KR101376565B1

KR101376565B1 - 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101376565B1
Application number: KR20110135026A
Authority: KR
Inventors: 이규택; 박정훈
Original assignee: (주)포스코
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2014-04-02
Also published as: US20140350746A1; EP2792756A1; CN103998631B; EP2792756A4; KR20130067953A; MX368150B; WO2013089422A1; CN103998631A; JP5964449B2; US9783867B2; MX2014007141A; JP2015504973A

Abstract

본 발명은 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법에 관한 것으로, 스트립 온도 검출값 및 스트립 정보를 이용하여, 스트립 전/후면에서 미스트를 분사시키는 길이방향 유량제어 노즐블록 및 폭 방향 유량제어 노즐블록의 밸브 개도를 결정하는 단계와, 상기 길이방향 유량제어 노즐블록 두 개가 연속하여 위치된 제1패킷과, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록 두 개가 연속하여 위치된 제2패킷을 교대로 위치시키는 단계와, 상기 결정된 밸브 개도에 대해 스트립의 출측 목표 온도로부터 매 주기 실제 스트립 출측 온도를 차감하여 미스트 분사 유량을 조절하도록 상기 길이방향 유량제어 노즐블록의 개도 보상값을 결정하는 단계 및 상기 결정된 밸브 개도에 대해 스트립 폭 방향의 다수의 영역에서 미스트 분사 유량을 개별적으로 조절하도록 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록의 다수의 서보 밸브 개도 값을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 미스트 분사 유량을 제어함으로써 스트립의 온도를 균일하게 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치에 관한 것으로, 급냉대의 입출측에서 스트립의 온도를 측정하는 스트립 센터 온도 측정기와 폭 방향 온도 측정기와, 스트립의 온도 제어를 위해 스트립의 전/후면에 이격 설치되어 미스트를 분사하는 길이방향 유량제어 노즐블록과, 스트립의 온도 제어를 위해 스트립의 전/후면에 폭 방향으로 이격 설치되어 미스트를 분사하는 다수의 서보 밸브를 포함하는 폭 방향 유량제어 노즐블록과, 분사되는 미스트 유량을 조절할 수 있도록 상기 스트립 센터 온도 측정기로부터 전송받은 온도 검출값을 이용하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록을 제어하는 길이방향 온도제어기 및 분사되는 미스트 유량을 조절할 수 있도록 상기 폭 방향 온도 측정기로부터 전송받은 온도 검출값을 이용하여 상기 다수의 서보 밸브를 개별로 제어하는 폭 방향 온도제어기를 포함하고, 상기 길이방향 유량제어 노즐블록이 두 개 연속하여 위치하는 제1패킷과, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록이 두 개 연속하여 위치하는 제2패킷이 교대로 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF STRIP IN THE RAPID COOLING SECTION OF CONTINUOUS ANNEALING LINE}

본 발명은 연속 소둔라인의 급냉대에서 스트립의 온도를 균일하게 제어하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 연속소둔라인의 급냉대 입력단과 출력단에서 폭방향 온도를 검출하고, 피드백, 피드포워드 제어 기법을 이용하여 냉각 노즐블록의 폭방향 미스트(mist) 유량 제어를 이룸으로써 스트립의 폭방향 온도를 균일하게 제어하여 스트립의 평탄도 변화를 최소화하도록 된 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

일관 종합 제철소에 구비된 연속소둔라인의 퍼니스(Furnace) 구성이 도 1에 제시되어 있다.

이와 같은 연속소둔라인의 퍼니스(10)는 그 입측으로 입력되는 스트립이 예열대(11)에서 가열대(12)의 배가스를 이용하여 예열되고, 가열대(12)에서 라디안 튜브를 통하여 간접 가열되어 승온된다.

그리고 상기 가열대(12)를 통과한 스트립은 균열대(13)에서 일정한 온도로 균열 처리되고, 서냉대(14)에서 분위기 가스를 순환 냉각시켜서 서냉된다.

또한 상기 서냉대(14)를 통과한 스트립은 급냉대(15)에서 주 가스젯, 쿨링롤 및 보조 가스젯을 이용하여 냉각되고, 과시효대(16)에서 과시효 처리되어 최종 냉각대(17)에서 냉각된다.

이와 같은 연속소둔라인의 퍼니스(10)는 예열대(11) 및 가열대(12)에서 스트립내의 결정립이 회복 및 재결정되고, 상기 균열대(13)에서 결정립이 성장한다.

