KR890002799B1 - 연속 소둔로 냉각대의 스트립 온도 제어방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 히이트 사이클의 한 예를 도시하는 도면.
제2도는 가스 제트 냉각설비와 로울 냉각설비를 조합한 냉각설비의 한 예를 도시하는 간략 구성도.
제3도는 로울 냉각에 사용하는 냉매순환계통의 한 예를 도시하는 간략 구성도.
제4도는 판두께가 점차 증가하는 스트립이 연속하는 경우의 설정 변경의 개념적 설명도.
제5도는 판두께가 점차 감소되는 코일이 연속하는 경우의 설정변경의 개념적 설명도.
제6도는 판두깨가 연속적으로 점차 증가되고 이어서 점차 감소되는 경우의 설정변경의 개념적 설명도.
제7도는 스트립마다 각 설정치를 구하기 위한 연삭 플로우의 한 예를 도시하는 도면.
제8도는 가스 제트 냉각설비와 로울 냉각설비를 조합한 냉각설비의 다른 예를 도시하는 간략 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스트립 2∼5 : 냉각로울
6∼9 : 플레넘 챔버 10, 11 : 편향로울
12, 13 : 송풍기 14 : 배액관
15 : 냉매탱크 16 : 펌프
17 : 열교환기 18 : 급액관
19 : 냉매 온도 조절계 20 : 냉매 온도 검출기
21 : 제어밸브 22 : 로울 구동장치
23 : 플레넘 챔버 내압력 조절계 24 : 플레넘 챔버 압력 검출기
25 : 조작댐퍼 26, 27 : 가스 제트 냉각설비
본 발명은 연속 소둔로 냉각대의 스트립 온도 제어방법에 관한 것이다.
연속 소둔로란 냉각 압연후의 스트립에, 예를들면 제1도에 도시한 바와같이 히이트 사이클(heat cycle)의 열처리를 실시하므로써 가공성이 우수한 스트립을 얻고자 하는 설비이다. 제1도중 급냉대 또는 최종 냉각대가 연속 소둔로의 냉각대이다.
냉각대에 있어서는 예를들면 제2도에 도시한 바와같이 로울냉각과 가스 제트 냉각을 조합한 냉각 설비가 제안되고 있다. 이 냉각설비는 일본국 특공소 56-10973호 공보에 제시되고 있으나 여기에서 개요를 설명하면 제2도에 있어서, 스트립(1)은 내부에 냉매를 통과시키는 냉각로울(2)(3)(4)(5)의 사이를 접촉 통과하면서 그곳에서 냉각 로울과의 접촉 열전달에 의하여 냉각된다. 또 부호(6)(7)(8)(9)의 부재는 분출노즐이 부착된 플래넘 챔버(Plenum chamber)이고, 스트립의 모서리가 늘어나거나 가운데가 늘어나는 등의 부분적으로 늘어나기 때문에 그 스트립이 냉각 로울에 접촉되지 않는 부분이 발생하여 불균일하게 냉각되는 것을 방지하도록 각 냉각 로울(2)∼(5)에 대향 설치된다. 각 플레넘 챔버(6)∼(9)는 송풍기(12)13)에 의하여 압력 증가된 냉각가스를 스트립(1)에 분무하여 스트립을 냉각로울에 균일하게 접촉시킴과 동시에 스트립을 가스 제트 냉각한다. 또 제2도중, (10)(11)은 평향 로울이고, (22)는 로울감김각도를 조작하기 위한 로울 구동장치, (23)은 플레넘 챔버내의 압력 조절계, (24)는 플레넘 챔버 압력 검출기, (25)는 조작 댐퍼이다.
냉각 로울에 대한 냉매의 순환계통의 예를 제3도에 도시한다. 이 냉매 순환계통은 일본국 특원소 57-129069호로서 이미 제안되어 있다. 제3도에 있어서, 냉각 로울 예를들면 (2)내의 냉매는 배액관(14)을 통해서 냉매탱크(15)로 복귀되고, 이어서 펌프(16)에 의하여 냉매 탱크로부터 열교환기(17)에 이송되어 냉각된 후 급액관(18)을 통하여 냉각 로울내로 유입된다. 냉각 로울 진입측에서의 냉매 온도는 냉매 온도 조절계(19)에서 조절되나, 구체적으로는 냉매 온도 검출기(20)의 검출치가 설정 냉매온도가 되도록 열교환기(17)에 들어가는 냉각수의 유량을 제어밸브(21)에서 조작하므로써 조절된다.
