KR101243022B1 - 합금화 공정 최적화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합금화 완료시점을 정확하게 산출하여 합금화 공정을 최적화 할 수 있게 되므로, 합금화 품질을 개선시킴은 물론, 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 합금화 공정 최적화 방법에 관한 것으로,
상기 합금화 공정 최적화 방법은, 합금화로의 입측 및 출측에서 강판의 복사율을 측정하는 단계; 균열로의 복사율 급변 구간과 출측에서 상기 강판의 복사율을 측정하는 단계; 상기 측정된 복사율들을 선형적으로 연결하여 강판의 복사율 거동을 파악하는 단계; 및 상기 파악된 복사율 거동을 기초로, 합금화 완료 시점을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

합금화 공정 최적화 방법{Method and System for Optimizing Galvannealing Process}
본 발명은 합금화 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 강판에 아연도금을 위한 합금화 공정을 최적화하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1은 기존의 용융아연 합금라인에서 수행되는 합금화 공정을 도시한 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 합금화 공정은 1) 합금화로에서 수행되는 합금화 공정과 2) 균열로(Soaking Furnace)에서 수행되는 균열(Soaking) 공정으로 구성된다.
합금화 공정에서 판온(Strip Temperature) 제어를 위해, 각 공정의 입출측에서 온도를 측정한다. 구체적으로, ① 합금화로의 입측, ② 합금화로의 출측 및 ③ 균열로의 출측에서 강판의 복사율을 측정하고, 히트 사이클(Heat cycle)를 선형적인 것으로 가정하여 합금화 공정 판온 제어를 수행하도록 한다. 하지만, 위와 같은 방법으로 산정한 히트 사이클은 실제 히트 사이클과 차이가 있어, 정확한 합금화 품질 제어 동작을 수행하기가 어려운 문제가 있다.
아울러, 도2에 도시된 바와 같이, 가열대 출측에서 균열로 출측 사이 구간에서 판온의 표면 변화 및 복사율 변화가 급격하게 발생하기 때문에, 도금 강판표면의 합금화 완료 시점을 정확하게 판정하기가 어려워진다. 또한, 합금화 완료 시점 판정이 부정확해지는 경우, 정확한 냉각 시점을 판정할 수 없어, 후공정 냉각 제어에도 어려움이 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 합금화 완료시점을 정확하게 산출하여 합금화 공정을 최적화할 수 있는 합금화 공정 최적화 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 합금화 공정 최적화 방법은, 균열로의 복사율 급변 구간 중 적어도 2 이상의 지점에서 강판의 복사율을 측정하는 단계; 상기 측정된 복사율들을 선형적으로 연결하여 강판의 복사율 거동을 파악하는 단계; 및 상기 파악된 복사율 거동을 기초로, 복사율이 기설정된 복사율이 되는 시점을 합금화 완료 시점으로 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 복사율 급변 구간은, 상기 균열 공정 구간의 MS(Moving Soaking) 공정 구간과 FS(Fixed Soaking) 공정 구간 중 일부 구간인 것을 특징으로 한다.
상기 FS 공정 구간은, 제1 FS 공정 구간, 제2 FS 공정 구간 및 제3 FS 공정 구간을 포함하고, 상기 강판의 복사율 거동을 파악하는 단계는, MS 공정을 수행하는 MSF(Moving Soaking Furnace)의 출측과 제1 FS 공정을 수행하는 FSF(Fixed Soaking Furnace)-1의 출측에서의 복사율을 이용하여, 강판의 복사율 거동을 파악하는 것을 특징으로 한다.
상기 강판의 복사율 거동을 파악하는 단계는, 제1 시점에서 측정된 상기 MSF의 출측에서의 복사율인 제1 복사율과 제2 시점에서 측정된 상기 FSF-1의 출측에서의 복사율인 제2 복사율을 선형으로 연결한 결과를 복사율 거동으로 파악하고, 상기 합금화 완료 시점을 산출하는 단계는 상기 복사율 거동으로부터 복사율이 기설정된 제3 복사율이 되는 제3 시점을 합금화 완료 시점으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 합금화 공정 최적화 방법은 상기 합금화 완료 시점을 냉각시점으로 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 합금화 완료시점을 정확하게 산출하여 합금화 공정을 최적화할 수 있게 되어, 합금화 품질을 개선시킴은 물론, 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 합금화 공정에서 강판의 복사율 거동을 정확하게 파악할 수 있게 된다.
