KR20210111292A - 후강판의 냉각 제어 방법, 냉각 제어 장치 및 후강판의 제조 방법 - Google Patents

후강판의 냉각 제어 방법, 냉각 제어 장치 및 후강판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

후강판의 냉각 시에 있어서 상하 수량비를 정확하게 조정하여, 후강판의 C 휨을 적절히 방지할 수 있는 후강판의 냉각 제어 방법, 냉각 제어 장치 및 후강판의 제조 방법을 제공한다. 후강판의 냉각 제어 방법은, 과거의 후강판(S)의 조업 조건, 과거의 후강판(S)의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비 및, 과거의 후강판(S)의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 냉각존(4)의 출측에 배치된 형상 측정계(7)로 측정된 과거의 후강판(S)의 C 휨량(δ) 및 곡률(k)의 적어도 한쪽에 기초하여, 냉각하는 후강판(S)의 C 휨량(δ) 및 곡률(k)의 적어도 한쪽이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 냉각하는 후강판(S)에 대한 상하 수량비를 결정하는 상하 수량비 결정 공정(스텝 S1), 상하 수량비 결정 공정(스텝 S1)에서 결정된 상하 수량비가 되도록 후강판(S)에 분사되는 냉각수량을 조정하는 냉각수량 조정 공정(스텝 S2)을 포함한다.

Description

후강판의 냉각 제어 방법, 냉각 제어 장치 및 후강판의 제조 방법
본 발명은, 후강판의 냉각 제어 방법, 냉각 제어 장치 및 후강판의 제조 방법에 관한 것이다.
후강판의 제조 시에 있어서는, 강판에 요구되는 기계적 성질, 특히 강도와 인성을 확보할 필요가 있다. 이를 달성하기 위해, 열간 압연 후의 고온의 강판을 동일 라인에서 그대로 가속 냉각하거나, 혹은 열간 압연 후의 고온의 강판을 일단 실온까지 공랭하고, 오프 라인에서 재가열하고, 그 후 냉각하는 작업이 행해진다. 이들 냉각에서는, 후강판에 요구되는 재질상의 특성을 확보하기 위해, 냉각 속도를 크게 하는 것이 필요하다. 또한, 재질의 균일성을 확보하여, 냉각 시의 변형의 발생을 억제하기 위해 냉각이 판면 전체에 걸쳐 균일하게 행해지는 것이 중요하다. 특히, 냉각 변형이 발생한 경우, 냉각 후의 강판을 롤러 교정기나 프레스 등의 교정기를 이용하여, 강판의 평탄도를 확보하는 것이 필요해져, 추가 공정이 발생하는 점에서 납기 단축의 큰 장해가 된다.
후강판의 수냉 후의 형상으로서, 강판의 폭방향 양 단부의 높이와 폭방향 중앙부의 높이가 상이한 소위 C 휨(C-warping)이라고 불리는 형상 불량이 발생하는 경우가 많다. 이 C 휨은, 일반적으로는, 냉각 시의 강판의 상면과 하면의 온도 편차에 기인하여 발생하고 있다고 여겨진다. 이에 대하여, 강판에 대한 상측으로부터의 냉각수량과 하측으로부터의 냉각수량의 수량비를 조정함으로써 C 휨을 방지하고 있다.
종래의 상하 수량비를 조정하는 것으로서, 예를 들면, 특허문헌 1 내지 4에 나타내는 것이 알려져 있다.
특허문헌 1에 나타내는 열간 압연 강판의 평탄도 형상 불량 방지 냉각 방법은, 열간 압연된 강판을 강판의 길이 방향으로 이송하면서 상하에 배치한 노즐로부터 강판에 냉각수를 공급하여 냉각하는 방법이다. 그리고, 냉각 장치 길이 방향으로 냉각수 상하 주(注)수량이 제어 가능한 길이 단위를 냉각존으로 하는 복수의 냉각존 마다, 각 냉각존 입측에서 강판의 길이 단위로 그의 상하면 온도차를 검출한다. 그리고, 검출한 상하면 온도차에 기초하여 당해 냉각존에 있어서의 강판의 단위 길이에 대한 상하 주수량비를 수정 제어하는 것이다.
또한, 특허문헌 2에 나타내는 후강판의 냉각 제어 방법은, 과거의 제조 실적으로부터, 냉각되는 후강판의 평탄도 합격률이 소정값 이상이 되는 냉각 장치의 상하 수량비를 결정하는 공정을 갖는다. 그리고, 결정된 상하 수량비 및, 이 이외의 제조 조건으로부터, 후강판의 폭방향에 있어서의 냉각 후의 온도의 분포를 예측하는 공정을 갖는다. 또한, 당해 냉각 제어 방법은, 예측한 냉각 후의 온도의 분포폭이 일정값 이하가 되는, 후강판의 폭방향에 있어서의 냉각수의 유량 분포를 결정하는 공정을 갖는다. 그리고, 결정된 상하 수량비 및, 결정된 냉각수의 유량 분포가 되도록, 냉각 장치로 공급되는 냉각수의 수량을, 후강판의 냉각 중에 변동시키도록 제어하는 공정을 갖는다.
또한, 특허문헌 3에 나타내는 후판 제조 방법은, 열간 압연 강판을, 가속 냉각한 후에 냉각상(cooling bed)에서 서랭을 행하여, 가속 냉각의 냉각 조건을 제어함으로써 가속 냉각 후의 강판 형상을 소정의 강판 형상으로 제어하는 후판 제조 방법이다. 제품의 종류마다, 냉각상의 입측에서 강판 형상과 출측에서의 강판 형상과의 상관 관계를, 미리 구해 둔다. 그리고, 그 미리 구한 상관 관계에 기초하여, 냉각상 출측에서의 강판 형상이 제품으로서 허용 가능한 강판 형상이 되는 냉각상 입측에서의 강판 형상을 추정하고, 그 추정한 강판 형상이 되도록 가속 냉각의 조건을 조정하는 것이다.
