KR20040046126A - A uniform laminar flow system to width direction of strip - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열간 압연을 마친 고온 강판을 수 냉각할 때 폭 방향으로 균일한 냉각이 가능하게 한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수 냉각설비 입측과 출측에 강판의 폭 방향 온도분포를 측정할 수 있는 장치를 설치하여, 상기에서 측정된 온도분포에 따라 강판 주행 방향과 평행하게 배열된 1개 또는 다수개의 냉각수 라미나 장치를 이용하여 온도를 제어함으로써 강판의 폭 방향으로 균일한 냉각을 가능하게 한 열연강판의 폭 방향 균일냉각시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system that enables uniform cooling in the width direction when water-cooling hot rolled steel sheets that have been hot rolled. More specifically, the width direction temperature distribution of steel sheets can be measured at the entrance and exit of a water cooling system. By installing a device in which the temperature is controlled by using one or more cooling water lamina devices arranged in parallel with the steel plate traveling direction according to the temperature distribution measured above to enable uniform cooling in the width direction of the steel plate. It relates to a widthwise uniform cooling system of a hot rolled steel sheet.
일반적으로 열연강판을 생산하는 열간압연공정은 연속주조공정에서 생산된슬라브를 가열로에서 일정온도로 가열한 다음, 도 1에 도시된 바와 같이 조압연공정에서 바(Bar)(12)형태로 압연하여 마무리 압연기(11)에서 열연강판의 최종 두께로 압연한다. 계속해서 압연기 후면에서 추출된 스트립(9)을 마무리 압연온도 측정기(24)를 이용하여 마무리온도(Finishing Delivery Temperature; FDT)를 측정해서 원하는 재질을 얻기 위해 런-아웃 테이블(20) 상에서 냉각설비(14)를 이용하여 공냉 및 강제 수냉 과정을 통해 적절하게 온도를 다운시키고, 권취온도 측정기(26)를 이용하여 목표로 하는 권취 온도(coiling Temperature, CT)를 확보하고 나서 권취기에서 두루마리형태의 핫 코일로 생산하게 된다.In general, the hot rolling process for producing hot rolled steel sheet is to heat the slab produced in the continuous casting process in a heating furnace at a constant temperature, and then rolled in the form of a bar (12) in the rough rolling process as shown in FIG. By rolling to the final thickness of the hot rolled steel sheet in the finish rolling mill (11). Subsequently, the strip 9 extracted from the rear side of the rolling mill was measured on the run-out table 20 in order to obtain a desired material by measuring the finishing delivery temperature (FDT) using the finishing rolling temperature measuring instrument 24. 14) using the air-cooled and forced water cooling process to appropriately down the temperature, using the winding temperature measuring device 26 to secure the target coiling temperature (coiling temperature, CT) and then rolled hot in the winder Coils are produced.
즉, 연속적인 열간압연공정을 통해 마무리압연온도 800-900oC로 목표 두께와 폭을 갖게 된 강판은 수 냉대로 이송되어 권취온도 300-700oC까지 급 냉각되면서 철강제품으로서의 물리적인 성질을 갖게 된다.In other words, the steel sheet having the target thickness and width at the finishing rolling temperature of 800-900 o C through the continuous hot rolling process is transferred to the water cooler and rapidly cooled to the coiling temperature of 300-700 o C, thereby maintaining the physical properties as a steel product. Will have
도 2a는 수 냉대 입 출측에서 고온강판의 폭 방향 온도분포 그래프를 예시하고 있는 데, 일반적인 열연강판은 그래프상의 ⓐ부와 같이 가장자리(Edge)부의 온도만 중심부에 비해 수십도 이상 낮게 형성되고, 중심부 온도는 비교적 균일하게 유지되는 것으로 알려져 있다. 이는 주로 강판 폭이 두께에 비해 매우 넓은 반면 강판 가장자리부는 공기 중에 노출되는 면적이 센터(Center)부에 비해 많기 때문에 공냉 및 냉각 체류수에 의한 2차 냉각으로 온도강하가 많이 되어 온도가 더 다운되는 것으로 알려져 있다.Figure 2a illustrates a graph of the temperature distribution in the width direction of the hot steel sheet on the cold-cold side, the general hot-rolled steel sheet is formed only a few tens of degrees lower than the center of the edge (edge), as shown in the graph ⓐ portion, The temperature is known to remain relatively uniform. This is mainly because the width of the steel sheet is very wide compared to the thickness, but the edge of the steel sheet is more exposed to the air than the center portion, so the temperature drops due to the secondary cooling by the air cooling and the cooling water retention. It is known.
이렇게 폭 방향 가장자리부가 센터부에 비해 온도가 낮아지면, 도 2b에 나타난 바와 같이 최종 제품의 인장강도 등의 기계적인 성질에 있어 가장자리부가 센터부에 비해 높아지므로 폭 방향으로 균일한 조직을 얻을 수 없으며, 또 이러한 제품을 가공할 경우 가공공정에서 변형이 생겨 제품불량의 원인이 된다고 알려져 왔다.When the temperature in the widthwise edge portion is lower than the center portion, as shown in FIG. 2B, the edge portion is higher than the center portion in terms of mechanical properties such as tensile strength of the final product, and thus a uniform structure cannot be obtained in the width direction. In addition, the processing of such products has been known to cause deformation in the processing process, causing product defects.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위해 통상 에지마스킹(edge Masking)장치를 이용하여 강판의 두께, 폭, 강종 등의 조건에 맞춰 강판 가장자리부에 주수(注水)되는 냉각수를 일정 폭만큼 차단함으로써 가장자리부의 온도가 떨어지는 것을 막아 주었다.Conventionally, in order to solve this problem, by using an edge masking device, the temperature of the edge portion is cut off by a certain width of the cooling water poured into the edge portion of the steel sheet in accordance with the conditions such as the thickness, width, and steel grade of the steel sheet. Prevented the fall.
