KR101399865B1 - 폭 압연 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폭 압연 제어방법에 관한 것으로, 제어부가 가열로 입측 테이블에 장입되는 슬라브의 열간 폭 및 표면온도를 입력받는 단계, 제어부가 연주기를 통과한 슬라브가 가열로 입측 테이블에 도달하는데 소요된 도달시간에 기초하여 슬라브의 내부온도를 산출하는 단계 및 제어부가 열간 폭에 슬라브의 표면온도 및 상기 슬라브의 내부온도를 반영하여 냉간 폭을 산출하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따르면 폭 제어에 사용될 냉간 폭 산출시 슬라브 내부온도를 반영함으로써 폭 제어 성능을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 생산되는 코일의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

폭 압연 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING SLAB SIZING PRESS}
본 발명은 폭 압연 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연주기를 통과하여 가열로에 장입되는 슬라브의 열간 폭에 슬라브의 내부온도를 반영하여 냉간 폭을 산출하는 폭 압연 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 연주설비의 연속주조공정은 용강을 일렬로 배열된 다수의 세그먼트 통과시켜 주조와 압연을 동시에 수행함에 따라 소정의 폭과 두께를 갖는 슬라브를 주조하는 공정을 말한다.
연주설비에서 용강은 운반용기인 래들에 담겨진 상태에서 주입용기인 턴디시를 통해 주형으로 주입되고, 세그먼트에 의해 안내를 받으면서 냉각수에 의해 응고되어 고체 상태의 슬라브 형태로 주조된다.
이와 같이 주조된 슬라브는 토치커팅머신을 통해 운반이 용이하도록 절단되어 가열로로 보내지며, 이후 폭 압연기, 조압연기, 사상압연기, 귄춰기를 통과하면서 수요자가 원하는 제품 또는 후공정인 냉연공정의 소재가 되는 열연코일로 생산된다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제2001-0061656호(2001.07.07 공개, 발명의 명칭 : 슬래브 폭 제어방법)가 있다.
본 발명의 목적은 슬라브의 내부온도를 반영하여 냉간 폭을 산출함으로써 폭 제어 성능을 향상시키고 이에 따라 코일의 폭 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 폭 압연 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 폭 압연 제어방법은 제어부가 가열로 입측 테이블에 장입되는 슬라브의 열간 폭 및 상기 슬라브의 표면온도를 입력받는 단계; 상기 제어부가 상기 슬라브가 연주기로부터 상기 가열로 입측 테이블에 도달하는데 소요된 도달시간에 기초하여 슬라브의 내부온도를 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 열간 폭에 상기 슬라브의 표면온도 및 상기 슬라브의 내부온도를 반영하여 냉간 폭을 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 슬라브의 내부온도를 산출하는 단계에서 상기 제어부는 상기 슬라브의 내부를 복수 개의 영역으로 분할하고, 상기 복수 개의 영역에 대해 유한요소 해석법을 적용하여 상기 슬라브의 내부온도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 슬라브의 내부온도는 상기 복수 개의 영역의 내부온도값을 평균하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 냉간 폭을 산출하는 단계에서 상기 제어부는 상기 슬라브의 표면온도와 상기 슬라브의 내부온도의 평균값을 상기 열간 폭에 반영하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 제어부가 상기 냉간 폭에 따라 폭 압연 구동부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 폭 제어에 사용될 냉간 폭 산출시 슬라브 내부온도를 반영함으로써 정확한 온도 보상을 통해 냉간 폭 산출이 가능하기 때문에, 폭 제어 성능을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 생산되는 코일의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭 압연 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폭 압연 제어장치에서 연주기를 통과한 슬라브의 온도 변화를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭 압연 제어방법의 동작을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 폭 압연 제어방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭 압연 제어장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폭 압연 제어장치에서 연주기를 통과한 슬라브의 온도 변화를 도시한 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폭 압연 제어장치는 폭 측정부(10), 온도측정부(20), 제어부(30) 및 폭 압연 구동부(40)를 포함한다.
폭 측정부(10)는 가열로의 입측 테이블(A1)에 장입되는 슬라브의 열간 폭(w1)을 측정하여 제어부(30)에 전달한다.