특허문헌 4에 나타내는 제어 냉각 강판의 형상 제어 방법은, 후판 제조 라인에 있어서, 압연기의 하류측에 롤 벤딩 기능을 가진 열간 교정기와, 그 하류에 가속 냉각 설비를 배치한다. 그리고, 가속 냉각 장치의 내부에 강판 표리면 온도 측정 온도계, 가속 냉각 장치의 직후에 강판 표면 온도 분포계와 강판 표면 온도계와 강판 형상계를 배치한다. 이들로부터 얻은 강판 형상 정보와 온도 정보로부터, 가속 냉각 후 상온으로 냉각했을 때의 강판 형상을 추정한다. 또한, 형상·온도의 절대량으로부터 다음 자재에 대한 열간 교정기의 롤 벤딩량, 가속 냉각 시의 상하 수량 비율을 단시간에 자동 계산한다. 그리고, 다음 냉각재에 대하여 자동 보정하여, 연속 조업에 있어서 제조하는 일련의 가속 냉각 강판의 최종 형상을 확보하는 것이다.
일본특허공고공보 평6-89411호 일본공개특허공보 2016－209897호 일본공개특허공보 2009-191286호 일본공개특허공보 평10-5868호
그러나, 특허문헌 1에 나타내는 열간 압연 강판의 평탄도 형상 불량 방지 냉각 방법, 특허문헌 2에 나타내는 후강판의 냉각 제어 방법, 특허문헌 3에 나타내는 후판 제조 방법 및 특허문헌 4에 나타내는 제어 냉각 강판의 형상 제어 방법에는, 이하의 문제점이 있었다.
즉, 특허문헌 1에 나타내는 열간 압연 강판의 평탄도 형상 불량 방지 냉각 방법의 경우, 각 냉각존의 입측에서 강판의 상하면 온도차를 검출하기 위해, 강판의 냉각 직후의 하면 온도를 측정할 필요가 있다. 강판의 하면은, 강판으로부터의 스케일의 탈락이나 냉각수나 증기 등에 의해, 일반적으로 사용되고 있는 방사 온도계에서는, 장기간에 걸쳐 안정적으로 측정하는 것이 곤란하다. 또한, 열처리와 같이 강판을 실온까지 냉각하는 처리를 한 경우에는, 애초에 강판의 상하면 온도가 균일화되어 있어, 측정 자체가 무의미한 것이 되어 버린다.
특허문헌 2에 나타내는 후강판의 냉각 제어 방법의 경우, 과거의 제조 실적으로부터, 냉각되는 후강판의 평탄도 합격률이 소정값 이상이 되는 냉각 장치의 상하 수량비를 결정한다. 이 때문에, 원리적으로는 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 평탄도 합격률로 판단하기 때문에, 100∼500개 정도의 동일 조건의 정보를 기록해 둘 필요가 있어, 기록수가 매우 많아진다. 또한, 기계의 시간 경과에 따른 열화 등에 기인한 변화가 일어난 경우에, 추종시키는 것이 곤란하다.
특허문헌 3에 나타내는 후판 제조 방법의 경우, 제품의 종류마다, 냉각상의 입측에서 강판 형상과 출측에서의 강판 형상의 상관 관계를 미리 구해 둔다. 그 미리 구한 상관 관계에 기초하여, 냉각상 출측에서의 강판 형상이 제품으로서 허용 가능한 강판 형상이 되는 냉각상 입측에서의 강판 형상을 추정한다. 그리고, 그 추정한 강판 형상이 되도록 가속 냉각의 조건을 조정하지만, 실제로 어떠한 냉각 조건으로 해야 하는지에 대해서는 기재되어 있지 않다.
특허문헌 4에 나타내는 제어 냉각 강판의 형상 제어 방법의 경우, 냉각 정지 온도가 경계 온도 이상에서 강판 형상이 변형이라고 판정된 경우의 다음 강재에 대한 제어 냉각 장치에서의 상하 수량 비율 보정량 ΔWuh는 다음의 (1)식으로 산정된다. 또한, 냉각 정지 온도가 경계 온도 미만에서 강판 형상이 변형 또는 휨이라고 판정된 경우의 다음 강재에 대한 제어 냉각 장치에서의 상하 수량 비율 보정량 ΔWus는 다음의 (2)식으로 산정된다.
ΔWuh＝(M, t, Tt,ΔTou)…(1)
ΔWus＝(M, t, Tt, Hhs)…(2)
여기에서, M: 제어 냉각 장치의 하부 수량 밀도, t: 강판의 두께, Tt: 냉각 정지 온도, ΔTou: 강판의 표리면 온도차, Hhs: 변형량 또는 휨량
이와 같이, 상하 수량 비율 보정량 ΔWuh는 M, t, Tt,ΔTou의 함수로 산출되고, ΔWus는 M, t, Tt, Hhs의 함수로 산출되기 때문에, 이들 함수가 올바르지 않은 경우에는, 다음의 강재에 대한 상하 수량 비율의 보정량을 정확하게 산출할 수 없다.
이와 같이, 특허문헌 1 내지 4에 있어서는, 강판의 냉각 시에 있어서 상하 수량비를 정확하게 조정할 수 없는 경우가 있어, 강판의 C 휨을 적절히 방지할 수 없는 경우가 있었다.
