KR100757670B1 - 소둔로 가열대에서의 판온도 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4개의 그룹으로 구분되어 있고 각각의 그룹은 3개의 구역으로 이루어져 있는 소둔로 가열대의 출구에 설치된 판온도 검출기에 컨버터를 통하여 연결되어 있는 제어실의 판온제어 프로세스에 의하여 스트립의 온도를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 소둔로의 가열대를 통과하는 스트립의 두께와 라인속도의 곱에 따라 운전조건을 계산하는 단계와, 계산된 운전조건에 따라 가열대의 상기 마지막 그룹을 구성하는 구역 각각의 온도를 설정하는 단계와, 상기 가열대의 마지막 그룹에 설정된 온도에 따라 다른 나머지 그룹을 구성하는 구역 각각의 온도 설정치를 계산하는 단계와, 그룹 각각의 계산 결과치를 해당 그룹의 구역에 설치된 로온 콘트롤러에 전송하는 단계로 이루어져 있는 것을 특징으로 하므로, 로온도 제어모드시에 발생할수 있는 조작자의 잦은 개입을 판온도 제어모드시에는 조작자 개입없이도 목표온도를 자동으로 추적하고, 라인속도의 감속시에 즉시 해당 구역의 온도를 낮추어 제품 결함을 방지할 수 있고, 또한 가열대 출구에서의 판온도 변화에 따른 로온의 안정된 변화로 판온도 적중율 향상시켜 스트립의 열처리 불량으로 인한 제품결함을 방지할 수 있다.

판온도 콘트롤러, 판온도 검출부, 판온도제어 프로세스부

Description

소둔로 가열대에서의 판온도 제어방법{Method for controlling the temperature of the strip at the heating section of the annealing furnace}

도 1은 종래 실시예에 따른 판온도제어의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 판온도제어의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 판온도제어의 흐름도.

도 4는 본 발명의 판온도제어에 따른 소둔로의 운전조건을 도시한 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 가열대 각각의 구역에서의 로온 설정치에 대한 계산 흐름도.

도 6은 본 발명에 따른 판온도제어의 전체동작 흐름도.

도 7은 본 발명에 따른 로온제어 패턴을 나타낸 그래프.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 가열로

10 : 판온도 검출부

11 : 가열대 출구 판온도 검출기

12 : 가열대 출구 판온도 콘트롤러(CONTROLLER)

20 : 판온도제어 프로세스부

21 : 운전조건

22 : 운전 조건에 따른 가열대 마지막 구역(4구역) 설정 온도

23 : 가열대 마지막 구역 설정 온도로 각 구역 온도 설정치 계산

23-1 : 해당 구역 로온도 설정치 계산

24 : 가열대 출구 판온도 콘트롤러 출력값

25 : 가열대 로온도 설정 상한치

26 : 판온도 콘트롤러 출력에 따른 구역 온도 보상 온도값

27 : 구역 온도 계산치와 로온도 설정 상한치와의 비교

28 : 해당 구역 로온도 콘트롤러

본 발명은 연속소둔로 내의 가열대에서의 판온도 제어방법에 관한 것이고, 더 상세하게는 스트립의 두께와 이송속도를 곱한 값에 따라 가열대의 마지막 구역에서의 로온 설정 온도를 계산하고, 판온도 콘트롤러의 조작 출력치를 온도 보상 비율에 따른 보상 온도로 계산해서 로온 추정 온도 계산치와 더한 값을 각 구역의 스텝 온도 설정 조건에 맞춰서 각 구역의 로온 콘트롤러를 설정 제어하는 것으로 소재 변화와 라인속도 변화에 대응하여 가열대 각 구역에서의 온도 설정을 빨리 변화시킴으로써 로온의 추종을 신속하게 수행하여 가열대 출구에서의 판온도를 안정 되게 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 냉연강판의 연속소둔공정은 냉연강판의 스트립을 연속으로 소둔처리하기 위한 공정으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 소둔로에 진입된 스트립은 예열대(PHS)에서 예열되고 가열대(HS)에서 가열된 후, 균열대(SS), 서냉대(SCS), 급냉대(RCS) 및 최종냉각대(FCS) 등을 경유하여 수냉대(WQ)에서 수냉된다.