상술한 로울 냉각과 가스 제트 냉각을 조합한 냉각 설비에서는, 스트립(1)의 온도는 냉각 로울과 스트립과의 접촉길이 즉 로울감김각도, 냉매온도 및 가스 제트 스프레이 유량의 3항목을 조작하므로써 제어된다. 냉매온도의 조작은 상술햇으며, 로울감김 각도는 로울 구동장치(22)로 조작되고, 가스 제트 스프레이 유량은 압력 검출기(24)의 검출치가 설정압력이 되도록 댐퍼(25)를 조작하므로써 조절된다.
따라서, 소정의 최종 냉각온도를 얻기 위해서는 목표 스트립온도 이외에 스트립 치수나 이송속도등의 소둔조건에 따라 상기 3개의 조작항목 증, (1) 가스 제트 스프레이 유량, (2) 로울감김각도, (3) 냉매온도의 각 설정치를 변경하게 된다. 그러나 설정항목이 복수 존재하기 때문에, 각 설정치는 임의적으로는 결정되지 않는다. 따라서 어떠한 방법으로나 각 설정치를 정할 필요가 있다.
본 발명은 상술한 요망에 따라 높은 수율을 기대할 수 있는 연속 소둔로 냉각대의 스트립온도 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와같은 목적을 달성한 제1의 발명에 따른 제어방법은 냉각가스를 스트립에 스프레이하는 가스 제트 냉각 설비와 내부에 냉매를 통과시키는 냉각 로울의 외주면에 스트립을 접촉시키는 로울 냉각장치를 조합하고, 가스 제트 스프레이 유량, 냉각로울과 스트립의 접촉길이 즉 로울감김각도, 냉매온도의 순으로 설정치를 변경해서 소정의 냉각온도를 얻는 것을 특징으로 한다.
또, 제2의 발명에 따른 제어방법은 냉매가스를 스트립에 스프레이하는 가스 제트 냉각설비와, 내부에 냉매를 통과시킨 냉각로울의 외주면에 스트립을 접촉시키는 로울 냉각장치를 조합하고, 가스 제트 스프레이 유량 및 냉각 로울과 스트립과의 접촉길이 즉 로울감김각도의 설정치를 동시에 변경하고, 그 다음에 냉매온도의 설정치를 변경하므로써 소정의 냉각온도을 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기한 3개의 조작 항목에 우선 순위를 부여하여 설정치를 변경하므로써 온도 제어를 한다. 이 우선 순위를 부여함에 있어서 냉각대에서의 스트립의 통과시간은 수초 정도로 짧기 때문에 예를들면 판두께가 상이한 스트립간의 용접점이 통과할때등, 소둔조건에 변화가 있을때, 수율향상에는 조작량의 응답성이 가장 중요한 요인이 된다. 그런데 각 조작항목의 응답성은,
(1) 가스 제트 스프레이 유량 …………………………………… 약 10초 정도
(2) 로울감김각도 ………………………………………………… 약 2분 정도
(3) 냉매온도 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥약 10분 정도
와 같이 (1)-(3)의 순서로 나빠진다.
그러므로 발명자등은 소둔조건에 따라 소정의 히이트 사이클을 얻기 위하여 다시말하면 소정의 최종 냉각온도를 얻기 위하여 상기 (1)-(3) 각 조작항목의 설정치를 구할때, 제1의 발명에서는 (1) 가스제트 스프레이 유량, (2) 로울감김각도, (3) 냉매온도의 순으로 설정치 변경의 우선순위를 부여하여 각 설정치를 연산한다. 이로 인해 응답성이 우수한 조작 항목으로부터 차례로 설정변경이 실시되고 소둔조건이 변화해도 높은 수율을 얻을 수 있다. 제2의 발명에서는 가스 제트 스프레이 유량과 로울감김각도를 동시에 설정변경하고, 이어서 냉매온도의 설정 변경을 실시하도록 우선 순위를 부여하여 각 설정치를 연산한다. 이 경우도 응답성이 나쁜 냉매온도의 설정변경이 나중이 되므로, 수율이 향상된다. 또, 제2의 발명에서는 가스 제트 스프레이 유량과 로울감김각도의 설정 변경을 동시에 실시하므로 큰 설정변경을 비교적 빠른 응답성으로 한번에 할 수 있는 잇점이 있다.