본 발명은 이 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 그의 목적은, 후강판의 냉각 시에 있어서 상하 수량비를 정확하게 조정하고, 후강판의 C 휨을 방지할 수 있는 후강판의 냉각 제어 방법, 냉각 제어 장치 및 후강판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 후강판의 냉각 제어 방법은, 후강판을 반송 방향으로 냉각존을 통과시키면서 냉각 제어하는 후강판의 냉각 제어 방법으로서, 과거의 후강판의 조업 조건, 당해 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 과거의 후강판에 대한 상하 수량비 및, 상기 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 냉각존의 출측에 배치된 형상 측정계로 측정된 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽에 기초하여, 냉각하는 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 냉각하는 후강판에 대한 상하 수량비를 결정하는 상하 수량비 결정 공정과, 당해 상하 수량비 결정 공정에서 결정된 상하 수량비가 되도록 후강판에 분사되는 냉각수량을 조정하는 냉각수량 조정 공정을 포함하는 것을 요지로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 후강판의 냉각 제어 장치는, 후강판을 반송 방향으로 냉각존을 통과시키면서 냉각 제어하는 후강판의 냉각 제어 장치로서, 과거의 후강판의 조업 조건, 당해 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 과거의 후강판에 대한 상하 수량비 및, 상기 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 냉각존의 출측에 배치된 형상 측정계로 측정된 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽에 기초하여, 냉각하는 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 냉각하는 후강판에 대한 상하 수량비를 결정하는 상하 수량비 결정부와, 당해 상하 수량비 결정부에서 결정된 상하 수량비가 되도록 후강판에 분사되는 냉각수량을 조정하는 냉각수량 조정부를 포함하는 것을 요지로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 후강판의 제조 방법은, 전술의 후강판의 냉각 제어 방법을 이용하는 것을 요지로 한다.
본 발명에 따른 후강판의 냉각 제어 방법, 냉각 제어 장치 및 후강판의 제조 방법에 의하면, 후강판의 냉각 시에 있어서 상하 수량비를 정확하게 조정하여, 후강판의 C 휨을 적절히 방지할 수 있는 후강판의 냉각 제어 방법, 냉각 제어 장치 및 후강판의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 후강판의 냉각 제어 방법이 적용되는 후강판 제조 설비의 개략 구성도이다.
도 2는 냉각 제어 장치에서 실행되는 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 3은 도 2에 나타내는 스텝 S1(상하 수량비 결정 공정)에 있어서의 처리의 흐름의 상세를 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 후강판의 C 휨을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 후강판의 C 휨을 설명하기 위한 반송 방향으로부터 본 도면이다.
도 6은 형상 측정계에 의한 측정 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 예로서, 판두께 15㎜, 판폭 2000∼3000㎜의 후강판을, 수냉 시간 0.65sec, 강판 하면의 수량 밀도 3000L/min·㎡로 하고, 강판 상면의 수량 밀도를 변화시켰을 때의, 상하 수량비와 곡률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 과거의 후강판에 대한 상하 수량비와 과거의 냉각존의 출측에 배치된 형상 측정계로 측정된 후강판의 곡률의 관계를 나타내는 그래프에 있어서, 직근(直近) 3개의 데이터로 직선 근사하는 예를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 후강판의 냉각 제어 방법이 적용되는 후강판 제조 설비의 변형예의 개략 구성도이다.
도 10은 실시예에서 나타내는 조업 조건의 후강판에 대해서, 실시예의 냉각 제어 방법을 이용하여 상하 수량비를 조정했을 때의 제조 개수와 C 휨량의 관계를 나타내는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 이하에 나타내는 실시 형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 본 발명의 기술적 사상은, 구성 부품의 재질, 형상, 구조, 배치 등을 하기의 실시 형태로 특정하는 것이 아니다.
또한, 도면은 개략적인 것이다. 그 때문에, 두께와 평면 치수의 관계, 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것에 유의해야 하고, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 후강판의 냉각 제어 방법이 적용되는 후강판 제조 설비의 개략 구성이 나타나 있다. 후강판 제조 설비(1)는, 후강판(S)을 열간 압연하는 압연기(2)와, 압연기(2)로 압연된 후강판(S)을 교정하는 레벨러(leveler)(3)와, 교정된 후강판(S)을 반송 방향(도 1에 나타내는 화살표 방향)으로 통과시키면서 냉각하는 냉각존(4)을 구비하고 있다. 또한, 후강판 제조 설비(1)는, 냉각존(4)의 반송 방향 출측에 설치된 형상 측정계(7)와, 냉각존(4)에 의한 후강판(S)의 냉각을 제어하는 냉각 제어 장치(8)를 구비하고 있다. 여기에서, 냉각되는 후강판(S)은, 판두께가 4.5㎜ 이상, 판폭이 1800㎜ 이상인 후강판이다.
여기에서, 냉각존(4)은, 반송 라인에 대하여 상하로 쌍을 이루는 상측의 냉각 노즐(5a) 및 하측의 냉각 노즐(5b)을 복수쌍(본 실시 형태에 있어서는 5쌍), 후강판(S)의 반송 방향을 따라 소정 피치로 나열하여 배치하고 있다. 각 냉각 노즐(5a, 5b)로부터 후강판(S)을 향하여 냉각수(W)가 분사된다. 그리고, 가장 반송 방향 입측의 냉각 노즐(5a, 5b)의 입측, 반송 방향에 인접하는 냉각 노즐(5a, 5a, 5b, 5b) 간 및, 가장 반송 방향 출측의 냉각 노즐(5a, 5b)의 출측에 복수의 탈수 롤(drainer roll)(6)이 설치되어 있다.