이와 관련된 특허 기술로는 국내 출원 번호 제2001-82505호가 있으며, 도 3에 도시되어 있다.Related patent technology is domestic application number 2001-82505, which is shown in FIG.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 종래에는 마무리 압연기에 인입되면 스트립(9) 형태로 압연되어 런 아웃 테이블(10)을 지나게 되는데, 이때 스트립(9)을 급냉시켜야 하므로 사전에 온라인 컴퓨터(PLC)에 있는 압연 정보를 받아 모터(1)가 도면상의 ⓓ방향으로 동작하게 되고, 따라서 상기 모터(1)와 연결되어 있는 스크류 축(2)이 회전함에 따라 드라이브측 슬라이딩 블록(7)과 워크측 슬라이딩 블록(미 도시)이 스트립(9)의 센터부를 향해 각각 이동하게 되며, 상기 드라이브측 슬라이딩 블록(7)과 워크측 슬라이딩 블록에 결합되어 있는 드라이브측 보조헤더(5)와 워크측 보조헤더(6)는 각각 F 방향과 F'방향으로 스트립(9) 폭 만큼 이동하여 대기하게 되는데 상기의 작용을 대기 상태라 말할 수 있다.As shown in FIG. 3, in the prior art, when it is introduced into a finish rolling mill, it is rolled in the form of a strip 9 and passes through the runout table 10. In this case, the strip 9 needs to be quenched. The motor 1 is operated in the direction ⓓ on the drawing in response to the rolling information in the drawing, so that the drive side sliding block 7 and the work side sliding as the screw shaft 2 connected to the motor 1 rotates. A block (not shown) moves toward the center of the strip 9, respectively, and the drive side auxiliary header 5 and the work side auxiliary header 6 coupled to the drive side sliding block 7 and the work side sliding block. ) Are moved by the width of the strip 9 in the F direction and the F 'direction, respectively, and the above operation may be referred to as a standby state.
상기와 같이 드라이브측 보조헤더(5)와 워크측 보조헤더(6)가 스트립(9) 폭 만큼 이동하여 대기하고 있다가 스트립(9)이 마무리 압연기로부터 빠져 나올 때 재차 온라인 컴퓨터(PLC)의 제어를 받아 전자 변(미 도시)을 오픈시키면 라미나 플로우 헤더(3)를 통해 냉각수가 유입되고 다수개의 노즐(8-1,8-2)을 통해 배출되어 스트립(9)에 냉각수를 주수하기 시작한다.As described above, when the drive-side auxiliary header 5 and the work-side auxiliary header 6 are moved by the width of the strip 9 and stand by, the control of the online computer PLC again when the strip 9 exits from the finishing mill. When the electronic valve (not shown) is opened, the coolant is introduced through the lamina flow header 3 and discharged through the plurality of nozzles 8-1 and 8-2 to start pouring the coolant into the strip 9. do.
그러나 상기의 에지마스킹장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다.However, the edge masking apparatus has the following problems.
첫째로, 열간압연을 마친 강판의 경우 도 2a에서 보이는 것처럼 이상적인 온도분포를 갖는 것도 있지만, 많은 경우에 있어 강판 가장자리부의 약간 안쪽에서 센터부에 비해 온도가 수십도 높은 경우가 있고 그것도 폭 방향 센터부를 기준으로 대칭이 아닌, 비대칭적인 온도분포를 갖고 수 냉대로 들어오는 경우가 있다.Firstly, the hot rolled steel sheet may have an ideal temperature distribution as shown in FIG. 2A, but in many cases, the temperature is a few tens of degrees higher than the center portion at the slightly inner side of the steel sheet edge, which is also the width direction center portion. In some cases, asymmetrical temperature distributions, rather than symmetry, are introduced into the cold zone.
이것은 압연과정에서 도 4에 도시된 바와 같이 강판 폭 방향 가장자리부 근처에서 마무리 압연기(11)의 큰 롤과 소재간의 마찰 발열(qf), 또는 가열로에서의 편열, 압연과정에서의 냉각수 비대칭적 냉각(qw)과 소재의 가공 시 발생하는 가공발열(qp) 등이 원인이 될 수 있다.This is a frictional heat generation (q f ) between the large roll of the finishing mill 11 and the material near the edge of the steel sheet width direction in the rolling process, or the heat generation in the furnace, the cooling water asymmetrical in the rolling process Cooling (q w ) and processing heat generated during the processing of the material (q p ) may be the cause.
도 5a는 에지마스킹장치 적용에 따른 수 냉대 출측에서의 폭 방향 온도분포를 보여주고 있다. 압연을 마치고 나온 강판에서 이미 가장자리부 약간 안쪽에서 온도가 높은 것이 관찰되는데, 이때 에지마스크를 적용(그림에서는 E/M은 에지마스크가 적용된 폭(mm)을 의미)한 강판에서 많이 적용될수록 가장자리부 근처의 온도가 더 높게 나타나는 것을 알 수 있다.Figure 5a shows the temperature distribution in the width direction at the exit side of the water cooling system according to the application of the edge masking device. In the steel sheet after rolling, it is already observed that the temperature is slightly higher inside the edge part. In this case, the edge part is applied more in the steel plate with the edge mask applied (E / M in the figure means the width (mm) with the edge mask applied). You can see that the nearby temperature is higher.
이런 경우 에지마스킹장치는 적절한 효과를 발휘하지 못하여 균일냉각 및 균일한 기계적 성질을 갖는 강판을 생산하지 못하게 되며, 비대칭적인 온도분포를 갖는 경우의 인장강도 분포도 도 5b에서 보듯이 온도가 높은 부분인 최단부에서 약간 센터부까지 기계적 성질이 매우 불균일하게 나타남을 알 수 있다.In this case, the edge masking device may not produce a steel sheet having uniform cooling and uniform mechanical properties because it does not exhibit an appropriate effect, and the tensile strength distribution in the case of having an asymmetric temperature distribution is the shortest part of the high temperature portion as shown in FIG. It can be seen that the mechanical properties are very uneven from the part to the center part.
