KR20120139754A - 냉각 구역에 의해 판금을 냉각하는 방법, 냉각 구역, 및 냉각 구역용 개루프 제어 및 폐루프 제어 장치 - Google Patents

냉각 구역에 의해 판금을 냉각하는 방법, 냉각 구역, 및 냉각 구역용 개루프 제어 및 폐루프 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120139754A
KR20120139754A KR1020127025094A KR20127025094A KR20120139754A KR 20120139754 A KR20120139754 A KR 20120139754A KR 1020127025094 A KR1020127025094 A KR 1020127025094A KR 20127025094 A KR20127025094 A KR 20127025094A KR 20120139754 A KR20120139754 A KR 20120139754A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sheet metal
cooling
coolant supply
cooling zone
coolant
Prior art date
Application number
KR1020127025094A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101834579B1 (ko
Inventor
클라우스 바인치를
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=42335294&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20120139754(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 지멘스 악티엔게젤샤프트 filed Critical 지멘스 악티엔게젤샤프트
Publication of KR20120139754A publication Critical patent/KR20120139754A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101834579B1 publication Critical patent/KR101834579B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • B21B37/76—Cooling control on the run-out table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005—Process control or regulation for heat treatments for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/20—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2263/00—Shape of product
    • B21B2263/04—Flatness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/006—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/02—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring flatness or profile of strips
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals

Abstract

본 발명은 냉각 구역, 냉각 구역용 제어 장치, 기계 판독 가능한 프로그램 코드, 저장 매체 및 냉각 구역에 의해 판금(B)을 냉각하기 위한 방법에 관한 것이다. 냉각 구역은 판금 상부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치(2) 및 판금 하부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치(2)를 구비한다. 냉각에 의해, 냉각 구역으로부터의 배출 시 그리고/또는 배출 후 임의의 기준점에서 판금의 미리 정해진 목표 상태가 달성되며, 제1 및 제2 냉각제 공급 장치에 대한 냉각제 공급이 결정되며, 제1 및 제2 냉각제 공급 장치는 판금에 대해서 서로 맞은편에 배열된다. 제1 및 제2 냉각제 공급 장치(2)에 대한 냉각제 공급은 각각의 냉각제 공급 장치(2)에 대면하는 판금면(O, U)으로부터 소산될 미리 정해진 열 유량에 기초하여 결정되며, 이때 소산될 각각의 열 유량에 대해 온도, 특히 각각의 판금면(O, U)의 표면 온도(To, Tu)가 고려되고, 그 결과 후판 압연 트레인의 처리량이 증가하는 동시에 생산되는 판의 평탄도가 더 높아질 수 있다.

Description

냉각 구역에 의해 판금을 냉각하는 방법, 냉각 구역, 및 냉각 구역용 개루프 제어 및 폐루프 제어 장치 {METHOD FOR COOLING SHEET METAL BY MEANS OF A COOLING SECTION, COOLING SECTION AND CONTROL DEVICE FOR A COOLING SECTION}
본 발명은 냉각 구역에 의해 판금, 특히 후판(thick plate)을 냉각하기 위한 방법에 관한 것으로, 냉각 구역은 판금 상부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치 및 판금 하부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치를 구비하고, 냉각에 의해 냉각 구역으로부터의 배출 시 및/또는 배출 후 임의의 기준점에서 판금의 미리 정해진 목표 상태가 달성되며, 제1 및 제2 냉각제 공급 장치에 대한 냉각제 공급이 결정되고, 제1 및 제2 냉각제 공급 장치는 판금에 대해서 서로 맞은편에 배치된다. 또한, 본 발명은 냉각 구역에 의해 판금을 냉각하기 위한 방법에 관한 것으로, 냉각 구역은 판금 상부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치 및 판금 하부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치를 구비하고, 냉각에 의해 적어도 냉각 구역으로부터의 배출 시 및/또는 배출 후 판금의 미리 정해진 목표 상태가 달성되며, 냉각제 공급 장치들 중 적어도 하나에 대해 냉각제 공급이 결정된다. 또한, 본 발명은 냉각 구역용 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치에 관한 것이다.
본 발명은 압연 트레인(rolling train), 특히 후판 압연 트레인의 기술 영역에 속하며, 특히 후판의 냉각에 관한 것이다.
냉각 구역의 냉각 또는 작동은 생산되는 판금의 특성 및 품질에 결정적인 영향을 미친다. 후판 트레인의 냉각 구역은 특히 원하는 방식으로 판금의 재료 특성을 설정하는 데 사용된다.
후판 냉각의 경우, 상대적으로 두꺼운 두께 및 이와 결부된 열함량으로 인해, 냉각 중에 열 응력에 의해 야기되는 비평탄성이 발생할 수 있다. 이러한 열 응력은 냉각 구역의 작동에 의해 영향을 받을 수 있다. 원하는 기계적 특성을 가진 평탄한 판금을 제조하는 것이 항시 목표가 된다.
일반적으로 후판은 두께가 3mm 이상이고, 따라서 EN 10029에 따른 정의를 충족한다.
후판을 냉각하기 위한 방법은 유럽 특허출원 공개 EP 2070608 A1호에 공지되어 있다. 여기서, 제어 요소의 냉각제 공급은 판금의 상부와 하부에서 개별적으로 설정되는데, 특히 판금 상부면 및 판금 하부면의 열전달 계수가 동일하도록 설정된다. 이 경우, 비교적 정확한 열전달 계수의 결정에도 불구하고 냉각 구역에서 여전히 비평탄성이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 또한, 냉각 구역 이전에 이미 발생한 판금의 비평탄성은 이러한 방법으로 제거될 수 없다.
본 발명의 과제는, 후판 제작 시 후판 트레인의 처리량을 높게 유지하는 동시에 제작된 후판의 평탄도를 더 증가시키는 것이다.
상기 방법에 관한 부분은 냉각 구역에 의해 판금을 냉각하는 방법에 의해 달성되는데, 냉각 구역은 판금 상부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치 및 판금 하부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치를 구비하고, 냉각에 의해 특히 늦어도 냉각 구역으로부터의 배출 시 및/또는 배출 후 임의의 기준점에서 판금의 미리 정해진 목표 상태가 달성되며, 제1 및 제2 냉각제 공급 장치에 대한 냉각제 공급이 결정되고, 제1 및 제2 냉각제 공급 장치는 판금에 대해서 서로 맞은편에 배열되고, 제1 및 제2 냉각제 공급 장치에 대한 냉각제 공급의 결정은 각각의 냉각제 공급 장치를 향하는 판금면으로부터 소산될 미리 정해진 열 유량에 기초하여 이루어지며, 이때 소산될 각각의 열 유량에 대해 온도, 특히 각각의 판금 면의 표면 온도가 고려된다.
본원의 발명자는, 가급적 우수한 평탄도를 유지하기 위해서는 상부면 및 하부면에 대한 열전달 계수를 고려하여 이들을 서로 균등화시키는 것만으로는 불충분하다는 점을 인식하였다.
대신, 예를 들어, 평탄한 판금이 냉각 구역에 진입하는 경우 상부면 및 하부면에 대한 열 유량이 동일하다면, 가급적 평탄한 판금이 달성된다. 그러나, 이를 위해서는 소산될 수 있는 열 유량에 직접적인 영향을 미치는 상부면 및 하부면의 온도가 명확하게 고려되어야 한다. 종래 기술에서는 이 점이 고려되지 않았다. 그 대신, 종래 기술에서는 상부면과 하부면의 열전달 계수를 동일하게 하는 것이 목적이다. 그러나, 판금 상부면과 판금 하부면의 온도가 상이한 경우, 이는 곧 상부면 및 하부면의 불균등한 열 유량을 초래하며, 이는 냉각 구역으로 진입하는 평탄한 판금에서 비평탄성을 초래할 수 있다. 이는 본 발명에 의해 방지될 수 있다.