또한, 형상 측정계(7)는, 냉각존(4)에서 냉각된 후강판(S)의 C 휨량 및 곡률을 측정한다.
여기에서, 후강판(S)의 C 휨 및 형상 측정계(7)의 측정 원리에 대해서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
C 휨이란, 도 4에 나타내는 바와 같이, 후강판(S)이 폭방향을 따라 원호 형상으로 변형하여, 폭방향 양 단부와 폭방향 중앙부의 높이가 상이한 형상 불량을 의미한다. 이 C 휨은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 후강판(S)의 판폭(w)에 대하여 판폭 중앙 근방의 최대 높이(δ)(이하, C 휨량(δ)이라고 함)로 정의된다.
C 휨은, 후강판(S)의 상하면의 온도 편차에 기인하여 발생하고 있다. 예를 들면, 후강판(S)의 상면의 냉각 능력이 하면의 냉각 능력보다도 큰 경우, 냉각 능력이 높은 상면의 온도가 하면의 온도보다도 낮아진다. 그 결과, 후강판(S)의 상면은 하면보다도 수축량이 커지기 때문에, 후강판(S)은 수냉 중은 오목 형상이 된다. 한편, 응력의 밸런스로부터, 수축량이 큰 상면에는 인장 변형, 하면에는 압축 변형이 들어가기 때문에, 냉각 후에 후강판(S)의 상면의 온도가 복열하면, C 휨의 방향은 역전하여, 후강판(S)은 볼록 형상으로 변화한다. 일반적으로 동일 수량을 후강판(S)의 상면 및 하면에 분사하여 냉각한 경우는, 상면의 쪽이 하면과 비교하여 냉각 능력이 높다. 이는, 후강판(S)의 상면에 분사한 냉각수가 판 상에 체류하고, 이 체류한 냉각수가 후강판(S)의 상면을 냉각하는 효과도 더해지는 것에 기인한다. 그래서, 일반적으로는 후강판(S)의 상면보다도 하면의 수량을 많게 하여 냉각의 밸런스를 확보한다.
따라서, 일반적으로는, 후강판(S)의 C 휨을 방지하기 위해, 냉각 종료 시의 후강판(S)의 상면 온도 및 하면 온도를 측정하고, 그 결과를 바탕으로 후강판(S)의 상면 온도와 하면 온도가 일치하도록 냉각수량을 조정하는 것이 바람직하다.
그러나, 전술한 바와 같이, 후강판(S)의 하면에서는 발생한 수증기의 배출이 어려워, 방사 온도계로 안정적으로 측정할 수 없다. 또한, 후강판(S)을 실온까지 냉각하는 처리를 하는 경우가 많아, 이 경우에는, 냉각 후에 온도를 측정해도, 후강판(S)의 상면과 하면의 온도차가 이미 소멸한 상태가 되어 있기 때문에, 측정 자체가 무의미한 것이 되어 버린다.
따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 후강판(S)의 상면 온도 및 하면 온도를 측정하는 일 없이, 냉각존에서 냉각한 직후의 후강판(S)의 형상, 즉 C 휨량(δ) 및 후술하는 곡률(k)을 형상 측정계(7)로 측정한다. 그리고, 그 측정 결과를 이용하여 상하 수량비를 냉각 제어 장치(8)로 결정하여 후강판(S)의 상면과 하면의 냉각 밸런스를 조정하도록 되어 있다.
형상 측정계(7)로서는, 최근, 계측 기기의 발전에 의해, 다채로운 거리계가 시판되고 있어, 어느 거리계를 선택해도 상관 없지만, 예를 들면, 후강판(S)의 어느 한 점을 측정 가능한 레이저 거리계를 복수 이용할 수 있다. 형상 측정계(7)를 복수의 레이저 거리계로 구성한 경우, 도 6에 있어서는, 형상 측정계(7)를 8개의 레이저 거리계(71)로 구성하고 있다. 8개의 레이저 거리계(71)는, 후강판(S)의 폭방향을 따라 소정 피치로 설치되어 있다. 그리고, 각 레이저 거리계(71)로, 후강판(S)의 어느 한 점(도 6에서는, 점 P1∼점 P8로 나타나 있음)까지의 거리(도 6에서는, 거리 L1∼거리 L8로 나타나고 있음)를 측정한다. 그리고, 그 측정 결과를 원호 근사 혹은 2차 곡선으로 최소 제곱법 등에 의해 근사함으로써 C 휨량(δ)(도 5 참조)을 추정한다. 또한, 후강판(S)을 복수의 레이저 거리계(71)의 바로 아래를 통과시키면서 거리 측정함으로써, 후강판(S)의 길이 방향의 C 휨량(δ) 분포를 추정할 수 있다. 또한, 형상 측정계(7)로서, 산업용의 3D 스캐너 등을 활용하여, 후강판(S)의 폭방향 및 길이 방향으로 동시에 측정해도 좋다.
또한, 후강판(S)이 C 휨된 경우는, 원호 형상으로 변형하기 때문에, 후강판(S)의 판폭이 넓을수록, C 휨량(δ)이 커지는 경향이 있다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 형상 측정계(7)로 후강판(S)의 C 휨량(δ)을 추정할 뿐만 아니라, 다음의 (3)식에 의해 C 휨량(δ)을 곡률(k)로 환산하고 있다. 이와 같이, C 휨량(δ)을 후강판(S)의 곡률(k)로 환산함으로써, 후강판(S)의 판폭(w)의 영향을 배제할 수 있다. (3)식은, C 휨량(δ)과 곡률(k)의 관계를 근사한 것이다.
k＝2×δ／((w/2)2＋δ2) …(3)
도 7에는, 일 예로서, 판두께 15㎜, 판폭 2000∼3000㎜의 후강판을, 수냉 시간 0.65sec, 강판 하면의 수량 밀도 3000L/min·㎡로 하여, 강판 상면의 수량 밀도를 변화시켰을 때의, 상하 수량비와 곡률(k)의 관계가 나타나 있다. 후강판(S)에 대한 상하 수량비와 후강판(S)의 곡률(k)의 관계는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 1차 상관의 관계에 있고, 이 예의 경우, 상하 수량비가 약 0.85일 때에 곡률(k)이 거의 0이 되어 있는 것을 알 수 있다.