이때, 가열대(HS)는 복수개의 구역, 예를 들어 1번부터 12번까지의 구역(zone)으로 구분되어 있다. 그리고, 가열대(HS)에 진입한 스트립의 온도(이하, '판온도'라 칭함)를 제어하기 위한 가열대 판온도 제어공정은 로온제어 모드상태에서 스트립 이송개시 후부터 정상조건이 도달할 때까지 가열대의 각각의 구역에서의 로온을 제어한다.

그리고, 정상조건이 도달되면, 가열대 판온도 제어공정의 제어모드를 로온제어 모드에서 판온도제어 모드로 변경한다. 판온도제어 모드에서는, 가열대 출구에 설치된 판온도계(11)에 의해 측정된 온도를 제어실의 컨버터를 경유하여 판온도제어 콘트롤러에 제공한다. 이때, 가열대 출구온도는, 설정치에 맞게 추종제어될 수 있도록, 가열대 각 구역에서의 로온 콘트롤러를 제어하여 온도를 제어한다. 즉, 가열대 각 구역에서의 로온 콘트롤러는 스텝 온도차에 해당하는 온도차이를 보상하도록 각각 설정된다.

이와 같은 상태에서, 소둔라인의 운전 조건은 소재의 변화가 없고 소둔라인의 운전속도가 일정하다는 가정하에서 안정적으로 제어될 수 있으나, 소재의 변화와 소둔라인 운전속도 변화시에는 제어기의 판온도 콘트롤러의 출력치에 따라 각 구역의 온도 설정치가 변하므로 운전조건의 변화에 빠르게 추종할 수 없고 또한 온도의 변동폭이 커서 정상적인 온도제어를 이룰 수 없다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제품 소재의 변화와 소둔로에서의 소둔라인의 운전속도 변화에 따라 가열대 각 구역의 온도제어치를 조업자 개입없이 자동으로 제어하여 가열대 출구에서의 판온도 적중율을 향상시킬 수 있는 소둔로 가열대에서의 판온도 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 4개의 그룹으로 구분되어 있고 각각의 그룹은 3개의 구역으로 이루어져 있는 소둔로 가열대의 출구에 설치된 판온도 검출기에 컨버터를 통하여 연결되어 있는 제어실의 판온제어 프로세스에 의하여 스트립의 온도를 제어하기 위한 방법은 상기 소둔로의 가열대를 통과하는 스트립의 두께와 라인속도의 곱에 따라 운전조건을 계산하는 단계와, 계산된 운전조건에 따라 가열대의 상기 마지막 그룹을 구성하는 구역 각각의 온도를 설정하는 단계와, 상기 가열대의 마지막 그룹에 설정된 온도에 따라 다른 나머지 그룹을 구성하는 구역 각각의 온도 설정치를 계산하는 단계와, 그룹 각각의 계산 결과치를 해당 그룹의 구역에 설치된 로온 콘트롤러에 전송하는 단계로 이루어져서 상기 스트 립의 두께변화와 라인속도 변화에 대응하여 가열대 각 구역에서의 온도 설정을 빨리 변화시킴으로써 로온 추종을 신속하게 수행하여 가열대 출구에서의 판온도를 안정되게 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 본 발명에 따르면, 가열대 출구에서의 판온도를 제어하기 위하여, 가열대(HS)에는 판온도 검출부(10)가 제공되고, 제어실에는 판온도제어 프로세스부(20)가 제공된다. 판온도 검출부(10)의 가열대 출구에는 판온도 검출기(11)가 제공되고, 판온도제어 프로세스부(20)에는 가열대 출구에서의 판온도를 제어하는 판온도제어 콘트롤러(12)가 제공된다.

여기에서, 판온도 검출기(11)는 가열로(1)의 가열대 출구에 설치되어 스트립의 온도를 검출하는 센서로서 일반적으로 냉연 공장에서 사용되는 비접촉 방식의 온도계(pyrometer)이다. 그리고, 판온도 검출기(11)는 가열로 벽체에 설치되어 진행하는 스트립의 온도를 연속적으로 검출하고 검출한 출력값을 설정된 방사율에 따라 온도값으로 변환해 주는 컨버터(CONVERTER)까지 포함한다. 한편, 가열대의 구역들은 소정 갯수의 구역을 하나의 그룹으로 구성하도록 분리된다. 예를 들어, 가열대는 12개의 구역들로 이루어지고, 이러한 구역들은 4개의 그룹으로 분리된다.