또한, 스트립의 온도를 하강시키는 서냉대(14)에서는 고용탄소 용해도가 커지고, 상기 급냉대(15)에서 고용탄소가 과포화되며, 상기 고용탄소의 과포화에 의해 형성된 탄화물(Fe3C)은 상기 과시효대(16)에서 석출된다.

이와 같은 연속소둔라인의 퍼니스(10)에서 상기 급냉대(15)에서의 스트립 온도를 제어하는 방법으로 기존에 몇가지 기술이 제안되어 있다.

즉, 종래의 기술로는 대한민국 특허 공개공보 제2005-0051023호의 "연속 소둔라인 급냉대 스트립 냉각속도 제어 방법"이 제시되어 있다.

이와 같은 종래의 방식은 연속소둔라인 급냉대 스트립 냉각속도 제어방법에 관한 것으로, 급냉대를 통과하는 스트립의 냉각속도 및 스트립내 탄소농도를 일정하게 유지할 수 있어서 균일한 품질의 냉연강판 생산이 가능한 방법이다.

그리고 대한민국 특허 공개공보 제2004-0047308호의 "소둔로의 스트립 냉각 장치는 소둔로의 급냉대에서 진행되는 스트립을 목표 온도로 균일하게 냉각하기 위한 장치에 관한 것으로, 롤안에 냉각수를 공급하여 롤냉각을 이용한 균일냉각에 관한 발명이다.

또한 대한민국 특허 공개공보 제2003-0054513호의 "연속 소둔로 냉각대의 스트립 냉각 제어 방법"은 연속 소둔로의 냉각대에서 냉각팬 출력 변화를 제어하여 스트립 냉각을 제어하는 방법이 소개되고 있다.

그러나 이와 같은 종래의 기술들은 모두 스트립의 길이 방향 스트립 온도를 제어하는 것을 목적으로 하고 있어 폭 방향의 온도를 제어하는 것은 불가능한 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 수직 방향으로 움직이는 스트립의 폭방향 온도 분포를 원하는 형태로 제어함으로써 이를 통해 궁극적으로 스트립의 불균일 냉각에 의한 평탄도 불량을 최소화할 수 있는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은, 연속소둔라인 급냉대 입력단과 출력단의 폭방향 온도계를 이용하여 온도를 검출하고, 피드백, 피드포워드 제어 기법을 이용하여 급냉대의 폭방향 미스트(mist) 분사 유량 제어를 통해 스트립의 폭방향 온도를 균일하게 제어함으로써 스트립의 평탄도 변화를 최소화하도록 된 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연속 소둔라인의 급냉대에서 스트립의 온도를 균일하게 제어하기 위한 방법에 있어서,
스트립 온도 검출값 및 스트립 정보를 이용하여, 스트립 전/후면에서 미스트를 분사시키는 길이방향 유량제어 노즐블록 및 폭 방향 유량제어 노즐블록의 밸브 개도를 결정하는 단계와, 상기 길이방향 유량제어 노즐블록 두 개가 연속하여 위치된 제1패킷과, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록 두 개가 연속하여 위치된 제2패킷을 교대로 위치시키는 단계와, 상기 결정된 밸브 개도에 대해 스트립의 출측 목표 온도로부터 매 주기 실제 스트립 출측 온도를 차감하여 미스트 분사 유량을 조절하도록 상기 길이방향 유량제어 노즐블록의 개도 보상값을 결정하는 단계 및 상기 결정된 밸브 개도에 대해 스트립 폭 방향의 다수의 영역에서 미스트 분사 유량을 개별적으로 조절하도록 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록의 다수의 서보 밸브 개도 값을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 미스트 분사 유량을 제어함으로써 스트립의 온도를 균일하게 제어하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법을 제공한다.

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연속 소둔라인의 급냉대에서 스트립의 온도를 균일하게 제어하기 위한 장치에 있어서,
급냉대의 입출측에서 스트립의 온도를 측정하는 스트립 센터 온도 측정기와 폭 방향 온도 측정기와, 스트립의 온도 제어를 위해 스트립의 전/후면에 이격 설치되어 미스트를 분사하는 길이방향 유량제어 노즐블록과, 스트립의 온도 제어를 위해 스트립의 전/후면에 폭 방향으로 이격 설치되어 미스트를 분사하는 다수의 서보 밸브를 포함하는 폭 방향 유량제어 노즐블록과, 분사되는 미스트 유량을 조절할 수 있도록 상기 스트립 센터 온도 측정기로부터 전송받은 온도 검출값을 이용하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록을 제어하는 길이방향 온도제어기 및 분사되는 미스트 유량을 조절할 수 있도록 상기 폭 방향 온도 측정기로부터 전송받은 온도 검출값을 이용하여 상기 다수의 서보 밸브를 개별로 제어하는 폭 방향 온도제어기를 포함하고,

상기 길이방향 유량제어 노즐블록이 두 개 연속하여 위치하는 제1패킷과, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록이 두 개 연속하여 위치하는 제2패킷이 교대로 위치하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치를 제공한다.

