KR101626604B1 - Temperature estimating apparatus and method of steel sheet - Google Patents

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KR101626604B1
KR101626604B1 KR1020140183621A KR20140183621A KR101626604B1 KR 101626604 B1 KR101626604 B1 KR 101626604B1 KR 1020140183621 A KR1020140183621 A KR 1020140183621A KR 20140183621 A KR20140183621 A KR 20140183621A KR 101626604 B1 KR101626604 B1 KR 101626604B1
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plate
temperature
plate material
rti
rolling
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KR1020140183621A
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이중형
장제욱
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주식회사 포스코
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a device to predict a temperature of a panel comprises: a sensing part sensing panel information including a temperature of a panel, a moving speed of the panel, a temperature of cooling water, shape information of the panel, and property information of the panel; and a control part predicting a temperature change of the panel, occurring during a cooling procedure with cooling water from the temperature of a panel, a moving speed of the panel, the temperature of cooling water, and property information of the panel sensed by the sensing part, predicting a temperature change of the panel caused by thermal delivery during air-cooling and radiation procedures from the temperature of the panel and the shape information of the panel sensed by the sensing part, and predicting a temperature change, occurring between the panel and a roller during a rolling procedure with the roller, from the temperature of the panel, the moving speed of the panel, the shape information of the panel, the property information of the panel, and energy generated between the panel and the roller in order to calculate the temperature of the panel discharged through a hot rolling process. As such, the present invention is capable of accurately predicting the temperature of the panel.

Description

판재의 온도 예측 장치 및 방법 {TEMPERATURE ESTIMATING APPARATUS AND METHOD OF STEEL SHEET}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a device for predicting the temperature of a plate material,

본 발명은 판재의 온도 예측 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열간 압연 공정 중에서 판재의 온도를 예측할 수 있는 판재의 온도 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for predicting the temperature of a plate material, and more particularly, to an apparatus and method for predicting the temperature of a plate material in a hot rolling process.

열간 압연 공정 중에 판재는 매우 복잡한 냉각 및 가열 과정을 거치게 된다. 조압연(造壓延)된 판재는 마무리 압연 공정으로 이동하는 과정에서 공랭 및 복사, 스케일 제거 장치에 의한 수랭에 의한 냉각 과정을 거치게 된다. During the hot rolling process, the plate undergoes a very complicated cooling and heating process. The roughly rolled plate is subjected to a cooling process by air cooling by a cooling process by a cooling and descaling device during the process of moving to a finishing rolling process.

필요에 따라서는, 압연 공정에 구비되어 판재의 온도를 보존하기 위한 덮개 또는 판재의 온도를 균일하게 유지하기 위한 가열 장치에 의해 판재의 냉각 속도가 느려지거나 빨라지게 된다.If necessary, the cooling rate of the plate material may be slowed or accelerated by a heating device for maintaining the temperature of the lid or the plate material uniformly maintained in the rolling process for preserving the temperature of the plate material.

그리고 판재를 마무리 압연하는 과정에서 압연 롤러 사이에서 판재의 소성 변형에 의한 에너지, 판재와 압연 롤러 사이의 마찰에 의한 에너지, 및 압연 롤러로 전달되는 열전달량 등의 복합적인 작용에 의해 다양한 온도 변화 조건을 거친다. 또한, 압연 스탠드(30) 사이에서 수랭 또는 공랭에 의한 냉각 과정을 거치게 된다.In the process of finishing and rolling the sheet, the energy due to the plastic deformation of the sheet material between the rolling rollers, the energy due to the friction between the sheet material and the rolling roller, and the heat transfer amount transferred to the rolling roller, . Further, cooling is performed between the rolling stands 30 by water cooling or air cooling.

판재의 온도는 금속의 야금학적인 현상에 큰 영향을 미치므로, 제품의 질에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 금속의 다른 공정 조건을 설정하는 데도 영향을 미친다.The temperature of the sheet material has a great influence on the metallurgical phenomena of the metal, so it not only directly affects the quality of the product but also affects the setting of other process conditions of the metal.

열간 압연 공정을 통과한 판재의 온도를 계산하는 방법으로는 유한 요소법이 가장 정확한 방법으로 알려져 있다. 그러나 유한 요소법에 의한 해석은 많은 시간을 요구하기 때문에, 실제 열간 압연 현장에서 생산 공정에 직접 활용하기는 어려운 문제가 발생한다.The finite element method is known to be the most accurate method for calculating the temperature of the plate through the hot rolling process. However, since the analysis by the finite element method requires a lot of time, it is difficult to directly use it in the production process at the actual hot rolling site.

대한민국 공개특허공보 제10-1998-0044180호(1998.09.05. 공개)Korean Patent Publication No. 10-1998-0044180 (published on September 5, 1998)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열간 압연 공정을 통과한 판재의 온도를 정확히 예측할 수 있는 판재의 온도 예측 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for predicting the temperature of a sheet material that can accurately predict the temperature of a sheet material that has passed through a hot rolling process.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 판재의 온도 예측 장치는 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 판재의 형상 정보, 및 판재의 물성 정보를 포함하는 판재 정보를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부에서 감지된 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 및 판재의 물성으로부터 냉각수에 의한 냉각 과정에서의 판재의 온도 변화를 예측하고, 상기 감지부에서 감지된 판재의 온도, 판재의 형상 정보로부터 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화를 예측하며, 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 판재의 형상 정보, 판재의 물성 정보, 및 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 에너지로부터 압연 롤러에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 온도 변화를 예측하여, 열간 압연 공정을 통해 배출되는 판재의 온도를 계산하는 제어부;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for predicting the temperature of a plate material, the apparatus including: a temperature sensor for detecting a temperature of the plate material, a temperature of the cooling water, A sensing unit for sensing a sensing signal; And a control unit for predicting a temperature change of the plate material during cooling by the cooling water from the temperature of the plate material, the moving speed of the plate material, the temperature of the cooling water, and the physical properties of the plate material sensed by the sensing unit, From the shape information of sheet material, it predicts the temperature change of sheet material by heat transfer in air cooling and radiation process, and estimates the temperature of sheet material, moving speed of sheet material, shape information of sheet material, information of sheet material property, And a control unit for estimating a temperature change occurring between the plate material and the rolling roller in the rolling process by the rolling roller and calculating the temperature of the plate material discharged through the hot rolling process.

상기 제어부는

Figure 112015087358876-pat00153
를 공정 조건에 따라 유한 요소 해석을 수행하고, 유한 요소 해석 결과와 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00154
를 이용하여 최소자승법을 통해
Figure 112015087358876-pat00155
를 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00156
에 대한 다변수 다항식의 형태로 수식 모델화할 수 있다.The control unit
Figure 112015087358876-pat00153
The finite element analysis is performed according to the process conditions, and the results of the finite element analysis and the dimensionless variables
Figure 112015087358876-pat00154
Using the least squares method
Figure 112015087358876-pat00155
A dimensionless variable
Figure 112015087358876-pat00156
Can be modeled in the form of multivariate polynomials.

상기 무차원 변수

Figure 112015087358876-pat00157
는
Figure 112015087358876-pat00158
의 관계를 가지며, 여기서, T1은 냉각 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, T2는 냉각 과정을 통과한 판재의 온도, hw는 냉각수의 열전달 계수,
Figure 112015087358876-pat00007
는 판재의 열용량, V는 판재의 이동 속도, H는 판재의 두께, k는 열전도 계수, L은 판재의 길이, Tw는 냉각수의 온도일 수 있다.The dimensionless variable
Figure 112015087358876-pat00157
The
Figure 112015087358876-pat00158
Where T1 is the initial temperature of the plate flowing into the cooling process, T2 is the temperature of the plate passing through the cooling process, hw is the heat transfer coefficient of the cooling water,
Figure 112015087358876-pat00007
V is the moving speed of the plate material, H is the thickness of the plate material, k is the heat conduction coefficient, L is the length of the plate material, and Tw is the temperature of the cooling water.

상기 제어부는 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화(Tx))를

Figure 112014123421305-pat00008
의 수학식으로 계산하고, 여기서, T(x)는 판재의 길이(x)에 따른 판재의 온도, T1은 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, L은 판재의 길이, 및 A는 기울기 계수일 수 있다.Wherein the controller controls the temperature change (Tx) of the plate material due to heat transfer in the air cooling and radiating process
Figure 112014123421305-pat00008
T is the initial temperature of the sheet material flowing into the air cooling and radiating process, L is the length of the sheet material, and A is the temperature of the sheet material along the slope (x) Lt; / RTI >

상기 기울기 계수 A는 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도(T1), 공기의 온도(Tair), 공기의 열전달 계수(hair), 판재의 방사율 (

Figure 112014123421305-pat00009
), 슈테판 볼츠만 상수(
Figure 112014123421305-pat00010
), 판재의 이동 속도(V), 판재의 두께(H), 판재의 길이(L), 열전도 계수(k), 및 판재의 열용량(
Figure 112014123421305-pat00011
)으로부터 결정될 수 있다.The slope coefficient A is calculated from the initial temperature T1 of the sheet material flowing into the air cooling and radiating process, the air temperature Tair, the heat transfer coefficient of air,
Figure 112014123421305-pat00009
), Stefan Boltzmann constant (
Figure 112014123421305-pat00010
The moving speed V of the plate material, the thickness H of the plate material, the length L of the plate material, the thermal conductivity coefficient k and the heat capacity of the plate material
Figure 112014123421305-pat00011
). ≪ / RTI >

상기 기울기 계수는

Figure 112014123421305-pat00012
의 수학식으로부터 계산되고, 여기서, 무차원 변수 D는
Figure 112014123421305-pat00013
의 수학식으로부터 계산되며, 여기서, a와 b는 계수일 수 있다.The slope coefficient
Figure 112014123421305-pat00012
, Where the dimensionless variable D is calculated from equation
Figure 112014123421305-pat00013
, Where a and b may be coefficients.