한편, 제어실의 판온도제어 프로세스부(20)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 라인속도와 스트립 두께에 의해 운전조건을 계산하는 단계(21)와, 계산된 운전조건에 따라 가열대 마지막 그룹, 즉 가열대의 제10구역에서 제12구역까지의 온도를 설정하는 단계(22)와, 가열대의 마지막 그룹에 설정된 온도에 따라 다른 나머지 그룹의 온도 설정치를 계산하는 단계(23)와, 각 그룹의 계산 결과치를 해당 그룹의 구역, 즉 제1구역 내지 제12구역 콘트롤러에 전송하는 단계(23-1)를 수행한다.

이때, 단계(22)에서는 가열대 마지막 그룹의 온도를, 도 4에 나타난 그래프 상에서 단계(21)에서 계산된 운전조건(LSD)의 X축에 대응하는 Y축의 값으로 설정한다. 그리고, 단계(23)에서는 각 그룹의 로온 설정치는, 하기 수식들에 의해 계산된다.

제1그룹(제1구역 ~ 제3구역) : A + B - C - (D x 3) - - - (1),

제2그룹(제4구역 ~ 제6구역) : A + B - C - (D x 2) - - - (2),

제3그룹(제7구역 ~ 제9구역) : A + B - C - D - - - (3),

제4그룹(제10구역 ~ 제12구역) : A + B - C - - - (4),

여기에서, A는 단계(22)에서 설정된 가열대 마지막 그룹의 온도, B는 판온도 콘트롤러 설정온도, C는 기준 판온도(830℃), D는 스텝 온도 설정치다.

도 5를 참조하면, 각 구역의 로온도 설정치 계산과정은 해당 구역의 로온 설정치를 판독한 후, 판온도 콘트롤러의 출력치를 판독하는 단계(24)와, 가열대 로온도 설정치의 상한값을 판독하는 단계(25)와, 판온도 콘트롤러의 출력치에 따라 구역온도 보상설정치를 판독하는 단계(26)와, 구역의 로온 설정치를 하기 식에 의해 계산하는 단계를 포함한다.

f = a + d x (b - 50)/50 - - - (5),

여기에서, f는 구역의 로온 설정치이고, a는 해당 구역의 로온 설정치이고, b는 판온도 콘트롤러의 출력치이고, d는 보상온도 설정치이다. 참고로, 로온 설정 상한치는 c로 표현된다.

상기된 바와 같이 계산된 각 구역의 로온 설정치는 상기 로온 설정 상한치(c)와 비교(단계 27)된 후, 로온 설정치(f)가 로온 설정 상한치(c) 이하의 값을 나타내면 로온 설정치(f)를 로온 제어값으로 설정하여 구역 로온도 콘트롤러에 입력시켜 판온도제어를 수행한다. 한편, 로온 설정치(f)가 로온 설정 상한치(c) 초과의 값을 나타내면, 로온 설정 상한치(c)를 로온 설정치(f)로 설정하여 구역 로온도 콘트롤러에 입력시켜 판온도제어를 수행한다.

즉, 상위 프로세스에서 라인속도와 스트립 두께에 대한 정보를 수신하고, 수신된 정보는 운전조건(라이속도 x 소재 두께)으로 계산된다. 이러한 운전조건의 계산은 일반적인 승산기(곱셈)이다. 그리고, 상기 운전조건에 따른 가열대 마지막 그룹의 온도는 상기 식 (4)에 의해서 계산되어 설정된다.

운전조건에 따른 가열대 마지막 구역의 설정온도는 일반적으로 사용되는 비례기로써, 도 4에 나타난 바와 같이, 운전조건은 스트립 두께와 라인 속도를 곱한 값으로 최소 영(0)에서 360으로 된다. 또한, 로온 설정치에 있어서는 소둔라인의 로온도 설정치인 830℃∼960℃로 한 값을 복수개의 X 및 Y(운전조건 및 로온도) 데이타에 의해 설정된다.