삭제

본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법 및 장치에 의하면, 스트립 앞 뒤면에 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록으로 구획하여 다수 설치하고, 급냉대의 입출측에 설치된 스트립 센터 온도 측정기와 폭방향 온도 측정기로부터 얻어진 온도 검출값을 이용하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록으로부터 각각 분사되는 미스트 분사 유량을 각각 제어하여 수직 방향으로 움직이는 스트립의 폭방향 온도 분포를 원하는 형태로 제어한다. 따라서 본 발명에 의하면 궁극적으로 스트립의 불균일 냉각에 의한 평탄도 불량을 최소화할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법 및 장치에 의하면, 연속소둔라인 급냉대 입력단과 출력단의 폭방향 온도계를 이용하여 온도를 검출하고, 피드백, 피드포워드 제어 기법을 이용하여 급냉대의 폭방향 미스트(mist) 분사 유량 제어를 통해 스트립의 폭방향 온도를 균일하게 제어할 수 있음으로써 스트립의 평탄도 변화를 최소화할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 연속 소둔 라인의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치가 적용되는 연속 소둔 라인의 급냉대를 상세히 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 구비된 급냉대의 폭 방향 분할 분사 노즐블록을 도시한 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 분사 노즐블록의 미스트 분사 노즐의 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법을 전체적으로 도시한 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법에서 활용되는 길이 방향 출측 온도 제어기의 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법에서 활용되는 폭 방향 온도 제어기의 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법에서 실행되는 폭방향 온도 편차 계산 로직이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법 및 장치는 연속소둔라인 급냉대 입력단과 출력단의 온도계를 이용하여 온도를 검출하고, 피드백, 피드포워드 제어 기법을 이용하여 급냉대의 미스트(mist) 분사 유량 제어를 통해 스트립의 온도를 균일하게 냉각 제어할 수 있음으로써 스트립의 평탄도 변화를 최소화할 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어장치(100)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어장치(100)는 스트립의 온도 제어를 위해 냉각 노즐블록들을 스트립 앞 뒤면에 각각 상하로 다수 설치하되, 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록으로 구획하여 다수 세트 설치한다.

이와 같이 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치(100)가 적용되는 연속 소둔라인의 급냉대(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 노즐블록이 상하로 11세트로 구성되어지며, 상기 11세트 중에서 길이방향 유량제어 노즐블록은 6세트이고, 폭 방향 유량제어 노즐블록은 5세트이며, 각각 스트립 앞 뒤면에 설치되어 그 사이를 스트립(S)이 통과한다.

즉, 상기 길이방향 유량제어 노즐블록은 급냉대(200)의 입측으로부터 1번 블록(211), 2번 블록(212), 5번 블록(215), 6번 블록(216), 9번 블록(219), 10번 블록(220)에 설치되며, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록은 급냉대(200)의 입측으로부터 3번 블록(213), 4번 블록(214), 7번 블록(217), 8번 블록(218), 11번 블록(221)에 순서대로 설치되어 스트립(S)의 온도를 균일하게 제어한다.

그리고 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 급냉대(200)의 입출측에 스트립 센터 온도 측정기(231a,231b)와 폭방향 온도 측정기(233a,233b)를 구비한다.

즉, 본 발명은 스트립의 온도 제어를 위해 급냉대(200)의 입출측 스트립 센터 온도 측정기(231a,231b)와 폭방향 온도 제어를 위해 폭방향 온도 측정기(233a,233b)를 각각 설치하고 스트립의 실측 온도 값을 검출한다.

이와 같은 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치(100)는 상기 스트립 센터 온도 측정기(231a,231b)와 폭방향 온도 측정기(233a,233b)로부터 얻어진 온도 검출값을 이용하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록의 미스트 분사 유량을 각각 제어한다.

