KR100543629B1 - 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어장치 및 방법 - Google Patents

열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 발명은 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어장치 및 방법에 관한 것으로, 마무리압연을 마친 스트립을 냉각하는 과정에서 목표하는 강판 재질 확보에 필요한 수냉 및 공냉제어를 고속의 압연속도와 동기시켜 제어하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 구동 모터에 의해 높이조절이 가능하게 설치되는 다수 개의 상, 하부레벨러(20,21)와; 상기 각 레벨러를 상하 방향으로 이동시키는 레벨러 가이드(22)와; 스트립(8)의 진행속도와 온도를 각각 측정하는 속도계(23) 및 온도계(9)와; 상위 컴퓨터의 압연속도 지시값과 상기 속도계 및 온도계의 실측정값을 읽어 들여 상기 상,하부레벨러(20,21)의 높이방향 위치와 레벨러 가이드(22)의 구동 스트로크(stroke), 냉각제어 개시 및 종료위치를 계산하고 설정하는 콘트롤 시스템(24)을 포함하는 냉각제어장치 및 그에 의한 제어방법을 제공하여, 써멀 런-다운의 발생량을 줄이고 강판 길이방향으로 균일한 기계적 성질을 갖는 제품을 생산하며 고속압연을 통한 생산성 향상과 경사가열에 따른 연료사용량 증가 방지 및 향후 마무리압연 공정 전단에 설치될 바-히터 사용전력량 저감을 통해 에너지 절감이 가능하게 한다.
열연강판, 고속압연, 냉각, 공냉, 수냉

Description

열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어장치 및 방법{cooling control system for milling by high velocity of strip}
도 1은 열간압연공정의 개략도이며, 본 고안의 적용대상 공정도
도 2는 ROT 상에서의 냉각이력 제어에 의한 스트립의 조직변화도
도 3은 마무리압연 공정에서의 통상적인 압연속도 패턴
도 4a은 통상압연 및 경사가열 Bar의 조압연 후면의 길이방향 온도분포도
도 4b는 통상압연 및 경사가열 스트립의 마무리압연 후면의 길이방향 온도분포도
도 5는 ROT 상에서의 수냉과 공냉과정의 냉각이력 제어에 대한 종래의 방식
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉각 제어장치의 구성 및 그 냉각제어의 초기상태도
도 6b는 본 발명의 메인(main) 제어 상태도
도 7a와 도 7b는 본 발명의 작용에 대한 제어개념 정의도
도 8a은 본 발명의 작용에 의한 스트립의 냉각시간 변화
도 8b은 본 발명의 작용에 의한 스트립의 냉각길이 변화
도 8c은 본 발명의 작용에 의한 스트립의 설정 가능한 압연속도 변화
도 9은 본 발명의 작용을 위한 상/하부 레벨러의 설정높이 결정개념 정의도
도 10은 스트립의 압연속도 변화에 따른 본 발명의 상/하부 레벨러의 높이 변화
도 11은 코일 전체길이에 대하여 압연속도 변화에 따른 상/하부 레벨러의 높이 변화
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 가열로 2 : 슬라브
3 : 조압연 4 : 바
5 : 마무리 압연공정 6 : 런아웃테이블(ROT)
7 : 라미나 플로우 8 : 스트립
9 : FDT(온도계) 10 : 권취온도
11 : 권취기 12 : 핫 코일
13 : ROT 공정 14 : 마무리압연기
15 : 냉각이력 20 : 상부레벨러
21 : 하부레벨러 22 : 레벨러 가이드
23 : 속도계 24 : 콘트롤 시스템
26 : FET(온도계) 27 : 제어 포인트
28 : 가속구간 29 : 감속구간
30 : 초기속도 31 : 등속압연
32 : 저속패턴:
본 발명은 압연속도를 고속으로 유지하면서도 스트립을 목표하는 온도로 냉각하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마무리압연을 마친 스트립을 냉각하는 과정에서 강판이 목표하는 재질 확보에 필요한 수냉 및 공냉제어를 고속의 압연속도와 동기시켜 제어할 수 있도록 강판의 주행방향과 평행하게 배열된 다수 개의 상하부 레벨러를 설치하고, 임의의 온도에서 수냉과 공냉 시간을 실시간으로 제어함으로써 열연강판의 재질 확보와 생산성 향상, 열간상태에서의 형상교정을 가능하게 하는 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 열간압연 공정의 일반적인 개략도로서, 가열로(Reheating Furnace, 1)에서 목표하는 온도까지 가열된 슬라브(slab, 2)를 조압연(Roughing Mill, 3) 공정에서 임의의 온도(Roughing mill Delivery Temperature, RDT;25)를 갖는 바(Bar, 4) 형태로 압연하여 마무리압연(finishing Mill, 5)공정으로 보내고, 마무리압연기(14)에서 목표하는 온도(Finishing mill Delivery Temperature, FDT;9)로 압연된 스트립(8)은 다음 공정인 권취기(Down Coiler, 11)로 이송된다. 이송된 스트립(8)은 원하는 재질확보를 위한 냉각이력(15) 제어패턴 준수를 위하여 런-아웃 테이블(Run Out Table, ROT;6) 상에서 냉각설비인 라미나 플로우(Lamina Flow, 7)를 이용해 공냉과 수냉을 반복하는 제어냉각 또는 수냉 단독의 통상냉각을 실시하여 목표하는 권취온도(Coil Temperature, CT;10)를 확보하고 권취기(11)에 두루마리 형태의 핫코일(Hot Coil, 12)로 권취된다. 본 발명의 적용대상 공정인 도 1의 ROT 공정(13)에 도시된 바와 같이 마무리압연기(14)에서 추출된 스트립(8)은 FDT(9)를 맞추기 위하여 임의의 속도로 연속적인 압연작업을 통해 700-900oC 근처에서 목표 두께와 폭을 갖는 스트립(8)을 만들며, 수냉과 공냉의 냉각이력(15) 제어구간인 ROT 공정(13)으로 진행되면서 200-700oC 까지 냉각되어 철강제품으로서의 기계적 성질을 갖는다.
도 2는 ROT 공정(13)에서의 냉각이력(15) 제어에 따른 스트립(8)의 조직변화(16)를 나타낸 것이다. 상기 마무리 압연기를 통과한 열연 강판은 공냉과 수냉의 냉각이력(15) 제어 패턴에 따라 그 재질이 결정된다. 이를 위해서 ROT 공정(13)에서는 마무리 압연(5)공정의 속도를 일정수준 이하로 제한하거나 등속도로 압연을 함으로써 목표하는 재질 온도를 맞추게 된다. 그러므로 정상적인 압연기의 압연 속도 능력보다 낮추어야 되는 것으로 알려져 있다. 이러한 방법은 주로 자동차용 강판을 생산하기 위한 방법으로 활용되고 있으며, 스트립(8)이 공기 중에 노출된 상태에서의 유지시간을 일정시간 이상 확보하기 위해 마무리압연(5)공정의 속도를 저속의 등속도로 제한한다.
도 3은 마무리압연(5) 공정에서의 통상적인 압연속도 패턴을 예시한 것으로, 정상적인 경우에는 스트립(8)이 마무리압연기(14)에 진입된 이후 각각의 제어포인트(27)를 통과하면서 가속구간(28)과 감속구간(29) 제어를 통해 압연속도를 변화시키면서 코일(Coil)을 생산하지만, 자동차용 강판을 포함한 몇 개의 강판들에 대해서는 가속이 전혀 없는 마무리압연기(14)로의 진입 초기속도(30)의 압연작업인 등 속압연(31)을 하거나, 통상압연 대비 저속패턴(32)으로 압연작업을 한다.
문제는 마무리압연(5)공정의 속도를 일정치 이하로 제한하게 되면 생산성이 떨어지고 마무리압연(5)공정의 입측에서의 바(4)의 써멀 런-다운(Thermal Run Down) 정도가 증가하여 FDT(9) 확보가 곤란하게 된다. 이로 인해 제품이 요구하는 기계적 성질의 확보가 어렵고 써멀 런-다운으로 인한 바(4) 테일(Tail)부의 온도저하로 인하여 마무리압연기(14)의 통판성이 불안정해져 강판의 두께와 폭 등의 불량원인이 된다고 알려져 왔다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 종래에는 다음과 같이 대응하였다.
