KR100431834B1 - 열간압연강판의 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온의 열연강판을 수냉각설비를 이용하여 냉각하는 방법에 관한 것으로서, 열연강판의 냉각시 주위 공기조건변화를 주수량 결정에 반영하여 온도제어를 보다 정확히 할 수 있는 열연강판의 냉각방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 열연강판의 냉각방법에 있어서, 상기 열연강판의 냉각시 주위공기중의 수분잔량과 보정계수와의 상관관계식을 구하고, 다음 열연강판의 냉각시 주위 공기중의 수분잔량을 구하고, 이것을 상기 보정계수와의 상관관계식에 대입하여 수정 보정계수를 구하고, 이 수정 보정계수와 가장 최근에 동일 소재의 제조에 대하여 학습함으로써 구해진 보정계수를 이용하여 가중평균법에 의해 최종 보정계수를 구하고, 이 최종보정계수를 다음에 제조할 동일한 소재조건을 갖는 열연강판 냉각과정에 적용하여 보정 주수량을 구하여 열연강판을 냉각하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

열간압연강판의 냉각방법{A Method for Cooling Hot-Rolled Steel Sheet}

본 발명은 제철소의 열연강판 생산과정중 열간압연을 마친 고온강판을 수냉각설비를 이용하여 냉각하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 주위 공기조건변화를 주수량 결정에 반영하여 온도제어를 보다 정확히 할 수 있는 열연강판의 냉각방법에 관한 것이다.

통상적으로, 열간압연기에서 열간압연된 열연강판은 목적하는 기계적 성질을 확보하기 위하여 수냉각설비에 의해 수냉된다.

상기 수냉각설비에 의한 수냉시 목적하는 열연강판의 기계적성질을 얻기위해서는 적절한 주수량을 결정하는 것이 중요하다.

종래에는 다음과 같이 적절한 주수량을 결정하여 열간압연강판을 냉각하였다.

즉, 종래에는 목표냉각종료온도를 설정하고, 현재 제조하고자 하는 열연강판의 소재조건을 이용하여 상기 목표냉각종료온도를 얻을 수 있는 주수량을 결정하고, 상기와 같이 결정된 주수량을 주수하여 열연강판을 냉각시키고, 상기 열연강판의 냉각시 열연강판의 냉각종료온도를 측정하고, 상기와 같이 측정된 열연강판의 냉각종료온도와 목표냉각종료온도와의 차이를 구하고, 상기 측정 냉각종료온도와 목표냉각종료온도와의 차이가 목표 오차 범위내에 오도록 하는 보정계수를 학습을 통해 구하고, 상기와 같이 구한 보정계수를 다음에 생산할 동일한 소재조건을 갖는 열연강판 냉각과정에 적용하여, 냉각종료온도와 목표냉각온도와의 차이가 목표오차범위내에 오도록 하는 보정 주수량을 구하여 열연강판을 냉각하였다.

상기한 종래방법에 있어서 냉각능력 보정계수는 현재 생산하고자 하는 소재와 동일한 강종, 두께, 그리고 생산속도를 갖는 가장 최근의 소재 및 운전조건 정보를 이용하여, 주위 공기조건 변화가 무시된 상태에서, 학습한 결과로부터 얻어진다.

여기서 학습이란 도 1에 나타난 바와 같이, 강종, 두께정보와 함께 냉각개시온도,생산속도, 그리고 실적 주수량의 분포등을 이용하여 공냉 및 수냉에 의한 냉각효과를 고려할 수 있는 단순온도강하량 예측식 또는 차분식 등을 적용하여 실적 냉각종료온도와 일치되는 값이 얻어지도록 정확한 수냉의 냉각효과를 예측해 줄 수 있는 보정값을 구한다는 것이다. 이렇게 구해진 값, 즉 보정계수는 다음의 같은 강종, 두께, 생산속도의 소재가 생산될 때 적용되어 목표냉각종료온도가 정확하게 얻어질 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이, 어떤 소재에 대해 적용된 보정계수와 생산후 학습해서 얻어진 보정계수가 크게 다르면 실제 얻어진 냉각종료온도가 목표냉각종료온도와 큰 차이가 있다는 것이며, 이를 소재 전체 길이(통상 수백 m이상 때로 수 km에 달함)에 대해 통상 제어 오차가 ±20℃내에 길이의 비율로 적중율을 관리하여 왔다.

따라서, 통상 90% 근처인 적중율을 1%높일 수 있다는 것은 소재길이중 수 m 또는 수십 m가 목표하는 재질을 갖을 수 있어 제품으로서 가치를 갖게 된다는 것이다.