상기 제어부는 압연 롤러에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 온도 변화(T2-T1)를

Figure 112014123421305-pat00014
의 수학식으로 계산하고, 여기서, T2는 압연 공정을 통과한 판재의 온도, T1은 압연 과정에 유입되는 판재의 온도, Pd는 판재의 소성 변형에 의한 에너지, Pf는 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지, Pr은 압연 롤러로 전달되는 열전달량,
Figure 112014123421305-pat00015
는 판재의 열용량, H2는 판재가 롤로 사이를 통과할 때의 두께, 및 V2는 판재가 압연 롤러 사이를 통과할 때의 이동 속도일 수 있다.(T2-T1) generated between the sheet material and the rolling roller in the rolling process by the rolling roller
Figure 112014123421305-pat00014
Where T2 is the temperature of the plate passed through the rolling process, T1 is the temperature of the plate flowing into the rolling process, Pd is the energy due to plastic deformation of the plate, Pf is the friction coefficient between the rolling roller and the plate, , Pr is the amount of heat transferred to the rolling roller,
Figure 112014123421305-pat00015
H2 is the thickness of the sheet when the sheet passes between the rollers, and V2 is the moving speed when the sheet material passes between the rolling rollers.

상기 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf)는

Figure 112014123421305-pat00016
의 수학식으로부터 결정되고, 여기서, P'는 이론적인 소성 변형 에너지, s는 형상 계수, r은 압하율, 및
Figure 112014123421305-pat00017
는 마찰 계수일 수 있다.The energy (Pf) due to the friction between the rolling roller and the plate material is
Figure 112014123421305-pat00016
Where P 'is the theoretical plastic strain energy, s is the shape factor, r is the reduction rate, and
Figure 112014123421305-pat00017
May be a coefficient of friction.

상기 형상 계수(s)는

Figure 112014123421305-pat00018
의 관계를 가지며, 여기서, ld는 압연 롤러와 판재의 접촉 길이, H1은 압연 롤러로 투입되는 판재의 두께, 및 H2는 압연 롤로를 통과한 판재의 두께일 수 있다.The shape coefficient (s)
Figure 112014123421305-pat00018
Where ld is the contact length between the rolling roller and the plate, H1 is the thickness of the plate to be fed into the rolling roller, and H2 is the thickness of the plate passed through the rolling roll.

상기 판재의 소성 변형에 의한 에너지(Pd)는

Figure 112014123421305-pat00019
의 수학식으로부터 결정되고, 여기서, P'는 이론적인 소성 변형 에너지, s는 형상 계수, r은 압하율, 및
Figure 112014123421305-pat00020
는 마찰 계수일 수 있다.The energy (Pd) due to the plastic deformation of the plate material is
Figure 112014123421305-pat00019
Where P 'is the theoretical plastic strain energy, s is the shape factor, r is the reduction rate, and
Figure 112014123421305-pat00020
May be a coefficient of friction.

압연 롤러로 전달되는 열전달량(Pr)은

Figure 112015087358876-pat00021
의 수학식으로부터 결정되고, 여기서,
Figure 112015087358876-pat00159
는 판재와 압연 롤러의 접촉 열전달계수, ld는 판재와 압연 롤러의 접촉 길이, Tw는 냉각수의 온도일 수 있다.The heat transfer amount Pr delivered to the rolling roller is
Figure 112015087358876-pat00021
, ≪ / RTI > where < RTI ID =
Figure 112015087358876-pat00159
Is the contact heat transfer coefficient between the plate and the rolling roller, ld is the contact length between the plate and the rolling roller, and Tw is the temperature of the cooling water.

본 발명의 다른 실시예에 의한 판재의 온도 예측 방법은 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 판재의 형상 정보, 및 판재의 물성 정보를 포함하는 판재 정보를 감지하는 단계; 감지된 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 및 판재의 물성으로부터 냉각수에 의한 냉각 과정에서의 판재의 온도 변화를 예측하는 단계; 감지된 판재의 온도, 판재의 형상 정보로부터 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화를 예측하는 단계; 및 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 판재의 형상 정보, 판재의 물성 정보, 및 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 에너지로부터 압연 롤러에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 온도 변화를 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for predicting a temperature of a plate material, comprising the steps of: sensing plate material information including a temperature of the plate material, a moving velocity of the plate material, a temperature of the cooling water, shape information of the plate material, Predicting a temperature change of the plate during cooling by the cooling water from the sensed temperature of the plate, the moving speed of the plate, the temperature of the cooling water, and the physical properties of the plate; Predicting the temperature change of the plate due to heat transfer in the air cooling and radiating process from the sensed temperature of the plate material and the shape information of the plate material; And predicts the temperature change occurring between the plate and the rolling roller in the rolling process by the rolling roller from the temperature of the plate material, the moving speed of the plate material, the shape information of the plate material, the physical property information of the plate material and the energy generated between the plate material and the rolling roller. The method comprising the steps of:

Figure 112015087358876-pat00160
를 공정 조건에 따라 유한 요소 해석을 수행하고, 유한 요소 해석 결과와 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00161
를 이용하여 최소자승법을 통해
Figure 112015087358876-pat00162
를 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00163
에 대한 다변수 다항식의 형태로 수식 모델화하고, 상기 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00164
는
Figure 112015087358876-pat00165
의 관계를 가지며, 여기서, T1은 냉각 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, T2는 냉각 과정을 통과한 판재의 온도, hw는 냉각수의 열전달 계수,
Figure 112015087358876-pat00029
는 판재의 열용량, V는 판재의 이동 속도, H는 판재의 두께, k는 열전도 계수, L은 판재의 길이, Tw는 냉각수의 온도일 수 있다.
Figure 112015087358876-pat00160
The finite element analysis is performed according to the process conditions, and the results of the finite element analysis and the dimensionless variables
Figure 112015087358876-pat00161
Using the least squares method
Figure 112015087358876-pat00162
A dimensionless variable
Figure 112015087358876-pat00163
Dimensional model, in the form of a multivariate polynomial for the non-dimensional variable
Figure 112015087358876-pat00164
The
Figure 112015087358876-pat00165
Where T1 is the initial temperature of the plate flowing into the cooling process, T2 is the temperature of the plate passing through the cooling process, hw is the heat transfer coefficient of the cooling water,
Figure 112015087358876-pat00029
V is the moving speed of the plate material, H is the thickness of the plate material, k is the heat conduction coefficient, L is the length of the plate material, and Tw is the temperature of the cooling water.

공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화(Tx)는

Figure 112014123421305-pat00030
의 수학식으로 계산되고, 여기서, T(x)는 판재의 길이(x)에 따른 판재의 온도, T1은 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, L은 판재의 길이, 및 A는 기울기 계수일 수 있다.The temperature change (Tx) of the plate due to heat transfer in the air cooling and radiation process is
Figure 112014123421305-pat00030
Where T is the temperature of the plate along the length (x) of the plate, T1 is the initial temperature of the plate entering the air cooling and radiating process, L is the length of the plate, and A is the slope Lt; / RTI >

상기 기울기 계수 A는 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도(T1), 공기의 온도(Tair), 공기의 열전달 계수(hair), 판재의 방사율 (

Figure 112014123421305-pat00031
), 슈테판 볼츠만 상수(
Figure 112014123421305-pat00032
), 판재의 이동 속도(V), 판재의 두께(H), 판재의 길이(L), 열전도 계수(k), 및 판재의 열용량(
Figure 112014123421305-pat00033
)으로부터 결정될 수 있다.The slope coefficient A is calculated from the initial temperature T1 of the sheet material flowing into the air cooling and radiating process, the air temperature Tair, the heat transfer coefficient of air,
Figure 112014123421305-pat00031
), Stefan Boltzmann constant (
Figure 112014123421305-pat00032
The moving speed V of the plate material, the thickness H of the plate material, the length L of the plate material, the thermal conductivity coefficient k and the heat capacity of the plate material
Figure 112014123421305-pat00033
). ≪ / RTI >

상기 기울기 계수는

Figure 112014123421305-pat00034
의 수학식으로부터 계산되고, 여기서, 무차원 변수 D는
Figure 112014123421305-pat00035
의 수학식으로부터 계산되며, a와 b는 계수일 수 있다.The slope coefficient
Figure 112014123421305-pat00034
, Where the dimensionless variable D is calculated from equation
Figure 112014123421305-pat00035
, And a and b may be coefficients.

