KR100413280B1 - 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치에 관한 것으로,

연속주조기의 세그먼트를 통과하면서 롤 상태를 측정하는 장치를 형성함에 있어서, 더미바 헤드(11)의 후단에 연결된 더미바 체인(12)의 체인 연결부(13) 사이에 설치되는 롤 검사장치의 몸체(1)와, 상기 몸체(1)의 양측면에 장착되는, 비접촉식으로 롤 갭을 측정하는 적어도 하나의 롤 갭 센서(3) 및 비접촉식으로 롤 벤딩을 측정하는 적어도 하나의 롤 벤딩 센서(4)와, 상기 롤 갭 센서(3)와 롤 벤딩 센서(4)에서 측정한 데이타를 수집, 처리하여, 무선으로 전송하는 데이타 전송기(5)를 포함하는 것을 구성상의 특징으로 하며,

비접촉식 센서의 사용으로 연속주조기와의 직접 접촉으로 인한 마모를 발생시키지 않기 때문에, 매 주조시 더미바 삽입시마다 연속주조기 스트랜드의 롤 상태의 측정이 가능하여, 일일 수회 롤 상태를 점검할 수 있는 효과외에, 점검을 위한 별도의 시간을 낼 필요가 없으므로 그만큼 시간을 절약하여 연속주조기 생산성 증가에도 기여하는 효과를 제공한다.

Description

더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치{Dummy bar linking type roll-checking apparatus for continuous casting plant}

본 발명은, 연속주조기의 비 주조시에 세그먼트 내부로 삽입시켜 더미바의 이송에 따라 발생되는 센서의 측정신호를 이용하여 몰드와 롤 통과시점을 인식함은 물론 스트랜드 측정장치에 관한 것으로서, 연속주조기의 세그먼트를 통과하면서 스트랜드를 측정하도록 하는 장치를 형성함에 있어서, 상기 연속주조기에 설치된 체인과 연결되도록 양단에 연결링크가 형성된 몸체와, 상기 몸체의 양측에 출몰가능하게 설치되어 스프링의 탄성력으로 인출되고 유압모터에서 발생되는 유압에 의해서 삽입되는 앤빌과, 상기 몸체에 설치되며 세그먼트에 설치된 롤의 상태 즉, 롤갭을 측정하는 롤갭센서와, 롤의 밴딩을 측정하는 롤밴딩센서와, 롤정렬상태를 측정하는 측정바 및 스프레이노즐의 막힘을 측정하는 스프레이측정센서와, 상기 각 센서에서 측정된 측정값을 발신하는 PCM송신기와, 상기 PCM송신기에서 발생된 신호를 수신하는 PCM수신기에 연결되어 있는 PCM디코더로 이루어지며 상기 연속주조기의 스트랜드를 측정하는 센서가 설치된 몸체에 전원이 공급되면 각 센서의 모든 제어 파라미터를 초기화하는 단계와, 유압 모터와 서보밸브를 작동시켜 앤빌을 몸체로 내부로 삽입시키는 단계와, 상기 몸체에 연결된 체인을 당겨 몸체가 이송됨에 따라 상기 몸체가 몰드를 통과한 후 3번째 롤이 통과됨을 확인함과 동시에 유압모터와 서보밸브를 오프하여 스프링의 탄성력에 의해서 앤빌이 몸체로부터 튀어나오도록 하여 롤의 유동을 방지하도록 하는 단계와, 상기 몸체를 이동시키면서 측정된 롤의 상태 즉 롤갭과 롤밴딩 및 롤정렬 그리고 스프레이노즐의 막힘을 PCM송신기로 송신하는 단계와, 상기 PCM송신기에서 송신된 신호를 PCM수신기로 수신하여 PCM디코더로 디코딩하는 단계로 이루어져 연속주조기의 스트랜드를 측정하도록 구성한 특허출원 제98-59822호(발명의 명칭 : 연속주조기의 스트랜드 측정방법 및 그 장치)에 있어서, 상기 스트랜드 측정장치를 새로운 구조로 개량한 것으로서, 보다 상세하게는 제철소의 연속주조기중 몰드(mold)를 통과, 형성된 주편(slab)이 통과하는 세그먼트(segment)의 롤(roll) 상태를 점검하는 장치에 관한 것으로서, 주조 준비를 위한 더미바(dummy bar) 삽입시 설비상태를 점검함으로써 다음 주조 전에 완전한 롤의 설비상태를 유지하여, 주편의 크랙(crack)이나 중심편석을 줄여 품질을 향상시키는데 이용하는 장치에 관한 것이다.