그런데, 현장 조업결과를 분석하여 보면 계절별로 또는 주위온도 조건의 변화가 심한 밤과 낮의 조건에서, 또는 공장이 계속해서 운전되는 경우와 그렇지 않고 정비등의 사유로 장시간 서있다가 조업이 개시되는 조건사이에서 볼 때 적용된 보정계수와 학습에서 구해진 보정계수는 크게 차이가 있는 것으로 드러났다.

특히, 계절적인 차이가 매우 두드러지게 나타나고 있다.

도 2는 약 1년간 동일강종에 대한 학습된 냉각능 보정계수의 변화를 조사하여 나타낸 것으로서, 동절기와 하절기 사이에 약 20%의 냉각능력 변화가 있음을 보여준다.

특히, 일반적 예상과는 달리 동절기에 비해 하절기 근처에서 냉각능력이 크게 나타나는 것을 알 수 있다.

따라서, 주위공기 조건이 냉각능력에 미치는 영향이 있음을 알 게 되었는 데, 그럼에도 불구하고 정확하게 어떤 영향이 있는 가를 알 수 없어 온도제어에 반영할 방법이 없었다.

본 발명자들은 열연강판의 냉각시 주위공기 조건이 냉각능력에 미치는 영향에 대하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 열연강판의 냉각시 주위 공기조건변화를 주수량 결정에 반영하여 온도제어를 보다 정확히 할 수 있는 열연강판의 냉각방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 열간압연강판의 냉각방법에 있어서 냉각능 보정계수를 구 하는 방법에 대한 흐름도

도 2는 계절에 따른 냉각능 보정계수의 변화를 나타내는 그래프

도 3은 주위 공기조건에 따른 냉각능변화 실험결과도

도 4는 계절에 따른 포화가능 수증기량과 냉각능 보정계수 변화를 비교한 그래프

도 5는 실제 측정된 포화가능 수증기량과 보정계수와의 상관관계를 나타내 는 그래프

도 6은 학습후 얻어진 종래 보정계수와 본 발명에 따라 보정된 보정계수를 비교한 비교도

도 7은 종래의 보정계수 및 본 발명에 의한 적중율을 나타내는 그래프

본 발명은 목표냉각종료온도를 설정하는 단계;

현재 제조하고자 하는 열연강판의 소재조건을 이용하여 상기 목표냉각종료온도를 얻을 수 있는 주수량을 결정하는 단계;

상기와 같이 결정된 주수량을 주수하여 열연강판을 냉각시키는 단계;

상기 열연강판의 냉각시 열연강판의 냉각종료온도를 측정하는 단계;

상기와 같이 측정된 열연강판의 냉각종료온도와 목표냉각종료온도와의 차이를 구하는 단계;

상기 측정 냉각종료온도와 목표냉각종료온도와의 차이가 목표 오차 범위내에 오도록 하는 보정계수를 학습을 통해 구하는 단계; 및

상기와 같이 구한 보정계수를 다음에 생산할 동일한 소재조건을 갖는 열연강판 냉각과정에 적용하여, 냉각종료온도와 목표냉각온도와의 차이가 목표오차범위내에 오도록 하는 보정 주수량을 구하여 열연강판을 냉각하는 단계를 포함하는 것으로 구성되는 열연강판의 냉각방법에 있어서,

상기 열연강판의 냉각시 주위공기중의 수분잔량(단위 질량당의 공기가 갖을 수 있는 최대 수분량(무게)에서 현재 단위 질량당의 공기가 갖고 있는 수분량(무게)을 뺀 값)과 상기 보정계수와의 상관관계식을 구하는 단계;

다음 열연강판의 냉각시 주위온도와 습도를 측정하고, 이 주위온도에서 포화될 수 있는 수증기량을 구하여 주위공기중의 수분잔량을 구하는 단계;

상기와 같이 구한 수분잔량을 상기 수분잔량과 상기 보정계수와의 상관관계식에 대입하여 수정 보정계수를 구하는 단계;

상기와 같이 구한 수정 보정계수와 가장 최근에 동일 소재의 제조에 대하여 학습함으로써 구해진 보정계수를 이용하여 가중평균법에 의해 최종 보정계수를 구하는 단계; 및

