KR101433463B1 - 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치 및 방법 - Google Patents

열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열간압연되는 강판의 상부면 및 하부면의 온도를 압연 전에 조절하여 강판의 선단부에 휨이 발생되는 것을 방지하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 방법은 열간 상태의 압연소재를 압연하는 동안 발생하는 압연소재 선단부의 휨을 방지하는 방법으로서, 상기 압연소재의 입측 두께, 픽업량, 형상비 및 온도 측정수단에서 측정되는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도차이 값을 이용하여 상기 압연소재의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도차 값을 설정하는 과정과; 상기 설정된 온도차 값에 따라 상기 압연소재의 상부면 및 하부면 중 선택되는 면을 가열하는 과정을 포함한다.

Description

열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING FRONT-END BENDING OF HOT ROLLED STEEL PLATE}
본 발명은 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열간압연되는 강판의 상부면 및 하부면의 온도를 압연 전에 조절하여 강판의 선단부에 휨이 발생되는 것을 방지하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
철강공정은 제선, 제강공정을 통해 원료인 철광석에서 불순물이 제거된 용강을 연속 주조공정의 주형에 주입하여 슬라브(slab) 등을 제조한 후, 최종 생산되는 선재, 코일, 박판, 후판 등의 최종 제품에 따라 적합한 공정을 수행한다.
도 1은 일반적인 열연 강판을 생산하는 열간 조압연 공정을 나타내는 모식도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 열간 조압연 공정은 가열로(미도시)에서 추출된 슬라브(S)를 VSB(Vertical Scale Breaker; 1)와, 제 1 수평압연기(Roughing Mill; 2)에서 1차로 3 ~ 5회 가역식 압연(정회전 및 역회전 압연)을 행하고, 2차로 제 1 에저롤(Edger Roll; 3), 제 2 수평압연기(Roughing Mill; 4) 및 제 2 에저롤(Edger Roll; 5)에서 3 ~ 7회 가역식 압연(정회전 및 역회전 압연)을 행하는 공정이다. 부연하자면 VSB(1)와 제 1 수평압연기(2)에서는 대폭 압하에 의한 수직압연을 실시하고, 제 1 에저롤(3), 제 2 수평압연기(4) 및 제 2 에저롤(5)에서는 판폭 조절을 위한 수직압연과 수평압연을 실시한다.
이러한 열간 조압연 공정은 마무리 압연에서의 목표 판형상을 얻기 위한 전 단계 공정으로서 일정 두께와 폭을 가지는 바(Bar)를 만드는 공정이다.
조압연 공정 중 압연기를 통과한 소재는 테이블 롤(Table Roll; 6)을 통해 이송되는 과정에서 스케일(Scale) 제거를 위한 디스케일러(Descaler), 공랭에 의한 복사 및 대류 열전달, 압연소재와 테이블 롤(6) 간의 전도에 의한 열전달 등을 통해 압연소재의 상하부 온도차가 발생하게 된다. 이는 압연소재의 두께 방향으로 연신량의 차이를 유발시키며 이로 인해 압연소재의 선단부에서는 휨(통상 "Warp" 또는 "Bending" 이라고 함)이 발생하게 된다.
도 2는 압연소재의 상하면 온도차에 의한 변형거동을 나타내는 시뮬레이션 결과로서, 도 2에서 알 수 있듯이 예를 들어 슬라브의 상부면 온도가 하부면 온도보다 높기 때문에 상부면의 변형량이 증가하여 압연소재의 선단부가 아래로 휘어지는 하향 휨이 발생함을 알 수 있다.
선단부 휨은 압연소재의 상하부 온도 분포에 따라 상향 휨과 하향 휨으로 나뉘게 된다. 이러한 휨 현상은 압연소재의 이송 과정에서 수평압연기(2, 4) 혹은 테이블 롤(6)과의 충돌로 인해 설비 파손 및 롤 교체 등의 생산성 하락과 비용 발생 등의 원인이 된다.
