WO2018117297A1 - 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2018117297A1
WO2018117297A1 PCT/KR2016/015084 KR2016015084W WO2018117297A1 WO 2018117297 A1 WO2018117297 A1 WO 2018117297A1 KR 2016015084 W KR2016015084 W KR 2016015084W WO 2018117297 A1 WO2018117297 A1 WO 2018117297A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
steel sheet
steel plate
target
furnace
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/015084
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김근영
김경록
Original Assignee
주식회사 성화이앤씨
김근영
김경록
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
Application filed by 주식회사 성화이앤씨, 김근영, 김경록 filed Critical 주식회사 성화이앤씨
Priority to CN201680091842.XA priority Critical patent/CN110100141B/zh
Priority to PCT/KR2016/015084 priority patent/WO2018117297A1/ko
Priority to KR1020170144595A priority patent/KR101956365B1/ko
Publication of WO2018117297A1 publication Critical patent/WO2018117297A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/562—Details
    • 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
    • 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
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/28—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity for treating continuous lengths of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/02—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering

Definitions

  • the present invention relates to a steel sheet temperature pattern control system and method of a continuous annealing line, and more particularly, to predict the furnace temperature predicted by constructing a multivariate control system by two input values, such as a target steel plate temperature input value and a target furnace input value.
  • the responsiveness is applied to the fast-response temperature control loop to quickly change the temperature, and once the temperature of the steel sheet is brought close to the target steel plate temperature, the steady-state error with respect to the temperature of the steel sheet generated at this time is applied to the slow-response steel temperature control loop. It relates to a technology to control through.
  • the continuous annealing furnace is a device in which a heat treatment process is performed to increase the temperature of a strip-shaped plate of a metal material at room temperature or low temperature according to a predetermined temperature schedule and to cool it to obtain desired material properties.
  • the continuous annealing furnace is divided into heating and cooling zones, and the heating zone is divided into a preheating section, a heating section, and a soaking section.
  • the cooling zone is a slow cooling section, a grade. It is divided into Rapid Cooling Secion, OAS and Final Cooling Section.
  • the low temperature metal band is gradually heated up by the heating apparatus installed in the furnace while being transported into the annealing furnace.
  • the in-transfer velocity of the metal strip increases as the size or production of the metal strip increases, and the length of the continuous annealing furnace to satisfy this process is determined.
  • the installation of the heating device so as to quickly follow the temperature change of the steel sheet due to the characteristics of the continuous annealing furnace is inevitably limited in the characteristics and capacity of the heating device. Therefore, it is difficult to quickly change the temperature of the steel sheet in terms of equipment, and the temperature control response is very slow in terms of control.
  • the responsiveness of the furnace (anneal furnace temperature) controller and the steel sheet temperature controller which is configured to follow the temperature of the steel sheet in principle, is also set very slowly.
  • FIG. 1 An example of such a conventional steel plate temperature control system is shown in FIG. 1, which is composed of a steel plate temperature control loop and a furnace temperature control loop, and a single input to which a target steel plate temperature is applied to feed back and control a measurement value of the steel plate temperature measuring instrument. -Single output control method.
  • FIG 2 shows the control behavior and response to the steel sheet temperature and the temperature by the conventional steel sheet temperature control method schematically.
  • the output value of the steel sheet temperature controller changes very slowly and slowly.
  • the output value of the steel plate temperature controller becomes the input value of the temperature controller.
  • the inner loop which is responsible for the control of the furnace is executed according to the slowly changing norm controller input value, and the actual noon follows the norm input value. Since the temperature of the steel sheet depends on the furnace temperature, it can be seen that the temperature change of the steel sheet also appears very slowly.
  • the temperature of the steel sheet is feedback controlled according to the responsiveness of the steel sheet temperature control loop, which is very slow in response, and thus the steel sheet temperature following speed is very slow, resulting in excessive length of defective products that do not meet the target steel sheet temperature. There is a problem.
  • the operator changes the furnace manually based on the experience, and indirectly adjusts the target temperature of the steel sheet by controlling the furnace having a relatively quick response to control.
  • the temperature hit ratio is significantly lower than the target temperature and a separate operator is assigned to manually adjust the temperature of the steel sheet.
  • the present invention has been made to solve such a problem
  • the object of the present invention is to apply the responsiveness to the furnace control loop fast response to quickly change the furnace temperature once the temperature of the steel sheet close to the target steel plate temperature
  • the steady state error with respect to the temperature of the steel sheet generated at this time is to provide a technique that can easily control the temperature of the steel sheet by controlling through a steel sheet temperature control loop having a slow response.
  • a behavior prediction model unit 10 for predicting and calculating in real time a target furnace temperature corresponding to the input target steel plate temperature value
  • a high-bandwidth inner loop control module 18 for controlling the temperature of the steel sheet 7 by controlling the internal temperature of the annealing furnace 16 by receiving a predicted value of the furnace;
  • It provides a steel sheet temperature control system including a low-bandwidth outer loop control module 20 for controlling the temperature of the steel sheet (7) by controlling the steady state error occurred relative to the target steel sheet temperature.
  • step (S50) is the temperature value of the target steel sheet 7 is input to the steel sheet temperature input unit 14;
  • An internal loop control module 18 receiving the predicted value of the furnace and controlling the internal temperature of the annealing furnace 16 to primarily control the temperature of the steel sheet 7 (S110); And
  • It provides a steel sheet temperature control method comprising the step (S120) of controlling the temperature of the steel sheet (7) by controlling the steady state error compared to the target steel sheet temperature by the outer loop control module 20.
  • the steel sheet temperature control system and method of the continuous annealing furnace according to an embodiment of the present invention are predicted by constructing a multivariate control system based on two input values such as a target steel sheet temperature input value and a target furnace input value.
  • the responsiveness is applied to the fast-response temperature control loop to quickly change the temperature, and once the temperature of the steel sheet approaches the target steel temperature, the steady-state error with respect to the temperature of the steel sheet generated at this time is the slow-response steel temperature control loop.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional steel sheet temperature control block diagram.
  • FIG. 2 is a graph showing a steel sheet temperature control response process by the steel sheet temperature control method shown in FIG.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a section configuration of a continuous annealing furnace according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a steel sheet temperature automatic control block diagram of the continuous annealing furnace shown in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing a temperature setting pattern of the steel sheet for each section of the continuous annealing furnace shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 (a) is a diagram schematically showing a steel plate temperature-heat behavior prediction model in a radiant heating zone of the continuous annealing furnace shown in FIG. 4, and FIG. 6 (b) is a diagram showing a heat transfer model in a gas cooling zone. .
  • FIG. 7 is a graph showing a steel sheet temperature control response process by the steel sheet temperature control method of the continuous annealing furnace shown in FIG.