압연 롤러에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 온도 변화(T2-T1)는

Figure 112014123421305-pat00036
의 수학식으로 계산되고, 여기서, T2는 압연 공정을 통과한 판재의 온도, T1은 압연 과정에 유입되는 판재의 온도, Pd는 판재의 소성 변형에 의한 에너지, Pf는 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지, Pr은 압연 롤러로 전달되는 열전달량,
Figure 112014123421305-pat00037
는 판재의 열용량, H2는 판재가 롤로 사이를 통과할 때의 두께, 및 V2는 판재가 압연 롤러 사이를 통과할 때의 이동 속도일 수 있다.The temperature change (T2-T1) occurring between the sheet material and the rolling roller in the rolling process by the rolling roller is
Figure 112014123421305-pat00036
Where T2 is the temperature of the plate passed through the rolling process, T1 is the temperature of the plate fed into the rolling process, Pd is the energy due to plastic deformation of the plate, Pf is the friction coefficient between the rolling roller and the plate , Pr is the amount of heat transferred to the rolling roller,
Figure 112014123421305-pat00037
H2 is the thickness of the sheet when the sheet passes between the rollers, and V2 is the moving speed when the sheet material passes between the rolling rollers.

상기 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf)는

Figure 112014123421305-pat00038
의 수학식으로부터 결정되고, 여기서, P'는 이론적인 소성 변형 에너지, s는 형상 계수, r은 압하율, 및
Figure 112014123421305-pat00039
는 마찰 계수일 수 있다.The energy (Pf) due to the friction between the rolling roller and the plate material is
Figure 112014123421305-pat00038
Where P 'is the theoretical plastic strain energy, s is the shape factor, r is the reduction rate, and
Figure 112014123421305-pat00039
May be a coefficient of friction.

상기 형상 계수(s)는

Figure 112014123421305-pat00040
의 관계를 가지며, 여기서, ld는 압연 롤러와 판재의 접촉 길이, H1은 압연 롤러로 투입되는 판재의 두께, 및 H2는 압연 롤로를 통과한 판재의 두께일 수 있다.The shape coefficient (s)
Figure 112014123421305-pat00040
Where ld is the contact length between the rolling roller and the plate, H1 is the thickness of the plate to be fed into the rolling roller, and H2 is the thickness of the plate passed through the rolling roll.

상기 판재의 소성 변형에 의한 에너지(Pd)는

Figure 112014123421305-pat00041
의 수학식으로부터 결정되고, 여기서, P'는 이론적인 소성 변형 에너지, s는 형상 계수, r은 압하율, 및
Figure 112014123421305-pat00042
는 마찰 계수일 수 있다.The energy (Pd) due to the plastic deformation of the plate material is
Figure 112014123421305-pat00041
Where P 'is the theoretical plastic strain energy, s is the shape factor, r is the reduction rate, and
Figure 112014123421305-pat00042
May be a coefficient of friction.

압연 롤러로 전달되는 열전달량(Pr)은

Figure 112015087358876-pat00043
의 수학식으로부터 결정되고, 여기서,
Figure 112015087358876-pat00166
는 판재와 압연 롤러의 접촉 열전달계수, ld는 판재와 압연 롤러의 접촉 길이, Tw는 냉각수의 온도일 수 있다.The heat transfer amount Pr delivered to the rolling roller is
Figure 112015087358876-pat00043
, ≪ / RTI > where < RTI ID =
Figure 112015087358876-pat00166
Is the contact heat transfer coefficient between the plate and the rolling roller, ld is the contact length between the plate and the rolling roller, and Tw is the temperature of the cooling water.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 판재의 온도 예측 장치 및 방법에 의하면, 열간 압연 공정에서 발생하는 여러 가지 원인에 의한 온도 변화를 예측하여 열간 압연 공정을 통과한 판재의 온도를 정확히 예측할 수 있다.
According to the apparatus and method for predicting the temperature of a plate according to the embodiment of the present invention as described above, it is possible to accurately predict the temperature of a plate through the hot rolling process by predicting the temperature change due to various causes in the hot rolling process have.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열간 압연 공정을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 판재의 온도 예측 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압연 스탠드 사이의 열전달 해석을 위한 유한 요소 격자 체계와 경계 조건을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수랭에 의한 판재의 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유한 요소 해석 결과와 수식 모델의 결과를 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유한 요소 해석 결과로부터 얻어진 공랭 및 복사 열전달 구간에서의 길이방향 x에 대한 판 두께 방향 평균 온도 분포 T(x)를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 공정 조건에서 해석된 유한 요소 결과로부터 유도된 A와 D의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유한 요소 해석 결과와 유도된 수식 모델의 결과를 비교한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 압연 롤러와 판재의 에너지 평형 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 압연의 가설 모드를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 압연 롤러 사이에서의 유한 요소 해석을 위한 격자 체계와 경계 조건을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유한 요소 해석 결과와 유도된 수식 모델의 결과를 비교한 도면이다.These drawings are for the purpose of describing an exemplary embodiment of the present invention, and therefore the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a conceptual view showing a hot rolling process according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing an apparatus for predicting the temperature of a plate according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a finite element lattice system and boundary conditions for a heat transfer analysis between rolling stands according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a temperature distribution of a plate material by water cooling according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph comparing the results of a finite element analysis and an equation model according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing an average temperature distribution T (x) in the thickness direction in the longitudinal direction x in the air-cooling and radiative heat transfer sections obtained from the finite element analysis result according to the embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating the relationship between A and D derived from the finite element results analyzed in various process conditions according to an embodiment of the present invention.
8 is a view comparing the results of the finite element analysis and the derived mathematical model according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an energy balance state between a rolling roller and a plate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a hypotensive mode of rolling according to an embodiment of the present invention. FIG.
11 is a diagram showing a lattice system and boundary conditions for finite element analysis between rolling rollers according to an embodiment of the present invention.
12 is a view comparing the results of the finite element analysis and the derived mathematical model according to the embodiment of the present invention.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: FIG. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. .

이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 판재의 온도 예측 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus for predicting the temperature of a plate according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열간 압연 공정을 도시한 개념도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 판재의 온도 예측 장치를 도시한 블록도이다.1 is a conceptual view showing a hot rolling process according to an embodiment of the present invention. And FIG. 2 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting the temperature of a plate according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 판재를 열간 압연 하는 과정에서 판재가 이동할 때, 공랭 및 복사 과정, 냉각수에 의한 수랭 과정, 압연 롤러(40)에 의한 압연 과정 등을 거치게 된다.As shown in FIG. 1, when the sheet material moves in the process of hot rolling the sheet material, it is subjected to air cooling and cooling process, water cooling process by cooling water, rolling process by the rolling roller 40, and the like.

이때, 공랭 및 복사 과정, 냉각수에 의한 수랭 과정, 압연 롤러(40)에 의한 압연 과정에서 판재의 온도가 변화한다.At this time, the temperature of the sheet material changes during the air cooling and cooling process, the water cooling process by cooling water, and the rolling process by the rolling roller 40.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 판재의 온도 예측 장치는 판재 정보를 감지하는 감지부(10)와, 상기 감지부(10)로부터 감지된 판재 정보로부터 열간 압연 공정을 통해 배출되는 판재의 온도를 계산하는 제어부(20)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the apparatus for predicting the temperature of a sheet according to an embodiment of the present invention includes a sensing unit 10 for sensing sheet material information, and a hot rolling process And a control unit 20 for calculating the temperature of the discharged sheet material.

상기 제어부(20)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 판재의 온도 예측 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.The controller 20 may be provided with one or more processors that operate according to the set program, and the set program is configured to perform each step of the method for predicting the temperature of the plate according to the embodiment of the present invention.

상기 감지부(10)에 의해 감지되는 판재 정보는 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 판재의 형상 정보, 및 판재의 물성 정보를 포함할 수 있다. 상기 감지부(10)에서 감지된 각종 판재 정보는 상기 제어부(20)로 제공된다. The plate material information sensed by the sensing unit 10 may include temperature of the plate material, moving speed of the plate material, temperature of the cooling water, shape information of the plate material, and physical property information of the plate material. The plate material information sensed by the sensing unit 10 is provided to the controller 20.

상기 제어부(20)는 상기 감지부(10)에서 감지된 각종 판재 정보로부터 냉각수에 의한 냉각 과정에서의 판재의 온도 변화, 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화, 및 압연 롤러(40)에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러(40) 사이에서 발생하는 온도 변화를 계산한다.The controller 20 controls the temperature of the plate material in the cooling process by the cooling water, the temperature of the plate material in the air cooling process during the air cooling process and the temperature of the plate material during the cooling process, The temperature change occurring between the sheet material and the rolling roller 40 is calculated.

이하에서는, 상기 감지부(10)를 통해 감지된 각종 판재 정보로부터 냉각수에 의한 냉각 과정에서의 판재의 온도 변화, 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화, 및 압연 롤러(40)에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러(40) 사이에서 발생하는 온도 변화를 계산하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, from the various plate material information sensed by the sensing unit 10, the temperature change of the plate material during the cooling process by the cooling water, the temperature change of the plate material by the heat transfer during the air cooling process and the cooling process by the rolling roller 40 A method of calculating the temperature change occurring between the plate material and the rolling roller 40 in the rolling process will be described in detail.

먼저, 냉각수에 의한 판재의 냉각 과정에서 발생하는 판재의 온도 변화를 계산하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.First, a method of calculating the temperature change of the plate material occurring during the cooling process of the plate material by cooling water will be described in detail.