판금 상부면 또는 판금 하부면의 온도는 예를 들어 고온계에 의한 측정에 의해 결정될 수 있다. 대안으로서, 계산된 실제 온도 또는 예를 들어 추적 계산으로부터 공지된 온도도 제공될 수 있다.
냉각제 공급은, 단위 시간당 일정량의 냉각제의 공급뿐만 아니라, 냉각제가 공급되는 방법, 예를 들어 공급 각도의 설정 등으로서도 이해될 것이다. 흔히, 단위 시간당 냉각제 양만이 설정된다.
냉각제를 판금 상으로 공급하도록 설계된 장치를 냉각제 공급 장치로서 간주한다.
냉각제 공급 장치는 하나 이상의 냉각제 배출구를 구비한 개별 전환 가능한 밸브 장치일 수 있다. 대안으로서, 상기 장치는 공동으로 제어되거나 작동되는 복수의 개별 전환 가능한 밸브 배출구 장치일 수도 있다. 처음 언급된 실시예가 본 발명의 바람직한 실시예인데, 이는 이 실시예에 따르면 냉각 구역의 더 유연한 설정 또는 더 유연한 작동이 가능하기 때문이다.
바람직하게는, 판금 하부면 및 판금 상부면 둘 모두를 냉각하기 위한 냉각 구역의 모든 냉각제 공급 장치가 각각 관련 냉각제 배출구를 구비한 개별 전환 가능한 밸브 장치로서 구현된다.
도달하고자 하는 원하는 온도 또는 판금의 원하는 구조나 원하는 상 조성이 판금에 대한 최종 상태로서 간주될 수 있다. 최종 상태는, 원하는 제품이 후판 압연 트레인의 냉각 구역에 의해 실제로 제공되는 것을 보장한다. 최종 상태에 이르지 못한다면, 제작된 제품은 일반적으로 가치가 떨어지거나 고철로서 폐기된다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 판금 상부면으로부터 소산될 열 유량과 판금 하부면으로부터 소산될 열 유량의 비는, 특히 냉각 구역으로의 진입시 판금의 평탄도에 따라 설정된다. 이는 냉각 구역 또는 냉각에 의해 요구되는 방식으로 판금에 영향을 미칠 수 있게 한다. 특히, 냉각 구역은 필요한 경우 판금의 평탄도가 보정되게 하는 영향을 미칠 수 있다. 이로써 냉각 구역은 제품의 품질을 유지하는 데 기여할 수 있는데, 이는 한편으로는 이미 비평탄 상태인 판금이 평탄한 판금으로 변형될 수 있고, 다른 한편으로는 평탄한 상태로 냉각 구역으로 진입하는 판금이 마찬가지로 다시 평탄한 상태로 냉각 구역으로부터 배출되기 때문이다. 이러한 목적으로 유리하게는, 냉각 구역용 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치는 냉각 구역 이전에 평탄도 측정 장치와 상호작용하여, 냉각 구역은 검출된 평탄도에 따라 개루프 제어되고 그리고/또는 폐루프 제어될 수 있으며, 그 결과 특히 냉각 구역으로 진입하는 비평탄 판금의 비평탄성은 감소하며, 평탄한 상태로 냉각 구역으로 진입하는 판금은 평탄한 상태를 유지할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 평탄한 판금, 특히 평탄한 상태로 냉각 구역으로 진입하는 판금의 경우에, 판금 상부면으로부터 소산될 열 유량과 판금 하부면으로부터 소산될 열 유량의 비는 실질적으로 1이다. 즉, 상부면의 단위 시간당 소산 열은 하부면의 단위 시간당 소산 열과 동일하다. 냉각제가 판금 상에, 특히 판금 상부면 및 판금 하부면에 잔류하는 시간차 및 온도차로 인해, 이는 판금 상부면과 판금 하부면에 상이한 양의 냉각제가 제공되어야 함을 의미한다.
본 발명의 추가적인 유리한 변형예에 있어서, 비평탄 판금의 경우, 판금이 냉각 구역을 통과하기 전의 판금의 비평탄도에 비해 판금이 냉각 구역을 통과한 후의 판금의 비평탄도가 감소하도록 상기 비가 설정된다. 이로써 냉각 구역에 의해 원하는 제품이 제조되는 것이 보장될 뿐만 아니라, 냉각 구역에 의해 평탄도와 관련한 제작된 제품의 품질에 영향이 미칠 수 있다. 특히, 적절하게 조정된 냉각, 즉 판금 상부면 및 판금 하부면의 열 유량의 상응하는 불균등 분포에 의해, 판금의 평탄도 오차는 냉각 구역에서 추가로 보정될 수 있으며, 이를 통해 후판 압연 트레인의 수율도 증가한다.
하기 방정식을 이용하여 제1 및 제2 냉각제 공급 장치에 대한 냉각제 공급을 결정하는 것이 특히 유리하다.
Figure pct00001
여기서, x는 0 내지 1의 미리 정해질 수 있는 계수로서, 냉각 구역으로 진입하는 판금의 평탄도 또는 온도, 특히 판금 상부면과 판금 하부면 사이의 온도차에 좌우될 수 있으며; j upper 는 판금 상부면으로부터 소산될 열 유량이고; j lower 는 판금 하부면으로부터 소산될 열 유량이며; j tot 는 소산될, 사전 설정된 전체 열 유량이다.
각각의 열 유량은 실험적, 물리적 또는 실험적-물리적 모델을 통해 모델링될 수 있다. 당업자는 예를 들어 지금까지 냉각된 판금을 이용하여 상기 모델을 결정할 수 있다. 열 유량의 모델은 일반적으로 판금면의 각각의 온도, 냉각에 사용되는 냉각제의 각각의 온도, 판금의 속도 및 냉각제의 양 중 적어도 하나의 함수이다. 또 다른 파라미터, 예컨대 냉각제가 판금 표면을 타격하는 속도도 가능하다.
이어서, 전술한 연립 방정식에 기초하여, 원하는 열 유량을 설정하기 위하여 냉각제 공급 장치에 대해 냉각제의 양이 결정될 수 있다.
바람직하게는, 냉각제 공급량을 결정하기 위해, 판금이 냉각 구역을 통과하는 동안 판금 상부면의 온도 및/또는 판금 하부면의 온도가 각각 언제나 미리 정해진 제한 온도, 특히 350℃ 이상인 것이 부수 조건으로서 추가적으로 또는 보충적으로 고려된다. 바람직하게는, 판금 표면 온도가 제한 온도로서 사용된다. 제한 온도의 레벨은, 예를 들어 전체 냉각 구역에 대한 냉각 효과 원리가 동일하게 되도록 결정된다. 판금이 냉각 구역을 통과하고 있는 동안 판금 냉각 효과 원리가 변경된다면, 냉각을 제대로 제어하기가 더 어려워진다. 이러한 이유로, 판금이 냉각 구역을 통과하는 동안 판금 상부면도 그리고 판금 하부면도 이러한 제한 온도에 미달되지 않도록 냉각 구역이 작동된다. 이렇게 하기 위해, 상기 부수 조건이 (추가로) 고려되도록 j tot 를 감소시키거나, 또는 제한 온도에 미달되었을 수도 있는 표면의 계산된 열 유량을 상기 미달이 발생하지 않도록 차후에 (보충적으로) 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 제한 온도는 420℃ 내지 300℃의 온도 범위로부터 선택될 수 있다. 냉각 구역의 각각의 냉각 조건에 따라, 판금, 특히 판금 상부면 상의 이러한 표면 온도 범위에서, 판금의 냉각 동안 냉각제 거동의 변화가 발생하며, 이는 냉각 메커니즘(mechanism) 또는 냉각 효과 원리의 변화를 수반한다. 이러한 변화는 제어하기 어려운 냉각 조건을 야기하며, 이러한 조건은 판금이 비평탄 상태로 냉각 구역으로부터 배출될 수 있게 한다. 판금 상부면 및/또는 판금 하부면이 미달되어서는 안되는 제한 온도를 정의하고 냉각제 공급의 결정 시 이러한 제한 온도를 고려함으로써, 판금이 냉각 구역을 통과하는 동안 냉각을 위해 거의 제어될 수 없는 판금 표면의 임계 온도 체계(critical temperature regime)가 방지되는 것이 보장될 수 있다.
