KR100563260B1 - Cooling control method for compensating set-up temperature by recalculating amount of cooling water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열간압연된 강판의 권취온도를 보다 정확하게 제어하기 위하여 목표온도와 실측온도의 차이를 보상하여 권취온도를 제어하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling control method of correcting a set temperature by recalculating the required amount of water cooling to control the winding temperature by compensating the difference between the target temperature and the measured temperature in order to more accurately control the winding temperature of the hot rolled steel sheet.
이를 위하여, 본 발명은 강판의 두께, 폭, 속도, 실측 냉각입측온도, 목표 권취온도 및 학습계수를 이용하여 수냉필요량을 계산하여 열연압연된 강판을 수냉하여 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 ±20℃ 이하이면 권취하여 압연하고, 온도차이가 +20℃를 초과하면 피드백 뱅크에 의해서 재수냉하여 권취하며, 온도차이가 -20℃ 미만이면 수냉필요량을 재계산하여 수냉한 후 권취하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법을 제공한다.To this end, the present invention calculates the required amount of water cooling using the thickness, width, speed, measured cooling entrance temperature, target winding temperature and the learning coefficient of the steel sheet, the actual winding temperature and target winding of the steel cold-rolled water-cooled hot-rolled steel sheet If the temperature difference is less than ± 20 ℃, it is wound up and rolled.If the temperature difference is more than + 20 ℃, it is re-cooled by the feedback bank and wound up. It provides a cooling control method for correcting the set temperature by recalculating the required amount of water cooling, characterized in that the step of calculating and cooling the water and winding up.
이와 같이, 본 발명은 동일한 강판 내에서 목표CT 대비 실측CT가 제어주기별로 "-"제어되는 경우, 수냉필요량을 재계산하여 제어주기마다 보정함으로써 CT 적중률을 향상시키는데 매우 효과적이어서 원하는 품질의 고부가가치의 강판 생산이 가능한 효과가 있다.As described above, the present invention is very effective to improve the CT hit ratio by recalculating the required amount of water cooling and correcting it every control cycle, when the measured CT compared to the target CT is controlled by the control cycle in the same steel sheet, so that the high added value of the desired quality can be achieved. Steel sheet production of the effect is possible.
열연압연기, 런아웃 테이블, FDT, CT, 권취기, 주수뱅크, 수냉Hot Rolling Mill, Runout Table, FDT, CT, Winding Machine, Main Bank, Water Cooling
Description
도 1은 열연압연된 강판의 일반적인 런아웃 테이블의 냉각시스템의 개략도,1 is a schematic diagram of a cooling system of a typical runout table of a hot rolled steel sheet,
도 2는 종래의 냉각제어방법을 나타낸 플로우챠트,2 is a flowchart showing a conventional cooling control method;
도 3은 본 발명에 따른 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법,3 is a cooling control method for correcting a set temperature by recalculating the required amount of water cooling according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법과 종래의 냉각제어방법에 의해서 냉각제어된 열연강판의 냉각온도를 나타내는 비교그래프도이다.4 is a comparative graph showing a cooling temperature of a hot-rolled steel sheet cooled by a cooling control method for correcting a set temperature by recalculating the required amount of water cooling according to the present invention and a conventional cooling control method.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣
1:강판 2:압연기 3:입측온도계 4:Feed Forward 뱅크1: Steel sheet 2: Rolling mill 3: Entry thermometer 4: Feed forward bank
5:중간온도계 6:Feed Back 뱅크 7:츨측온도계 8:권취기5: Intermediate thermometer 6: Feed back bank 7: 측 side thermometer 8: Winder
9:런아웃 테이블 9: runout table
본 발명은 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열간압연된 강판의 최종 목표온도를 보다 정확하게 제어하기 위하여 목표온도와 실측온도의 차이를 보상하여 목표 권취온도를 제어하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling control method for correcting a set temperature by recalculating the required amount of water cooling, and more particularly, to compensate for the difference between the target temperature and the measured temperature in order to more accurately control the final target temperature of the hot rolled steel sheet. A cooling control method of correcting a set temperature by recalculating a required amount of water cooling to control a coiling temperature.
일반적으로, 열간압연된 열연강재인 강판은 압연한 후 냉각을 하고, 권취기에 권취됨으로써 일반 압연코일로 제조된다. 이러한 코일을 제조하는데 있어서, 코일은 적합한 온도로 냉각된 후 권취기에 권취된다.In general, a steel sheet, which is hot rolled hot rolled steel, is rolled, cooled, and wound into a winding machine to produce a general rolled coil. In making such a coil, the coil is wound to a winder after being cooled to a suitable temperature.