둘째로, 강판의 폭 방향 온도분포는 강판 길이방향으로 선단부부터 미단부까지 다양하게 변화하는데, 1-20m/sec의 빠른 속도로 진행되는 강판의 속도에 반해, 에지 마스크장치를 움직이는 모터의 속도를 대응시키기가 곤란하여 강판 길이방향으로 서로 다른 에지마스킹장치의 사용은 거의 불가능하게 된다. 따라서 통상 강판이 입측으로 들어오기 전에 마스크되는 폭을 설정한 후에는 더 이상 강판 길이방향으로 마스크폭을 변화시키지 않음으로써 폭방향 온도 변화에 대한 대응을 거의 할 수 없게 된다.Secondly, the width direction temperature distribution of the steel sheet varies from the leading end to the trailing end in the longitudinal direction of the steel sheet. In contrast to the speed of the steel sheet proceeding at a high speed of 1-20 m / sec, the speed of the motor moving the edge mask device is measured. It is difficult to match the use of different edge masking devices in the longitudinal direction of the steel sheet, making it almost impossible. Therefore, after setting the width to be masked before the steel sheet normally enters the mouth side, the mask width is no longer changed in the longitudinal direction of the steel sheet so that it is almost impossible to cope with the change in the width direction.
셋째로, 도 4에 도시된 바와 같은 라미나 플로우(18) 하부에 추가로 설치된 에지 마스크 장치로 인해 라미나 플로우와 강판과의 거리가 단축됨으로써 강판의 고속 통판 중 선단부가 급격하게 상향되는 경우에, 마스크 장치와 판이 충돌되는 경우가 다량 발생하게 되어 보수 및 부정기 사고 등으로 그 기능을 발휘할 수 없는 경우가 자주 발생되는 등의 문제점이 있었다.Third, in the case where the tip portion of the high speed plate of the steel sheet is sharply raised by shortening the distance between the lamina flow and the steel sheet due to the edge mask device installed further below the lamina flow 18 as shown in FIG. 4. In this case, the mask device and the plate collide with each other in a large amount, and thus, a function such as maintenance and irregular accidents often cannot be exhibited.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 스트립의 폭 방향으로 균일한 냉각능을 확보하기 위한 냉각장치에 있어서, 라미나 플로우의 냉각수량을 스트립 진행 방향으로 주수하여 스트립 최단부의 과냉을 방지하고, 폭 방향으로 균일하게 냉각능을 갖으므로 균일한 인장 강도를 확보하여 우수한 제품을 생산하고 품질을 향상시킬 수 있는 열연강판의 폭방향 균일냉각시스템을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the various problems as described above, the present invention is a cooling device for securing a uniform cooling capacity in the width direction of the strip, the amount of cooling water of the lamina flow in the strip traveling direction It prevents the overcooling of the shortest part of the strip by water injection, and has the ability to cool uniformly in the width direction. Therefore, it provides a uniform cooling system in the width direction of hot rolled steel sheet which can produce excellent products and improve the quality by securing uniform tensile strength. The purpose is.
도 1은 일반적인 열간압연장치의 개략도1 is a schematic diagram of a general hot rolling device
도 2a는 종래 수냉대 입출측에서 들어오는 강판의 폭방향 온도 분포도Figure 2a is a width distribution in the temperature direction of the steel sheet coming from the conventional water-cooling side
도 2b는 정상적인 폭방향 온도분포를 가질 때의 폭방향 인장강도 분포도Figure 2b is a distribution of the tensile strength in the width direction when the normal width in the temperature distribution
도 3는 종래의 에지 마스크 작업공정 상황도Figure 3 is a state of the art edge mask process
도 4는 종래 열간 압연공정에서의 열이동 상태 분포도Figure 4 is a heat transfer state distribution diagram in the conventional hot rolling process
도 5a는 강판의 실제적인 비대칭 폭방향 온도 분포도5A is an actual asymmetrical widthwise temperature distribution of a steel sheet
도 5b는 강판의 실제적인 온도분포에 따른 폭방향 인장강도 분포도Figure 5b is a distribution of tensile strength in the width direction according to the actual temperature distribution of the steel sheet
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 열연강판의 폭방향 균일냉각시스템의 개략도Figure 6 is a schematic diagram of a uniform widthwise cooling system of the hot rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 열연강판의 폭방향 균일냉각시스템의 일부를 확대 도시한 사시도7 is an enlarged perspective view showing a part of a widthwise uniform cooling system of a hot rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 균일냉각시스템에서 온라인 컴퓨터에 의해 이루어지는 냉각 제어과정을 설명하는 동작흐름도8 is a flowchart illustrating a cooling control process performed by an online computer in a uniform cooling system according to the present invention.
도 9a는 본 발명에 따른 균일냉각시스템에서의 강판두께와 냉각속도 분포도9a is a steel plate thickness and cooling rate distribution in the uniform cooling system according to the present invention
도 9b는 본 발명에 따른 균일냉각시스템에서의 유량밀도와 열유속 분포도9b is a flow density and heat flux distribution diagram in the uniform cooling system according to the present invention.