판재를 열간 압연하는 과정에서 판재가 이동할 때, 또는 압연 스탠드(30) 사이에서 판재는 냉각수에 의해 냉각된다. 이때, 냉각수에 의한 냉각 과정에서 발생하는 판재의 온도 변화는 다음의 관계를 가진다.The plate material is cooled by the cooling water when the plate material moves in the course of hot rolling the plate material or between the rolling stands 30. At this time, the temperature change of the plate material occurring during the cooling process by the cooling water has the following relationship.

Figure 112014123421305-pat00045
Figure 112014123421305-pat00045

여기서, T2는 냉각 과정을 통과한 판재의 온도, T1은 냉각 과정에 유입되는 판재의 온도, Tw는 냉각수의 온도, hw는 냉각수의 열전달 계수, V는 판재의 이동 속도, H는 판재의 두께, k는 판재의 열전도 계수, 및

Figure 112014123421305-pat00046
는 판재의 열용량이다.Where T2 is the temperature of the plate passing through the cooling process, T1 is the temperature of the plate flowing into the cooling process, Tw is the temperature of the cooling water, hw is the heat transfer coefficient of the cooling water, V is the moving speed of the plate, H is the plate thickness, k is the thermal conductivity coefficient of the plate, and
Figure 112014123421305-pat00046
Is the heat capacity of the plate.

이때, 판재의 열전도 계수(k)와 판재의 열용량(

Figure 112014123421305-pat00047
)은 압연 스탠드(30) 사이에서 다음의 수학식과 같이 평균값으로 고정되어 해석될 수 있다.At this time, the thermal conductivity coefficient (k) of the plate and the heat capacity
Figure 112014123421305-pat00047
Can be fixed between the rolling stands 30 as an average value as shown in the following equation.

Figure 112014123421305-pat00048
Figure 112014123421305-pat00048

여기서, (k)m은 판재의 열전도 계수의 평균값, (

Figure 112014123421305-pat00049
)m은 판재의 열용량의 평균값이다.Where (k) m is the mean value of the coefficient of thermal conductivity of the plate, (
Figure 112014123421305-pat00049
) m is the average value of the heat capacity of the plate.

상기 수학식 1은 차원해석을 통해 다음의 수학식 3으로 표현될 수 있다.The above equation (1) can be expressed by the following equation (3) through dimensional analysis.

Figure 112014123421305-pat00050
Figure 112014123421305-pat00050

여기서, T2는 냉각 과정을 통과한 판재의 온도, T1은 냉각 과정에 유입되는 판재의 온도, Tw는 냉각수의 온도, hw는 냉각수의 열전달 계수, V는 판재의 이동 속도, H는 판재의 두께, k는 판재의 열전도 계수, 및

Figure 112014123421305-pat00051
는 판재의 열용량이다.Where T2 is the temperature of the plate passing through the cooling process, T1 is the temperature of the plate flowing into the cooling process, Tw is the temperature of the cooling water, hw is the heat transfer coefficient of the cooling water, V is the moving speed of the plate, H is the plate thickness, k is the thermal conductivity coefficient of the plate, and
Figure 112014123421305-pat00051
Is the heat capacity of the plate.

(T2-T1)/T1의 값은 유한 요소 해석에 의해 구해질 수 있으며, 유한요소 해석을 위한 격자 체계와 경계 조건은 도 3에 도시된 바와 같다.(T2-T1) / T1 can be obtained by the finite element analysis, and the lattice system and the boundary condition for the finite element analysis are as shown in FIG.

그리고 도 4에는 유한 요소 해석 결과의 예시를 도시하였다. 도 4에 도시된 해석 결과는 판재의 성분이 탄소(C)가 0.1%, 판의 길이(L)이 5.8m, 판의 두께(H)가 10mm, 판의 초기 온도(T1)이 섭씨 1,000도, 판의 이동 속도(V)가 4m/sec, 냉각수의 온도(Tw)가 섭씨 20도, 및 열전달 계수(h)가 0.0006 W/mm2ㅀC일때의 해석 결과이다.And FIG. 4 shows an example of the results of the finite element analysis. The results of the analysis shown in Fig. 4 are as follows: the components of the plate are 0.1% carbon, the length L of the plate is 5.8 m, the thickness H of the plate is 10 mm and the initial temperature T1 of the plate is 1,000 degrees centigrade , The plate moving speed (V) is 4 m / sec, the cooling water temperature (Tw) is 20 degrees Celsius, and the heat transfer coefficient (h) is 0.0006 W / mm2 C.

즉, 앞의 수학식 3에서

Figure 112015087358876-pat00167
을 다양한 공정 조건에 따라 유한 요소 해석을 수행하고, 유한 요소 해석 결과와 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00168
를 이용하여 최소자승법을 통해
Figure 112015087358876-pat00169
를 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00170
에 대한 다변수 다항식 형태로 수식 모델화한다.That is, in Equation (3)
Figure 112015087358876-pat00167
The finite element analysis is performed according to various process conditions, and the finite element analysis result and the dimensionless variable
Figure 112015087358876-pat00168
Using the least squares method
Figure 112015087358876-pat00169
A dimensionless variable
Figure 112015087358876-pat00170
We model the equation as a multivariate polynomial.

도 5에는 다항식의 형태로 구성된 수학식 5의 수식 모델을 다양한 공정 조건에 대해 수행된 유한 요소 해석 결과와 비교한 도면이 도시되어 있다. 도 5에서 알 수 있듯이, 수식 모델과 유한 요소 해석 결과는 대부분 2% 이내의 오차를 나타내는 것을 알 수 있다.
FIG. 5 is a diagram showing a mathematical expression model of Equation 5 constructed in the form of a polynomial, which is compared with a finite element analysis result performed for various process conditions. As can be seen from FIG. 5, most of the numerical model and the finite element analysis result show errors within 2%.

다음으로, 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화를 계산하는 방법에 대해 설명하도록 한다.Next, the method of calculating the temperature change of the plate by heat transfer in the air cooling and radiation process will be described.

열간 압연 과정에서 판재가 압연 스탠드(30) 사이 또는 판재가 이동하는 도중에 공랭 및 복사 열전달에 의해 냉각될 때, 유한 요소 격자 체계와 경계 조건은 도 3에 도시된 바와 같다. The finite element lattice system and the boundary conditions are as shown in Fig. 3 when the plate material is cooled by air cooling and radiation heat transfer between the rolling stands 30 or during the movement of the plate material during the hot rolling process.

유한 요소 해석을 통해서 판재의 온도 변화는 판의 길이 방향(x)에 대해 다음 수학식 4와 같이 선형적인 관계가 있음을 알 수 있다(도 6 참조).From the finite element analysis, it can be seen that the temperature change of the plate is linearly related to the longitudinal direction (x) of the plate as shown in the following equation (4) (see FIG. 6).

Figure 112014123421305-pat00056
Figure 112014123421305-pat00056

여기서, T(x)는 판재의 길이(x)에 따른 판재의 온도, T1은 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, L은 판재의 길이, 및 A는 기울기 계수이다.Where T (x) is the temperature of the plate along the length (x) of the plate, T1 is the initial temperature of the plate entering the air cooling and radiating process, L is the length of the plate, and A is the slope coefficient.

이때, 기울기 계수(A)는 다음의 수학식 5에서와 같이 9개의 변수로 이루어진 함수로 표현될 수 있다.At this time, the slope coefficient A can be expressed by a function consisting of 9 variables as shown in the following equation (5).

Figure 112014123421305-pat00057
Figure 112014123421305-pat00057

여기서, T1은 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, Tair는 공기의 온도, hair는 공기의 열전달 계수,

Figure 112014123421305-pat00058
은 판재의 방사율,
Figure 112014123421305-pat00059
는 슈테판 볼츠만 상수 , V는 판재의 이동 속도, H는 판재의 두께, L은 판재의 길이, k는 열전도 계수, 및
Figure 112014123421305-pat00060
는 판재의 열용량이다.Where T1 is the initial temperature of the sheet entering the air cooling and radiating process, Tair is the temperature of the air, hair is the heat transfer coefficient of the air,
Figure 112014123421305-pat00058
The emissivity of the plate,
Figure 112014123421305-pat00059
V is the moving velocity of the plate, H is the thickness of the plate, L is the length of the plate, k is the coefficient of thermal conductivity, and
Figure 112014123421305-pat00060
Is the heat capacity of the plate.

이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기울기 계수(A)는 유한 요소 해석의 경향성 조사로 인해 다음의 수학식 6과 같이 무차원 변수에 선형적으로 비례하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the slope coefficient A is linearly proportional to the dimensionless variable as shown in Equation (6) due to the tendency investigation of the finite element analysis.

Figure 112014123421305-pat00061
Figure 112014123421305-pat00061

여기서, A는 기울기 계수이고, D는 무차원 변수이며, a와 b는 계수이다.Here, A is a slope coefficient, D is a dimensionless variable, and a and b are coefficients.

유한 요소 해석 결과와 공정 조건을 이용한 최소 자승법에 의해 상기 계수는 다음과 같이 결정될 수 있다.By the least squares method using the finite element analysis results and the process conditions, the above coefficients can be determined as follows.

a=-1.94978,b=-4.30142*10^(-5)a = -1.94978, b = -4.30142 * 10 ^ (-5)

차원 해석을 통해 상기 수학식 5는 다섯 개의 무차원 변수로 표현이 가능하다. 그러나 에너지 유입과 손실의 비를 나타내는 다음의 무차원 변수(D)를 사용하는 것이 바람직하다.Through the dimensional analysis, Equation (5) can be expressed by five dimensionless variables. However, it is desirable to use the following dimensionless variable (D), which represents the ratio of energy input to loss.