  • FIG. 8 is a flow chart showing a method for controlling the temperature of the steel sheet of the continuous annealing furnace according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a structure of a behavior prediction model unit illustrated in FIG. 4.
  • the continuous annealing furnace 16 is largely composed of a heating stand and a cooling stand, and in detail, the heating stand is divided into a preheating stand (PHS), a heating stand (HS) and a cracking stand (SS) and cooled.
  • the stand is divided into slow cooling stage (SCS), quenching stage (RCS), overageing stage (OAS) and final cooling stage (FCS).
  • the heat treatment is performed along the steel plate temperature pattern which is set constant according to the above.
  • the heating source 9 is installed around the steel plate 7 is transported to form a furnace, and the steel sheet 7 is heated by physical phenomena such as radiation and natural convection while the steel sheet 7 moves between the heating sources. do.
  • FIG. 4 is a block diagram of a steel plate temperature control system proposed by the present invention.
  • the steel sheet temperature control system of the present invention is designed to respond quickly to changes in operating conditions by applying an adaptive control technique, and the steel sheet (7) in real time through the analysis of the steel sheet temperature-temperature behavior prediction model (6). It is an adaptive control method of predicting and calculating a target furnace temperature corresponding to the temperature of) and separately inputting it to the furnace controller 12.
  • the steel plate temperature control system of the present invention comprises: a steel plate temperature input unit 14 into which a temperature value of the target steel sheet 7 is input; A behavior prediction model unit 10 for predicting and calculating in real time a target furnace temperature corresponding to the input target steel plate temperature value; A high-bandwidth inner loop control module 18 for controlling the temperature of the steel sheet 7 by controlling the internal temperature of the annealing furnace 16 by receiving a predicted value of the furnace; It includes a low-bandwidth outer loop control module 20 for controlling the temperature of the steel sheet (7) by controlling the steady state error occurred relative to the target steel plate temperature.
  • the steel plate temperature input part 14 receives the temperature of the target steel plate 7. That is, various steel sheets 7 are produced according to the operating conditions, and a target temperature suitable for each steel sheet 7 may be input through the input unit.
  • the input unit may be in various forms. For example, the input unit may be automatically input by receiving from an upper integrated operation controller, or the operator may be manually input through a driving PC terminal keyboard.
  • the behavior prediction model unit 10 predicts and calculates a furnace temperature suitable for the input target steel plate temperature.
  • the behavior prediction model unit 10 executes analysis of the steel plate temperature-temperature behavior prediction model in real time to calculate a predicted target furnace suitable for the change, and according to the target furnace, the furnace controller 12 ), It is possible to quickly follow the target temperature of the steel sheet 7 as a result of the quick response characteristics of the temperature controller.
  • the behavior predictive model unit 10 includes a microprocessor that can be computerized with a computer CPU, and includes a target temperature change of the steel sheet 7, a change in feed rate of the steel sheet 7, and a steel sheet 7. Even if the size or the cross-sectional area of the ⁇ is changed, it is possible to accurately predict the furnace temperature corresponding to the target temperature of the steel sheet 7.
  • the behavior prediction model unit 10 includes physical property values such as static pressure specific heat, thickness, material, and component content of the steel sheet 7 and the steel sheet 7 passing through the annealing furnace 16.
  • An input module 32 for receiving a speed and an internal temperature;
  • a storage module 34 in which the physical property values of the steel sheet 7, data such as a radiation coefficient, Stefan Boltzmann constant, and equations are stored;
  • An arithmetic module 36 for predicting and predicting a target noon based on the data input by the input module 32 and the data withdrawn from the storage module 34; It includes an output module 38 for transmitting the value calculated by the calculation module 36 to the inner loop and the outer loop control module.
  • the input module 32 receives a physical property value according to the type of steel sheet. For example, the static pressure specific heat, thickness, material, and carbon content of the steel sheet.
  • calculation module 36 may calculate the target furnace temperature by using the mounted steel plate temperature-temperature behavior prediction model.
  • FIG. 6 is a view schematically showing a steel sheet temperature-temperature behavior prediction model of the continuous annealing furnace 16.
  • the sum of the amount of heat (q x ) introduced into the volume and the amount of heat (Q) introduced into the volume of a constant minute length (dx) with respect to the control volume (model analysis region) of the steel sheet 7 is the amount of heat flowing out of the volume ( q x + dx ). This is expressed as a formula mounted on the calculation module 36 as follows.
  • T is the temperature of the steel sheet relative to the feed direction of the steel sheet
  • x is the distance in the longitudinal direction of the steel sheet
  • Cp Static pressure specific heat of steel sheet (varies with temperature)
  • V feed rate in the annealing furnace of the steel sheet
  • t thickness of the steel sheet
  • T ⁇ internal temperature of the annealing furnace
  • ⁇ radiation factor
  • the furnace temperature of the annealing furnace is predicted in real time for any operating condition. At this time, the difference between the predicted temperature value and the actual temperature value can be removed by appropriately adjusting the radiation coefficient ⁇ .
  • the radiation coefficient ⁇ varies slightly depending on the design of the annealing furnace, and is generally between 0.22 and 0.26. In the steel sheet temperature-temperature behavior prediction model of the continuous annealing furnace 16, the radiation coefficient ⁇ is calculated using one operation record value for a given annealing furnace.
  • the inner loop control module 18 controls the internal temperature of the annealing furnace 16 to achieve the target value of the furnace calculated by the behavior prediction model unit 10.
  • the internal loop control module 18 is connected to the furnace controller 12 for controlling the temperature of the annealing furnace 16, the air-fuel ratio controller 24, and the burner 26 to target the internal temperature of the annealing furnace 16. Control to follow.
  • the furnace controller 12 is for matching the temperature in the furnace with the input target furnace value, and interlocks with the air-fuel ratio controller 24 and the burner 26.
  • the air-fuel ratio controller 24 performs a function of optimally controlling the ratio of the flow rate of fuel required for heating the annealing furnace and the flow rate of air used for combustion of the fuel.
  • a plurality of burners 26 are arranged inside the annealing furnace 16, and the heat is raised to raise the temperature inside the furnace.
  • Such burners 26 may be controlled by the furnace controller 12 and the air-fuel ratio controller 24 to follow the target temperature.
  • the inner loop control module 18 controls the temperature in the annealing furnace 16 to meet the target furnace temperature.
  • the inner loop control module 18 for quick response control was used, wherein the steel sheet 7 passed through the annealing furnace 16.
  • An error may occur between the temperature output value actually obtained from the target steel plate temperature and the target steel plate temperature.
  • the normal error may be controlled by the external loop control module 20 for controlling the steel plate temperature.
