KR20080060686A - 열연강판의 권취온도 보정방법 및 재질예측방법 - Google Patents

열연강판의 권취온도 보정방법 및 재질예측방법 Download PDF

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Abstract

a) 평균 열전달 보정계수를 계산하는 단계, b) 열전달 보정계수 상한값(hmax)를 설정하는 단계, c) 열연강판 전체에 대해서 평균 열전달 보정계수가 열전달 보정계수 상한값 이하를 가지는지 확인하는 단계, d) 열전달 보정계수를 수정하는 단계, e) 열전달 및 상변태를 계산하는 단계, 및 f) 열연강판의 전장에 대해서 (c)단계 내지 (e)단계를 수행하였는지 확인하고, 그렇지 않은 경우 (c)단계부터 다시 수행하는 단계를 포함하는 열연강판의 권취온도 보정방법 및 이를 이용한 열연강판의 재질예측방법을 제공한다.
Figure P1020060135080
열연강판, 재질예측, 권취온도보정, 열전달 보정계수

Description

열연강판의 권취온도 보정방법 및 재질예측방법{A CALIBRATION METHOD OF COILING TEMPERATURE OF HOT ROLLED STEEL SHEET AND THE PREDICTION OF MECHANICAL PROPERTIES}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재질예측방법 및 권취온도 보정방법의 순서도이다.
도 2는 열전달 보정계수값의 비교예 및 실시예이다.
도 3은 열연강판 권취온도의 비교예 및 실시예이다.
도 4는 열연강판 인장강도의 비교예 및 실시예이다.
본 발명은 열연강판의 권취온도 보정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열전달 보정계수를 이용하여 열연강판의 측정된 권취온도를 보정하는 방법에 관한 것이다.
열연강판 권취온도(CT)는 제품의 재질을 결정하는 중요한 요소이다. [열간압연 강판의 냉각방법, 특1996-0016984], [열연강판의 냉각제어방법,특1999-0047916] 그리고 [동적 재설정을 이용한 냉각제어방법,10-2003-0099417] 등의 연구 결과는 권취온도의 제어 및 냉각방법이 재질편차에 미치는 영향을 보여주고 있다.
또한, 측정된 권취온도는 권취온도를 사용하여 재질예측을 수행하는다른 재질 예측 프로그램에도 사용될 수 있으므로, 보다 정확한 예측이 요구된다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 열전달 보정계수를 이용하여 측정된 권취온도를 보다 정확하게 보정하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열연강판의 권취온도 보정방법은, a) 평균 열전달 보정계수를 계산하는 단계, b) 열전달 보정계수 상한값(hmax)를 설정하는 단계, c) 열연강판 전체에 대해서 평균 열전달 보정계수가 열전달 계수 상한값 이하를 가지는지 확인하는 단계, d) 열전달 보정계수를 수정하는 단계, e) 열전달 및 상변태를 계산하는 단계, 및 f) 열연강판의 전장에 대하여 (c)단계 내지 (e)단계를 수행하였는지 확인하고, 그렇지 않은 경우 (c)단계부터 다시 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 열연강판의 재질예측방법은 ⅰ) 구간을 나누어 냉각 이력을 계산하기 위하여 열연강판의 전장을 길이방향으로 나누는 제1단계, ⅱ) 다듬질압연(finishing rolling) 출측(FDT) 구간 및 권취온도(Coiling Temperature, 이하 CT이라고함) 측정위치 구간의 냉각정보를 측정하는 제2단계, ⅲ) 열전달 보정계수(h(n))의 초기값을 설정하는 제3단계, ⅳ) 상기 열연강판에 열 전달 및 상변태를 계산하는 제4단계, ⅴ) 상기 제2단계에서 측정한 CT구간 온도와 상기 제4단계에서 계산된 CT구간 온도의 차를 구하는 제5단계, ⅵ) 열연강판 전장에 걸쳐 상기 제2단계 내지 제5단계가 수행되었는지 확인하는 제6단계를 포함한다.
여기서 5단계에서의 온도차가 1℃ 보다 큰 경우에, 제4단계 내지 제5단계를 반복해서 수행할 수 있다. 또한, 6단계 이후에 온도차가 1℃ 보다 큰 경우에, 상기 열전달 보정계수를 조절하여 갱신하는 7단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 재질예측방법을 순서도로 나타낸다. 먼저, 제1단계는 열연강판의 전장을 길이방향으로 n개의 구간으로 나눈다. n은 200이상의 자연수일 수 있으나, 정밀도를 높이기 위하여 큰 숫자일 수 있다. 열연강판이 런아웃테이블 위에서 냉각되는 과정에서는 계속적으로 경계조건 및 공정조건이 변한다. 따라서 이러한 변화를 고려하기 위하여 열연강판을 특정구간으로 나누어 미소시간단위로 재질예측을 수행한다.
다음으로, 제2단계는 FDT구간 및 CT구간의 냉각정보를 측정한다. FDT구간의 냉각정보는 냉각해석방법의 초기조건으로 사용되며, CT구간의 냉각정보는 냉각해석으로 구한 해석해와 비교하는데 사용된다. 다음으로, 제3단계는 열전달 보정계 수(h(n))의 초기값을 설정한다. 열전달 보정계수는 실제 측정된 열전달 값과 계산된 열전달 값의 차이를 줄이기 위해서 도입한 계수이다. 계산된 열전달 값과 실측된 열전달 값의 차이로 인해서, 계산된 CT구간의 온도와 실측된 CT구간의 온도간에 차이가 발생한다. 따라서 열전달 보정계수를 계산에 더 추가하여 실측값과 계산값의 차이를 줄일 수 있다. 열전달 보정계수는 CT구간의 온도차이를 고려하여 수정할 수 있으므로, 초기값은 1로 설정할 수 있다.
