KR20000040255A - 열간압연공정에서의 열연판 온도제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간압연공정에 있어서 열연판의 온도를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 열연판의 표면에 냉각수를 워터 커튼 형태로 고르게 분사시켜 열연판의 냉각능을 향상시키고, 또 열연판 표면상에 체류수가 고르게 분포되도록 하여 공기와의 접촉으로 인한 열연판 표면상의 스케일형성을 최대한 효과있게 방지할 수 있으며, 압연진행중 열연판의 온도변화에 맞추어 냉각수 유량을 실시간 제어함으로써 고품질의 안정적인 열간 압연이 이루어지도록 할 수 있는 열연판 온도제어 방법의 제공에 관한 것이다.

본 발명은 열연판(2a)이 압연진행되는 적소에 워터 커튼 장치(5a)를 설치구비하여 이 워터 커튼 장치(5a)로부터의 냉각수 유량 또는 압연속도를 압연진행중 열연판(2a)의 온도변화에 맞추어 제어함으로써 목표하는 열연판 온도를 얻도록 하는 방법으로서, 유량에 의한 온도 제어의 경우 열연판의 실측온도와 목표온도를 비교하여 실측온도가 목표온도보다 낮을 때 유량을 저감시키고 실측온도가 목표온도보다 높을 때는 유량을 증가시키는 단계와, 압연속도에 의한 온도 제어의 경우 열연판의 실측온도가 목표온도보다 높을 때 현재의 압연속도를 유지하고 열연판의 실측온도가 목표온도보다 낮을 때는 현재의 압연속도를 가속시켜 목표온도를 확보하는 단계와, 유량 및 압연속도에 의한 온도제어의 경우 열연판의 실측온도가 목표온도보다 높을 때 현재의 압연속도를 그대로 유지하고 열연판의 실측온도가 목표온도보다 낮을 때는 현재의 유량을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연공정에서의 열연판 온도제어 방법을 제공한다.

Description

열간 압연공정에서의 열연판 온도제어 방법

본 발명은 열간 압연공정에 있어서 열연판의 온도제어 방법에 관한 것으로, 특히 열간 압연과정에서의 판의 온도를 균일화하기 위해 워터 커튼 방식의 냉각수공급수단을 구비하고 또 현재 최종 압연기 출구에서의 온도실적을 피이드백하여 실시간으로 열연판의 온도를 제어하는 방법에 관한 것이다.

열간 다듬질 압연에서 목표로 하는 재질 및 표면 스케일 부착이 없는 열연판을 얻기 위해 압연기 사이에 열연판의 냉각설비를 설치구비하고 이를 이용하여 열연판의 온도를 제어하고 있다.

종래의 열간 다듬질 압연기에 있어서 열연판의 온도제어는 도1에 도시한 바와 같이 열간 다듬질 압연기(1a)와 압연기(1b)사이에서 통과하는 압연재인 열연판(2a)의 온도를 제어하기 위해 폭방향의 스프레이 노즐(3a)을 배치하여 압연진행되는 열연판(2a)의 온도를 제어하도록 하였다. 이와 같이 압연기사이에서 스프레이 노즐(3a)을 통해 냉각수를 분사하는 방식의 열연판 온도제어는 도2에 도시한 바와 같이 노즐(3a)을 통해 분사된 물이 열연판(2a)에 부딪치면서 열연판(2a)표면을 냉각시켜 온도를 떨어뜨리도록 하는 것이나, 열연판(2a)과 충돌한 물이 대부분 비산되어 열연판 표면에 잔류하는 체류수(4a)는 거의 없어지게 되고 이 체류수(4a)는 고온의 열연판과 접촉하여 급속 증발하게 된다.

따라서, 상기와 같은 종래 스프레이 노즐 분사 방식의 온도제어 방법은 열연판의 냉각효율이 떨어지고 압연기(1a)의 출구에서 냉각수와 접촉하여 냉각된 후 다음 압연기(1b) 진입전까지는 열연판 내부의 높은 온도가 표면으로 확산 전열됨에 따라 냉각효과가 떨어지는 문제가 있다.

