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KR101424648B1 - 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법 - Google Patents

후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법 Download PDF

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KR101424648B1
KR101424648B1 KR1020120150285A KR20120150285A KR101424648B1 KR 101424648 B1 KR101424648 B1 KR 101424648B1 KR 1020120150285 A KR1020120150285 A KR 1020120150285A KR 20120150285 A KR20120150285 A KR 20120150285A KR 101424648 B1 KR101424648 B1 KR 101424648B1
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Abstract

본 발명은 후판재 제조공정 중 가속냉각공정에 사용되는 에지 마스킹 디바이스(Edge Masking Device, EMD)를 제어하는 방법에 있어서, (a) 압연 공정을 마친 후판재의 중심부 및 에지부 두께를 측정하는 단계와, (b) 상기 단계(a)의 도출값을 토대로 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차를 도출하는 단계와, (c) 상기 단계(b)의 도출값을 토대로 상기 에지 마스킹 디바이스의 이동거리를 도출하여 에지 마스킹 디바이스를 제어함으로써 후판재에 분사되는 냉각수의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 압연에서 발생한 폭 방향의 두께 편차로 인한 후판재의 중심부와 에지부의 길이 편차를 후공정인 가속냉각공정의 에지 마스킹 디바이스를 통한 폭 방향 유량제어를 통하여 상쇄 또는 최소화하여 후판재의 형상을 편평하게 유도할 수 있으므로, 냉간교정공정과 같은 추가적인 오프라인 공정이 필요치 않게 되어 생산원가가 감소하고, 공장의 후공정 부하 및 납기지연 등이 발생하지 않는 효과가 있다.