이하 제4도-제8도에 의하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 제4도-제6도는 각 조작항목의 설정치 변경예를 개념적으로 도시한 도면이다. 제4도는 판두께가 점차 증가하는 스트립이 연속했을 경우이고, 제5도는 반대로 판두께가 점차 감소하는 스트립이 연속한 경우이다. 제6도는 판두께가 연속적으로 점차 증가하고 이어서 점차 감소한 경우의 도면이다. 또 제7도는 스트립마다의 각 설정치의 연산 플로우의 예를 도시한다. 제8도는 가스 제트 냉각과 로울냉각의 조합이 다른 예를 도시한다.
제4도의 경우를 설명한다. 단, 판두께가 서서히 증가하는 이외에 그 외의 수둔조건은 일정하다고 가정하다. O표는 현재 위치를 나타낸다. 제4도의 영역 A로 나타내는 바와같이, 가스 제트 스프레이 유량에 여유가 있는 동안은, 판두께의 증가에 따라, 가장 응답성이 좋은 가스 제트 스프레이 유량을 증가시킨다. 또 판두께가 증가햇을때는 가스 제트 스프레이 유량은 최대치가 되므로, 제4도의 영역 B의 도시와 같이 로울감김각도에 여유가 있는 동안은, 판두께의 증가에 따라 로울감김각도를 증가시킨다. 제4도의 영역 C의 도시와 같이 로울감김각도가 최대치가 된 후는 응답성은 나쁘나 냉각능력을 증대하기 위하여 냉매온도를 내린다.
제5도의 경우는 반대로 판두께가 서서히 감소하는 코일이 연속되므로, 제4도의 A영역, B영역, C영역에 각각 대응하고, 판두께의 감소에 따라 가스 제트 스프레이 유량만을 감소시키는 A'영역, 로울감김각도만을 감소시키는 B'영역, 냉매온도만을 올리는 C'영역이 생긴다.
제6도와 같이 시간적으로 우선 판두께가 점차 증가하고 이어서 반대로 감소하는 경우, 제4도 및 제5도의 각 설정치 변경을 조합하면 된다. 단, 제6도는 냉매온도를 변경하는 영역 C, C'가 없는 경우의 예이다.
그런데, 설정치를 변경하는 경우 최대치, 최소치 다같이 제어이유를 남기므로써 안정된 온도제어를 할 수 있다. 예를들면 가스 제트 스프레이 유량에 대하여 말하면 최대치는 송풍기 용량의 90%로 한다. 한편, 최소치는 상이한 불균일 냉각을 없애기 위한 효과를 내는데에 필요한 가스 제트 스프레이 유량에 예를들면 송풍기 용량의 10%의 제어이유를 가산한 값으로 한다. 또 불균일 냉각을 없애기 위하여 필요한 유량은 미리 실험등으로 구한다.
상기한 우선 순위에 따라 스트립마다 각 설정치를 구하기 위해서는, 예를들면 제7도에 도시하는 연산 플로우를 사용한다. 또, 제7도중의 기호의 뜻은 다음과 같다.
Tsψ : 최종냉각의 계측치
Tsψ*: 최종냉각의 목표치
Tsψu : 최종냉각의 상한치(예를들면 Tsψu =Tsψ*+20)
Tsψ1 : 최종냉각의 하한치(예를들면 Tsψ1 =Tsψ*- 20)
P : 플레넘챔버 내압력
θ : 로울감김각도
여기에서 제7도의 플로우 중에서 냉각곡선 계산, 가스 제트 스프레이 유량 계산, 로울감김각도 계산, 냉매온도 계산에 대하여 각 연산을 설명한다.
(Ⅰ) 냉각 곡선 계산 ; 제2도에 도시한 스트립 냉각 특성은 다음식 (Ⅰ)로 표시된다.
단, Ts : 스트립 온도 (℃)
Tg : 스프레이 노즐에 있어서의 냉각가스온도 (℃)
Tw : 로울내 평균 냉매온도 (℃)
k : 스트립-냉매간 열통과율 (Kcal/m2h℃)
c : 스트립 비열 (Kcal/kg℃)
r : 스프립 비중 (Kg/m3)
v : 스트립 속도 (m/h)
d : 판두께 (m)
x : 스트립 길이 (m)
여기에서, 스트립 냉각곡선은 식(1)을 스트립 길이방향으로 가스 제트 냉각과 로울 냉각의 냉각길이분 만큼 적분하므로써 얻어진다. 또, 가스 제트의 열전달 계수
와 가스 제트 유량(제2도의 경우는 플레넘 챔버의 내압력 P)과의 관계식을 미리 실험등으로 예를들면 다음식 (2)과 같은 형식으로 구해놓는다.