본 발명이 적용되는 급냉대(200)는 생산되어지는 스트립 소재의 강종 및 크기에 따라서 요구되는 냉각율(Cooling Rate: ℃/sec)이 다르며, 이에 따라서 총 11세트 노즐블록의 유량을 결정하는 제어가 요구되어진다.

이와 같은 노즐 블록에서 분사되어지는 스트립 냉각 매체는 미스트(mist) 이며, 이는 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐 내부에서 질소와 냉각수가 혼합되어 미스트(mist)를 분사시킨다.

상기 급냉대(200)에서 설치된 길이방향 유량제어 노즐블록은 급냉대(200)의 입측으로부터 1번 블록(211), 2번 블록(212), 5번 블록(215), 6번 블록(216), 9번 블록(219), 10번 블록(220)에 설치되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 블록의 메인밸브(331)를 조절하여 미스트 유량을 조절한다.

또한 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록은 3번 블록(213), 4번 블록(214), 7번 블록(217), 8번 블록(218), 11번 블록(221)으로서 각각 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각 블록의 메인밸브(331) 후단에서 스트립의 폭 방향으로 다수의 영역, 바람직하게는 5영역으로 나누며, 각 5영역의 유량을 개별적으로 서보 밸브(332)들을 통하여 각각 제어하는 것이다.

즉 상기 횡방향 유량제어 노즐블록에 구비된 5세트의 서보 밸브(332)들은 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 밸브 개도 보상값을 결정하여 연속 소둔라인의 급냉대(200)에 설치된 3번 블록(213), 4번 블록(214), 7번 블록(217), 8번 블록(218), 11번 블록(221)의 위치에서 스트립 폭 방향으로 분리된 5개의 서보 밸브(332) 별로 다른 유량의 미스트를 분사한다.

이와 같이 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어장치(100)는 급냉대(200)의 미스트(mist) 분사 유량 제어를 통해 스트립의 온도를 균일하게 제어할 수 있음으로써 스트립의 평탄도 변화를 최소화할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치(100)를 이용하여 스트립의 냉각온도를 제어하는 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)에 대해서 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)은 상기 스트립 센터 온도 측정기(231a,231b)와 폭방향 온도 측정기(233a,233b)로부터 얻어진 온도 검출값을 이용하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록의 미스트 분사 유량을 각각 제어한다.

이와 같이 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)은 도 5에 도시된 바와 같이, 스트립의 센터 온도 측정기와 폭방향 온도 측정기를 이용하여 얻어진 온도 검출값과 코일 정보를 이용하여 미스트 분사 유량을 각각 계산하고, 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록의 미스트 분사 유량을 각각 제어한다.

이와 같은 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)은 연속 소둔라인에 구비된 제어 컴퓨터(미 도시)에서 이루어지는데, 이와 같은 제어 컴퓨터는 내장된 각종 모듈에서 입력된 각종 수식에 따라서 연산이 자동적으로 이루어진다.

먼저, 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)은 급냉대(200)의 입출측에 설치된 스트립 센터 온도 측정기(231a,231b)와 폭방향 온도 측정기(233a,233b)로부터 얻어진 온도 검출값을 이용하여 스트립 앞 뒤면에 각각 상하로 다수 설치된 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록의 밸브 개도를 결정하는 단계(A)가 이루어진다.

이와 같은 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록의 밸브 개도를 결정하는 단계(A)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 제어 컴퓨터(미 도시)에 내장된 코일 정보 입력 모듈로부터 스트립 두께, 폭, 강종 정보를 받고(단계 A1), 스트립 센터 온도 측정기(231a,231b)로부터 현재 입측 스트립 온도, 출측 스트립 온도를 받으며, 목표 스트립 온도로부터 (식 3) ( = (식 1) - (식 2))을 이용하여 보상 냉각 열량 계산 모듈에서 보상 냉각 열량을 계산하는 단계(A2)가 이루어진다.

:

여기서,

: 현재 스트립의 냉각 열량 [W/m³·K]

: 스트립 밀도 [Kg/m³]

: 스트립 비열 [J/Kg·K]

: RCS 출측 실제 판의 절대온도 [K]

: RCS 입측 실제 판의 절대온도 [K]

: 스트립 체적률[m³/sec]

식2:

여기서,

: 스트립의 목표 냉각 열량 [W/m³·K]

: 스트립 밀도 [Kg/m³]

: 스트립 비열 [J/Kg·K]

: RCS 출측 판의 목표 절대온도 [K]

: RCS 입측 실제 판의 절대온도 [K]

: 스트립 체적률[m³/sec]

식3:

여기서,

: 스트립의 보상 냉각 열량 [W/m³·K]

그리고, 다음으로는 아래 식 4에 의해 구해진 식 5를 이용하여 미스트 유량 값을 계산하는 단계(A3)가 실행된다.