도 10는 본 발명이 적용된 후의 강판에서 측정되는 인장강도 분포도10 is a tensile strength distribution measured in the steel sheet after the present invention is applied
도 11a와 도 11b는 본 발명이 적용된 후의 강판에서 측정할 수 있는 압연기 후면의 폭방향 온도분포도와 수냉대 출측의 폭방향 온도분포도11a and 11b is a width direction temperature distribution of the rear surface of the rolling mill can be measured in the steel plate after the present invention is applied and a width direction temperature distribution diagram of the water cooler exit side
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11 : 마무리 열연기 16 : 열연 강판11: finish hot rolling machine 16: hot rolled steel sheet
50 : 수냉각 장치부 51 : 가변제어설비50: water cooling unit 51: variable control equipment
52 : 전자변 53 : 저수탱크52: electronic valve 53: water storage tank
54 : 노즐 56 : 라미나 플로우헤더54 Nozzle 56 Lamina Flow Header
57, 58 : 폭방향 온도분포 측정장치 60 : 수냉대 입측57, 58: widthwise temperature distribution measuring device 60: water cooling stand entrance
62 : 수냉대 출측62: exiting the water cooler
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 열연강판을 냉각하는 시스템에 있어서, 상기 열연강판의 길이방향에 평행하게 배열되며 상기 열연강판을 폭방향으로 균일 냉각할 수 있도록 냉각수 보급라인의 일 단부에 일정한 간격을 유지하며 설치되는 다수 개의 냉각 헤더와; 상기 열연강판의 폭방향 온도분포를 측정할 수 있도록 상기 냉각 헤더가 설치되는 수냉대 입측 또는 출측에 적어도 하나 이상 설치되는 폭방향 온도분포 측정장치와; 상기 폭방향 온도분포의 측정결과를 실시간으로 전달받아 그 온도분포에 따라 상기 다수의 냉각 헤더의 주수위치와 주수량 및 주수패턴 보정량을 결정하여 상기 냉각 헤더의 폭방향 냉각능력을 가변적으로 제어하는 온라인 컴퓨터와;를 포함하는 수 냉각 장치부를 구성한 열연강판의 폭방향 균일냉각시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a system for cooling a hot rolled steel sheet, the same being arranged in parallel to the longitudinal direction of the hot rolled steel sheet and a constant interval at one end of the cooling water supply line to uniformly cool the hot rolled steel sheet in the width direction. A plurality of cooling headers installed while maintaining the plurality of cooling headers; A widthwise temperature distribution measuring device installed at least one of the entrance and exit sides of the water cooling stand where the cooling header is installed to measure the widthwise temperature distribution of the hot rolled steel sheet; On-line that receives the measurement result of the width direction temperature distribution in real time and determines the water supply position, the water supply amount and the water supply pattern correction amount of the plurality of cooling headers according to the temperature distribution to control the width direction cooling capacity of the cooling header variably. It provides a widthwise uniform cooling system of the hot-rolled steel sheet comprising a computer and a water cooling device.
상기 본 발명에서, 상기 수 냉각 장치부는 일정한 수위를 항상 유지하면서 냉각수를 저수하는 저수 탱크와; 상기 저수 탱크에서 냉각수를 보급하는 냉각수 보급 라인에 설치되며, 상기 온라인 컴퓨터의 지시를 받아 오픈과 크로스를 실행하는 전자 변과; 상기 냉각수 보급라인의 다른 단부에 설치되며 유량 또는 압력을 가변시켜 상기 각 냉각 헤더의 냉각능력을 제어하는 가변제어설비와; 상기 냉각 헤더의 외주면에 열연강판의 길이방향으로 일정한 간격을 유지하면서 반대편의 외주면의 것과 서로 마주대하여 설치되며 상기 하부의 열연강판을 향해 분사구를 형성한 다수개의 노즐을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직할 것이다.In the present invention, the water cooling device unit and the reservoir tank for storing the coolant while always maintaining a constant water level; An electronic valve installed in a cooling water supply line for supplying cooling water from the reservoir tank, the electronic valve configured to open and cross under the instruction of the online computer; A variable control device installed at the other end of the cooling water supply line and controlling a cooling capacity of each cooling header by varying a flow rate or a pressure; On the outer circumferential surface of the cooling header, it is preferable to further include a plurality of nozzles installed opposite to each other on the opposite outer circumferential surface while maintaining a constant interval in the longitudinal direction of the hot-rolled steel sheet and forming a jet hole toward the lower hot-rolled steel sheet. will be.
또한 상기 본 발명에서는, 상기 폭방향 온도분포측정장치를 상기 냉각 헤더가 설치되는 수냉대 입측에, 또는 출측에, 또는 입측과 출측 모두에 설치하여 구성할 수 있으며, 상기 온라인 컴퓨터는 상기 냉각 헤더의 입측, 또는 출측, 또는 입측과 출측 모두에 설치된 각 경우의 폭방향 온도분포측정장치의 측정결과를 이용하여서는 상기 냉각 헤더의 폭방향 냉각능력을 피드포워드제어, 또는 피드백제어, 또는 피드포워드제어와 피드백제어가 가능하게 구성할 수 있다.Further, in the present invention, the widthwise temperature distribution measuring device can be installed at the entrance to the water cooling stand where the cooling header is installed, at the exit side, or at both the entrance and exit sides. By using the measurement results of the widthwise temperature distribution measuring device in each case installed at the entry, exit, or both entrance and exit, the widthwise cooling capability of the cooling header is controlled by feedforward control or feedback control, or feedforward control and feedback. The control can be configured to be possible.
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The objects, features and advantages of the present invention will be more readily understood by reference to the accompanying drawings and the following detailed description.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 열연강판의 폭방향 균일냉각시스템의 개략도로서, 마무리 압연기(11)로부터 나오는 열연강판(16)을 폭방향으로 균일하게 냉각하는 수 냉각 장치부(50)의 구성을 간략하게 도시하고 있다.6 is a schematic diagram of a uniform widthwise cooling system of a hot rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention, wherein the water cooling device unit 50 uniformly cools the hot rolled steel sheet 16 coming out of the finish rolling mill 11 in the width direction. The configuration of the diagram is briefly shown.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 열연강판의 폭방향 균일냉각시스템의 일부를 확대 도시한 사시도로서, 상기 수 냉각 장치부(50)가 라미나 플로우로 구성된 경우를 예시하고 있으며, 이하의 상세한 설명에서는 라미나 플로우의 경우를 예로들어 설명한다.FIG. 7 is an enlarged perspective view of a portion of a uniformly cooling system in a width direction of a hot rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention, illustrating a case in which the water cooling device unit 50 is formed of lamina flow. In the detailed description, the case of lamina flow is described as an example.
