KR20110012734A

KR20110012734A - 열연강판의 냉각온도 제어방법

Info

Publication number: KR20110012734A
Application number: KR1020090070580A
Authority: KR
Inventors: 기호중; 이원석; 한수호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-09
Also published as: KR101119006B1

Abstract

스트립의 수냉각량을 실시간으로 보상하여 스트립 권취시 권취 불량의 발생을 미연에 방지하는 열연강판의 냉각온도 제어방법이 소개된다. 열연강판의 냉각온도 제어방법은 압연이 마무리된 직후 스트립의 권취온도제어 파라미터를 실시간으로 측정하고, 미리 정해진 표준 열유속계수로부터 상기 권취온도제어 파라미터에 부합하는 측정 열유속계수를 선택하고, 현재 가열로의 계산온도 실적값과 재로시간을 계산하여 현재 가열로의 실적 양호 여부를 판단하며, 현재 가열로의 실적이 양호하지 않은 것으로 판단되면, 측정 열유속계수를 보상하여 스트립을 냉각시키기 위한 적정 수냉각량을 계산하는 것을 특징으로 한다.

열간압연, 권취온도, 가열로

Description

열연강판의 냉각온도 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING COILING TEMPERATURE OF MILLING SLAB}

본 발명은 열연강판의 냉각온도 제어방법에 것으로, 보다 상세하게는 압연이 마무리된 스트립을 적절한 권취온도로 냉각하는 열연강판의 냉각온도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 열간압연 공정은 슬라브를 가열로에 장입하여 목표온도로 가열하고 가열된 슬라브를 압연기로 추출한 다음, 조 압연과 사상압연을 통해 권취기에서 권취되는 과정으로 이루어진다.

이 중에서 권취를 위한 권취온도제어 공정은, 열연 코일의 재질을 결정하는 중요한 공정이므로, 압연이 마무리된 스트립을 적절한 권취온도로 냉각하기 위한 제어 기술이 매우 중요하다. 이를 위해 권취온도제어 공정은 마무리 압연 직후 스트립의 온도, 두께, 속도, 냉각수의 온도를 실시간으로 계측하여 이 값을 토대로 적절한 수냉각량을 계산하고, 런 아웃 테이블 상의 냉각수 노즐 밸브 개폐를 제어하여 목표하는 권취 온도를 냉각시킨다.

그런데, 권취온도제어 공정에서 스트립 표면을 방사온도계로 측정한 값으로 두께가 두꺼운 소재(통상 7.0mm 이상)의 경우에는, 스트립의 온도값이 실제 스트립의 온도값으로 대표되지 못하고 단순히 스트립 표면의 온도만을 대표한다.

따라서 가열로 내부에서 소재가 적절하게 가열되지 않은 경우, 방사온도계로 측정된 스트립의 온도값을 그대로 수냉각량 계산에 적용하게 되면, 실제 필요한 수냉각량보다 과도하게 주수될 우려가 있으며, 이로 인해, 권취온도제어의 불량이 발생되고, 권취기에서 열연 코일로 권취시 권취 형상의 불량이 발생되기 쉽다는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 권취공정 전에 스트립의 열적 상태에 따라 수냉각량을 보상함으로써, 제품의 재질 편차를 줄이고, 권취기에서 스트립의 권취시 권취 불량이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 압연이 마무리된 스트립을 권취하기 위해 적절한 권취온도로 냉각하는 열연강판의 냉각온도 제어방법으로서, 상기 압연이 마무리된 직후 스트립의 권취온도제어 파라미터를 실시간으로 측정하는 단계; 기 정해진 표준 열유속계수로부터 상기 권취온도제어 파라미터에 부합하는 측정 열유속계수를 선택하는 단계; 현재 가열대의 계산온도 실적값과 재로시간을 계산하여 현재 가열로의 실적 양호 여부를 판단하는 단계; 및 상기 현재 가열로의 실적이 양호하지 않은 것으로 판단되면, 측정 열유속계수를 보상하여 상기 스트립을 냉각시키기 위한 적정 수냉각량을 계산하는 단계;를 포함한다.