판금의 상부 및 하부에 배치되는 냉각제 공급 장치들의 작동은 전술한 방식으로 연립 방정식을 이용하여 연관되지만, 그 대안으로서 판금의 상부 및 하부에 배치되는 냉각제 공급 장치에 대해 개별적인 계산이 수행될 수 있다.
대안적인 유리한 실시예에서, 냉각제 공급 장치 중 적어도 하나를 위한 냉각제 공급은, 냉각제 공급 장치 중 다른 하나, 특히 판금에 대해 상기 장치의 맞은편에 있는 냉각제 공급 장치의 냉각 공급과 무관하게 결정된다.
이는, 양면의 열 소산이 판금의 두께 방향으로 이루어질 경우 열 유동이 소멸하거나 열 유량이 영(zero)이 되는 적어도 하나의 지점이 존재함으로써 가능하다. 상기 지점에서는 두께 방향으로 어떠한 열 교환도 발생하지 않는다. 결과를 변경시키지 않고서도, 판금은 상기 지점에서 이론적으로 분할될 수 있다. 따라서, 소산될 열 유량의 계산 또는 이를 위해 필요한 냉각제 양의 계산은 일반적으로 일측 면이 단열되도록 실행될 수 있으며, 즉 일측 면, 예를 들어 상부면에 대한 계산 시 타측 면, 예를 들어 판금 하부면과의 상호 작용은 고려할 필요가 없다.
바람직하게 상기 결정은, 특히 전술한 지점의 명확한 계산 없이도 판금이 상부면 또는 하부면에 평행하게 가상으로 제1 판금 및 제2 판금으로 분할되고, 이때 냉각제 공급은 각각의 경우 제1 및 제2 판금에 대해 개별적으로 결정되며, 각각의 결정 시 제1 판금과 제2 판금 사이의 열 교환은 고려되지 않는 방식으로 실시된다.
다시 말해, 이는 제1 판금, 예를 들어 상부 판금에 대해 냉각제의 양이 결정되고, 제2 판금, 예를 들어 하부 판금에 대면하는 제1 판금의 경계면에 대해서는 어떠한 열 교환도 고려되지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 제2 판금, 예를 들어 하부 판금에 대한 냉각제 공급량이 계산되며, 여기서 제1 판금에 대면하는 제2 판금의 경계면에 대한 열 교환은 전혀 고려되지 않는다. 따라서, 제1 판금과 제2 판금 사이의 열 교환은 계산에 고려되지 않는다. 그럼으로써 하나의 미지수를 갖는 방정식이 얻어지며, 이로써 방정식이 풀릴 수 있다는 것을 의미한다.
이러한 관계에 있어서, "가상(virtual)"이란 개념은 판금의 분할이 계산적인 관점에서만 실행됨을 의미한다. 따라서, 판금의 실제의, 즉 물리적인 분할은 실시되지 않는다.
제1 판금 및 제2 판금에 대한 전술한 개별 계산의 경우, 유리하게는, 제1 판금 및 제2 판금에 대해, 각각 개별적인, 특히 그 판금의 에너지 상태를 기술하는 변수의 시간에 따른 거동이 결정되도록 진행되며, 상기 거동에 기초하여 각각의 판금 상부면 및 판금 하부면에 대해 소산될 열 유량이 결정된다. 특히 계산된, 실제 온도 곡선, 실제 엔탈피 곡선 또는 다른 적합한 변수의 곡선이 에너지 상태를 기술하는 변수로서 사용될 수 있다. 시간에 따른 거동이 사용되는 경우, 이는 바람직하게는 지정된 복수의 판금 섹션에 대해 개별적으로 미리 정해져서 냉각을 위한 가급적 큰 동적 특성이 얻어지고, 전체 판금은 지속적으로 요구되는 특성을 보인다.
바람직하게는, 냉각제 공급을 결정하기 위해, 냉각 구역을 통과하는 동안 판금 상부면의 온도 및/또는 판금 하부면의 온도가 각각 항상 미리 정해진 제한 온도, 특히 350℃ 이상이라는 사실이 고려된다. 바람직하게는 제한 온도로서 판금 표면 온도가 사용된다. 제한 온도의 레벨은, 예를 들어 냉각 효과 원리가 전체 냉각 구역에 대하여 동일하게 되도록 규정된다. 판금이 냉각 구역을 통과하는 동안 판금에 대한 냉각 효과 원리가 변경된다면, 냉각의 제어는 어려워진다. 이러한 이유로, 냉각 구역을 통과하는 동안 판금 상부면과 판금 하부면 둘 모두 제한 온도에 미달되지 않도록 냉각 구역이 작동되어야 한다. 이를 위해 상기 방법에서는 미리 정해진 제한 표면 온도가 각각의 열 유량을 결정함에 있어서 간단하게 부수 조건으로서 고려된다.
상기 과제는 역시 냉각 구역에 의해 판금을 냉각시키는 방법에 의해 달성되는데, 상기 방법에서 냉각 구역은 판금 상부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치 및 판금 하부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치를 구비하여, 냉각에 의해 적어도 냉각 구역으로부터의 배출 시 및/또는 배출 후에 판금의 미리 정해진 목표 상태가 달성되며, 냉각제 공급 장치 중 적어도 하나에 대해 냉각제 공급이 결정되고, 냉각 장치 중 적어도 하나에 대한 냉각제 공급의 결정 시, 특히 냉각이 실행되고 있는 동안 냉각제 공급 장치에 대면하는 판금 표면은 항상 미리 정해진 제한 온도 이상의 온도를 갖는다는 사실이 고려된다.
판금이 냉각 구역에서 냉각되는 방식에 상관없이, 냉각 구역의 냉각 메커니즘이 변화하는 판금의 온도 범위에 진입하는 것이 방지되어야 한다. 냉각 메커니즘은 일반적으로 판금 상의 냉각제의 거동에 의해, 예를 들어 수 냉각용 증기 필로우(vapor pillow)의 형성, 판금 상에서의 증기의 분배 방식 등에 의해 결정된다. 판금 표면의 온도 곡선의 결과로서 판금의 냉각제의 거동이 변동하고 그에 수반하여 냉각 메커니즘이 변할 경우 냉각을 제대로 제어하기가 어려워져서, 통상 고객의 요건을 충족시키지 못하는 제품이 생산된다. 예를 들어 이는 특히 상부면에서, 냉각제 제트의 직접 작용점으로부터 멀리 떨어져서 또는 냉각제 제트의 바로 근처에서 상부면 위로 떨어져 흐르는 약간 과잉된 냉각제가 더 이상 증기층에 의해 판금 표면으로부터 분리되지 않고 판금 전반에 걸쳐 통제되지 않은 채 액상으로 이동하면서 점진적으로 증발하는 경우에 그러하다.
특히, 냉각 메커니즘의 변화로 인해 특히 판금 상부면 상의 열 유량을 계산하고 예측하기가 어려워지기 때문에, 냉각 메커니즘이 변화하는 경우 비평탄 제품이 생산될 수 있다. 이는 재료 응력에 기인하는 대응하는 온도 편차를 초래한다. 이로써 판금이 뒤틀리고 비평탄화된다.