현재의 열간압연 시스템에서의 강판은, 도 1에 도시된 냉각시스템에 의하여 냉각되는데, 압연된 강판(1)이 런아웃 테이블 상(9)을 통과하면서 냉각된 다음 권취기(8)에 권취되도록 되어있다. 강판(1)을 적합한 온도에서 냉각시키는 냉각시스템은 런아웃 테이블(9)을 따라 배치된다. 또한 냉각시스템에서는 시스템입구에 냉각되어질 강판의 온도를 측정하기 위한 입측온도계(3)와 런아웃 테이블의 중간위치에 중간온도계(5) 및 냉각대 출측에서 냉각된 후의 강판의 온도를 측정하기 위한 츨측온도계(7)가 설치된다. 냉각시스템은 런아웃 테이블에 인입된 강판(1)을 사이에 두고 상하로 배치되며, 각각의 부분은 강판에 물을 부어 강판을 냉각시키는 수냉부와 공기로 강판을 냉각시키는 공냉부로 구성된다. 냉각시스템의 상부와 하부에 배치되어 있는 수냉부와 공냉부는 각각 냉각뱅크(#1∼#15)로 분할되며, 각각의 냉각뱅크는 강판을 냉각하기 위한 냉각능을 제어할 수 있다.The steel sheet in the current hot rolling system is cooled by the cooling system shown in FIG. 1, where the rolled
상기와 같은 냉각뱅크는 열연압연된 강판을 목표온도까지 냉각하는 피드 포워드(feed Forward) 뱅크(#1∼#14)와, 냉각된 강판이 목표온도보다 높게 나타나는 경우 재냉각을 위한 피드 백(Feed Back) 뱅크(#15)로 구분된다.The cooling bank as described above includes a feed forward bank (# 1 to # 14) for cooling the hot rolled steel sheet to a target temperature, and a feed back for recooling when the cooled steel sheet is higher than the target temperature. Back) It is divided into banks (# 15).
한편, 종래의 냉각제어방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 강종에 따라 목포 마무리 압연온도(또는 냉각입측온도; 이하 FDT라고 함) 및 목표 냉각출측온도(또는 권취온도; 이하, CT라도 함)를 설정하고, 그에 따라 FDT 및 CT를 적중시키는데 있다. 이러한 목적을 위해서 먼저 목표 FDT, 목표CT 및 목표통판속도(v)를 이용하여 공냉량을 계산하고 필요 수냉량을 산출한 후 주수 뱅크수를 결정한다. 강판이 마무리압연대를 빠져나온 후 FDT와 공판속도가 측정되면 목표 FDT와 목표 통판속도 대신 실측 FDT와 실측 통판속도를 이용하여 일정 주기마다 수냉량을 재계산하여 주수 뱅크수를 재설정한다. 이후 강판이 런아웃 테이블을 빠져 나와 CT를 맞추게 된다.On the other hand, the conventional cooling control method, as shown in Figure 2, depending on the steel type finish finish temperature of the Mokpo (or cold inlet temperature; referred to as FDT) and the target cooling exit temperature (or winding temperature; hereinafter, also referred to as CT ) And hit the FDT and CT accordingly. For this purpose, first, the air cooling amount is calculated using the target FDT, the target CT, and the target mail speed (v), the required water cooling amount is calculated, and the number of main banks is determined. When the FDT and the sheet speed are measured after the steel sheet exits the finish rolling zone, the number of banks of water is reset by recalculating the water cooling rate at regular intervals using the measured FDT and the sheet speed instead of the target FDT and the target sheet speed. The steel plate then exits the runout table to set the CT.
그러나 피드 포워드(Feed foreword)제어에서 FDT, CT, 판속도, 판두께로 주수Bank를 계산하여 설정이 내려가나, 설정이 잘못되어 목표대비 "+"제어를 하게 되며, 피드백(Feedback) 뱅크(#15 뱅크)에서 주수를 하여 목표온도를 맞추지만, 목표대비 "-"제어를 하게 되면 피드백(Feedback) 뱅크(#15 뱅크)에서 보상할 방법이 없으며, 학습에 의해 다음 장에 보상하고 있는 실정이다.However, in the feed forward control, the number is reduced by calculating the number of banks from FDT, CT, plate speed, and plate thickness, but the setting is incorrect. In the bank), the target temperature is adjusted by adjusting the number of times, but if the control is "-" relative to the target, there is no way to compensate in the feedback bank (# 15 bank), and it is compensated in the next chapter by learning.