Figure 112014123421305-pat00062
Figure 112014123421305-pat00062

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 수학식 6과 상기 수학식 7에 의해 구성된 상기 수학식 4에서 T2-T1은 다양한 공정 조건의 유한 요소 해석 결과와 비교한 결과 2% 이내의 오차를 나타내는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 8, T2-T1 in Equation (4) constructed by Equations (6) and (7) represents errors within 2% as a result of comparison with the finite element analysis results of various process conditions .

다음으로, 압연 롤러(40)에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러(40) 사이에서 발생하는 온도 변화를 계산하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.Next, a method of calculating the temperature change occurring between the plate material and the rolling roller 40 in the rolling process by the rolling roller 40 will be described in detail.

압연 롤러(40) 사이에서의 온도 변화는, 도 9에 도시된 바와 같이, 판의 소성 변형에 의한 에너지(Pd), 압연 롤러(40)와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf), 및 압연 롤러(40)로 전달되는 열전달량(Pr)과 물질의 이동에 의해 나타나는 에너지의 평형에 의해 다음의 수학식 8과 같이 계산될 수 있다.The temperature change between the rolling rollers 40 is determined by the energy Pd due to the plastic deformation of the plate, the energy Pf due to friction between the rolling roller 40 and the plate material, Can be calculated as Equation (8) by the equilibrium of the heat transfer amount (Pr) transferred to the heat transfer member (40) and the energy represented by the movement of the material.

Figure 112014123421305-pat00063
Figure 112014123421305-pat00063

여기서, T2는 압연 공정을 통과한 판재의 온도, T1은 압연 과정에 유입되는 판재의 온도, Pd는 판재의 소성 변형에 의한 에너지, Pf는 압연 롤러(40)와 판재의 마찰에 의한 에너지, Pr은 압연 롤러(40)로 전달되는 열전달량,

Figure 112014123421305-pat00064
는 판재의 열용량, H2는 판재가 롤로 사이를 통과할 때의 두께, 및 V2는 판재가 압연 롤러(40) 사이를 통과할 때의 이동 속도이다.Here, T2 is the temperature of the plate passed through the rolling process, T1 is the temperature of the plate flowing into the rolling process, Pd is the energy due to plastic deformation of the plate, Pf is the energy due to friction between the rolling roller 40 and the plate, Pr The amount of heat transferred to the rolling roller 40,
Figure 112014123421305-pat00064
H2 is the thickness of the sheet when the sheet passes between the rollers, and V2 is the moving speed when the sheet material passes between the rolling rollers 40. [

그리고, 판의 소성 변형에 의한 에너지(Pd), 압연 롤러(40)와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf), 및 압연 롤러(40)로 전달되는 열전달량(Pr)은 다음의 수학식과 같이 정의될 수 있다.The energy Pd due to the plastic deformation of the plate and the energy Pf due to the friction between the rolling roller 40 and the plate material and the heat transfer amount Pr to be transmitted to the rolling roller 40 are defined as follows: .

Figure 112014123421305-pat00065
Figure 112014123421305-pat00065

여기서,

Figure 112014123421305-pat00066
는 유동 응력이고,
Figure 112014123421305-pat00067
는 변형율이다.here,
Figure 112014123421305-pat00066
Is the flow stress,
Figure 112014123421305-pat00067
Is the strain rate.

Figure 112014123421305-pat00068
Figure 112014123421305-pat00068

여기서,

Figure 112014123421305-pat00069
는 마찰 계수이고, Vs는 판재의 이동 속도이며, VR은 압연 롤러(40)의 속도이다.here,
Figure 112014123421305-pat00069
Vs is the moving speed of the plate material, and VR is the speed of the rolling roller 40. [

Figure 112014123421305-pat00070
Figure 112014123421305-pat00070

여기서, hlub은 판재와 압연 롤러(40)의 열전달 계수이고, Ts는 판재의 온도, TR은 롤러의 온도이다. Here, hlub is the heat transfer coefficient of the plate material and the rolling roller 40, Ts is the temperature of the plate material, and TR is the temperature of the roller.

상기 수학식 9 내지 수학식 11을 상기 수학식 8에 대입하여 압연 롤러(40) 사이에서의 온도 변화는 다음의 수학식 12와 같다.The temperature change between the rolling rollers 40 by substituting the above equations (9) to (11) into the equation (8) is as shown in the following equation (12).

Figure 112014123421305-pat00071
Figure 112014123421305-pat00071

여기서, T2는 압연 롤러(40)를 통과한 후 판재의 온도, T1은 압연 롤러(40)를 통과하기 전 판재의 온도, H2는 압연 롤러(40)를 통과한 후 판재의 두께, V2는 압연 롤러(40)를 통과한 후 판재의 이동 속도이다.
T2 is the temperature of the plate after passing through the rolling roller 40, T1 is the temperature of the plate before passing through the rolling roller 40, H2 is the thickness of the plate after passing through the rolling roller 40, And is the moving speed of the plate material after passing through the roller 40. [

압연 중 마찰의 영향을 고려하지 않고, 판이 두께 방향으로 균일한 변형률과 변형률 속도의 분포를 가지며, 판 내부의 온도 분포는 초기 온도와 같다고 가정하면, 이론적인 소성 변형 에너지(P')은 다음의 수학식을 통해 계산될 수 있다.Assuming that the plate has a uniform strain and strain rate distribution in the thickness direction and the temperature distribution inside the plate is equal to the initial temperature without considering the influence of friction during rolling, the theoretical plastic strain energy P ' Can be calculated through an equation.

Figure 112014123421305-pat00072
Figure 112014123421305-pat00072

Figure 112014123421305-pat00073
Figure 112014123421305-pat00073

Figure 112014123421305-pat00074
Figure 112014123421305-pat00074

Figure 112014123421305-pat00075
Figure 112014123421305-pat00075

상기 수학식 15은 재료의 유동 응력식

Figure 112014123421305-pat00076
을 안다고 가정했을 때 수치적으로 계산이 가능하고, 이론적인 소성 변형 에너지(P')는 Pd, Pf, Pr, 등의 에너지 변수들을 무차원화 시키는데 사용될 수 있다. 압연 롤러(40)를 통과한 후 판재의 이동 속도(V2)는 선진율(forwarding slip) 모델식에 의해 구할 수 있다. 도 10에 도시된 압연의 가설 모드에 의해 상기 수학식 13 내지 수학식 16은 이론적으로 계산된다.Equation (15) is the flow stress equation
Figure 112014123421305-pat00076
, Theoretical plastic strain energy (P ') can be used to nondetermine energy variables such as Pd, Pf, Pr, and so on. The moving speed V2 of the plate material after passing through the rolling roller 40 can be obtained by a forwarding slip model expression. The above equations (13) to (16) are theoretically calculated by the hypothetical mode of the rolling shown in FIG.

압연 롤러(40) 사이에서의 에너지 변소 Pd, Pf, Pr을 유도하기 위한 판재와 압연 롤러(40)의 유한 요소 격자 체계와 경계 조건은 도 11에 도시된 바와 같다.The finite element lattice system and boundary conditions of the plate material and the rolling roller 40 for deriving the energy capacitors Pd, Pf, Pr between the rolling rollers 40 are as shown in Fig.

유한 요소 해석 결과 에너지 무차원 변수 Pf/Pd, Pf/P', 및 Pd/P'는 모두 형상 계수(s)(도 10 참조), 압하율(r), 마찰계수(

Figure 112014123421305-pat00077
)만의 함수로 표현이 가능하고, 판재의 초기 온도(T1), 압연 롤러(40)의 속도(VR), 기타 판재와 압연 롤러(40)의 열적 물성치와 열전달계수 등에는 영향이 적음을 알 수 있었다. 에너지 무차원 변수들은 유한 요소 해석 결과와 최소 자승법으로부터 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.As a result of the finite element analysis, the energy non-dimensional parameters Pf / Pd, Pf / P ', and Pd / P' all have a shape coefficient s (see FIG. 10), a reduction ratio r,
Figure 112014123421305-pat00077
It can be seen that the initial temperature T1 of the sheet material, the speed VR of the rolling roller 40, the thermal property values of the sheet material and the rolling roller 40, and the heat transfer coefficient are small there was. The energy non-dimensional variables can be expressed by the following equation from the finite element analysis result and the least squares method.

Figure 112014123421305-pat00078
Figure 112014123421305-pat00078

Figure 112014123421305-pat00079
Figure 112014123421305-pat00079

즉, 무차원화된 상기 압연 롤러(40)와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf)와 이론적인 소성 변형 에너지(P')의 비는 형상 계수(s), 압하율(r), 및 마찰 계수(

Figure 112014123421305-pat00080
)를 변수로 하는 수학식으로 결정될 수 있다. 따라서, 상기 압연 롤러(40)와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf)는 형상 계수(s), 압하율(r), 및 마찰 계수(
Figure 112014123421305-pat00081
)를 변수로 하는 상기 압연 롤러(40)와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf)와 이론적인 소성 변형 에너지(P')의 비례식으로부터 결정될 수 있다. That is, the ratio of energy (Pf) to the theoretical plastic strain energy (P ') due to friction between the rolling roller (40) and the plate material, which is non-dimensionalized, depends on the shape coefficient (s), the reduction ratio (r)
Figure 112014123421305-pat00080
) As a variable. Therefore, the energy Pf due to the friction between the rolling roller 40 and the plate material is expressed by the shape coefficient s, the reduction ratio r,
Figure 112014123421305-pat00081
Can be determined from the proportional expression of the energy Pf due to the friction between the rolling roller 40 and the plate material, and the theoretical plastic strain energy P '.

