连续退火线急冷带的带钢温度控制方法及装置

摘要

本发明涉及在连续退火线的急冷带上均匀地控制带钢的温度的方法及装置，提供一种连续退火线急冷带的带钢温度控制方法及装置。其中，为了控制带钢的温度，将冷却喷嘴块在带钢的前面和后面分别沿上下设置为多个，且划分为长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块而设置为多套，并在急冷带的进料侧和出料侧设置带钢中心温度测量仪和宽度方向温度测量仪，利用从带钢中心温度测量仪和宽度方向温度测量仪获取的温度检测值来均匀地控制带钢的温度，且控制带钢的平坦度变化为最小。根据本发明，利用连续退火线急冷带输入端和输出端的宽度方向温度计来检测温度，并通过利用反馈、前馈控制方法来控制急冷带的宽度方向喷雾流量，从而可均匀地控制带钢的宽度方向温度，由此得到最小化带钢的平坦度变化的有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及在连续退火线的急冷带中均匀地控制带钢的温度的方法及装 置，尤其涉及在连续退火线的急冷带的输入端和输出端检测宽度方向的温度， 并利用反馈、前馈控制方法进行冷却喷嘴块的宽度方向雾(mist)流量控制， 据此均匀地控制带钢的宽度方向温度，从而最小化带钢的平坦度变化的连续 退火线急冷带的带钢温度控制方法及装置。

背景技术

图1中示出了综合钢厂中所配备的连续退火线的炉子(Furnace)的构成。

在这样的连续退火线的炉子10中，从其进料侧进入的带钢在预热带11 上利用加热带12的排出气体而被预热，并在加热带12上通过辐射管(radiant  tubes)被间接加热而升温。

而且，经过所述加热带12的带钢在均热带13上被均热处理为预定温度， 并在缓冷带14上通过循环冷却周围气体而被缓慢地冷却。

并且，经过所述缓冷带14的带钢在急冷带15上利用主气体喷嘴、冷却 辊以及辅助气体喷嘴而被冷却，并在过时效带16上被过时效处理，最终在冷 却带17上被冷却。

在这样的连续退火线的炉子10中，带钢内的晶粒在预热带11及加热带 12上恢复与再结晶，且晶粒在所述均热带13上生长。

并且，在降低带钢的温度的缓冷带14，固溶碳溶解度变大，且在所述急 冷带15，固溶碳变得过饱和，因所述固溶碳的过饱和而形成的碳化物(Fe₃C) 在所述过时效带16中被析出。

作为在这样的连续退火线的炉子10中控制所述急冷带15内的带钢温度 的方法，在以往提出如下的几种技术。

即，现有技术中提出有韩国专利公开公报第2005-0051023号的“连续退 火线急冷带的带钢冷却速度控制方法”。

这样的现有的方式涉及连续退火线急冷带的带钢冷却速度控制方法，其 能够将通过急冷带的带钢的冷却速度和带钢内碳浓度维持为一定程度，因此 是一种可生产出均匀品质的冷轧钢板的方法。

而且，韩国专利公开公报第2004-0047308号的“退火炉的带钢冷却装置” 涉及一种用于将在退火炉的急冷带中行进的带钢均匀地冷却为目标温度的装 置，是一种关于在辊子内供应冷却水而利用辊冷却的均匀冷却的发明。

并且，在韩国专利公开公报第2003-0054513号的“连续退火炉冷却带的 带钢冷却控制方法”中介绍了在连续退火炉的冷却带中控制冷却扇的输出变 化来控制带钢的冷却的方法。

然而，这样的现有技术均以控制带钢的长度方向的带钢温度为目的，因 而存在不能控制宽度方向的温度的问题。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于解决如上所述的现有技术的问题，提供一种将沿垂直 方向移动的带钢的宽度方向温度分布控制为所期望的形态，从而通过此来最 终能够最小化因带钢的不均匀冷却而导致的平坦度不良的连续退火线急冷带 的带钢温度控制方法及装置。