또한, 열연판의 표면에 스케일 발생을 억제하기 위해서는 열연판(2a)과 공기와의 접촉을 작게 하여야 하나, 상기 종래의 방식에서는 냉각수가 대부분 비산하여 체류수(4a)가 거의 없게 되므로 스케일 방지에도 큰 효과가 없는 단점이 있었다.

또한, 이 종래의 방법은 한 번 설정된 냉각수 스프레이 유량을 압연도중 변경할 수 없도록 되어 있어 압연도중에 발생하는 열연판의 온도 변화에는 대응할 수 없는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 연구된 것으로, 열간 압연공정에 있어서 압연기 사이에서 열연판의 냉각효과를 높이고 열연판이 다음 압연기에 진입되기 전까지 체류수의 양을 일정하고 안정되게 유지토록 하며, 특히 압연중 발생하는 온도 변동에 피이드백 제어가 가능하도록 하는 방법을 제공함을 그 목적으로 하고 있다.

도1은 종래의 스프레이 노즐 분사에 의한 열연판의 온도제어 방법을 나타낸 사시도,

도2는 종래의 스프레이 노즐 분사방법에 의한 열연판의 온도제어 상태도,

도3은 본 발명에 따른 워터 커튼 방식에 의한 열연판의 온도제어 상태도,

도4는 종래의 방식에 의한 압연중의 온도제어 방법을 나타낸 블럭도,

도5는 본 발명에 따른 워터 커튼 방식에 의한 열연판의 온도제어 방법을 실행하기 위한 설비의 구성 블럭도,

도6은 본 발명에 따른 워터 커튼 방식에 의한 열연판의 온도제어 방법을 나타낸 플로우도.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1a,1b : 압연기 2a : 열연판

3a : 스프레이 노즐 4a : 체류수

5a : 워터 커튼 장치 6a : 출측 온도계

7a : 상위 계산기 7c : 유량 조절계

7d : 콘트롤 밸브 7e : 프로세스 콘트롤러

7g : 포지션 밸브 7j : 유량 검출기

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에서는 도3에 도시한 바와 같이 압연되는 열연판(2a)의 폭 방향으로 균일하게 냉각수가 분사되도록 하는 워터 커튼 장치(5a)를 설치사용한다.

이 워터 커튼 장치(5a)는 열연판(2a)의 냉각효과를 극대화하고 압연기 사이에서 열연판(2a)과 공기(5b)의 접촉을 없애기 위해 잔류하는 체류수(4a)가 일정하게 분포될 수 있도록 하여 준다. 따라서, 종래의 스프레이 노즐 분사방식 사용시 냉각수가 비산되는 문제가 개선되고, 열연판(2a)의 폭방향 온도 불균일 및 압연후 공기(5b)와의 접촉으로 인한 열연판표면의 스케일 생성이 최대한 억제되는 효과가 얻어진다.

한편, 종래 스프레이 노즐 분사방식의 열연판 온도제어에서는 도4에서 보는 바와 같이 압연중의 온도 변동에 대해 대응이 불가능하여 압연기(1a∼1d)의 속도를 가감하는 방법을 사용하였다.

즉, 종래에는 도4에 도시한 바와 같이 열간압연기 후단에 있는 압연기 출측온도계(6a)의 검출값을 읽어 초기 목표로 하는 압연기 출측 목표온도와 압연기 출측의 실제온도를 비교(6b)하여 실측온도가 목표온도보다 높으면 압연기의 속도를 현행대로 유지(6c)하도록 압연기 속도를 제어하고, 실측온도가 목표온도보다 낮으면 압연기의 속도를 상향 가속(6d)하도록 하는 제어를 하였다.

