마스크(2a, 2b)의 설정위치(Lempos, Rempos)를 수학식2, 3을 이용하여계산하여 각 에지 위치 측정값에 대응되도록 표1과 같이, 내부의 기억수단에 저장한다.

Lempos(i)~= L edg(i)~+~EGM

Rempos(i)~=~Redg(i)~+~EGM

Ledg1	Ledg2	Ledg3	.......	Ledgi	......	Ledgn
Redg1	Redg2	Redg3	.......	Redgi	......	Redgn
Lempos1	Lempos2	Lempos3	.......	Lemposi	......	Lemposn
Rempos1	Rempos2	Rempos3	.......	Remposi	......	Remposn

다음에는 강판(1)의 에지를 측정한 위치와 이 위치에 대하여 설정하고자 하는 냉각위치는 강판이 진행하는 동안 서로 다르므로 진행강판의 속도(V), 에지위치측정기(22)의 위치와 에지마스크(2a, 2b)사이의 거리(LEN) 및 에지마스크의 설정지연시간(td)를 고려하여 에지마스크의 설정시점(SETem)을 구한다. 상기 에지마스크의 설정시점은 각 에지측정값, 즉 Ledg(i) 및 Redg(i)에 대응되는 강판의 길이방향의 위치, 즉 Lempos(i) 및 Rempos(i)를 찾아서 마스크(2a, 2b)가 설정되도록 수학식4를 이용하여 구한다.

SETem(i)~=~LEN~/~V~-~td

이후, 본 발명은 수학식4에서 구한 에지마스크의 설정시점이 되면,구동부(23)에 설정지시를 하고, 구동부(23)에서는 좌우의 모터(3a, 3b)를 구동시켜 에지마스크(2a, 2b)를 작동시킨다. 이때, 하부에 설치되어 있는 에지마스크(2a', 2b')의 모터(3a', 3b')는 상부의 모터(3a, 3b)와 동시에 작동되도록 구성됨이 바람직하다.

이같은 방식으로 강판의 각 에지 위치를 실시간으로 계속 추적하고, 각 측정위치에 대응되도록 에지마스크를 설정하면 각 에지마스킹량은 도6과 같이, 강판의 머리부분까지 일정한 값이 설정된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

가속냉각재중에서 표2와 같은 조건을 갖는 강판에 대해 본 발명 사용 전, 후 강판의 위치별 폭방향온도분포가 도7a 및 도7b에 나타나 있다.

강판의 치수(mm)	냉각조건	판형상(mm)
두께	폭	냉각개시온도	냉각종료온도	냉각속도	캠버	폭편차
21.0	300	780℃	550℃	7℃/초	30	15

도7a에 나타난 바와 같이, 종래의 경우 압연완료된 강판의 형상이 평면상에서 좌, 우로 휘거나, 강판의 폭이 길이방향에 걸쳐 동일하지 않거나, 혹은 강판의 중심선이 롤러테이블의 중심선과 틀어지는 현상 등에 의해 강판이 가속냉각장치에서 진행되는 동안 강판의 선단부, 중앙부 및 끝부에서 폭방향으로 온도분포가 중심부와 에지부에 큰 차이를 보이고 있었다.

반면 실제 강판의 에지위치를 추적하여 각 측정치에 해당하는 위치별로 에지마스크를 설정하여 냉각한 본 발명의 경우 도7b와 같이, 강판의 폭방향 온도편차가 길이방향에 걸쳐서 현저히 개선됨을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 압연완료된 강판의 형상이 평면상에서 좌, 우로 휘거나, 강판의 폭이 길이방향에 걸쳐 동일하지 않거나, 강판의 중심선이 롤러테이블의 중심선과 틀어져서 가속냉각설비에 진입해도 실제 강판의 에지위치를 추적하여 각 측정치에 해당하는 위치별로 에지마스크를 설정하여 냉각하므로써, 강판의 폭방향 온도편차가 길이방향에 걸쳐서 현저히 개선되며, 냉각종료후의 웨이브변형방지에 의한 판 형상개선에 큰 기여를 하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 압연완료된 강판을 냉각롤러테이블상에 인입하고, 상기 압연강판의 양쪽 에지부에 마스크를 설정한 다음, 상기 에지마스크가 설정된 강판을 냉각함을 포함하여 구성되는 가속냉각강판 제조방법에 있어서,

   상기 압연완료된 강판이 롤러테이블상에 이송되어 최초 인입되는 시점을 검출하는 단계;

   상기 인입된 강판의 두께(t), 넓이(w), 냉각개시온도(sct), 및 냉각속도(cr)를 기초로 하기 수학식1을 이용하여 에지마스킹량(EGM)을 구하는 단계;

   [수학식 1]

   EGM~=~a~+~b~×t~+~c~×~w~+~d~×~sct~+~e~×~cr

   (단, a, b, c, d, e는 회귀계수이다.)

   상기 롤러테이블의 가장자리로부터 강판의 양쪽 에지위치까지의 거리(Ledg, Redg)를 일정 시간 간격으로 연속 측정하는 단계;

   수학식1에서 구한 에지마스킹량(EGM)과 양쪽 에지위치측정값(Ledg, Redg)에 따라 하기 수학식2, 3을 이용하여 임의의 위치(i)에서 좌, 우의 에지마스크의 설정위치(Lempos, Rempos)를 구하는 단계;

   [수학식 2]

   Lempos(i)~= L edg(i)~+~EGM

   [수학식 3]

   Rempos(i)~=~Redg(i)~+~EGM

   수학식2, 3에서 구한 좌, 우 에지마스크의 설정위치(Lempos, Rempos)를 에지위치측정값(Ledg, Redg)에 대응되도록 기억시키는 단계;

   강판의 길이방향에 대한 에지위치를 추적하여 에지마스크가 설정되도록 하기 수학식4를 이용하여 에지마스크의 설정시점(SETem)을 구하는 단계; 및

   [수학식 4]

   SETem(i)~=~LEN~/~V~-~td

   (단, LEN은 에지마스크 사이의 거리, V는 진행강판의 속도, td는 에지마스크의 설정지연시간)

   상기와 같이 구한 에지마스크의 설정시점(SETem)에 따라 좌우 에지마스크를 설정하는 단계; 를 포함하여 구성되는 가속냉각강판의 폭방향 균일 냉각방법.