상기와 같이 구한 최종보정계수를 다음에 제조할 동일한 소재조건을 갖는 열연강판 냉각과정에 적용하여, 냉각종료온도와 목표냉각온도와의 차이가 오차범위내에 오도록 하는 보정 주수량을 구하여 열연강판을 냉각하는 단계를 포함하여 구성되는 열연강판의 냉각방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 상기한 바와 같이, 목표냉각종료온도를 설정하는 단계; 현재 제조하고자 하는 열연강판의 소재조건을 이용하여 상기 목표냉각종료온도를 얻을 수 있는 주수량을 결정하는 단계; 상기와 같이 결정된 주수량을 주수하여 열연강판을 냉각시키는 단계; 상기 열연강판의 냉각시 열연강판의 냉각종료온도를 측정하는 단계; 상기와 같이 측정된 열연강판의 냉각종료온도와 목표냉각종료온도와의 차이를 구하는 단계; 상기 측정 냉각종료온도와 목표냉각종료온도와의 차이가 목표 오차 범위내에 오도록 하는 보정계수를 시행오차법등에 의한 학습을 통해 구하는 단계; 및 상기와 같이 구한 보정계수를 다음에 생산할 동일한 소재조건을 갖는 열연강판 냉각과정에 적용하여, 냉각종료온도와 목표냉각온도와의 차이가 목표오차범위내에 오도록 하는 보정 주수량을 구하여 열연강판을 냉각하는 단계를 포함하여 구성되는 열연강판의 냉각방법에 적용된다.

본 발명에 따라 열연강판을 냉각하기 위해서는 상기 열연강판의 냉각시 주위공기중의 수분잔량(단위 질량당의 공기가 갖을 수 있는 최대 수분량(무게)에서 현재 단위질량당의 공기가 갖고 있는 수분량(무게)을 뺀 값)과 상기 보정계수와의 상관관계식을 구해야 한다.

본 발명자들은 수분잔량과 상기 보정계수와의 상관관계식을 구하기 위하여 많은 실험을 행하고, 그 결과를 도 3, 도 4 및 도 5에 나타내었다.

도 3은 실험실에서 동일유량, 냉각개시조건을 갖는 동일 강종, 두께의 강판을 냉각할 때 주변공기온도만 10℃와 40`℃로 다른 두 조건에서 얻어진 실험결과를 나타낸 것이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 냉각능력의 변화가 주위 공기조건에 따라 달라짐을 알수 있다.

그런데, 이 두 조건에서 보면 공기온도에 따라 포화가능수증기량에 차이가 생겨 10℃인 경우에서 보다 빠르게 수증기가 나타나는 것을 알 수 있다. 도 4는 주위온도와 습도를 측정하고 이 주위온도에서 포화될 수 있는 수증기량을 구하여 여분의 공간, 즉 단위 질량의 공기당 포화수증기량에서 현재 수분함량을 뺀 값(수분잔량)을 구한 다음, 수분 잔량과 도 2와 같이 구한 보정계수의 변화를 비교한 것이다.

도 4에 나타난 바와 같이, 수분잔량이 냉각능 보정계수의 변화를 표현할 수 있는 잣대(기준)이 될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 열연강판의 냉각설비 근처에 온도와 습도를 동시에 측정할 수 있는 센서를 부착하여 이 센서에 의해 측정되는 정보(수분잔량)와 냉각능력 보정계수와의 관계식을 구할 수 있다.

상기한 상관관계는 강종, 두께, 생산속도에 따라 바뀔 수 있으나, 어느 경우나 수분잔량(포화가능 수증기량)과 냉각능 보정계수 사이에는 도 5에 나타난 바와 같이 선형에 가까운 관계식이 얻어진다.

다음에는, 다음 열연강판의 냉각시 주위온도와 습도를 측정하고, 이 주위온도에서 포화될 수 있는 수증기량을 구하여 주위 공기중의 수분잔량을 구한다.

상기 주위 공기중위 수분잔량은 열연강판의 냉각설비 근처에 온도와 습도를 동시에 측정할 수 있는 센서를 부착하여 이 센서에 의해 측정되는 정보에 의해 구해질 수 있다.

다음에는, 상기와 같이 구한 수분잔량을 상기 수분잔량과 상기 보정계수와의 상관관계식에 대입하여 수정 보정계수를 구한다.

다음에, 상기와 같이 구한 수정 보정계수와 가장 최근에 동일 소재의 제조에 대하여 학습함으로써 구해진 보정계수를 이용하여 가중평균법에 의해 최종 보정계수를 구한다.

바람직한 최종보정계수는 다음과 같다.