Description

후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법 {CONTROL METHOD OF EDGE MASKING DEVICE FOR THICK PLATE OF COMPENSATION SURFACE FORM}
본 발명은 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압연에서 발생한 폭 방향의 두께 편차로 인한 후판재의 중심부와 에지부의 길이 편차를 후공정인 가속냉각공정의 에지 마스킹 디바이스를 통한 폭 방향 유량제어를 통하여 상쇄 또는 최소화하여 후판재의 형상을 편평하게 유도하는 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 제철소에서 후판재를 제조하는 공정은, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열로(30), 조압연공정(40), 바쿨러공정(50), 사상압연공정(60), 예비교정공정(70), 가속냉각공정(80) 및 열간교정공정(90)을 거치면서 대략 사각판상의 후판재를 제조하게 된다.
즉, 연속주조공정(10)에 의해서 제조된 슬래브(20)는 가열로(30)에서 강종에 따른 목표 온도까지 가열되고, 가열로(30)를 통과한 슬래브(20)는, 조압연공정(40)과 사상압연공정(60) 등의 압연공정을 거쳐 일정한 두께 예컨대, 최종 제품의 지시 두께까지 소재를 압연하여 후판재를 생산한다.
이어서, 사상압연공정(60)에 의해 소정의 판 두께로 압연된 슬래브(20)는 결정립 미세화나 변태조직의 제어를 위하여 가속냉각공정(80)을 거친다.
그리고, 압연제품인 후판재의 질을 높이기 위하여 레벨러인 열간교정기(90)를 통한 레벨링 단계를 거쳐 최종적인 제품으로 완성된다.
상기한 후판 압연의 경우 열간 압연에 비해 생산 가능한 폭이 다양하고 날판 폭 기준으로 5500mm 까지 생산할 수 있다.
이러한 후판 제품 특유의 넓은 폭으로 인해 후판 압연에서는 폭 방향 두께편차를 적절히 제어하는 것이 중요하다. 폭 방향 두께편차 관리가 중요한 것은 심할 경우 일부 구간이 고객요구 범위를 벗어나는 불량을 유발할 수 있기 때문이지만 그러한 경우는 극히 일부분으로 오히려 대부분의 경우 압연소재의 형상 때문이라고 할 수 있다.
폭 방향 두께편차는 중심부와 에지부의 압연 정도의 차이에 의해 발생되고 이러한 압연 정도의 편차는 중심부와 에지부의 연신율 차이 즉 길이 편차를 유발하게 된다. 중심부 대비 에지부의 연신율이 큰 경우(에지부 길이 > 중심부 길이) 에지부에 파도와 같은 형상을 보이는 에지 웨이브 형상(도 2의 a 참조)이 발생하고 반대로 연신율이 작을 경우 (에지부 길이 < 중심부 길이)는 중심 웨이브 형상(도 2의 b 참조)이 발생하게 된다. 이러한 웨이브 형상이 발생하게 되면 고객이 요구하는 평탄도 기준을 만족시키기 위해 냉간교정이라는 추가적인 오프라인 공정을 거치게 되는데 이 과정에서 곧 생산원가 증가와 공장의 후공정 부하, 납기지연 등이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압연에서 발생한 폭 방향의 두께 편차로 인한 후판재의 중심부와 에지부의 길이 편차를 후공정인 가속냉각공정의 에지 마스킹 디바이스를 통한 폭 방향 유량제어를 통하여 상쇄 또는 최소화하여 후판재의 형상을 편평하게 유도하는 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 후판재 제조공정 중 가속냉각공정에 사용되는 에지 마스킹 디바이스(Edge Masking Device, EMD)를 제어하는 방법에 있어서, (a) 압연 공정을 마친 후판재의 중심부 및 에지부 두께를 측정하는 단계와, (b) 상기 단계(a)의 도출값을 토대로 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차를 도출하는 단계와, (c) 상기 단계(b)의 도출값을 토대로 상기 에지 마스킹 디바이스의 이동거리를 도출하여 에지 마스킹 디바이스를 제어함으로써 후판재에 분사되는 냉각수의 유량을 조절하는 단계에 의해 달성된다.
또한, 상기 단계(b)의 온도 편차는 아래의 식 1에 의해 계산되어 도출될 수 있다.
<식 1>
Figure 112012106252676-pat00001
여기서, ΔT : 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차, Tc : 후판재의 중심부 온도, Te : 후판재의 에지부 온도, Thc : 후판재의 중심부 두께, The : 후판재의 에지부 두께, ∂ : 열팽창계수
또한, 상기 단계(c)의 에지 마스킹 디바이스의 이동거리는 아래의 식 2에 의해 계산되어 도출될 수 있다.
<식 2>
Figure 112012106252676-pat00002
여기서, M : 에지 마스킹 디바이스의 이동거리, T : 후판재의 두께, W : 후판재의 폭, Q : 냉각수 유량, F : 후판재의 냉각시각온도에서 냉각종료온도를 차한 값, ΔT : 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차
이에 의해, 압연에서 발생한 폭 방향의 두께 편차로 인한 후판재의 중심부와 에지부의 길이 편차를 후공정인 가속냉각공정의 에지 마스킹 디바이스를 통한 폭 방향 유량제어를 통하여 상쇄 또는 최소화하여 후판재의 형상을 편평하게 유도할 수 있으므로, 냉간교정공정과 같은 추가적인 오프라인 공정이 필요치 않게 되어 생산원가가 감소하고, 공장의 후공정 부하 및 납기지연 등이 발생하지 않는 효과가 있다.
도 1 및 2는 종래기술에 대한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 에지 마스킹 디바이스를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법의 개념도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법은 압연공정에서 발생한 후판재 슬래브 폭 방향의 두께 편차로 인한 후판재 슬래브의 중심부와 에지부의 길이 편차를 후공정인 가속냉각공정의 에지 마스킹 디바이스의 제어를 통하여 후판재 슬래브에 분사되는 냉각수 폭 방향의 유량을 제어하여 후판재 슬래브의 중심부와 에지부의 길이 편차를 상쇄 또는 최소화하는 기술에 관한 것이다.
먼저, 본 발명이 적용되는 가속냉각공정의 에지 마스킹 디바이스에 대해 간략하게 설명한다.