다음으로, 냉각 제어 장치(8)는, 냉각존(4)에 의한 후강판(S)의 냉각을 제어하는 것이고, 형상 측정계(7)로 측정한 전술의 C 휨량(δ) 및 곡률(k)을 이용하여 후강판(S)에 대한 상하 수량비를 결정하여, 후강판(S)의 냉각을 제어한다.
여기에서, 냉각 제어 장치(8)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기억부(81)와, 상하 수량비 결정부(82)와, 냉각수량 조정부(밸브 컨트롤러)(83)를 구비하고 있다. 냉각 제어 장치(8)는, 기억부(81), 상하 수량비 결정부(82) 및, 냉각수량 조정부(83)의 각 기능을 컴퓨터 소프트웨어상에서 프로그램을 실행함으로써 실현하기 위한 연산 처리 기능을 갖는 컴퓨터 시스템이다. 그리고, 이 컴퓨터 시스템은, ROM, RAM, CPU 등을 구비하여 구성되고, ROM 등에 미리 기억된 각종 전용의 프로그램을 실행함으로써, 전술한 각 기능을 소프트웨어상에서 실현한다.
기억부(81)에는, 과거의 후강판(S)의 조업 조건(예를 들면, 과거의 후강판(S)의 성분, 판두께, 판폭, 냉각 개시 온도, 냉각 종료 온도) 및 이 과거의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 상하 수량비의 데이터가 기억되어 있다. 여기에서, 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비의 데이터는, 후술하는 스텝 S14에서 설정된 상하 수량비를 스텝 S15에서 기억부(81)에 기억하는 것을 더한 데이터이다.
또한, 기억부(81)에는, 형상 측정계(7)가 접속되어 있고, 과거의 후강판(S)의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 C 휨량(δ) 및 곡률(k)의 데이터가 기억되어 있다.
또한, 기억부(81)는 상위 계산기(9)에 접속되어 있다. 상위 계산기(9)로부터 기억부(81)에, 다음에 냉각하는 후강판(S)의 조업 조건(예를 들면, 냉각하는 후강판(S)의 성분, 판두께, 판폭, 냉각 개시 온도, 냉각 종료 온도)이 입력되고, 기억된다.
또한, 상하 수량비 결정부(82)는, 기억부(81)에 접속되어 있다. 상하 수량비 결정부(82)는, 기억부(81)에 기억된 과거의 후강판(S)의 조업 조건, 상하 수량비 및, C 휨량(δ) 및 곡률(k)에 기초하여, 냉각하는 후강판(S)의 곡률(k)이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 상하 수량비를 결정한다.
구체적으로는, 상하 수량비 결정부(82)는, 수집부(821)와, 산출부(822)와, 설정부(823)를 구비하고 있다.
수집부(821)는, 기억부(81)에 입력된 냉각하는 후강판(S)의 조업 조건을 취득한다. 또한, 수집부(821)는, 이 냉각하는 후강판(S)의 조업 조건에 유사한 과거의 후강판(S)의 조업 조건, 상하 수량비 및, C 휨량(δ) 및 곡률(k)을 기억부(81)로부터 수집한다. 여기에서, 과거의 후강판(S)의 조업 조건이, 다음에 냉각하는 후강판(S)의 조업 조건에 유사한지 아닌지의 판단은, 조업 조건을 나타내는 정보의 벡터 간의 거리에 기초하여 행하면 좋다. 또한, 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비, C 휨량(δ) 및 곡률(k)의 데이터의 수집수는, 상하 수량비와 곡률(k) 등이 1차 상관의 관계에 있는 점에서, 적어도 3개 있으면 좋고, 20개 정도 있으면 충분하다.
또한, 산출부(822)는, 수집부(821)에서 수집된 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비와 냉각존(4)의 출측에 배치된 형상 측정계(7)로 측정된 과거의 후강판(S)의 곡률(k)의 관계를 산출한다.
구체적으로는, 산출부(822)는, 수집부(821)에서 수집된 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비와 과거의 후강판(S)의 곡률(k)의 관계를 나타내는 도 8에 나타내는 바와 같은 그래프를 작성한다.
도 8에 있어서는, 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비 및 과거의 후강판(S)의 곡률(k)의 데이터는, 직근에 조업한 3개의 데이터가 수집되어 있다.
또한, 설정부(823)는, 산출부(822)에서 산출된 과거의 후강판(S)의 상하 수량비와 과거의 후강판의 곡률(k)의 관계로부터, 냉각하는 후강판의 곡률(k)이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은 상하 수량비를 설정한다.
도 8에 나타내는 예에서는, 설정부(823)는, 직근에 조업한 3개의 데이터(도 8 중의 ○플롯)의 직선 근사를 하여, 다음에 냉각하는 후강판(S)의 곡률(k)이 제로라고 추정되는 상하 수량비(도 6 중의 ×플롯)를 설정한다.
또한, 냉각하는 후강판(S)의 곡률(k)은 반드시 제로가 아니라도 좋고, 당해 곡률(k)이 목표 허용 범위(C 휨량(δ)으로 환산하여 ±3㎜) 내이면 좋다.
