KR101519434B1 - 냉연 강판의 연속 소둔시 장력 설정 조절 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

산세압연 및 연속소둔을 통해 냉연 강판을 제조하는 공정에서 냉연 강판의 주문폭을 맞추기 위해 연속소둔시의 장력 설정을 조절하는 방법은, 산세압연 공정을 통과한 냉연 강판의 폭실적을 측정하는 단계, 상기 폭실적과 산세압연 공정에서 설정된 목표폭 간의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 단계에서 계산된 차이값에 따라 미리 정해진 연속소둔 공정의 장력 설정을 조절하는 단계를 포함한다.

Description

냉연 강판의 연속 소둔시 장력 설정 조절 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ADJUSTING TENSION PRESET OF COLD ROLLED SHEET UPON CONTINUOUS ANNEALING}

본 발명은 냉연 강판의 연속 소둔 기술에 관한 것이고, 구체적으로는 최종 제품의 폭을 주문폭과 일치하도록 맞추기 위하여 산세압연 공정에서 냉간 압연된 냉연 강판의 폭을 측정하여 연속 소둔 공정의 장력 설정을 조절하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

냉간압연(이하, 냉연)이란 금속의 재결정 온도 이하(상온)에서 두께 정도가 우수하고 표면이 깨끗한 압연 제품을 만드는 공정이다. 냉연에 의해 만들어지는 냉연 강판은 열연 강판과 비교할 때 두께가 얇고 두께 정도가 우수하며 표면이 미려한 것은 물론 가공성이 뛰어나 자동차, 가전, 가구, 사무용품, 도금용 소재 등으로 널리 사용되고 있다.

냉연 강판을 만드는 냉연 공정은 통상적으로 생산의 효율성과 유연성을 감안하여 산세압연(PCM: Pickling & Cold rolling Mill)과 연속소둔(CAL: Continuous Annealing Line)의 두 공정 설비로 이루어진다. 도 1에 이러한 산세압연 공정과 연속소둔 공정으로 이루어진 냉연 설비가 개략적으로 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 산세압연 공정에서는 텐션 레벨러(tension leveler)(1)를 통과한 강판 스트립이 염산 탱크(2)를 통과하면서 표면 스케일 등이 제거되고, 사이드 트리머(side trimmer)(3)에 의해 미리 설정된 폭으로 조정된 후에 압연기에서 압연된다.

연속소둔 공정에서는 산세압연 공정을 거친 냉연 스트립이 작업 코일로부터 풀린 후에 상하로 설치된 롤(5)에 의해 진행되면서 예열대(4), 가열대(7) 및 냉각대(8) 등을 거치면서 열처리된다. 이와 같이 냉연 코일을 연속소둔 공정을 통해 열처리함으로써 가공도를 높이고 판에 윤택성과 조도를 비롯한 용도에 적합한 재질을 부여할 수 있다.

이와 같은 공정을 거쳐 제조되는 냉연 강판은 수요가에서 요구하는 주문폭에 맞추어서 그 폭을 조정하여 수요가에게 공급되는데, 이러한 폭 조정은 산세소둔 설비에 설치된 사이드 트리머(3)에 의해 행해진다.

그런데, 사이드 트리머(3)에 의해 그 폭이 조절된 냉연 스트립은 압연 후에 연속소둔 공정을 거치면서 열처리되어 그 폭이 더 수축되게 된다. 이러한 폭수축량은 냉연 스트립의 재질 특성에 따라 달라진다. 따라서, 사이드 트리머(3)에서는 스트립의 재질에 따른 연속소둔 공정에서의 폭수축량을 고려하여 주문폭에 대비한 목표폭을 설정하게 된다. 이와 같은 방식으로 수요가의 주문폭에 맞추어 냉연 강판을 제조한다.

그런데, 이와 같은 종래의 냉연 스트립의 폭 조정 방식은 연속소둔 공정에서의 폭수축량을 고려하여 냉연 스트립의 폭을 주문폭에 맞출 수 있지만, 사이드 트리머(3) 자체에서 발생되는 오류까지 바로 잡을 수는 없었다.