그러나, 압연재의 온도가 낮아 목표온도 대비 실측온도가 낮을 때 압연기의 속도를 급속하게 가속하게 되면 여러대의 압연기가 동시에 가속되어야 하나 각 압연기별 설비 특성차로 인해 속도제어의 불일치가 발생하게 되고, 또 압연후 압연재를 감는 권취기(1e)와의 제어가 불일치되는 문제가 발생되어 열연판의 품질 불량을 발생시키는 문제가 대두되었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 스프레이 분사방식의 온도제어 방법이 지닌 문제점이 해소되도록 압연중의 온도 변동에 상응하는 열연판 온도제어가 가능하도록 개선하여 열연판의 온도가 목표온도에 근접하도록 하였다.

이를 좀더 상세히 설명해 보면, 도5에 도시한 바와 같이 열연판(2a)이 압연기 입구에 도착하면 상기 계산기(7a)로부터 초기 목표유량을 전송(7b)받아 유량조절계(7c)에서 콘트롤 밸브(7d)의 개도량을 목표유량에 맞게 설정하게 된다.

한편, 상위 계산기(7a)로부터 워터 커튼 설비의 사용유무를 프로세스 콘트롤러(7e)에서 전송(7f)받아 워터 커튼 설비의 사용유무를 제어하는 포지션 밸브(7g)가 워터 커튼 사용시에는 오픈되고 워터 커튼 미사용시는 닫힌다.

또한, 워터 커튼 설비의 콘트롤러(7h)에서는 유량 검출기(7j)로부터 현재의 유량을 검출하고 목표유량과의 편차를 피-아이디(PID) 자동조절기(7K)를 통해 유량 편자를 가감 제어하고, 현재의 유량실적을 프로세스 콘트롤러(7e)에 보내면 프로세스 콘트롤러(7e)는 현재의 유량실적과 압연기 출구에서의 온도를 상위 계산기(7a)로 보내고, 이 상위 계산기(7a)는 유량 및 온도 데이터를 분석하여 다음에 진입하는 열연판에 대하여 초기 목표유량 설정시 참고가 되도록 하고 있다.

한편, 긴급한 조작이 가능토록 운전자 조작반(7m)에 유량조절 밸브를 설치하여 긴급시에는 운전자가 유량을 조절토록 하는 기능(7n)을 삽입하였다.

또한, 워터 커튼 설비의 열연판에 대한 냉각능력은 다음의 식(1)과 같이 표현하여 상위 계산기(7a)로부터 워터 커튼의 초기유량 설정 및 압연중의 유량제어에 사용하도록 하였다.

유량설정 = 계수치a*(온도강하량)²+ 계수치b*(온도강하량)+계수치c--(1)

압연중의 유량제어의 처리과정은 도6에 나타낸 바와 같이 먼저 상위 계산기(7a)가 상기 식(1)을 이용하여 최초의 기준유량을 설정하면 워터 커튼 설비는 압연기의 출측 온도계에 열연판이 통과하기 전까지는 상위 계산기(7a)의 기준유량 설정치(8a)로 유량을 제어하고, 압연기 출측의 온도계에 열연판이 통과하여 그 온도가 검출되면 먼저 온도계에서 검출한 실측온도와 목표온도와의 편차를 계산(8b)하여 열연판의 온도가 높을 경우 열연판의 온도제어를 유량으로 할 것인지, 아니면 유량+속도로 제어(8e)할 것인지를 결정하게 된다.

먼저, 유량으로 제어하는 경우 현재의 온도편차가 양의 수인 경우와 음의 수인 경우로 판단(8f)하여 현재 양의 수인 경우 사용유량이 최대 유량인지를 판정(8f2)하고, 최대 유량에 도달되어 있으면 현재의 유량을 그대로 유지하고, 최대 유량이하로 사용중인 경우는 사용유량을 증가시켜 열연판의 온도를 낮추어 온도 편차가 거의 없도록 한다.