가열로(1)에서부터 슬라브(2)의 길이방향으로 경사가열을 적용하여 바(4) 테일부의 온도를 통상압연 슬라브(2)의 테일부 온도 대비 일정량 상승시키고, 슬라브(2) 중량을 소(小)중량으로 설계해 바(4)가 마무리압연기(14)의 입측에서 체류하는 시간을 줄임으로써 써멀 런-다운으로 인한 마무리압연(5) 입측온도(Finishing mill Entry Temperature, FET;26) 저하를 보상하였다. 상기와 같은 압연 선행 조건을 마련한 다음 마무리 압연(5)공정의 속도를 통상압연 대비 저속패턴(32)이나 등속압연패턴(31)으로 설정하여 ROT(6) 상에서 냉각이력(15) 제어를 함으로 강판의 목표재질 온도를 확보하였던 것이다.
도 4a 및 도 4b는 경사가열을 적용한 것과 적용하지 않은 슬라브(2) 간의 길이방향 온도분포를 비교한 것으로, 도 4a는 바(4)의 조압연(3)공정의 후면온도(25)를 비교한 것이고, 도 4b는 마무리 압연(5)공정의 후면의 스트립(8) 온도(9)를 비교한 것이다.
도 5는 ROT(6) 상에서의 수냉과 공냉의 냉각이력(15) 제어에 대한 종래의 방식을 나타낸 것이다. 그림에서 보듯이 마무리압연기(14)에서 추출된 스트립(8)은 1차 수냉구간(17)에서 강제 수냉과정을 거쳐 임의의 온도까지 냉각시킨 후 공냉구간(18)에서 일정시간 공냉시키고 2차 수냉구간(19)에서 강제 수냉을 행하는 냉각이력(15) 제어패턴이다.
그러나 상기의 대응 방법들에는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 경사가열을 통한 바(4) 테일부의 온도 확보 방법이다. 강판의 길이방향 온도분포는 가열로(1)에서의 가열정도와 체류시간, 조압연(3)공정에서의 작업패턴에 따라 바(4)의 선단부에서 미단부까지 다양한 패턴을 갖게 된다. 또한 가열로(1)에는 30 매 전후의 슬라브(2)가 연속해서 체류하고 있고, 각각의 연소구간에는 10 매 내외의 슬라브(2)가 서로 인접되어 있기 때문에 한 개의 분위기온도로 10 매 내외의 슬라브(2)가 동시 가열이 된다. 특히, 슬라브(2)가 가열로(1)에서 체류하는 시간이 길어지면 가열부하의 감소와 열유동으로 인한 영향으로 가열로(1)의 폭방향, 길이방향의 분위기온도 분포가 균일한 평형 상태가 되어 슬라브(2)의 선단부 온도가 필요 이상으로 가열되게 된다. 결국 고속으로 ROT 공정(13)을 통과하는 스트립(8)의 이동속도와 길이를 고려하여 경사가열 정도와 시간을 결정하고 제어하는 것은 거의 불가능하며, 대개의 경우 슬라브(2)의 선단부 온도 상승으로 인한 압연속도의 저하 및 2차 스케일 발생량 증가 등의 추가적인 문제를 발생시키게 된다. 이러한 이유로 대다수의 경우에 있어 길이방향으로 불균일한 온도 분포를 가진 상태로 스트립(8)이 냉각설비를 통과하게 되며, 불균일한 기계적 성질을 갖는 강판의 생산과 경사가열로 인한 에너지 사용량 증가를 유발시킨다.
둘째, 슬라브(2)의 중량을 작게하여 바(4)가 마무리압연(5)공정 입측에서 체류하는 시간을 줄임으로써 테일부의 온도를 확보하는 방법에 대한 문제점이다. 이 방법은 압연속도가 늦기 때문에 작업가능 중량을 한정시키는 것으로, 정확하게는 기술적인 대응은 아니다. 즉, 마무리압연(5)공정 입측에서의 체류시간과 바(4)의 상태에 따른 테일부의 온도 저하량 규명이 명확하지 않을 뿐만 아니라 슬라브(2)의 중량을 제한함으로써 단위시간당 작업할 강판의 수가 늘어나고, 강판과 강판 사이에 생기는 비가동 작업시간이 증가하면서 생산성을 떨어뜨리는 문제를 일으킨다.