并且，本发明的另一目的在于提供一种利用连续退火线急冷带的输入端 和输出端的宽度方向温度计来检测温度，并通过利用反馈、前馈控制方法来 控制急冷带的宽度方向的喷雾(mist)流量，从而均匀地控制带钢的宽度方 向温度，据此最小化带钢的平坦度变化的连续退火线急冷带的带钢温度控制 方法及装置。

技术方案

为了实现如上所述的目的，本发明提供一种连续退火线急冷带的带钢温 度控制方法，该方法用于在连续退火线的急冷带中均匀地控制带钢的温度， 包括如下步骤：利用带钢温度检测值和带钢信息来确定在带钢的前面和后面 分别喷雾的长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块的阀门开 度；针对所确定的所述阀门开度，通过从带钢的出料侧目标温度减去每周期 实际的带钢出料侧温度来确定所述长度方向流量控制喷嘴块的开度补偿值， 以调整喷雾流量；以及针对所确定的所述阀门开度，确定所述宽度方向流量 控制喷嘴块的多个伺服阀的开度值，以在带钢宽度方向的多个区域上个别地 调节喷雾流量，据此，通过控制喷射到带钢的喷雾流量来均匀地控制带钢的 温度，且最小化带钢的平坦度变化。

为了实现如上所述的目的，本发明提供一种连续退火线急冷带的带钢温 度控制装置，该装置用于在连续退火线的急冷带中均匀地控制带钢的温度， 其中，包括：带钢中心温度测量仪和宽度方向温度测量仪，在急冷带的进料 侧和出料侧测量带钢的温度；长度方向流量控制喷嘴块，为了控制所述带钢 的温度，在带钢的前面和后面分别沿上下设置为多个套件；以及多个套件的 宽度方向流量控制喷嘴块，将所述带钢宽度分为多个区域而利用各自的伺服 阀来控制朝各个区域喷射的雾流量，据此将沿带钢的宽度方向喷射的雾流量 控制为不同，从而均匀地控制带钢的宽度方向温度，而且，利用从所述带钢 中心温度测量仪和宽度方向温度测量仪获取的温度检测值来分别控制所述长 度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块的喷雾流量，由此均匀地 控制带钢的温度，且最小化带钢的平坦度变化。

而且，本发明优选为提供如下的连续退火线急冷带的带钢温度控制装置： 所述宽度方向流量控制喷嘴块将带钢宽度分为多个区域，并通过多个伺服阀 个别地控制朝各个区域喷射的雾流量。

发明效果

根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法及装置，在带钢的 前面和后面划分为长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块且设 置为多个，并利用从设置于急冷带的进料侧和出料侧的带钢中心温度测量仪 和宽度方向温度测量仪获得的温度检测值来分别控制从所述长度方向流量控 制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块分别喷射的喷雾流量，由此将沿垂直方 向移动的带钢的宽度方向温度分布控制为所期望的形态。因此，根据本发明， 最终可获得能够最小化因带钢的不均匀冷却而导致的平坦度不良的优异的效 果。

并且，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法及装置，利 用连续退火线急冷带的输入端和输出端的宽度方向温度计来检测温度，并通 过利用反馈、前馈控制方法来控制急冷带的宽度方向的喷雾(mist)流量， 据此可均匀地控制宽度方向温度，从而可获得能够最小化带钢的平坦度变化 的优异的效果。

附图说明

图1为一般的连续退火线的整体构成图。

图2为详细地示出适用根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制 装置的连续退火线的急冷带的剖视图。

图3为示出配备于本发明的急冷带的宽度方向分割喷嘴块的构成图。

图4为图3所示的喷嘴块的喷雾嘴的详图。

图5为整体地示出根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法 的说明图。

图6为在根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法中所应用 的长度方向出料侧温度控制器的构成图。