상기 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 수 냉각 장치부(50)는 일정한 수위를 항상 유지하면서 냉각수를 저수하는 저수탱크(53)와, 상기 저수탱크(53)에서 냉각수를 보급하는 냉각수 보급 라인에 설치되며 온라인 컴퓨터(도면에서는 생략되었음)의 지시를 받아 오픈과 크로스를 실행하는 전자 변(52)과, 상기 저수탱크의 냉각수 보급 라인의 일측 단부에 상기 열연강판의 길이방향으로 일정한 간격을 유지하며 다수개 부착 설치되고 상기 열연강판의 폭방향으로 평행하게 배열되는 다수의 냉각 헤더인 라미나 플로우 헤더(56)와, 상기 각 라미나 플로우 헤더의 한쪽 단부에 각각 설치되며 유량이나 압력을 가변시켜 상기 각 라미나 플로우 헤더(56)의 냉각능력을 제어하는 가변제어설비(51)와, 상기 각 라미나 플로우 헤더(56)의 외주면에 열연강판의 길이방향으로 일정한 간격을 유지하면서 반대편의 외주면의 것과 서로 마주대하여 설치되며 상기 하부의 열연강판을 향해 분사구를 형성한 다수개의 낫 모양의 노즐(54)과, 상기 열연강판의 폭방향 온도분포를 측정할 수 있도록 상기 라미나 플로우 헤더의 입측 또는 출측에 적어도 하나 이상 설치되는 폭방향 온도분포 측정장치(57,58)와, 상기 폭방향 온도분포의 측정결과를 실시간으로 전달받아 그 온도분포에 따라 상기 다수의 냉각 헤더의 주수위치와 주수량 및 주수패턴 보정량을 결정하여 상기 가변제어설비(51) 및 상기 전자변(52) 등을 제어하여, 상기 라미나 플로우 헤더의 폭방향 냉각능력을 가변적으로 제어하는 온라인 컴퓨터(도면에는 미도시됨)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the water cooling device unit 50 has a water storage tank 53 for storing cooling water while maintaining a constant water level at all times, and a cooling water for supplying cooling water from the water storage tank 53. An electronic valve 52 which is installed in the supply line and is opened and crossed under the direction of an on-line computer (not shown in the drawing), and is regularly spaced in the longitudinal direction of the hot rolled steel sheet at one end of the cooling water supply line of the water storage tank. Lamina flow header 56 is a plurality of cooling headers and a plurality of cooling headers are installed in parallel to the width direction of the hot-rolled steel sheet and installed at one end of each of the lamina flow header, and the flow rate or pressure Variable control equipment 51 for controlling the cooling capacity of each lamina flow header 56 by varying the length, and the longitudinal direction of the hot rolled steel sheet on the outer circumferential surface of each lamina flow header 56. The plurality of sickle-shaped nozzles 54 installed opposite to each other on the opposite outer circumferential surface and forming a jet hole toward the lower hot-rolled steel sheet, and the widthwise temperature distribution of the hot-rolled steel sheet can be measured. And at least one widthwise temperature distribution measuring device (57, 58) installed at the inlet or the outlet side of the lamina flow header so as to receive the measurement results of the widthwise temperature distribution in real time, On-line computer for controlling the variable control facility 51 and the electronic valve 52, etc. by determining the water feed position, water feed amount and water feed pattern correction amount of the cooling header to variably control the widthwise cooling capacity of the lamina flow header. (Not shown in the figure).
상기 본 발명에서, 상기 수 냉각 장치부(50)는 상기 폭방향 온도분포측정장치(57,58)를 상기 수냉대 입측(60)에, 또는 수냉대 출측(62)에, 또는 입측과 출측 모두에 각각 설치하여 구성할 수 있으며, 상기 각각의 경우에 있어서, 상기 온라인 컴퓨터는 상기 수냉대 입측, 또는 출측, 또는 입측과 출측 모두에 설치된 각 경우의 폭방향 온도분포측정장치의 실시간 측정결과를 이용하여 상기 라미나 플로우 헤더의 폭방향 냉각능력을 피드포워드(feed forward) 제어, 또는 피드백(feed back) 제어, 또는 피드포워드 및 피드백 혼합제어가 가능하게 구성할 수 있음은 물론이다.In the present invention, the water cooling device unit 50, the width direction temperature distribution measuring device (57, 58) to the water cooling stand entrance 60, or the water cooling stand outlet 62, or both the entrance and exit side And in each of the above cases, the on-line computer uses the real-time measurement results of the widthwise temperature distribution measuring device in each case installed at the water cooling stand entry, exit, or both entrance and exit. Therefore, the widthwise cooling capability of the lamina flow header may be configured to enable feed forward control, feed back control, or feed forward and feedback mixing control.
이와 같이 본 발명에 의한 열연강판의 폭방향 균일냉각시스템은 수냉대 입측(압연기 출측)과 수냉대 출측에 설치한 폭방향 온도분포 측정장치(57,58)의 출력을 온라인 컴퓨터가 실시간으로 검출할 수 있도록 하고, 열연강판의 폭방향으로 균일 냉각기능을 갖는 라미나 플로우 헤더(56)를 열연강판(16)이 지나가는 길이방향으로 나란하게 배열하여 다수개 설치하고, 상기 각 헤더에는 압력이나 유량 조절에 의해 냉각능력을 가변시킬 수 있는 가변 제어설비(51)를 부착함으로써, 상기 폭방향 온도분포 측정장치의 실시간 측정 결과들을 그 상위의 온라인 컴퓨터가 인식하여 상기 라미나 플로우 헤더의 주수량을 결정할 수 있도록 함으로써 그 구성을 완료하게 된다.As described above, in the widthwise uniform cooling system of the hot rolled steel sheet according to the present invention, the on-line computer can detect the output of the widthwise temperature distribution measuring apparatuses 57 and 58 installed at the water inlet side (rolling machine exit side) and the water cooling side outlet side in real time. And a plurality of lamina flow headers 56 having a uniform cooling function in the width direction of the hot rolled steel sheet are arranged side by side in the longitudinal direction through which the hot rolled steel sheet 16 passes, and each header has a pressure or a flow rate adjustment. By attaching a variable control device 51 capable of varying the cooling capacity by means of the on-line computer, real-time measurement results of the widthwise temperature distribution measuring device can be recognized and the main quantity of the lamina flow header can be determined. By doing so, you complete the configuration.