또한, 냉각하는 후강판(S)에 대한 상하 수량비의 실제의 지시값은, 전회에 냉각된 후강판(S)에 대한 상하 수량비로부터의 조작량이 커지지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 냉각하는 후강판(S)에 대한 상하 수량비의 실제의 지시값은, 전회에 냉각된 후강판(S)에 대한 상하 수량비로부터의 조작량에 게인(gain)(G)을 곱한 값을 전회의 상하 수량비에 더하여, 다음의 (4)식에 나타내도록 하고 있다. 여기에서, 게인(G)의 값은, 0.2∼0.5 정도가 적정이다.
상하 수량비의 지시값＝(예측 곡률 제로 수량비－전회 후강판의 상하 수량비)×G＋전회 후강판의 상하 수량비 …(4)
적정한 상하 수량비는, 냉각 수온이나 기온, 기계 정밀도의 변화 등으로 변화하는 경우가 많기 때문에, 상기의 직근에 조업한 정보를 바탕으로, 상하 수량비의 수정을 순차적으로 행함으로써, 기온이나 기계 정밀도 등의 변화에 대응한 조정이 가능해진다.
다음으로, 냉각수량 조정부(밸브 컨트롤러)(83)는, 상하 수량비 결정부(82)에서 결정된 상하 수량비가 되도록 후강판(S)에 분사되는 냉각수량을 조정한다. 이 때에, 후강판(S)의 하면에 대한 냉각수량을 고정하여, 후강판(S)의 상면에 대한 냉각수량만을 변경시켜도 상관 없고, 냉각존(4)에 있어서의 냉각수의 총량이 일정해지도록, 상하 수량비를 조정해도 상관없다.
또한, 후강판(S)의 냉각 정지 온도의 제어에 관해서는, 다른 소프트웨어를 이용하여 실시한다. 예를 들면, 목표의 조업 조건(예를 들면, 후강판(S)의 성분, 판두께, 판폭, 냉각 개시 온도, 냉각 정지 온도)을 설정하고, 다음으로, 본 실시 형태와 같이, 후강판(S)에 대한 상하 수량비를 설정한다. 그리고, 전열 모델 등의 계산에 의해 냉각 정지 온도가 목표의 냉각 정지 온도가 되도록 후강판(S)의 상면에 대한 냉각수량 및 하면에 대한 냉각수량의 총량 및 통판 속도를 설정한다. 그리고, 냉각수량 조정부(밸브 컨트롤러)(83)가, 설정된 상하 수량비 및 냉각수량의 총량이 되도록 분사하는 냉각 노즐(5a, 5b)의 수를 조정하면 좋다.
다음으로, 본 발명의 후강판의 냉각 제어 방법을, 도 2에 나타내는 냉각 제어 장치에서 실행되는 처리의 흐름을 설명하기 위한 플로우차트를 참조하여 설명한다.
먼저, 스텝 S1에 있어서, 상하 수량비 결정부(82)는, 과거의 후강판(S)의 조업 조건, 상하 수량비, C 휨량(δ) 및 곡률(k)에 기초하여, 냉각하는 후강판의 곡률(k)이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 상하 수량비를 결정한다(상하 수량비 결정 공정).
이 스텝 S1에 있어서의 처리의 흐름의 상세가 도 3에 나타나 있다. 먼저, 스텝 S11에서, 수집부(821)는, 상위 계산기(9)로부터 기억부(81)에 입력된, 냉각하는 후강판(S)의 조업 조건(예를 들면, 강 성분, 판두께, 판폭, 냉각 개시 온도, 냉각 종료 온도)을 기억부(81)로부터 취득한다.
이어서, 스텝 S12에서, 수집부(821)는, 이 냉각하는 후강판(S)의 제조 제원에 유사한 과거의 후강판(S)의 조업 조건, 상하 수량비, C 휨량(δ) 및 곡률(k)을 기억부(81)로부터 수집한다(수집 공정).
이어서, 스텝 S13에서, 산출부(822)는, 수집부(821)에서 수집된 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비와 곡률(k)의 관계를 산출한다(산출 공정). 구체적으로는, 산출부(822)는, 수집부(821)에서 수집된 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비와 곡률(k)의 관계를 나타내는 도 8에 나타내는 바와 같은 그래프를 작성한다.
이어서, 스텝 S14에서, 설정부(823)는, 산출부(822)에서 산출된 과거의 후강판(S)의 상하 수량비와 곡률(k)의 관계로부터, 냉각하는 후강판의 곡률(k)이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은 상하 수량비를 설정한다(설정 공정).
그 후, 스텝 S15에 있어서, 설정부(823)는, 스텝 14에서 설정된 냉각하는 후강판(S)에 대한 상하 수량비의 데이터를 기억부(81)에 송출하고, 기억부(81)는 그 상하 수량비의 데이터를 기억한다.
그리고, 스텝 S16에 있어서, 설정부(823)는, 스텝 14에서 설정된 냉각하는 후강판(S)에 대한 상하 수량비를 냉각수량 조정부(밸브 컨트롤러)(83)에 대하여 지시한다.
스텝 S1에 의한 상하 수량비 결정 공정이 종료되면 스텝 S2로 이행한다. 스텝 S2에 있어서, 냉각수량 조정부(밸브 컨트롤러)(83)는, 상하 수량비 결정부(82)에서 결정된 상하 수량비가 되도록 후강판(S)에 분사되는 냉각수량을 조정한다(냉각수량 조정 공정).