셋째, 강판의 목표재질 확보를 위해 마무리압연(5)공정 속도를 통상압연 대비 저속패턴(32)이나 등속압연패턴(31)으로 관리하는 문제점이다. 이 경우는 바(4)의 압연속도를 낮추는 만큼 마무리압연기(14)에서의 단위시간당 압연중량이 감소되면서 생산성이 저하되고, 더불어 바(4) 테일부 온도가 저하되는 만큼 마무리압연(5)공정 입측온도(26) 또한 전반적으로 상승시킬 필요성이 생긴다. 즉, 생산능력의 저하와 에너지 소비가 그 만큼 늘어나는 문제가 발생되는 것이다.
따라서 본 발명은 상기의 여러가지 문제점들을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 마무리압연을 마친 스트립을 냉각하는 과정에서 강판이 목표하는 재질 확보에 필요한 수냉 및 공냉제어를 고속의 압연속도와 동기시켜 제어할 수 있도록 강판의 주행방향과 평행하게 배열된 다수개의 상하부 레벨러를 설치하고, 임의의 온도에서 수냉과 공냉 시간을 실시간으로 제어하는 제어 시스템을 마련함으로써 써멀 런-다운의 발생량을 줄이고 강판 길이방향으로 균일한 기계적 성질을 갖는 제품을 생산하며 고속압연을 통한 생산성 향상과 경사가열에 따른 연료사용량 증가 방지 및 향후 마무리압연(5) 공정 전단에 설치될 바-히터 사용전력량 저감을 통해 에너지 절감이 가능한 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 열연 강판을 냉각하는 냉각 제어장치에 있어서, 스트립(8)의 진행 높이보다 낮은 위치에 설치되며 구동 모터에 의해 높이조절이 가능한 다수 개의 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)와; 상기 구동모터에 의해 상기 각 레벨러를 상하 방향으로 이동시키는 레벨러 가이드(22)와; 마무리압연기(14)를 통과한 스트립(8)의 진행속도와 온도를 각각 측정하는 속도계(23) 및 온도계(9)와; 상위 컴퓨터의 압연속도 지시값과 상기 속도계(23)의 실측정값, 상기 온도계(9)의 실제 온도을 읽어 들여 상기 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치와 레벨러 가이드(22)의 구동 스트로크(stroke), 그리고 냉각제어 개시위치 및 종료위치를 계산하고 설정하는 콘트롤 시스템(24)을 포함하여 구성되는 열연 강판의 고속압연을 위한 냉각제어장치를 제공한다.
또한 본 발명은 열연 강판을 냉각하는 냉각제어방법에 있어서, 압연진행 방향과 평행하게 설치되는 한 개 이상의 패스라인 가변용 레벨러와, 그 레벨러의 높이를 조정하는 가이드, 압연속도에 따라 레벨러 가이드의 구동 스트로크를 계산하고 설정하는 제어시스템을 이용하여 강판의 패스라인을 조정하여 강판의 냉각길이, 냉각시간, 압연속도, 냉각높이를 제어하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어방법을 제공한다.
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 의한 냉각 제어장치의 구성 및 그 냉각제어의 초기상태도로서, 스트립(8)의 진행 높이보다 낮은 위치에 설치되며 구동 모터에 의해 높이 조절이 가능한 다수 개의 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21), 상기 구동모터에 의해 상기 각 레벨러를 상하 방향으로 이동시키는 레벨러 가이드(22), 마무리압연기(14)를 통과한 스트립(8)의 진행속도를 측정하는 속도계(23) 및 상기 스트립(8)의 온도를 측정하는 온도계(9), 상위 컴퓨터의 압연속도 지시값과 상기 속도계(23)의 실측정값, 상기 스트립(8)의 실제 온도을 읽어 들여 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치와 레벨러 가이드(22)의 구동 스트로크(stroke), 그리고 냉각제어 개시위치 및 종료위치를 계산하고 설정하는 콘트롤 시스템(24)을 제공함으로써 본 발명 장치의 구성을 완료하게 된다.
도 6b는 본 발명에 의한 메인(main) 제어 상태도이다. 강판의 냉각이력(15) 제어패턴과 필요 냉각시간이 상위계산기로부터 설정되면 본 발명의 콘트롤 시스템(24)에서는 최대의 냉각시간을 계산하여 강판의 필요 냉각시간 확보 조건에서 설정 가능한 마무리압연(5)공정의 상한 속도를 결정한다. 이후 스트립(8)이 본 발명의 제어 준비위치를 통과하는 신호(signal)가 발생되면 상부레벨러(20)는 스트립(8)의 진행 높이보다 바로 위쪽으로 이동하고, 하부레벨러(21)는 초기 위치에서 메인제어를 위한 준비상태가 된다.
