KR100775750B1 - 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭방향 형상불량을 개선하도록 된 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법을 제공하는 데 목적이 있다.

따라서, 본 발명은 런아웃 테이블 상의 소재의 치수 및 강종을 체크하는 체크단계; 체크단계에서 체크된 소재의 치수 및 강종에 따른 냉각패턴을 결정하는 냉각패턴결정단계; 냉각패턴결정단계에서 결정된 냉각패턴에 따라 단위 냉각설비 당의 온도강하량을 계산하는 온도강하량계산단계; 온도강하량계산단계에서 계산된 결과에 따라 냉각수를 주수하는 주수단계를 포함하는 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법을 제공한다.

체크단계, 냉각패턴결정단계, 온도강하량계산단계, 주수단계

Description

런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법{METHOD FOR COOLING OF SLAB ON RUN-OUT TABLE}

도 1은 일반적인 런아웃 테이블 상의 냉각방법을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 소재의 주수패턴을 결정하기 위한 소재의 냉각패턴을 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예의 주수패턴에 따른 폭방향의 온도분포도.

도 4는 종래기술의 주수패턴에 따른 폭방향의 온도분포도.

도 5는 종래기술에 따른 소재의 폭방향 형상불량을 개념적으로 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 스트립 14 : 마무리 압연기

16 : 런아웃 테이블 18, 19 : 냉각설비

본 발명은 일관제철소에서 연속압연 공정 후, 소재의 기계적 성질을 만족시키기 위해 런아웃 테이블(Run-Out Table) 상에서 소재를 냉각하는 런아웃테이블 상 의 소재 냉각방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소재의 냉각시 발생되는 폭방향 형상불량을 개선하기 위해 상하부의 냉각능을 소재 조건에 따라 폭 방향 온도를 개선할 수 있도록 계산하여 초기 설정시에 냉각패턴을 냉각설비에 설정함으로서 소재의 형상을 개선할 수 있도록 된 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법에 관한 것이다.

일반적으로 열연 스트립은 도 1에 도시 된 바와 같이 마무리 압연기(14)를 거친 후 필요로 하는 기계적성질을 얻기 위해 런아웃 테이블(16) 상에서 냉각설비(18,19)를 이용하여 스트립(12)의 온도를 공냉 및 강제 수냉 과정을 통해 적절하게 다운 시켜 목표로 하는 권취 온도까지 낮춘 후 스트립을 권취한다.

따라서 런아웃 테이블(16) 상의 냉각설비(18,19)는 스트립(12)이 런-아웃 테이블(16)상을 이동하는 동안 스트립(12)의 상부와 하부에서 냉각수를 적절하게 주수하여 스트립(12)의 냉각을 실시하며, 이 때 적용하고 있는 냉각 패턴은 통상 전단의 뱅크(Bank)에서부터 권취기(24) 쪽으로 차례로 주수를 시작하여 목표로 하는 권취온도에 따라 뱅크의 개방량을 조정하는 전단 또는 후단에서 냉각하였다.

이러한 열연 스트립의 냉각 공정은 강재의 기계적 성질을 손쉽게 만족시키기 위해서 실시하는 것으로 강재의 강냉을 통해 압연조직을 변태 시켜 각 변태상과 그 분율을 일정하게 제어하여 가능하게 하는데, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 위와 같은 냉각수를 이용한 강제 대류형의 냉각설비를 보편적으로 사용하고 있는 것이다.

그러나 이와 같은 냉각수의 주수에 의한 소재의 냉각은 상부 냉각수는 스트립 위에서 한동안 체류하면서 상부면을 냉각시키고, 하부 냉각수는 스트립에 충돌 한 후 바로 떨어지기 때문에 스트립의 상하면 사이에는 온도차이가 발생하게 된다.

따라서 전단의 단위설비와 후단의 단위설비 간에 냉각능이 차이가 나면서 스트립이 진행하기 때문에 상 변태 차이가 발생하게 된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 폭 방향의 온도 차이로 인해 온도가 낮은 쪽은 변태가 먼저 일어나서 그로 인해 체적이 팽창되므로 압축응력이 발생하고, 온도가 높은 쪽은 인장응력이 걸리게 되어 폭 방향으로 만곡형의 형상 불량이 발생된다는 것이다.