일반적인 수냉 필요량(TN)은 수학식 1의 관계식에 의하여 계산된다.General water cooling requirement (T N ) is calculated by the relational expression of the equation (1).
여기서, FDT : FDT 실측치Where FDT : FDT found value
CT air : 공냉시 온도강하량 CT air : Temperature drop during air cooling
CT : 권취온도 목표치 CT : winding temperature target value
수냉강하량은 각 뱅크의 사용여부에 따라 뱅크당 수냉에 의한 온도강하량을 계산하여 전 뱅크에 대한 합을 구함으로써 얻어진다. 런아웃 테이블에서의 수냉강하량(Tw)은 수학식 2와 같다.The amount of water cooling is obtained by calculating the amount of temperature drop by water cooling per bank depending on whether each bank is used or not, and then sums the sums of all banks. The water cooling amount T w at the runout table is represented by
여기서, l bank : i 번째 뱅크의 길이Where l bank length of the i th bank
Hf : 코일 두께(mm) H f : Coil thickness (mm)
v : 통판속도 v : mail speed
C p : 강판의 비열 C p : Specific Heat of Steel Plate
ρ : 강판의 밀도ρ: density of steel sheet
Q iu : i번째 상부뱅크의 열유속 Q iu : Heat flux of the i upper bank
Q id : i번째 하부뱅크의 열유속 Q id : Heat flux of the i lower bank
수학식 2에서 사용되는 뱅크별 상하 열유속값은 아래와 같이 표시된다.The upper and lower heat flux values for each bank used in
여기서, f 0 : 기본 열유속계수Where f 0 : Basic heat flux coefficient
f 2i : i 번째 뱅크의 열유속계수 f 2i : Heat flux coefficient of the i th bank
T iu : 상부뱅크의 수온 보정계수 T iu : Water temperature correction coefficient of upper bank
T id : 하부뱅크의 수온 보정계수 T id : Water temperature correction coefficient of lower bank
f v : 통판속도 보정계수 f v : Sheet speed correction factor
열유속을 계산하기 위한 f
0
는 수학식 4에 나타낸 것과 같이 C
0 에서 C
8 의 계수값과 학습계수인 f
1 으로 표현된다. F 0 for calculating heat flux As shown in
여기서, T w : 수온Where T w : Water temperature
Wf : 강판의 폭, Hf : 코일 두께(mm)
실측 FDT, 목표 MT, 목표 CT, Tw : W f : width of steel plate, H f : Coil thickness (mm)
Actual FDT, Target MT, Target CT, Tw:
상기 종래의 냉각모델에서의 학습계수 f 1 은 한 개의 강판에 대한 작업이 끝 나면 저장되었다가 동일한 세트의 다음 장이 작업될 때 그대로 사용된다.Learning coefficient f 1 in the conventional cooling model The silver is stored at the end of the work on one steel sheet and is used when the next sheet of the same set is being worked on.
그러나, 종래의 피드 포워드(Feed Forward) 제어의 설정모델에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 목표온도범위 대비 "-"제어시에는 당해재에 대하여 보상할 방법이 없어, 낮은 온도 그대로 권취기에 권취되므로 코일의 품질이 저하되는 문제점이 발생하며, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 종래에는 한 장의 주기가 완료되면 그 냉각주기의 냉각보상값을 다음 냉각주기의 장에 장입하여 냉각하는 장대장 학습에 의존하고 있어 당해재에 대하여는 권취온도의 적중률을 보장할 수 없는 문제점이 있다.However, in the conventional setting model of the feed forward control, as shown in FIG. 2, there is no method to compensate for the material during the "-" control compared to the target temperature range, and thus the winding is wound at a low temperature. Therefore, the quality of the coil is deteriorated, and in order to solve such a problem, conventionally, when one cycle is completed, it relies on the long-term learning that loads the cooling compensation value of the cooling cycle into the next cooling cycle. Therefore, there is a problem in that the hit ratio of the coiling temperature cannot be guaranteed for the material.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 본 발명은 상기 종래의 방법과는 달리 목표온도 대비 "-"제어시 목표온도와 실측온도의 차이를 FDT온도에 보상하여 수냉필요량을 재계산하여 피드 포워드(Feed Forward) 제어에 이용함으로써 권취온도 적중률을 향상시키는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention, unlike the conventional method, compensates the difference between the target temperature and the measured temperature at the "-" control compared to the target temperature to the FDT temperature to recalculate the required amount of water cooling and feed forward ( It is an object of the present invention to provide a cooling control method of correcting a set temperature by recalculating the required amount of water cooling to improve the take-up temperature hit ratio by using for feed forward control.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마무리압연기, 런아웃 테이블 및 권취기의 순서로 배열된 열간압연설비에서 열연강판의 최종 권취온도를 수냉에 의해서 제어하는 방법에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a method for controlling the final winding temperature of the hot rolled steel sheet by water cooling in the hot rolling equipment arranged in the order of finishing mill, runout table and winding machine,