특히, 열간 압연의 경우, 압연소재의 상향휨에 의한 수평압연기와 충돌로 인해 압연소재가 아코디언처럼 변형되는 경우가 발생하여, 변형된 압연소재를 제거하기 위해 전후 공정이 모두 정지가 되어야 하므로, 이로 인한 경제적 손실은 막대하다.
그래서 종래에서는 테이블 롤의 상하 위치를 변경하는 패스라인(Pass line)에 변화를 주거나, 압연기의 상,하 작업롤(Work Roll)의 속도를 다르게 하는 이주속 제어방법 등의 알려진 방법을 통하여 소재의 선단부 휨을 제어 또는 발생을 억제하였다. 이때 하부 작업롤과 테이블 롤러의 높이차이를 패스라인이라고 정의하는데, 부연하자면, 도 3에 도시된 바와 같이 하부 작업롤의 최고점과 테이블 롤러의 최고점 간의 높이 차이를 패스라인(Pass Line)이라고 정의한다.
또한, 이러한 기계적인 장치를 이용한 방법 이외에 냉각수 혹은 공랭 등을 이용한 냉각 제어 방법 등이 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 알려진 패스라인 조정을 통한 방법이나 이주속 제어방법의 경우는 통상의 압연소재 선단부에서 휨이 발생되는 여러 조건에 근거하여 제어하는 방법으로 한정되기 때문에, 압연소재의 특정 두께 또는 작업롤의 특정 직경 등의 특정 압연조건 영역 내에서는 패스라인 설정 및 이주속 제어가 불가능한 영역이 발생하는 것으로 알려져 있다.
그리고, 냉각수 분사를 통한 소재의 냉각 제어 방법의 경우는 압연소재가 과다 냉각될 경우, 압연소재의 온도 하강으로 인한 변형 강도 상승으로 인해 후공정의 압연기에서 설정치 이상으로 부하가 걸려 품질 하락 및 통판성 불량을 유발시키는 원인이 된다. 압연소재가 후공정의 압연기 인입을 위한 적정 온도가 정해져 있는데, 디스케일러(Descaler)에 의한 수냉과 공랭 등으로 인해 소재의 온도가 하락된 상태에서 추가적으로 냉각수를 분사함으로써 압연소재의 온도가 과다하게 냉각이 되는 것이다.
또한 공랭을 이용하는 경우는 소재가 테이블 롤을 통해 이송되고 있는 상황에서 다음 압연기에 인입되기 전에 즉각적인 제어가 적용되어야 하는데 공랭을 통해서는 압연소재 온도에 대한 제어 범위가 좁다는 단점이 있다.
특히, 이러한 패스라인은 압연 후 슬라브의 휨에 많은 영향을 미치는 주요 인자인데도 불구하고, 종래에는 압연장치(압연기)의 허용 최대압하량과 하부롤 변동치를 감안하여 경험적인 값을 패스라인으로 설정하는 실정이었다.
그래서, 근래에는 경험적인 패스라인의 설정에 따른 문제점을 해결하기 위하여 여러 주요 요인에 대응하여 패스라인을 설정하는 방법이 제안되었다. 예를 들어 패스라인을 설정하여 조정하는 기술에 대해서는 "후판 압연방법 및 장치(공개특허 10-2012-0075247; 특허문헌 1)" 및 "판 압연 방법(일본공개특공보 특개평9-206811; 특허문헌 2)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
이와 같이 슬라브의 선단부는 휨 현상만을 고려할 때 휨이 없는 압연 조건을 만들어 압연하는 것이 가장 효율적이다. 그러나 실제 조업에서는 선단부의 휨을 유발하는 인자들이 다양하게(슬라브의 상하면 온도차, 상하 작업롤의 속도차, 상하 작업롤의 직경차 등) 존재하기 때문에 이러한 여러 인자들에 의해 상향 휨 또는 하향 휨이 발생된다.