제철소의 연속주조기 설비에 있어서, 주편의 고품질 확보와 높은 생산성을 위해서는, 주조 시작 전에 연속주조기의 패스라인(pass line)상에 설치된 롤의 완전한 상태가 유지되어야하고, 주조 중에는 패스라인의 안정성이 확보되어야한다. 패스라인의 비정렬(misalignment)과 변형된 롤은 주편의 표면결함 및 내부크랙, 중심편석 및 중심크랙을 일으키게 되기 때문이다.

또한, 패스라인의 불균일과 롤 변형은 주편 품질뿐만 아니라 롤 수명 및 연속주조기 정비 비용에도 큰 영향을 미친다. 따라서 세그먼트의 롤 상태를 규칙적으로 점검하고 정비하는 것은 연속주조기 설비의 운전 및 유지 과정상 필수적이다.

종래에 가장 일반적으로 사용되는 패스라인 측정장치의 형태는, 더미바 헤드 대신에 설비 상태를 점검하는 롤 체커(roll checker) 장치를 더미바 체인에 부착하여, 정기수리나 연속주조기 휴지 시간에 연속주조기를 통과시키며 측정하는 더미바 교환형으로서, 대부분의 제철소에서 채택하여 사용되고 있다.

그런데, 상기와 같은 더미바 교환형 측정장치는 몇가지 문제점을 발생시켰는데, 즉 세그먼트에 설치된 롤의 유동을 방지하기 위한 지지부재가 몰드를 통과하면서 몰드 표면을 파손시키는 사례를 발생시켰고, 또한 측정된 데이타는 측정후 별도의 과정을 거쳐 이용가능한 데이타로 변환되어야하기 때문에 정비시간을 불필요하게 연장시키는 문제점을 발생시켰다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 본원 출원인은 "연속주조기의 스트랜드 측정방법 및 그 장치(특허출원 제 98-59822호)"를 선출원한 바 있다. 도 3은 선출원된 스트랜드 측정장치의 사용상태도로서, 선출원의 스트랜드 측정장치가 더미바 헤드 대신 더미바 체인에 부착된 상태를 도시하고 있다.

한편 본원 출원인에 의해 선출원된 발명인 "연속주조기 스트랜드 측정방법 및 그 장치(특허출원 제 98-59822호)"는 상기와 같은 문제점을 해결할 수는 있었지만, 다음과 같은 문제점을 해결하는 데는 부족함이 있었다. 즉, 선출원의 스트랜드 측정장치를 포함한 종래의 롤 체커는 연속주조기 휴지시간에만 사용되는 것을 기준으로 제작되었기 때문에 통상 1개월에 2~3회 정도밖에 연속주조기의 스트랜드 상태를 측정할 수 없고, 결과적으로 주편의 품질과 직결된 연속주조기의 롤 상태를 짧은 주기로 규칙적으로 점검하여 정비하는 것이 어렵다는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위해 선출원의 스트랜드 측정장치를 더미바 헤드의 후단에 부가적으로 장착하여 정상 조업이 진행되는 과정중에 사용하는 방법을 생각해 볼 수 있다. 그런데, 이러한 방법을 사용할 경우, 더미바 인발시 인발롤의 과대한 압축력에 의해 가해질 수 있는 기계적 부하를 피하기 위해서 검사장치가 롤을 통과하기 직전에 매번 인발롤의 갭을 벌어지게 하여야 하고, 검사장치에 장착된 앤빌이 몰드를 통과할 때 유압시스템에 의해 안쪽으로 들어가고, 몰드 통과 후에는 앤빌이 다시 나오도록 매번 제어하여야 하는 불편함이 발생하게 된다.

또한, 선출원의 측정장치는 연속주조기 롤 갭 및 롤 벤딩 측정을 위하여 접촉식 센서인 LVDT(Linear Variable Differential Transformer : 차동변압기), 롤 정렬 측정센서인 인크리노메타, 스프레이 막힘 감지센서인 압력센서, 롤 회전 불량 측정센서인 포텐셔미터가 부착되어 여러 가지 상태를 동시에 점검하도록 하였는데, 상기한 종류의 센서는 접촉식 센서이기 때문에, 이러한 종류의 센서를 매 주조시 삽입되는 더미바에 장착하여 매일 수회 사용할 경우, 센서 측정 헤드부의 마모가 심하여 측정시의 정밀도가 떨어지며, 자주 교환해 주어야 하는 문제가 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 롤 체커 및 선출원된 스트랜드 측정장치의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 비접촉식으로 작동되는 롤 갭 센서와 롤 벤딩 센서를 장착한 롤 검사장치의 몸체를 더미바 헤드의 후단에 연결된 더미바 체인의 체인 연결부 사이에 부가적으로 장착하여, 연속주조기 세그먼트의 롤 상태를 조업이 이루어지는 과정중에 측정할 수 있도록 한 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치의 평면도,

도 2는 본 발명의 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치가 더미바에 장착된 상태를 나타낸 사용상태도,

도 3은 선출원된 스트랜드 측정장치의 사용상태도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 롤 검사장치의 몸체 2 : 연결링크

3 : 롤 갭 센서 4 : 롤 벤딩 센서

5 : 데이타 전송기 6 : 밧데리

10 : 더미바 11 : 더미바 헤드

12 : 더미바 체인 13 : 체인 연결부

20 : 선출원 스트랜드 측정장치의 몸체 21 : 앤빌

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연속주조기의 세그먼트를 통과하면서 롤 상태를 측정하는 장치를 형성함에 있어서, 더미바 헤드(11)의 후단에 연결된 더미바 체인(12)의 체인 연결부(13) 사이에 설치되는 롤 검사장치의 몸체(1)와, 상기 롤 검사장치의 몸체(1) 양측면에 장착되어, 비접촉식으로 롤 갭을 측정하는 적어도 하나의 롤 갭 센서(3) 및 비접촉식으로 롤 벤딩을 측정하는 적어도 하나의 롤 벤딩 센서(4)와, 상기 롤 갭 센서(3)와 롤 벤딩 센서(4)에서 측정한 데이타를 수집, 처리하여, 무선으로 전송하는 데이타 전송기(5)를 포함하는 것을 구성상의 특징으로 한다.

이하 본 발명의 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치의 평면도, 도 2는 본 발명의 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치가 더미바에 장착된 상태를 나타낸 사용상태도이다.

롤 검사장치의 몸체(1) 양단부에는 더미바 헤드(11)의 후단에 연결된 더미바 체인(12)의 체인 연결부(13) 사이에 연결, 설치하기 위한 연결링크(2)가 부착되어 있고, 상기 롤 검사장치의 몸체(1) 양측면에는 일측면당 일렬로 5개씩, 총 10개의 롤 갭 센서(3)가 부착되어 있고, 역시 몸체(1)의 양측면에 중앙의 롤 갭 센서(3)와 수직으로 2개씩 배열된 총 4개의 롤 벤딩 센서(4)가 부착되어 있다. 이때 상기 롤 갭 센서(3) 및 롤 벤딩 센서(4)는 각각 상기 롤 검사장치의 몸체(1) 내에 형성된 안착홈에 삽입되어 부착되는 것이다.

일반적으로 롤 체커등의 설비점검장치로 연속주조기의 롤 상태를 점검하면, 롤 갭 및 롤 벤딩 불량이 가장 빈번하여, 설비 불량 요인중 가장 많은 비율을 차지하고 있다. 그리고 실제로 주편 품질에 가장 많은 영향을 끼치는 것이 롤 갭과 롤 벤딩이므로, 연속주조기 스트랜드의 점검 및 관리에 있어서 항상 우선되는 항목이 된다. 따라서 본 발명에서는 롤 갭 센서(3) 및 롤 벤딩 센서(4)만 장착하고, 선출원의 스트랜드 측정장치에 설치되었던 스프레이측정센서와 측정바는 생략하였다.

또한, 선출원된 스트랜드 측정장치의 롤 갭 센서 및 롤 벤딩 센서는 접촉식 롤 갭 측정센서인 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)가 사용되었지만, 본 발명에서는 비접촉 방식의 와전류식 변위센서인 갭 센서(gap sensor)를 적용하여, 센서에 대한 마모의 우려를 없애고, 선출원의 스트랜드 측정장치에서 유압시스템 및 스프링에 의해 작동되던 앤빌을 제거할 수 있게 되었다.

보다 상세하게 설명하면, 선출원의 스트랜드 측정장치는 더미바 헤드(12) 대신에 장착하기 때문에, 스트랜드 측정장치가 롤을 통과할 때 스프링력이 작용하는 앤빌에 의해 롤의 중심에 오도록 하여, 장치에 장착된 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)의 측정헤드가 롤에 접촉되어 변화하는 신호를 통하여 롤 갭과 벤딩량을 측정하였다.

그러나 본 발명에 있어서는, 비접촉 변위 측정센서인 갭 센서를 설치한 롤 검사장치를 더미바 헤드(11) 후단에 장착함으로써, 롤 검사장치가 롤의 구속과 관계없이 롤 갭과 롤 벤딩을 측정할 수 있게 하였다. 따라서 앤빌 사용이 필요하지않기 때문에, 본 발명에 의한 롤 검사장치에는 앤빌 작동을 위한 유압펌프 및 모터로 구성된 유압시스템과 스프링이 필요 없으므로, 그만큼 장치를 간단하고 작게 만들 수 있다. 따라서 더미바 체인(12) 크기의 장치로도 롤 갭 센서(3) 및 롤 벤딩 센서(4)는 물론 데이터 전송기(5), 내부 전원용 밧데리(6)를 설치하고도 내부 공간에 여유가 있으며, 장치가 간단하므로 고장날 확률이 적어지는 장점이 있다.

또한 복잡한 롤 번호 인식에 의한 앤빌 동작제어 시스템이 필요 없으므로, 롤 갭이 과대하거나, 벤딩이 발생하여 롤이 인식되지 못하거나, 주형등에서 잘못 인식되는 등의 이유로 앤빌이 튀어나와 주형벽인 동판에 흠집을 내어, 주편의 표면크랙을 유발시키는 문제가 발생될 우려가 없게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

비접촉식 변위센서인 갭 센서로 구성된 롤 갭 센서(3) 및 롤 벤딩 센서(4)와, 측정된 신호를 처리, 무선전송하는 데이타 전송기(5)가 구비된 롤 검사장치를 더미바 헤드(11) 후단의 체인 연결부(13) 사이에 장착하여, 주조 시작전 연속주조기에 더미바(10)가 삽입될 때 롤 검사장치도 같이 삽입되게 한다.

삽입된 롤 검사장치는 롤 사이를 통과하면서, 롤 갭 센서(3)와 롤 벤딩 센서(4)에서 측정된 데이타를 데이타 전송기(5)를 통해 저장, 처리, 무선전송하여, 연속주조기에 설치된 리시버로 보내게 된다. 측정된 데이타는 리시버를 거쳐, 연속주조기 조정실에 있는 분석용 컴퓨터에서 전송받아 각종 연산처리를 거쳐 출력되게 된다.이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.롤 갭 센서와 롤 벤딩 센서는 각각의 신호처리기를 거쳐 아날로그 입력단자와 연결되고, 콘트롤러에서 상기 롤 갭 센서 및 롤 벤딩 센서 신호에 의하여 인식된 롤 번호를 디지털 I/O를 통하여 입력되며, 입력신호는 PCM 인코더를 통하여 PCM 방식의 2진수로 변환되어 PCM 전송기(Transmitter)를 통해 전송되고, 몰드 바로 위에 설치된 리시버를 거쳐 PCM 디코더에 입력되며, 다시 센서 출력에 따른 물리량 환산식에 의하여 변환되어 각종의 연산처리를 거치게 된다.본 발명의 측정장치의 주 콘트롤러는 8k의 EEPROM과 96바이트의 SRAM을 포함한 마이크로프로세서로 21개의 I/O 포트를 가지고 있으며, 이중 아날로그 디지털 변환은 8채널(8비트)이 가능한 것이다.본 발명의 측정장치의 상부 중앙 롤 갭과 하부 롤 벤딩 등 총 4개의 갭 센서 신호를 롤 통과시점의 인식을 위하여 아날로그로 입력하고, 인식된 롤 번호를 블록(8비트)으로 텔리미터리의 디지털 입력채널로 보내며, 무선통신에 의한 데이터의 전달이외에 텔리미터리 장치 내부에 메모리(8MB)를 장착하여 측정 데이터를 자동 저장하여 측정 완료후 병렬케이블을 연결하여 입력하게 된다.상기 텔리미터리 시스템은 보통 여러개의 신호변환기를 통한 신호들을 하나의 라디오 링크(Radio Link)를 통한 전송을 위하여 하나의 복합된 신호로 묶는 것이고, 모듈레이션 방법은 PAM(Pulse Amplitude Modulation), PDM(Pulse Duration Modulation), PCM(Pulse Code Modulation) 방식 등이 있으며, 본원 발명에서 사용된 텔리미터리 시스템은 Bi-Phase-L, parity none, 워드 당 데이터 비트는 12비트이고, PCM 코드 데이터 양식은 싱크비트 2채널, 아날로그입력 64채널과 16비트 디지털입력 2채널을 포함하여 최대 68워드(word)의 구조를 이룬다. 이와 같은 데이터 양식을 한개 혹은 여러개 겹쳐서 한 프레임을 만들며, PCM 인코더는 프레임을 단위로 하여 데이터를 전송하게 된다. 프레임의 크기는 인코더의 셋업시 조정되고, 인코더 유니트는 프레임 단위로 데이터를 송신할뿐이며 데이터 프레임의 전송시작이나 중지 등의 제어는 하지않고 연속적으로 데이터만 보내게 된다.인코더로 부터 받은 데이터 프레임은 디코더 유니트에서 싱크 워드를 분석하여 에러 유무를 확인하고, 에러가 발생한 프레임은 저장하지 않는다.측정장치의 이송속도는 보통 1.5m/min 정도로 PCM 인코더 유니트에서 호스트 컴퓨터에 장착되어 있는 디코더 유니트로 데이터를 전송하는 속도는 10Kbps가 적당하며, 이때 채널별로는 1초에 11개 정도가 샘플링된다.그리고 본 발명은 장치의 특성상 외부 전원을 사용할 수 없기 때문에 배터리를 장치 내부에 설치하여 데이터의 수집 및 무선통신, 콘트롤러 등의 모든 전원을 이용할 수 있게 된다.

종래의 롤 체커와 선출원의 스트랜드 측정장치는 연주 휴지시간에 더미바 헤드 대신에 더미바 체인에 장착하여 스트랜드 상태를 측정하는 구성을 갖지만, 본 발명의 롤 검사장치는 더미바 헤드의 후단에 연결된 더미바 체인의 체인 연결부 사이에 부가적으로 부착되어, 주조를 위하여 더미바가 주형에 들어가서 롤을 통과할 때에 함께 통과하여 , 별도의 부가적 과정없이 롤 상태를 측정하도록 하였다.

주조 시작시 용강이 주형으로 주입되면, 용강은 더미바 헤드에만 접촉되게 되므로, 롤 갭 센서 및 롤 벤딩 센서가 장착된 롤 검사장치의 몸체에는 용강의 접촉이나 열의 영향을 받지 않게 된다.

본 발명은 선출원의 스트랜드 측정장치가 제공하는 효과외에, 롤 검사장치를 더미바 헤드 후단에 부가적으로 장착함으로써, 매 주조시 더미바 삽입시마다 연속주조기 스트랜드의 롤 상태의 측정이 가능하여, 일일 수회 롤 상태를 점검할 수 있는 효과외에, 롤 점검을 위한 별도의 시간을 낼 필요가 없으므로 그만큼 시간을 절약하여 연속주조기 생산성 증가에도 기여하는 효과를 제공한다.

또한 선출원의 스트랜드 측정장치의 구성요소인 앤빌의 사용이 필요하지 않기 때문에, 본 발명의 롤 검사장치에는 앤빌 작동을 위한 유압펌프 및 모터로 구성된 유압시스템과 스프링 등이 필요없으므로, 그만큼 장치를 간단하고 작게 만들 수 있다.

Claims (1)

1. 연속주조기의 세그먼트를 통과하면서 롤 상태를 측정하는 장치를 형성함에 있어서,

   더미바 헤드(11)의 후단에 연결된 더미바 체인(12)의 체인 연결부(13) 사이에 설치되는 롤 검사장치의 몸체(1)와,

   상기 롤 검사장치의 몸체(1) 양측면에 장착되어, 비접촉식으로 롤 갭을 측정하는 적어도 하나의 롤 갭 센서(3) 및 비접촉식으로 롤 벤딩을 측정하는 적어도 하나의 롤 벤딩 센서(4)와,

   상기 롤 갭 센서(3)와 롤 벤딩 센서(4)에서 측정한 데이타를 수집, 처리하여, 무선으로 전송하는 데이타 전송기(5)를 포함하는 것을 구성상의 특징으로 하는 더미바 장착형 연속주조기 롤 검사장치.