곧이어 냉각제어 구간으로 진입한 스트립(8)을 콘트롤 시스템(24)에서 결정한 최대의 압연속도 범위내에서 마무리압연(5)공정의 속도패턴에 따라 ROT(13) 공정을 고속으로 통과하게 되는데, 이때 ROT 공정(13) 선단에 위치한 온도계(9)와 속도계(23)를 이용해 스트립(8)의 길이 방향 온도와 속도를 실시간으로 측정하고, 측정된 실적을 콘트롤 시스템(24)에 전송하여 본 발명의 냉각제어 개시위치와 종료위치, 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치, 레벨러 가이드(22)의 구동 스트로크를 결정하여 본 발명의 냉각제어장치를 구동한다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 작용은 다음과 같다.
먼저, 스트립(8) 선단부가 권취기(11)에 물리면 본 발명의 제어가 실행되어 스트립(8)의 온도변화에 따른 압연속도의 변화에 맞추어 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)를 상하로 이동시키면서 목표하는 재질 확보에 필요한 냉각이력(15) 제어패턴을 추종한다. 2차 제어는 스트립(8)의 테일부가 마무리압연(5)공정을 끝낼 시점에 압연속도가 감속패턴으로 전환되는데, 이 시점의 압연속도에 맞추어 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치가 바뀌면서 스트립(8)의 테일부가 압연방향 최종의 레벨러를 완전히 빠져 나가기까지 최종 레벨러가 스트립(8)에 일정한 장력을 부여하여 스트립(8) 테일부에서 겹침현상이 발생되지 않도록 제어한 후 본 발명의 작용을 종료하고, 초기상태의 위치로 복귀되어 다음 작업을 대기하게 된다.
본 발명에서의 속도계(23)의 역할은 상위계산기에서 수신한 압연속도와 실제 압연속도 간의 오차를 확인하여 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치를 보상 제어하는 것이며, 온도계(9)는 냉각제어 개시위치와 종료위치를 실시간으로 보상제어 하는데 사용된다.
본 발명에 의한 스트립(8)의 냉각이력(15) 제어방식으로는 ROT(6) 공정 상에서 수냉과 공냉 및 수냉을 번갈아 행하는 스탭쿨링(Step Cooling, 제어냉각) 이외에 수냉단독의 통상냉각 방식에도 사용될 수 있다. 본 발명은 ROT 공정(13)의 설비사양 대비 실제의 냉각 길이가 확장됨으로써 종래의 압연속도 대비 증가된 압연속도에 의해 ROT 공정(13)에서의 냉각이력(15) 제어가 가능하며, 재질 확보에 필요한 다양한 냉각이력(15) 제어패턴에 맞추어 종래 대비 향상된 ROT 공정(13)의 냉각능력을 얻을 수 있다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 작용에 관하여 정의한 개념도로서, 스트립(8)의 진행 방향과 평행하게 설치된 한 개 이상의 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 가동 개수에 따른 효과를 알아보기 위한 것으로, 아래 그림을 이용하여 본 발명의 작용에 따른 종래 냉각제어 구간에서의 스트립(8)의 길이변화에 따른 냉각시간과 압연속도의 변화, 그에 따른 종래 대비 생산능력의 상승 효과를 알아 본다.
Figure 112003026326916-pat00001
S1 = s11 + s12 + s13 + s14
Figure 112003026326916-pat00002
S0 : 상/하부 레벨러 사용 전의 냉각구간에서의 스트립의 길이
S1 : 상/하부 레벨러 사용 후의 냉각구간에서의 스트립의 길이
h : 상/하부 레벨러의 높이방향 위치
xi : 상/하부 레벨러 간 길이방향 간격 (i = 1~4)
본 발명의 작용에 의한 결과를 보면 다음과 같다.
속도를 V0 mpm(meter/minute)으로 가정하고, 상부 레벨러(20)와 하부 레벨러(21) 사용에 따른 스트립(8)의 길이변화와 냉각시간, 압연속도의 변화는 다음과 같이 정의한다.