이와 같이 설정된 마지막 구역의 로온도는 가열대 마지막 구역의 온도설정치로서 각 구역 온도 설정치 계산에 입력된다.

그리고, 각 구역의 계산 결과치는 해당 구역 콘트롤러에 전송된다.

도 5를 다시 참조하면, 가열대 각 구역의 계산 결과치를 해당 구역 콘트롤러 에 전송하여 각 구역의 온도를 계산한다. 즉, 단계 22에서 설정된 로온도는 입력되어 판독된 후, 가열대 출구에서의 판온도 콘트롤러에서 비교되어 그 편차가 출력된다. 그리고, 각 구역의 로온도 설정 상한치를 판독하고, 판온도 콘트롤러 출력에 따른 해당 구역의 온도 설정 보상 온도를 입력 받아 로온도 설정치를 계산한다.

가열대 출구의 판온도 콘트롤러에서의 출력값은 실제 진행되는 스트립의 온도를 검출하는 판온도 콘트롤러(12)의 출력을 통해 입력받고, 각 구역의 온도 설정 상한치는 로내의 라디안 튜브(RADIANT TUBE)를 보호하기 위해 설정한 값을 입력 받는다. 설정된 각 구역의 온도는 단계 27에서 구역 온도 계산치와 로온도 설정 상한치 를 비교하여 그 비교값이 로온 최대치 이하일 경우에는 로온도 콘트롤러(해당 구역 온도 콘트롤러)의 설정 온도로 입력된다. 이때, 해당 구역 온도 콘트롤러라 함은 온도 검출기의 입력을 받아 설정온도의 목표치에 도달되도록 연소제어인 크로스 리미트(cross limit) 제어를 통해 온도제어를 하는 장치까지 포함되고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

상술된 바와 같이, 판온도 제어모드로 사용시에 판온도제어 콘트롤러(12)의 출력이 직접 로온도 제어 콘트롤러를 설정하지 않는다. 현재의 스트립 두께와 소둔로의 라인속도에 따라 먼저 가열로 마지막 구역의 온도 설정치에 준하는 값을 얻고 스텝온도 설정치를 각 구역별로 차이가 나도록 이 값을 감산(운전조건에 따른 온도값-판온도설정치-기준 판온도－스텝온도)하여, 각 구역의 설정 온도를 계산하고 다음 단계로 진입한다.

해당 구역에서는 그 구역의 설정온도를 판온도 콘트롤러의 출력치에 따른 보 상온도치를 더하여 해당 구역의 최대온도와 비교하고, 비교 결과 작은값을 로온 콘트롤러의 설정치로 최종적으로 설정하여 온도 설정치에 도달되도록 크로스 리미트 제어에 의한 연료 및 공기 유량제어 밸브를 조정하여 가열로의 온도를 제어 한다.

이와 같은 시스템 작용은 라인 스타트후 정상 운전 조건에서 판온도 제어로 절환하여 판온도 콘트롤러의 출력과 운전 조건에 따른 온도값에 따라 각 구역의 온도 설정치가 그 값에 맞게 그때그때의 상황을 추적하면서 변화가 이루어져 조업자 개입없이도 목표 판온도에 적중을 하여 간다.

또한, 정상 조업중 라인장해에 의해 속도가 감소하면 운전조건에 따라 로온도 설정치가 변하고 이때 판온도의 변화가 따라서 변하기 때문에 로온 설정치는 이에 부가해서 변화하게 되어 목표로 하는 판온도를 빨리 추적하여 제어가 이루어지게 작용한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 로온도 제어모드시에 발생할수 있는 조작자의 잦은 개입을 판온도 제어모드시에는 조작자 개입없이도 목표온도를 자동으로 추적하고, 정상 조업에서 라인속도의 감속시에 즉시 해당 구역의 온도를 낮추어 제품 결함 방지효과를 기대할수 있고, 정상 작업중에도 가열대 출구에서의 판온도 변화에 따른 로온의 안정된 변화로 판온도 적중율 향상시켜 스트립의 열처리 불량으로 인한 제품결함을 방지하는 실용상의 효과를 얻을수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발 명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (3)