图7为在根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法中所应用 的宽度方向温度控制器的构成图。

图8为在根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法中所执行 的宽度方向温度偏差计算逻辑。

符号说明

100：连续退火线急冷带的带钢温度控制装置

200：急冷带    211：1号块

212：2号块     213：3号块

214：4号块     215：5号块

216：6号块     217：7号块

218：8号块     219：9号块

220：10号块    221：11号块

231a、231b：长度方向温度测量仪

233a、233b：宽度方向温度测量仪

300：连续退火线急冷带的带钢温度控制方法

331：主阀门                    332：伺服阀

348：长度方向温度控制器      369：宽度方向温度控制器

A：确定长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块的阀门开 度的步骤

B：确定长度方向流量控制喷嘴块的开度补偿值的步骤

C：确定宽度方向流量控制喷嘴块的各个伺服阀的开度值的步骤

S：带钢

具体实施方式

以下，参照附图来进一步详细说明本发明的优选实施例。

根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法及装置利用连续退 火线急冷带输入端和输出端的温度计来检测温度，并利用反馈、前馈控制方 法来控制急冷带的喷雾(mist)流量，据此能够控制为使带钢的温度均匀地 冷却，从而可最小化带钢的平坦度变化。

首先，参照附图而对根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制装 置100进行说明。

在根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制装置100中，为了控 制带钢的温度，在带钢的前面和后面分别沿上下设置多个冷却喷嘴块，并且 是划分为长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块而设置多套。

正是这样，如图2所示，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控 制装置100所适用的连续退火线的急冷带200中，冷却喷嘴块沿上下构成为 11个套件，在所述11个套件中，长度方向流量控制喷嘴块为6个套件，宽度 方向流量控制喷嘴块为5个套件，且分别设置在带钢的前面和后面，在其之 间使带钢S通过。

即，所述长度方向流量控制喷嘴块从急冷带200的进料侧按顺序设置于 1号块211、2号块212、5号块215、6号块216、9号块219、10号块220， 所述宽度方向流量控制喷嘴块从急冷带200的进料侧按顺序设置于3号块 213、4号块214、7号块217、8号块218、11号块221，由此均匀地控制带 钢S的温度。

而且，如图5所示，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制装 置100在所述急冷带200的进料侧和出料侧具备带钢中心温度测量仪231a、 231b和宽度方向温度测量仪233a、233b。

即，本发明为了控制带钢的温度，在急冷带200的进料侧和出料侧分别 设置带钢中心测量仪231a、231b，为了控制宽度方向的温度，在急冷带200 的进料侧和出料侧分别设置宽度方向温度测量仪233a、233b，由此检测带钢 的实测温度值。

这样的根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制装置100利用从 所述带钢中心温度测量仪231a、231b和宽度方向温度测量仪233a、233b获 取到的温度检测值来分别控制所述长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量 控制喷嘴块的喷雾流量。

对于本发明所适用的急冷带200而言，所要求的冷却率(Cooling Rate： ℃/秒)根据所生产的带钢原材料的钢种以及大小而不同，据此，要求确定共 11个套件的喷嘴块的流量的控制。

从这样的喷嘴块喷射的带钢冷却媒介为雾(mist)，其如图4所示，在喷 嘴内部混合氮气和冷却水而喷射出雾(mist)。

设置于所述急冷带200的长度方向流量控制喷嘴块从急冷带200的进料 侧设置在1号块211、2号块212、5号块215、6号块216、9号块219、10 号块220，如图5所示，通过调节各个块的主阀门331来调节雾流量。

并且，所述宽度方向流量控制喷嘴块为3号块213、4号块214、7号块 217、8号块218、11号块221，分别如图3和图5所示，在各个块的主阀门 331的后端，沿带钢的宽度方向分为多个区域，优选分为5个区域，且对于 五个区域各自的流量，则个别地通过伺服阀332而分别控制。

即，如图3所示，配备于所述横向流量控制喷嘴块的5个套件的伺服阀 332通过确定各自的阀门开度补偿值而分别按照在设置于连续退火线的急冷 带200的3号块213、4号块214、7号块217、8号块218、11号块221的位 置上沿带钢宽度方向分离的5个伺服阀332来喷射不同流量的雾。

