KR20020051152A - 냉연 연속소둔로의 가열대에서의 이송롤 구동모터의 속도제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉연 연속소둔 강판 제조설비의 중앙 섹션에 연속 소둔 단위설비내에서의 철강판에 대한 장력제어와 관련하여 고온의 소둔로에서의 철강판 각 패스별로 철강판의 온도를 예측 산정하는 온도 예측 산정스텝과, 상기 온도 에측 산정 스텝에서 각 패스별로 예측 산정한 철강판의 온도에 대한 열팽창 길이를 계산하는 열팽창 길이 계산 스텝과, 상기 온도 예측 산정 스텝에서 계산된 온도와 열팽창 길이 계산 스텝에서 계산된 팽창 길이를 이용하여 롤 구동모터의 속도 설정치를 구하는 롤 구동 모터 속도 설정 스텝과, 상기 스텝에서 설정된 롤 구동 모터 속도 제어 값을 모터 구동제어 장치에 공급하는 스텝으로 이루어져, 연속소둔로 가열대에서의 연속소둔로에서의 롤과 강판사이의 전속성을 향상시키기 위한 가열대의 강판의 열팽창을 고려한 롤 구동모터 속도 제어 방법에 관한 것이다.

Description

냉연 연속소둔로의 가열대에서의 이송롤 구동모터의 속도 제어 방법{Speed control method of motor driving for roll in heating section in annealing furnace}

본 발명은 냉연 연속소둔로의 가열대에서의 이송롤 구동모터의 속도 제어 방법에 과한 것으로서, 보다 상세하게는 연속소둔로 가열대에서의 연속소둔로에서의 롤과 강판사이의 전속성을 향상시키기 위한 가열대의 강판의 열팽창을 고려한 롤 구동모터 속도 제어 방법에 관한 것이다.

일반 냉연 연속소둔 강판제조설비(Continuous Annealing line)는 냉연 철강판을 연속적으로 소둔처리하는 설비로서, 도 1 에 도시된 바와 같이 입측단위설비, 중앙 소둔 단위설비, 그리고 출측단위설비 등 세부분(section)으로 구성되어 있다.

연속소둔설비는 설비 전반에 걸쳐 각 단위장치별로 조업 특성에 따라 철강판의 조업 적정 장력이 달라진다.

도 1 에 나타낸 연솟소둔설비의 경우 페이오프릴 및 텐션릴, 그리고 장력측정기(Tension Meter: TM)가 설치된 위치에 대한 철강판의 장력을 제어하도록 한다.

도 1에 나타낸 중앙섹션에 있는 소둔설비의 경우에 있어서는 소둔단위설비 전체에 걸쳐 9개 위치에 대하여 철강판의 장력을 설정하고 또한 제어하도록 하는 것이다.

이와 같이 적당한 장력을 부과하는 이유는 철강판이 수많은 이송 롤에 의하여 진행할 때 사행발생을 억제하는 동시에 이송롤과 철강판사이의 접촉을 강화하여 상호간에 미끄럼을 방지하고자 하는 것이다. 이와 같이 설정 부과된 장력은 조업시 일정하게 유지되도록 제어 는 것이 바람직하며, 이를 위하여 소둔단위설비의 장력제어 방법이 강구되어 적용되고 있는 중이다.

그러나, 현재까지도 이와 같은 노내 장력제어를 실행하고 있음에도 불구하고장력제어기능의 불충분한 성능에 의하여 철강판의 정속시 및 감가속시 장력변동이 수반되고 있으며 장력변동 폭이 정도이상으로 증가하게되면 노내에서의 철강판의 이송이 어려워지고 또한 롤간 정속성, 그리고 철강판 및 롤간 전속성이 저하되어 철강판에 미끄림 결함이 종종 발생하게된다.

도 2 에 나타낸 바와 같이 노내에서는 철강판의 온도는 노 입측에서는 철강판 온도가 상온과 동일하며, 노출측에서는 설정된 소둔온도로 승온된 상태이다. 그리고 노의 길이 방향에 따라 철강판의 온도가 증가하는 양상으로 나타난다. 이와같이 철강판의 온도승온에 따른 열팽창 현상이 발생하고 또한 노의 길이 방향에 따라 온도변화에 따른 열팽창길이도 달라지는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 노내 철강판에 대한 장력제어를 어렵게 만드는 요인으로 작용하는 문제점이 있었다.