냉각수량 조정부(밸브 컨트롤러)(83)에서는, 상하 수량비 결정 공정에서 설정된 상하 수량비 및 다른 소프트웨어에 의해 설정된 냉각수량의 총량이 되도록 분사하는 냉각 노즐(5a, 5b)의 수를 설정한다.
이어서, 스텝 S3으로 이행하고, 스텝 S3에서는, 설정된 냉각 노즐(5a, 5b)로부터 냉각수를 후강판(S)에 대하여 분사하고, 냉각존(4)에 있어서의 후강판(S)의 냉각을 실시한다.
그리고, 스텝 S4로 이행한다. 스텝 S4에서는, 냉각존(4)의 출측에 배치된 형상 측정계(7)가, 냉각된 후강판(S)의 C 휨량(δ) 및 곡률(k)을 측정하고, 냉각 제어 장치(8)의 기억부(81)는, 측정된 후강판(S)의 C 휨량(δ) 및 곡률(k)을 수집한다.
이에 따라, 후강판(S)의 냉각 제어가 종료된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 후강판(S)의 냉각 제어 방법 및 냉각 제어 장치(8)에 의하면, 과거의 후강판(S)의 조업 조건, 상하 수량비, C 휨량(δ) 및 곡률(k)에 기초하여, 냉각하는 후강판의 곡률(k)이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 상하 수량비를 결정한다(스텝 S1： 상하 수량비 결정 공정, 상하 수량비 결정부(82)). 그리고, 결정된 상하 수량비가 되도록 후강판(S)에 분사되는 냉각수량을 조정한다(스텝 S2： 냉각수량 조정 공정, 냉각수량 조정부(83)).
이에 따라, 후강판(S)의 냉각 시에 있어서 상하 수량비를 정확하게 조정하여, 후강판(S)의 C 휨을 적절히 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명해 왔지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 가지의 변경, 개량을 행할 수 있다.
예를 들면, 수집부(821)에서는, 과거의 후강판(S)의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 C 휨량(δ) 및 곡률(k)을 기억부(81)로부터 수집하고 있지만, C 휨량(δ) 및 곡률(k)의 적어도 한쪽을 수집하도록 해도 좋다.
또한, 산출부(822)에서는, 수집된 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비와 곡률(k)의 관계를 산출하고 있지만, 상하 수량비와 C 휨량(δ) 및 곡률(k)의 적어도 한쪽의 관계를 산출해도 좋다.
또한, 설정부(823)에서는, 산출된 과거의 후강판(S)의 상하 수량비와 C 휨량(δ) 및 곡률(k)의 적어도 한쪽의 관계로부터, 냉각하는 후강판의 C 휨량(δ) 및 곡률(k)의 적어도 한쪽이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은 상하 수량비를 설정하도록 해도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 냉각 제어 방법은 도 1에 나타내는 후강판 제조 설비(1)에 적용되어 있지만, 레벨러(3)를 없앤 후강판 제조 설비(1)에 적용해도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 냉각 제어 방법은, 도 1에 나타내는 후강판 제조 설비(1)가 아니라, 도 9에 나타내는 후강판 제조 설비(11)에 적용해도 좋다. 이 경우, 열간 압연한 후강판(S)을 일단 실온까지 공랭한 후의 후강판(S)을 재가열하는 재가열로(reheat furnace)(12)의 반송 방향 출측에 냉각 제어 장치(8)를 배치한다.
또한, 후강판(S)의 조업 조건에 대해서는, 상기 항목 뿐만 아니라, 가열 온도, 마무리 온도, 압연의 패스 스케줄, 디스케일링 패스수 등 압연 조건에 관한 정보도 아울러 기억부(81)에 기억하도록 해도 좋다.
또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 재가열로(12)의 반송 방향 출측에 냉각 제어 장치(8)를 배치하는 경우에는, 재가열로(12)에 있어서의 가열재(heating material)의 재로 시간(in-furnace time), 가열 온도, 가스 분위기 등의 정보를 기억부(81)에 기억하는 것이 바람직하다.
또한, 기억부(81)가 대량의 데이터를 보존 가능한 경우에는, 기계 학습적인 수법, 소위 과거의 대량의 데이터를 훈련 데이터로서 예측하는 방법이 유용하다. 예를 들면 최근 발달해 온 뉴럴(neural) 네트워크에 의한 학습이나, 탐색하고 싶은 근방의 점을 픽업하여 근사 계산하는 국소 회귀, 결정목 등의 수법을 이용하여, 조업 실적, 상하 수량비 및 C 휨의 관계를 해석하여, 적정한 상하 수량비를 산출하도록 해도 좋다.
실시예
도 1에 나타내는 후강판 제조 설비(1)에 있어서, 판두께가 20㎜, 판폭이 3000㎜, 냉각 개시 온도가 900℃, 냉각 종료 온도가 50℃, C가 0.15mass％, Si가 0.3mass％, Mn이 1.4mass％, Cr이 0.28％인 후강판(S)을 냉각 처리했다. 그 전에, 이 냉각하는 후강판(S)의 조업 조건에 유사한 3개의 과거의 후강판(S)의 조업 조건원, 상하 수량비, C 휨량(δ) 및 곡률(k)을 기억부(81)로부터 수집했다.
그리고, 수집된 3개의 과거의 후강판(S)에 대한 상하 수량비와 형상 측정계(7)로 측정된 후강판(S)의 곡률(k)의 관계를 산출하여, 상하 수량비와 곡률(k)의 관계를 나타내는 도 8에 나타내는 바와 같은 그래프를 작성했다.