  • the output temperature value of the actual steel plate 7 is obtained from the temperature sensor which is arrange
  • the external loop control module 20 may be controlled through the steel plate temperature controller 22.
  • Figure 7 is a graph schematically showing the control behavior and responsiveness to the steel sheet temperature and furnace temperature according to the present invention.
  • the changed target steel sheet temperature is input to the steel sheet temperature control loop, and the steel sheet temperature-temperature behavior prediction model analysis is executed in real time to predict the changed steel sheet temperature.
  • the target target value is separately input to the inner control loop, the inner control loop.
  • a relatively fast responsive furnace control loop is executed for this input value and the combustion system is activated so that the actual furnace follows the target furnace.
  • the temperature of the steel sheet 7 also changes rapidly according to the rapidly changing nominal output value (actual value).
  • the steel sheet temperature change rate is about 20 times faster than the conventional steel sheet temperature control method.
  • the horizontal axis represents the section of the steel sheet 7 and the vertical axis represents the temperature.
  • the initial steel sheet temperature is 30 ° C, it passes through 150 ° C of the preheating zone (PHS) section and rises to 730-850 ° C which is the final annealing temperature in the heating zone (HS) section.
  • PHS preheating zone
  • the annealing temperature is maintained at 730-850 ° C. in the crack zone SS, gradually cooled to about 680 ° C. in the slow cooling zone SSC, and is rapidly cooled to 400 ° C. in the quench zone RCS.
  • the temperature is maintained at 400 ° C and then cooled to 60 ° C in the final cooling zone (FCS).
  • the method for controlling the steel sheet temperature includes the step (S50) of inputting the temperature value of the target steel sheet 7 to the steel sheet temperature input unit 14; Calculating and predicting, in real time, the target furnace temperature corresponding to the input target steel plate temperature value by the behavior prediction model unit 10 (S100); An internal loop control module 18 receiving the predicted value of the furnace and controlling the internal temperature of the annealing furnace 16 to primarily control the temperature of the steel sheet 7 (S110); And controlling the temperature of the steel sheet 7 secondly by controlling the steady state error occurring relative to the target steel sheet temperature by the external loop control module 20 (S120).
  • the inner loop control module 18 applies the sum of the target temperature predicted by the behavior prediction model unit 10 and the output value of the steel plate temperature controller to the temperature controller 12 as the final temperature input value.
  • the inner loop control module 18 controls the temperature in the annealing furnace 16 to meet the target furnace temperature.
  • an internal loop control module 18 for fast response control was used, and at this time, the steel sheet 7 passed through the annealing furnace 16.
  • An error may occur between the actually obtained temperature output value and the target steel plate temperature, and this normal error may be controlled by the external loop control module 20 for controlling the steel plate temperature.
  • the output temperature value of the actual steel plate 7 is obtained from the temperature sensor which is arrange
  • the external loop control module 20 may be controlled through the steel plate temperature controller 22.
  • the behavior prediction model unit 10 predicts and calculates the target furnace temperature corresponding to the input target steel plate temperature value in real time.
  • T is the temperature of the steel sheet relative to the feed direction of the steel sheet
  • x is the distance in the longitudinal direction of the steel sheet
  • Cp Static pressure specific heat of steel sheet (varies with temperature)
  • V feed rate in the annealing furnace of the steel sheet
  • t thickness of the steel sheet
  • T ⁇ internal temperature of the annealing furnace
  • ⁇ radiation factor
  • the furnace temperature of the annealing furnace is predicted in real time for any operating condition. At this time, the difference between the predicted temperature value and the actual temperature value can be removed by appropriately adjusting the radiation coefficient ⁇ .
  • the radiation coefficient ⁇ varies slightly depending on the design of the annealing furnace, and is generally between 0.22 and 0.26. In the steel sheet temperature-temperature behavior prediction model of the continuous annealing furnace 16, the radiation coefficient ⁇ is calculated using one operation record value for a given annealing furnace.
  • the present invention relates to a steel sheet temperature pattern control system and method of the continuous annealing line, by configuring a multi-variable control system by two input values, such as the target steel plate temperature input value and the target furnace temperature input value to quickly control the temperature of the steel sheet
  • a multi-variable control system by configuring a multi-variable control system by two input values, such as the target steel plate temperature input value and the target furnace temperature input value to quickly control the temperature of the steel sheet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 연속 소둔로의 강판온도 제어시스템에 관한 것이다. 그러한 강판 온도 제어시스템은 목표하는 강판(7)의 온도값이 입력되는 강판 온도 입력부(14)와; 입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 실시간으로 예측 산출하는 거동 예측모델부(10)와; 노온의 예측값을 입력받아 소둔로(16)의 내부 온도를 제어하여 1차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 고대역폭 내부루프 제어모듈(18)과; 그리고 목표 강판 온도 대비 발생한 정상상태 오차를 제어함으로써 2차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 저대역폭 외부루프 제어모듈(20)을 포함한다.

Description

연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법
본 발명은 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목표 강판 온도 입력치와 목표 노온 입력치 등 두개의 입력치에 의하여 다변수 제어시스템을 구성함으로써 예측된 노온을 먼저 응답성이 빠른 노온 제어 루프에 인가하여 빠르게 노온을 변경시켜 일단 강판의 온도를 목표 강판 온도에 근접하게 도달시킨 후 이때 발생한 강판의 온도에 대한 정상 상태 오차는 응답성이 느린 강판 온도 제어 루프를 통하여 제어하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 연속 소둔로는 상온 또는 저온의 금속 재질의 띠 형태의 판에 대하여 소정의 온도 스케쥴에 따라 승온시키고 또한 냉각하여 원하는 재질 특성을 얻도록 하는 열처리 공정이 이루어지는 장치이다.
이러한 연속 소둔로는 크게 가열대와 냉각대로 구분되며, 가열대에는 예열대(Pre Heating Section), 가열대(Heating Section), 균열대(Soaking Section) 로 구분되며, 냉각대는 서냉대(Slow Cooling Section), 급냉대(Rapid Cooling Secion), 과시효대(OAS)와, 냉각대(Final Cooling Section)로 구분된다.
이와 같은 복수 개의 섹션들로 구성된 연속 소둔로에 저온의 금속 띠가 소둔로 내로 진입하여 이송되면서 노내 설치된 가열장치에 의해 점차적으로 승온된다.
금속 띠에 대하여 소정의 온도 스케쥴을 따라 승온시키는 경우, 금속 띠의 크기 또는 생산량이 커짐에 따라 금속 띠의 노내 이송 속도가 빨라지게 되는데, 이러한 공정을 만족시키기 위한 연속 소둔로의 길이가 결정된다.