이러한 문제는 냉각제 공급을 결정함에 있어서 제한 온도를 고려함으로써 방지될 수 있으며, 이를 통해 판금의 평탄도가 개선되는 동시에 높은 처리량이 달성된다.
상기 과제는, 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치에 의해 청구항 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 실행되는 제어 명령을 포함하는 기계 판독 가능한 프로그램 코드를 가진, 냉각 구역용 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치에 의해서도 해결된다.
또한, 본 발명은, 냉각 구역용 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치용 기계 판독 가능한 프로그램 코드와도 관련되며, 상기 프로그램 코드는 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치에 의해 청구항 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 실행되는 제어 명령을 포함한다.
또한, 본 발명은, 청구항 제12항에 따른 기계 판독 가능한 프로그램 코드가 저장되는 저장 매체로 확장된다. 상기 저장 매체에는 예를 들어 CD, DVD, USB 스틱과 같은 플래시 저장 매체, 또는 메모리 카드 등 대응하는 프로그램 코드가 저장될 수 있는 모든 저장 매체가 포함될 수 있다.
상기 과제는 또한 판금을 냉각하기 위한 냉각 구역에 의해 해결되며, 상기 냉각 구역은 판금 상부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치 및 판금 하부면을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치를 구비하고, 상기 냉각 구역은 청구항 제11항에 따른 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치에 능동적으로 접속되고, 냉각제 공급 장치는 청구항 제11항에 따른 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치에 의해 개루프 제어되고 그리고/또는 폐루프 제어될 수 있다. 이로써 냉각될 판금의 평탄도를 개선시키는 냉각 구역이 제공된다.
본 발명의 또 다른 장점은 이하에서 개략적인 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명되는 실시예를 참조한다.
도 1은 복수의 냉각제 공급 장치를 구비한, 후판을 냉각하기 위한 냉각 구역의 개략도이다.
도 2는 연립 방정식에 기초하여 냉각제 공급 장치에 대한 냉각제 공급을 결정하기 위한 프로세스 흐름도이다.
도 3은 판금 상부면 및 판금 하부면에 대한 개별적인 결정에 기초하여 냉각제 공급 장치를 위한 냉각제 공급을 결정하기 위한 프로세스 흐름도이다.
도 4는 제한 온도를 고려하여 냉각제 공급을 결정하기 위한 프로세스 흐름도이다.
도 1에는 후판(B)을 냉각하기 위한 전형적인 냉각 구역(1)을 도시한다. 상기 냉각 구역은 상세히 도시되어 있지 않은 후판 트레인의 일부이다.
냉각 구역(1)은 판금(B)의 상부 및 하부 모두에 배치되는 복수의 냉각제 공급 장치(2)를 포함한다. 이들의 냉각제 공급은 개별적으로 조정될 수 있으며, 이는 냉각 구역(1)에 가능한 한 가장 큰 유연성 및 동적 특성을 부여한다.
주로 냉각 구역(1)의 각각의 냉각제 공급 장치(2)에 정 반대편에 놓인 냉각제 공급 장치(2)가 할당된다. 서로 정 반대편에 배치되는 이들 냉각제 공급 장치가 작동 중인 경우, 이들은 판금의 동일한 부분을 각각 냉각하게 된다. 판금 위에 배치되는 냉각제 공급 장치(2)는 판금 섹션의 상부면(O)을 냉각하는 반면, 판금(B) 아래에 배치되는 냉각제 공급 장치(2)는 판금 섹션의 하부면(U)을 냉각한다.
냉각 구역(1)은 또한 판금 이동 방향으로 냉각 구역 이전에 배치되는 평탄도 측정 장치(3)를 구비하며, 평탄도 측정 장치에 의해 냉각 구역(1)으로 진입하는 판금(B)의 평탄도가 측정될 수 있다.
본 실시예에서, 냉각 구역(1)은 냉각 구역 이전에 배치되는 2개의 온도 측정 장치(4 또는 5)를 더 포함하며, 이들 온도 측정 장치 중 판금(B) 위에 배치되는 온도 측정 장치(4)는 판금 상부면(O)의 온도를 측정하고, 판금(B) 아래에 배치되는 온도 측정 장치(5)는 판금 하부면(U)의 온도를 측정한다. 대안으로서, 판금 상부면(O) 및/또는 판금 하부면(U)의 온도는 냉각 구역(1)으로 진입하기 전에 임의의 모델을 이용하여 결정될 수 있다. 일반적으로 판금(B)이 계산 목적으로 복수의 판금 섹션로 분할되고 이들 판금 섹션의 각각이 계산 시 추적될 수 있기 때문에, 냉각 구역 이전의 사전 설정 가능한 임의의 기준점에서 각각의 판금 섹션에 대해 판금 상부면 및/또는 판금 하부면의 실제 온도가 결정될 수 있다. 이 경우, 냉각 구역(1) 이전의 온도 측정 장치(4, 5)가 전부 또는 일부 생략될 수 있다는 장점이 있다. 단지 1회의 온도 측정, 예를 들어 상부면 상의 온도 측정만이 실시되는 경우, 상기 온도 측정에 기초하여 모델에 의해 계산된, 판금의 두께에 걸친 온도 분포는 우선 측정면에 대해 측정된 온도와 계산된 온도가 일치하도록 조정된다. 이어서, 측정이 이루어지지 않은 맞은편 면에 대한 계산 값은 이러한 모델로부터 취해질 수 있다.
냉각 구역은 또한 판금 이동 방향으로 냉각 구역(1) 이후에 배치되는 온도 측정 장치(6)를 구비한다. 냉각 구역(1) 이후에서 검출된 이들 온도 값은, 예를 들어 모델 조정(model adaptation)의 범주에서, 냉각제 공급의 계산을 보정하기 위해 이용될 수 있다.
냉각제 공급 장치(2), 온도 검출 장치(4, 5 또는 6) 및 평탄도 측정 장치(3)는 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치와 상호 작용한다. 상기 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)에 의해 냉각 구역(1)의 작동, 특히 냉각제 공급이 개루프 제어되고 그리고/또는 폐루프 제어된다. 따라서, 냉각제 공급을 결정하기 위한 상응하는 계산 절차는 이러한 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)에 저장된다.
특히 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)는 기계 판독 가능한 프로그램 코드(12)를 포함한다. 상기 프로그램 코드는 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)가 본 발명에 따른 방법의 실시예를 수행할 수 있게 하는 제어 명령을 포함한다. 기계 판독 가능한 프로그램 코드(12)는 예컨대, CD, DVD, 플래시 저장 장치, 예를 들어 USB 스틱, 또는 다른 데이터 캐리어와 같은 저장 매체(11)에 의해 저장된다. 대안으로서, 기계 판독 가능한 프로그램 코드(12)는 네트워크를 통해 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)에 공급될 수 있다.
특히, 기계 판독 가능한 프로그램 코드(12)는 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)의 일부인 저장 매체에 저장된다.
이와 같이 구성된 냉각 구역(1)을 이용하여 유리하게 실행될 수 있는 방법들이 이하에 설명된다.
도 2는 흐름도를 도시하며, 이 흐름도에 따라 서로 정 반대편에 배치되는 한 쌍의 냉각제 공급 장치에 대하여 냉각제 공급, 특히 단위 시간당 공급될 냉각제의 양이 결정된다.
방법 단계(100)에서는, 판금 상부면의 온도(To) 및 판금 하부면의 온도(Tu)가 결정된다. 이는 예컨대 도 1에서와 같은 측정에 의해 수행될 수 있으며, 그 대안으로 동시에 진행되는 모델 계산으로부터 상기 온도들이 결정될 수 있다.