한편, 압연기 출측에서의 온도가 낮아 온도 편차가 음의 수인 경우(8f3) 현재 사용유량이 최소 유량 보다 적거나 같으면(8f4) 현재의 유량을 그대로 유지(8f5)하고, 현재 사용유량이 최소 유량치보다 적지 않으면(8f6) 유량을 감소(8f7)시켜 압연기 출측의 온도가 높아지도록 한다.

상기 도6의 과정에서 압연속도로 온도를 제어(8d)하는 경우에는 먼저 온도 편차가 양의 수인 경우인가를 판정(8d1)하여, 열연판의 온도가 높은 양의 수인 경우(8d2) 현재의 압연 속도를 그대로 유지토록 속도를 출력(8d3)하고, 열연판의 온도가 낮은 음의 수가 되는 경우 압연속도를 가속(8d4)하여 열연판의 온도가 상승되도록 한다.

나아가서, 상기 도6의 과정에서 온도제어를 유량과 속도로 제어하는 경우(8e)에도 먼저 온도 편차가 양의 수인지 판정(8e1)하여 온도가 낮은 음의 수이면(8e2) 압연속도를 상향 가속(8e3)하여 열연판의 온도를 높여 주고, 온도 편차가 음의 수인 경우(8e4) 현재 사용유량이 최소 유량보다 작거나 같으면(8e5) 현재의 유량을 그대로 유지(8eb)하고, 현재의 사용유량이 최소 유량치보다 크면(8e7) 유량을 감소(8e8)시켜 압연기 출측에서 열연판의 온도가 높아지도록 제어한다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 열간 압연공정에서의 열연판 온도제어 방법은 종래의 스프레이 노즐 분사방식의 문제점인 냉각능 저하 및 체류수 저감으로 인한 열연판의 표면 스케일 발생, 급속한 압연속도의 가감속으로 인한 제어의 불안정 요인을 제거하고 열연판의 표면에 커튼형태로 고르게 냉각수를 분사시켜 열연판의 냉각능 향상 및 체류수가 열연판 표면에 고르게 분포되도록 하여 공기와의 접촉으로 인한 표면 스케일 방지 등의 효과가 있으며, 특히 압연중에 워터 커튼의 유량을 열연판 온도변화에 맞추어 적절하게 제어하여 압연기 출측에서 열연판의 온도를 일정하게 유지하여 줌으로써 고품질의 안정적인 압연이 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 열간 압연공정에서 열연판의 온도를 제어하기 위한 방법으로서, 열연판이 압연진행되는 적소에 워터 커튼 장치(5a)를 설치구비하고 이 워터 커튼 장치(5a)의 초기유량을 설정하여 목표하는 열연판의 온도가 되도록 제어하는 초기 유량설정 단계와, 상기 워터 커튼 장치(5a)에 의해 열연판위에 체류수가 고르게 분포토록 하여 공기와의 접촉을 방지하여 열연판 표면의 스케일 생성이 방지되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 압연공정에서의 열연판 온도제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 열연판의 온도제어 단계가 열연판의 온도제어를 유량으로 제어할 것인지, 압연 속도로 제어할 것인지 또는 유량 및 압연속도를 제어할 것인지를 판정 제어하는 단계와, 유량에 의한 온도제어의 경우 열연판의 목표온도와 실측온도를 비교하여 실측온도가 목표온도보다 낮을 때 유량을 저감시키고 실측 온도가 목표온도보다 높을 때는 유량을 증가시키는 단계와, 압연속도에 의한 온도제어의 경우 열연판의 실측온도가 목표온도보다 높을 때 현재의 압연속도를 유지하고 열연판의 실측온도가 목표온도보다 낮을 때는 현재의 압연속도를 가속시켜 목표온도를 확보하는 단계와, 유량 및 압연속도에 의한 온도제어의 경우 열연판의 실측온도가 목표온도보다 높을 때 현재의 압연속도를 그대로 유지하고 열연판의 실측온도가 목표온도보다 낮을 때는 현재의 유량을 감소시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간 압연공정에서의 열연판 온도제어 방법.