현재 연속 소둔 설비에 있어서, 연속 소둔로 특성상 강판의 온도 변화를 신속하게 따를 수 있도록 가열 장치를 설치하는 것은 가열 장치의 특성 및 용량상 불가피하게 제한된다. 따라서 장치적인 측면에서 강판의 온도를 신속하게 변경하는 것이 곤란하며, 제어적인 측면에서 보면 온도 제어 응답성이 매우 느리다.
그리고, 제어 시스템 설계상 원리적으로 강판의 온도를 추종시키도록 구성되는 노온(소둔로 온도) 제어기 및 강판 온도 제어기의 응답성도 매우 느리게 설정된다.
따라서, 조업조건이 변경되는 경우에 있어서 강판 온도 제어기의 응답성이 매우 느리기 때문에 목표 강판 온도에 도달하는 시간이 길어진다.
이러한 종래의 강판 온도 제어 시스템의 일 예가 도 1에 도시되는 바, 강판 온도 제어 루프와 노온 제어 루프로 구성되어 있으며, 목표 강판 온도가 인가되어 강판 온도 측정기의 측정값을 피이드백 받아 제어하는 단일 입력 - 단일 출력 제어방식이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 강판 온도 제어 방법에 의한 강판 온도 및 노온에 대한 제어 거동 및 응답성을 도식적으로 나타낸 것이다.
소둔로의 가열 장치 특성 및 열용량에 제한이 있으므로 열관성이 큰 소둔로에서의 온도 제어 응답성을 크게 설계하지 못하므로 결과적으로 강판의 목표 온도에 대하여 강판의 온도 실적치가 매우 느리게 추종하는 것을 볼 수 있다.
조업 중 임의의 시점에서 강판의 목표온도가 변경되는 경우, 실제 강판의 온도는 매우 느리게 변화하므로 강판 온도 제어기의 출력치 또한 매우 작으며 느리게 변화한다. 이때 강판 온도 제어기의 출력치는 노온 제어기의 입력치가 된다. 이와 같이 느리게 변화하는 노온 제어기 입력치에 따라 노온 제어를 담당하는 내부 루프가 실행되며 실제 노온이 노온 입력치를 따라 추종하게 된다. 강판의 온도는 노온에 따라 좌우되므로 결과적으로 강판의 온도 변화도 매우 느리게 나타나는 것을 알 수 있다.
이 방법은 응답 속도가 매우 느린 강판 온도 제어 루프의 응답성에 따라 강판의 온도가 피이드백 제어되므로 강판 온도 추종 속도가 매우 느리며, 이에 따라 목표 강판의 온도를 맞추지 못한 불량 제품의 길이가 과도하게 발생하는 문제점이 있다.
또한, 현장에서 조업자가 경험을 바탕으로 임의적으로 수동으로 노온을 변경해 가면서, 상대적으로 제어응답성이 빠른 노온을 제어함으로써 간접적으로 강판의 목표 온도를 맞추는 방식도 사용되고 있는 바, 이러한 방식의 경우 강판의 목표 온도 대비 온도 적중률이 매우 저하되고 또한 별도의 조업자가 배정되어 강판의 온도를 수동으로 조절하여야 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 응답성이 빠른 노온 제어 루프에 인가하여 빠르게 노온을 변경시켜 일단 강판의 온도를 목표 강판 온도에 근접하게 도달시킨 후 이때 발생한 강판의 온도에 대한 정상 상태 오차는 응답성이 느린 강판 온도 제어 루프를 통하여 제어함으로써 강판의 온도를 용이하게 제어할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는,
목표하는 강판(7)의 온도값이 입력되는 강판 온도 입력부(14)와;
입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 실시간으로 예측 산출하는 거동 예측모델부(10)와;
노온의 예측값을 입력받아 소둔로(16)의 내부 온도를 제어하여 1차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 고대역폭의 내부루프 제어모듈(18)과; 그리고
목표 강판 온도 대비 발생한 정상상태 오차를 제어함으로써 2차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 저대역폭의 외부루프 제어모듈(20)을 포함하는 강판 온도 제어시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는, 목표하는 강판(7)의 온도값이 강판 온도 입력부(14)에 입력되는 단계(S50)와;
입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 거동 예측모델부(10)에 의하여 실시간으로 예측 산출하는 단계(S100)와;
내부루프 제어모듈(18)이 노온의 예측값을 입력받아 소둔로(16)의 내부 온도를 제어하여 1차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 단계(S110)와; 그리고
외부루프 제어모듈(20)에 의하여 목표 강판 온도 대비 발생한 정상상태 오차를 제어함으로써 2차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 단계(S120)를 포함하는 강판 온도 제어방법을 제공한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 소둔로의 강판 온도 제어 시스템 및 방법은 목표 강판 온도 입력치와 목표 노온 입력치 등 두개의 입력치에 의하여 다변수 제어시스템을 구성함으로써 예측된 노온을 먼저 응답성이 빠른 노온 제어 루프에 인가하여 빠르게 노온을 변경시켜 일단 강판의 온도를 목표 강판 온도에 근접하게 도달시킨 후 이때 발생한 강판의 온도에 대한 정상 상태 오차는 응답성이 느린 강판 온도 제어 루프를 통하여 용이하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 강판 온도 제어 블록 선도를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 강판 온도 제어 방법에 의한 강판 온도 제어 응답과정을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속소둔로의 섹션구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 연속 소둔로의 강판 온도 자동 제어 블록 선도를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 연속 소둔로의 섹션별 강판의 온도 설정 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 6(a)은 도 4에 도시된 연속 소둔로의 복사 가열대에서의 강판온도-노온거동 예측모델을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 6(b)는 가스 냉각대에서의 열전달 모델을 보여주는 도면이다.
도 7 는 도 4에 도시된 연속 소둔로의 강판 온도 제어 방법에 의한 강판 온도 제어 응답과정을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 다른 연속 소둔로의 강판 온도 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 9는 도 4에 도시된 거동 예측모델부의 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템을 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명한다.
도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 연속 소둔로(16)는 크게 가열대와 냉각대로 구성되며, 세부적으로 가열대는 예열대(PHS) 와 가열대(HS) 그리고 균열대(SS) 로 구분하고 냉각대는 서냉대(SCS), 급냉대(RCS), 과시효대(OAS) 및 최종냉각대(FCS)로 구분한다.
연속 소둔로(16)의 선행 공정인 압연공정에서 압연된 강판(7)은 압연시 수반된 경화된 물성을 지니고 있으므로 그 상태로 강판(7)을 가공하여 사용하기 곤란하다.
따라서 강판(7)의 소정의 기계적 물성을 확보하기 위하여 압연된 강판(7)을 연속 소둔로(16)를 통하여 도 3에 나타낸 바와 같이 강판(7)의 종류별로 소둔로(16)의 각 섹션에 따라 일정하게 설정된 강판 온도 패턴을 따라 열처리를 행한다.