1. 4개의 그룹으로 구분되어 있고 각각의 그룹은 3개의 구역으로 이루어져 있는 소둔로 가열대의 출구에 설치된 판온도 검출기에 컨버터를 통하여 연결되어 있는 제어실의 판온제어 프로세스에 의하여 스트립의 온도를 제어하기 위한 방법에 있어서,

   상기 소둔로의 가열대를 통과하는 스트립의 두께와 라인속도의 곱에 따라 운전조건을 계산하는 단계와,

   계산된 운전조건에 따라 가열대의 상기 마지막 그룹을 구성하는 구역 각각의 온도를 설정하는 단계와,

   상기 가열대의 마지막 그룹에 설정된 온도에 따라 다른 나머지 그룹을 구성하는 구역 각각의 온도 설정치를 계산하는 단계와,

   그룹 각각의 계산 결과치를 해당 그룹의 구역에 설치된 로온 콘트롤러에 전송하는 단계로 이루어져서 상기 스트립의 두께변화와 라인속도 변화에 대응하여 가열대 각 구역에서의 온도 설정을 빨리 변화시킴으로써 로온 추종을 신속하게 수행하여 가열대 출구에서의 판온도를 안정되게 제어하고,

   상기 그룹 각각의 온도는 하기 식에 의하여 설정되고,

   제1그룹(제1구역 ~ 제3구역) : A + B - C - (D x 3),

   제2그룹(제4구역 ~ 제6구역) : A + B - C - (D x 2),

   제3그룹(제7구역 ~ 제9구역) : A + B - C - D,

   제4그룹(제10구역 ~ 제12구역) : A + B - C,

   여기에서, A는 상기 가열대의 마지막 그룹에서의 설정 온도이고, B는 판온도 콘트롤러 설정온도이고, C는 기준 판온도이고, D는 스텝 온도 설정치인 것을 특징으로 하는 소둔로 가열대에서의 판온도제어 방법.
2. 삭제
3. 4개의 그룹으로 구분되어 있고 각각의 그룹은 3개의 구역으로 이루어져 있는 소둔로 가열대의 출구에 설치된 판온도 검출기에 컨버터를 통하여 연결되어 있는 제어실의 판온제어 프로세스에 의하여 스트립의 온도를 제어하기 위한 방법에 있어서,

   상기 소둔로의 가열대를 통과하는 스트립의 두께와 라인속도의 곱에 따라 운전조건을 계산하는 단계와,

   계산된 운전조건에 따라 가열대의 상기 마지막 그룹을 구성하는 구역 각각의 온도를 설정하는 단계와,

   상기 가열대의 마지막 그룹에 설정된 온도에 따라 다른 나머지 그룹을 구성하는 구역 각각의 온도 설정치를 계산하는 단계와,

   그룹 각각의 계산 결과치를 해당 그룹의 구역에 설치된 로온 콘트롤러에 전송하는 단계로 이루어져서 상기 스트립의 두께변화와 라인속도 변화에 대응하여 가열대 각 구역에서의 온도 설정을 빨리 변화시킴으로써 로온 추종을 신속하게 수행하여 가열대 출구에서의 판온도를 안정되게 제어하고,

   상기 각 구역의 로온도 설정치 계산과정은 해당 구역의 로온 설정치를 판독하고 판온도 콘트롤러의 출력치를 판독하는 단계와, 상기 가열대 로온도 설정치의 상한값을 판독하는 단계와, 상기 판온도 콘트롤러의 출력치에 따라 구역온도 보상설정치를 판독하는 단계와, 해당 구역의 로온 설정치를 계산하는 단계로 이루어지고,

   상기 해당 구역의 로온 설정치는 하기 식에 의해 계산되고,

   f = a + d x (b - 50)/50,

   여기에서, f는 구역의 로온 설정치이고, a는 해당 구역의 로온 설정치이고, b는 판온도 콘트롤러의 출력치이고, d는 보상온도 설정치인 것을 특징으로 하는 소둔로 가열대에서의 판온도제어 방법.

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