Figure 112014123421305-pat00082
Figure 112014123421305-pat00082

즉, 무차원화된 판재의 소성 변형에 의한 에너지(Pd)와 이론적인 소성 변형 에너지(P')의 비는 형상 계수(s), 압하율(r), 및 마찰 계수(

Figure 112014123421305-pat00083
)를 변수로 하는 수학식으로 결정될 수 있다. 따라서, 판재의 소성 변형에 의한 에너지(Pd)는 형상 계수(s), 압하율(r), 및 마찰 계수(
Figure 112014123421305-pat00084
)를 변수로 하는 판재의 소성 변형에 의한 에너지(Pd)와 이론적인 소성 변형 에너지(P')의 비례식으로부터 결정될 수 있다.That is, the ratio of the energy (Pd) to the theoretical plastic deformation energy (P ') due to the plastic deformation of the non-dimensionalized plate is expressed by the shape coefficient s, the reduction ratio r,
Figure 112014123421305-pat00083
) As a variable. Therefore, the energy Pd due to the plastic deformation of the plate material is expressed by the shape coefficient s, the reduction ratio r,
Figure 112014123421305-pat00084
) Can be determined from the proportional expression of the energy (Pd) due to the plastic deformation of the plate material and the theoretical plastic deformation energy (P ').

그러나 Pr의 경우에는 판재와 압연 롤러(40)와 관련된 많은 열적인 변수들의 함수로 표현되어 무차원화를 수행해도 관련 변수가 많아서 최소자승법으로 수식화시키기 어렵다. 따라서, 상기 수학식 11의 Pr의 정의로부터 판재와 압연 롤러(40)의 접촉 열전달계수(hlub)가 일정하다고 가정하면, 다음의 수학식 20을 유도할 수 있다.However, in the case of Pr, it is difficult to formulate the least squares method because there are many related variables even if the dimensionless is expressed as a function of many thermal parameters related to the plate material and the rolling roller 40. Therefore, assuming that the contact heat transfer coefficient hlub between the plate and the rolling roller 40 is constant from the definition of Pr in Equation (11), the following Expression 20 can be derived.

Figure 112014123421305-pat00085
Figure 112014123421305-pat00085

여기서, ld는 판재와 압연 롤러(40)의 접촉 길이이고, Tms는 판재와 압연 롤러(40)의 접촉면에서 판재의 평균 온도이며, Tmr은 판재와 압연 롤러(40)의 접촉면에서 압연 롤러(40)의 평균 온도이다.Tmr is the average temperature of the sheet material at the contact surface between the sheet material and the rolling roller 40 and Tmr is the average temperature of the sheet material at the contact surface between the sheet material and the rolling roller 40, ). ≪ / RTI >

이때, Tms와 Tmr은 다음의 수학식으로 정의된다.At this time, Tms and Tmr are defined by the following equations.

Figure 112014123421305-pat00086
Figure 112014123421305-pat00086

Figure 112014123421305-pat00087
Figure 112014123421305-pat00087

Tms는 다음의 수학식 23에 나타난 변수들의 함수이며, 차원해석과 최소자승법에 의해 다음의 수학식 24와 같이 수식 모델화할 수 있다.Tms is a function of the variables shown in the following Equation (23), and can be modeled by the following equation (24) by the dimensional analysis and the least squares method.

Figure 112014123421305-pat00088
Figure 112014123421305-pat00088

Figure 112014123421305-pat00089
Figure 112014123421305-pat00089

여기서,

Figure 112014123421305-pat00090
,
Figure 112014123421305-pat00091
이다.here,
Figure 112014123421305-pat00090
,
Figure 112014123421305-pat00091
to be.

Tmr은 다음의 수학식 25에 나타난 변수들의 함수이며, 차원 해석과 최소자승법에 의해 다음의 수학식 26으로 수식모델화할 수 있다.Tmr is a function of the variables shown in the following equation (25), and can be modeled by the following equation (26) by dimensional analysis and least square method.

Figure 112014123421305-pat00092
Figure 112014123421305-pat00092

Figure 112014123421305-pat00093
Figure 112014123421305-pat00093

여기서,

Figure 112014123421305-pat00094
,
Figure 112014123421305-pat00095
이다.here,
Figure 112014123421305-pat00094
,
Figure 112014123421305-pat00095
to be.

상기 수학식 24 및 수학식 26을 상기 수학식 20에 대입하면 Pr에 관한 다음의 비선형 방정식을 구할 수 있다.Substituting Equation (24) and Equation (26) into Equation (20), the following nonlinear equation relating to Pr can be obtained.

Figure 112014123421305-pat00096
Figure 112014123421305-pat00096

도 12에서, 앞에서 유도한 Pr(수학식 18 참조), Pd(수학식 19 참조), 및 Pr(수학식 27 참조)을 수학식 12에 대입하여 계산한 압연 롤러(40) 사이에서의 온도 변화를 여러 가지 공정 조건에 대한 유한 요소 해석 결과와 비교하였다. 도시된 바와 같이, 유한 요소 해석 결과와 수학식을 통해 계산된 결과가 매우 유사함을 알 수 있다.
12, the temperature change between the rolling rollers 40 calculated by substituting Pr (see Equation 18), Pd (see Equation 18), and Pr (see Equation 27) into Equation 12 Were compared with the finite element analysis results for various process conditions. As shown in the figure, it can be seen that the results of the finite element analysis are very similar to those calculated through the mathematical expression.

이상에서 설명한 바와 같이, 압연 과정이 종료된 판재의 온도를 예측하기 위해서는 압연 과정에서 발생하는 압연 스탠드(30) 사이에서의 수랭 효과, 공랭 및 복사 열전달에 의한 냉각 효과, 압연 중 발생하는 열적 현상을 해석해야 한다.As described above, in order to predict the temperature of the sheet material subjected to the rolling process, the cooling effect between the rolling stands 30 generated during the rolling process, the cooling effect due to air cooling and radiation heat transfer, It must be interpreted.

본 발명에서는 이러한 현상들을 고려하기 위해 다양한 마무리 압연 공정 조건을 이용하여 유한 요소 해석을 수행하였다. 유한 요소 해석 결과를 통계 분석하여 유한 요소 해석 결과를 가장 잘 반영하는 수식 모델을 만들었다.In the present invention, finite element analysis is performed using various finishing rolling process conditions in order to consider such phenomena. Statistical analysis of the results of the finite element analysis was performed to develop a mathematical model that best reflects the finite element analysis results.

먼저, 압연 스탠드(30) 사이에서의 수랭시에 온도 변화를 예측하기 위해 차원 해석을 통해 상기 수학식 3을 유도하였고, 다항식의 계수를 최소자승법을 이용하여 결정하였다.First, the above equation (3) is derived through the dimensional analysis to predict the temperature change during the cooling between the rolling stands (30), and the coefficient of the polynomial equation is determined using the least squares method.

그리고 스탠드 사이에서의 공랭 및 복사 열전달 현상을 고려하기 위해 상기 수학식 4를 유도하였다. The above equation (4) is derived to consider the air-cooling and radiative heat transfer phenomena between the stands.

마지막으로, 압연 중 압연 롤러(40) 사이에서의 전열 현상을 해석하기 위해 수학식 12를 유도하였고, 수학식 12를 구성하는 판재의 소성 변형에 의한 에너지(Pd), 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf), 및 압연 롤러로 전달되는 열전달량(Pr)을 모델링하여 수식 모델화하였다.Finally, Equation 12 is derived to analyze the heat transfer phenomenon between the rolling rollers 40 during rolling, and the energy Pd due to the plastic deformation of the plate material constituting the equation 12, the friction between the rolling roller and the plate material And the heat transfer amount Pr transferred to the rolling roller are modeled and modeled by the equation.

수학식 3, 수학식 4, 및 수학식 12를 이용하여 압연 중 발생하는 모든 열적인 현상을 해석할 수 있으며, 최종적으로 압연 스탠드로 유입되는 판재의 온도와 압연이 종료될 때 판재의 온도를 예측할 수 있다.Using Equations 3, 4 and 12, it is possible to analyze all the thermal phenomena occurring during rolling, and finally predict the temperature of the plate introduced into the rolling stand and the temperature of the plate when rolling is finished .