즉, 강판(7)이 이송되는 주변에 가열원(9)이 설치되어 노온이 형성되며, 강판(7)이 가열원 사이를 이동하면서 복사 및 자연 대류 등 물리적 현상에 의하여 강판(7)이 가열된다.
도 4에는 본 발명이 제안하는 강판 온도 제어 시스템의 블록 선도가 도시된다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 강판 온도 제어 시스템은 적응 제어 기법을 적용함으로써 조업조건 변화에 신속하게 응답할 수 있도록 고안된 것으로서, 강판 온도-노온 거동 예측모델(6) 해석을 통하여 실시간으로 강판(7)의 온도에 부합되는 목표 노온을 예측 산정하여 노온 제어기(12)에 별도로 입력하는 적응제어 방식이다.
보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 강판 온도 제어시스템은 목표하는 강판(7)의 온도값이 입력되는 강판 온도 입력부(14)와; 입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 실시간으로 예측 산출하는 거동 예측모델부(10)와; 노온의 예측값을 입력받아 소둔로(16)의 내부 온도를 제어하여 1차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 고대역폭의 내부루프 제어모듈(18)과; 목표 강판 온도 대비 발생한 정상상태 오차를 제어함으로써 2차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 저대역폭의 외부루프 제어모듈(20)을 포함한다.
보다 상세하게 설명하면, 강판 온도 입력부(14)는 목표로 하는 강판(7)의 온도를 입력받는다. 즉, 조업조건에 따라 다양한 강판(7)이 생산되는 바, 각각의 강판(7)에 적합한 목표 온도가 입력부를 통하여 입력될 수 있다. 이러한 입력부는 다양한 형태가 가능하며, 예를 들면 상위 통합 조업 컨트롤러로부터 전송받아 자동으로 입력될 수도 있고, 조업자가 수동으로 운전용 PC 단말기 키보드를 통하여 입력될 수도 있다.
상기 거동 예측모델부(10)는 입력된 목표 강판 온도에 적합한 노온을 예측 산출하게 된다.
이러한 거동 예측 모델부(10)는 조업 조건이 변경될 때, 강판 온도-노온 거동 예측 모델 해석을 실시간으로 실행하여 그 변화에 알맞은 예측된 목표 노온을 산출하고, 이 목표 노온에 따라 노온 제어기(12)를 제어함으로써 노온제어기의 빠른 응답 특성에 의하여 결과적으로 강판(7)의 목표 온도에 신속하게 추종시킬 수 있다.
이러한 노온 예측을 위한 강판 온도-노온 거동 예측모델의 실시간 실행을 위하여 필요한 고속 연산 용도의 전용 전산장치를 사용하도록 하며 이 장치는 기존 설비의 제어시스템에 외장형으로 설치가 가능하다.
상기 거동 예측모델부(10)는 컴퓨터의 CPU가 구비되어 전산 처리가 될 수 있는 마이크로 프로세스 등을 포함하며, 강판(7)의 목표온도 변화, 강판(7)의 이송 속도 변화, 그리고 강판(7)의 크기 또는 단면적이 변화하는 경우에도 강판(7)의 목표 온도에 부합하는 노온을 정확하게 예측할 수 있다.
이러한 거동 예측 모델부(10)는 도 9에 도시된 바와 같이, 강판(7)의 정압비열, 두께, 재질, 성분함량 등의 물성값과, 소둔로(16) 내부를 통과하는 강판(7)의 속도 및 내부 온도를 입력받는 입력모듈(32)과; 강판(7)의 물성값과, 복사형상계수, 스테판볼츠만 상수, 수식 등의 데이터가 저장된 저장모듈(34)과; 입력모듈(32)에 의하여 입력된 데이터와 저장모듈(34)로부터 인출된 데이터에 의하여 목표 노온을 예측 산출하는 연산모듈(36)과; 연산모듈(36)에 의하여 연산된 값을 내부루프 및 외부루프 제어모듈에 전송하는 출력모듈(38)을 포함한다.
상기 입력모듈(32)은 강판의 종류에 따른 물성값을 입력받는다. 예를 들면, 강판의 정압비열, 두께, 재질, 탄소 함량 등을 의미한다.
그리고, 연산모듈(36)은 탑재된 강판온도-노온 거동 예측모델에 의하여 목표 노온을 산출할 수 있다.
즉, 도 6은 연속 소둔로(16)의 강판 온도-노온거동 예측모델을 개략적으로 보여주는 도면이다.
강판(7)의 컨트롤 볼륨(모델 해석 영역)에 대하여 볼륨 내부로 유입되는 열량(qx) 및 일정한 미소 길이(dx)의 볼륨에 투입되는 열량(Q)의 합은 볼륨 외부로 유출되는 열량(qx + dx)과 동일한다. 이를 연산모듈(36)에 탑재된 수식으로 나타내면 아래와 같다.
qx+dx = qx + Q -------- 수식 1
이로부터 에너지 보존법칙에 따라 다음과 같은 수식이 성립한다.
dt/dx=2/(ρ*Cp*V*t)*[h*(T∞-TS)+ρ*φ*(T∞ 4-TS 4)] --- 수식2
(여기서, T: 강판의 이송 방향에 대한 강판의 온도, x: 강판의 길이 방향의 거리
Cp: 강판의 정압비열 (온도에 따라 변화함)
V: 강판의 소둔노에서의 이송속도, t: 강판의 두께
h: 대류열전달 계수(상수) , T∞: 소둔노 내부 온도
σ: 스테판볼츠만 상수, φ: 복사형상계수, Ts: 강판 온도 )
여기서 φ (복사형상계수)는 소둔노의 설계형상에 결정되며, 일단 정해진 형상의 소둔노에 대하여 상수이다.
이 수식2로부터 임의의 조업 조건에 대하여 소둔노의 노온이 실시간으로 예측된다. 이때 예측된 노온값과 실제의 노온값과의 차이는 복사형상계수 φ를 적절하게 조절하여 제거할 수 있다. 복사형상계수 φ는 소둔노의 설계형상에 따라 약간 차이를 나타내는데 일반적으로 0.22 ~ 0.26 사이의 값이다. 연속 소둔로(16)의 강판 온도-노온거동 예측모델에 있어서, 복사형상계수 φ는 주어진 소둔노에 대하여 한차례의 조업실적치를 사용하여 산출되어 진다.
한편, 상기 내부루프 제어모듈(18)은 거동 예측모델부(10)에 의하여 산출된 노온의 목표값을 달성하기 위하여 소둔로(16)의 내부온도를 제어하게 된다.
