KR100717497B1 - 스틸그리트 입도분포 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉연공장에서 생산되는 제품(스트립:Strip)의 표면조도를 결정하는 워크롤(Work Roll)의 표면에 조도를 부여하기 위해 사용되는 스틸그리트의 입도분포를 측정하기 위한 측정기에 관한 것으로서, 스트립의 표면조도를 결정하는 워크롤의 표면에 조도를 부여하기 위한 스틸그리트의 입도분포를 측정하기 위한 측정기는 스틸그리트를 수평방향으로 분사하는 그리트 분사장치와, 상기 그리트 분사장치로부터 분사된 스틸그리트가 자유낙하하는 비행공간을 한정하는 분사룸과, 상기 분사룸의 하부의 길이방향을 따라서 수직방향으로 장착되고 상단이 개방되어 있는 복수개의 유리관과, 상기 그리트 분사장치에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급수단으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하므로, 스틸그리트를 그 직경의 크기에 비례하여 낙하지점이 달라지게 하여 냉연제품의 표면에 조도를 부여해주는 DULL 가공작업에 투입되는 스틸그리트의 입도분포 상태를 측정하는 장치를 제공함으로써, 종전의 측정작업의 불편을 해소하고 보다 신속히 그리고 간편하게 스틸그리트의 입도분포 상태를 측정할 수 있으므로, 보다 좋은 품질의 냉연제품을 생산하는 데 기여할 수 있다.

낙하지점, 분사룸, 에어밸브

Description

스틸그리트 입도분포 측정기{Apparatus for measuring the size distribution of the steel grit}

도 1은 종래 실시예에 따른 스틸그리트 입도분포 측정기의 사진.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 적용원리를 설명하기 위한 설명도.

도 5는 본 발명에 따른 스틸그리트 입도분포 측정기의 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 측정기의 그리트 분사장치의 상세도.

도 7(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 측정기의 유리관의 장착상태를 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 측정기의 작동상태를 도시한 도면.

도 9(a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 측정기의 측정결과를 나타낸 그래프.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 그리트 분사장치

2 : 배출 에어밸브

3 : 압력 게이지

4 : 에어탱크

5 : 공급 에어밸브

6 : 더스트 휠터

7 : 분사룸

8 : 유리관

본 발명은 냉연공장에서 생산되는 제품(스트립:Strip)의 표면조도를 결정하는 워크롤(Work Roll)의 표면에 조도를 부여하기 위해 사용되는 스틸그리트의 입도분포를 측정하기 위한 측정기에 관한 것이고, 특히 스틸그리트의 입도분포 상태를 신속하면서도 간편하게 측정할 수 있는 스틸그리트 입도분포 측정기에 관한 것이다.

일반적으로, 스틸그리트의 크기(직경)는 0.30mm ~ 1.2mm 이며, 이때 스트립의 표면조도를 결정하는 워크롤(Work Roll) 표면의 조도가 균일하게 가공되기 위해서는 스틸그리트의 입도분포가 가능한 정규분포를 이루어야 한다.

여기서, 입도분포 곡선이란 스틸그리트를 0.30 ~ 0.35mm, 0.35 ~ 0.40mm, 0.40 ~ 0.45mm 등의 소정 직경 단위로 구분하였을 때, 특정 직경에 해당하는 스틸그리트의 전체무게를 나타낸 그래프를 의미하고, 이러한 그래프의 형상이 정규분포가 되도록 관리하기 위한 수단으로서 스틸그리트 입도분포 측정기가 사용된다.

종래의 실시예에 따르면, 스틸그리트 입도분포 측정기에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스크린의 사이즈가 상이한 복수개의 스크린 냄비(10-1)가 그 크기의 역순으로 포개어진다. 따라서, 측정하고자 하는 그리트의 적정량을 샘플링하고, 샘플링된 그리트를 스크린 냄비(10-1)에 적재한 후, 구동모터(10-4)를 가동하여 스크린 냄비(10-1)를 진동시키면, 스틸그리트는 크기별로 분리된다.

각각의 스크린 냄비(10-1)에 모인 스틸그리트를 저울에 달아 그 중량을 기록하고, 기록된 데이타를 그래프로 나타내어 스틸그리트 입도분포도를 그린다. 그리고, 그래프의 곡선형태를 분석한 후 양질의 제품이 생산되도록 스틸그리트의 배합비 조정 등 후속조치를 실시한다.

그런데, 이러한 입도분포 측정방식에 있어서, 스틸그리트의 입도분포 측정 및 분석작업은 1일 1회 이상 주기적으로 실시하여야 하는 부수적인 관리업무 또는 작업과정이 번거롭고, 작업시간 또한 장시간 소요되므로, 작업자들이 주작업을 수행하면서 주기적으로 수행하기에는 어려움이 많다는 문제점이 있다. 즉, 스틸그리트의 입도분포를 측정하기 위한 작업시간이 1시간 이상 소요되며, 그 준비작업과 마무리작업 등이 요구되므로, 스틸그리트의 입도분포 작업을 주기적으로 수행하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스틸그리트의 입도분포를 쉽고 빠르게 측정할 수 있는 측정기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 스트립의 표면조도를 결정하는 워크롤의 표면에 조도를 부여하기 위한 스틸그리트의 입도분포를 측정하기 위한 측정기는 스틸그리트를 수평방향으로 분사하는 그리트 분사장치와, 상기 그리트 분사장치로부터 분사된 스틸그리트가 자유낙하하는 비행공간을 한정하는 분사룸과, 상기 분사룸의 하부의 길이방향을 따라서 수직방향으로 장착되고 상단이 개방되어 있는 복수개의 유리관과, 상기 그리트 분사장치에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급수단으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 스틸그리트의 입도분포를 측정하기 위한 원리를 설명한다.

1. 소정 길이의 파이프 내의 물체에 소정 크기의 유압이 인가되었을 때, 상기 물체가 상기 파이프를 이탈하는 물체의 속도(V)는 다음과 같이 구해진다.

즉, 도 2를 참조하면, 소정 길이(L)의 파이프() 내에 소정 반경(R)과 소정 밀도(ρ)를 갖는 구형의 물체(M)가 존재할 때, 상기 파이프()에 소정 압력(P)으로 유체를 공급하면, 상기 파이프()로부터 이탈하는 상기 물체(M)의 속도(V)는 하기 식 (1)로 표현된다.

‥‥‥ (1)

상기 식 (1)에서, 압력(P)가 일정하면, 소정 물체(M)의 속도(V)는 파이프 길 이(L)의 제곱근에 비례함을 알 수 있다.

2. 수평방향 속도(V)를 가진 물체(M)가 자유낙하할 때, 수평방향으로 이동한 거리(S)는 다음과 같이 구해진다.

즉, 도 3을 참조하면, 소정 높이(h)에서 물체(M)가 수평방향으로 소정 속도(V)로 이동할 때, 상기 물체(M)는 중력에 의하여 포물선 곡선을 그리면서 자유낙하하게 된다. 이때, 상기 물체(M)의 수평방향 이동거리(S)는 하기 식 (2)으로 표현된다.

‥‥‥ (2),

여기에서, g는 중력 가속도이다.

상기 식 (2)에서, 물체(M)의 수평 이동거리(S)는 낙하높이(h)의 제곱근에 비례함을 알 수 있다.

3. 소정 길이(L)의 파이프로부터 배출되는 물체(M)의 수평 이동거리(S)는 상기 식 (1)과 식 (2)로부터 다음과 같이 도출된다.

즉, 도 4를 참조하면, 소정 높이(h)에 위치하는 소정 길이(L)의 파이프() 내의 물체(M)에 소정 압력(P)이 인가될 때, 파이프()로부터 수평방향으로 분사되는 물체(M)의 이동거리(S)는 다음 식 (3)으로 표현된다.

‥‥‥ (3),

여기에서, g는 중력 가속도이고, ρ는 물체의 밀도이고, R은 물체(M)의 반경이다.

따라서, 상기 식 (3)으로부터, 물체의 밀도(ρ)가 동일하고 직경(R)이 상이한 다른 물체(M)가 파이프()를 통과하여 수평방향으로 분사되면, 각 물체(M)들은 그 직경에 따라서 수평방향의 낙하위치(S)가 달라진다는 것을 알 수 있고, 그 결과로부터 냉연공장에 사용되는 스틸그리트의 직경별 분류가 가능해진다.

예를 들어, 냉연공장에 사용되는 스틸그리트의 직경은 0.3 ~ 1.2mm이고, Fe의 밀도는 7.85g/㎤이므로, 50㎝ 높이에 위치하는 16.5㎝ 길이의 파이프에 3㎏/㎠의 압력이 인가되었을 때, 스틸그리트의 낙하거리(S)는 약 400㎜ ~ 800㎜가 된다.

상술된 바와 같은 원리에 근거하여 본 발명에 따른 스틸그리트 입도분포 측정기의 구조 및 작동을 설명한다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 스틸그리트 입도분포 측정기(10)는 스틸그리트를 수평방향으로 분사하는 그리트 분사장치(1)와, 그리트 분사장치(1)로부터 분사된 스틸그리트가 자유낙하하는 비행공간을 한정하는 분사룸(7; shooting room)과, 분사룸(7) 하부판(7-1)의 길이방향을 따라서 수직방향으로 현수하도록 장착되고 상단에 개구(8-5)가 형성되어 있는 복수개의 유리관(8)과, 그리트 분사장치(1)에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급수단으로 이루어진다.

도 6에 도시된 바와 같이, 그리트 분사장치(1)에서, 그 상부에는 스틸그리트를 저장하여 공급하는 깔대기 형태의 그리트 수용용기(1-1)가 제공되고, 그 전방에는 스틸그리트가 전방으로 분출되는 분출단(1-4)이 제공되고, 그 몸체의 중간에는 그리트 수용용기(1-1)의 배출단(1-2)과 연통하고 압축공기 공급수단으로부터 공급되는 압축공기가 유동하는 공기 유동로(1-3)가 그 길이방향을 따라 형성되어 있다. 따라서, 그리트 수용용기(1-1)에 저장되어 있는 스틸그리트는 배출단(1-2)을 통하여 공기 유동로(1-3)로 공급된 후, 압축공기 공급수단으로부터 공급되는 압축공기의 압력에 의하여 분출단(1-4)을 통과하여 전방으로 분출된다.

분출단(1-4)으로부터 분출된 스틸그리트는 그리트 분사장치(1)의 전방에 위치하는 분사룸(7)에서 자유낙하하게 되며, 이때 낙하하고 있는 스틸그리트를 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 분사룸(7)은 투명재질, 예를 들어 투명유리로 제작된다. 한편, 분사룸(7)의 좌측과 상측면에는 통기성 재질이 설치되어, 그리트 분사장치(1)의 분출단(1-4)으로부터 분출되는 압축공기가 대기중으로 방출되도록 한다. 특히, 스틸그리트에 포함되어 있던 미세한 분말이 대기를 오염시키는 것을 방지할 수 있도록, 분사룸(7)의 좌측과 상측면에는 통기성의 더스트 휠터(6)가 장착된다.

도 7(a) 및 (b)를 참조하면, 분사룸(7) 하부판(7-1)에는 복수개의 관통공(7-4)이 형성되어 있고, 각각의 관통공(7-4)에는 개구(8-5)가 상부에 형성되어 있는 유리관(8)이 현수상태로 장착된다. 따라서, 분사룸(7)에서 소정의 수평거리를 이동하면서 자유낙하하는 스틸그리트는 특정 관통공(7-4)을 통하여 유리관(8)으로 삽입되어 축적된다.

유리관(8)의 외측면에는 그 길이방향을 따라서 눈금(8-2)이 표시되어 있으므로 유리관(8) 속에 축적된 스틸그리트의 높이를 용이하게 판독할 수 있다. 또한, 유리관(8)은 분사룸(7)의 하부에 분리가능하게 장착된다. 이는 한번 측정작업이 완료된 후 다음 측정작업을 위한 유리관(8)의 교환작업을 용이하게 한다.

도 5를 다시 참조하면, 그리트 분사장치(1)에 일정한 압력의 압축공기를 공급하기 위하여, 스틸그리트 입도분포 측정기의 몸체에는 배출 에어밸브(2), 압력게이지(3), 에어탱크(4), 공급 에어밸브(5) 등이 제공된다. 한편, 공장현장으로 공급되는 압축공기 중에 여기에 사용되는 공기는 드라이 에어(Dry Air)가 적당하다. 따라서, 대략 7kg/㎠의 압력을 가진 압축공기는 공급 에어밸브(5)를 통하여 에어탱크(4)에 유입된 후 배출 에어밸브(2)를 통하여 그리트 분사장치(1)에 공급된다. 에어탱크(4) 내의 압력은 압력게이지(3)로 읽을수 있으며, 압축공기의 압력은 공급 에어밸브(5)와 배출 에어밸브(2)를 조작함으로써 조정될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 스틸그리트 입도분포 측정기의 하부는 적정한 무게를 가진 스탠드(9)에 의해 지지된다.

[실시예]

도 8을 참조하면, 공장의 유틸리티 라인을 통하여 공급되는 압축공기는 호스를 통하여 공급 에어밸브(5)에 공급된다. 이때, 공급되는 압축공기의 압력은 7kg/㎠이다. 공급 에어밸브(5)를 통하여 들어온 압축공기는 에어탱크(4)에 들어가고 다시 배출 에어밸브(2)를 통해 그리트 분사장치(1)에 공급된다. 그리트분사장치(1)에 공급된 압축공기는 공기 유동로(1-3)를 통해 분출단(1-4)으로 분출된 후 분사룸(7)의 더스트 휠터(6)를 통해 대기중으로 방출된다.

공기 유동로(1-3) 내의 압축공기 유속을 적당히 조정함으로써, 그리트 수용용기(1-1)에서 투입된 스틸그리트의 적당한 낙하지점을 정할 수 있다. 그리고, 공기 유동로(1-3) 내의 공기의 흐름속도는 에어탱크(4)에 유체소통이 가능하게 연결 되어 있는 공급 에어밸브(5)와 배출 에어밸브(2)를 조정함으로써 조절된다.

에어탱크(4) 내의 압력은 3kg/㎠이고, 이러한 압력은 압력게이지(3)에 의하여 확인가능하다.

한편, 스틸그리트의 낙하지점의 조정[캘리브레이숀(Calibration)]은 다음과 같이 한다.

먼저, 직경 0.3mm의 스틸그리트와, 직경 1.2mm의 스틸그리트를 적당량 준비하고, 준비된 스틸그리트를 골고루 잘 섞는다. 또한, 에어탱크(4)의 압력을 3kg/㎠에 고정시킨다. 그리고, 미리 섞어 놓은 스틸그리트 50그램(g)을 그리트 분사장치(1)의 그리트 수용용기(1-1)에 부어 넣는다. 그리트 수용용기(1-1) 속의 스틸그리트는 서서히 공기 유동로(1-3)로 유입된다.

공기 유동로(1-3)로 유입된 스틸그리트는 공기의 압력을 받아서 분사룸(7)을 향해 분출된다. 이때, 스틸그리트가 400mm의 낙하거리를 비행하도록 공기 유동로(1-3)의 공기압을 조정한다. 공기 유동로(1-3)의 공기압력은 배출 에어밸브(2)로 조정한다.

유리관(8)의 위치를 수평으로 이동하여 제1유리관(최우측)의 위치를 그리트 1.2mm 낙하지점에 일치시킨다. 그리고, 현재의 에어탱크(4)의 공기압력과 유리관(8)의 위치를 기록해 둔다. 이는, 실제 스틸그리트의 낙하위치를 측정할 때 필요하다. 이상으로, 스틸그리트의 낙하지점의 조정은 완료된다.

이 후에, 스틸그리트의 입도분포 상태를 측정한다. 즉, 측정할 스틸그리트 500 그램(g)을 준비한다. 그리고, 조정된 공기압력이 유지되어 있는지 확인하고, 유리관(8)의 고정위치가 조정위치인지 확인한다. 또한, 유리관(8)이 완전히 비워져 있는지 확인한다.

준비된 스틸그리트 500그램(g)을 그리트 분사장치(1)의 그리트 수용용기(1-1)에 부어넣는다. 부어 넣은 스틸그리트는 공기 유동로(1-3)을 통하여 분사룸(7)으로 분사되어 자유낙하하면서 유리관(8)으로 유입된다. 즉, 자유낙하하는 스틸그리트는 직경(0.3mm ~ 1.2mm)별로 분리되어 유리관(8) 속에 축적된다. 각각의 유리관(8)에 쌓인 스틸그리트의 량(입도분포)을 분석검토하여 조치계획을 수립한다.

스틸그리트의 입도분포 상태에 따른 조치는 도 9을 참조하여 설명한다.

즉, 도 9a에 나타난 바와 같이 스틸그리트의 분포상태가 정규분포상태를 형성하면, 이는 아주 양호한 분포상태로서, 이러한 상태로 형성하는 것이 측정작업의 목적이다. 도 9b에 나타난 바와 같이 스틸그리트의 분포상태가 좌측으로 치우친 상태를 형성하는 경우, 이에 의하여 선별기의 하부스크린의 눈막힘 상태가 확인되면 하부스크린을 신품으로 교체하지만 하부스크린의 눈막힘 상태가 확인되지 않으면 새로운 스틸그리트을 보충한다.

도 9c에 나타난 바와 같이 스틸그리트의 분포상태가 우측 치우친 상태를 형성하는 경우, 이에 의해서 선별기의 상부스크린이 찢어진 상태로 확인되면 상부스크린을 신품으로 교체하지만, 상부스크린이 찢어진 상태가 확인되지 않으면 현재의 스틸그리트의 파쇄작업을 실시한다.

도 9d에 나타난 바와 같이 스틸그리트의 분포상태가 큰 쌍봉우리 상태를 형성하면, 선별기의 상하 스크린 모두를 점검하여 눈막힘 또는 찢어짐 상태를 점검하 고 조치한다.

도 9e에 나타나 바와 같이 스틸그리트의 분포상태가 작은 쌍봉우리 상태를 형성하는 경우, 이는 도 9d에 나타난 큰 쌍봉우리 상태의 초기 단계로 작업자의 작업상황 판단에 따라 조치여부를 결정한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 스틸그리트를 그 직경의 크기에 비례하여 낙하지점이 달라지게 하여 냉연제품의 표면에 조도를 부여해주는 DULL 가공작업에 투입되는 스틸그리트의 입도분포 상태를 측정하는 장치를 제공함으로써, 종전의 측정작업의 불편을 해소하고 보다 신속히 그리고 간편하게 스틸그리트의 입도분포 상태를 측정할 수 있으므로, 보다 좋은 품질의 냉연제품을 생산하는 데 기여할 수 있다.

Claims (5)

1. 스트립의 표면조도를 결정하는 워크롤의 표면에 조도를 부여하기 위한 스틸그리트의 입도분포를 측정하기 위한 측정기에 있어서,

   상기 스틸그리트를 수평방향으로 분사하는 그리트 분사장치와,

   상기 그리트 분사장치로부터 분사된 스틸그리트가 자유낙하하는 비행공간을 한정하는 분사룸과,

   상기 분사룸의 하부의 길이방향을 따라서 수직방향으로 장착되고 상단이 개방되어 있는 복수개의 유리관과,

   상기 그리트 분사장치에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급수단으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스틸그리트 입도분포 측정기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 분사룸의 측면은 투명재질로 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸그리트 입도분포 측정기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 분사룸의 측면은 통기성 재질로 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸그리트 입도분포 측정기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 압축공기 공급수단은 유입된 공기를 압축하여 배출하는 공기탱크와, 상기 공기탱크로부터 배출되는 압축공기를 상기 그리트 분사장치의 후방에 공급하는 배출 에어밸브와, 상기 공기탱크에 공기를 공급하는 공급 에어밸브와, 상기 공기탱크로부터 배출되는 압축공기의 압력을 측정하는 압력 게이지로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스틸그리트 입도분포 측정기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 그리트 분사장치에는 상기 공기탱크로부터 공급되는 압축공기가 유동하는 공기 유동로와 상기 스틸그리트를 저장하기 위한 그리트 저장용기가 제공되고, 상기 공기 유동로와 상기 그리트 저장용기의 배출단은 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 스틸그리트 입도분포 측정기.

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