KR20030049945A

KR20030049945A - 조압연 후면온도 예측에 의한 바 온도 제어방법

Info

Publication number: KR20030049945A
Application number: KR1020010080294A
Authority: KR
Inventors: 이경조; 최기원
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-06-25
Also published as: KR100568346B1

Abstract

본 발명은 가열로에서 추출되어온 슬라브(SLAB)를 연속 가역식 조압연기에서 바(BAR)상태로 압연할 때 바의 조압연 출측온도가 소정의 목표로 하는 온도로 되도록 하기 위하여 바의 가공발열온도와 접촉전열온도수식을 사용하여 강판의 평균온도 수식을 적용, 바의 정확한 평균온도를 예측 함으로서 바의 조압연 출측 목표온도를 달성할 수 있게 하여 최종 제품인 코일의 품질을 향상시킬 수 있는 조압연 후면온도 예측에 의한 바(BAR)온도 제어방법에 관한 것이다.

Description

조압연 후면온도 예측에 의한 바 온도 제어방법{A method for controlling the bar temperature by predicting the rougher delivery temperature}

본 발명은 열간 압연 공정의 조압연 후면온도예측 및 제어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열로에서 추출되어온 슬라브(SLAB)를 연속 가역식 조압연기에서 바(BAR)상태로 압연할 때 바의 조압연 출측온도가 소정의 목표로 하는 온도로 되도록 하기 위하여 바의 가공발열온도와 접촉전열온도수식을 사용하여 강판의 평균온도 수식을 적용, 바의 정확한 평균온도를 예측 함으로서 바의 조압연 출측 목표온도를 달성할 수 있게 하여 최종 제품인 코일의 품질을 향상시킬 수 있는 조압연 후면온도 예측에 의한 바(BAR)온도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 열연 강판을 제조하는 열간 압연 공정은 제1도와 제2도에 도시 된 바와 같이 제강 공정의 연속주조기로부터 공급 받은 슬라브(SLAB,28)를 가열로(10)에서 압연에 적당한 온도(1100~1200℃)로 가열하여 조압연기(100)에서 폭 압연 및 두께 압연을 실시하여 바(BAR,32) 상태로 만들고, 사상 압연기(22)에서 원하는 두께의 스트립(STRIP,24)으로 압연을 실시하여 권취기(26)에서 코일(COIL,34) 형태의 제품으로 감아내는 것으로 구성된다.

여기에서, 조압연(100)은 가열로(10)로부터 공급 받은 슬라브(28)를 소정의 칫수로 폭 및 두께 압연하여 바(BAR,32)상태로 사상압연(22)에 공급하는 중간 공정이다. 조압연(100)의 설비 구성은 슬라브(28)의 압연을 행하는 주설비로서 가열로(10) 다음공정에 1차 폭 압연을 행하는 V.S.B(VERTICAL SCALE BREAKER,12)와두께 압연을 행하는 R1(ROUGHING MILL 1,14)을 포함하는 1기의 1차 압연기와, 다음 공정으로 2차 폭 압연을 행하는 E2A(EDGER ROLL 2A,16)와 두께압연을 행하는 R2(ROUGHING MILL 2,18)그리고, 다시 폭 압연을 행하는 E2B(EDGER ROLL 2B,20)를 포함하는 1기의 2차 압연기가 설치되어 있고, 소재 이송용 롤러 테이블(ROLLER TABLE,30)과 소재의 표면에 산화되어 있는 스케일(SCALE)을 제거하면서 바(BAR,32)의 조압연(100) 후면온도(출측온도)를 목표온도로 달성할 수 있게 하기 위하여 각각의 압연기 전,후면에 워터 스프레이(WATER SPRAY,50)를 설치하여 고압수를 분사할 수 있도록 구성되어 있다.