상기 권취온도제어 파라미터는 소재의 두께, 권취온도제어 목표값 및 성분치를 포함하고, 상기 미리 정해진 표준 열유속계수는 상기 권취온도제어 파라미터가 실험 데이타화되어 레코드 넘버에 기록된 상태에서 각각의 레코드 넘버에 부합되는 열유속계수로 표시된 것이 바람직하다.

상기 가열로의 실적 양호 여부를 판단하는 단계는, 현재 가열대의 계산온도 실적값을 재로시간에 따라 적분하여 측정 함열량을 계산한 후, 상기 측정 함열량이 통계적으로 미리 측정된 기준 함열량을 만족하면, 가열로의 실적이 양호한 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

상기 가열로의 실적 양호 여부를 판단하는 단계는, 현재 가열대의 계산온도 실적값을 재로시간에 따라 적분하여 측정 함열량을 계산한 후, 상기 측정 함열량이 통계적으로 미리 측정된 기준 함열량보다 미달되면, 가열로의 실적이 양호하지 않은 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

상기 수냉각량을 계산하는 단계는, 상기 현재 가열로의 실적이 양호한 것으로 판단되면, 상기 측정 열유속계수를 통해 수냉각량을 계산하는 것이 바람직하다.

상기 수냉각량을 계산하는 단계는, 상기 현재 가열로의 실적이 양호하지 않은 것으로 판단되면, 1보다 큰 특정 게인값을 상기 측정 열유속계수에 곱해 보상 열유속계수를 계산하고, 이 보상 열유속계수값을 통해 수냉각량을 계산하는 것이 바람직하다.

상기 수냉각량을 계산하는 단계는, 현재 스트립과 선행 스트립이 서로 동일 소재인지를 판단하는 동일 소재 판단 단계를 더 포함하고, 상기 동일 소재 판단 단계는 상기 가열로의 실적이 양호하지 않으면서 현재 스트립이 선행 스트립과 동일 소재이면, 상기 측정 열유속계수를 통해 수냉각량을 계산하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 권취공정 전에 스트립의 열적 상태에 따라 수냉각량을 보상함으로써, 제품의 재질 편차를 줄이고, 권취기에서 스트립 권취시 권취 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열연강판의 냉각온도 제어방법은 현재 가열로의 실적 양호 여부에 따라 스트립의 수냉각량을 적절하게 보상하여, 스트립의 권취 불량을 미연에 방지할 수 있다는 점에 가장 큰 특징이 있다.

이를 구현하기 위해 열연강판의 냉각온도 제어방법은, 권취온도제어 파라미터를 실시간으로 측정하는 단계와, 측정 열유속계수를 선택하는 단계와, 현재 가열로의 실적 양호 여부를 판단하는 단계와, 적정 수냉각량을 계산하는 단계를 포함하다.

구체적으로, 권취온도제어 파라미터를 실시간으로 측정하는 단계는, 압연이 마무리된 스트립의 권취온도제어 파라미터, 즉 소재의 두께, 권취온도제어 목표값 및 성분치를 실시간으로 측정한다. 측정된 권취온도제어 파라미터는 이에 부합되는 측정 열유속계수로 선택된다.

측정 열유속계수를 선택하는 단계는, 미리 정해진 표준 열유속계수로부터 권 취온도제어 파라미터에 부합하는 측정 열유속계수를 선택한다. 이때, 미리 정해진 표준 열유속계수는, 소재의 두께, 권취온도제어 목표값 및 성분치가 실험 데이타화되어 레코드 넘버로 기록된 상태에서 각각의 레코드 넘버에 부합되는 열유속계수로 표시된다.