또한 위와 같은 냉각 방법으로는 냉각설비의 냉각패턴이 스트립의 중앙부를 기준으로 냉각이 진행되므로 폭방향으로 형상불량이 발생할 경우에는 폭방향의 형상을 교정할 수 있도록 냉각 패턴을 조정할 수 있는 설비가 구비되지 않았다.

따라서 이와 같은 폭방향의 형상불량이 발생됨에 따라 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

또한 이를 교정하기 위해서는 추가공정을 거쳐야 하므로 이로 인해 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

아울러 추가공정으로 인한 가공비가 증가하여 비용이 증가함에 따라 생산원가가 증대되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 폭방향 형상불량을 개선하도록 된 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 런아웃 테이블 상의 소재의 치수 및 강종을 체크하는 체크단계; 체크단계에서 체크된 소재의 치수 및 강종에 따른 냉각패턴을 결정하는 냉각패턴결정단계; 냉각패턴결정단계에서 결정된 냉각패턴에 따라 단위 냉각설비 당의 온도강하량을 계산하는 온도강하량계산단계; 온도강하량계산단계에서 계산된 결과에 따라 냉각수를 주수하는 주수단계를 포함하는 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법을 제공한다.

여기에 주수단계에서 주수된 냉각수에 의해서 냉각된 소재의 온도편차를 분석하는 온도편차분석단계; 온도편차분석단계에서 분석된 데이터를 피드백시켜 최적의 주수패턴을 결정하는 최적주수패턴결정단계를 더욱 포함하는것이 바람직하다.

이하 본 발명에 대한 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 일반적인 런아웃 테이블 상의 냉각방법을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 소재의 주수패턴을 결정하기 위한 소재의 냉각패턴을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예의 주수패턴에 따른 폭방향의 온도분포도.

본 발명의 특징에 따른 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법은 우선 냉각의 대상이 되는 소재의 치수 및 강종을 체크한다.

소재의 치수 및 강종이 체크되면 각 소재의 치수 및 강종에 따라 각 단위 냉각 설비당 동일 냉각능을 가지는 냉각 패턴을 결정한다.

여기서 냉각패턴의 결정은 도 2에 도시된 냉각패턴을 이용하여 적절한 냉각패턴을 결정한다.

다음으로 결정된 냉각패턴에 따라 각 단위 냉각설비 당의 온도강하량을 계산한다.

여기서 단위 냉각설비 당의 온도강하량 계산은 아래의 Stefann-Boltzmann의 식에 따라 다음식에 따른다.

-(1)

( Qai : 각 공냉zone통과 시의 열유속량, Ti : 각 공냉zone통과 시의 초기입측온도, e : 방사율, p : Stefan-Boltzmann상수 )

-(2)

-(3)

(Qei : 단위냉각설비의 열유속량, h : 열전달 계수 c : 비열, p : 비중, T : 수냉zone에서의 강하온도, t : 수냉zone에서의 통과시간, Xu : 단위냉각설비 최대Valve수(=6), xu : 사용Valve수(Size, 강종에 따라 결정))

즉, 열량의 변화는 식 (1)과 같이 초기온도의 4승에 비례하는데, 전단이 온도가 높고 후단으로 갈수록 냉각에 의해 온도가 떨어져 열량이 줄어들게 되므로 온도 강하량이 줄게 된다.

이러한 열량의 변화는 식 (2)와 같이 열 전달 계수에 비례하는데, 여기서 h값은 소재의 칫수, 강종 및 온도에 따라 변화하게 된다.

따라서 각 단위 냉각설비 당의 온도 강하량을 일정하게 하기 위해서는 상기와 같은 인자를 고려하여 적정한 냉각능이 동일하도록 Qei 즉, 단위냉각설비의 열유속량을 변경시켜야 하는데 이 방법은 아래와 같다.

한편 단위 냉각설비의 구성은 상부밸브와 하부밸브로 구성되며 각 유니트에 대해 밸브를 전부 사용할 경우에는 전단부의 온도 강하량이 커지게 되어 형상이 불량하게 된다.