상기의 조압연(100) 공정은 가열로(10)에서 추출된 슬라브(28)를 VSB(12)와 R1(14)에서 1차로 3~5회 가역식 압연(정회전 및 역회전 압연)을 행하고, 2차로 E2A(16),R2(18),E2B(20)에서 3~7회 가역식 압연(정회전 및 역회전 압연)을 행하여 목표로 하는 중간 제품인 바(BAR,32)를 생산하는 공정이며, 가열로(10)에서 압연에 적당한 온도(1100~1200℃)로 가열되어진 슬라브(28)를 1차 압연과 2차 압연을 행하면서 소재 표면에 발생되는 스케일을 제거하고, 강판의 재질 및 기계적성질을 확보하기 위하여 제3도의 표에 도시 된 바와 같이 강판의 재질 및 두께에 따라 조압연 후면 목표온도(출측 목표온도)관리기준 테이블 값에 근거한 목표온도를 달성하기 위하여 워터 스프레이(50)를 분사하게 된다.

그러나, 종래의 워터 스프레이(50) 분사방법은 가열로(10)에서 추출된 슬라브(28)에 대하여 1차 압연기 및 2차 압연기의 통과 스케줄(SCHEDULE)이 결정되면 소재의 온도가 일정하게 강하하는 것으로 계산하여 조압연기(100) 출측의 온도예측을 할 때 열이 단지 두께 방향으로만 열전도가 진행되는 것으로 가정하여 식(가)와 같이 1차원 열전달 수식을 사용하여 강판의 표면온도만을 계산하였다.

식(가)와 1차원 열전달 수식을 사용하여 강판의 표면온도를 예측한 후 각각의 압연기를 통과할 때 통과 스케줄에 따라 워터 스프레이 분사 갯수를 결정하여 무조건 압연기 입구에서 워터 스프레이(50)를 분사하여 조압연 출측 목표온도 제어 및 표면의 스케일을 제거하는 방법을 행하여 조압연(100) 작업이 완료되면 사상압연(22) 작업으로 진행하기 전에 바(BAR,32)표면 측정온도계(52)가 바(32)의 표면 온도를 측정하여 제3도의 목표온도 기준 테이블 값 범위에 있으면, 다음 추출되는 슬라브(28)에 대해서도 워터 스프레이(50) 분사 패턴을 그대로 적용하고, 온도가 높거나 낮으면 워터 스프레이 분사시간을 가,감하여 조압연 출측 목표온도를 맞추는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 상기의 조압연 출측 목표온도를 맞추기 위한 표면온도 예측 계산식은 강판의 열이 단지 두께 방향으로만 열전도가 진행되는 것으로 가정하여 1차원 열전달 수식을 사용하여 강판의 온도 이력을 계산하였으나 조압연 각각의 압연시 마다 피압연 소재인 슬라브(28)는 워터 스프레이(50) 분사에 의한 수냉전열 및 압연중 공기와의 접촉에 의한 공냉전열, 그리고 압연기 내부에서 발생하는 압연기의 가공발열등 여러가지 온도변화 조건 변동으로 인해 강판의 온도 변화가 발생하게 되는데, 상기의 조건을 고려하지 않고 표면온도만을 예측하여 작업 함으로서 정확한 워터 스프레이(50) 분사 패턴을 적용하기가 어려워 조압연기(100) 출측의 온도제어를 어렵게 하여 궁극적으로 강판의 재질변화를 초래 하여 목표온도를 달성하지 못함으로서 강판의 조직 및 기계적 성질에 영향을 주어 원하는 용도의 제품을 생산하지 못하고 불량제품이 생산되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조압연기에서 작업하는 바의 출측 온도가 소정의 목표로 하는 목표온도로 되도록 하기 위해 가공발열온도 및 접촉전열온도 수식을 사용하여 강판의 평균온도 수식을 적용, 바의 정확한 평균 온도를 예측 함으로서 바의 조압연 츨측 목표온도를 달성할 수 있게 하여 강판의 조직 및 기계적성질을 좋게 하여 최종 제품인 코일의 품질을 향상시킬 수 있는 조압연 후면온도 예측에 의한 바(BAR)온도 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 조압연 후면온도 예측에 의한바(BAR)온도 제어방법은, 가열로로부터 공급받는 슬라브을 소정의 치수로 압연하여 바상태로 사상압연(22)에 공급하는 조압연 공정의 바(BAR)온도 제어방법에 있어서,