에지 마스킹 디바이스는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가속냉각공정(80)에서의 후판재 슬래브(20) 냉각 시 폭 중앙부와 좌우 양측에 대한 냉각온도를 균일하게 보상하여 후판재 슬래브(20)를 균일하게 냉각하기 위한 장치로서, 가속냉각노즐(81)의 하부에 설치되어 분사되는 냉각수의 일부를 차단하는 냉각수 차단판(82)과, 냉각수 차단판(82)과 연결된 연결부재(83)에 설치되어 냉각수 차단판(82)의 위치를 이동시키는 구동부(84) 및 구동부(84)를 제어하는 가속냉각 PLC(미도시)를 포함한다.
상기한 에지 마스킹 디바이스는 상기 가속냉각 PLC에 입력된 값에 따라 냉각수 차단판(82)을 이동시켜 후판재 슬래브(20)로 분사되는 냉각수의 일부를 차단함으로써, 후판재 슬래브(20)가 균일하게 냉각되도록 한다.
본 발명은 압연공정이 끝난 후판재 슬래브의 중심부 및 에지부의 두께를 측정하여 측정된 두께를 토대로 후판재 슬래브의 중심부와 에지부의 길이 편차를 도출하고, 상기 길이 편차를 상쇄하기 위한 온도 편차를 계산하여 이를 가속냉각 PLC에 전송한 후, 이를 바탕으로 에지 마스킹 디바이스를 제어하여 후판재 슬래브에 분사되는 냉각수 폭 방향의 유량 제어를 통해 후판재 슬래브의 중심부와 에지부의 길이 편차를 상쇄 또는 최소화하는 방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, (a) 압연 공정을 마친 후판재의 중심부 및 에지부의 두께를 열간 프로파일 미터(61)에 의해 측정하는 단계와, (b) 상기 후판재의 중심부 및 에지부의 측정된 두께값을 토대로 후판재 중심부와 에지부의 온도 편차를 도출하는 단계와, (c) 상기 후판재 중심부와 에지부의 도출된 온도 편차를 토대로 에지 마스킹 디바이스의 이동거리를 도출하여 에지 마스킹 디바이스를 제어함으로써 후판재에 분사되는 냉각수의 유량을 조절하는 단계를 포함한다.
먼저, 단계(a)는 압연공정의 후에 위치되는 열간 프로파일 미터(61)를 통해 공냉된 후판재 슬래브의 중심부 및 에지부의 두께를 측정하는 단계이다.
그리고, 단계(b)는 상기 후판재의 중심부 및 에지부의 측정된 두께값을 토대로 후판재 중심부와 에지부의 온도 편차를 도출하는 단계로서, 아래의 식 1에 의해 후판재 중심부와 에지부의 온도 편차를 도출한다.
<식 1>
Figure 112012106252676-pat00003
여기서, ΔT : 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차, Tc : 후판재의 중심부 온도, Te : 후판재의 에지부 온도, Thc : 후판재의 중심부 두께, The : 후판재의 에지부 두께, ∂ : 열팽창계수이다.
이하에서는, 상기 식이 도출된 과정에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 단계(a)에서 측정된 후판재의 중심부 및 에지부의 두께를 바탕으로 폭 방향 길이 편차를 계산한다. 중심부와 에지부의 체적을 동일하다고 가정하면 각 부분에서 두께와 길이를 곱한 체적값은 동일하게 된다.
이를 식으로 표현하면,
Figure 112012106252676-pat00004
Figure 112012106252676-pat00005
(Thc : 중심부 두께, The : 에지부 두께, Lc : 중심부 길이, Le : 에지부 길이, ΔL : 길이 편차, 여기서, 중심부 및 에지부의 길이는 생산하는 후판재의 규격이므로 미리 알고 있음)
이다.
상기 식을 바탕으로 길이 편차를 계산하게 된다.
그 후, 상기한 길이 편차(ΔL)를 보상하기 위한 중심부와 에지부의 온도 편차(ΔT)를 계산한다. 냉각 직후 후판재는 공기 중에 대기하면서 공냉을 하게 되는데 이 과정에서 후판재는 열수축을 하게 된다.
이로 인해 발생하는 중심부와 에지부에서의 수축량은 다음과 같다.
중심부 길이 수축량(ΔLc)
Figure 112012106252676-pat00006
에지부 길이 수축량(ΔLe)
Figure 112012106252676-pat00007
(여기서, Tc : 중심부의 온도, Te : 에지부의 온도)
앞에서 계산된 길이 편차를 보상하기 위해서는 중심부와 에지부의 수축량 편차도 길이 편차만큼 발생하면 되므로 이를 식으로 표현하면,
Figure 112012106252676-pat00008
Figure 112012106252676-pat00009
이 된다.
이를 다시 중심부와 에지부의 냉각 직후 온도 편차로 정리하면,
Figure 112012106252676-pat00010
와 같이 식 1이 도출된다.
즉, 상술한 바와 같은 식들에 의해 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차는 후판재의 중심부 및 에지부의 두께에 의해서만 결정될 수 있다.
또한, 단계(c)는 후판재 중심부와 에지부의 도출된 온도 편차를 토대로 에지 마스킹 디바이스의 이동거리를 도출하여 에지 마스킹 디바이스를 제어함으로써 후판재에 분사되는 냉각수의 유량을 조절하는 단계로서, 아래의 식 2에 의해 에지 마스킹 디바이스의 이동거리를 도출한다.
<식 2>
Figure 112012106252676-pat00011
여기서, M : 에지 마스킹 디바이스의 이동거리, T : 후판재의 두께, W : 후판재의 폭, Q : 냉각수 유량, F : 후판재의 냉각시각온도에서 냉각종료온도를 차한 값, ΔT : 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차이다.
종래의 에지 마스킹 디바이스의 이동거리 계산식은,
Figure 112012106252676-pat00012
로서, 후판재의 두께, 폭, 유량을 변수로 설정하여 에지 마스킹 디바이스의 이동거리를 계산하였다.
그러나, 본 발명은 상기 식 1에 의해 도출된 온도 편차와 후판재의 냉각시각온도에서 냉각종료온도를 차한 값을 추가로 설정하여 에지 마스킹 디바이스의 이동거리를 계산하게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법은 압연에서 발생한 폭 방향의 두께 편차로 인한 후판재의 중심부와 에지부의 길이 편차를 후공정인 가속냉각공정의 에지 마스킹 디바이스를 통한 폭 방향 유량제어를 통하여 상쇄 또는 최소화하여 후판재의 형상을 편평하게 유도할 수 있으므로, 냉간교정공정과 같은 추가적인 오프라인 공정이 필요치 않게 되어 생산원가가 감소하고, 공장의 후공정 부하 및 납기지연 등이 발생하지 않는 효과가 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적인 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
10 : 연속주조공정 20 : 슬래브
30 : 가열로 40 : 조압연공정
50 : 바쿨러공정 60 : 사상압연공정
61 : 열간 프로파일 미터 70 : 예비교정공정
80 : 가속냉각공정 81 : 가속냉각노즐
82 : 냉각수 차단판 83 : 연결부재
84 : 구동부