여기서, 슬라브의 열간 폭(w1)은 연주공정을 거쳐 절단된 슬라브가 가열로 입측 테이블(A1)에 도달했을 때의 폭값으로, 800℃~1050℃의 고온 상태인 슬라브의 폭값에 해당한다.
이러한 폭 측정부(10)는 롤러 테이블에 부착되는 다수 개의 접촉식 센서(미도시)를 포함하여 접촉식으로 슬라브의 열간 폭(w1)을 측정하도록 구현될 수 있다.
또한, 폭 측정부(10)는 슬라브의 표면으로 레이저를 조사하는 변위센서(미도시), 슬라브의 표면에 조사된 후 반사된 레이저를 통과시키는 결상렌트(미도시) 및 결상되는 이미지를 검출하는 이미지 센서(미도시)를 포함하여 광학식으로 슬라브의 폭을 측정하도록 구현될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 온도측정부(20)는 가열로의 입측 테이블(A1)에 장입되는 슬라브의 표면온도(Ts)를 측정하여 제어부(20)에 전달한다.
제어부(30)는 폭 측정부(10)로부터 입력되는 열간 폭(w1)에 온도측정부(20)로부터 입력되는 슬라브의 표면온도(Ts)와 가열로 입측 테이블(A1)에 장입되는 슬라브의 내부온도(Ti)를 반영하여 냉간 폭(w2)을 산출한다.
일반적으로 가열로의 입측 테이블(A1)에 장입되는 슬라브는 800℃~1050℃의 고온 상태이기 때문에, 제어부(30)는 폭 측정부(10)로부터 입력되는 열간 폭(W1)에 온도에 의한 열팽창을 보상하여 냉간 폭(W2)을 산출한다. 한편, 이러한 냉간 폭(W2)은 이후 수행되는 압연 공정에서 폭 제어의 기준값으로 사용된다.
이때, 제어부(30)는 이러한 냉간 폭(W2) 산출에 슬라브의 내부온도(Ti)를 반영함으로써 슬라브의 표면온도(Ts)만 반영하여 냉간 폭(w2)을 산출하는 경우에 비해 정확한 온도 보상을 수행할 수 있어 폭 제어의 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(30)는 연주기(5)를 통과한 슬라브가 가열로의 입측 테이블(A1)에 도달하는데 소요되는 도달시간(td)에 기초하여 유한요소 해석법을 적용하여 슬라브의 내부온도(Ti)를 산출할 수 있다.
즉, 제어부(30)는 슬라브의 내부를 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 복수 개의 영역에 대해 아래의 수학식 1에 따른 유한요소 해석법을 적용하여 각 영역에 대한 내부온도값을 산출할 수 있다. 이후, 제어부(30)는 각각의 영역에 대한 내부온도값을 평균하여 슬라브의 내부온도(Ti)를 산출할 수 있다.
Figure 112012033658710-pat00001
여기서, k는 슬라브의 전기전도도(conductivity)를 의미하고, ρ는 슬라브의 밀도를, Cp는 슬라브의 비열을 의미한다. '…, i-1, i, i+1,…' 은 슬라브 내부의 분할된 영역을 나타내며, 분할되는 영역의 개수는 슬라브의 두께에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 또한, n은 과거시간을, n+1은 현재시간을 나타내며, δt는 연주기(5)를 통과한 슬라브가 가열로의 입측 테이블(A1)에 도달하는데 소요되는 도달시간을 일정한 시간 간격으로 나누었을 때의 단위시간을 의미한다.
즉, 제어부(30)는 슬라브가 연주기(5)로부터 가열로 입측 테이블(A1)에 도달하는 동안 분할된 영역의 내부온도값을 상기 수학식 1에 따라 일정한 시간 간격으로 연속적으로 산출하여 슬라브가 가열로 입측 테이블(A1)에 도달하는 시점의 슬라브의 내부온도(Ti)를 산출할 수 있다.
이와 같이 슬라브의 내부온도(Ti)를 산출한 후, 제어부(30)는 열간 폭(w1)에 슬라브의 표면온도(Ts)와 슬라브의 내부온도(Ti)를 반영하여 냉간 폭(w2)을 산출한다.
이때, 제어부(30)는 아래의 수학식 2와 같이 열간 폭(w1)에 슬라브의 표면온도(Ts)와 슬라브의 내부온도(Ti)를 평균하여 산출한 슬라브의 평균온도(Te)를 반영하여 냉간 폭(w2)을 산출할 수 있다.