열간 가공시 열이 두께방향으로만 열전되어 진행되는 것을 가정하여 강판의 표면온도를 계산하는 단계;

열간 압연 공정에서 소재의 가공시 발생하는 가공 발열량을 계산하는 단계;

압연롤과의 접촉에 의해서 발생하는 접촉전열을 계산하는 단계;

상기의 가공 발열량과 접촉전열, 및 강판의 표면온도 및 내부의 온도차를 고려하여 강판의 평균온도를 계산하는 단계; 및

상기 평균온도에 의하여 출측 평균온도를 예측하여 워터 스프레이 분사시간 및 분사갯수를 결정하는 단계로 구성된다.

제 1 도는 본 발명의 적용 분야를 나타낸 열간 압연 공정도

제 2 도는 조압연 공정 및 워터 스프레이 분사위치 개략도

제 3 도는 조압연 후면 목표온도(출측 목표온도) 관리 기준

제 4 도는 본 발명의 평균온도 예측에 의한 작동 순서도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가열로22 : 사상압연기

24 : 스트립(STRIP)28 : 슬라브(SLAB)

32 : 바(BAR)50 : 워터 스프레이(WATER SPRAY)

52 : 바온 도 측정온도계100 : 조압연기

가 : 종래의 표면온도예측 계산 수식

나 : 가공 발열온도 수식

다 : 접촉 전열온도 수식

다 : 평균온도 예측 계산 수식

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조압연 공정의 바(BAR)온도 제어방법을 상세히 설명한다.

열간 압연 공정에서 조압연기(100)는 최종의 제품을 생산하는 중간제품인 바(BAR,32)를 생산하는 공정으로써 소정의 두께, 폭, 칫수를 제어하고, 소정의 목표로 하는 온도가 확보되도록 온도를 제어한다.

또한, 조압연기는 두께방향의 압연을 행하는 수평 압연기(14,18), 폭 방향의 칫수 압연을 하는 폭압연기(12,16,20), 강판의 온도 제어 및 압연중 표면에 발생하는 스케일(Scale)을 제거하는 고압의 워터 스프레이(WATER SPRAY,50)설비로 구성되어 있다.

본 발명에서는 열간 가공시 열이 두께방향으로만 열전되는 것을 가정하여 강판의 표면온도을 계산하는 방법은 종래 사용 했던 강판의 두께 방향 온도 전열과 동일하게 식(가)을 사용한다.

또한, 열간 압연 공정에서 소재의 가공시 발생하는 가공 발열량을 계산하는 것은 식(나)와 같은 수식을 이용 한다.

또한, 압연롤과의 접촉에 의해서 발생하는 접촉전열의 계산은 다음의 식(다)의 수식을 사용한다.

그리고, 강판의 평균온도의 계산은 상기의 가공 발열량과 접촉전열, 및 강판의 표면온도 및 내부의 온도차를 고려하여 다음의 식(라)과 같이 평균온도 예측 수식을 사용 하였다.

이와 같이 기존의 온도예측 방법에서 고려하지 않았던 가공시의 가공 발열온도, 접촉 전열온도 및 평균온도를 예측한 수식을 본 발명에서 적용 하였다.

또한, 본 발명에서는 기존의 일정 패턴에 의해 고정되어 분사되던 워터 스프레이(50) 분사 패턴 사용시 온도에 무관하게 워터 스프레이(50)가 분사되어 강판의 온도제어가 불가능한 문제점을 개선하여 상기 제시한 온도예측 수식을 사용하여 조압연기(100) 출측의 온도를 계산하고, 목표로 하는 온도에 미달성시는 워터 스프레이(50) 사용 갯수를 가,감시켜 목표온도에 달성되도록 하는 방법을 사용한다.