이를 해결하기 위해서 폭수축량에 따른 최종 폭실적을 가지고서 연속소둔시의 폭수축량 테이블(공정 변수)을 조정하거나 혹은 사이드 트리머의 설정값을 조정하여야 한다. 그러나, 이와 같이 폭수축량 테이블이나 사이드 트리머의 설정값을 조정하는 데에는 냉연 스트립의 강종, 두께, 폭별로 많은 데이터를 장기간 분석하여 이를 폭수축량 테이블이나 사이드 트리머의 목표폭에 재반영해야 한다. 이와 같은 분석에 의한 재반영 작업에는 통상적으로 적어도 한 달 이상의 기간이 걸리고 있는 실정이다. 따라서, 수요가에서 원하는 주문폭을 정확히 맞추는 데에는 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 산세압연 공정에서의 냉연 강판의 폭실적이 목표폭과 차이가 나는 경우에도 이를 즉각적으로 반영하여 연속소둔 공정 후의 최종 폭실적이 주문폭과 일치하도록 맞출 수 있는 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 방법은 산세압연 공정을 통과한 냉연 강판의 폭실적을 측정하는 단계, 상기 폭실적과 산세압연 공정에서 설정된 목표폭 간의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 단계에서 계산된 차이값에 따라 미리 정해진 연속소둔 공정의 장력 설정을 조절하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 연속소둔 공정의 장력 설정의 변화값은 폭실적과 목표폭 간의 차이값에 비례할 수 있다. 예를 들면, 폭실적이 목표값보다 1mm 크면 장력 설정을 8 내지 12% 증가시키고, 폭실적이 목표값보다 1mm 작으면 장력 설정을 8 내지 12% 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 장치는 산세압연 공정을 통과한 냉연 강판의 폭실적을 측정하는 측정 기구, 측정 기구에 의해 측정된 폭실적과 미리 저장된 목표폭 간의 차이를 계산하고, 계산된 차이값에 따라 장력 설정의 변화값을 계산하는 연산 유닛, 및 연산 기구에 의해 계산된 변화값만큼 연속소둔 공정의 장력 설정을 변화시키도록 연속소둔 설비의 장력 조절 장치에 명령을 인가하는 제어 유닛을 포함한다.

바람직하게는, 측정 기구는 사이드 트리머의 출력측 또는 압연기의 출력측에 설치될 수 있다.

바람직하게는, 연산 유닛은 연속소둔 공정의 장력 설정의 변화값을 폭실적과 목표폭 간의 차이값에 비례하게 계산할 수 있다. 예를 들면, 연산 유닛은 폭실적인 목표값보다 1mm 크면 장력 설정이 8 내지 12% 증가되고 폭실적이 목표값보다 1mm 작으면 장력 설정이 8 내지 12% 감소되도록 변화값을 계산할 수 있다.

본 발명에 따른 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 방법 및 장치에 의하면, 상세압연 공정에서의 폭실적과 목표폭을 대비하여 연속소둔시의 장력 설정을 조절함으로써 냉연 강판의 연속소둔 후의 최종 폭실적을 주문폭과 일치하도록 맞출 수 있는 장점이 있다.

도 1은 통상적인 냉간압연 공정을 도시한 도면이다.
도 2는 냉연 강판의 강종과 재질에 따른 연속소둔 공정의 장력 맵을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속소둔시의 장력 설정 조절 방법에 따라 도 2의 장력 맵을 변경시키는 것을 도시한 그래프로서, 산세소둔 공정에서의 폭실적이 설정값보다 클 경우에 연속소둔 공정의 장력 맵을 상방으로 이동시키는 모습을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속소둔시의 장력 설정 조절 방법에 따라 도 2의 장력 맵을 변경시키는 것을 도시한 그래프로서, 산세소둔 공정에서의 폭실적이 설정값보다 작을 경우에 연속소둔 공정의 장력 맵을 하방으로 이동시키는 모습을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속소둔시의 장력 설정 조절 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속소둔시의 장력 설정 조절 장치를 도시한 블록도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 산세압연 공정에서의 폭실적을 목표값과 비교하고 그 차이값에 따라서 연속소둔 공정의 장력 설정을 조절함으로써 폭실적을 목표값에 일치되게 맞추는 데에 그 특징이 있다.