도 1은 기존의 용융아연 합금라인에서 수행되는 합금화 공정을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명이 적용가능한 용융아연 합금라인에서 수행되는 합금화 공정을 도시한 모식도이다.
도 3은 합금화 공정 구간에서 강판의 온도 거동과 복사율 거동 변화를 도시한 도면이다.
도 4는 합금화 공정에서 강판의 복사율 거동들을 예시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명이 적용가능한 용융아연 합금라인에서 수행되는 합금화 공정을 도시한 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 합금화 공정은 1) 합금화로에서 수행되는 합금화 공정과 2) 균열로(Soaking Furnace)에서 수행되는 균열(Soaking) 공정으로 구성된다.
균열 공정은 4개의 부공정으로 구성되는데, 구체적으로, 1) MSF(Moving Soaking Furnace)에서 수행되는 MS(Moving Soaking) 공정, 2) FSF(Fixed Soaking Furnace)-1에서 수행되는 제1 FS(Fixed Soaking) 공정, 3) FSF-2에서 수행되는 제2 FS 공정, 4) FSF-3에서 수행되는 제3 FS 공정으로 구성된다.
이하에서는, 합금화 공정 최적화를 위해, 합금화 완료시점을 산출하는 과정에 대해 상세히 설명한다.
합금화 완료시점을 산출하기 위해서는, 먼저 합금화 공정에서 강판의 복사율 거동을 파악할 것이 요구된다. 복사율 거동 파악을 위해, 각 공정들이 끝나는 시점에서 강판의 복사율을 측정한다.
구체적으로, ① 합금화로의 입측, ② 합금화로의 출측, ③ MSF의 출측, ④ FSF-1의 출측, ⑤ FSF-2의 출측, ⑥ FSF-3의 출측에서 강판의 복사율을 측정한다. 강판의 복사율 측정을 위해, 해당 위치에는 복사온도계를 설치되어 있다.
이후, 측정된 강판의 복사율들 중 MSF의 출측에서 측정된 강판의 복사율과 FSF-1의 출측에서 측정된 강판의 복사율들을 선형적으로 연결한 직선을, 합금화 공정에서 강판의 복사율 거동으로 파악한다.
MSF의 출측에서 측정된 강판의 복사율과 FSF-1의 출측에서 측정된 강판의 복사율을 통해 합금화 공정에서 강판의 복사율 거동을 파악하는 이유는 MS 공정 구간과 제1 FS 공정 구간이 복사율 급변 구간이기 때문인데, 이하 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 합금화 공정 구간에서 강판의 온도 거동과 복사율 거동 변화를 도시한 도면이다. 합금화 공정 초기에는 강판 표면과 도금된 아연의 경계면에서 Fe가 확산 되면서 아연층 바깥 표면까지 Fe 확산이 완료되면 합금화가 완료되게 된다. 이러한 합금화 반응 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이, 합금화 초기에는 복사온도계가 측정하는 아연층 바깥표면에서는 복사율이 일정하게 유지되다가 일단 Fe가 아연층 바깥 표면까지 도달하게 되면 급격한 표면 변화와 함께 복사율 변화가 급격하게 일어나게 되고 선형적인 증가를 하게 된다.
그리고, 이와 같은 선형적인 증가가 발생하는 복사율 급변 구간은 MS 공정 구간과 제1 FS 공정 구간에 해당한다.
도 4에는 합금화 공정에서 강판의 복사율 거동들을 예시하였다. 도 4에 도시된 바에 따르면, t1에서 측정된 MSF의 출측에서 강판의 복사율과 t2에서 측정된 FSF-1의 출측에서 강판의 복사율을 선형으로 연결한 결과로 복사율 거동을 나타내었다.
복사율 거동을 이용하여 합금화 공정에서의 합금화 완료 시점을 산출할 수 있는데, 합금화 완료 시점은 복사율 거동에서 복사율이 기설정된 최대 복사율이 되는 시점으로 볼 수 있기 때문이다.