즉, 도 3 에 도시된 바와 같이 연속소둔강판 제조 설비의 소둔단위 설비는 일반적으로 가열대 및 균열대 그리고 냉각대로 구성되며, 미리 설정된 철강판의 온도 패턴에 따라 가열과 냉각을 실행하게된다.

따라서, 철강판은 소둔단위설비 입측에 상온 상태러 진입하여 가열대에서 소정의 온도로 승온되고 냉각대를 거치면서 다시 상온으로 강온되어 소둔 열사이클을 거치게된다.

이와 같은 과정에서 철강판은 가열대에서의 열팽창 및 냉각대에서 열수축 현상을 수반한다. 그런데 가열대에서의 철강판의 승온분포는 도 2 에 나타낸 바와 같이 가열대 길이방향에 따라 점진적으로 증가하여 가열대 끝단에서 철강판의 소정의 소둔온도에 도달한다.

금속의 열팽창은 온도에 비례하므로 노내의 철강판의 열팽창에 의한 연신량은 소둔로 길이방향에 따라 증가하게된다. 만약 가열대에서 철강판을 이송하는 롤의 회전속도가 각각 동일하게 구동한다면 이와 같은 철강판의 위치애 따라 다르게 발생하는 연신량에 의하여 철강판과 롤간 상대적인 속도차이가 발생하게되어 미끄럼 발생등 노내 철강판의 원활한 이송을 저해하는 문제가 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 결점을 해소하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은 고온의 소둔로에서의 철강판의 길이방향에 대한 열팽창에 의한 연신을 고려하여 발생한 연신만큼 노내의 각 롤에 대한 속도설정을 차별작으로 인가하여 노내 각 위치에서의 롤과 철강판사이의 전속성을 향상시키므로써 궁극적으로 롤과 철강판 상호간 미끄럼을 억제하고 또한 장력제어성능을 증진시켜서 철강판의 노내 통판안정성을 개선하는 냉연 연속소둔로의 가열대에서의 이송롤 구동모터의 속도 제어 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이송롤 구동 모터의 속도 제어 방법은, 냉연 연속소둔 강판 제조설비의 중앙 섹션에 연속 소둔 단위설비내에서의 철강판에 대한 장력제어와 관련하여 고온의 소둔로에서의 철강판 각 패스별로 철강판의 온도를 예측 산정하는 온도 예측 산정스텝과, 상기 온도 에측 산정 스텝에서 각 패스별로 예측 산정한 철강판의 온도에 대한 열팽창 길이를 계산하는 열팽창 길이 계산 스텝과, 상기 온도 예측 산정 스텝에서 계산된 온도와 열팽창 길이 계산 스텝에서 계산된 팽창 길이를 이용하여 롤 구동모터의 속도 설정치를 구하는롤 구동 모터 속도 설정 스텝과, 상기 스텝에서 설정된 롤 구동 모터 속도 제어 값을 모터 구동제어 장치에 공급하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1 은 냉연 연속소둔 강판 제조 설비의 구성을 나타낸 도면.

도 2 는 냉연 연속소둔 강판 제조 설비의 중앙 소둔 단위 설비 구성도.

도 3 은 연속소둔 단위설비의 가열대(heating section)구성도.

도 4 는 연속소둔 단위설비의 가열대(heating section)에서의 철강판 승온분포도.

도 5 는 연속소둔로 에서의 철강판의 연신관련 구성요소를 나타낸 도면.

도 6 은 연속소둔로의 길이방향에 대한 철강판 연신관련 구송요소를 나타낸 도면.

도 7 은 종래 연속소둔로의 이송롤 구동모터 속도제어 방식을 나타낸 도면.

도 8은 연속소둔로내의 열팽창을 고려한 이송롤 구동 모터 제어 방식을 나타낸 도면.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에서는 가열대에서의 철강판의 승온분포를 해석적인 방법을 통하여 비교적 정확하게 예측하고 이와 같이 예측된 철강판의 온도를 바탕으로 노내의 각 위치에 대한 철강판의 열팽창에 의한 연신량을 예측하여 각 이송롤의 구동모터의 회전속도를 롤별로 각각 다르게 인가하여 속도제어를 실행하도록 한다. 여기서 철강판의 노내위치별 온도는 도 5 에 나타낸 바와같이 다음과 같은 간접복사 방식에 대한 열전달 모델링에 의하여 산출하도록 한다.