구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이, 냉연 스트립은 산세압연 공정의 사이드 트리머에서 목표폭으로 조절된 후에 연속소둔 공정에서 열처리되면서 폭이 수축되게 된다. 따라서, 사이드 트리머의 목표폭은 수요가의 주문폭에다 연속소둔시의 폭수축량을 고려하여 설정된다.

그런데, 산세압연 공정에서의 폭실적, 즉 사이드 트리머에 의해 조정된 냉연 스트립의 폭실적이 목표폭과 다르게 나타나는 경우가 있다. 산세압연 공정에서의 폭실적이 목표폭과 차이가 나면, 연속소둔 공정을 거친 후에도 폭실적과 목표폭과의 차이에 비례하여 냉연 스트립의 최종 폭실적도 주문폭과 차이가 나게 된다.

본 발명자는 압연된 냉연 스트립의 폭실적이 목표폭과 차이가 나는 경우에 그 차이값을 연속소둔 공정에서의 조업 인자를 변경함으로써 보상하는 방법에 대해 연구한 끝에 본 발명을 안출하게 된 것이다. 예를 들어, 압연된 내연 스트립의 폭실적이 목표폭보다 약 1mm가 크다면 연속소둔에서는 원래 설정된 폭수축량보다 1mm를 더 수축시키고, 반대로 압연된 내연 스트립의 폭실적이 목표폭보다 약 1mm가 작으면 연속소둔에서는 원래 설정된 폭수축량보다 1mm를 덜 수축시킴으로써, 냉연 스트립의 최종 폭실적을 주문폭에 맞출 수 있게 된다.

한편, 연속소둔 공정의 조업 인자 중에서 냉연 스트립의 폭수축과 관련하여 변경이 가능한 인자는 온도와 장력이다. 그런데, 온도의 경우에 설정된 값대로 작업이 행해지지 않으면 냉연 스트립의 재질 특성이 변화되기 때문에 온도를 변경할 수는 없다. 따라서, 냉연 스트립의 재질 특성을 변경시키지 않는 장력을 변경하여 폭수축량을 변경시키는 것이다.

연속소둔 설비에서는 강종 및 재질에 따라 그 특성에 맞추어서 서로 다른 장력으로 냉연 스트립을 진행시키는데, 연속소둔의 각 공정마다 공정 특성에 따라 요구되는 장력도 또한 다르다. 따라서, 연속소둔 설비의 작업 제어 유닛에는 각각의 강종 및 재질에 따라 또한 연속소둔 공정 구간별로 각각 그에 맞는 장력 테이블이 미리 저장되어 있다. 하기의 [표1]은 R45 강종이 예열대(PHS:Pre-Heating Section)를 통과할 때의 스트립에 가해지는 장력을 스트립의 폭과 두께별로 나타낸 테이블이다.

세부구간 강종	두께		폭
			<1010	<1160	<1260	<1360	<1460	<1560	<1660	<1760	<1920
			1009	1159	1259	1359	1459	1559	1659	1759	1919
PHS 45R	<0.46	0.45	450	469	476	495	512	533	552	570	604
	<0.52	0.51	494	514	520	534	558	580	601	619	656
	<0.57	0.56	514	539	543	563	588	611	632	650	688
	<0.63	0.62	557	582	585	607	642	667	689	709	738
	<0.73	0.72	639	668	662	685	714	741	753	773	815
	<0.86	0.85	746	778	760	786	806	835	846	867	897
	<1.05	1.04	902	940	903	933	971	989	1001	1006	1038
	<1.26	1.25	1072	1116	1054	1087	1112	1150	1141	1143	1175
	<1.4	1.39	1164	1208	1138	1171	1176	1192	1222	1223	1254
	<1.55	1.54	1259	1321	1221	1235	1258	1272	1277	1273	1300
	<1.67	1.66	1340	1404	1275	1286	1308	1320	1322	1343	1370
	<1.8	1.79	1409	1473	1330	1338	1358	1367	1396	1385	1408
	<2.4	2.39	1785	1856	1685	1689	1709	1714	1784	1766	1789

또한, 특정한 크기, 즉 두께와 폭을 갖는 냉연 스트립에 대해 그 강종별로 연속소둔 공정의 전 구간에 걸쳐서 설정된 장력, 즉 장력 설정맵을 도 2의 그래프에 예시하였다. 도 3의 장력 설정맵은 두께가 0.85mm이고 폭이 1560mm인 냉연 스트립에 대해 그 강종 별로 장력 설정맵을 나타낸 것이다.