방법 단계(101)에서는, 냉각 구역 이후의 판금의 원하는 목표 상태에 기초하여, 2개의 대향하는 냉각제 공급 장치 이전의 기지의 초기 상태로부터 2개의 대향하는 냉각제 공급 장치 이후의 원하는 최종 상태, 예를 들어 후속하는 2개의 대향하는 냉각제 공급 장치 이전의 요구되는 초기 상태로, 또는 냉각 정지 온도로 판금 상태를 변화시키는 데 필요한 전체 열 유량이 결정된다. 이는, 판금 상부면 및 판금 하부면의 온도를 알고 있을 경우 더욱 정확하게 수행될 수 있다.
따라서 판금의 원하는 최종 상태에 도달하기 위해, 서로 맞은편에 배열되는 각각의 냉각제 공급 장치 쌍에 대해, 상기 냉각제 공급 장치 쌍에 의해 소산되어야 하는 전체 열 유량이 산출된다.
요구되는 상기 전체 열 유량은 이제, 각각의 냉각제 공급 장치 쌍으로 분배되어야 하며, 이때 판금 상부면 및 판금 하부면의 미리 정해진 제한 온도에 미달되어서는 안된다는 점이 고려된다. 또한, 소산될 열 유량은 매우 온도 의존적이라는 사실도 고려된다. 또한, 판금이 냉각 구역으로 진입하기 이전의 판금 평탄도가 고려된다.
이를 위해, 우선 방법 단계(102)에서, 예를 들어 판금의 측정된 평탄도 값의 함수로서 수치값 x(0<x<1)가 결정된다. 이는, 예를 들어 소정의 측정된 평탄도 값에 대하여 x에 대한 정합값, 예를 들어 평탄한 판금일 경우 x=0.5, 상향으로 약간 만곡된 판금일 경우 x=0.6, 하향으로 약간 만곡된 판금일 경우 x=0.4의 정합값을 포함하는 표를 이용하여 행해질 수 있다.
이어서, 방법 단계(103)에서는, 방법 단계(101)에서 결정된 전체 열 유량(j tot )이 2개의 냉각제 공급 장치로 분배된다. 방법 단계(101)에서 결정된 전체 열 유량(j tot )으로부터, 우선 상부면의 열 유량(j upper ) 및 하부면의 열 유량(j lower )이 하기 방정식에 의해 계산된다.
Figure pct00002
상기 방정식에서, x는 단계(102)에서 계산된 상수이다. 이어서, 모델을 이용하여 판금 상부면 및 판금 하부면의 사전 설정된 제한 온도의 미달 여부가 검사된다. 미달이 아닌 경우, 본 방법 단계는 즉시 a=1이 적용되는 단계(103)로 계속 진행될 수 있다. 미달인 경우, 수치 a(0<a<1)는, j upper 를 대신하여 열 유량 aj upper 이 적용되고, 그리고/또는 j lower 를 대신하여 열 유량 aj lower 가 적용될 경우 a의 값이 최대일 때 상기 제한 온도가 계속 유지되는 방식으로 계산된다. 이어서, 본 방법은 단계(103)에서 이들 열 유량으로 계속된다.
이로부터, 판금 상부 및 판금 하부의 냉각제 공급 장치 쌍에 대한 냉각제의 양이 결정될 수 있다. 이는 방법 단계(104)에서 행해진다.
예를 들어, 평탄한 판금이 냉각 구역으로 진입하는 경우, 판금 상부면과 판금 하부면의 상이한 온도를 고려하여 판금 상부면과 판금 하부면으로부터 동일한 열 유량이 소산되도록 열 유량이 설정된다. 이는 말하자면, 판금 상부면과 판금 하부면의 온도가 일반적으로 상이하기 때문에, 종래 기술에 따라 결정되는 냉각제 양과 비교해볼 때 판금 상부에 배열된 냉각제 공급 장치 및 판금 하부에 배열된 냉각제 공급 장치를 위한 냉각제 양이 변화되도록 한다. 그러나, 균등한 냉각은, 판금 상부면과 판금 하부면의 열 유량이 동일한 경우에만 가능하며, 이는 본 발명에 따른 방법의 실시예들 중 하나에 따른 절차에 의해 달성된다.
예를 들어, 판금이 냉각 구역에 진입할 때 이미 평탄하지 않은 상태인 경우, 판금 상부면과 판금 하부면의 명확하게 불균등한 냉각을 필요로 할 수도 있다. 이는 평탄도 측정 장치에 의해 검출된다. 따라서, 평탄도 측정의 결과는 냉각 구역의 추가 작동에 포함되며, 이때 판금의 비평탄도의 효과가 저감되도록 냉각이 조정된다.
판금 상부면과 판금 하부면에 대한 열 유량의 불균등한 설정의 또 다른 이유는 판금 상부면과 판금 하부면 사이의 과도한 온도차일 수 있다. 현재 알려져 있는 냉각 방식에서 이러한 과도한 온도차는 냉각 구역 내에서의 판금의 비평탄성을 야기할 수 있다. 예를 들어, 판금 상부면과 판금 하부면 사이의 온도차가 너무 큰 경우, 원하는 목표 상태에 도달한 평탄한 판금을 얻기 위해 표면 온도는 항상 제한 온도보다 높게 유지되는 동시에 더 큰 열 소산이 요구되는 방식으로 판금을 냉각하는 것이 더 이상 불가능할 수 있다. 판금 상부면과 판금 하부면 사이의 열 유량의 의도된 불균등 분포는 이러한 유형의 온도차를 감소시켜 평탄한 판금을 제작하는 데 적합하다.
이러한 과정은 서로 맞은편에 놓여 있는 각각의 냉각제 공급 장치에 대해 수행된다. 이러한 과정이 서로 맞은편에 배치되는 또 다른 냉각제 공급 장치들에 대해서 실시되어야 하는지의 여부는 각각 방법 단계(105)에서 질의된다.
예를 들어, 추가 냉각 없이 판금의 최종 상태에 도달한 경우에는, 판금 이동 방향으로 후속하는 냉각제 공급 장치에 대한 추가적인 냉각제 양의 결정을 위한 추가 질의는 불필요하다. 이러한 질의 단계는 유리하게는 방법 단계(103)와 방법 단계(104) 사이에 제공될 수 있다. 이는 이미 그 결과가 정해진 계산 사이클의 추가를 방지하며, 즉 이들 경우에 공급될 냉각제의 양은 영(0)이다.
따라서, 필요로 하는 냉각제 공급 장치 쌍들에 대해, 상응하는 한계 조건의 준수 하에 판금의 목표 상태 도달을 보장하는, 각각의 냉각제 공급 장치에 의해 개별적으로 공급될 냉각제의 양이 결정된다.
이어서, 전술한 방식으로 냉각 구역의 냉각제 공급 장치들의 상응하는 설정이 실시되고, 그 결과 판금의 원하는 최종 상태에 도달된다.
냉각제 공급을 결정하기 위한 대안적인 절차가 도 3에 개략적으로 도시된다.
도 3에 따르면, 판금의 상부 및 하부에 배치된 냉각제 공급 장치들에 대한 냉각제 공급을 결정하기 위해, 판금 상부면과 판금 하부면에 대해 개별적으로 냉각제의 공급 또는 냉각제 공급량을 결정하는 계산 방법이 사용된다. 이를 위해, 판금은 계산 목적으로 상부 및 하부 판금으로 분할되고, 이때 상부 판금과 하부 판금 사이의 열 교환은 무시된다.