한편, 압연소재의 선단부 휨은 압연소재의 상부면과 하부면의 연신율 차이에 의해서 발생되는데, 같은 소재 내에서 상부면과 하부면의 연신율이 다르게 나타나는 것은 소재의 온도가 큰 영향을 미치는 것이다. 하지만 종래에는 선단부의 휨을 방지하는 기술이 아니라 조압연시 압연소재의 출측온도를 소정의 목표 온도로 유지하기 위하여 압연소재의 온도를 제어하는 기술 정도가 제안되어 사용되었다.
따라서, 선단부의 휨을 방지하기 위하여 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도를 각각 제어하는 기술이 필요한 실정이다.
공개특허 10-2012-0075247 (2012. 07. 06) 일본공개특공보 특개평9-206811 (1997. 08. 12)
본 발명은 열간압연시 압연소재의 선단부에 휨이 발생되는 것을 방지하기 위하여 선단부 휨 예측 모델식을 이용하여 압연소재의 상부면 온도와 하부면 온도의 차이 값을 구하고, 그 값에 따라 압연소재의 상부면 온도와 하부면 온도를 제어하도록 하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치는 열간 상태의 압연소재를 압연하는 동안 발생하는 압연소재 선단부의 휨을 방지하는 장치로서, 상기 압연소재를 수직방향으로 가압하여 압연시키도록 상하방향으로 이격되어 배치되는 상부 작업롤 및 하부 작업롤과; 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤을 기준으로 상기 압연소재가 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤 사이로 인입하는 인입부측에 설치되고, 상기 압연소재의 상부면과 하부면의 온도를 측정하는 온도 측정수단과; 상기 온도 측정수단과 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤 사이에 배치되어 상기 압연소재의 상부면과 하부면을 별개로 가열시키는 가열수단과; 상기 압연소재의 입측 두께, 픽업량, 형상비 및 상기 온도 측정수단에서 측정되는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도차이 값을 이용하여 상기 압연소재의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 가열수단의 작동을 제어하는 제어수단을 포함한다.
상기 온도 측정수단은 상기 압연소재의 상부면 온도를 측정하는 제 1 온도계와; 상기 압연소재의 하부면 온도를 측정하는 제 2 온도계를 포함하고, 상기 가열수단은 상기 압연소재의 상부면을 가열시키는 제 1 가열수단과; 상기 압연소재의 하부면을 가열시키는 제 2 가열수단을 포함한다.
상기 제어수단은 상기 압연소재의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 가열수단의 조정값을 연산하는 연산부와; 상기 연산부에서 연산된 가열수단의 조정값에 따라 상기 가열수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 방법은 열간 상태의 압연소재를 압연하는 동안 발생하는 압연소재 선단부의 휨을 방지하는 방법으로서, 상기 압연소재의 입측 두께, 픽업량, 형상비 및 온도 측정수단에서 측정되는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도차이 값을 이용하여 상기 압연소재의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도차 값을 설정하는 과정과; 상기 설정된 온도차 값에 따라 상기 압연소재의 상부면 및 하부면 중 선택되는 면을 가열하는 과정을 포함한다.
상기 온도차 값을 설정하는 과정은 상기 압연소재의 입측 두께, 픽업량 및 형상비에 대한 값을 획득하는 단계와; 획득한 값을 압연소재의 선단부 휨 예측 모델식에 대입하여 휨량이 영(zero)이 되도록 하기 위한 상기 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도차이 값을 연산하는 단계와; 온도 측정수단에서 상기 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도를 각각 측정하여 실측 온도값을 획득하는 단계와; 상기 휨 예측 모델식에 의해 연산된 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도차이 값에 상기 상부면 및 하부면 중 선택되는 어느 면의 온도를 대입하여 선택되지 않은 면의 온도를 연산하고 그 값과 일치하도록 선택되지 않은 면을 가열하는 단계를 포함한다.