이와 같이, 압연이 종료된 판재의 온도를 정확히 예측함으로써, 판재의 두께 및 통판성 향상으로 인한 안정적인 압연 공정을 수행할 수 있다.
Thus, by accurately predicting the temperature of the sheet material after rolling, it is possible to perform a stable rolling process due to the thickness of the sheet material and the improvement of the throughput.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

10: 감지부
20: 제어부
30: 압연 스탠드
40: 압연 롤러10:
20:
30: Rolling stand
40: Rolling Roller

Claims (21)

판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 판재의 형상 정보, 및 판재의 물성 정보를 포함하는 판재 정보를 감지하는 감지부; 및
상기 감지부에서 감지된 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 및 판재의 물성으로부터 냉각수에 의한 냉각 과정에서의 판재의 온도 변화를 예측하고, 상기 감지부에서 감지된 판재의 온도, 판재의 형상 정보로부터 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화를 예측하며, 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 판재의 형상 정보, 판재의 물성 정보, 및 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 에너지로부터 압연 롤러에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 온도 변화를 예측하여, 열간 압연 공정을 통해 배출되는 판재의 온도를 계산하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는
Figure 112016024913000-pat00171
를 공정 조건에 따라 유한 요소 해석을 수행하고, 유한 요소 해석 결과와 무차원 변수
Figure 112016024913000-pat00172
를 이용하여 최소자승법을 통해
Figure 112016024913000-pat00173
를 무차원 변수
Figure 112016024913000-pat00174
에 대한 다변수 다항식의 형태로 수식 모델화하고,
여기서, T1은 냉각 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, T2는 냉각 과정을 통과한 판재의 온도인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.A sensing unit for sensing sheet material information including sheet material temperature, sheet material moving speed, cooling water temperature, sheet material shape information, and sheet material property information; And
A temperature of the plate material detected by the sensing unit, a moving speed of the plate material, a temperature of the cooling water, and a physical property of the plate material to predict the temperature change of the plate material during the cooling process by the cooling water, The temperature of the plate material, the moving speed of the plate material, the shape information of the plate material, the physical property information of the plate material, and the energy generated between the plate material and the rolling roller A control unit for predicting a temperature change occurring between the plate material and the rolling roller in the rolling process by the rolling roller and calculating the temperature of the plate material discharged through the hot rolling process;
Lt; / RTI >
The control unit
Figure 112016024913000-pat00171
The finite element analysis is performed according to the process conditions, and the results of the finite element analysis and the dimensionless variables
Figure 112016024913000-pat00172
Using the least squares method
Figure 112016024913000-pat00173
A dimensionless variable
Figure 112016024913000-pat00174
, And then the model is modeled in the form of a multivariate polynomial.
Wherein T1 is an initial temperature of the plate flowing into the cooling process, and T2 is a temperature of the plate passing through the cooling process. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 무차원 변수
Figure 112016024913000-pat00175
는
Figure 112016024913000-pat00176
의 관계를 가지며,
여기서, T1은 냉각 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, T2는 냉각 과정을 통과한 판재의 온도, hw는 냉각수의 열전달 계수,
Figure 112016024913000-pat00103
는 판재의 열용량, V는 판재의 이동 속도, H는 판재의 두께, k는 열전도 계수, L은 판재의 길이, Tw는 냉각수의 온도인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.The method according to claim 1,
The dimensionless variable
Figure 112016024913000-pat00175
The
Figure 112016024913000-pat00176
, ≪ / RTI >
Where T1 is the initial temperature of the plate flowing into the cooling process, T2 is the temperature of the plate passing through the cooling process, hw is the heat transfer coefficient of the cooling water,
Figure 112016024913000-pat00103
Wherein V is the moving speed of the plate material, H is the thickness of the plate material, k is the heat conduction coefficient, L is the length of the plate material, and Tw is the temperature of the cooling water. 제1항에 있어서,
상기 제어부는 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화(Tx)를
Figure 112014123421305-pat00104
의 수학식으로 계산하고,
여기서, T(x)는 판재의 길이(x)에 따른 판재의 온도, T1은 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, L은 판재의 길이, 및 A는 기울기 계수인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.The method according to claim 1,
The control unit controls the temperature change (Tx) of the plate due to heat transfer in the air cooling and radiating process
Figure 112014123421305-pat00104
Lt; / RTI >
Wherein T (x) is the temperature of the plate material along the length (x) of the plate material, T1 is the initial temperature of the plate material flowing into the air cooling and radiating process, L is the length of the plate material and A is the slope coefficient. Temperature prediction device. 제4항에 있어서,
상기 기울기 계수 A는 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도(T1), 공기의 온도(Tair), 공기의 열전달 계수(hair), 판재의 방사율 (
Figure 112014123421305-pat00105
), 슈테판 볼츠만 상수(
Figure 112014123421305-pat00106
), 판재의 이동 속도(V), 판재의 두께(H), 판재의 길이(L), 열전도 계수(k), 및 판재의 열용량(
Figure 112014123421305-pat00107
)으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.5. The method of claim 4,
The slope coefficient A is calculated from the initial temperature T1 of the sheet material flowing into the air cooling and radiating process, the air temperature Tair, the heat transfer coefficient of air,
Figure 112014123421305-pat00105
), Stefan Boltzmann constant (
Figure 112014123421305-pat00106
The moving speed V of the plate material, the thickness H of the plate material, the length L of the plate material, the thermal conductivity coefficient k and the heat capacity of the plate material
Figure 112014123421305-pat00107
). ≪ / RTI > 제5항에 있어서,
상기 기울기 계수는
Figure 112014123421305-pat00108
의 수학식으로부터 계산되고,
여기서, 무차원 변수 D는
Figure 112014123421305-pat00109
의 수학식으로부터 계산되며, a와 b는 계수인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.6. The method of claim 5,
The slope coefficient
Figure 112014123421305-pat00108
≪ / RTI >
Here, the dimensionless variable D is
Figure 112014123421305-pat00109
And a and b are coefficients. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제1항에 있어서,
상기 제어부는 압연 롤러에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 온도 변화(T2-T1)를
Figure 112014123421305-pat00110
의 수학식으로 계산하고,
여기서, T2는 압연 공정을 통과한 판재의 온도, T1은 압연 과정에 유입되는 판재의 온도, Pd는 판재의 소성 변형에 의한 에너지, Pf는 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지, Pr은 압연 롤러로 전달되는 열전달량,
Figure 112014123421305-pat00111
는 판재의 열용량, H2는 판재가 롤로 사이를 통과할 때의 두께, 및 V2는 판재가 압연 롤러 사이를 통과할 때의 이동 속도인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.The method according to claim 1,
(T2-T1) generated between the sheet material and the rolling roller in the rolling process by the rolling roller
Figure 112014123421305-pat00110
Lt; / RTI >
Here, T2 is the temperature of the plate passed through the rolling process, T1 is the temperature of the plate flowing into the rolling process, Pd is the energy due to the plastic deformation of the plate, Pf is the energy due to friction between the rolling roller and the plate, The heat transfer amount,
Figure 112014123421305-pat00111
Wherein H2 is a thickness of the sheet when the sheet passes between the rollers, and V2 is a moving speed when the sheet passes between the rolling rollers. 제7항에 있어서,
상기 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf)는
Figure 112014123421305-pat00112
의 수학식으로부터 결정되고,
여기서, P'는 이론적인 소성 변형 에너지, s는 형상 계수, r은 압하율, 및
Figure 112014123421305-pat00113
는 마찰 계수인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.8. The method of claim 7,
The energy (Pf) due to the friction between the rolling roller and the plate material is
Figure 112014123421305-pat00112
≪ / RTI >
Where P 'is the theoretical plastic deformation energy, s is the shape factor, r is the reduction rate, and
Figure 112014123421305-pat00113
Is a coefficient of friction. 제8항에 있어서,
상기 형상 계수(s)는
Figure 112014123421305-pat00114
의 관계를 가지며,
여기서, ld는 압연 롤러와 판재의 접촉 길이, H1은 압연 롤러로 투입되는 판재의 두께, 및 H2는 압연 롤로를 통과한 판재의 두께인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.9. The method of claim 8,
The shape coefficient (s)
Figure 112014123421305-pat00114
, ≪ / RTI >
Wherein ld is the contact length between the rolling roller and the plate material, H1 is the thickness of the plate to be fed into the rolling roller, and H2 is the thickness of the plate passed through the rolling roll. 제7항에 있어서,
상기 판재의 소성 변형에 의한 에너지(Pd)는
Figure 112014123421305-pat00115
의 수학식으로부터 결정되고,
여기서, P'는 이론적인 소성 변형 에너지, s는 형상 계수, r은 압하율, 및
Figure 112014123421305-pat00116
는 마찰 계수인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.8. The method of claim 7,
The energy (Pd) due to the plastic deformation of the plate material is
Figure 112014123421305-pat00115
≪ / RTI >
Where P 'is the theoretical plastic deformation energy, s is the shape factor, r is the reduction rate, and
Figure 112014123421305-pat00116
Is a coefficient of friction. 제7항에 있어서,
압연 롤러로 전달되는 열전달량(Pr)은
Figure 112015087358876-pat00117
의 수학식으로부터 결정되고,
여기서,