P=a1·
a2·a3……………………………………………………………… 식(2)
여기에서 P : 플레넘 챔버 내압력
a1, a2, a3: 정수(定數)
(Ⅱ) 가스 제트 스프레이 유량 계산 : 로울러감김각도 및 냉각온도 Tw는 알려져 있으므로 이들의 값과 상기식(1),(2)를 사용하여 최종냉각온도=목표치을 만족하는 플레넘 챔저 내압력 P를 구한다.
(Ⅲ) 로울감김각도 계산 : 이 경우는 가스 제트 스프레이 유량 즉 플레넘 챔버 내압력 P 및 냉매온도 Tw는 아려져 있으므로 이들의 값과 상기식(1),(2)을 사용하여 최종냉각온도=목표치를 만족하는 로울감김각도를 구한다. 단, 로울감김각도는, 로울냉각의 냉각길이(m)=로울감김각도(deg)×
/36×로울외경(m)의 관계식으로 주어진다.
(Ⅳ) 냉매온도 계산 : 이 경우는 가스 제트 스프레이 유량 즉 플레넘 챔버 내압력 P 및 로울감김각도가 알려져 있으므로 이들의 값과 상기식(1),(2)를 사용하여 동일하게, 최종냉각온도=목표치를 만족하는 냉매온도 Tw를 구한다. 또 상기한 (Ⅰ)-(Ⅳ)의 각 연산은 전가 계산기를 사용하므로써 스트립치수, 라인속도, 목표 히이트 사이크 등의 코일마다의 소둔조건의 정보로부터 간단히 구할 수 있다.
상기의 설명은 제2도에 도시하는 냉각설비를 대상으로 한 것이나 제8도의 도시와 같이 로울 냉각의 전단에만 가스 제트 냉각설비(26)(27)를 설치하거나 반대로 로울냉각의 후단에만 가스 제트 냉각설비를 설치하거나, 또 제2도의 냉각설비의 전단에 다시 제8도와 같이 가스 제트 냉각설비를 추가한 경우 등 어느 것에도 본 발명의 적용이 가능하다. 세번째의 제2도와 제8도의 조합이 냉각설비의 경우는 가스 제트 스프레이 유량의 조작을 두종류로 구분하고 우선순위를 예를들면, (1) 전단 가스 제트부의 가스 제트 스프레이 유량, (2) 냉각로울에 대향된 가스 제트부의 가스 제트 스프레이 유량, (3) 로울감김각도, (4) 냉매온도와 같이 정할 수 있다.
또, 제4도-제8도에 의한 상기한 설명에서는, 설정변경은 우선 순위에 따라 어느 하나의 조작항목에 따라 실시하는 것으로 되어 있다. 가스 제트 스프레이 유량과 로울감김각도를 동시에 설정변경하는 경우는 예를들면 2개의 조작항목에 의한 냉각분담비를 사전에 정해 놓으므로써 앞식(1)(2)를 사용하여, 최종냉각온도=목표치를 만족하는 값을 구한다.
이상의 설명과 같이 본 발명에 의하면 다음의 스트립에 대하여 소정의 냉각온도를 업기위한 복수개의 조작항목의 설정치를 구할때 응답성이 나쁜 조작항목을 가급적 일정으로 해좋고 응답성이 좁은 조작항목의 설정변경만으로 냉각량의 변경을 하므로 소둔 조건변화시에 가장 수율향상의 효과가 있는 운전이 가능하다.
Claims (2)
- 냉각가스를 스트립에 스프레이하는 가스 제트 냉각설비와, 내부에 냉매를 통과시키는 냉각로울의 외주면에 스트립을 접촉시키는 로울 냉각장치를 조합하고, 가스 제트 스프레이 유량, 냉각로울과 스트립의 접촉길이 즉 로울감김각도, 냉매온도의 순으로 설정치를 변경해서 소정의 냉각온도를 얻는 것을 특징으로 하는 연속 소둔로 냉각대의 스트립온도 제어방법.
- 냉각가스를 스트립에 스프레이하는 가스 제트 냉각설비와, 내부에 냉매를 통과시키는 냉각로울의 외주면에 스트립을 접촉시키는 로울냉각장치를 조합하고, 가스 제트 스프레이 유량 및 냉각로울과 스트립의 접촉길이 즉 로울감김각도의 설정치를 동시에 변경하고, 그 다음에 냉각온도의 설정치를 변경하므로써 소정의 냉각온도를 얻는 것을 특징으로 하는 연속 소둔로 냉각대의 스트립온도 제어방법.
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| G160 | Decision to publish patent application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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