상기 휨 예측 모델식은 하기의 식과 같은 것을 특징으로 한다.
W = C0 + C1×Hi + C2×P +C3(Ld/Hm)2 + C4×ΔT2
여기서, W는 선단부 휨량(mm), Hi는 압연소재의 입측 두께(mm), Ld는 롤과 압연소재 간의 접촉길이(mm), Hm은 소재의 평균두께(mm), Ld/Hm은 형상비, P는 pick-up량(mm), ΔT는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도 차이값(℃), C0 ~ C4는 계수임.
상기 휨 예측 모델식에서 C0 ~ C4는 상기 형상비가 임계형상비(α)보다 큰 경우와 작은 경우에 대하여 각각 값을 설정하고 선택적으로 적용하고, 상기 임계형상비(α)는 하기의 식과 같은 것을 특징으로 한다.
α = X0 + X1×Hi 2 + X2×Hi
여기서, X0 ~ X2는 계수임.
본 발명의 실시예에 따르면, 조압연시에 선단부 휨 예측 모델식을 이용하여 압연소재의 상부면 온도와 하부면 온도의 차이 값을 구하고, 그 값에 따라 압연소재의 상부면 온도와 하부면 온도를 각각 제어함에 따라 조압연시에 발생되는 압연소재 선단부의 휨을 최소한으로 억제할 수 있는 효과가 있다.
따라서 압연소재의 휨에 의한 압연기 설비와의 충돌을 방지하여 압연소재가 충돌에 의해 변형되는 것을 방지하고, 이에 따라 조압연 공정시 조업 사고가 발생되는 것을 예방하여 조압연 공정의 능률을 향상시키는 동시에 경제적 손실을 낮출 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 일반적인 열연 강판을 생산하는 열간 조압연 공정을 나타내는 모식도이고,
도 2는 압연소재의 상하면 온도차에 의한 변형거동을 나타내는 시뮬레이션 결과이며,
도 3은 패스라인 설정 및 이주속 압연을 나타내는 모식도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치를 나타내는 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치를 나타내는 모식도이다.
먼저, 본 실시예에서 설명되는 압연소재는 슬라브를 예로 하여 설명하도록 한다. 물론 상기 압연소재는 제시된 슬라브에 한정되는 것이 아니라 다양한 철강제품을 생산하기 위하여 조압연이 실시되는 다양한 중간제품을 적용할 수 있을 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치는 슬라브(S)를 수직방향으로 가압하여 압연시키도록 상하방향으로 이격되어 배치되는 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b)과; 상기 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도를 측정하는 온도 측정수단(20)과; 상기 슬라브(S)의 상부면과 하부면을 별개로 가열시키는 가열수단(30)과; 상기 가열수단(30)의 작동을 제어하는 제어수단(40)을 포함한다.
상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b)은 가역식 압연을 위하여 설치되는 롤로서, 각각 적어도 하나 이상의 지지롤(미도시)에 의해 설치된다.
상기 온도 측정수단(20)은 상기 슬라브(S)의 상부면 온도와 하부면 온도를 각각 개별적으로 측정하는 수단으로서, 이때 상기 온도 측정수단(20)은 상기 슬라브(S)의 상부면 온도를 측정하는 제 1 온도계(21)와, 상기 슬라브(S)의 하부면 온도를 측정하는 제 2 온도계(22)를 포함하여 이루어진다. 상기 제 1 온도계(21)와 제 2 온도계(22)는 상기 슬라브(S)가 상기 상부 작업롤(10a)과 하부 작업롤(10b) 사이로 인입되어 압연되기 전 온도를 측정하기 위하여 상기 상부 작업롤(10a)과 하부 작업롤(10b)을 기준으로 슬라브(S)가 인입되는 인입부측에 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1 온도계(21) 및 제 2 온도계(22)는 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면 온도를 측정할 수 있는 다양한 온도측정 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 온도계(21) 및 제 2 온도계(22)는 적외선 온도계 또는 열전대 등의 알려진 온도측정 수단이 사용될 수 있다.