도 8은 본 발명에 따른 열연강판의 폭방향 균일냉각시스템에서 온라인 컴퓨터에 의해 이루어지는 냉각 제어과정을 설명하는 동작흐름도로서, 피드포워드 제어로직과 피드백 제어로직을 모두 갖는 동작 흐름을 예시하고 있다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a cooling control process performed by an on-line computer in a widthwise uniform cooling system of a hot rolled steel sheet according to the present invention, illustrating an operation flow having both a feedforward control logic and a feedback control logic.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 적용되는 온라인 컴퓨터를 통한 수 냉각 장치부의 제어과정은 초기설정단계(S30, S31)와, 피드포워드 제어단계(S32-S36)와, 피드백 제어단계(S37)로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 8, the control process of the water cooling apparatus unit through the on-line computer applied in the present invention includes an initial setting step (S30, S31), a feedforward control step (S32-S36), and a feedback control step (S37). It can be made of).
상기 초기설정단계는, 수 냉각 장치부를 통해 냉각할 대상의 치수 및 강종을 체크하는 제 1단계(S30)와, 마무리 압연기에서 나온 열연강판의 선단부가 수냉대입측(60)에 진입하는지를 검출하는 제 2단계(S31)로 이루어진다. 특히 상기 초기설정단계에서는 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 온라인 컴퓨터의 초기값 설정을 위해, 수냉각 장치부에 사용되는 냉각 헤더와, 그 헤더에 사용되는 냉각방식의 주수량에 따른 냉각능력(열유속) 관련 정보가 들어 있고 이 정보를 이용하여 강판두께, 속도에 따라 측정된 온도분포에 맞춰 주수할 냉각 헤더 및 주수할 냉각수량을 계산할 수 있는 프로그램을 탑재하여야 하며, 이하의 본 발명에서는 이러한 기능이 우선적으로 탑재된 경우를 전제로 하여 설명한다.The initial setting step, the first step (S30) to check the dimensions and steel grade of the object to be cooled through the water cooling device unit, and the first to detect whether the tip portion of the hot-rolled steel sheet from the finish rolling mill enters the water-cooling charging side (60) It consists of two steps (S31). In particular, in the initial setting step, although not shown in the figure, for setting the initial value of the on-line computer, a cooling header (heat flow rate) according to the amount of water used in the cooling header used in the water-cooling unit and the cooling method used in the header. The program includes a program for calculating the cooling header to be injected and the amount of cooling water to be injected according to the temperature distribution measured according to the steel sheet thickness and speed by using the information. It will be described on the premise that it is mounted as a.
상기 피드포워드 제어단계는, 수냉대 입측(60)에 설치된 폭방향 온도분포 측정장치(57)를 구동(온)시키는 제 3단계(S32)와, 상기 수냉대 입측에서의 열연강판의 폭방향 온도분포 측정치를 실시간으로 전달받는 제 4단계(S33)와, 상기 실시간 측정된 폭방향 온도분포에 따라 상기 다수의 냉각 헤더의 주수 위치와 주수 유량을 결정하는 제 5단계(S34)와, 상기 냉각헤더의 주수 위치와 주수유량에 따른 주수패턴 보정량을 결정하는 제 6단계(S35)와, 상기 결정된 보정량에 따라 전자변 및 가변 제어설비의 개도량을 조정하여 냉각을 실시하는 제 7단계(S36)로 이루어진다.The feedforward control step may include a third step (S32) of driving (on) the widthwise temperature distribution measuring device 57 installed at the water cooling entrance 60 and the width direction temperature distribution of the hot rolled steel sheet at the water cooling entrance. A fourth step (S33) of receiving measured values in real time, a fifth step (S34) of determining a water supply position and a water supply flow rate of the plurality of cooling headers according to the width direction temperature distribution measured in real time, and the cooling header The sixth step (S35) for determining the amount of water pattern correction according to the water position and the water supply flow rate, and the seventh step (S36) for cooling by adjusting the opening amount of the electronic valve and the variable control equipment according to the determined correction amount.
상기 피드백 제어단계는 수냉대 출측에 폭방향 온도분포 측정장치가 설치되어 있는지를 판단하여 수냉대 출측의 폭방향 온도분포의 측정이 가능한지 판단하여, 그 판단결과에 따라 상기 제 3단계(단 이때는 스텝 S32의 경우 수냉대 출측에 설치된 폭방향 온도분포 측정장치를 구동(온)시키는 경우임)부터 제 7단계를 반복 실행하는 것으로 수냉대 출측에 설치된 폭방향 온도분포 측정장치를 이용하여 열연강판의 수 냉각과정을 피드백 제어하는 제 8단계(S37)로 이루어진다.In the feedback control step, it is determined whether a widthwise temperature distribution measuring device is installed at the exit side of the water cooling stand to determine whether the measurement of the width direction temperature distribution at the exit side of the water cooling stand is possible, and according to the determination result, the third step (step S32 is the case of driving (on) the widthwise temperature distribution measuring device installed on the water cooling outlet side) to repeat the seventh step, and the number of hot rolled steel sheets using the widthwise temperature distribution measuring device installed on the water cooling outlet side. An eighth step S37 of controlling feedback of the cooling process is performed.
