KR100900654B1 - 슬래브 표면 결함 자동 용삭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연주 공정에서 생산된 슬래브의 표면 결함을 자동으로 용삭하여 제거하는 장치에 관한 것이다. 상기 슬래브의 표면 결함 자동 용삭 장치는 용삭 대상 슬래브(19)를 대차(16)에 싣고 수평으로 운반하도록 구성된 운반부; 상기 슬래브의 상부 표면을 용삭하도록 상기 운반부의 상측에 배치되고, 적어도 한 쌍의 산소 및 가스 분사 기구를 하측 선단에 포함하는 용삭부; 및 상기 용삭부의 하부 일측에 배치되어 슬래브의 표면 상태를 관찰하는 적어도 하나의 카메라(C_F, C_R) 및 상기 표면 상태를 표시하는 적어도 하나의 표시 장치를 포함하는 작업 감시부를 구비한다. 용삭 작업 전후에 슬래브의 표면 상태를 확인하고 스프레이 기구 및 다수의 산소/가스 노즐을 이용하여 슬래브의 표면 결함을 자동으로 용이하게 제거함으로써 슬래브의 양호한 표면 품질을 확보할 수 있다.

연주, 슬래브, 표면 결함, 용삭, 스프레이, 분사, 카메라

Description

슬래브 표면 결함 자동 용삭 장치{AUTOMATIC SCARFING APPARATUS OF SURFACE DEFECTS FROM SLAB}

도 1은 종래 기술에 따른 슬래브 용삭 작업의 일례를 보여주는 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 슬래브 용삭 작업에 사용되는 핸드 토치의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 슬래브 표면 결함의 자동 용삭 장치의 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 용삭 헤드 및 인접한 구성요소를 상세히 나타내는 사시도.

도 5는 도 4의 측면도.

도 6은 도 5의 주요 부분의 확대도.

도 7은 슬래브 표면을 예열하는 방법을 단계별로 나타내는 개략도.

도 8 및 도 9는 슬래브의 표면에 분포된 표면 결함의 다수 형태를 예시하는 개략도.

<도면의 주요 부분의 부호의 설명>

12: 래크 16: 대차

19: 슬래브 20: 용삭 헤드

22: 실린더 26: 피더

31: 스프레이 기구 36: 가스 노즐

37: 산소 노즐 41: 분사 가이드

42: 스키드 C_F, C_R: 카메라

W: 와이어

본 발명은 연주 공정에서 생산된 슬래브의 표면 결함을 자동으로 용삭하여 제거하는 장치에 관한 것이다.

통상 연주 공정에서 생산되는 강재인 슬래브(slab)는 수요자의 요구에 맞도록 대략 두께 230mm, 폭 850 내지 2,000mm 및 길이 5,500 내지 12,000mm의 치수로 절단된다. 양질의 슬래브는 생산 즉시 열연 가열로(sot strip mill furnace)에 의해 열연 코일 및 냉연 코일로 압연된다. 하지만 슬래브에 홈 등의 표면 결함이 있으면 압연된 코일 제품은 질이 떨어지게 된다. 따라서 스카핑(scarfing) 작업을 통해 슬래브의 껍질을 벗겨 표면에 있는 결함을 제거한 후 열연 가열로에 장입하게 된다. 이러한 강괴, 강편 등의 표면 스카핑에는 토치 스카핑, 핫 스카핑, 파우더 스카핑 등이 있다.

스카핑 작업은 통상 수작업으로 이루어지는데, 이와 같은 종래의 스카핑 작업의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 작업자(102)가 슬래브(101) 위를 걸어 다니면서 도 2에 도시된 핸드 토치(103)로 슬래브의 표면 결함을 스카핑하게 된다. 스카핑 작업시, 작업자(102)는 먼저 핸드 토치(103)의 산소 및 가스 밸브(106, 107)를 열어 점화를 한 다음 슬래브를 예열할 수 있도록 일정하게 밸브를 조절한다. 이어서 화구(105)를 슬래브(101)에 일정한 간격을 두고 밀착시켜 예열이 이루어지면 손잡이(104)를 잡고 레버(108)를 눌러 고압 산소를 분사시킴으로써 슬래브 표면의 용융에 의한 스카핑을 수행한다.