이어서, 산출된 과거의 후강판(S)의 상하 수량비와 과거의 후강판(S)의 곡률(k)의 관계로부터, 냉각하는 후강판(S)의 곡률(k)이 제로가 되는 바와 같은 냉각하는 후강판(S)에 대한 상하 수량비를 설정했다. 이 냉각하는 후강판(S)의 곡률(k)이 제로가 되는 상하 수량비는, 0.85였다.
그리고, 냉각하는 후강판(S)에 대한 상하 수량비의 실제의 지시값을, 전회에 냉각된 후강판(S)에 대한 상하 수량비가 0.8이었던 점에서, 게인(G)을 0.3으로 하여 전술의 (4)식에 의해 산출했다. 즉, 상하 수량비로서 (0.85－0.8)×0.3＋0.8＝0.815를 설정했다.
다음으로, 설정된 상하 수량비 0.815가 되도록, 후강판(S)에 분사되는 냉각수량을 조정했다. 여기에서, 후강판(S)의 하면의 수량 밀도(단위 면적당의 수량(유량))를 3.0㎥/min·㎡로 하여, 상하 수량비 0.85에 기초하여, 후강판(S)의 상면의 수량 밀도를, 0.815×3.0㎥/min·㎡＝2.445㎥/min·㎡로 했다.
그리고, 이들 설정된 후강판(S)의 상면 및 하면의 수량 밀도로 후강판(S)을 냉각했다.
후강판(S)을 냉각한 후에 후강판(S)의 C 휨량(δ)을 형상 측정계(7)로 측정한 결과, C 휨량(δ)은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상측 볼록으로 20㎜ 정도였다.
그리고, 이 형상 측정계(7)로 측정한 C 휨량(δ)(20㎜) 및 곡률(k)을 기억부(81)에 기억했다. 또한, 냉각한 후강판(S)의 조업 조건(판두께 20㎜, 판폭 3000㎜, 냉각 개시 온도 900℃, 냉각 종료 온도 50℃, 강 성분(C가 0.15mass％) 등), 상하 수량비 0.815, 후강판(S)의 하면의 수량 밀도 3.0㎥/min·㎡ 및, 후강판(S)의 상면의 수량 밀도 2.445㎥/min·㎡를 기억부(81)에 기억했다.
이 순서를 반복함으로써, 후강판(S)의 형상은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제조 개수가 증가함에 따라 보다 평탄화되어 갔다.
1 : 후강판 제조 설비
2 : 압연기
3 : 레벨러
4 : 냉각존
5a, 5b : 냉각 노즐
6 : 탈수 롤
7 : 형상 측정계
8 : 냉각 제어 장치
9 : 상위 계산기
71 : 레이저 거리계
81 : 기억부
82 : 상하 수량비 결정부
83 : 냉각수량 조정부
821 : 수집부
822 : 산출부
823 : 설정부
S : 후강판

Claims (5)

  1. 후강판을 반송 방향으로 냉각존을 통과시키면서 냉각 제어하는 후강판의 냉각 제어 방법으로서,
    과거의 후강판의 조업 조건, 당해 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 과거의 후강판에 대한 상하 수량비 및, 상기 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 냉각존의 출측에 배치된 형상 측정계로 측정된 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽에 기초하여, 냉각하는 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 냉각하는 후강판에 대한 상하 수량비를 결정하는 상하 수량비 결정 공정과,
    당해 상하 수량비 결정 공정에서 결정된 상하 수량비가 되도록 후강판에 분사되는 냉각수량을 조정하는 냉각수량 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 후강판의 냉각 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상하 수량비 결정 공정에서는, 냉각하는 후강판의 조업 조건에 유사한 상기 과거의 후강판의 조업 조건, 당해 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 과거의 후강판에 대한 상하 수량비 및, 상기 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 냉각존의 출측에 배치된 형상 측정계로 측정된 상기 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽을 수집하는 수집 공정과, 수집된 상기 과거의 후강판에 대한 상하 수량비와 상기 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽의 관계를 산출하는 산출 공정과, 산출된 상기 과거의 후강판의 상하 수량비와 상기 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽의 관계로부터, 냉각하는 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 냉각하는 후강판에 대한 상하 수량비를 설정하는 설정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 후강판의 냉각 제어 방법.
  3. 후강판을 반송 방향으로 냉각존을 통과시키면서 냉각 제어하는 후강판의 냉각 제어 장치로서,
    과거의 후강판의 조업 조건, 당해 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 과거의 후강판에 대한 상하 수량비 및, 상기 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 냉각존의 출측에 배치된 형상 측정계로 측정된 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽에 기초하여, 냉각하는 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 냉각하는 후강판에 대한 상하 수량비를 결정하는 상하 수량비 결정부와,
    당해 상하 수량비 결정부에서 결정된 상하 수량비가 되도록 후강판에 분사되는 냉각수량을 조정하는 냉각수량 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 후강판의 냉각 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상하 수량비 결정부는, 냉각하는 후강판의 제조 제원에 유사한 상기 과거의 후강판의 조업 조건, 당해 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 상기 과거의 후강판에 대한 상하 수량비 및, 상기 과거의 후강판의 조업 조건의 냉각을 실시했을 때의 냉각존의 출측에 배치된 형상 측정계로 측정된 상기 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽을 수집하는 수집부와, 수집된 상기 과거의 후강판에 대한 상하 수량비와 상기 과거의 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽의 관계를 산출하는 산출부와, 산출된 상기 과거의 후강판의 상하 수량비와 상기 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽의 관계로부터, 냉각하는 후강판의 C 휨량 및 곡률의 적어도 한쪽이 목표 허용 범위 내가 되는 바와 같은, 냉각하는 후강판에 대한 상하 수량비를 설정하는 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 후강판의 냉각 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 후강판의 냉각 제어 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 방법.
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