다음으로, 제4단계는 열연강판의 상변태 및 열전달을 계산한다. 열연강판이 런아웃테이블에서 냉각되면서, 오스테나이트로부터 펄라이트, 페라이트, 또는 마르텐사이트 등으로 열연강판의 상(phase)변태가 발생한다. 상변태로 인해서 잠열이 방출되거나 흡수될 수 있다. 따라서 열연강판 전장의 재질을 정확하게 예측하기 위해서는 열연강판의 열전달해석 결과뿐만 아니라, 상변태도 계산하여 잠열의 출입을 고려하여야 한다.
다음으로, 제5단계에서는 측정한 CT구간의 온도와 냉각해석방법을 이용하여 계산한 CT구간의 온도를 비교한다. 여기서, 계산한 온도와 측정한 온도의 차이가 1℃ 미만인 경우 다음단계로 진행하고, 1℃ 이상인 경우 상변태를 계산하는 단계로 돌아간다. 이때, 열전달 보정계수를 조건에 맞도록 수정하여 갱신한다. 즉, 온도차이가 1℃ 이상인 경우 계속해서 열전달 보정계수를 수정하면서, 상변태 계산 단계 및 냉각해석 단계를 반복 수행한다. 이와 같은 과정을 통해서, 계산값이 실제 측정값에 수렴할 수 있으므로, 열연강판의 재질을 보다 정확하게 예측할 수 있다.
다음으로, 제6단계에서는 열연강판 전체에 대해서 예측을 진행하였는지 확인 한다. 만약 그렇지 않다면, 다시 제2단계로 돌아가서 전장에 대해서 전술한 제2단계 내지 제5단계의 예측을 반복해서 진행한다.
다음으로, 제7단계에서는, 먼저 평균열전달 보정계수를 계산하고, 열전달 보정계수 제한 상한치(hmax)를 설정한다. 이를 이용하여, 열연강판의 권취온도를 보정한다. 따라서, 잘못된 권취온도 예측으로 인한 재질예측의 오차를 줄일 수 있다. 열연강판의 권취온도 보정방법은 이하에서 더욱 자세하게 설명한다. 이와 같은 방법으로, 계속해서 반복하여 열연강판 전장에 대해서 재질예측을 수행 할 수 있다.
이하에서는 열연강판의 권취온도 보정방법을 자세하게 설명한다.
계측기의 측정 환경이 표면 스케일링, 잔류냉각수, 공기중 부유물 등으로 인해서 측정된 열연강판의 권취온도가 불연속적이고 변화가 심할 수 있다. 이런 경우, 측정된 권취온도 값을 재질예측시 그대로 사용한다면 재질예측에서도 큰 오차가 발생한다.
특정 작업환경이 정해진 경우, 열전달 냉각모델을 이용하여 계산된 열전달 계수의 값은 열연강판 전장에 걸쳐서 큰 차이가 없어야 하며, 물리적으로도 타당하다. 따라서 이러한 특성을 이용하여 열연강판의 권취온도를 보정한다.
따라서 먼저, 재질예측을 위해서 나눈 열연강판의 전장에 대하여 각 지점에서의 열전달 보정계수를 측정하여 평균 열전달 보정계수(havg)를 계산한다.
다음으로, 계산된 평균 열전달 보정계수(havg)를 기준으로 열전달 보정계수 상한값(hmax)를 설정한다. 이는 현장의 작업환경을 고려하더라도, 열연강판의 각 구간에 따른 열전달 보정계수의 차이는 평균열전달 보정계수와 큰 차이가 없는 것이 물리적으로 타당하기 때문이다. 열전달 보정계수 상한값(hmax)는 작업조건 및 상황에 따라서 정할 수 있으나, 평균열전달 보정계수(havg)의 1.3배가 되는 것이 적합하다. 특정구간에서 측정된 열전달 보정계수가 설정된 열전달 보정계수 상한값 보다 큰 경우, 그 지점에서의 값은 잘못된 값일 가능성이 크다. 따라서 인접 열전달 보정계수를 이용하여 권취온도를 재계산한다.
이와 같은 방법을 열연강판 전장에 대해서 적용하여 전체 열연강판의 권취온도를 보정한다.
이하에서는 도 2 내지 도 4을 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열연강판의 권취온도 보정 및 재질예측방법의 효과를 설명한다.
도 2는 열전달 보정계수의 상한값을 제한한 경우와 그렇지 않은 경우의 열전달 보정계수 값의 분포를 나타낸다. X축은 열연강판의 길이를 나타낸다. 도2를 참조하면, 실시예의 경우 열연강판의 상호 근접한 위치의 열전달 보정계수가 서로 유사하므로, 물리적으로 더 타당한 값을 보임을 알 수 있다.
도 3은 열전달 보정계수를 보정하였을 경우 권취온도 계산결과를 나타낸다. X축은 열연강판의 길이를 나타낸다. 열전달 보정계수와 유사하게 실시예의 경우 열연강판의 상호 근접한 위치의 권취온도가 서로 유사하므로, 비교예에 비하여 물리적으로 더 타당하다.
도 4는 권취온도 보정에 따른 계산된 인장강도의 변화를 나타낸다. 도 4에서도 X축은 열연강판의 길이를 나타낸다. 비교예의 경우 열연강판에서 인접한 구 간임에도 불구하고, 인장강도의 차이가 큰 것을 알 수 있다. 이는 물리적으로 타당하지 않다. 반면에, 실시예의 경우 열연강판의 인접한 구간에서는 인장강도의 차이가 크지 않다.
본 발명의 실시예에 따른 열연강판의 권취온도 보정방법은, 열전달 보정계수 상한값을 정하여 물리적으로 타당한 열전달 보정계수를 사용한다. 따라서 보다 정확하게 권취온도를 보정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열연강판의 재질예측방법은, 전술한 권취온도 보정방법을 이용한다. 따라서 보다 정확한 재질예측이 가능하다.
또한, 정확한 재질예측모델을 제작할 수 있으므로 강판 전장에 대하하여 재질을 보증할 수 있다.

