KR20020096401A - 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는냉각제어방법 - Google Patents

수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는냉각제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열간압연된 강판의 권취온도를 보다 정확하게 제어하기 위하여 목표온도와 실측온도의 차이를 보상하여 권취온도를 제어하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 강판의 두께, 폭, 속도, 실측 냉각입측온도, 목표 권취온도 및 학습계수를 이용하여 수냉필요량을 계산하여 열연압연된 강판을 수냉하여 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 ±20℃ 이하이면 권취하여 압연하고, 온도차이가 +20℃를 초과하면 피드백 뱅크에 의해서 재수냉하여 권취하며, 온도차이가 -20℃ 미만이면 수냉필요량을 재계산하여 수냉한 후 권취하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법을 제공한다.
이와 같이, 본 발명은 동일한 강판 내에서 목표CT 대비 실측CT가 제어주기별로 "-"제어되는 경우, 수냉필요량을 재계산하여 제어주기마다 보정함으로써 CT 적중률을 향상시키는데 매우 효과적이어서 원하는 품질의 고부가가치의 강판 생산이 가능한 효과가 있다.

Description

수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법{COOLING CONTROL METHOD FOR COMPENSATING SET-UP TEMPERATURE BY RECALCULATING AMOUNT OF COOLING WATER}
본 발명은 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열간압연된 강판의 최종 목표온도를 보다 정확하게 제어하기 위하여 목표온도와 실측온도의 차이를 보상하여 목표 권취온도를 제어하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열간압연된 열연강재인 강판은 압연한 후 냉각을 하고, 권취기에 권취됨으로써 일반 압연코일로 제조된다. 이러한 코일을 제조하는데 있어서, 코일은 적합한 온도로 냉각된 후 권취기에 권취된다.
현재의 열간압연 시스템에서의 강판은, 도 1에 도시된 냉각시스템에 의하여 냉각되는데, 압연된 강판(1)이 런아웃 테이블 상(9)을 통과하면서 냉각된 다음 권취기(8)에 권취되도록 되어있다. 강판(1)을 적합한 온도에서 냉각시키는 냉각시스템은 런아웃 테이블(9)을 따라 배치된다. 또한 냉각시스템에서는 시스템입구에 냉각되어질 강판의 온도를 측정하기 위한 입측온도계(3)와 런아웃 테이블의 중간위치에 중간온도계(5) 및 냉각대 출측에서 냉각된 후의 강판의 온도를 측정하기 위한 츨측온도계(7)가 설치된다. 냉각시스템은 런아웃 테이블에 인입된 강판(1)을 사이에 두고 상하로 배치되며, 각각의 부분은 강판에 물을 부어 강판을 냉각시키는 수냉부와 공기로 강판을 냉각시키는 공냉부로 구성된다. 냉각시스템의 상부와 하부에 배치되어 있는 수냉부와 공냉부는 각각 냉각뱅크(#1∼#15)로 분할되며, 각각의 냉각뱅크는 강판을 냉각하기 위한 냉각능을 제어할 수 있다.
상기와 같은 냉각뱅크는 열연압연된 강판을 목표온도까지 냉각하는 FeedForward 뱅크(#1∼#14)와, 냉각된 강판이 목표온도보다 높게 나타나는 경우 재냉각을 위한 Feed Back 뱅크(#15)로 구분된다.
한편, 종래의 냉각제어방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 강종에 따라 목포 마무리 압연온도(또는 냉각입측온도; 이하 FDT라고 함) 및 목표 냉각출측온도(또는 권취온도; 이하, CT라도 함)를 설정하고, 그에 따라 FDT 및 CT를 적중시키는데 있다. 이러한 목적을 위해서 먼저 목표 FDT, 목표CT 및 목표통판속도(v)를 이용하여 공냉량을 계산하고 필요 수냉량을 산출한 후 주수 뱅크수를 결정한다. 강판이 마무리압연대를 빠져나온 후 FDT와 공판속도가 측정되면 목표 FDT와 목표 통판속도 대신 실측 FDT와 실측 통판속도를 이용하여 일정 주기마다 수냉량을 재계산하여 주수 뱅크수를 재설정한다. 이후 강판이 런아웃 테이블을 빠져 나와 CT를 맞추게 된다.
그러나 Feed foreword제어에서 FDT, CT, 판속도, 판두께로 주수Bank를 계산하여 설정이 내려가나, 설정이 잘못되어 목표대비 "+"제어를 하게 되며, Feedback뱅크(#15 뱅크)에서 주수를 하여 목표온도를 맞추지만, 목표대비 "-"제어를 하게 되면 Feedback뱅크(#15 뱅크)에서 보상할 방법이 없으며, 학습에 의해 다음 장에 보상하고 있는 실정이다.
일반적인 수냉 필요량(TN)은 수학식 1의 관계식에 의하여 계산된다.
