KR100530463B1 - 박슬래브 연속주조기의 롤 검사장치 및 그 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비 주조시에 박슬래브 연속주조기의 세그먼트(segment)의 롤을 검사할 수 있는 장치 및 방법에 있어서, 더미바(dummy bar)를 연결하여 두 세그먼트의 사이를 통과시키면서 롤 갭은 물론 롤의 회전상태 등을 측정하는 롤 검사장치 및 그 검사방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 몰드로부터 토출된 용강을 주조하는 연속주조기에 설치된 롤(3)의 상태를 검사하는 롤 검사장치에 있어서, 비 주조시에 상기 연속주조기의 롤(3) 사이를 통과하면서 롤 갭 및 롤 회전상태 정보를 측정하는 센서부(10)와, 비 주조시에 상기 연속주조기의 롤(3) 사이를 통과시키는 더미바(70)에 연결되고, 상기 센서부(10)와 힌지결합되어 상기 센서부(10)로부터 출력된 전기적 신호를 입력받아 상기 롤(3)의 정보를 분석하는 제어부(50)를 포함하는 롤 검사장치가 제공된다.

Description

박슬래브 연속주조기의 롤 검사장치 및 그 검사방법{Roll checking apparatus for continuous thin slab casting machine and its checking method}

본 발명은 연속주조기의 마주하는 두 세그먼트의 롤 갭을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히, 비 주조시에 더미바에 연결하여 두 세그먼트의 사이로 통과시키면서 롤 갭 및 롤의 회전상태 등을 측정할 수 있는 롤 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로 용강을 일정한 두께와 폭을 갖는 슬래브(slab)로 연속주조기(이하에서는 "연주기"라 함)에서 주조한다. 연주기에서 생산되는 슬래브의 품질 및 슬래브의 생산성을 향상시키기 위해서는 주조시 연주기의 세그먼트에 설치된 가이드 롤의 갭의 체크(check)가 필수적이다.

도 1은 일반적인 연주기의 설비를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연주기의 가이드 롤 갭(roll gap) 등의 관리는 주편 표면 및 내부 균열에 커다란 영향을 미치기 때문에 주조강 종류에 따라 적정 롤 갭을 설정하고 유지하는 것이 품질 확보를 위해서는 불가결한 요소이다.

종래에는 롤 갭을 사람이 직접 측정하여 구한 값과 갭 구동장치를 삽입하여 검출 기구로 계산된 값을 이용하여 관리하여 왔지만, 이런 방식으로는 롤의 휨과 마모, 열 및 하중에 의한 프레임의 변형 혹은 축의 손상에 기인하는 롤 갭의 이상은 관리하지 못하였기 때문에 대량의 품질이상이 발생하는 경우가 있었다.