강판의 두께, 폭, 속도, 실측 냉각입측온도, 목표 권취온도 및 학습계수를 이용하여 수냉필요량을 계산하여 주수 뱅크수를 결정하여 열연압연된 강판을 수냉하는 단계와;Cooling the hot rolled steel sheet by calculating the number of water cooling banks by calculating the required amount of water cooling using the thickness, width, speed, measured cooling entrance temperature, target winding temperature, and learning coefficient of the steel sheet;
상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 ±20℃ 이하이면 권취하여 압연을 종료하는 단계와;Calculating a difference between the measured winding temperature and the target winding temperature of the water-cooled steel sheet and winding the sheet to finish rolling when the temperature difference is less than ± 20 ° C .;
상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 +20℃를 초과하면 피드백 뱅크에 의해서 재수냉하여 권취하여 압연을 종료하는 단계와;Calculating a difference between the measured winding temperature and the target winding temperature of the water-cooled steel sheet and re-cooling by winding the feedback bank to finish rolling when the temperature difference exceeds + 20 ° C .;
상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 -20℃ 미만이면 수냉필요량을 재계산하여 주수 뱅크수룰 재결정하고 수냉한 후 권취하여 압연을 종료하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법을 제공한다.Comprising a step of calculating the difference between the actual winding temperature and the target winding temperature of the water-cooled steel sheet, if the temperature difference is less than -20 ℃ to recalculate the required amount of water cooling, re-determination of the main bank bank rules, and after the water cooling and winding to finish rolling A cooling control method for correcting a set temperature by recalculating a required amount of water cooling is provided.
또한, 본 발명은 상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 -20℃ 미만이면 수냉필요량을 재계산하여 주수 뱅크수룰 재결정하고 수냉한 후 권취하여 압연을 종료하는 단계에 있어서, 수냉필요량을 재계산하는 방법은 하기 식에 의해서 수냉필요량을 재계산하는 것을 특징으로 하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법을 제공한다.In addition, the present invention is to calculate the difference between the actual winding temperature and the target winding temperature of the water-cooled steel sheet, if the temperature difference is less than -20 ℃ to recalculate the required amount of water cooling to re-determinate the main bank bank rules, and after cooling, winding to finish rolling In the step, the method for recalculating the required amount of water cooling provides a cooling control method for correcting the set temperature by recalculating the required amount of water cooling, wherein the required amount of water cooling is recalculated by the following equation.
여기서, T r : 보정된 목표CT와 실측CT의 차이Where T r : difference between the corrected target CT and the measured CT
CTT : 목표CT () CT T : Target CT ( )
CTA : 실측CT() CT A : Actual CT )
k : 보정계수 (0∼1) k : correction factor (0 to 1)
k p : 비례 Gain k p : Proportional Gain
k i : 적분 Gain k i Integral Gain
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
우선, 본 발명은 마무리압연기, 런아웃 테이블 및 권취기 순으로 배열되고, 상기 열간마무리압연기의 후단 및 권취기의 전단에 온도계가 설치된 열간압연설비에서 적용된다.First, the present invention is arranged in the order of finishing mill, runout table, and winding machine, and is applied in a hot rolling facility in which a thermometer is installed at the rear end of the hot finishing rolling mill and the front end of the winding machine.
상기 런아웃 테이블은 다수개의 피드 포워드(Feed Forward) 주수뱅크와, 하나의 피드백(Feed Back) 주수뱅크로 구성되어 압연된 강판을 냉각하고 있으며, 냉각된 강판을 코일형태로 권취기에서 권취하고 있다.The runout table comprises a plurality of feed forward main banks and one feedback back main bank to cool the rolled steel sheet, and the cooled steel sheet is wound in a coil form in a winding machine.
상기 런아웃 테이블에 구비된 주수뱅크는 다수개의 노즐이 구비된 뱅크이며, 압연된 강판의 냉각은 공냉과 수냉의 방법을 병용하고 있다.The main water bank provided in the runout table is a bank provided with a plurality of nozzles, and the cooling of the rolled steel sheet uses a combination of air cooling and water cooling.
상기 종래 냉각제어 냉각수식모델에서는 학습계수 f1 은 한 개의 강판에 대한 작업이 끝나면 저장되었다가 동일한 세트의 다음 장이 작업될 때 그대로 사용된다. 그러나, 동일한 강판 내에서 한번 수냉필요량이 수학식 1 에 의해 계산되면 수냉강하량 계산에서 동일한 값으로 계산되므로 항상 오프셋(Offset)을 가지고 피드 포워드(Feed Forward) 계산을 하게 되며, 이 오프셋(Offset)만큼을 수냉필요량계산에 반영하므로써 오프셋(Offset)를 줄여 CT적중률을 향상시키고자 한다.In the conventional cooling control cooling water model, the learning coefficientf 1 Is stored at the end of one steel sheet and is used when the next sheet of the same set is being worked on. However, once the required amount of water cooling in the same steel sheet is calculated by
i+1 번째 제어주기의 수냉필요량(TN+1 )은 수학식 5와 같은 방법으로 구해진다.The required amount of water cooling ( T N + 1 ) of the i + 1 th control period is obtained in the same manner as in Equation (5).
여기서, CTr : 목표CT()Where CT r : target CT ( )
CTA : 실측CT() CT A : CT )
k : 보정계수 (0∼1) k : correction factor (0 to 1)
k p : 비례 Gain, k p : Proportional gain,
k i : 적분 Gain k i : integral gain
수학식 5의 k값은 0에서 1사이의 칸을 가진다. 만일 i번째 제어주기에 실측된 CT가 목표CT에 비해 작은 값을 가지면 TN+1은 TN에 비해 큰 값으로 계산됨으로 수학식 1, 2, 3, 4에 의해 주수량을 줄이도록 계산된다.The k value of
이러한 방법으로 각 제어주기에서 실측CT가 목표대비 "-"제어가 될 때 수냉필요량 계산이 수학식 5에 의해 새롭게 구해지고, 피드 포워드(Feed Forward) 제어에 이용됨으로써 전단부 주수량을 계산하는데 반영된다.In this way, when the measured CT becomes "-" control relative to the target in each control cycle, the water cooling requirement calculation is newly calculated by
이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명은 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
[실시예]EXAMPLE
도 1에 도시된 바와 같은 마무리압연기(2), 런아웃 테이블(9) 및 권취기(8) 순으로 배열되고, 상기 열간마무리 압연기의 후단과 권취기의 전단 사이에 온도계가 설치된 열간압연설비에서 두께가 1.8㎜이고, 실측FDT는 890℃, 목표CT는 670℃이고, 목표CT 범위를 ±20℃ 범위로 설정하였다.In the hot rolling equipment, which is arranged in the order of
상기의 냉각조건을 위하여 제품번호 DIT3강을 압연하였을 때, 실측CT의 변화를 종래방법과 도 3에 도시된 본 발명의 냉각제어모델에 의해 각각 제어한 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래방법(12)에 의해서 냉각을 제어하여 실측CT가 목표CT(9)의 한계범위(10, 11)보다 낮은 경우, 즉 목표CT와 실측CT의 차이가 20℃ 이하인 경우(12)에는 냉각제어가 불가능하여 초기 냉각된 온도가 그대로 유지되어 권취기에 권취되는 반면, 본 발명에 따른 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법(도 3)에 의하여 열연압연된 강판을 냉각하면 실측CT(13)를 목표CT에 ±20℃ 이하로 제어하여 적중정도를 증가시키는데 매우 효과적임을 알 수 있었다.4 shows the results of controlling the change of the measured CT by the conventional method and the cooling control model of the present invention shown in FIG. 3 when the product No. DIT3 steel was rolled for the above cooling conditions. As shown in FIG. 4, when the measured CT is lower than the limit ranges 10 and 11 of the
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래 방법과 달리 동일한 강판 내에서 목표CT 대비 실측CT가 제어주기별로 "-"제어되는 경우, CT의 적중을 보장하기 위하여, 수냉필요량을 재계산하여 제어주기마다 보정함으로써 CT 적중률을 향상시키는데 매우 효과적이어서 원하는 품질의 고부가가치의 강판 생산이 가능한 효과가 있다.As described above, the present invention, unlike the conventional method, when the actual CT compared to the target CT in the same steel sheet is controlled "-" by the control period, in order to ensure the hit of the CT, to recalculate the required amount of water cooling to correct for each control cycle Therefore, it is very effective in improving the CT hit ratio, so that it is possible to produce high value-added steel sheet of desired quality.
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