상기 가열수단(30)은 상기 슬라브(S)의 상부면 온도와 하부면 온도를 각각 개별적으로 조절하기 위하여 각각 독립적으로 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면을 가열시키는 수단으로서, 상기 가열수단(30)은 상기 슬라브(S)의 상부면을 가열시키는 제 1 가열수단(31)과, 상기 슬라브(S)의 하부면을 가열시키는 제 2 가열수단(32)을 포함하여 이루어진다. 상기 제 1 가열수단(31)과 제 2 가열수단(32)은 상기 슬라브(S)가 상기 상부 작업롤(10a)과 하부 작업롤(10b) 사이로 인입되어 압연되기 전에 상기 슬라브(S)의 상부면 또는 하부면의 온도를 조절하기 위하여 상기 온도 측정수단(20)과 상기 상부 작업롤(10a) 및 하부 작업롤(10b) 사이에 배치된다. 바람직하게는 상기 제 1 온도계(21)와 상부 작업롤(10a) 사이에 상기 제 1 가열수단(31)이 배치되고, 상기 제 2 온도계(22)와 하부 작업롤(10b) 사이에 상기 제 2 가열수단(32)이 배치된다.
그리고, 상기 제 1 가열수단(31) 및 제 2 가열수단(32)은 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면을 가열시킬 수 있는 다양한 가열수단이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 가열수단(31) 및 제 2 가열수단(32)은 가열 저항 또는 고주파 유도가열기 등의 알려진 가열수단이 사용될 수 있다.
상기 제어수단(40)은 선단부 휨 예측 모델식을 이용하여 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도차이 값을 연산하고 연산된 온도차이 값을 토대로 조압연 전 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도를 조절하는 수단으로서, 슬라브(S)의 입측 두께, 픽업량, 형상비 및 상기 제 1 온도계(21)와 제 2 온도계(22)에서 측정되는 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도차이 값을 이용하여 선단부 휨 예측 모델식에 따라 슬라브(S)의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도차 값을 설정한다. 그리고, 설정된 온도차 값에 따라 제 1 가열수단(31) 또는 제 2 가열수단(32)을 이용하여 슬라브(S)의 상부면 및 하부면 중 선택되는 면을 가열시켜 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도차 값을 목표 수준으로 조절한다.
이에 따라 상기 제어수단(40)은 상기 슬라브(S)의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 제 1 가열수단(31) 및/또는 제 2 가열수단(32)의 조정값을 연산하는 연산부(41)와; 상기 연산부(41)에서 연산된 가열수단(30)의 조정값에 따라 상기 제 1 가열수단(31) 및/또는 제 2 가열수단(32)의 작동을 제어하는 제어부(42)를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치를 이용하여 강판의 선단부 휨을 방지하기 위하여 슬라브의 상부면 및 하부면의 온도를 설정하고 조정하는 방법에 대해서 설명한다.
열간압연 강판의 선단부 휨 방지 방법은 가열수단(30)의 선단에 설치된 온도 측정수단(20)을 통해 측정된 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도와 슬라브(S)의 정보, 즉 후공정의 압연 조건을 입력 조건으로 하여 휨 예측 모델식을 이용하여 휨량을 계산하고 이를 제거하기 위해 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도 분포(차이)를 구하고, 이를 가열수단(30)으로 피드백(Feedback)하여 슬라브(S)를 가열하는 방법으로서, 크게 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도차 값을 설정하는 과정과; 상기 설정된 온도차 값에 따라 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면 중 선택되는 면을 가열하는 과정을 포함한다.
상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도차 값을 설정하는 과정은 슬라브(S)의 입측 두께, 픽업량, 형상비 및 온도 측정수단에서 측정되는 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도차이 값을 이용하여 상기 슬라브(S)의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도차 값을 설정하는 과정이다.