이러한 내부루프 제어모듈(18)은 소둔로(16)의 온도를 제어하는 노온 제어기(12)와, 공연비 제어기(24)와, 버너(26)와 연결됨으로써 소둔로(16) 내부 온도를 목표 노온에 추종하도록 제어한다.
노온 제어기(12)는 노내부의 온도를 입력된 목표 노온값에 부합시키기 위한 것으로서, 공연비 제어기(24) 및 버너(26)와 연동한다.
공연비 제어기(24)는 소둔노의 가열에 필요한 연료의 유량 및 연료의 연소에 사용되는 공기의 유량의 비율을 최적으로 제어하는 기능을 수행한다.
그리고, 버너(26)는 소둔로(16) 내부에 다수개가 배치되고, 열을 발생시킴으로써 노내부의 온도를 상승시킨다. 이러한 버너(26)는 노온 제어기(12) 및 공연비 제어기(24)에 의하여 제어되어 목표로 하는 온도에 추종될 수 있다.
이와 같이 내부루프 제어모듈(18)은 소둔로(16) 내부의 온도를 제어함으로써 목표 노온에 부합시킨다.
상기한 바와 같이 강판(7)의 온도를 목표로 하는 온도에 신속하게 일치시키기 위하여 응답성이 빠른 노온 제어용 내부루프 제어모듈(18)을 사용하였으며, 이때 소둔로(16)를 통과한 강판(7)으로부터 실제로 얻어진 온도 출력값과 목표 강판 온도 사이에는 오차가 발생할 수 이는 바, 이러한 정상 오차는 강판 온도 제어용 외부루프 제어모듈(20)에 의하여 제어할 수 있다.
즉, 소둔로(16)의 출측에 배치되어 강판(7)의 온도를 측정하는 온도센서로부터 실제 강판(7)의 출력 온도값이 얻어지고, 이 출력 온도값은 목표 강판 온도값과 비교되며, 이 2개의 값에는 오차가 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 오차를 보상하기 위하여 외부루프 제어모듈(20)이 강판 온도제어기(22)를 통하여 제어할 수 있다.
한편, 도 7는 본 발명에 의한 강판 온도 및 노온에 대한 제어 거동 및 응답성을 도식적으로 나타낸 그래프이다.
임의 시점에서 강판(7)의 목표온도가 변경되는 경우, 강판 온도 제어루프에 변경된 목표 강판 온도가 입력됨과 동시에, 강판 온도-노온 거동 예측모델 해석을 실시간으로 실행하여, 변경된 강판 온도에 부합하도록 예측된 목표 노온값이 내부 루프인 노온 제어루프에 별도로 입력된다.
이 입력 값에 대하여 상대적으로 빠른 응답성을 지닌 노온 제어 루프가 실행되고 연소시스템이 작동되어 실제 노온이 목표 노온을 따라 빠르게 추종하게 된다.
따라서 빠르게 변화하는 노온 출력치(실적치)에 따라 강판(7)의 온도도 빠르게 변화하게 된다.
이때 강판 온도 변화 속도는 종래의 강판 온도 제어 방식과 비교하여 약 20 배 이상 빠르다.
한편, 도 5에는 연속 소둔로(16)의 섹션별 강판(7)의 온도 설정 패턴이 그래프에 의하여 도시된다.
도시된 바와 같이, 가로축은 강판(7)의 섹션을 나타내고 세로축은 온도를 나타낸다.
초기 강판 온도는 30℃인 경우, 예열대(PHS) 구간의 150℃를 통과하여 가열대(HS) 구간에서는 최종 소둔 온도인 730-850℃ 까지 상승하게 된다.
그리고 균열대(SS) 구간에서는 소둔 온도인 730-850℃를 유지하고, 서냉대(SCS)에서 680℃ 정도로 서서히 냉각되어 급냉대(RCS) 구간에서는 400℃까지 고속냉각된다.
또한 과시효대(OAS) 구간에서는 400℃를 유지한 후 최종냉각대(FCS) 구간에서 60℃까지 냉각된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 온도 제어방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 강판 온도제어방법은 목표하는 강판(7)의 온도값이 강판 온도 입력부(14)에 입력되는 단계(S50)와; 입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 거동 예측모델부(10)에 의하여 실시간으로 예측 산출하는 단계(S100)와; 내부루프 제어모듈(18)이 노온의 예측값을 입력받아 소둔로(16)의 내부 온도를 제어하여 1차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 단계(S110)와; 그리고 외부루프 제어모듈(20)에 의하여 목표 강판 온도 대비 발생한 정상상태 오차를 제어함으로써 2차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 단계(S120)를 포함한다.
내부루프 제어모듈(18)은 거동 예측모델부(10)에 의하여 예측된 목표 노온값과, 강판 온도제어기의 출력값을 합산한 값을 최종 노온 입력값으로 노온 제어기(12)에 인가한다.
이와 같이 내부루프 제어모듈(18)은 소둔로(16) 내부의 온도를 제어함으로써 목표 노온에 부합시킨다.
그리고, 강판(7)의 온도를 목표로 하는 온도에 신속하게 일치시키기 위하여 응답성이 빠른 노온 제어용 내부루프 제어모듈(18)을 사용하였으며, 이때 소둔로(16)를 통과한 강판(7)으로부터 실제로 얻어진 온도 출력값과 목표 강판 온도 사이에는 오차가 발생할 수 이는 바, 이러한 정상 오차는 강판 온도 제어용 외부루프 제어모듈(20)에 의하여 제어할 수 있다.
즉, 소둔로(16)의 출측에 배치되어 강판(7)의 온도를 측정하는 온도센서로부터 실제 강판(7)의 출력 온도값이 얻어지고, 이 출력 온도값은 목표 강판 온도값과 비교되며, 이 2개의 값에는 오차가 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 오차를 보상하기 위하여 외부루프 제어모듈(20)이 강판 온도제어기(22)를 통하여 제어할 수 있다.
또한, 목표 노온 예측 산출단계에서, 거동 예측모델부(10)는 입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 실시간으로 예측 산출한다.
즉, 강판(7)의 컨트롤 볼륨(모델 해석 영역)에 대하여 볼륨 내부로 유입되는 열량(qx) 및 일정한 미소 길이(dx)의 볼륨에 투입되는 열량(Q)의 합은 볼륨 외부로 유출되는 열량(qx+dx)과 동일한다. 이를 수식으로 나타내면 아래와 같다.
qx+dx = qx + Q -------- 수식 1
이로부터 에너지 보존법칙에 따라 다음과 같은 수식이 성립한다.
dt/dx=2/(ρ*Cp*V*t)*[h*(T∞-TS)+ρ*φ*(T∞ 4-TS 4)] -수식2
(여기서, T: 강판의 이송 방향에 대한 강판의 온도, x: 강판의 길이 방향의 거리
Cp: 강판의 정압비열 (온도에 따라 변화함)
V: 강판의 소둔노에서의 이송속도, t: 강판의 두께
h: 대류열전달 계수(상수) , T∞: 소둔노 내부 온도
σ: 스테판볼츠만 상수, φ: 복사형상계수, Ts: 강판 온도 )
여기서 φ (복사형상계수)는 소둔노의 설계형상에 결정되며, 일단 정해진 형상의 소둔노에 대하여 상수이다.