본 발명에서는 이와 같이 설정된 장력 설정맵을 전체적으로 변화시키는 것에 의해서 압연된 냉연 스트립의 폭실적과 목표폭 간의 차이를 보상하는 것이다. 예를 들어서, 두께가 0.85mm이고 폭이 1560mm인 2CQ 강종의 냉연 스트립에 대해서 산세압연 공정에서의 폭실적이 목표폭보다 1mm 더 큰 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 설비의 작업 제어 유닛에 저장된 해당 장력 설정맵을 전체적으로 8 내지 12%, 바람직하게는 10% 증가시킨다. 이에 따라 냉연 스트립은 그 폭이 산세압연 공정에서 덜 줄어든 만큼 연속소둔 공정에서 더 수축되어 최종 폭실적이 주문폭과 일치하게 된다.

또한, 동일한 냉연 스트립에 대해 산세압연 공정에서의 폭실적이 목표폭보다 1mm 더 작은 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 설비의 작업 제어 유닛에 저장된 해당 장력 설정맵을 전체적으로 8 내지 12%, 바람직하게는 10% 감소시킨다. 이에 따라 냉연 스트립은 그 폭이 산세압연 공정에서 더 줄어든 만큼 연속소둔 공정에서 덜 수축되어 최종 폭실적이 주문폭과 일치하게 된다.

만일, 압연 폭실적이 목표폭과 2mm 차이가 나면 연속 소둔에서의 장력 설정맵을 18 내지 22%, 바람직하게는 20% 만큼 증가시키거나 혹은 감소시키는 것에 의해 최종 폭실적을 주문폭과 일치시킬 수 있으며, 장력 설정맵의 변경 정도, 즉 변화값은 압연 폭실적과 목표폭 간의 차이값에 비례할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 방법을 설명하는 흐름도이다.

우선, 첫 번째 단계로 산세압연 공정을 거친 냉연 스트립의 폭실적을 측정한다(S1). 폭실적은 산세압연 설비에서 사이드 트리머의 출력측에서 측정할 수도 있고, 또는 압연기의 출력측에서 측정할 수도 있다. 압연기의 출력측에서 폭실적을 측정하는 경우에는, 대부분의 경우 압연에 의한 폭수축량은 무시할 수 있을 정도이지만 경우에 따라 후속 계산시에 압연에 의한 폭수축량을 폭실적에 보정할 수 있다.

다음으로, 측정된 폭실적을 사이드 트리머에 의해 조정될 목표폭과 비교하여 그 차이값을 계산한다(S2). 그리고 나서, 계산된 차이값에 근거하여 연속소둔 공정의 장력 설정을 조절한다(S3). 이는 앞서 설명한 대로 작업 중인 냉연 스트립의 강종과 재질 특성에 따른 장력 설정맵을 전체적으로 증가시키거나 혹은 감소시키는 것에 의해 이루어진다.

다음으로, 상술한 바와 같은 장력 설정 조절을 행하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 장치를 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 장치는 폭실적 측정 기구(12)와, 연산 유닛(14)과, 제어 유닛(16)을 포함하여 이루어진다.

폭실적 측정 기구(12)는 산세압연 공정에서 사이드 트리머(3)에 의해 폭조정된 냉연 스트립의 폭을 측정하여, 측정된 폭실적을 제어 유닛(14)으로 입력한다. 본 실시예에서는 폭실적 측정 기구(12)가 압연기(4)의 출력측에 설치된다. 그러나, 폭실적 측정 기구(12)는 사이드 트리머(3)의 출력측에 설치될 수도 있다. 폭실적 측정 기구(12)로는 시중에서 입수 가능한 여러 가지 폭 측정 장치를 채택할 수 있는 데, 예를 들어 본 출원인의 특허 제10-0470062호에 개시된 CCD 카메라형 폭 측정 장치를 채택할 수 있다.