여기서,FDT: FDT 실측치
CT air : 공냉시 온도강하량
CT: 권취온도 목표치
수냉강하량은 각 뱅크의 사용여부에 따라 뱅크당 수냉에 의한 온도강하량을 계산하여 전 뱅크에 대한 합을 구함으로써 얻어진다. 런아웃 테이블에서의 수냉강하량(Tw)은 수학식 2와 같다.
여기서,l bank : i 번째 뱅크의 길이
H f : 코일 두께
v: 통판속도
C p : 강판의 비열
ρ : 강판의 밀도
Q iu : i번째 상부뱅크의 열유속
Q id : i번째 하부뱅크의 열유속
수학식 2에서 사용되는 뱅크별 상하 열유속값은 아래와 같이 표시된다.
여기서,f 0 : 기본 열유속계수
f 2i : i 번째 뱅크의 열유속계수
T iu : 상부뱅크의 수온 보정계수
T id : 하부뱅크의 수온 보정계수
f v : 통판속도 보정계수
열유속을 계산하기 위한f 0 는 수학식 4에 나타낸 것과 같이C 0 에서C 8 의 계수값과 학습계수인f 1 으로 표현된다.
여기서,T w : 수온
W f : 강판의 폭
상기 종래의 냉각모델에서의 학습계수f 1 은 한 개의 강판에 대한 작업이 끝나면 저장되었다가 동일한 세트의 다음 장이 작업될 때 그대로 사용된다.
그러나, 종래의 Feed Forward 제어의 설정모델에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 목표온도범위 대비 "-"제어시에는 당해재에 대하여 보상할 방법이 없어, 낮은 온도 그대로 권취기에 권취되므로 코일의 품질이 저하되는 문제점이 발생하며, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 종래에는 한 장의 주기가 완료되면 그 냉각주기의 냉각보상값을 다음 냉각주기의 장에 장입하여 냉각하는 장대장 학습에 의존하고 있어 당해재에 대하여는 권취온도의 적중률을 보장할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 본 발명은 상기 종래의 방법과는 달리 목표온도 대비 "-"제어시 목표온도와 실측온도의 차이를 FDT온도에 보상하여 수냉필요량을 재계산하여 Feed Forward 제어에 이용함으로써 권취온도 적중률을 향상시키는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 열연압연된 강판의 일반적인 런아웃 테이블의 냉각시스템의 개략도,
도 2는 종래의 냉각제어방법을 나타낸 플로우챠트,
도 3은 본 발명에 따른 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법,
도 4는 본 발명에 따른 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법과 종래의 냉각제어방법에 의해서 냉각제어된 열연강판의 냉각온도를 나타내는 비교그래프도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
1:강판 2:압연기 3:입측온도계 4:Feed Forward 뱅크
5:중간온도계 6:Feed Back 뱅크 7:츨측온도계 8:권취기
9:런아웃 테이블
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마무리압연기, 런아웃 테이블 및 권취기의 순서로 배열된 열간압연설비에서 열연강판의 최종 권취온도를 수냉에 의해서 제어하는 방법에 있어서,
강판의 두께, 폭, 속도, 실측 냉각입측온도, 목표 권취온도 및 학습계수를 이용하여 수냉필요량을 계산하여 주수 뱅크수를 결정하여 열연압연된 강판을 수냉하는 단계와;
상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 ±20℃ 이하이면 권취하여 압연을 종료하는 단계와;
상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 +20℃를 초과하면 피드백 뱅크에 의해서 재수냉하여 권취하여 압연을 종료하는 단계와;
상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 -20℃ 미만이면 수냉필요량을 재계산하여 주수 뱅크수룰 재결정하고 수냉한 후 권취하여 압연을 종료하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 -20℃ 미만이면 수냉필요량을 재계산하여 주수 뱅크수룰 재결정하고 수냉한 후 권취하여 압연을 종료하는 단계에 있어서, 수냉필요량을 재계산하는 방법은 하기 식에 의해서 수냉필요량을 재계산하는 것을 특징으로 하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법을 제공한다.
여기서,T r : 보정된 목표CT와 실측CT의 차이
CT T : 목표CT
CT A : 실측CT
k: 보정계수 (0∼1)
k p : 비례 Gain
k i : 적분 Gain
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명은 마무리압연기, 런아웃 테이블 및 권취기 순으로 배열되고, 상기 열간마무리압연기의 후단 및 권취기의 전단에 온도계가 설치된 열간압연설비에서 적용된다.
상기 런아웃 테이블은 다수개의 Feed Forward 주수뱅크와, 하나의 Feed Back 주수뱅크로 구성되어 압연된 강판을 냉각하고 있으며, 냉각된 강판을 코일형태로 권취기에서 권취하고 있다.