Figure 112012033658710-pat00002
여기서, β는 선팽창계수를 의미하며, Te는 슬라브의 평균온도를 의미한다.
이후, 제어부(30)는 이와 같이 산출한 냉간 폭(w2)에 따라 폭 압연 구동부(40)를 제어하여 폭 압연을 수행한다.
폭 압연 구동부(40)는 폭 압연기(SSP; Slab Sizing Press)를 구동시키는 폭 압연기 구동부(미도시) 및 엣저(Edger)를 구동시키는 엣저 구동부(미도시)를 포함한다.
폭 압연기 구동부 및 엣저 구동부는 제어부(30)로부터 입력되는 냉간 폭(w2)에 따라 폭 압연기 및 엣저를 각각 구동시켜 폭 압연을 실시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭 압연 제어방법의 동작을 도시한 순서도로, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
먼저, 제어부(30)는 폭 측정부(10)로부터 가열로의 입측 테이블에 장입되는 슬라브의 열간 폭(w1)을 입력받는다(S100).
이어서, 제어부(30)는 온도측정부(20)로부터 가열로의 입측 테이블에 장입되는 슬라브의 표면온도(Ts)를 입력받고(S110), 연주기(5)를 통과한 슬라브가 가열로의 입측 테이블(A1)에 도달하는데 소요되는 도달시간(td)에 기초하여 유한요소 해석법을 적용하여 슬라브의 내부온도(Ti)를 산출한다(S120).
그러고 나서, 제어부(30)는 온도측정부(20)로부터 입력된 슬라브 표면온도(Ts)와 슬라브의 내부온도(Ti)를 평균하여 슬라브의 평균온도(Te)을 산출하고(S130), 폭 측정부(10)로부터 입력된 열간 폭(w1)에 슬라브의 평균온도(Te)를 반영하여 냉간 폭(w2)을 산출한다(S140).
이후, 제어부(30)는 산출한 냉간 폭(w2)에 따라 폭 압연 구동부(40)를 제어하여 폭 압연을 수행한다(S150).
이와 같이 본 발명에 따른 폭 압연 제어방법에 의하면, 폭 제어에 사용될 냉간 폭(w2)을 산출함에 있어서 슬라브 내부온도(Ti)를 반영하여 정확한 온도 보상을 수행함으로써 폭 압연기의 폭 제어 성능을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 생산되는 코일의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 슬라브의 평균온도(Te)를 반영하여 산출한 냉간 폭(w2)이 폭 압연기 및 엣저에 의한 폭 압연에 적용되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 냉간 폭(w2)은 전체 압연 공정의 폭 제어에 적용되는 기준값이 될 수 있다고 할 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
5 : 연주기
10 : 폭 측정부
20 : 온도측정부
30 : 제어부
40 : 폭 압연 구동부

Claims (5)

  1. 제어부가 가열로 입측 테이블에 장입되는 슬라브의 열간 폭 및 상기 슬라브의 표면온도를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 슬라브가 연주기로부터 상기 가열로 입측 테이블에 도달하는데 소요되는 도달시간에 기초하여 상기 슬라브의 내부온도를 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 열간 폭에 상기 슬라브의 표면온도 및 상기 슬라브의 내부온도를 반영하여 냉간 폭을 산출하는 단계를 포함하는 폭 압연 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 슬라브의 내부온도를 산출하는 단계에서
    상기 제어부는 상기 슬라브의 내부를 복수 개의 영역으로 분할하고, 상기 복수 개의 영역에 대해 유한요소 해석법을 적용하여 상기 슬라브의 내부온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 폭 압연 제어방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 슬라브의 내부온도는 상기 복수 개의 영역의 내부온도값을 평균하여 산출되는 것을 특징으로 하는 폭 압연 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 냉간 폭을 산출하는 단계에서
    상기 제어부는 상기 슬라브의 표면온도와 상기 슬라브의 내부온도를 평균하여 산출한 슬라브의 평균온도를 상기 열간 폭에 반영하는 것을 특징으로 하는 폭 압연 제어방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 냉간 폭에 따라 폭 압연 구동부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폭 압연 제어방법.
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