방법 단계 200에서 우선, 예를 들어 판금의 평탄도 값에 따라, 수치 x(0<x<1)가 결정된다. 이는, 예를 들어 소정의 측정된 평탄도 값에 대하여 x에 대한 정합값, 예를 들어 평탄한 판금에 대해서는 x=0.5, 상방으로 약간 만곡된 판금에 대해서는 x=0.6, 하방으로 약간 만곡된 판금에 대해서는 x=0.4인 정합값을 포함하는 표를 토대로 행해질 수 있다. 이어서, 판금은 레벨, x에서 판금 상부면과 판금 하부면으로 가상으로 분할된다. 이 경우에, x는 전체 두께에 대한 하부 판금의 두께의 비를 의미한다. 판금은 판금의 하부에서부터 상향으로 측정된 판금 두께와 레벨 x의 곱에서 가상으로 분할된다.
방법 단계 200에서, 냉각 구역 이전의 판금 상부면 및 판금 하부면의 온도가 결정된다. 이로부터, 그리고 판금의 두께 방향으로의 온도 거동을 토대로, 상부 판금에 대한 평균 온도 및 하부 판금에 대한 평균 온도가 결정된다.
방법 단계 201에서는, 상부 판금에 대해 예컨대 판금의 특정 판금 섹션에 대한 시간에 따른 평균 온도 거동이 미리 정해지며, 예를 들어 상기 온도 거동은 냉각이 개시되기 이전의 공지된 평균 출발 온도로부터 원하는 평균 최종 온도로 변화한다. 이는 방법 단계 204에서 하부 판금에 대해 유사한 방식으로 행해진다. 판금 상부면 및 판금 하부면에 대한 상이한 출발 온도 및 상이한 냉각제 비로 인해, 미리 정해진 온도 거동은 일반적으로 상이하다. 그러나, 도달될 최종 상태는 일반적으로 상부 및 하부 판금에 대해 동일하다.
시간에 따른 온도 거동에 대한 대안으로서, 2개의 판금에 대한 국부적인 온도 거동이 미리 정해질 수 있다. 또한, 판금이 원하는 최종 상태에 도달하도록, 상부 및 하부 판금에 대한 일시적인 또는 국부적인 엔탈피 곡선의 사전 설정도 고려해볼 수 있다.
방법 단계 202 또는 205에서는, 각각 상부 판금 또는 하부 판금에 대해 원하는 거동을 설정하는 데 필요한 상부 판금 또는 하부 판금 각각의 열 유량이 각각의 미리 정해진 거동으로부터 결정된다. 이는 온도 전개(development) 및 열 전달을 기술하는 일반적인 물리 방정식들을 이용하여 행해진다.
방법 단계 203 또는 206에서는, 상부 판금 및 하부 판금에 대해 결정된 열 유량으로부터 판금 상부에 배치된 냉각제 공급 장치 및 판금 하부에 배치된 냉각제 공급 장치에 대해 각각 냉각제 공급, 특히 단위 시간당 냉각제 양이 결정된다.
방법 단계 207에서는, 판금의 원하는 최종 상태에 도달하도록 냉각 구역의 냉각제 공급 장치들의 상응하는 설정이 전술한 방식에 따라 실시된다.
도 4에는 냉각제 공급 장치에 대한 냉각제 공급의 결정 시 제한 온도를 고려하는 흐름도가 도시되어 있다. 이러한 제한 온도의 고려는, 사용되는 냉각제에 따라 냉각 효과가 냉각제 거동에 크게 좌우되기 때문에 매우 바람직하다. 냉각제의 거동은 예를 들어 판금의 온도로 인해 변화될 수 있다.
물이 사용되는 경우에, 예를 들어 350℃ 미만의 판금 표면 온도에서 냉각수의 거동이 변화되는 것을 관찰할 수 있다. 이 경우, 라이덴프로스트 효과(Leidenfrost effect)가 작용하게 된다. 그 결과, 특히 스트립의 상부 측에서 물의 냉각 효과 및 이에 따른 판금의 냉각이 더 이상 거의 제어되지 못할 수 있다. 하부 측에서는 이러한 효과가 그리 강하지 않은데, 그 이유는 과잉 냉각제는 간단하게 표면으로부터 강하할 수 있기 때문이다. 한편, 판금의 원하는 상태에 도달하기 위해 높은 냉각력, 즉 단위 시간당 많은 양의 냉각제가 필요할 수 있다.
그러나, 이는 판금 내부로부터 배출될 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 열이 표면으로부터 소산되게 한다. 그 결과, 판금 두께 방향으로의 큰 온도 구배와 결합되어 판금 표면에서의 강한 냉각이 야기된다. 표면 온도가 임계 레벨 미만으로 떨어지면, 일반적으로 판금의 비평탄성이 야기된다. 이러한 비평탄 판금은 흔히 제조 불량으로서 간주되어 더 이상 사용할 수 없다. 더욱이, 시스템의 부품들이 손상될 위험이 있다.
이를 피하기 위해, 냉각 동안 적어도 판금 상부면에서, 필요하다면 판금 하부면에서도 미달되어서는 안되는 제한 온도를 고려하여 냉각제가 공급될 수 있다.
방법 단계 300에서는, 판금 상부면의 온도 및/또는 판금 하부면의 온도가 결정된다. 이는, 전술한 바와 같이 모델에 기초하여 또는 측정에 의해 행해질 수 있다.
냉각제 공급의 결정은 임의의 방법에 따라, 바람직하게는 앞서 개략적으로 설명한 방법들 중 하나에 따라 수행될 수 있다. 이는 도 4에 따라 방법 단계 301에서 실시된다.
방법 단계 302에서는, 방법 단계 301에 따라 계산된 단위 시간당 냉각제의 양이 각각 판금 섹션 및 판금 표면에 제공되는 경우에 설정될 표면 온도가 미리 계산된다.
제한 온도의 준수 여부는 방법 단계 303에서 검사된다.
냉각제의 공급에 의해 설정되는 판금 표면의 온도가 제한 온도 미만으로 떨어지면, 예를 들어 방법 단계 304에서 냉각력이 판금 이동 방향을 따라 냉각제 공급 장치에 재분배되거나 감소된다.
이어서, 재분배되거나 감소된 상기 냉각력에 기초하여 방법 단계 301에 따라 냉각제 공급이 다시 결정된다. 이로부터 제한 온도와 비교되는 새로운 표면 온도가 도출된다. 상기 표면 온도가 여전히 제한 온도 미만이면, 제한 온도에 준할 때까지 냉각력이 재분배되거나 감소된다.
냉각력의 재분배 또는 감소에 있어서, 바람직하게 판금의 온도가 계산에 포함되며, 예를 들어 원하는 열 유량을 소산시키고, 제한 온도를 준수하고, 원하는 최종 상태에 도달하기 위해 후속 냉각제 공급 장치들의 냉각력을 설정하는 방법이 확립된다.
이러한 경우, 후속 냉각제 공급 장치들에 대한 냉각력의 재분배는 한편으로는 제한 온도가 준수되도록 하며, 다른 한편으로는 판금이 냉각 장치를 통과한 후에 목표 상태에 도달하도록 한다.
제한 온도 준수 여부의 검사는 각각 연속적으로, 즉 점진적으로 각각의 냉각제 공급 장치에 대해 개별적으로 수행되거나, 전체 냉각 구역에 대해 총체적으로 수행될 수 있다.
방법 단계 305에서는, 전술한 방법에 따라 결정된 냉각제 공급이 냉각 구역에 설정된다.
바람직하게 상기 방법은 온라인으로, 즉 후판의 냉각 중에 실행되므로, 냉각 과정이 실시간으로 최적화되며, 그 결과 제한 온도의 미달로 인한 불량이 발생하지 않는다.
대안으로서, 바람직하게는 냉각 구역으로의 판금 진입 이전에 이미 냉각제 공급, 특히 단위 시간당 공급될 냉각제의 양이 (이때, 제한 온도가 미리 고려되어 상기 제한 온도에 미달되지 않는 방식으로) 결정된다. 이는 폐루프 제어가 전혀 필요하지 않기 때문에 시간이 덜 소요된다. 이 경우, 계산된 냉각제 공급은 판금이 냉각 구역을 통과할 때 적시에 적용된다.