상기 런아웃 테이블에 구비된 주수뱅크는 다수개의 노즐이 구비된 뱅크이며, 압연된 강판의 냉각은 공냉과 수냉의 방법을 병용하고 있다.
상기 종래 냉각제어 냉각수식모델에서는 학습계수f 1 은 한 개의 강판에 대한 작업이 끝나면 저장되었다가 동일한 세트의 다음 장이 작업될 때 그대로 사용된다. 그러나, 동일한 강판 내에서 한번 수냉필요량이 수학식 1 에 의해 계산되면 수냉강하량 계산에서 동일한 값으로 계산되므로 항상 Offset를 가지고 Feed Forward 계산을 하게 되며, 이 Offset만큼을 수냉필요량계산에 반영하므로써 Offset를 줄여 CT적중률을 향상시키고자 한다.
i+1 번째 제어주기의 수냉필요량(T N+1 )은 수학식 6과 같은 방법으로 구해진다.
여기서,CT r : 목표CT
CT A : 실측CT
k: 보정계수 (0∼1)
k p : 비례 Gain,
k i : 적분 Gain
수학식 6의 k값은 0에서 1사이의 칸을 가진다. 만일 i번째 제어주기에 실측된 CT가 목표CT에 비해 작은 값을 가지면 TN+1은 TN에 비해 큰 값으로 계산됨으로 수학식 1, 2, 3, 4에 의해 주수량을 줄이도록 계산된다.
이러한 방법으로 각 제어주기에서 실측CT가 목표대비 "-"제어가 될 때 수냉필요량 계산이 수학식 5에 의해 새롭게 구해지고, Feed Forward 제어에 이용됨으로써 전단부 주수량을 계산하는데 반영된다.
이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명은 보다 상세하게 설명한다.
[실시예]
도 1에 도시된 바와 같은 마무리압연기(2), 런아웃 테이블(9) 및 권취기(8) 순으로 배열되고, 상기 열간마무리 압연기의 후단과 권취기의 전단 사이에 온도계가 설치된 열간압연설비에서 두께가 1.8㎜이고, 실측FDT는 890℃, 목표CT는 670℃이고, 목표CT 범위를 ±20℃ 범위로 설정하였다.
상기의 냉각조건을 위하여 제품번호 DIT3강을 압연하였을 때, 실측CT의 변화를 종래방법과 도 3에 도시된 본 발명의 냉각제어모델에 의해 각각 제어한 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래방법(12)에 의해서 냉각을 제어하여 실측CT가 목표CT(9)의 한계범위(10, 11)보다 낮은 경우, 즉 목표CT와 실측CT의 차이가 20℃ 이하인 경우(12)에는 냉각제어가 불가능하여 초기 냉각된 온도가 그대로 유지되어 권취기에 권취되는 반면, 본 발명에 따른 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법(도 3)에 의하여 열연압연된 강판을 냉각하면 실측CT(13)를 목표CT에 ±20℃ 이하로 제어하여 적중정도를 증가시키는데 매우 효과적임을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래 방법과 달리 동일한 강판 내에서 목표CT 대비 실측CT가 제어주기별로 "-"제어되는 경우, CT의 적중을 보장하기 위하여, 수냉필요량을 재계산하여 제어주기마다 보정함으로써 CT 적중률을 향상시키는데 매우 효과적이어서 원하는 품질의 고부가가치의 강판 생산이 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 마무리압연기, 런아웃 테이블 및 권취기의 순서로 배열된 열간압연설비에서 열연강판의 최종 권취온도를 수냉에 의해서 제어하는 방법에 있어서,
    강판의 두께, 폭, 속도, 실측 냉각입측온도, 목표 권취온도 및 학습계수를 이용하여 수냉필요량을 계산하여 주수 뱅크수를 결정하여 열연압연된 강판을 수냉하는 단계와;
    상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 ±20℃ 이하이면 권취하여 압연을 종료하는 단계와;
    상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 +20℃를 초과하면 피드백 뱅크에 의해서 재수냉하여 권취하여 압연을 종료하는 단계와;
    상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 -20℃ 미만이면 수냉필요량을 재계산하여 주수 뱅크수룰 재결정하고 수냉한 후 권취하여 압연을 종료하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수냉된 강판의 실측 권취온도와 목표 권취온도의 차이를 계산하여 온도차이가 -20℃ 미만이면 수냉필요량(T N+1 )을 재계산하여 주수 뱅크수룰 재결정하고 수냉한 후 권취하여 압연을 종료하는 단계는 하기 식에 의해서 수냉필요량을 재계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 수냉 필요량 재계산에 의해서 설정온도를 보정하는 냉각제어방법.
    여기서,T r : 보정된 목표CT와 실측CT의 차이
    CT T : 목표CT
    CT A : 실측CT
    k: 보정계수 (0∼1)
    k p : 비례 Gain
    k i : 적분 Gain
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