상기와 같은 평균 온도 예측을 적용한 작업방법을 적용한 실시예를 제4도의 순서도를 통하여 설명하면 먼저 작업이 시작되어 가열로(10)에서 슬라브(28)가 추출(S60)되면 조압연기(100) 압연스케줄이 결정(S61)되고, 이후 소재의 가공시 발생하는 가공 발열에 의한 온도 상승량을 계산하는 수식을 적용하여 가공 발열온도를계산(S62)하고, 압연되는 롤과의 접촉에 의해 발생하는 접촉 전열온도를 계산(S63)하여 소재의 가공시 발생하는 가공발열에 의한 온도 상승량 및 압연되는 롤과의 접촉에 의해 발생하는 접촉전열에 의한 온도 강하량을 고려하여 강판의 평균온도를 계산(S64)하여 조압연 작업시의 출측 평균 온도를 예측하여 워터 스프레이 분사시간 및 분사 갯수를 결정(S65)한 후 조압연 작업을 실시(S66)한다.

조압연 작업중 상기에서의 평균 온도계산에 의한 워터 스프레이 분사시간 및 분사 갯수에 따라 워터 스프레이(50)를 분사(S67)하게 되고, 조압연이 완료(S68)되면 바온 도 측정온도계(52)가 바(32)의 온도를 측정[69]하여 제3도에 도시 된 목표온도와 온도계측정온도가 일치하는 가를 판단(S70)하게 된다.

목표온도와 온도계측정온도가 일치하는 가를 판단하여 목표온도와 측정온도가 일치하면 상기와 같은 조건으로 조압연을 실시(S66)하고, 목표온도와 측정온도가 일치하지 않을 경우 목표온도보다 측정온도가 몇℃ 높으냐를 판단(S77)하여 목표 온도보다 온도계 측정온도가 높으면 워터 스프레이 갯수를 추가(S78)하고, 목표 온도보다 온도계 측정온도가 낮으면 워터 스프레이 갯수를 감소(S79)시켜서 다시 상기와 같은 조건으로 조압연을 실시(S66)하는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면 조압연기에서 작업완료 한 바의 출측온도가 소정의 목표로 하는 목표 온도로 되도록 하기 위해 가공발열온도 및 접촉전열온도 수식을 사용하여 강판의 평균온도를 예측한 수식을 적용하여 정확한 평균온도를 예측 함으로서 바의 조압연 츨측 목표온도를 정확하게 달성할 수 있게 하여 강판의 조직 및 기계적성질을 좋게 하여 최종 제품인 코일의 품질을 향상시킬 수 있는 실용상의 효과가 있는 것이다.

Claims

가열로로부터 공급받는 슬라브를 소정의 치수로 압연하여 바상태로 사상압연에 공급하는 조압연 공정의 바(BAR)온도 제어방법에 있어서,

열간 가공시 열이 두께방향으로만 열전도가 진행되는 것을 가정하여 강판의 표면온도를 계산하는 단계;

열간 압연 공정에서 소재의 가공시 발생하는 가공 발열량을 계산하는 단계;

압연롤과의 접촉에 의해서 발생하는 접촉전열을 계산하는 단계;

상기의 가공 발열량과 접촉전열, 및 강판의 표면온도 및 내부의 온도차를 고려하여 강판의 평균온도를 계산하는 단계; 및

상기 평균온도에 의하여 출측 평균온도를 예측하여 워터 스프레이 분사시간 및 분사갯수를 결정하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 조압연 후면온도 예측에 의한 바(BAR)온도 제어방법
제1항에 있어서, 강판의 평균온도는 다음식에 의해서 추출되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 열간 압연 공정에서 소재의 가공시 발생하는 가공 발열량은 다음식에 의해서 추출하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압연롤과의 접촉에 의해서 발생하는 접촉전열은,

다음식에 의해서 추출하는 것을 특징으로 하는 방법.