식 4:

식 5:

여기서,

: 미스트의 비열 [J/Kg·K]

: 미스트 온도 변화량 [K]

: 미스트의 상변태 열량 [J/Kg]

: 미스트 유량(체적률)[m³/sec];

또한 다음으로는 상기 미스트 유량 값을 제어 컴퓨터의 분사 노즐 블록 결정 모듈에서 미리 정해진 블록의 수로 나누고(단계 A4), 이 나누어진 유량 값을 밸브 개도 계산 모듈의 입력값으로 사용하며, 이 값을 아래 식 6으로부터 밸브 유량 계수(Cv) 값을 계산하고,

식 6:

여기서,

: 밸브 유량계수 [m³/hr]

: 밸브 압력 [Kg/cm²];

상기 밸브 유량 계수(Cv) 값을 이용하여 아래 식 7을 통해 최종 각 블록의 밸브 개도를 결정하는 단계(A5)가 이루어진다,

식 7:

여기서,

:밸브 개도 [%]이고, a : 밸브의 기울기(밸브의 종류에 따른 상수) 값이다.

삭제

이와 같은 단계들을 통하여 이렇게 결정된 밸브 개도 값이 코일이 바뀌는 지점에서, 이후에 설명되는 바와 같은 단계(B)에서의 길이방향 유량제어 노즐블록의 초기 밸브 개도 값(327)이 된다.

또한 이후에 설명되는 바와 같은 단계(C)에서의 폭방향 유량제어 노즐블록에 대해서는 상기 밸브 개도 값을 5로 나눈 값(328)이 폭방향 유량제어 노즐블록의 밸브 개도 값이 된다.

그리고, 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)은 다음으로 상기 결정된 밸브 개도에 대해 스트립의 출측 목표 온도로부터 매 주기 실제 스트립 출측 온도를 차감하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록의 개도 보상값(356)을 결정하는 단계(B)가 이루어진다.

이와 같은 단계(B)는 상기 단계(A5)에서 결정된 밸브 개도에 대해 스트립의 출측 목표 온도(353)로부터 매 주기 실제 스트립 출측 온도(354)를 차감하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록의 개도 보상값(356)을 결정하는 단계(B)로서, 비례-적분 제어기(348a)를 포함하는 길이 방향 온도 제어기(348)를 통하여 실행된다.

이와 같은 길이 방향 온도 제어기(348)의 상세 구성이 도 6에 도시되어 있다. 즉 상기 길이 방향 온도 제어기(348)에서는 스트립 출측 목표 온도(353)에서 매 주기 실제 출측 온도(354)를 뺀 값을 길이 방향 온도 제어기(348)의 입력 값으로 하여 개도 보상값(356)을 계산하게 된다.

이와 같은 과정에서 상기 길이 방향 온도 제어기(348)는 단계(A3)에서도 인용된 바와 같은 아래 식 5를 이용하여 미스트 유량을 산출한다.

식 5:

여기서,

: 미스트의 비열 [J/Kg·K]

: 미스트 온도 변화량 [K]

: 미스트의 상변태 열량 [J/Kg]

: 미스트 유량(체적률)[m³/sec]이다.

그리고 단계(A5)에서 인용된 바와 같은 아래 식 6을 통하여 유량계수(Cv)를 계산하며,

식 6:

여기서,

: 밸브 유량계수 [m³/hr]

: 밸브 압력 [Kg/cm²];

아래 식 7을 통하여 밸브 개도를 계산한다.
식 7:

여기서,

삭제

이와 같은 과정을 거쳐서 상기 길이방향 유량제어 노즐블록의 개도 보상값(356)을 결정하고, 이를 반영하여 연속 소둔라인의 급냉대(200)에 설치된 1번 블록(211), 2번 블록(212), 5번 블록(215), 6번 블록(216), 9번 블록(219), 10번 블록(220)의 길이방향 유량제어 노즐블록으로부터 미스트를 분사한다.