이 수식2로부터 임의의 조업 조건에 대하여 소둔노의 노온이 실시간으로 예측된다. 이때 예측된 노온값과 실제의 노온값과의 차이는 복사형상계수 φ를 적절하게 조절하여 제거할 수 있다. 복사형상계수 φ는 소둔노의 설계형상에 따라 약간 차이를 나타내는데 일반적으로 0.22 ~ 0.26 사이의 값이다. 연속 소둔로(16)의 강판 온도-노온거동 예측모델에 있어서, 복사형상계수 φ는 주어진 소둔노에 대하여 한차례의 조업실적치를 사용하여 산출되어 진다.
본 발명은 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 목표 강판 온도 입력치와 목표 노온 입력치 등 두개의 입력치에 의하여 다변수 제어시스템을 구성함으로써 강판의 온도를 신속하게 제어할 수 있는 기술로서 제철산업분야에 이용 가능성이 있다고 판단됨.

Claims (8)

  1. 목표하는 강판(7)의 온도값이 입력되는 강판 온도 입력부(14)와;
    입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 실시간으로 예측 산출하는 거동 예측모델부(10)와;
    노온의 예측값을 입력받아 소둔로(16)의 내부 온도를 제어하여 1차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 고대역폭 내부루프 제어모듈(18)과; 그리고
    목표 강판 온도 대비 발생한 정상상태 오차를 제어함으로써 2차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 저대역폭 외부루프 제어모듈(20)을 포함하는 강판 온도 제어시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    내부루프 제어모듈(18)은 소둔로(16)의 온도를 제어하는 노온 제어기(12)와, 공연비 제어기(24)와, 버너(26)와 연결됨으로써 소둔로(16) 내부 온도를 목표 노온에 추종하도록 제어하는 강판 온도 제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    내부루프 제어모듈(18)은 거동 예측모델부(10)에 의하여 예측된 목표 노온값과, 강판 온도제어기의 출력값을 합산한 값을 최종 노온 입력값으로 노온 제어기(12)에 인가하는 강판 온도 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    거동 예측 모델부(10)는 강판(7)의 물성값과, 소둔로(16) 내부를 통과하는 강판(7)의 속도 및 내부 온도를 입력받는 입력모듈(32)과; 강판(7)의 물성값과, 복사형상계수, 스테판볼츠만 상수, 수식 등의 데이터가 저장된 저장모듈(34)과; 입력모듈(32)에 의하여 입력된 데이터와 저장모듈(34)로부터 인출된 데이터에 의하여 목표 노온을 예측 산출하는 연산모듈(36)과; 연산모듈(36)에 의하여 연산된 값을 내부루프 및 외부루프 제어모듈에 전송하는 출력모듈(38)을 포함하는 강판 온도 제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    거동 예측모델부(10)는 입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 실시간으로 예측 산출하는 바,
    강판(7)의 컨트롤 볼륨(모델 해석 영역)에 대하여 볼륨 내부로 유입되는 열량(qx) 및 일정한 미소 길이(dx)의 볼륨에 투입되는 열량(Q)의 합은 볼륨 외부로 유출되는 열량(qx + dx)과 동일하므로 연산모듈에 의하여 아래 수식 1로 나타내고, 이로부터 에너지 보존법칙에 따라 아래의 수식 2가 성립하는 강판 온도 제어 시스템.
    qx + dx = qx + Q -------- 수식 1
    dt/dx=2/(ρ*Cp*V*t)*[h*(T∞-TS)+ρ*φ*(T∞ 4-TS 4)] ---수식2
    (여기서, T: 강판의 이송 방향에 대한 강판의 온도, x: 강판의 길이 방향의 거리
    Cp: 강판의 정압비열 (온도에 따라 변화함)
    V: 강판의 소둔노에서의 이송속도, t: 강판의 두께
    h: 대류열전달 계수(상수) , T∞: 소둔노 내부 온도
    σ: 스테판볼츠만 상수, φ: 복사형상계수, Ts: 강판 온도 )
  6. 목표하는 강판(7)의 온도값이 강판 온도 입력부(14)에 입력되는 단계(S50)와;
    입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 거동 예측모델부(10)에 의하여 실시간으로 예측 산출하는 단계(S100)와;
    내부루프 제어모듈(18)이 노온의 예측값을 입력받아 소둔로(16)의 내부 온도를 제어하여 1차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 단계(S110)와; 그리고
    외부루프 제어모듈(20)에 의하여 목표 강판 온도 대비 발생한 정상상태 오차를 제어함으로써 2차적으로 강판(7)의 온도를 조절하는 단계(S120)를 포함하는 강판 온도 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    내부루프 제어모듈(18)은 거동 예측모델부(10)에 의하여 예측된 목표 노온값과, 강판 온도제어기의 출력값을 합산한 값을 최종 노온 입력값으로 노온 제어기(12)에 인가하는 강판 온도 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    목표 노온 예측 산출단계에서, 거동 예측모델부(10)는 입력된 목표 강판 온도값에 부합하는 목표 노온을 실시간으로 예측 산출하는 바,
    강판(7)의 컨트롤 볼륨(모델 해석 영역)에 대하여 볼륨 내부로 유입되는 열량(qx) 및 일정한 미소 길이(dx)의 볼륨에 투입되는 열량(Q)의 합은 볼륨 외부로 유출되는 열량(qx + dx)과 동일하므로 아래 수식 1로 나타내고, 이로부터 에너지 보존법칙에 따라 아래의 수식 2가 성립하는 강판 온도 제어 방법.