如此，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制装置100可通过 控制急冷带200的喷雾(mist)流量来均匀地控制带钢的温度，据此可最小 化带钢的平坦度变化。

以下，对利用如上所述的根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控 制装置100来控制带钢的冷却温度的根据本发明的连续退火线急冷带的带钢 温度控制方法300进一步详细说明。

根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法300利用从所述带 钢中心温度测量仪231a、231b和宽度方向温度测量仪233a、233b获取到的 温度检测值来分别控制所述长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷 嘴块的喷雾流量。

如此，如图5所示，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方 法300利用从带钢中心温度测量仪和宽度方向温度测量仪获取到的温度检测 值和钢卷信息(coil information)而分别计算喷雾流量，并分别控制长度方向 流量控制喷嘴块和宽度方向流量控制喷嘴块的喷雾流量。

这样的根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法300是在连 续退火线中所配备的控制计算机(未图示)中执行，这样的控制计算机，由 内置的各种模块根据所输入的各种公式而自动地执行运算。

首先，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法300执行如 下的步骤A：利用设置于急冷带200的进料侧和出料侧的带钢中心温度测量 仪231a、231b和宽度方向温度测量仪233a、233b获取到的温度检测值来确 定在带钢的前面和后面分别沿上下设置为多个的长度方向流量控制喷嘴块和 宽度方向流量控制喷嘴块的阀门开度。

如图5所示，在这样的确定长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量控 制喷嘴块的阀门开度的步骤A中执行如下的步骤A2：首先从内置于控制计算 机(未图示)的下一个钢卷信息输入模块(next coil information input module) 接收带钢厚度、宽度、钢种信息(步骤A1)，并从带钢中心温度测量仪231a、 231b接收当前进料侧带钢温度、出料侧带钢温度，且在补偿冷却热量计算模 块中利用(式3)(＝(式1)-(式2))而从目标带钢温度计算补偿冷却热量。

${\stackrel{·}{Q}}_{s\_\mathrm{act}}={\rho }_s{C}_{\mathrm{ps}}(T_{o\_\mathrm{act}}-T_{i\_\mathrm{act}}){\stackrel{·}{V}}_s$

在此，当前带钢的冷却热量[W/m³·K]

ρ_s：带钢密度[Kg/m³]C_ps：带钢比热[J/Kg·K]

T_{o_act}：急冷带(RCS)出料侧实际板的绝对温度[K]

带钢体积率[m³/秒]

式2：${\stackrel{·}{Q}}_{s\_t\arg \mathrm{et}}={\rho }_s{C}_{\mathrm{ps}}(T_{o\_t\arg \mathrm{et}}-T_{i\_\mathrm{act}}){\stackrel{·}{V}}_s$

在此，带钢的目标冷却热量[W/m³·K]

ρ_s：带钢密度[Kg/m³]C_ps：带钢比热[J/Kg·K]

T_{o_target}：急冷带(RCS)出料侧板的目标绝对温度[K]

T_{i_act}：急冷带(RCS)进料侧实际板的绝对温度[K]

带钢体积率[m³/秒]

式3：${\Delta \stackrel{·}{Q}}_s={\rho }_s{C}_{\mathrm{ps}}(T_{o\_t\arg \mathrm{et}}-T_{o\_\mathrm{act}}){\stackrel{·}{V}}_s$

在此，带钢的补偿冷却热量[W/m³·K]

而且，之后执行利用由下面的式4求得的式5来计算雾流量值的步骤A3。

式4：${\Delta \stackrel{·}{Q}}_s=(C_{\mathrm{pm}}\Delta T_m+h_{\mathrm{fg}}){\rho }_m{\stackrel{·}{V}}_m$