따라서 각 단위 냉각설비 당의 온도 강하량을 일정하게 하기 위해서는 식 (3)와 같이 온도 강하량 T가 일정하도록 xu 개 만을 사용하도록해야 한다.

이것을 강종별과 사이즈별로 시뮬레이션하여 밸브의 사용개수를 xu개로 설정한다.

즉, 도 8과 같은 대표적인 냉각패턴을 기준으로 강종 및 사이즈에 맞는 적정 냉각패턴을 소재의 조건에 맞도록 적용하는 것이다.

이와 같이 강종별, 사이즈별로 밸브 개방시의 각 단위 냉각 설비 당 온도 강하량을 계산한다.

그 결과 값에 의해 계산된 주수 패턴으로 냉각수를 주수하여 런아웃 테이블 상의 소재를 냉각시킨다.

다음으로 냉각에 따른 소재의 온도를 실시간으로 측정하여 폭방향의 온도편차를 분석한다.

다음으로 분석된 온도편차의 데이터를 피드백시켜 최적의 주수패턴을 결정한다.

이와 같은 피드백을 통하여 최적의 주수패턴을 적용하므로 최적의 균일 냉각능을 이루도록한다.

실시예

본 실시예에서 런아웃 테이블 상에서 냉각되는 소재는 두께 14.6mm의 후물재로서 종래의 주수패턴과 본 발명을 통하여 계산된 주수패턴에 따른 각 유니트의 개방된 밸브 개수는 아래의 표 1 및 표 2와 같다

표 1

상부	유니트	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
	개방밸브수	6	6	6	6	6	6	6	6	0	0	0	0	0	0	0	0
하부	유니트	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
	개방밸브수	6	6	6	6	6	6	6	6	0	0	0	0	0	0	0	0

표 2

상부	유니트	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
	개방밸브수	0	2	3	3	4	6	6	6	6	1	0	0	0	0	0	0
하부	유니트	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
	개방밸브수	0	2	3	3	4	6	6	6	6	1	0	0	0	0	0	0

위와 같은 표 1 및 표 2에 따른 밸브의 개방에 따른 냉가수 주수패턴은 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같다.

도 3은 본 발명의 실시예의 주수패턴에 따른 폭방향의 온도분포도이고, 도 4는 종래기술의 주수패턴에 따른 폭방향의 온도분포도이다.

위의 온도분포도에 의하면 종래의 주수패턴에 의한 실시예는 온도분포가 일정치 못하여 폭방향으로 굴곡이 발생되지만, 본 실시예의 주수패턴에 따른 폭방향온도분포는 그 구배가 완만하므로 폭방향으로 품질이 발생되지 않는다.

즉 본 발명에 따른 주수패턴으로 소재를 냉각시키면 각 단위 냉각설비의 냉각능이 항상 일정하여 온도강하량의 차이로 인해 발생되는 상변태의 특성을 일정하게 하고, 이를 통한 응력의 분포를 고르게 함으로서 폭방향 형상불량이 발생되는 것을 개선할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법은 폭방향의 형상불량이 발생되지 않으므로 제품의 품질이 향상된다.

또한 형상불량 발생으로 인한 추가공정의 필요치 않으므로 생산성이 향상된다.

아울러 추가공정이 발생되지 않으므로 가공비가 절약되어 비용이 감소함에 따라 생산원가가 절감된다.

Claims (2)

1. 런아웃 테이블 상의 소재의 치수 및 강종을 체크하는 체크단계;

   상기 체크단계에서 체크된 소재의 치수 및 강종에 따른 냉각패턴을 결정하는 냉각패턴결정단계;

   상기 냉각패턴결정단계에서 결정된 냉각패턴에 따라 단위 냉각설비 당의 온도강하량을 계산하는 온도강하량계산단계;

   상기 온도강하량계산단계에서 계산된 결과에 따라 냉각수를 주수하는 주수단계를 포함하는 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 주수단계에서 주수된 냉각수에 의해서 냉각된 소재의 온도편차를 분석하는 온도편차분석단계;

   상기 온도편차분석단계에서 분석된 데이터를 피드백시켜 최적의 주수패턴을 결정하는 최적주수패턴결정단계를 더욱 포함하는 런아웃 테이블 상의 소재 냉각방법.

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