그리고 다음으로 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)은 상기 결정된 밸브 개도에 대해 스트립(S) 폭방향의 다수의 영역에서 미스트 분사 유량을 개별적으로 조절하도록 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록의 다수의 서보 밸브(332) 개도 값을 결정하는 단계(C)가 이루어진다.

즉, 상기 단계(C)는 스트립(S)의 폭 방향 온도 제어를 위하여 스트립의 폭을 5개 영역으로 나누고, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록에 각각 스트립 폭 방향으로 분리된 5개의 서보 밸브(332)를 설치하며(도 3 및 도 5 참조), 스트립의 폭 방향 목표 온도 분포(365)로부터 스트립의 실측 폭방향 온도 분포 값(366)을 차감하여 폭 방향 온도제어기(369)의 입력 값으로 사용한다.

상기 폭 방향 온도제어기(369)는 상기 단계(A5)에서 결정된 밸브 개도에 대해 스트립의 폭 방향 목표 온도 분포(365)로부터 매 주기 실제 스트립 폭방향 온도 분포 값(366)을 차감하여 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록의 각각의 서보 밸브(332) 개도 값을 계산하게 된다.

이와 같은 과정에서 폭 방향 온도제어기(369)는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 폭 방향 목표 온도 분포(365)로부터 상기 폭방향 온도 측정기(233a,233b)를 통하여 얻어진 실측 폭방향 온도 분포 값(366)을 차감하고, 이 값을 상기 폭 방향 온도제어기(369)의 입력 값으로 하여 폭 방향 유량 제어 노즐의 개도 값을 계산하게 된다.

여기서, 도 5에 도시된 폭 방향 온도 제어모듈(373)에서 이루어지는 폭 방향 온도 편차 계산 로직이 도 8에 도시되어 있다.

또한 상기 폭 방향 온도제어기(369)의 상세 구성이 도 7에 나타나 있으며, 각각의 서브 밸브(332)에 대한 개도 값은 상기 단계(B)에서 채용된 길이 방향 온도 제어기(348)의 제어 로직과 동일하게 사용 되어지며, 그 파라메터 값은 폭방향 노즐에 맞게 각각 수정된다.

그리고 상기 폭 방향 온도제어기(369)는 5개의 서보 밸브(332)들에 대하여 각각 아래 식 5를 이용하여 미스트 유량을 산출하고,

식 5:

여기서,

: 미스트의 비열 [J/Kg·K]

: 미스트 온도 변화량 [K]

: 미스트의 상변태 열량 [J/Kg]

: 미스트 유량(체적률)[m³/sec]

아래 식 6을 통하여 유량계수(Cv)를 계산하며,

식 6:

여기서,

: 밸브 유량계수 [m³/hr]

: 밸브 압력 [Kg/cm²];

아래 식 7을 통하여 5개의 서보 밸브(332)들의 개도를 각각 계산한다.
식 7:

여기서,

삭제

이와 같은 과정을 거쳐서 상기 단계(C)는 횡방향 유량제어 노즐블록의 5세트의 서보 밸브(332)들의 밸브 개도 보상값을 각각 결정하고, 연속 소둔라인의 급냉대(200)에 설치된 3번 블록(213), 4번 블록(214), 7번 블록(217), 8번 블록(218), 11번 블록(221)의 횡방향 유량제어 노즐블록으로부터 스트립 폭 방향으로 분리된 5개의 서보 밸브(332) 별로 다르게 미스트를 스트립의 5개 영역에 각각 분사한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)에 의하면, 스트립(S)의 앞 뒤면에 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록으로 구획하여 다수 설치하고, 급냉대(200)의 입출측에 설치된 스트립 센터 온도 측정기(231a,231b)와 폭방향 온도 측정기(233a,233b)로부터 얻어진 온도 검출값을 이용하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록으로부터 각각 분사되는 미스트 분사 유량을 각각 제어하여 수직 방향으로 움직이는 스트립의 폭방향 온도 분포를 원하는 형태로 제어한다.