式5：${\stackrel{·}{V}}_m=\frac{\Delta {\stackrel{·}{Q}}_s}{(C_{\mathrm{pm}}\Delta T_m+h_{\mathrm{fg}}){\rho }_m}$

在此，C_pm：雾的比热[J/Kg·K]

ΔT_m：雾温度变化量[K]

h_fg：雾的相变热量[J/Kg]

雾流量(体积率)[m³/秒]；

并且，之后由控制计算机的喷嘴块确定模块将所述雾流量值除以预设的 块的数(步骤A4)，并将该除后所得的流量值使用为阀门开度计算模块的输 入值，利用该值从下面的式6计算阀门流量系数(C_v)值，

式6：${\stackrel{·}{V}}_m=C_v\sqrt{\mathrm{\Delta P}}$

在此，C_v：阀门流量系数[m³/hr]ΔP：阀门压力[kg/cm²]；

执行利用所述阀门流量系数(C_v)值且通过下面的式7来确定最终各个 块的阀门开度的步骤A5。

式7：α＝f(C_v)

在此，α：阀门开度[％]。

如此地通过这样的步骤而确定的阀门开度值在钢卷被更换的地点上变成 在如下面进行说明的步骤B中的长度方向流量控制喷嘴块的初始阀门开度值 327。

并且，在下面进行说明的步骤C中，对于宽度方向流量控制喷嘴块而言， 将所述阀门开度值除以5之后得到的值328成为宽度方向流量控制喷嘴块的 阀门开度值。

而且，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法300，之后 执行如下的步骤B：针对所确定的所述阀门开度，通过从带钢的出料侧目标 温度减去每周期实际的带钢的出料侧温度来确定所述长度方向流量控制喷嘴 块的开度补偿值356。

这样的步骤B是针对在所述步骤A5中确定的阀门开度，通过从带钢的 出料侧目标温度353减去每周期实际的带钢出料侧温度354来确定所述长度 方向流量控制喷嘴块的开度补偿值356的步骤B，该步骤B通过包含比例- 积分控制器348a的长度方向温度控制器348来执行。

图6示出了这样的长度方向温度控制器348的详细构成。即，在所述长 度方向温度控制器348中，将从带钢出料侧目标温度353减去每周期实际的 出料侧温度354的值作为长度方向温度控制器348的输入值，由此计算开度 补偿值356。

在这样的过程中，所述长度方向温度控制器348利用在步骤A3中引用 的下面的式5来计算雾流量。

式5：${\stackrel{·}{V}}_m=\frac{\Delta {\stackrel{·}{Q}}_s}{(C_{\mathrm{pm}}\Delta T_m+h_{\mathrm{fg}}){\rho }_m}$

在此，C_pm：雾的比热[J/Kg·K]

ΔT_m：雾温度变化量[K]

h_fg：雾的相变热量[J/Kg]

雾流量(体积率)[m³/秒]。

而且，通过步骤A5中所引用的下面的式6来计算流量系数(C_v)，

式6：${\stackrel{·}{V}}_m=C_v\sqrt{\mathrm{\Delta P}}$

在此，C_v：阀门流量系数[m³/hr]ΔP：阀门压力[kg/cm²]；

通过下面的式7计算阀门开度。

式7：α＝f(C_v)

在此，α：阀门开度[％]。

经过这样的过程，确定所述长度方向流量控制喷嘴块的开度补偿值356， 并反映该值而从设置于连续退火线的急冷带200的1号块211、2号块212、 5号块215、6号块216、9号块219、10号块220的长度方向流量控制喷嘴 块喷雾。

而且，之后，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法300 执行针对所确定的所述阀门开度确定所述宽度方向流量控制喷嘴块的多个伺 服阀332的开度值的步骤C，以在带钢S宽度方向的多个区域上个别地调节 喷雾流量。

即，在所述步骤C中，为了控制带钢S的宽度方向温度，将带钢的宽度 分为5个区域，并分别对所述宽度方向流量控制喷嘴块设置沿带钢宽度方向 分离的5个伺服阀332(参照图3及图5)，并从带钢的宽度方向目标温度分 布365减去带钢的实测宽度方向温度分布值366而使用为宽度方向温度控制 器369的输入值。