현재까지 미니밀(Mini Mill) 공정에서 사용할 수 있는 가이드 롤(3)의 상태측정기가 전무한 상태이다. 이는 박슬래브 연속주조기에서 생산되는 슬래브의 최소두께가 50~100mm 정도로 얇기 때문인데, 두 세그먼트(1) 사이의 간격이 너무 적어 롤 갭을 측정할 수 있는 장치의 이송에 어렵기 때문이며, 박슬래브 연주기용 스트랜드(strand) 상태 모니터의 개발이 용이하지 않기 때문이다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 비 주조시에 박슬래브 연속주조기의 세그먼트 내부로 삽입시켜 더미바의 이송에 따라 발생하는 센서의 측정신호를 이용하여 롤의 통과시점을 인식함은 물론 롤 갭 및 롤의 회전상태를 정확하게 측정할 수 있는 롤 검사장치 및 그 검사방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 몰드로부터 토출된 용강을 주조하는 연속주조기에 설치된 롤의 상태를 검사하는 롤 검사장치에 있어서, 비 주조시에 상기 연속주조기의 롤 사이를 통과하면서 롤 갭 및 롤 회전상태 정보를 측정하는 센서부와, 비 주조시에 상기 연속주조기의 롤 사이를 통과시키는 더미바에 연결되고 상기 센서부와 힌지결합되어 상기 센서부로부터 출력된 전기적 신호를 입력받아 상기 롤 갭 및 롤 회전상태 정보를 분석하는 제어부를 포함하는 롤 검사장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 상기 센서부는 상기 연속주조기의 롤 사이의 간격을 측정하는 다수 개의 롤 갭측정센서와, 상기 롤 갭측정센서의 사이에 설치되어 상기 롤의 회전상태를 측정하는 다수 개의 롤 회전불량 감지센서와, 상기 센서부가 롤의 사이를 통과하면서 롤에 미치는 반발력과 동일한 정도의 힘을 가할 수 있도록 스프링으로 탄력설치된 다수 개의 앤빌을 구비하며, 상기 제어부는 상기 센서부에서 출력된 롤 갭 측정신호를 처리하는 롤 갭 앰프박스와, 상기 롤 갭 앰프박스로부터 출력된 신호와 상기 롤 회전불량 감지센서로부터 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기로부터 출력된 신호를 입력받아 롤 갭과 롤 회전상태정보를 분석하는 CPU(central processing unit)과, 상기 CPU로부터 분석된 정보를 무선으로 송신하는 무선 원격 제어기 및, 상기 CPU 및 상기 롤 갭 앰프박스에 전원을 공급하는 배터리팩을 구비한다.

또한, 본 발명에 따르면, 몰드로부터 토출된 용강을 주조하는 연속주조기에 설치된 롤들의 사이를 통과하면서 롤의 상태를 검사하는 방법에 있어서, 상기 연속주조기의 롤 사이를 통과하면서 롤 갭과 롤 회전상태를 측정센서로 측정하는 단계와, 상기 측정센서로부터 측정된 롤 갭정보와 상기 롤 회전상태정보를 입력받아 상기 연속주조기의 각 롤의 갭과 회전상태를 분석하는 롤 분석단계와, 상기 롤 분석단계에서 분석된 롤 갭과 롤 회전상태를 무선으로 송신하여 상기 연속주조기의 주위에 설치된 롤 정보 수신부로 상기 롤 갭정보와 롤 회전상태정보를 송신하는 단계를 포함하는 롤 검사방법이 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 박슬래브 연속주조기의 롤 검사장치 및 그 검사방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 박슬래브 연주기는 총 6개의 세그먼트(1)를 가지며, 총 55쌍의 롤(3)로 구성되어 있다. 세그먼트(1) 중간에는 슬래브를 인발하기 위해 모터에 의해 구동되는 핀치롤(pinch roll)(5)이 있으며 핀치롤 이외의 롤은 슬래브와의 접촉에 의한 마찰력으로 돌아가는 비구동롤(idle roll)이다. 이런 박슬래브 연주기의 롤 갭을 조정하는 방법으로 세그먼트(1) 내의 개별 롤에 대한 갭 조정은 불가능하며, 유압실린더(7)에 의해 세그먼트 별로 이동시킴으로써, 롤 갭을 조절한다.

본 발명에 따른 박슬래브 연속주조기의 롤 검사장치 및 그 검사방법에 있어서, 박슬래브 연주기용 스트랜드 상태 모니터링 시스템의 기본 전제 조건은 다음과 같다.

첫째로는 연결은 더미바 헤드를 대체하여 체인에 연결하여야 한다.

둘째로는 측정시점은 더미바를 주조 시와 같이 인발하면서 자동으로 측정한다.

셋째로는 측정속도는 최대 주속에서 가능하도록 설계한다. 라는 기본 전제조건 하에서 설계되었다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 롤 검사장치의 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 롤 검사장치의 측면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 롤 검사장치가 설치된 상태를 나타낸 평면도(b)와 일반적인 더미바를 나타낸 평면도(a)이고, 도 5는 도 2에 도시된 롤 검사장치의 제어부의 신호흐름을 나타낸 개념도이고, 도 6은 도 2에 도시된 롤 검사장치가 일반적인 연주기의 세그먼트 사이를 진행하는 과정을 나타낸 개략도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 롤 검사장치(100)는 크게 측정센서들이 장착된 센서부(10)와, 측정센서들로부터 입력된 정보를 처리하며 저장 및 전송하는 제어부(50)로 나눌 수 있다. 센서부(10)와 제어부(50)는 연결볼트(45)에 의해 연결된다.