최종보정계수 = 수정보정계수 × (0.2 ∼0.4) + 보정계수×(0.6 ∼0.8)

상기 수정보정계수와 보정계수에 곱해지는 값들의 합은 항상 1.0이다.

상기와 같이 가중평균하는 이유는 보정계수는 여러 가지 이론적으로 규명되지 않은 오차를 반영하는 것이므로 주위공기가 갖는 수분에 의한 효과는 이 오차중의 일부로 약 20-40%정도로 여겨진다.

다음에, 상기와 같이 구한 최종보정계수를 다음에 제조할 동일한 소재조건을 갖는 열연강판 냉각과정에 적용하여, 냉각종료온도와 목표냉각온도와의 차이가 오차범위내에 오도록 하는 보정 주수량을 구하여 열연강판을 냉각하므로써, 온도 제어를 보다 정확히 할 수 있게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 6은 종래의 열연강판의 냉각방법에 적용되기 위한 냉각능 보정계수(f1)과 본 발명에 따라 수정된 냉각능 보정계수(f(modified))를 생산후에 학습된 냉각능 보정계수(f2)와 비교한 예를 나타낸다.

도 6에 나타난 바와 같이, 종래 냉각능 보정계수(f1)에 비해 수정된 냉각능 보정계수가 분산이 줄고 기울기가 1에 가깝고, 절편값이 크게 작아져서 학습된 냉각능 보정계수와 잘 일치하게 됨을 알 수 있다. 즉 온도제어가 더 정확하게 될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 몇가지 강종에 대해 본 발명의 적용전과 후의 온도제어 적중율을 변화를 조사하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다.

도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명을 적용한 경우 적중율이 모든 소재 강종, 두께에 대해 우수하게 나타남을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 열연강판을 냉각하는 경우 온도제어를 보다 정확히 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 목표냉각종료온도를 설정하는 단계; 현재 제조하고자 하는 열연강판의 소재조건을 이용하여 상기 목표냉각종료온도를 얻을 수 있는 주수량을 결정하는 단계; 상기와 같이 결정된 주수량을 주수하여 열연강판을 냉각시키는 단계; 상기 열연강판의 냉각시 열연강판의 냉각종료온도를 측정하는 단계;

   상기와 같이 측정된 열연강판의 냉각종료온도와 목표냉각종료온도와의 차이를 구하는 단계; 상기 측정 냉각종료온도와 목표냉각종료온도와의 차이가 목표 오차 범위내에 오도록 하는 보정계수를 학습을 통해 구하는 단계; 및 상기와 같이 구한 보정계수를 다음에 생산할 동일한 소재조건을 갖는 열연강판 냉각과정에 적용하여, 냉각종료온도와 목표냉각온도와의 차이가 목표오차범위내에 오도록 하는 보정 주수량을 구하여 열연강판을 냉각하는 단계를 포함하는 것으로 구성되는 열간압연강판의 냉각방법에 있어서,

   상기 열연강판의 냉각시 주위공기중의 수분잔량(단위 질량당의 공기가 갖을 수 있는 최대 수분량(무게)에서 현재 단위 질량당의 공기가 갖고 있는 수분량(무게)을 뺀 값)과 상기 보정계수와의 상관관계식을 구하는 단계;

   다음 열연강판의 냉각시 주위온도와 습도를 측정하고, 이 주위온도에서 포화될 수 있는 수증기량을 구하여 주위공기중의 수분잔량을 구하는 단계;

   상기와 같이 구한 수분잔량을 상기 수분잔량과 상기 보정계수와의 상관관계식에 대입하여 수정 보정계수를 구하는 단계;

   상기와 같이 구한 수정 보정계수와 가장 최근에 동일 소재의 제조에 대하여 학습함으로써 구해진 보정계수를 이용하여 가중평균법에 의해 최종 보정계수를 구하는 단계; 및

   상기와 같이 구한 최종보정계수를 다음에 제조할 동일한 소재조건을 갖는 열연강판 냉각과정에 적용하여, 냉각종료온도와 목표냉각온도와의 차이가 오차범위내에 오도록 하는 보정 주수량을 구하여 열연강판을 냉각하는 단계를 포함하는 것으로 구성되는 열간압연강판의 냉각방법
2. 제1항에 있어서, 최종보정계수가

   최종보정계수 = 수정보정계수 × (0.2 ∼ 0.4) + 보정계수×(0.6 ∼ 0.8)

   [수정보정계수와 보정계수에 곱 해지는 값들의 합은 1.0임]인 것을 특징으로 하는 열간압연강판의 냉각방법