Claims (14)

  1. 냉각 구역(1)을 이용하여 판금(B)을 냉각하는 방법이며,
    상기 냉각 구역(1)은 판금 상부면(O)을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치(2) 및 판금 하부면(U)을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치(2)를 구비하고, 상기 냉각 구역(1)으로부터의 배출 시 그리고/또는 배출 후 임의의 기준점에서 냉각에 의해 판금(B)의 미리 정해진 목표 상태가 도달되며, 제1 및 제2 냉각제 공급 장치(2)에 대해 냉각제 공급이 결정되고, 상기 제1 및 제2 냉각제 공급 장치(2)는 상기 판금(B)에 대해서 서로 맞은편에 배열되는, 판금 냉각 방법에 있어서,
    제1 및 제2 냉각제 공급 장치(2)에 대한 냉각제 공급은, 각각의 냉각제 공급 장치(2)를 향해 대면하는 판금면(O, U)으로부터 소산될 미리 정해진 열 유량에 기초하여 결정되며, 각각 소산될 열 유량에 대하여 온도 특히, 각각의 판금면(O, U)의 표면 온도(To, TU)가 고려되는 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  2. 제1항에 있어서, 판금 상부면(O)으로부터 소산될 열 유량과 판금 하부면(U)으로부터 소산될 열 유량의 비는 상기 판금(B)의 평탄도, 특히 상기 냉각 구역(1)으로의 진입 시의 판금의 평탄도에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  3. 제2항에 있어서, 평탄한 판금, 특히 상기 냉각 구역(1)으로의 진입 시에 평탄한 판금(B)에 대해, 상기 비는 실질적으로 1인 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  4. 제2항에 있어서, 비평탄 판금, 특히 냉각 구역(1)으로의 진입 시에 평탄하지 않은 판금(B)에 대해, 상기 비는 판금이 냉각 구역을 통과한 후의 판금의 비평탄도가 판금이 냉각 구역(1)을 통과하기 전의 판금(B)의 비평탄도에 비해 감소하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각제는 제1 및 제2 냉각제 공급 장치(2)에 의해 하기 방정식,
    Figure pct00003

    에 기초하여 공급되며,
    상기 식에서, x는 0 내지 1의 미리 정해진 계수이고,
    j upper 는 판금 상부면으로부터 소산될 열 유량이며,
    j lower 는 판금 하부면으로부터 소산될 열 유량이고,
    j tot 는 소산될 열의 사전 설정된 전체 유량인 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 냉각제 공급 장치(2) 중 적어도 하나에 대한 냉각제 공급은, 다른 냉각제 공급 장치(2), 특히 판금에 대해 상기 적어도 하나의 냉각제 공급 장치 맞은편에 놓인 냉각제 공급 장치의 냉각제 공급과 무관하게 결정되는 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 결정은 판금(B)이 실질적으로 상부면(O) 또는 하부면(U)에 평행하게 제1 판금 및 제2 판금으로 가상으로 분할되도록 수행되고, 이때 냉각제 공급은 각각 제1 및 제2 판금에 대해 개별적으로 결정되며, 각각의 결정에 있어서 제1 판금과 제2 판금 사이의 열 교환은 무시되는 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  8. 제7항에 있어서, 제1 판금 및 제2 판금 각각에 대해 판금(B)의 에너지 상태를 기술하는 변수의 개별적인 시간적 거동이 결정되며, 이를 기초로 하여 각각의 판금 상부면(O) 및 판금 하부면(U)에 대해 소산될 열 유량이 결정되는 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각제 공급의 결정 시, 판금이 냉각 구역(1)을 통과하는 동안에 판금 상부면(O)의 온도 및/또는 판금 하부면(U)의 온도는 각각 언제나 미리 정해진 제한 온도, 특히 350℃ 이상이라는 점이 고려되는 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  10. 냉각 구역(1)을 이용하여 판금(B)을 냉각하기 위한 방법이며,
    상기 냉각 구역(1)은 판금 상부면(O)을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치(2) 및 판금 하부면(U)을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치(2)를 구비하고, 냉각에 의해 적어도 냉각 구역(1)으로부터의 배출 시 그리고/또는 배출 후에 판금(B)의 미리 정해진 목표 상태가 도달되며, 이때 냉각제 공급 장치(2) 중 적어도 하나에 대해 냉각제 공급이 결정되는, 판금 냉각 방법에 있어서,
    냉각제 공급 장치(2) 중 적어도 하나에 대한 냉각제 공급의 결정 시, 특히 냉각이 실행되는 동안에는 상기 냉각제 공급 장치(2)를 향해 대면하는 판금면(O, U)이 언제나 미리 정해진 제한 온도 이상의 온도를 갖는 점이 고려되는 것을 특징으로 하는, 판금 냉각 방법.
  11. 기계 판독 가능한 프로그램 코드(12)를 구비한 냉각 구역(1)용 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)이며,
    상기 프로그램 코드는 실행 시 상기 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)가 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는 제어 명령을 포함하는, 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10).
  12. 냉각 구역(1)용 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)를 위한 기계 판독 가능한 프로그램 코드(12)이며,
    상기 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)가 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는 제어 명령을 포함하는 기계 판독 가능한 프로그램 코드.
  13. 제12항에 따른 기계 판독 가능한 프로그램 코드가 저장된 저장 매체(11).
  14. 제11항에 따른 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)를 이용하여 판금(B)을 냉각하기 위한 냉각 구역(1)이며,
    상기 냉각 구역(1)은 판금 상부면(O)을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치(2) 및 판금 하부면(U)을 냉각하기 위한 복수의 냉각제 공급 장치(2)를 포함하고, 상기 냉각제 공급 장치들(2)은 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치(10)와 상호작용하며 상기 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 장치에 의해 개루프 제어되고 그리고/또는 폐루프 제어될 수 있는, 냉각 구역(1).