Claims (2)

  1. (a) 평균 열전달 보정계수를 계산하는 단계,
    (b) 열전달 보정계수 상한값(hmax)를 설정하는 단계,
    (c) 열연강판 전체에 대해서 평균 열전달 보정계수가 열전달 보정계수 상한값 이하를 가지는지 확인하는 단계,
    (d) 열전달 보정계수를 수정하는 단계,
    (e) 열전달 및 상변태를 계산하는 단계,
    (f) 열연강판의 전장에 대해서 (c)단계 내지 (e)단계를 수행하였는지 확인하고, 그렇지 않은 경우 (c)단계부터 다시 수행하는 단계,
    를 포함하는 열연강판의 권취온도 보정방법.
  2. 구간을 나누어 냉각 이력 계산을 위하여 열연강판의 전장을 길이방향으로 나누는 제1단계,
    다듬질압연(finishing rolling) 출측(FDT) 구간 및 권취온도(Coiling Temperature, CT 이하 CT이라고함) 측정위치 구간의 냉각정보를 측정하는 제2단계,
    열전달 보정계수(h(n))의 초기값을 설정하는 제3단계,
    상기 열연강판에 열전달 및 상변태를 계산하는 제4단계,
    상기 제2단계에서 측정한 CT구간 온도와 상기 제4단계에서 계산된 CT구간 온도의 차를 구하는 제5단계,
    열연강판 전장에 대해서 상기 제2단계 내지 제5단계가 수행되었는지 확인하는 제6단계를 포함하고,
    상기 5단계에서의 온도차가 1℃ 보다 큰 경우에, 상기 제4단계 내지 제5단계를 반복해서 수행하는 단계,
    상기 5단계에서의 온도차가 1℃ 보다 큰 경우에, 상기 열전달 보정계수를 조절하여 갱신하는 단계, 및
    제1항의 방법을 이용하여 열연강판의 권취온도를 보정하는 제7단계를 더 포함하고,
    상기 6단계에서, 열연강판 전장에 대하여 재질예측이 진행되지 않은 경우, 열연강판 전장에 대하여 상기 제2단계 내지 제5단계를 반복해서 수행하는 열연강판의 재질예측방법.
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