Claims (3)

  1. 후판재 제조공정 중 가속냉각공정에 사용되는 에지 마스킹 디바이스(Edge Masking Device, EMD)를 제어하는 방법에 있어서,
    (a) 압연 공정을 마친 후판재의 중심부 및 에지부 두께를 측정하는 단계와;
    (b) 상기 단계(a)의 도출값을 토대로 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차를 도출하는 단계와;
    (c) 상기 단계(b)의 도출값을 토대로 상기 에지 마스킹 디바이스의 이동거리를 도출하여 에지 마스킹 디바이스를 제어함으로써 후판재에 분사되는 냉각수의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(b)의 온도 편차는 아래의 식 1에 의해 계산되어 도출되는 것을 특징으로 하는 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법.
    <식 1>
    Figure 112014026498154-pat00013

    여기서, ΔT : 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차, Tc : 후판재의 중심부 온도, Te : 후판재의 에지부 온도, Thc : 후판재의 중심부 두께, The : 후판재의 에지부 두께, ∂ : 열팽창계수
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단계(c)의 에지 마스킹 디바이스의 이동거리는 아래의 식 2에 의해 계산되어 도출되는 것을 특징으로 하는 후판재의 형상 보정을 위한 에지 마스킹 디바이스의 제어방법.
    <식 2>
    Figure 112012106252676-pat00014

    여기서, M : 에지 마스킹 디바이스의 이동거리, T : 후판재의 두께, W : 후판재의 폭, Q : 냉각수 유량, F : 후판재의 냉각시각온도에서 냉각종료온도를 차한 값, ΔT : 후판재의 중심부와 에지부의 온도 편차
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