이와 같은 합금화 완료 시점은 냉각 공정이 시작되는 시점인 냉각시점으로 설정되며, 위 과정에 의해 합금화 공정을 보다 최적화할 수 있게 된다. 즉, 합금화 공정의 전체적인 히트 사이클(Heat cycle) 구현이 가능하게 되고 합금화 품질의 최적화가 가능해진다.
지금까지, 합금화 완료시점을 정확하게 산출하여 합금화 공정을 최적화하는 방안에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서는 측정가능한 6개의 복사율 중 2개인 MSF의 출측에서 측정된 복사율과 FSF-1의 출측에서 측정된 복사율들을 이용하여 강판의 복사율 거동을 파악하는 것으로 상정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하다.
MSF의 출측과 FSF-1의 출측이 아닌 다른 구간에 측정된 2개의 복사율들을 이용하는 것이 가능하다. 하지만, MS 공정 구간과 제1 FS 공정 구간이 복사율 급변 구간이기 때문에, MSF의 출측과 FSF-1의 출측에서 측정된 복사율들을 이용하여 강판의 복사율 거동을 파악하는 것이 가장 바람직하다.
한편, 측정가능한 6개의 복사율 중 3개 이상의 복사율들을 이용하여 강판의 복사율 거동을 파악하는 것도 가능하다. 예를 들어, 합금화로의 출측, MSF의 출측 및 FSF-1의 출측에서 측정된 강판의 복사율들을 선형적으로 연결한 결과를 강판의 복사율 거동으로 파악하는 것도 가능함은 물론이다.
한편, 파악된 복사율 거동을 기초로, 합금화 공정에서의 전반적인 합금화 거동을 파악하는 것도 가능하다.
다른 한편으로, 위에서 설명한 합금화 최적화 방법을 시스템으로 구현하는 것이 가능하다. 구체적으로, 각 설비의 입출측에서 강판의 복사율을 측정할 수 있는 복사온도계들과, 이 복사온도계들에서 측정된 복사율들을 기초로 강판의 복사율 거동을 파악하고, 파악된 복사율 거동을 이용하여 합금화 완료 시점을 산출하는 연산 장치를 포함하는 합금화 공정 최적화 시스템을 구현하는 것도 가능함은 물론이다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
MSF : Moving Soaking Furnace
FSF : Fixed Soaking Furnace

Claims (5)

  1. 균열로의 복사율 급변 구간 중 적어도 2 이상의 지점에서 강판의 복사율을 측정하는 단계;
    상기 측정된 복사율들을 선형적으로 연결하여 강판의 복사율 거동을 파악하는 단계; 및
    상기 파악된 복사율 거동을 기초로, 복사율이 기설정된 복사율이 되는 시점을 합금화 완료 시점으로 산출하는 단계;를 포함하는 합금화 공정 최적화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 균열로의 복사율 급변 구간은
    상기 균열 공정 구간의 MS(Moving Soaking) 공정 구간과 FS(Fixed Soaking) 공정 구간 중 일부 구간인 것을 특징으로 하는 합금화 공정 최적화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 FS 공정 구간은,
    제1 FS 공정 구간, 제2 FS 공정 구간 및 제3 FS 공정 구간을 포함하고,
    상기 강판의 복사율 거동을 파악하는 단계는,
    MS 공정을 수행하는 MSF(Moving Soaking Furnace)의 출측과 제1 FS 공정을 수행하는 FSF(Fixed Soaking Furnace)-1의 출측에서의 복사율을 이용하여, 강판의 복사율 거동을 파악하는 것을 특징으로 하는 합금화 공정 최적화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 강판의 복사율 거동을 파악하는 단계는,
    제1 시점에서 측정된 상기 MSF의 출측에서의 복사율인 제1 복사율과 제2 시점에서 측정된 상기 FSF-1의 출측에서의 복사율인 제2 복사율을 선형으로 연결한 결과를 복사율 거동으로 파악하고,
    상기 합금화 완료 시점을 산출하는 단계는
    상기 복사율 거동으로부터 복사율이 기설정된 제3 복사율이 되는 제3 시점을 합금화 완료 시점으로 산출하는 것을 특징으로 하는 합금화 공정 최적화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 합금화 완료 시점을 냉각시점으로 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합금화 공정 최적화 방법.
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