Figure 112015087358876-pat00177
는 판재와 압연 롤러의 접촉 열전달계수, ld는 판재와 압연 롤러의 접촉 길이, Tw는 냉각수의 온도인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 장치.8. The method of claim 7,
The heat transfer amount Pr delivered to the rolling roller is
Figure 112015087358876-pat00117
≪ / RTI >
here,
Figure 112015087358876-pat00177
Ld is the contact length between the plate and the rolling roller, and Tw is the temperature of the cooling water. 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 판재의 형상 정보, 및 판재의 물성 정보를 포함하는 판재 정보를 감지하는 단계;
감지된 판재의 온도, 판재의 이동 속도, 냉각수의 온도, 및 판재의 물성으로부터 냉각수에 의한 냉각 과정에서의 판재의 온도 변화를 예측하는 단계;
감지된 판재의 온도, 판재의 형상 정보로부터 공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화를 예측하는 단계; 및
판재의 온도, 판재의 이동 속도, 판재의 형상 정보, 판재의 물성 정보, 및 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 에너지로부터 압연 롤러에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 온도 변화를 예측하는 단계;
를 포함하고,
Figure 112015087358876-pat00178
를 공정 조건에 따라 유한 요소 해석을 수행하고, 유한 요소 해석 결과와 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00179
를 이용하여 최소자승법을 통해
Figure 112015087358876-pat00180
를 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00181
에 대한 다변수 다항식의 형태로 수식 모델화하고,
상기 무차원 변수
Figure 112015087358876-pat00182
는
Figure 112015087358876-pat00183
의 관계를 가지며,
여기서, T1은 냉각 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, T2는 냉각 과정을 통과한 판재의 온도, hw는 냉각수의 열전달 계수,
Figure 112015087358876-pat00125
는 판재의 열용량, V는 판재의 이동 속도, H는 판재의 두께, k는 열전도 계수, L은 판재의 길이, Tw는 냉각수의 온도인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.Sensing sheet material information including sheet material temperature, sheet material moving speed, cooling water temperature, sheet material shape information, and sheet material property information;
Predicting a temperature change of the plate during cooling by the cooling water from the sensed temperature of the plate, the moving speed of the plate, the temperature of the cooling water, and the physical properties of the plate;
Predicting the temperature change of the plate due to heat transfer in the air cooling and radiating process from the sensed temperature of the plate material and the shape information of the plate material; And
From the temperature of the sheet material, the moving speed of the sheet material, the shape information of the sheet material, the physical property information of the sheet material, and the energy generated between the sheet material and the rolling roller, a temperature change occurring between the sheet material and the rolling roller in the rolling process by the rolling roller step;
Lt; / RTI >
Figure 112015087358876-pat00178
The finite element analysis is performed according to the process conditions, and the results of the finite element analysis and the dimensionless variables
Figure 112015087358876-pat00179
Using the least squares method
Figure 112015087358876-pat00180
A dimensionless variable
Figure 112015087358876-pat00181
, And then the model is modeled in the form of a multivariate polynomial.
The dimensionless variable
Figure 112015087358876-pat00182
The
Figure 112015087358876-pat00183
, ≪ / RTI >
Where T1 is the initial temperature of the plate flowing into the cooling process, T2 is the temperature of the plate passing through the cooling process, hw is the heat transfer coefficient of the cooling water,
Figure 112015087358876-pat00125
Wherein V is the moving speed of the plate material, H is the thickness of the plate material, k is the heat conduction coefficient, L is the length of the plate material, and Tw is the temperature of the cooling water. 삭제delete 제12항에 있어서,
공랭 및 복사 과정에서 열전달에 의한 판재의 온도 변화(Tx)는
Figure 112014123421305-pat00126
의 수학식으로 계산되고,
여기서, T(x)는 판재의 길이(x)에 따른 판재의 온도, T1은 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도, L은 판재의 길이, 및 A는 기울기 계수인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.13. The method of claim 12,
The temperature change (Tx) of the plate due to heat transfer in the air cooling and radiation process is
Figure 112014123421305-pat00126
≪ / RTI >
Wherein T (x) is the temperature of the plate material along the length (x) of the plate material, T1 is the initial temperature of the plate material flowing into the air cooling and radiating process, L is the length of the plate material and A is the slope coefficient. / RTI > 제14항에 있어서,
상기 기울기 계수 A는 공랭 및 복사 과정에 유입되는 판재의 초기 온도(T1), 공기의 온도(Tair), 공기의 열전달 계수(hair), 판재의 방사율 (
Figure 112014123421305-pat00127
), 슈테판 볼츠만 상수(
Figure 112014123421305-pat00128
), 판재의 이동 속도(V), 판재의 두께(H), 판재의 길이(L), 열전도 계수(k), 및 판재의 열용량(
Figure 112014123421305-pat00129
)으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.15. The method of claim 14,
The slope coefficient A is calculated from the initial temperature T1 of the sheet material flowing into the air cooling and radiating process, the air temperature Tair, the heat transfer coefficient of air,
Figure 112014123421305-pat00127
), Stefan Boltzmann constant (
Figure 112014123421305-pat00128
The moving speed V of the plate material, the thickness H of the plate material, the length L of the plate material, the thermal conductivity coefficient k and the heat capacity of the plate material
Figure 112014123421305-pat00129
). ≪ / RTI > 제15항에 있어서,
상기 기울기 계수는
Figure 112014123421305-pat00130
의 수학식으로부터 계산되고,
여기서, 무차원 변수 D는
Figure 112014123421305-pat00131
의 수학식으로부터 계산되며, a와 b는 계수인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.16. The method of claim 15,
The slope coefficient
Figure 112014123421305-pat00130
≪ / RTI >
Here, the dimensionless variable D is
Figure 112014123421305-pat00131
Wherein a and b are coefficients. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제12항에 있어서,
압연 롤러에 의한 압연 공정에서 판재와 압연 롤러 사이에서 발생하는 온도 변화(T2-T1)는
Figure 112014123421305-pat00132
의 수학식으로 계산되고,
여기서, T2는 압연 공정을 통과한 판재의 온도, T1은 압연 과정에 유입되는 판재의 온도, Pd는 판재의 소성 변형에 의한 에너지, Pf는 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지, Pr은 압연 롤러로 전달되는 열전달량,
Figure 112014123421305-pat00133
는 판재의 열용량, H2는 판재가 롤로 사이를 통과할 때의 두께, 및 V2는 판재가 압연 롤러 사이를 통과할 때의 이동 속도인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.13. The method of claim 12,
The temperature change (T2-T1) occurring between the sheet material and the rolling roller in the rolling process by the rolling roller is
Figure 112014123421305-pat00132
≪ / RTI >
Here, T2 is the temperature of the plate passed through the rolling process, T1 is the temperature of the plate flowing into the rolling process, Pd is the energy due to the plastic deformation of the plate, Pf is the energy due to friction between the rolling roller and the plate, The heat transfer amount,
Figure 112014123421305-pat00133
Wherein H2 is a thickness of the sheet when the sheet passes between rollers, and V2 is a moving speed when the sheet passes between the rolling rollers. 제17항에 있어서,
상기 압연 롤러와 판재의 마찰에 의한 에너지(Pf)는
Figure 112014123421305-pat00134
의 수학식으로부터 결정되고,
여기서, P'는 이론적인 소성 변형 에너지, s는 형상 계수, r은 압하율, 및
Figure 112014123421305-pat00135
는 마찰 계수인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.18. The method of claim 17,
The energy (Pf) due to the friction between the rolling roller and the plate material is
Figure 112014123421305-pat00134
≪ / RTI >
Where P 'is the theoretical plastic deformation energy, s is the shape factor, r is the reduction rate, and
Figure 112014123421305-pat00135
Is a coefficient of friction. 제18항에 있어서,
상기 형상 계수(s)는
Figure 112014123421305-pat00136
의 관계를 가지며,
여기서, ld는 압연 롤러와 판재의 접촉 길이, H1은 압연 롤러로 투입되는 판재의 두께, 및 H2는 압연 롤로를 통과한 판재의 두께인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.19. The method of claim 18,
The shape coefficient (s)
Figure 112014123421305-pat00136
, ≪ / RTI >
Here, ld is the contact length between the rolling roller and the plate material, H1 is the thickness of the plate to be fed into the rolling roller, and H2 is the thickness of the plate passed through the rolling roll. 제17항에 있어서,
상기 판재의 소성 변형에 의한 에너지(Pd)는
Figure 112014123421305-pat00137
의 수학식으로부터 결정되고,
여기서, P'는 이론적인 소성 변형 에너지, s는 형상 계수, r은 압하율, 및
Figure 112014123421305-pat00138
는 마찰 계수인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.18. The method of claim 17,
The energy (Pd) due to the plastic deformation of the plate material is
Figure 112014123421305-pat00137
≪ / RTI >
Where P 'is the theoretical plastic deformation energy, s is the shape factor, r is the reduction rate, and
Figure 112014123421305-pat00138
Is a coefficient of friction. 제17항에 있어서,
압연 롤러로 전달되는 열전달량(Pr)은
Figure 112015087358876-pat00139
의 수학식으로부터 결정되고,
여기서,
Figure 112015087358876-pat00184
는 판재와 압연 롤러의 접촉 열전달계수, ld는 판재와 압연 롤러의 접촉 길이, Tw는 냉각수의 온도인 것을 특징으로 하는 판재의 온도 예측 방법.18. The method of claim 17,
The heat transfer amount Pr delivered to the rolling roller is
Figure 112015087358876-pat00139
≪ / RTI >
here,
Figure 112015087358876-pat00184
Ld is the contact length between the plate and the rolling roller, and Tw is the temperature of the cooling water.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11138205A (en) * 1997-11-04 1999-05-25 Furukawa Electric Co Ltd:The Method for predicting material temperature in multi-pass rolling
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