이에 따라 상기 온도차 값을 설정하는 과정은 상기 슬라브(S)의 입측 두께, 픽업량 및 형상비에 대한 값을 획득하는 단계와; 획득한 값을 슬라브(S)의 선단부 휨 예측 모델식에 대입하여 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도차이 값을 연산하는 단계와; 온도 측정수단(20)에서 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도를 각각 측정하여 실측 온도값을 획득하는 단계와; 상기 휨 예측 모델식에 의해 연산된 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도차이 값에 상기 상부면 및 하부면 중 선택되는 어느 면의 온도를 대입하여 선택되지 않은 면의 온도를 연산하고 그 값과 일치하도록 선택되지 않은 면을 가열하는 단계를 포함한다.
상기 슬라브(S)의 입측 두께, 픽업량 및 형상비에 대한 값을 획득하는 단계는 슬라브(S)의 여러 인자 값을 획득하는 단계로서, 후공정의 압연 조건을 위하여 입력되는 조건을 이용하여 획득한다.
그리고, 상기 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도차이 값을 연산하는 단계는 전단계에서 획득한 슬라브(S)의 여러 인자 값을 휨 예측 모델식에 적용하되, 휨 예측 모델식을 이용하여 휨량이 영(zero)이 되도록 하기 위한 슬라브(S)의 상부면 및 하부면의 온도 차이값을 연산한다.
이때 상기 휨 예측 모델식은 하기의 식과 같다.
W = C0 + C1×Hi + C2×P +C3(Ld/Hm)2 + C4×ΔT2
여기서, W는 선단부 휨량(mm), Hi는 압연소재의 입측 두께(mm), Ld는 롤과 압연소재 간의 접촉길이(mm), Hm은 소재의 평균두께(mm), Ld/Hm은 형상비, P는 pick-up량(mm; 도 3 참조), ΔT는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도 차이값(℃), C0 ~ C4는 계수이다.
한편, 휨량저감을 나타내는 임계형상비(α)는 하기의 식으로 정의된다.
α = X0 + X1×Hi 2 + X2×Hi
여기서, X0 ~ X2는 계수이다.
그래서, 상기 휨 예측 모델식에서 C0 ~ C4는 상기 형상비가 임계형상비(α)보다 큰 경우와 작은 경우에 대하여 각각 값을 설정하고 선택적으로 적용한다. 예를 들어 상기 C0 ~ C4는 상기 형상비가 임계형상비(α)보다 큰 경우와 상기 형상비가 임계형상비(α)보다 작은 경우에 적용할 수 있도록 각각 두 개의 계수가 설정된다.
한편, 현재의 공정 조건을 토대로 상기 휨 예측 모델식으로부터 계산된 휨량(W)을 영(zero)으로 하기 위한 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도를 구할 수 있다. 부연하자면, 제 1 온도계(21)와 제 2 온도계(22)에 의해서 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도를 각각 구한 상태이기 때문에, 상기 휨 예측 모델식에 의해 휨량(W)이 영(zero)이 되도록 하는 슬라브의 상부면과 하부면의 온도차이(ΔT)가 연산되고, 이 온도차이(ΔT) 값에 일치하도록 제 1 가열수단(31)과 제 2 가열수단(32) 중 적어도 어느 하나를 작동시켜 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도를 조절하는 것이다.