다수 개의 측정센서가 설치된 센서부(10)의 몸체는 플레이트로서 몸체의 상면과 하면에는 롤 갭을 측정하는 롤 갭 측정센서(13)가 일면에 6개씩 총 12개가 설치되고, 롤 회전불량 감지센서(19)가 일면에 2개씩 총 4개가 설치되며, 박슬래브 연속주조시에 롤(3)에 미치는 반발력과 동일한 정도의 힘을 가할 수 있도록 스프링으로 탄력설치된 앤빌(17)이 일면에 3개씩 총 6개가 설치된다. 이 때, 일면에 설치된 6개의 롤 갭 측정센서(13)가 일정한 간격으로 설치되었다 가정하였을 때에 한 개의 앤빌(17)은 센서부(10) 몸체의 정 중간부에 설치되고, 다른 두 개의 앤빌(17)은 양 가장자리의 두 개의 롤 갭 측정센서(13) 사이에 각각 한 개씩 설치되고, 롤 회전불량 감지센서(19)는 양단부에 설치된 두 개의 롤 갭 측정센서(13)와 앤빌(17)의 사이에 설치된다. 그리고, 센서부(10)에는 아이볼트(21)가 센서부(10)와 제어부(50)를 연결하는 연결볼트(45)의 반대쪽, 즉 센서부(10)의 선단부 쪽에 두 개 설치된다. 그리고, 제어부(50)의 후단부 즉, 아이볼트(21)의 반대쪽에는 총 8개의 관통공(61)이 형성되어 더미바(70)에 형성된 8개의 관통공(75)과 대응한 상태에서 고정볼트(도면에 도시안됨)로 연결된다. 따라서, 더미바(70)에 체결된다.

그리고, 센서부(10)의 후단부에는 연결볼트(45)에 의해 제어부(50)가 연결되는데, 이 때, 센서부(10)와 제어부(50)가 진행방향에 따라 소정의 각도(도 3에서의 α)로 틸트될 수 있도록 연결볼트(45)에 의해 센서부(10)와 제어부(50)는 힌지결합된다.

그리고, 제어부(50)에는 롤 갭 측정센서(13)로 사용된 차동변압기(LVDT)의 신호처리를 위한 롤 갭 앰프박스(51)와 롤 검사장치(100)의 이송 중에 센서(13, 19)에서 나오는 신호를 연속적으로 수신하여 실시간으로 메모리장치에 저장하는 컨트롤러(55)와 측정 중에 외부 전원의 도움없이 컨트롤러(55)와 롤 갭 앰프박스(51)를 구동시키기 위한 배터리 팩(57)이 있으며 컨트롤러(55)를 시동하여 전원이 공급되어 측정을 위한 준비 모드가 되도록 장치의 외부에 있는 리모콘으로 제어가 가능한 무선 원격 제어 모듈을 포함한다. 그리고, 제어부(50)의 후단부에는 더미바(70)의 제 1 체인(73)이 연결되는 더미바 연결부(60)가 힌지결합되어 있으며, 이런 더미바 연결부(60)에는 제 1 체인(73)에 형성된 8개의 관통공(75)과 대응하는 8개의 관통공(61)이 형성되고, 제 1 체인(73)의 관통공(75)과 더미바 연결부(60)의 관통공(61)이 대응한 상태에서 고정볼트가 체결되어 롤 검사장치(100)와 더미바(70)가 연결된다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 더미바(70)는 더미헤드부(77)와, 더미헤드부(77)에 연결된 관통공(75) 8개가 형성된 제 1 체인(73)과, 제 1 체인(73)에 연결된 제 2 체인(71)을 포함한다. 이런 더미바(70)는 제 2 체인(71)부터 세그먼트(1)의 스트랜드를 따라 진입하게 된다.