하지만 위와 같은 종래의 작업 방식은 다음과 같은 문제점을 갖는다. 첫째, 슬래브를 표면 용삭할 때 원형으로 된 화구가 일정한 높이와 각도를 유지해야 하므로 작업자의 숙련도나 방법 등에 따라 슬래브는 불균일한 표면 상태로 스카핑될 수 있을 뿐만 아니라 오히려 슬래브의 품질이 저하될 수 있다. 둘째, 작업이 수작업으로 수행되므로 슬래브 전체 표면을 용삭하기 위해서는 과다한 작업시간이 소요되므로 생산 능력이 저하된다. 셋째, 스카핑 작업 중에 비산 스케일이 발생되어 작업자의 안면과 눈에 튀게 되고 분진이 발생하여 작업자의 호흡기를 손상시킬 우려가 있다.

따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 일정한 높이에서 화염을 분사하면서 보다 넓은 슬래브 표면을 동 시에 가열함으로써 슬래브의 표면 결함을 용이하고도 균일하게 제거할 수 있는 자동 용삭 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 카메라로 용삭 전후의 슬래브의 표면 상태를 파악함으로써 정밀하면서도 균일한 용삭을 수행할 수 있는 자동 용삭 장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따라 제공되는 슬래브 표면의 결함을 자동으로 용삭하는 장치는 용삭 대상 슬래브를 대차에 싣고 수평으로 운반하도록 구성된 운반부; 상기 슬래브의 상부 표면을 용삭하도록 상기 운반부의 상측에 배치되고, 적어도 한 쌍의 산소 및 가스 분사 기구를 하측 선단에 포함하는 용삭부; 및 상기 용삭부의 하부 일측에 배치되어 슬래브의 표면 상태를 관찰하는 적어도 하나의 카메라 및 상기 표면 상태를 표시하는 적어도 하나의 표시 장치를 포함하는 작업 감시부를 구비한다.

이하 첨부 도면과 연계되어 설명되는 본 발명의 여러 가지 특징 및 장점은 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 슬래브 표면 결함의 자동 용삭 장치의 사시도이다. 도시된 자동 용삭 장치(10)를 살펴보면, 2개의 지주 및 이들 지주의 상부를 연결하는 바 형태의 연결 프레임을 갖는 육교 형태의 베이스(11)가 설치되어 있고, 이 베 이스(11)의 하측에는 베이스(11)를 가로질러 연장된 한 쌍의 레일(17)을 따라 활주 가능한 활주 테이블 또는 대차(16)가 설치되어 있다. 상기 대차(16) 및 레일(17)의 구성은 예시적인 것이며 대차(16)는 예컨대 체인 및 로프 등에 의해 이동되도록 구성될 수도 있다. 레일(17)의 전방 단부에는 각각 스토퍼(18)가 설치되어 대차(16)가 더 이상 전진하는 것을 방지하게 된다. 상기 대차(16) 위에는 용삭 작업될 슬래브(19)가 안착되어 대차(16)에 의해 이송된다. 상기 베이스(11)는 중간부가 지면과 일정 높이를 두고 수평으로 연장되어 있으며, 중간부에는 평면 기어인 래크(12)가 설치되어 있다. 상기 베이스(11)에 지지되는 이동 기구(14)는 모터(13)의 기어가 상기 래크(12)와 맞물려 돌아감으로써 상기 베이스(11)의 중간부를 따라 수평 이동하게 된다. 한편 상기 이동 기구(14)도 역시 유압/공압 실린더, 벨트, 체인 등에 의해 상기 베이스(11)의 연결 프레임을 따라 이동되도록 상기와 다른 구성을 취할 수 있다. 상기 이동 기구(14)의 전면에는 사각 상자 형태의 하부가 개방된 헤드 하우징(15)이 설치되어 있고 상기 헤드 하우징 하측에는 용삭 작업을 수행하기 위한 헤드(20)가 상기 이동 기구(14)에 수직 이동 가능하게 부착되어 있다. 이와 같은 이동 기구(14), 헤드 하우징(15) 및 용삭 헤드(20)는 함께 용삭 유닛을 형성하게 된다. 또한 헤드 하우징(15)의 주요 기능은 후술하는 용삭 유닛의 하위 구성 요소에 연결되는 각종 배관 및 배선을 내장하는 것이므로 이 헤드 하우징(15)은 필요에 따라 생략할 수 있다. 도면에서 베이스(11)의 좌측에는 작업자가 용삭 작업 및 대차(16) 등의 구동을 확인 및 제어할 수 있는 운전실(21)이 설치되어 있다.