所述宽度方向温度控制器369针对在所述步骤A5中确定的阀门开度， 从带钢的宽度方向目标温度分布365减去每周期实际的带钢宽度方向温度分 布值366，由此计算所述宽度方向流量控制喷嘴块的各个伺服阀332的开度 值。

如图5和图7所示，在这样的过程中宽度方向温度控制器369从宽度方 向目标温度分布365减去通过所述宽度方向温度测量仪233a、233b获得的实 测宽度方向温度分布值366，并将该值作为所述宽度方向温度控制器369的 输入值而计算宽度方向流量控制喷嘴的开度值。

在此，图8示出了在图5所示的宽度方向温度控制模块373中执行的宽 度方向温度偏差计算逻辑。

并且，图7示出了所述宽度方向温度控制器369的详细构成，关于针对 各个伺服阀332的开度值，与在步骤B中所采用的长度方向温度控制器348 的控制逻辑使用为相同，其参数值分别按照宽度方向喷嘴而恰当地修正。

而且，所述宽度方向温度控制器369对于5个伺服阀332分别利用下面 的式5来计算雾流量，

式5：${\stackrel{·}{V}}_m=\frac{\Delta {\stackrel{·}{Q}}_s}{(C_{\mathrm{pm}}\Delta T_m+h_{\mathrm{fg}}){\rho }_m}$

在此，C_pm：雾的比热[J/Kg·K]

ΔT_m：雾温度变化量[K]

h_fg：雾的相变热量[J/Kg]

雾流量(体积率)[m³/秒]。

通过下面的式6来计算流量系数(C_v)，

式6：${\stackrel{·}{V}}_m=C_v\sqrt{\mathrm{\Delta P}}$

在此，C_v：阀门流量系数[m³/hr]ΔP：阀门压力[kg/cm²]；

通过下面的式7分别计算5个伺服阀332的开度。

式7：α＝f(C_v)

在此，α：五个伺服阀的阀门开度[％]。

经过这样的过程，在所述步骤C中，分别确定横向流量控制喷嘴块的5 个套件的伺服阀332的阀门开度补偿值，并从设置于连续退火线的急冷带200 的3号块213、4号块214、7号块217、8号块218、11号块221的横向流量 控制喷嘴块，分别按照沿带钢宽度方向分离的5个伺服阀332不同地将雾分 别喷向带钢的五个区域。

根据如上所述的根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法 300，在带钢S的前面和后面划分为长度方向流量控制喷嘴块和宽度方向流量 控制喷嘴块且设置为多个，并利用从设置于急冷带200的进料侧和出料侧的 带钢中心温度测量仪231a、231b和宽度方向温度测量仪233a、233b获得的 温度检测值来分别控制从所述长度方向流量控制喷嘴快和宽度方向流量喷嘴 块分别喷射的喷雾流量，由此将沿垂直方向移动的带钢的宽度方向温度分布 控制为所期望的形态。

因此，根据本发明，最终能够最小化因带钢的不均匀冷却而导致的平坦 度不良。

并且，根据本发明的连续退火线急冷带的带钢温度控制方法300，利用 连续退火线急冷带200的输入端和输出端的宽度方向温度计来检测温度，并 通过利用反馈、前馈控制方法来控制急冷带200的宽度方向的喷雾(mist) 流量，据此可均匀地控制带钢的宽度方向温度，从而能够最小化带钢的平坦 度变化。

以上，本发明通过参照附图对相关特定实施例进行了详细说明，然而本 发明并不局限于这样的特定结构。如果是本领域中具有通常的知识的人员， 则在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想以及权利范围的情况下也 能够多样地修改或变更本发明。然而，事先想要阐明的是，这样的单纯的设 计上的修改或变形结构均明确地属于本发明的权利范围内。