한편, 도 4의 (b)에서와 같이, 본 발명의 롤 검사장치(100)는 더미헤드부(77)가 제거된 상태에서 롤 검사장치의 더미바 연결부(60)에 형성된 8개의 관통공(61)과 제 1 체인(73)의 8개 관통공(75)이 대응하도록 위치한 상태에서 고정볼트로 체결되어 고정된다. 그리고, 제 2 체인(71)부터 세그먼트(1)의 스트랜드를 따라 진입하게 된다.

이와 같이 구성된 롤 검사장치는 롤 검사 중에 롤 검사장치가 세그먼트 상하 롤의 중심에 오도록 한다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 센서부(10)의 센서들(13, 19)은 롤 갭과 롤 회전 불량 감지를 위한 2가지 종류로 구성되며, 이런 센서들(13, 19)은 각각의 신호를 신호처리기인 롤 갭 앰프박스(51)로 입력되어 신호처리를 거쳐 아날로그 입력 단자와 연결되며 컨트롤러(55)에서 롤 갭 및 벤딩량 측정용 변위센서 신호에 의해 인식된 롤 번호를 디지털 I/O를 통해 입력된다. 입력 신호는 A/D 변환기(analog to digital converter)(55-1)를 거쳐 CPU모듈(central processing unit module)(55-2)에 입력되고 다시 센서 출력에 따른 물리량 환산 식에 의해 변환되어 각종의 연산 처리를 거치게 된다.

롤 검사장치의 주 컨트롤러(55)는 586.DX로서 RAM과 플래시디스크를 포함한 임배디드 컴퓨터로서, 두 개의 직렬 포트를 가지고 있다. 측정 데이터는 장치 내부의 플래시메모리(55-3)에 자동 저장하여 측정 완료 후 직렬 케이블을 연결하여 데이터를 입력하도록 하였다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 일반적으로 미니밀 연주기에 사용되는 롤(3)은 2분할된 롤(3-2) 또는 3분할된 롤(slit roll)(3-3)을 사용하고 있는데, 롤(3)의 분할부위에는 베어링 지지부(9)가 있고, 이런 베어링 지지부(9)는 슬래브 진행방향에 있어서 순차적으로 지그재그(zig zag; 갈지 자)형태로 배치되어 있다.

분할 롤(3-2, 3-3)의 중간 베어링 지지부(9)가 롤 갭과 간섭이 되지 않도록 롤 갭 측정센서(13)의 폭방향 위치를 결정하였는데, 도 5에서와 같이 2분할 롤(3-2)의 경우에는 분할 롤 마다 3개의 롤 갭 측정센서(13)가 접촉되며, 3분할 롤(3-3)의 경우에는 2개의 롤 갭 측정센서(13)가 분할 롤의 각각의 부위와 접촉하므로 롤 갭 측정센서(13)의 배열이 폭방향으로 잘 이루어졌음을 알 수 있다.

더미바(70)는 도 4의 (a)와 같다. 여기에서, 더미헤드부(77)의 길이는 305mm이고, 제 1 체인(73)의 길이는 1135mm이며, 제 2 체인(71)의 길이는 8720mm이다. 그리고, 제 1, 제 2 체인(73, 71)의 두께는 68~71mm이다.