이렇게 슬라브(S)의 상부면과 하부면의 온도를 선택적으로 조절함에 따라 슬라브의 선단부가 휘는 것을 최소한으로 억제하는 것이다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
S: 슬라브(slab) 10a: 상부 작업롤
10b: 하부 작업롤 20: 온도 측정수단
21: 제 1 온도계 22: 제 2 온도계
30: 가열수단 31: 제 1 가열수단
32: 제 2 가열수단 40: 제어수단
41: 연산부 42: 제어부

Claims (7)

  1. 열간 상태의 압연소재를 압연하는 동안 발생하는 압연소재 선단부의 휨을 방지하는 장치로서,
    상기 압연소재를 수직방향으로 가압하여 압연시키도록 상하방향으로 이격되어 배치되는 상부 작업롤 및 하부 작업롤과;
    상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤을 기준으로 상기 압연소재가 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤 사이로 인입하는 인입부측에 설치되고, 상기 압연소재의 상부면과 하부면의 온도를 측정하는 온도 측정수단과;
    상기 온도 측정수단과 상기 상부 작업롤 및 하부 작업롤 사이에 배치되어 상기 압연소재의 상부면과 하부면을 별개로 가열시키는 가열수단과;
    상기 압연소재의 입측 두께, 픽업량, 형상비 및 상기 온도 측정수단에서 측정되는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도차이 값을 이용하여 상기 압연소재의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 가열수단의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 측정수단은 상기 압연소재의 상부면 온도를 측정하는 제 1 온도계와; 상기 압연소재의 하부면 온도를 측정하는 제 2 온도계를 포함하고,
    상기 가열수단은 상기 압연소재의 상부면을 가열시키는 제 1 가열수단과; 상기 압연소재의 하부면을 가열시키는 제 2 가열수단을 포함하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어수단은
    상기 압연소재의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 가열수단의 조정값을 연산하는 연산부와;
    상기 연산부에서 연산된 가열수단의 조정값에 따라 상기 가열수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 장치.
  4. 열간 상태의 압연소재를 압연하는 동안 발생하는 압연소재 선단부의 휨을 방지하는 방법으로서,
    상기 압연소재의 입측 두께, 픽업량, 형상비 및 온도 측정수단에서 측정되는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도차이 값을 이용하여 상기 압연소재의 휨량을 계산한 후 계산된 휨량 값을 이용하여 상기 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도차 값을 설정하는 과정과;
    상기 설정된 온도차 값에 따라 상기 압연소재의 상부면 및 하부면 중 선택되는 면을 가열하는 과정을 포함하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 온도차 값을 설정하는 과정은
    상기 압연소재의 입측 두께, 픽업량 및 형상비에 대한 값을 획득하는 단계와;
    획득한 값을 압연소재의 선단부 휨 예측 모델식에 대입하여 휨량이 영(zero)이 되도록 하기 위한 상기 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도차이 값을 연산하는 단계와;
    온도 측정수단에서 상기 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도를 각각 측정하여 실측 온도값을 획득하는 단계와;
    상기 휨 예측 모델식에 의해 연산된 압연소재의 상부면 및 하부면의 온도차이 값에 상기 상부면 및 하부면 중 선택되는 어느 면의 온도를 대입하여 선택되지 않은 면의 온도를 연산하고 그 값과 일치하도록 선택되지 않은 면을 가열하는 단계를 포함하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 휨 예측 모델식은 하기의 식과 같은 것을 특징으로 하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 방법.
    W = C0 + C1×Hi + C2×P +C3(Ld/Hm)2 + C4×ΔT2
    여기서, W는 선단부 휨량(mm), Hi는 압연소재의 입측 두께(mm), Ld는 롤과 압연소재 간의 접촉길이(mm), Hm은 소재의 평균두께(mm), Ld/Hm은 형상비, P는 pick-up량(mm), ΔT는 압연소재의 상부면과 하부면의 온도 차이값(℃), C0 ~ C4는 계수임.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 휨 예측 모델식에서 C0 ~ C4는 상기 형상비가 임계형상비(α)보다 큰 경우와 작은 경우에 대하여 각각 값을 설정하고 선택적으로 적용하고,
    상기 임계형상비(α)는 하기의 식과 같은 것을 특징으로 하는 열간압연 강판의 선단부 휨 방지 방법.
    α = X0 + X1×Hi 2 + X2×Hi
    여기서, X0 ~ X2는 계수임.
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