    qx + dx = qx + Q -------- 수식 1
    dt/dx=2/(ρ*Cp*V*t)*[h*(T∞-TS)+ρ*φ*(T∞ 4-TS 4)]---수식2
    (여기서, T: 강판의 이송 방향에 대한 강판의 온도, x: 강판의 길이 방향의 거리
    Cp: 강판의 정압비열 (온도에 따라 변화함)
    V: 강판의 소둔노에서의 이송속도, t: 강판의 두께
    h: 대류열전달 계수(상수) , T∞: 소둔노 내부 온도
    σ: 스테판볼츠만 상수, φ: 복사형상계수, Ts: 강판 온도)
PCT/KR2016/015084 2016-12-22 2016-12-22 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법 WO2018117297A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680091842.XA CN110100141B (zh) 2016-12-22 2016-12-22 用于控制连续退火线中的钢板的温度图形的系统及方法
PCT/KR2016/015084 WO2018117297A1 (ko) 2016-12-22 2016-12-22 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법
KR1020170144595A KR101956365B1 (ko) 2016-12-22 2017-11-01 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2016/015084 WO2018117297A1 (ko) 2016-12-22 2016-12-22 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018117297A1 true WO2018117297A1 (ko) 2018-06-28

Family

ID=62627359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/015084 WO2018117297A1 (ko) 2016-12-22 2016-12-22 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101956365B1 (ko)
CN (1) CN110100141B (ko)
WO (1) WO2018117297A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113343378A (zh) * 2021-05-25 2021-09-03 北京航空航天大学 高空台空气管路系统气动特性计算方法和系统
CN114574686A (zh) * 2022-02-25 2022-06-03 北京科技大学 一种连退炉冷却段能效在线监测与诊断方法及系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110755755B (zh) * 2019-11-11 2021-05-28 哈尔滨工业大学（威海） 智能自学习激光功率控制系统及光热治疗系统
CN111154965B (zh) * 2020-01-06 2021-08-17 宝钢湛江钢铁有限公司 一种适用于连续退火机组快冷段带钢温度的计算方法
CN115747425B (zh) * 2022-11-21 2023-09-29 广州Jfe钢板有限公司 一种bh材生产的稳定方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010058298A (ko) * 1999-12-27 2001-07-05 이구택 연속소둔로의 목표판온 조정에 의한 판온제어 방법
JP2011157590A (ja) * 2010-02-01 2011-08-18 Nippon Steel Corp 連続焼鈍炉の板温制御装置および板温制御方法
JP2015040333A (ja) * 2013-08-22 2015-03-02 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼材の温度予測方法及び炉温制御方法、ならびに、鋼材の温度予測装置及び炉温制御装置
KR101648310B1 (ko) * 2015-06-19 2016-08-12 현대제철 주식회사 합금화 용융아연도금강판의 합금화 제어장치
JP2016172908A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 Ｊｆｅスチール株式会社 連続焼鈍炉における板温制御方法および装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04323324A (ja) * 1991-01-21 1992-11-12 Sumitomo Metal Ind Ltd 連続加熱炉における鋼板の温度制御方法
US6394888B1 (en) 1999-05-28 2002-05-28 Saint-Gobain Abrasive Technology Company Abrasive tools for grinding electronic components
CN100372950C (zh) * 2004-05-28 2008-03-05 上海宝信软件股份有限公司 一种控制带钢温度的方法
JP2011179035A (ja) 2010-02-26 2011-09-15 Jfe Steel Corp 連続焼鈍炉の板温制御方法及び連続焼鈍炉
JP6102650B2 (ja) 2013-09-17 2017-03-29 Ｊｆｅスチール株式会社 連続ラインにおける板温制御方法及び板温制御装置
CN106191411B (zh) * 2015-04-29 2018-01-30 宝山钢铁股份有限公司 一种用于厚钢板热处理的在炉时间控制方法
BR112018013742B1 (pt) * 2016-01-28 2021-08-31 Jfe Steel Corporation Equipamento de controle da temperatura de chapa de aço e método de controle da temperatura

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010058298A (ko) * 1999-12-27 2001-07-05 이구택 연속소둔로의 목표판온 조정에 의한 판온제어 방법
JP2011157590A (ja) * 2010-02-01 2011-08-18 Nippon Steel Corp 連続焼鈍炉の板温制御装置および板温制御方法
JP2015040333A (ja) * 2013-08-22 2015-03-02 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼材の温度予測方法及び炉温制御方法、ならびに、鋼材の温度予測装置及び炉温制御装置
JP2016172908A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 Ｊｆｅスチール株式会社 連続焼鈍炉における板温制御方法および装置
KR101648310B1 (ko) * 2015-06-19 2016-08-12 현대제철 주식회사 합금화 용융아연도금강판의 합금화 제어장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113343378A (zh) * 2021-05-25 2021-09-03 北京航空航天大学 高空台空气管路系统气动特性计算方法和系统
CN113343378B (zh) * 2021-05-25 2022-05-20 北京航空航天大学 高空台空气管路系统气动特性计算方法和系统
CN114574686A (zh) * 2022-02-25 2022-06-03 北京科技大学 一种连退炉冷却段能效在线监测与诊断方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110100141A (zh) 2019-08-06
KR20180073434A (ko) 2018-07-02
CN110100141B (zh) 2020-10-16
KR101956365B1 (ko) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018117297A1 (ko) 연속 소둔라인의 강판 온도 패턴 제어 시스템 및 방법
CA1135957A (en) Furnace temperature control
JP2013544969A (ja) 連続焼き鈍し炉の炉圧を制御するための方法及び装置
RU2691819C1 (ru) Устройство для регулирования температуры стального листа и способ регулирования температуры
van Ditzhuijzen et al. Identification and model predictive control of a slab reheating furnace
US4394121A (en) Method of controlling continuous reheating furnace
CN110160082A (zh) 一种燃料气燃烧控制方法、系统及装置
CN108083615A (zh) 玻璃窑炉冷却系统及延长玻璃窑炉使用寿命的方法
KR102119981B1 (ko) 연속 소둔로의 온도 제어 방법 및 장치
CN103146906A (zh) 一种步进梁式加热炉二级控制模型参数调控方法
US3841855A (en) Glass tempering control system
JP2564443B2 (ja) コークス炉の窯毎炉温制御方法
JP3537215B2 (ja) 加熱炉の温度制御装置
KR100757670B1 (ko) 소둔로 가열대에서의 판온도 제어방법
JP4258341B2 (ja) 鋼板長手方向の材質均一性に優れた高強度鋼板の製造方法
CN220597584U (zh) 能实现可控降温的台车式电加热热处理炉
JPS63307223A (ja) 連続焼鈍炉の板温制御における速度変更方法
Tang et al. Design of the Automatic Control System of Annealing Furnace
CN111822527B (zh) 一种模拟热轧后冷却过程的实验装置和方法
KR20010010082A (ko) 소재온도 제어를 위한 가열로내 분위기온도 설정방법
JP2759342B2 (ja) コークス炉焼成時間のばらつき低減方法
KR19980050631A (ko) 소둔로 가열대에서의 스트립 온도제어장치 및 방법
KR100775266B1 (ko) 소둔로 스트립의 트러블 방지장치
JPS5831372B2 (ja) 連続焼鈍方法
Sisoler et al. A linear control algorithm for a flat glass annealing lehr

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16924710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16924710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1