[ 냉각시간의 변화 ]
t0 = S0 ÷V0 : 상/하부 레벨러 사용 전 냉각시간
t1 = S1 ÷V0 : 상/하부 레벨러 사용 후 냉각시간
[ 압연속도의 변화 ]
V0 = S0 ÷t0 : 상/하부 레벨러 사용 전 압연속도
V1 = S1 ÷t0 : 상/하부 레벨러 사용 후 압연속도 (∵ S1 > S0 → V1 > V0)
t0 / S0 / V0 : 상/하부 레벨러 사용 전의 냉각시간 / 스트립 길이 / 압연속도
t1 / S1 / V1 : 상/하부 레벨러 사용 후의 냉각시간 / 스트립 길이 / 압연시간
따라서 아래의 조건으로 가정하여 계산해 보면 다음과 같다
V0 = 600 mpm
S0 = 30 m
h = 2 m
x1 = 7.5 m = x2 = x3 = x4
상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 가동 전과 후의 냉각시간 및 속도의 변화는
Figure 112003026326916-pat00003
= 31.048 m
t0 = S0 ÷V0 = 30 m ÷600 mpm = 3.0 sec
t1 = S1 ÷V0 = 31.048 m ÷600 mpm = 3.1048 sec
V1 = S1 ÷t0 = 31.048 m ÷3.0 sec = 620.967 mpm 가 된다.
즉, 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 이동거리를 2m로 할 경우 에 종래 대비 분(minute)당 20.967m의 스트립(8)을 추가로 압연할 수 있고, 시간당 1.258㎞ 증산이 가능하게 되므로, 코일(Coil) 한장이 대략 1㎞라고 가정한다면 결국 시간당 코일 한장을 더 생산할 수 있게 된다.
도 8a는 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 이동거리에 따른 스트립의 냉각시간의 변화를, 도 8b는 냉각길이의 변화를, 도 8c는 설정 가능한 압연속도를 나타낸 것이다.
도 9은 본 발명의 작용을 위하여 상/하부 레벨러(20/21)의 설정높이를 결정하는 개념 정의도로서, 강판이 마무리압연기(14)를 빠져 나오면 상위계산기에서 수신한 압연속도와 압연기 후면에 설치된 길이방향 속도계(23)로부터 압연속도 실적을 읽어 들여 마무리압연기(14) 후면에 설치된 한 개 이상의 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이를 설정한다. 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이 결정은 마무리압연기(14) 후면의 압연속도와 냉각제어 구간에서의 필요 냉각시간을 기준으로 계산한다. 상기 도 9를 이용하여 냉각제어 구간에서의 스트립(8)의 필요 냉각시간과 압연속도에 따른 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치변화를 알아본다.
이동속도 식 V = S/t에서 L 을 통과하는 시간 t(필요 냉각시간)는 고정(상수)이고, 여기서, S = S1 + S2, 그리고,
Figure 112003026326916-pat00004
이고, S2는 S1과 같다. 따라서
Figure 112003026326916-pat00005
이다.
이식을 속도식에 대입하면 다음과 같다.
Figure 112003026326916-pat00006
이식을 h에 대하여 정리하면 다음과 같다.
Figure 112003026326916-pat00007
Figure 112003026326916-pat00008
즉, 스트립(8)의 필요 냉각시간 t는 고정이고 V(압연속도)가 주어지면 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치변화 h를 계산할 수 있다. 그리고 본 발명은 스트립(8)의 진행 방향과 평행하게 한 개 이상의 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)를 설치하여 제어를 하기 때문에 위에 나타낸 그림이 연속해서 N 개가 있다고 가정하여 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112003026326916-pat00009
V : 압연속도 (mpm)
t : 필요 냉각시간 (sec)
S : 상/하부 레벨러 가동 후의 스트립 길이 (m)
L : 상부 레벨러 간 길이방향 간격 (m)
h : 상/하부 레벨러의 높이방향 위치 변화량 (m)
따라서, 아래의 조건으로 가정하여 h를 계산해 보면 다음과 같다.
V = 620.967 mpm (압연속도)
t = 3 sec (필요 냉각시간)
L = 15 m (상부 레벨러 간 길이방향 간격)
N = 2
Figure 112003026326916-pat00010
H = 2 m
따라서 상기의 조건에서 강판의 필요 냉각시간을 확보하기 위한 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치 변화량은 2m가 된다.