따라서 본 발명에 의하면 궁극적으로 스트립의 불균일 냉각에 의한 평탄도 불량을 최소화할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법(300)에 의하면, 연속소둔라인 급냉대(200) 입력단과 출력단의 폭방향 온도계를 이용하여 온도를 검출하고, 피드백, 피드포워드 제어 기법을 이용하여 급냉대(200)의 폭방향 미스트(mist) 분사 유량 제어를 통해 스트립의 폭방향 온도를 균일하게 제어할 수 있음으로써 스트립의 평탄도 변화를 최소화할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 설계적인 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

100: 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치
200: 급냉대 211: 1번 블록
212: 2번 블록 213: 3번 블록
214: 4번 블록 215: 5번 블록
216: 6번 블록 217: 7번 블록
218: 8번 블록 219: 9번 블록
220: 10번 블록 221: 11번 블록
231a,231b: 길이방향 온도 측정기
233a,233b: 폭방향 온도 측정기
300: 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법
331: 메인밸브 332: 서보 밸브
348: 길이 방향 온도 제어기 369: 폭 방향 온도제어기
A: 길이방향 유량제어 노즐블록과 폭 방향 유량제어 노즐블록의 밸브 개도를 결정하는 단계
B: 길이방향 유량제어 노즐블록의 개도 보상값을 결정하는 단계
C: 폭 방향 유량제어 노즐블록의 각각의 서보 밸브 개도 값을 결정하는 단계
S: 스트립

Claims

연속 소둔라인의 급냉대에서 스트립의 온도를 균일하게 제어하기 위한 방법에 있어서,
스트립 온도 검출값 및 스트립 정보를 이용하여, 스트립 전/후면에서 미스트를 분사시키는 길이방향 유량제어 노즐블록 및 폭 방향 유량제어 노즐블록의 밸브 개도를 결정하는 단계;
상기 길이방향 유량제어 노즐블록 두 개가 연속하여 위치된 제1패킷과, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록 두개가 연속하여 위치된 제2패킷을 교대로 위치시키는 단계;
상기 결정된 밸브 개도에 대해 스트립의 출측 목표 온도로부터 매 주기 실제 스트립 출측 온도를 차감하여 미스트 분사 유량을 조절하도록 상기 길이방향 유량제어 노즐블록의 개도 보상값을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 밸브 개도에 대해 스트립 폭방향의 다수의 영역에서 미스트 분사 유량을 개별적으로 조절하도록 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록의 다수의 서보 밸브 개도 값을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 미스트 분사 유량을 제어함으로써 스트립의 온도를 균일하게 제어하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 길이방향 유량제어 노즐블록 및 폭 방향 유량제어 노즐블록의 밸브 개도를 결정하는 단계는, 스트립의 정보가 기입력된 코일 정보 입력 모듈을 포함하고,
상기 코일 정보 입력 모듈로부터 입력받은 스트립 두께, 폭, 강종 정보를 이용하여, 현재 입측 스트립 온도, 출측 스트립 온도, 목표 스트립 온도로부터 보상 냉각 열량을 계산하는 단계와, 미스트 유량 값을 계산하는 단계와, 상기 미스트 유량 값을 분사 노즐 블록 결정 모듈에서 미리 정해진 블록의 수로 나누고 이 나누어진 유량 값을 밸브 개도 계산 모듈의 입력값으로 사용하여 밸브 유량 계수(Cv) 값을 계산하는 단계와, 상기 밸브 유량 계수(Cv) 값을 이용하여 최종 각 블록의 밸브 개도를 결정하는 단계를 포함하는 것임을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 길이방향 유량제어 노즐블록의 개도 보상값을 결정하는 단계는, 비례-적분 제어기를 구비하는 길이 방향 온도 제어기를 통하여 실행되며, [식 5]를 이용하여 미스트 유량을 산출하고, [식 6]을 통해 밸브 유량계수를 산출하며, [식 7]을 통해 밸브 개도를 산출하는 것을 특징으로 하는, 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법.
[식 5]

여기서,
: 미스트의 비열 [J/Kg·K]

: 미스트 온도 변화량 [K]

: 미스트의 상변태 열량 [J/Kg]

: 미스트 유량(체적률)[m³/sec];

[식 6]

여기서,
: 밸브 유량계수 [m³/hr]
: 밸브 압력 [Kg/cm²];

[식 7]

여기서,
:밸브 개도 [%]이고, a : 밸브의 기울기(밸브의 종류에 따른 상수) 값임.
제1항에 있어서, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록의 다수의 서보 밸브 개도 값을 결정하는 단계는, 스트립 폭 방향 온도를 제어할 수 있도록 스트립 폭을 다수 영역으로 나누고, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록에는 상기 다수 영역에 각각 위치하도록 스트립 폭 방향으로 분리된 다수의 서보 밸브를 설치하며, 상기 다수의 서보 밸브들은 폭 방향 온도제어기를 통하여 유량이 제어되고, 상기 폭 방향 온도제어기는 스트립의 폭 방향 목표 온도 분포로부터 스트립의 실측 폭방향 온도 분포 값을 차감하여 폭 방향 온도제어기의 입력 값으로 사용하며, 상기 다수의 서보 밸브들에 대하여 각각 [식 5]를 이용하여 미스트 유량을 산출하고, [식 6]을 통하여 밸브 유량계수(Cv)를 산출하며, [식 7]을 통하여 다수의 서보 밸브들의 밸브 개도를 산출하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법.
[식 5]