연산 유닛(14)은 폭실적 측정 기구(12)에서 입력된 폭실적을 미리 저장되어 있는 사이드 트리머의 목표폭과 비교하여 차이값을 계산하고, 계산된 차이값을 바탕으로 장력 설정맵의 변화값을 계산하여, 그 결과를 제어 유닛(16)으로 전송한다.

제어 유닛(16)은 연산 유닛(14)에서 전송된 결과에 따라 연속소둔 공정의 장력을 조절하는 장력 조절 장치(9)에 장력 설정맵을 변화시키도록 하는 명령을 인가한다.

그러면, 장력 조절 장치(11)는 제어 유닛(16)으로부터의 명령에 따라 내부에 저장되어 있는 장력 설정맵을 위에서 설명한 것처럼 증가시키거나 또는 감소시킨다. 이에 따라 연속소둔 설비를 통과하는 냉연 스트립의 폭수축량이 변화되어 최종적으로 냉연 스트립의 폭실적이 수요가의 주문폭과 일치하게 된다.

본 발명에 따른 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 방법 및 장치에 의하면, 상세압연 공정에서의 폭실적과 목표폭을 대비하여 연속소둔시의 장력 설정을 조절함으로써 냉연 강판의 연속소둔 후의 최종 폭실적을 주문폭과 일치하도록 맞출 수 있는 장점이 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양하게 본 발명을 개조, 변형 또는 응용하여 실시할 수 있을 것이다.

3: 사이드 트리머 12: 폭실적 측정 기구
14: 연산 유닛 16: 제어 유닛

Claims (7)

1. 산세압연 및 연속소둔을 통해 냉연 강판을 제조하는 공정에서 냉연 강판의 주문폭을 맞추기 위해 연속소둔시의 장력 설정을 조절하는 방법으로서,
   산세압연 공정을 통과한 냉연 강판의 폭실적을 측정하는 단계;
   상기 폭실적과 산세압연 공정에서 설정된 목표폭 간의 차이를 계산하는 단계; 및
   상기 단계에서 계산된 차이값에 따라 미리 정해진 연속소둔 공정의 장력 설정을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 방법.
2. 제1항에 있어서,
   연속소둔 공정의 장력 설정의 변화값은 폭실적과 목표폭 간의 차이값에 비례하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   폭실적이 목표값보다 1mm 크면 장력 설정을 8 내지 12% 증가시키고, 폭실적이 목표값보다 1mm 작으면 장력 설정을 8 내지 12% 감소시키는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 방법.
4. 산세압연 및 연속소둔을 통해 냉연 강판을 제조하는 공정에서 냉연 강판의 주문폭을 맞추기 위해 연속소둔시의 장력 설정을 조절하는 장치로서,
   산세압연 공정을 통과한 냉연 강판의 폭실적을 측정하는 측정 기구;
   측정 기구에 의해 측정된 폭실적과 미리 저장된 목표폭 간의 차이를 계산하고, 계산된 차이값에 따라 장력 설정의 변화값을 계산하는 연산 유닛; 및
   연산 기구에 의해 계산된 변화값만큼 연속소둔 공정의 장력 설정을 변화시키도록 연속소둔 설비의 장력 조절 장치에 명령을 인가하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 장치.
5. 제4항에 있어서,
   측정 기구는 사이드 트리머의 출력측 또는 압연기의 출력측에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 장치.
6. 제4항에 있어서,
   연산 유닛은 연속소둔 공정의 장력 설정의 변화값을 폭실적과 목표폭 간의 차이값에 비례하게 계산하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 장치.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   연산 유닛은 폭실적인 목표값보다 1mm 크면 장력 설정이 8 내지 12% 증가되고 폭실적이 목표값보다 1mm 작으면 장력 설정이 8 내지 12% 감소되도록 변화값을 계산하는 것을 특징으로 하는 냉연 강판의 연속소둔시 장력 설정 조절 장치.

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