예컨대, 권취온도제어를 하는 경우, 작업 소재를 두께, 권취온도 제어 목표값 및 성분치에 따라 구분하여 리코드 넘버(Record Number)를 부여하고, 각각의 리코드 넘버는 이에 부합하는 열유속계수가 별로로 저장된다. 이 리코드 넘버는 작업 소재의 구분을 위해 계산기 내에서 부여하는 값으로, 예를 들어, 두께 구분 층별화 값이 10개, 권취온도 제어 목표값 구분 층별화 값이 10개, 성분치 구분 층별화 값이 10개라고 하면, 10×10×10=1000으로 총 1000개의 리코드 넘버 값으로 구분하여 열유속계수를 층별화하여 저장하게 된다. 즉, 스트립의 권취온도제어시에는 현 작업 소재에 해당되는 리코드 리코드 넘버 값에 저장된 열유속계수를 읽어서 주수량 계산에 사용한다. 이 열유속계수 값은 매 소재 제어 이후에 제어 성적에 따라 수정 저장되며, 향후 동일한 리코드 넘버의 소재 작업 시 제어 정도를 유지하도록 한다.

현재 가열로의 실적 양호 여부를 판단하는 단계는, 현재 가열로의 실적값과 재로시간(가열로에 머무르는 시간)를 곱하여 적분함으로써 함열량을 계산한다. 이 함열량은 하기의 [계산식 1]에 의해 계산된다. 여기서, 가열로는 장입대, 예열대, 가열대 및 균열대를 포함한다.

[계산식 1]

함열량 = 장입대계산온도 × 장입대재로시간 + 예열대계산온도 × 예열대재로시간 + 가열대계산온도 ×가열대재로시간 + 균열대계산온도 × 균열대재로시간

상기 계산식 1에 의해 계산된 함열량은 현재 가열로의 실적 양호 여부를 판단하는 기준이 된다. 즉, 상기 계산식 1에 의해 현재 가열대의 측정 함열량이 계산되면, 이 측정 함열량을 통계적으로 미리 측정된 기준 함열량과 비교하고, 측정 함열량이 기준 함열량을 만족하면, 가열로의 실적이 양호한 것으로 판단한다. 여기서, 기준 함열량은 이전 작업 소재의 함열량을 통계적으로 분석하여 의미가 있다고 판단되는 값이 사용되며, 이 값은 상시 수정이 가능하도록 구성된다.

이와 같이 함열량을 통해 현재 가열로의 실적 양호 여부가 판단되면 이를 고려하여 수냉각량을 계산한다.

수냉각량을 계산하는 단계는 현재 가열로의 실적 상태에 따라 측정 열유속계수를 보상한다. 즉, 현재 가열로의 실적이 양호한 것으로 판단되면, 측정 열유속계수를 통해 수냉각량을 계산한다. 반면에, 현재 가열로의 실적이 양호하지 않은 것으로 판단되면, 1보다 큰 특정 게인(Gain)값을 측정 열유속계수에 곱해 보상 열유속계수를 계산하고, 이 보상 열유속계수값을 통해 수냉각량을 계산한다.

이러한 수냉각량을 계산하는 단계는, 현재 스트립과 선행 스트립이 서로 동일 소재인지를 판단하는 동일 소재 판단 단계를 더 포함할 수 있다.

이 동일 소재 판단 단계는 가열로의 실적이 양호하지 않고 현재 스트립이 선행 스트립과 동일 소재이면, 선행 소재 제어 직후 저장된 값을 적절한 최신의 측정 열유속계수 값으로 간주하고, 이 측정 열유속계수를 변경하는 알고리즘을 스킵하게 함으로써, 게인값 수정에 따른 이상 제어를 방지한다.

반면에, 현재 스트립이 선행 스트립과 다른 소재이거나, 현재 스트립이 첫번째 투입되는 소재이면, 현재 소재는 선행 소재와 다른 새로운 소재임을 의미하므로, 함열량에 게인(Gain)값을 부여하여 측정 열유속계수를 보상 열유속계수로 보상하고 이 보상 열유속계수를 통해 수냉각량이 계산되도록 한다. 이러한 수냉각량은 대류 열전달식에 의해 계산되는데, 이때 수냉각량이 열유속 계수 값에 반비례하게 된다. 즉 열유속계수 값이 커지면 필요한 수냉각량이 감소되고, 열유속계수 값이 작아지면 필요한 수냉각량이 증가된다.