여기서 상기 관계식의 매개 변수의 의미를 아래와 같다.

이와 같은 철강판 온도 산정방법은 이미 실적치 비교를 통하여 상당히 정확하게 철강판의 온도를 예측하는 것으로 확인되고 있다. 일반적으로 고체 물질은 초기온도 Tin에서 Tf 로변화할 때 열팽창에 의하여 초기길이 Lo에서 Lf로 변화한다.

이때 열팽창 변형 길이는 다음과 같은 관계식으로 나타낸다.

도 6에서 나타낸 바와 같이 철강판이 소둔로에서 승온되는 경우 철강판을 길이방향으로 동일한 길이만큼 미세요소로 구분하고 각 요소에 대하여 철강판 입측 온도 및 출측온도를 각각 설정하기로 한다. I번째 요소의 경우 철강판 길이는 Li, 요소입측온도 Ti-1,출측온도 Ti로 나타낸다. 그런데 요소를 미세하게 구부하는 경우 요소 각각에 대한 온도는 입측 및 출측의 온도를 동일하다고 가정하는 것이 타당하다. 첫 번째 요소가 진행하여 마지막 요소의 위치에 도달하게 되는 경우 초기온도는 T1ⁱ그리고 마지막 위치에서의 온도를 Tnⁱ이라고 설정한다. 그러면 이 요소가 진행되면서 다음과 같은 열팽창을 수반하게된다.

마찬가지로 첫 번째 요소가 진행하여 Sn-1의 요소의 위치에 도달하게더??는 경우 초기온도 T1ⁱ, 그리고 마지막위치에서의 온도를 Tnⁱ-1 이라고 설정한다. 그러면 이 요소가 진행하면서 다음과 같은 열팽창을 수반하게된다.

따라서, 나머지 요소에 대해서는 아래와 같은 관계식으로 나타내어진다.

철강판이 연속소둔로의 가열대를 통과하면서 온도가 상승함에 따라 각 요소위치에서의 열팽창 길이는 상기 수식으로부터 산정할 수 있다. 따라서 연속소둔로내의 이송롤 구동모터에 대한 속도는 상기와 같이 구한 길이를 고려하여 설정하기로 한다.

철강판 연신을고려한 이송 롤의 속도 차별화 설정방식에 있어서는 만약 가열대 출측에서의 속도를 기준으로 한다면 가열대 입측의 속도를 점차적으로 감소시켜 설정하여 하며, 가열대 입측에서의 속도를 가준으로 한다. 도 6 에는 연속소둔 단위설비에서의 이송롤 구동모터에 의한 구동제어 선도를 나타내었다.

상술한 본 발명에 의하면, 냉연 연속소둔 강판 제조 설비의 연속소둔단위 설비에서의 철강판에 대한 고정도 장력제어 방법으로서, 기존 장력제어 방법보다 장력데어 성능을 향상시키므로써 연속소둔설비에서 통판안정성을 향상시킬 수 있으며, 또한 노내으 이송 롤과 철강판사이의 전속성을 증진시켜 상호 소도차에 의한 미끌림을 억제하여 철강판의 표면 결함을 감소시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 냉연 연속소둔 강판 제조설비의 중앙 섹션에 연속 소둔 단위설비내에서의 철강판에 대한 장력제어와 관련하여 고온의 소둔로에서의 철강판 각 패스별로 철강판의 온도를 예측 산정하는 온도 예측 산정스텝과,

   상기 온도 에측 산정 스텝에서 각 패스별로 예측 산정한 철강판의 온도에 대한 열팽창 길이를 계산하는 열팽창 길이 계산 스텝과,

   상기 온도 예측 산정 스텝에서 계산된 온도와 열팽창 길이 계산 스텝에서 계산된 팽창 길이를 이용하여 롤 구동모터의 속도 설정치를 구하는 롤 구동 모터 속도 설정 스텝과,

   상기 스텝에서 설정된 롤 구동 모터 속도 제어 값을 모터 구동제어 장치에 공급하는 스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉연 연속소둔로의 가열대에서의 이송롤 구동모터의 속도 제어 방법.