여기서,
: 미스트의 비열 [J/Kg·K]

: 미스트 온도 변화량 [K]

: 미스트의 상변태 열량 [J/Kg]

: 미스트 유량(체적률)[m³/sec]

[식 6]

여기서,
: 밸브 유량계수 [m³/hr]
: 밸브 압력 [Kg/cm²];

[식 7]

여기서,
:밸브 개도 [%]이고, a : 밸브의 기울기(밸브의 종류에 따른 상수) 값임.
제2항에 있어서, 상기 보상 냉각 열량을 계산하는 단계는, 아래의 (식 3) ( = (식 1) - (식 2))을 이용하여 보상 냉각 열량을 계산하고,
식1:

여기서,
: 현재 스트립의 냉각 열량 [W/m³·K]

: 스트립 밀도 [Kg/m³]
: 스트립 비열 [J/Kg·K]

: RCS 출측 실제 판의 절대온도 [K]

: RCS 입측 실제 판의 절대온도 [K]

: 스트립 체적률[m³/sec]
식2:

여기서,
: 스트립의 목표 냉각 열량 [W/m³·K]

: 스트립 밀도 [Kg/m³]
: 스트립 비열 [J/Kg·K]

: RCS 출측 판의 목표 절대온도 [K]

: RCS 입측 실제 판의 절대온도 [K]

: 스트립 체적률[m³/sec]
식3:

여기서,
스트립의 보상 냉각 열량 [W/m³·K]인 것임을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 미스트 유량 값을 계산하는 단계는, 아래 식 4에 의해 구해진 식 5를 이용하여 상기 미스트 유량 값을 계산하고,
식 4:

식 5:

여기서,
: 미스트의 비열 [J/Kg·K]

: 미스트 온도 변화량 [K]

: 미스트의 상변태 열량 [J/Kg]

: 미스트 유량(체적률)[m³/sec]인 것임을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 밸브 유량 계수 값을 계산하는 단계는 [식 6]으로부터 밸브 유량 계수 값을 계산하고, 상기 최종 각 블록의 밸브 개도를 결정하는 단계는 [식 7]을 통해 최종 각 블록의 밸브 개도를 결정하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 방법.
[식 6]

여기서,
: 밸브 유량계수 [m³/hr]
: 밸브 압력 [Kg/cm²];

[식 7]

여기서,
:밸브 개도 [%]이고, a : 밸브의 기울기(밸브의 종류에 따른 상수) 값임.
연속 소둔라인의 급냉대에서 스트립의 온도를 균일하게 제어하기 위한 장치에 있어서,
급냉대의 입출측에서 스트립의 온도를 측정하는 스트립 센터 온도 측정기와 폭 방향 온도 측정기;
스트립의 온도 제어를 위해 스트립의 전/후면에 이격 설치되어 미스트를 분사하는 길이방향 유량제어 노즐블록;
스트립의 온도 제어를 위해 스트립의 전/후면에 폭 방향으로 이격 설치되어 미스트를 분사하는 다수의 서보 밸브를 포함하는 폭 방향 유량제어 노즐블록;
분사되는 미스트 유량을 조절할 수 있도록 상기 스트립 센터 온도 측정기로부터 전송받은 온도 검출값을 이용하여 상기 길이방향 유량제어 노즐블록을 제어하는 길이방향 온도제어기; 및
분사되는 미스트 유량을 조절할 수 있도록 상기 폭 방향 온도 측정기로부터 전송받은 온도 검출값을 이용하여 상기 다수의 서보 밸브를 개별로 제어하는 폭 방향 온도제어기를 포함하고,
상기 길이방향 유량제어 노즐블록이 두 개 연속하여 위치하는 제1패킷과, 상기 폭 방향 유량제어 노즐블록이 두 개 연속하여 위치하는 제2패킷이 교대로 위치하는 것을 특징으로 하는 연속 소둔라인 급냉대의 스트립 온도제어 장치.
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