도 10은 스트립(8)의 압연속도 변화에 따른 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치 변화량을 나타낸 것이고, 도 11은 도 3의 코일 전체길이에 대하여 압연속도 변화에 따른 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치 변화량을 나타낸 것이다.
이상의 본 발명에 의하면, ROT 공정(13)에서 스트립(8)의 냉각길이가 종래 대비 연장됨에 따라 압연속도를 증가시킬 수 있어 생산성 향상이 가능하고, 압연속 도 증가에 따른 마무리압연(5) 온도 상승으로 통판성 안정화가 가능하며, 향후 Bar Heater 적용으로 얻을 수 있는 마무리압연(5) 입측에서의 바(4) 테일부의 써멀 런-다운 억제로 스트립(8) 길이방향의 기계적 성질을 균일하게 하는 효과와 바-히터 사용전력의 저감, 가열로(1)의 경사가열에 따른 연료사용량 증가를 방지할 수 있다.
그리고 강판의 패스라인을 종래 대비 일정량 높임으로써 ROT 공정(13)에서의 스트립(8) 상/하면의 냉각차이에 따른 냉각 불균일을 줄일 수 있는데, 이는 종래의 공냉제어시 라미나 플로우(7)를 차단하더라도 전/후단의 수냉구간으로부터 진입되는 냉각수의 영향과 런-아웃 테이블 냉각수의 영향이 있었는데, 이러한 문제가 해결되기 때문이다. 따라서 강판의 길이방향으로 균일한 온도분포를 얻을 수 있으며, 상/하부 레벨러를 이용한 열간상태에서의 스트립(8)의 형상교정으로 정정작업량을 줄일 수 있고, 후물재의 경우 정정작업에서 형상교정이 불가능하여 불량처리 되던 문제해결과 압연중 발생된 스케일의 균열(Crack) 처리로 정정작업 및 냉각제어 시의 냉각효율 향상이 가능하게 된다.

Claims (8)

  1. 열연 강판을 냉각하는 냉각제어방법에 있어서,
    압연진행 방향과 평행하게 설치되는 한 개 이상의 패스라인 가변용 레벨러와, 그 레벨러의 높이를 조정하는 가이드, 압연속도에 따라 레벨러 가이드의 구동 스트로크를 계산하고 설정하는 제어시스템을 이용하여 강판의 패스라인을 조정하여 강판의 냉각길이, 냉각시간, 압연속도, 냉각높이를 제어하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각공정 입측에서 강판의 길이방향 온도와 속도를 측정하여 이 측정된 정보를 이용하여 한 개 이상의 패스라인 가변 레벨러의 피드 포워드(feed forward) 제어를 통해 강판의 길이방향 냉각제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 냉각공정 출측에서 강판의 길이방향 온도분포를 측정하여 이 측정된 정보를 이용하여 한개 이상의 패스라인 가변 레벨러의 피드백(feed back) 제어를 통해 강판의 길이방향 냉각제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 냉각공정 입측에서 강판의 길이방향 온도분포와 속도 를 측정하여 이 측정된 정보를 이용하여 제어냉각(스탭쿨링) 개시 및 종료시점 제어를 통해 강판의 길이방향 냉각제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어방법.
  5. 열연 강판을 냉각하는 냉각 제어장치에 있어서,
    스트립(8)의 진행 높이보다 낮은 위치에 설치되며 구동 모터에 의해 높이조절이 가능한 다수 개의 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21);
    상기 구동모터에 의해 상기 각 레벨러를 상하 방향으로 이동시키는 레벨러 가이드(22);
    상기 스트립(8)의 진행속도를 측정하는 속도계(23);
    상기 스트립(8)의 온도를 측정하는 온도계(9);
    상위 컴퓨터의 압연속도 지시값과 상기 속도계(23)로부터 인가받은 실측정값, 상기 온도계(9)의 실제 온도를 읽어 들여 상기 상부레벨러(20)와 하부레벨러(21)의 높이방향 위치와 레벨러 가이드(22)의 구동 스트로크(stroke), 그리고 냉각제어 개시위치 및 종료위치를 계산하고 설정하는 콘트롤 시스템(24);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열연강판의 고속압연을 위한 냉각제어장치.
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  7. 삭제
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