마지막으로 상기 강판이 수냉대를 다 지나가는지를 판단하여 동작을 계속할 것인지 혹은 종료할 것인지를 결정하는 제 9단계(S38)를 더 포함할 수 있다.Finally, the method may further include a ninth step S38 of determining whether to continue or terminate the operation by determining whether the steel plate passes through the water cooling stage.
상기의 구성을 통해 냉각하는 냉각방식으로는 통상의 층류냉각, 스프레이냉각, 미스트 냉각 등 다양한 냉각 방식이 사용될 수 있다.As the cooling method of cooling through the above configuration, various cooling methods such as conventional laminar cooling, spray cooling, and mist cooling may be used.
도 9a와 도 9b는 각각 냉각 능력(열유속)의 변화에 따라 강판 두께별로 얻을 수 있는 냉각속도를 계산한 예로서, 본 발명에 따른 균일냉각장치에서의 강판두께와 냉각속도 분포도, 및 유량밀도와 열유속 분포도를 예시하고 있다.9A and 9B are examples of calculating the cooling rate that can be obtained for each steel sheet thickness according to the change in cooling capacity (heat flux), respectively, and the steel plate thickness, cooling rate distribution diagram, flow rate density and the like in the uniform cooling apparatus according to the present invention. The heat flux distribution is illustrated.
도 10는 본 발명이 적용된 후의 강판에서 측정되는 인장강도 분포도이며, 도 11a와 도 11b는 각각 본 발명이 적용된 후의 강판에서 측정할 수 있는 압연기 후면의 폭방향 온도분포도와 수냉대 출측의 폭방향 온도분포도를 예시하고 있다.10 is a tensile strength distribution measured in the steel sheet after the present invention is applied, Figure 11a and 11b is a width direction temperature distribution and the width direction temperature of the water chiller exit side of the rolling mill can be measured in the steel sheet after the present invention is applied, respectively The distribution diagram is illustrated.
이들 도면에 의하면, 각 냉각방식에서 단위면적에 따라 분사 가능한 정확한 냉각 능력(열유속)을 알고 있다면 주수 냉각속도의 예측은 충분하다는 것을 알 수 있으며, 따라서 수냉대 입측에 들어오는 열연강판에서 측정된 온도분포로부터 주수가 필요한 부위 및 주수량의 결정이 가능하면 그 부위에 해당되는 냉각헤더를 열어 필요한 양 만큼을 주수함으로써 수냉대를 지날 때의 온도분포가 균일해질 수 있는 것이다.According to these figures, it can be seen that the prediction of the cooling water cooling rate is sufficient if the cooling capacity (heat flux) that can be sprayed according to the unit area in each cooling method is sufficient. Therefore, the temperature distribution measured in the hot-rolled steel sheet entering the water cooling zone entrance. If it is possible to determine the area and the amount of water needed from the water supply by opening the cooling header corresponding to the area and the required amount can be a uniform temperature distribution when passing through the water cooler.
따라서 온라인 컴퓨터에서는 이미 세팅되어 알고 있는, 사용되는 냉각방식의 주수량에 따른 냉각능력(열유속)정보를 이용하여 강판두께, 속도에 따라 측정된 온도분포에 맞춰 주수할 냉각 헤더 및 주수할 냉각수량을 계산할 수 있게 된다.Therefore, the online computer uses the cooling capacity (heat flux) information according to the amount of cooling water used in the on-line computer to set the cooling header to be poured and the amount of cooling water to be poured in accordance with the temperature distribution measured according to the steel sheet thickness and speed. You can calculate.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 그에 따른 효과를 도 6 내지 도 11b를참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation and effects thereof according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 6 to 11B.
우선, 냉각 대상재의 치수 및 강종을 체크(S30)하여 그에 맞는 냉각 폭과 주수량을 온라인 컴퓨터의 예측값으로 설정하고, 강판이 압연기를 빠져 나와 수냉대 입측에 선단부가 감지(S31)되면 이후 일정 시간 간격으로 수냉대 입측(60)에 설치된 폭방향 온도분포측정장치(57)에서 측정(S32)된 온도분포량을 온라인 컴퓨터에 전달(S33)하여 냉각 헤더의 주수 위치 및 주수량을 계산(feed forward 제어;S34)한다. 이후 주수 패턴 보정량을 계산(S35)한 다음, 전자변(52) 및 가변제어설비(51)를 해당 량만큼 개도(S36)하여 계산된 패턴대로 주수함으로써 수냉대에서 균일냉각이 가능케 한다.First, check the dimensions and steel grade of the material to be cooled (S30) and set the cooling width and the quantity of water according to the predicted value of the on-line computer, and after the steel sheet exits the rolling mill and detects the tip at the entrance of the water cooling unit (S31), The temperature distribution measured at the widthwise temperature distribution measuring device 57 installed at the water cooling stand entrance 60 at intervals (S32) is transmitted to the online computer (S33) to calculate the water supply position and the water supply amount of the cooling header (feed forward control). ; S34). Then, after calculating the amount of water pattern correction (S35), and then open the electronic valve 52 and the variable control equipment 51 by the amount (S36) by pouring the pattern according to the calculated amount to enable uniform cooling in the water cooler.
즉, 열연강판이 마무리 압연기를 빠져 나오면 온라인 컴퓨터에서는 압연기 후면, 즉 수냉대 입측에 설치된 폭방향 온도분포 측정장치(57)로부터 도 11a에 도시된 바와 같은 압연기 후면의 열연강판의 폭방향온도를 읽어, 그 온도분포값을 폭방향으로 수개의 제어 단위로 나누어 각각의 폭방향 제어 단위(i, i+1, i+2, ...에 대하여 냉각후의 목표온도를 확보하기 위한 수냉량을 결정한다.That is, when the hot rolled steel sheet exits the finishing mill, the on-line computer reads the width direction temperature of the hot rolled steel sheet on the rear side of the rolling mill as shown in FIG. The temperature distribution is divided into several control units in the width direction to determine the amount of water cooling to secure the target temperature after cooling for each width control unit (i, i + 1, i + 2, ...). .
상기 구분된 각 폭방향 제어단위에 대한 수냉량의 결정은 다음과 같이 각각의 제어단위에 대하여 압연기 후면에서 권취기 전면까지 다음의 수학식 1의 공냉식을 이용하여 공냉후의 온도(공냉 강하량)를 계산한다.Determination of the water cooling amount for each of the divided width direction control unit is calculated by using the air cooling formula of the following equation (1) from the rear of the rolling mill to the front of the winder for each control unit as follows: do.
단, 여기서 CT air는 압연기 후면에서부터 권취기 입측까지 공냉후의 온도(공냉 강하량), HF는 강판 두께, TIME은 FDT~CT까지의 공냉 소요시간, AX는 비중 및 비열항, FDTR은 폭방향 각 제어단위의 FDT, K는 절대온도이다.Where CT air is the temperature after air cooling from the back of the rolling mill to the side of the winding machine (air cooling drop), HF is the steel sheet thickness, TIME is air cooling time from FDT to CT, AX is specific gravity and non-thermal term, and FDTR is width direction control. The unit's FDT, K, is the absolute temperature.
상기와 같이 공냉강하량을 계산한 다음, 목표온도를 확보하기 위한 수냉 필요량을 다음의 수학식 2의 수냉식을 이용하여 도출하여, 필요한 량만큼의 전자변(52)을 개방시켜 목표온도까지 냉각시킨다.After calculating the air cooling amount as described above, the required amount of water cooling to secure the target temperature is derived by using the water cooling formula of Equation 2 below, and the electronic valve 52 is opened as much as necessary to cool down to the target temperature.
단, 여기서 △T는 수냉 강하량, V는 강판속도, ℓBNK는 단위 냉각설비 길이, CR은 비열, ｒ는 비중, Qx 는 상하 뱅크 열 유속이다.Where ΔT is the amount of water cooling drop, V is the steel plate speed, l BNK is the unit cooling facility length, C R is the specific heat, r is the specific gravity, and Qx is the upper and lower bank heat flow rates.
이후, 강판이 수냉대 출측에 있는 폭방향 온도분포 측정장치(58)가 온되면 면 도 11b의 수냉대 출측 폭방향 온도분포측정장치(58)로부터 측정한 온도분포 측정결과를 전달받아, 그로부터 수냉대 입측과의 온도 비교를 통해 주수위치 및 주수량을 재판정하며, 이후 목표로 하는 권취온도와 폭방향 실제온도와의 오차를 보정할 수 있는 정보를 온라인 컴퓨터에서 결정하여 이에 맞춰 유량 혹은 압력 조절을위한 가변제어설비(51)를 이용하여 폭방향 주수량을 보정함으로써, 피드백(feed back)를 실시할 수 있게 된다.Subsequently, when the widthwise temperature distribution measuring device 58 in which the steel sheet is on the water cooling stand exit side is turned on, the temperature distribution measurement result measured by the water cooling stand exiting width direction temperature distribution measuring device 58 in FIG. By judging the temperature and quantity of water supply by comparing the temperature with the cold side, the online computer decides the information to compensate the error between the target winding temperature and the actual width direction and adjusts the flow or pressure accordingly. By using the variable control equipment 51 for correcting the widthwise amount of water, the feed back can be performed.
이후 강판이 완전히 통과하게 되면(S38), 작업을 종료하고 다음 작업을 대기하게 된다.After the steel sheet passes completely (S38), the operation is finished and waits for the next operation.
이러한 제어방식은 매우 짧은 주기(통상 약 1초 이내) 간격으로 반복될 수 있고 밸브의 응답성이 버터플라이 밸브 등 응답성이 양호한 밸브를 사용하게 되면 통상 약 0.5초 이내에서 주기제어가 가능하다.Such a control method can be repeated at very short intervals (typically within about 1 second). When the valve responsiveness uses a good response valve such as a butterfly valve, the cycle control can be performed within about 0.5 seconds.
또 상기와 같이 라미나 플로우 헤더와 같은 냉각헤더를 사용하게 되면 강판으로부터 높은 위치에 설치되어 있던 기존 통상의 냉각 헤더와 같은 위치이면서 강판과 동일 방향으로 설치되어 있어 고속 통판이 되는 강판이 부딪치더라도 파손 등의 염려가 없으며, 냉각헤더를 수냉 방향을 달리하게 한 것이므로 폭방향 온도분포를 조절할 때의 오동작 경우의 수가 크게 줄어 들 수 있게 된다.In addition, if a cooling header such as a lamina flow header is used as described above, even if the steel sheet is installed in the same direction as the steel sheet and is installed in the same direction as the conventional cooling header, which is installed at a high position from the steel sheet, the steel plate becomes a high-speed plate. There is no fear of damage, and because the cooling header is made to be different in the water cooling direction, the number of malfunctions in adjusting the widthwise temperature distribution can be greatly reduced.
따라서 본 발명에 의하면 입측에서 측정된 온도분포가 불균일하더라도 출측에서의 온도분포 측정에 의한 피드백 제어에 의해 수냉되므로 균일한 온도분포를 얻을 수 있게 되며, 또한 폭 방향 온도분포를 균일하게 하는 효과는 강판 전체 길이에 걸쳐 실시 가능하다. 그러한 경우에 기존 에지 마스크(edge mask)가 적용이 적절한 경우에서도 얻었던 효과처럼 폭 방향의 기계적 성질이 균일하게 된다.Therefore, according to the present invention, even if the temperature distribution measured at the entrance side is non-uniform, the water is cooled by the feedback control by the temperature distribution measurement at the exit side, so that a uniform temperature distribution can be obtained, and the effect of making the temperature distribution in the width direction uniform can be achieved. It can be implemented over length. In such a case, the mechanical properties in the width direction are uniform as in the case where the existing edge mask is appropriately applied.
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