여기서, 수냉각량 뿐만 아니라 공냉각량도 계산될 수 있다. 공냉각량은 복사 열전달식에 의해 계산된다. 이 공냉각량과 수냉각량을 더하면 최종 주수량이 계산된다.

이와 같이, 최종 주수량이 계산되면 런 아웃 테이블(Run Out Table) 상의 냉각수 노즐 밸브 개폐를 제어하여 목표하는 권취온도로 냉각시킨다.

즉, 런아웃테이블에 있는 냉각수 노즐당 냉각량은 결정되어 있으므로, 냉각에 사용되는 노즐 개수를 계산할 수 있다. 따라서 런아웃테이블에 있는 노즐들의 밸브를 개방하여 실제 주수를 하여 스트립을 냉각시킬 수 있다.

스트립의 권취가 완료된 직후에는 권취온도의 평균값을 계산하여 권취온도의 제어 정도를 평가하게 되는데, 이때, 권취온도가 목표 대비 높게 제어된 경우 열유속계수 값을 감소시키고 권취온도가 낮게 제어된 경우 열유속계수 값을 증가시킨 후, 수정된 열유속계수 값을 저장한다. 이로써 다음번에 동일 리코드 넘버의 소재가 작업될 때에 제어 정도를 향상하도록 한다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 열연강판의 냉각온도 제어방법을 도시한 블록도.

Claims

압연이 마무리된 스트립을 권취하기 위해 적절한 권취온도로 냉각하는 열연강판의 냉각온도 제어방법으로서,

상기 압연이 마무리된 직후 스트립의 권취온도제어 파라미터를 실시간으로 측정하는 단계;

미리 정해진 표준 열유속계수로부터 상기 권취온도제어 파라미터에 부합하는 측정 열유속계수를 선택하는 단계;

현재 가열대의 계산온도 실적값과 재로시간을 계산하여 현재 가열로의 실적 양호 여부를 판단하는 단계; 및

상기 현재 가열로의 실적이 양호하지 않은 것으로 판단되면, 측정 열유속계수를 보상하여 상기 스트립을 냉각시키기 위한 적정 수냉각량을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 냉각온도 제어방법.
청구항 1에 있어서,

상기 권취온도제어 파라미터는 소재의 두께, 권취온도제어 목표값 및 성분치를 포함하는 것을 열연강판의 냉각온도 제어방법.
청구항 2에 있어서,

상기 미리 정해진 표준 열유속계수는 상기 권취온도제어 파라미터가 실험 데 이타화되어 레코드 넘버에 기록된 상태에서 각각의 레코드 넘버에 부합되는 열유속계수로 표시된 것을 특징으로 하는 열연강판의 냉각온도 제어방법.
청구항 1에 있어서,

상기 가열로의 실적 양호 여부를 판단하는 단계는, 현재 가열대의 계산온도 실적값을 재로시간에 따라 적분하여 측정 함열량을 계산한 후, 상기 측정 함열량이 통계적으로 미리 측정된 기준 함열량보다 미달되면, 가열로의 실적이 양호하지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 냉각온도 제어방법.
청구항 4에 있어서,

상기 수냉각량을 계산하는 단계는, 상기 현재 가열로의 실적이 양호하지 않은 것으로 판단되면, 1보다 큰 특정 게인값을 상기 측정 열유속계수에 곱해 보상 열유속계수를 계산하고, 이 보상 열유속계수값을 통해 수냉각량을 계산하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 냉각온도 제어방법.
청구항 5에 있어서,

상기 수냉각량을 계산하는 단계는, 현재 스트립과 선행 스트립이 서로 동일 소재인지를 판단하는 동일 소재 판단 단계를 더 포함하고,

상기 동일 소재 판단 단계는 상기 가열로의 실적이 양호하지 않고 현재 스트립이 선행 스트립과 동일 소재이면, 상기 측정 열유속계수를 통해 수냉각량을 계산 하는 것을 특징으로 하는 열연강판의 냉각온도 제어방법.