KR1020127025094A 2010-02-26 2011-02-04 냉각 구역에 의해 판금을 냉각하는 방법, 냉각 구역, 및 냉각 구역용 개루프 제어 및 폐루프 제어 장치 KR101834579B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10154802.2 2010-02-26
EP10154802A EP2361699A1 (de) 2010-02-26 2010-02-26 Verfahren zur Kühlung eines Blechs mittels einer Kühlstrecke, Kühlstrecke und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Kühlstrecke
PCT/EP2011/051663 WO2011104103A2 (de) 2010-02-26 2011-02-04 Verfahren zur kühlung eines blechs mittels einer kühlstrecke, kühlstrecke und steuer- und/oder regeleinrichtung für eine kühlstrecke

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120139754A true KR20120139754A (ko) 2012-12-27
KR101834579B1 KR101834579B1 (ko) 2018-03-05

Family

ID=42335294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127025094A KR101834579B1 (ko) 2010-02-26 2011-02-04 냉각 구역에 의해 판금을 냉각하는 방법, 냉각 구역, 및 냉각 구역용 개루프 제어 및 폐루프 제어 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10220425B2 (ko)
EP (2) EP2361699A1 (ko)
KR (1) KR101834579B1 (ko)
CN (1) CN102770221B (ko)
BR (1) BR112012021178A2 (ko)
RU (1) RU2562565C2 (ko)
WO (1) WO2011104103A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200035997A (ko) * 2017-08-04 2020-04-06 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 엔드리스 압연 라인의 온도 제어 장치
KR20200140903A (ko) * 2018-06-13 2020-12-16 노벨리스 인크. 압연 후에 금속 스트립을 담금질하는 시스템 및 방법

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2361699A1 (de) 2010-02-26 2011-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Kühlung eines Blechs mittels einer Kühlstrecke, Kühlstrecke und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Kühlstrecke
US9186710B2 (en) * 2011-06-07 2015-11-17 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method for cooling hot-rolled steel sheet
WO2014087524A1 (ja) * 2012-12-06 2014-06-12 新日鐵住金株式会社 熱延鋼板冷却方法
US9566625B2 (en) 2011-06-07 2017-02-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Apparatus for cooling hot-rolled steel sheet
US9211574B2 (en) * 2011-07-27 2015-12-15 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method for manufacturing steel sheet
EP2929949B1 (en) * 2012-12-06 2018-04-25 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Device for cooling hot-rolled steel sheet
DE102012223848A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-26 Sms Siemag Ag Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen von Walzgut
EP2873469A1 (de) 2013-11-18 2015-05-20 Siemens Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke
DE102015112293A1 (de) * 2015-07-28 2017-02-02 Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur planheitsadaptiven Temperaturänderung von Metallbändern
US10994316B2 (en) 2015-12-23 2021-05-04 Posco Straightening system and straightening method
JP6597338B2 (ja) * 2016-01-21 2019-10-30 日本製鉄株式会社 冷却方法及び鋼板の製造方法
US20200156129A1 (en) * 2017-06-26 2020-05-21 Arcelormittal Method and electronic device for determining the temperature of a metal strip, related control method, computer program, control apparatus and hot rolling installation
JP6756312B2 (ja) * 2017-07-24 2020-09-16 Ｊｆｅスチール株式会社 厚鋼板の製造方法
DE102017127470A1 (de) 2017-11-21 2019-05-23 Sms Group Gmbh Kühlbalken und Kühlprozess mit variabler Abkühlrate für Stahlbleche
EP3599037A1 (de) * 2018-07-25 2020-01-29 Primetals Technologies Germany GmbH Kühlstrecke mit einstellung der kühlmittelströme durch pumpen

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5475412A (en) 1977-11-26 1979-06-16 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method and apparatus for cooling steel plate
JPS61253112A (ja) * 1985-05-02 1986-11-11 Nippon Steel Corp 鋼板の冷却制御方法
JPH0729139B2 (ja) * 1988-12-28 1995-04-05 新日本製鐵株式会社 熱間圧延鋼板の冷却制御装置
JPH0761493B2 (ja) 1988-12-28 1995-07-05 新日本製鐵株式会社 熱間圧延鋼板の冷却制御装置
DE19520138A1 (de) † 1995-06-01 1996-12-05 Wsp Ingenieur Gmbh Kühlstrecke mit Wasserspritzdüsen für auf Rollen geführte Metallplatten und Stückbleche
JP3783396B2 (ja) † 1998-03-18 2006-06-07 Ｊｆｅスチール株式会社 高温鋼板の冷却方法
DE19943403A1 (de) * 1999-09-10 2001-03-22 Siemens Ag Verfahren und Einrichtung zum Kühlen eines aus einem Walzgerüst auslaufenden warmgewalzten Stahlbandes
DE10163070A1 (de) * 2001-12-20 2003-07-03 Sms Demag Ag Verfahren und Einrichtung zum kontrollierten Richten und Kühlen von aus einem Warmband-Walzwerk auslaufendem breiten Metallband, insbesondere von Stahlband oder Blech
JP2003293030A (ja) 2002-04-04 2003-10-15 Nippon Steel Corp 鋼板の冷却方法
JP3903898B2 (ja) * 2002-10-10 2007-04-11 住友金属工業株式会社 金属板の製造方法及び温度制御装置
DE10256750A1 (de) * 2002-12-05 2004-06-17 Sms Demag Ag Verfahren zur Prozesssteuerung oder Prozessregelung einer Anlage zur Umformung, Kühlung und/oder Wärmebehandlung von Metall
DE10327383C5 (de) * 2003-06-18 2013-10-17 Aceria Compacta De Bizkaia S.A. Anlage zur Herstellung von Warmband mit Dualphasengefüge
JP4238260B2 (ja) 2006-09-19 2009-03-18 新日本製鐵株式会社 鋼板の冷却方法
BRPI0702835B1 (pt) 2007-07-19 2019-07-09 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Método e aparelho de controle para resfriamento de placa de aço
FI20070622L (fi) * 2007-08-17 2009-04-15 Outokumpu Oy Menetelmä ja laitteisto tasaisuuden kontrolloimiseksi ruostumatonta terästä olevan nauhan jäähdytyksessä
DE102008011303B4 (de) 2008-02-27 2013-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum Kühlen eines Walzguts mit von der Temperatur losgelöster Kühlung auf einen Endenthalpiewert
EP2361699A1 (de) 2010-02-26 2011-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Kühlung eines Blechs mittels einer Kühlstrecke, Kühlstrecke und Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Kühlstrecke

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200035997A (ko) * 2017-08-04 2020-04-06 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 엔드리스 압연 라인의 온도 제어 장치
KR20200140903A (ko) * 2018-06-13 2020-12-16 노벨리스 인크. 압연 후에 금속 스트립을 담금질하는 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US10220425B2 (en) 2019-03-05
EP2361699A1 (de) 2011-08-31
CN102770221B (zh) 2015-05-20
EP2539089A2 (de) 2013-01-02
EP2539089B1 (de) 2014-06-25
KR101834579B1 (ko) 2018-03-05
WO2011104103A3 (de) 2012-01-19
US20120318478A1 (en) 2012-12-20
CN102770221A (zh) 2012-11-07
WO2011104103A2 (de) 2011-09-01
BR112012021178A2 (pt) 2016-05-17
EP2539089B2 (de) 2022-05-04
RU2012141025A (ru) 2014-04-10
RU2562565C2 (ru) 2015-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120139754A (ko) 냉각 구역에 의해 판금을 냉각하는 방법, 냉각 구역, 및 냉각 구역용 개루프 제어 및 폐루프 제어 장치
KR101211273B1 (ko) 열연 강판의 냉각 방법
RU2404000C2 (ru) Способ управления охлаждением, устройство управления охлаждением и устройство расчета количества охлаждающей воды
JP2010110813A (ja) 連続鋳造鋳片の二次冷却方法及び装置
CN101745551A (zh) 一种热轧带钢自由冷却方法
KR20180020264A (ko) 금속 처리 퍼니스들과 조합하여 사용되는 고속 응답 히터들 및 연관된 제어 시스템들
CN108025339A (zh) 金属轧制过程中工作辊的预热和热控制及其控制系统
CN110523941A (zh) 连铸粘结漏钢多级风险控制方法及控制装置
EP2929949B1 (en) Device for cooling hot-rolled steel sheet
TWI787589B (zh) 鋼胚鑄片之連續鑄造方法
JP5948967B2 (ja) 熱間圧延における金属板の温度予測方法、冷却制御方法及び冷却制御装置
CN114126777B (zh) 用于控制轧机列中的冷却装置的方法
JP6353385B2 (ja) 厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置
JP6495069B2 (ja) 厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置
JP4894686B2 (ja) 熱延鋼板の製造方法及び製造装置
JP6275525B2 (ja) 厚鋼板の冷却方法及び厚鋼板の製造方法並びに厚鋼板冷却装置
JP2005211917A (ja) 金型の温度制御方法及び温度制御装置
JP2015167976A (ja) 熱延鋼板の巻取温度制御方法
JP7017439B2 (ja) 厚鋼板冷却方法
JP6367756B2 (ja) 厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置
JP2017170488A (ja) 厚鋼板冷却方法及び厚鋼板冷却装置
JP2010167424A (ja) 熱延鋼板の製造装置及び製造方法
JP5506468B2 (ja) 電気めっき鋼板設備のクエンチタンクの温度制御方法
JP4682669B2 (ja) Ｈ形鋼の冷却設備及び冷却方法
KR101461708B1 (ko) 주형 온도 제어 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant