KR20150076022A - 가속냉각기의 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가속냉각기의 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 가속냉각기의 제어장치는, 가속냉각기 내에서 열연강판을 이송시키는 테이블 구동부; 가속냉각기의 냉각헤더별 주수량을 조절하는 주수밸브; 및 상위제어장치로부터 열연강판의 냉각정보를 입력받아 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동특성에 따라 주수량과 판속도를 설정하여 주수밸브와 테이블 구동부를 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가속냉각기의 제어장치 및 그 방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD OF ACCELERATED COOLING APPARATUS}

본 발명은 가속냉각기의 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연강판의 가속냉각시 냉각거동 특성에 따라 주수량을 조절함으로써 목표 냉각종료온도에 보다 정확하게 적중시킬 수 있도록 하는 가속냉각기의 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철을 고체로 변형시키는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.

연주공정은 액체 상태인 용강을 주형(Mold)에 주입한 후 연속 주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬래브(Slab)나 블룸(Bloom) 등의 중간 소재로 만들어내는 공정이다.

이 과정에서 블룸은 다시 강편 압연기를 거쳐 빌릿(Billet)으로 제조된 후 선재 압연기를 통해 선재로 가공된다.

또한, 슬래브는 열간압연공정을 통해 압연된 후 가속냉각공정을 거쳐 후판으로 제조된다.

가속냉각공정이란 후판의 강도 및 인성 등과 같은 물성치를 향상시키기 위해 냉각장치를 통해 후판의 상, 하부면에 냉각수를 분사하는 공정을 말한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0097520호(2011. 08. 31. 공개, 발명의 명칭 : 열간압연 후 후판의 균일 냉각 장치 및 방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 열연강판의 가속냉각시 냉각거동 특성에 따라 주수량을 조절함으로써 목표 냉각종료온도에 보다 정확하게 적중시킬 수 있도록 하는 가속냉각기의 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 가속냉각기의 제어장치는, 가속냉각기 내에서 열연강판을 이송시키는 테이블 구동부; 가속냉각기의 냉각헤더별 주수량을 조절하는 주수밸브; 및 상위제어장치로부터 열연강판의 냉각정보를 입력받아 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동특성에 따라 주수량과 판속도를 설정하여 주수밸브와 테이블 구동부를 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 냉각정보는 압연종료온도, 목표 냉각종료온도 및 목표 냉각속도를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 주수량은 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 열전달 계수가 일정하도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 주수량은 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 천이비등 영역에서 감소되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 가속냉각기의 제어방법은, 제어부가 상위제어장치로부터 열연강판의 냉각정보를 입력받는 단계; 제어부가 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동특성에 따라 주수량과 판속도를 설정하는 단계; 및 제어부가 주수량과 판속도에 따라 주수밸브와 테이블 구동부를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 냉각정보는 압연종료온도, 목표 냉각종료온도 및 목표 냉각속도를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 주수량을 설정하는 단계는 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 열전달 계수가 일정하도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 주수량을 설정하는 단계는 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 천이비등 영역에서 감소되도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가속냉각기의 제어장치 및 그 방법은 열연강판의 가속냉각시 온도에 따른 냉각거동 특성에 따라 일정한 열전달계수를 갖도록 주수량을 조절함으로써 목표 냉각종료온도에 보다 정확하게 적중시킴으로써 판변형을 방지하여 제품의 재질을 안정적으로 확보할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기에 제어장치에서 열연강판의 온도에 따른 냉각거동 특성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어장치에서 주수량에 따른 열전달 계수를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기를 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기에 제어장치에서 열연강판의 온도에 따른 냉각거동 특성을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어장치에서 주수량에 따른 열전달 계수를 나타낸 그래프이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어장치는 테이블 구동부(40), 주수밸브(30) 및 제어부(20)를 포함한다.

테이블 구동부(40)는 가속냉각기(70) 내에서 열연강판(60)을 설정된 판속도로 이송시킨다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 압연기(50)에서 압연된 열연강판(60)이 설정된 판속도를 유지하면서 이송되도록 구동롤러(45)를 작동시켜 열연강판(60)을 이송한다. 필요에 따라서는 구동롤러(45)의 회전방향을 정방향과 역방향으로 전환하면서 가속냉각을 반복적으로 수행할 수 있도록 열연강판의 진행방향을 변경할 수도 있다.

주수밸브(30)는 주수신호에 따라 독립적으로 가속냉각기(70)의 냉각헤더(35) 별로 주수량을 조절한다.

주수밸브(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 열연강판(60)의 진행방향에 따라 상부와 하부에 설치된 다수개의 냉각헤더(35)를 통해 분사되는 냉각수의 주수량을 조절할 수 있도록 설치되어, 열연강판(60)의 상면과 하면에서 냉각수를 분사하여 열연강판(60)을 냉각시킨다.

제어부(20)는 상위제어장치(10)로부터 열연강판(60)의 냉각정보를 입력받아 열연강판(60)의 온도에 따른 냉각 거동특성에 따라 주수량과 판속도를 설정하여 주수밸브(30)와 테이블 구동부(40)를 작동시킨다.

이때 상위제어장치(10)로부터 입력받는 열연강판(60)의 냉각정보는 압연종료온도, 목표 냉각종료온도 및 목표 냉각속도를 포함할 수 있다.

따라서 제어부(20)는 목표 냉각종료온도를 적중시키기 위해 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 열전달 계수가 일정하도록 주수량을 설정한다.

온도에 따른 냉각 거동 특성은 도 3에 도시된 바와 같으며, 구체적으로는 열연강판(60)에 냉각수가 분사될 경우 증기막이 형성되는 막비등 영역에서는 열전달 계수가 낮은 상태에서 냉각이 이루어지지만, 열연강판의 온도가 500℃이하로 낮아지면 천이비등 영역으로 열전달 계수가 증가하면서 냉각능력이 높아져 급격하게 냉각된다. 이후 열연강판의 온도가 기포가 발생되는 핵비등 영역으로 낮아지면서 열전달 계수가 일정하게 유지된다.

이와 같이 온도에 따른 냉각 거동 특성을 살펴볼 때 목표 냉각종료온도가 천이비등 영역에 위치할 경우 목표 냉각종료온도를 적중시키기 위해서는 열연강판(60)의 냉각온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 열전달 계수가 일정하게 유지되도록 주수량을 조절하여 냉각제어가 이루어질 수 있도록 함으로써 급격한 냉각을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 열연강판(60)의 온도가 낮아짐에 따라 열전달 계수가 일정하게 유지되도록 천이비등 영역에서는 주수량을 감소시켜 일정한 열전달 계수로 냉각제어가 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같이 제어부(20)는 열연강판(60)의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 열전달 계수가 일정하도록 주수량과 판속도를 설정하여 주수밸브(30)와 테이블 구동부(40)를 작동시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 가속냉각기의 제어장치에 따르면, 열연강판의 가속냉각시 온도에 따른 냉각거동 특성에 따라 일정한 열전달계수를 갖도록 주수량을 조절함으로써 목표 냉각종료온도에 보다 정확하게 적중시킴으로써 판변형을 방지하여 제품의 재질을 안정적으로 확보할 수 있다.

특히, TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)재에 적용할 경우 판변형을 방지하여 제품의 재질을 안정적으로 확보할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 가속냉각기의 제어방법에서는, 먼저 제어부(20)가 상위제어장치(10)로부터 열연강판(60)의 냉각정보를 입력받는다(S10).

열연강판(60)의 냉각정보에는 압연종료온도, 목표 냉각종료온도 및 목표 냉각속도가 포함될 수 있다.

이후 제어부(20)는 열연강판(60)의 냉각정보를 기초로 하여 열연강판(60)의 온도에 따른 냉각 거동특성에 따라 주수량과 판속도를 설정한다(S20).

이때 제어부(20)는 목표 냉각종료온도를 적중시키기 위해 열연강판(60)의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 열전달 계수가 일정하도록 주수량을 설정한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 주수량의 유량밀도를 400 [L/㎡min]으로 주수할 경우 열연강판(60)의 온도가 500℃이상의 영역에서는 일정한 열전달계수로 냉각이 이루지지만, 500℃ 미만으로 낮아지는 천이비등 영역에서는 급격하게 열전달 계수가 증가하게 된다.

따라서, 이와 같이 천이비등 영역에서 열전달 계수가 급격하게 증가할 경우 일정한 열전달 계수가 유지되도록 주수량의 유량밀도를 300으로 감소시키고, 온도가 더 하강할 경우에는 190으로 유량밀도를 감소시킴으로써, 열전달 계수가 일정하게 유지되도록 하여 냉각제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 주수량을 설정한다.

이후 제어부(20)는 설정된 주수량과 판속도를 기반으로 주수밸브(30)로 주수신호를 출력하고 테이블 구동부(40)를 작동시켜 가속냉각을 수행한다(S30).

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 가속냉각기의 제어방법에 따르면, 열연강판의 가속냉각시 온도에 따른 냉각거동 특성에 따라 일정한 열전달계수를 갖도록 주수량을 조절함으로써 목표 냉각종료온도에 보다 정확하게 적중시켜 판변형을 방지하여 제품의 재질을 안정적으로 확보할 수 있다.

특히, TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)재에 적용할 경우 판변형을 방지하여 제품의 재질을 안정적으로 확보할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 상위제어장치 20 : 제어부
30 : 주수밸브 35 : 냉각헤더
40 : 테이블 구동부 45 : 구동롤러
50 : 압연기 60 : 압연강판
70 : 가속냉각기

Claims (8)

1. 가속냉각기 내에서 열연강판을 이송시키는 테이블 구동부;
   상기 가속냉각기의 냉각헤더별 주수량을 조절하는 주수밸브; 및
   상위제어장치로부터 상기 열연강판의 냉각정보를 입력받아 상기 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동특성에 따라 상기 주수량과 판속도를 설정하여 상기 주수밸브와 상기 테이블 구동부를 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속냉각기의 제어장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각정보는 압연종료온도, 목표 냉각종료온도 및 목표 냉각속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속냉각기의 제어장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 주수량은 상기 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 열전달 계수가 일정하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 가속냉각기의 제어장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 주수량은 상기 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 천이비등 영역에서 감소되는 것을 특징으로 하는 가속냉각기의 제어장치.
   
5. 제어부가 상위제어장치로부터 열연강판의 냉각정보를 입력받는 단계;
   상기 제어부가 상기 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동특성에 따라 주수량과 판속도를 설정하는 단계; 및
   상기 제어부가 상기 주수량과 상기 판속도에 따라 주수밸브와 테이블 구동부를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속냉각기의 제어방법.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 냉각정보는 압연종료온도, 목표 냉각종료온도 및 목표 냉각속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속냉각기의 제어방법.
   
7. 제 5항에 있어서, 상기 주수량을 설정하는 단계는 상기 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 열전달 계수가 일정하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 가속냉각기의 제어방법.
   
8. 제 5항에 있어서, 상기 주수량을 설정하는 단계는 상기 열연강판의 온도에 따른 냉각 거동 특성에 따라 천이비등 영역에서 감소되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 가속냉각기의 제어방법.

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