한편, 더미헤드부(77)를 대신하여 교체된 더미바(70)에 장착된 본 발명의 롤 검사장치(100)의 외관은 도 4의 (b)와 같다. 롤 검사장치(100)는 580mm이며, 제 1 체인(73)과 제 2 체인(71)의 연결 부위에서 롤 갭 측정센서(13)까지의 위치는 1645mm가 된다. 따라서, 이 경우는 더미바(70) 인발 시 더미바(70)의 인출이 가능한 범위 내에서 더미헤드부(77)가 통과하는 세그먼트(1)와 통과 직전의 세그먼트(1)의 롤 갭을 단계적으로 67.5mm로 변화시키는 별도 트래킹 모드가 필요하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 박슬래브 연속주조기의 롤 검사장치는 더미바에 연결되어 박슬래브 연주기의 세그먼트의 사이를 통과하면서 롤 갭 및, 롤 회전상태를 측정한다. 따라서, 박 슬래브를 생산함에 있어 정확한 롤 갭 및 롤 회전상태를 검측하여 박 슬래브의 품질을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 박슬래브 연속주조기의 롤 검사장치 및 그 검사방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 일반적인 연주기의 설비를 나타낸 개략도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 롤 검사장치의 평면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 롤 검사장치의 측면도이고,

도 4는 도 2에 도시된 롤 검사장치가 설치된 상태를 나타낸 평면도(b)와 일반적인 더미바를 나타낸 평면도(a)이고,

도 5는 도 2에 도시된 롤 검사장치의 제어부의 신호흐름을 나타낸 개념도이고,

도 6은 도 2에 도시된 롤 검사장치가 일반적인 연주기의 세그먼트 사이를 진행하는 과정을 나타낸 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 세그먼트(segment) 3 : 롤

10 : 센서부 13 : 롤 갭 측정센서

19 : 롤 회전불량 감지센서 50 : 제어부

51 : 롤 갭 앰프박스 55 : 컨트롤러

70 : 더미바 77 : 더미헤드부

Claims (3)

1. 몰드로부터 토출된 용강을 주조하는 연속주조기에 설치된 롤의 상태를 검사하는 롤 검사장치에 있어서,

   비 주조시에 상기 연속주조기의 롤 사이를 통과하면서 롤 갭 및 롤 회전상태 정보를 측정하는 센서부와,

   비 주조시에 상기 연속주조기의 롤 사이를 통과시키는 더미바에 연결되고 상기 센서부와 힌지결합되어 상기 센서부로부터 출력된 전기적 신호를 입력받아 상기 롤 갭 및 롤 회전상태 정보를 분석하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서부는 상기 연속주조기의 롤 사이의 간격을 측정하는 다수 개의 롤 갭측정센서와, 상기 롤 갭측정센서의 사이에 설치되어 상기 롤의 회전상태를 측정하는 다수 개의 롤 회전불량 감지센서와, 상기 센서부가 롤의 사이를 통과하면서 롤에 미치는 반발력과 동일한 정도의 힘을 가할 수 있도록 스프링으로 탄력설치된 다수 개의 앤빌을 구비하며,

   상기 제어부는 상기 센서부에서 출력된 롤 갭 측정신호를 처리하는 롤 갭 앰프박스와, 상기 롤 갭 앰프박스로부터 출력된 신호와 상기 롤 회전불량 감지센서로부터 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기로부터 출력된 신호를 입력받아 롤 갭과 롤 회전상태정보를 분석하는 CPU(central processing unit)과, 상기 CPU로부터 분석된 정보를 무선으로 송신하는 무선 원격 제어기 및, 상기 CPU 및 상기 롤 갭 앰프박스에 전원을 공급하는 배터리팩을 구비하는 것을 특징으로 하는 롤 검사장치.
3. 몰드로부터 토출된 용강을 주조하는 연속주조기에 설치된 롤들의 사이를 통과하면서 롤의 상태를 검사하는 방법에 있어서,

   상기 연속주조기의 롤 사이를 통과하면서 롤 갭과 롤 회전상태를 측정센서로 측정하는 단계와,

   상기 측정센서로부터 측정된 롤 갭정보와 상기 롤 회전상태정보를 입력받아 상기 연속주조기의 각 롤의 갭과 회전상태를 분석하는 롤 분석단계와,

   상기 롤 분석단계에서 분석된 롤 갭과 롤 회전상태를 무선으로 송신하여 상기 연속주조기의 주위에 설치된 롤 정보 수신부로 상기 롤 갭정보와 롤 회전상태정보를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 검사방법.