도 4는 도 3에 도시된 용삭 헤드(20) 및 인접한 구성요소를 상세히 나타내는 사시도이다. 동도는 도 3과 비교할 때 도시의 편의상 좌우가 역전되었다. 도 5는 도 4의 측면도이며, 도 6은 도 5의 주요 부분의 확대 도시도이다. 이하 편의상 도 4 내지 도 6을 연계하여 기재한다.

도시된 용삭 헤드(20)는 실린더(22)에 의해 상기 이동 기구(14)에 부착되어 있다. 용삭 헤드(20)는 실린더(22)의 압축 및 팽창 동작에 의해 상하로 이동하게 되는데, 비록 도면에는 하나만 도시되었지만 실린더(22)는 필요에 따라 다수개가 제공되어 용접 헤드(20)의 상부 프레임(23)의 상부에 일렬로 핀 등에 의해 고정될 수 있다. 상기 상부 프레임(23)의 하측에는 하부 프레임(24)이 결합되어 있고 이 하부 프레임(24)은 후방에서 볼트 등에 의해 가이드(25)에 결합되어 있다. 상기 가이드(25)는 중간부로부터 상부까지 슬롯(S)이 형성되어 있으며, 이 슬롯(S) 내에는 상기 이동 기구(14)에 고정된 핀 또는 볼트가 일정 유극을 갖고 삽입되어 있다. 따라서 상기 실린더(22)가 용접 헤드(20)를 상하 이동시킬 때 상기 가이드(25)는 슬롯(S)을 통해 활주함으로써 상기 용접 헤드(20)가 기울어지는 것을 방지한다.

상기 상부 프레임(23)의 전방에는 와이어(W)를 급송하기 위한 피더(26)가 설치되어 있다. 상기 피더(26)는 용삭 작업시 와이어(W)를 이동시키는 한 쌍의 롤러(28)를 갖는 급송 헤드(27), 상기 롤러(28)를 구동시키기 위한 모터(M), 상기 급송 헤드(27) 및 모터(M)를 지지하도록 상기 상부 프레임(23)에 부착되고 모터에 전원을 공급하는 전선(도시 생략)이 내장된 지지 프레임(29) 및 상기 급송 헤드(27) 하측에서 와이어(W)를 안내하는 피딩 가이드(30)를 구비한다. 상기 와이 어(W)는 감겨진 와이어 스풀(SP)로부터 급송되는데 이 와이어 스풀(SP)은 상기 이동 기구(14)의 한 측벽에 형성된 오목부에 부착되어 있다.

상기 와이어(W)는 그 말단이 상기 슬래브(19)에 인접한 위치까지 연장되며, 이 위치의 와이어(W) 쪽으로 상기 피더(26)와 상부 프레임(23) 사이에 위치한 스프레이 기구(31)의 노즐(32)에서 산소 및 가스가 분사되어 연소된다.

상기 스프레이 기구(31)는 지지 브래킷(33)에 의해 상기 상부 프레임(23)에 결합되어 있으며, 하부가 절곡된 중공형 파이프 형태의 본체 및 이 본체 내부에 설치된 가요성의 가스 호스(34) 및 산소 호스(35)를 포함한다. 상기 가스 및 산소 호스(34, 35)는 도 5에 가상선으로 표시된 헤드 하우징(15)의 내부를 통해 연장되어 상기 스프레이 기구(31)로 삽입된다.

상기 스프레이 노즐(32)의 후방 즉 상기 하부 프레임(24)의 전방 하측에는 대량의 가스를 분사하기 위한 다수의 가스 노즐(36)이 상기 하부 프레임(24)의 폭을 따라 형성되어 있으며, 상기 가스 노즐(36)의 하측에는 대량의 산소를 분사하기 위한 다수의 산소 노즐(37)이 상기 하부 프레임(24)의 폭을 따라 형성되어 있다. 상기 가스 노즐(36)은 가스 배관(38)에 상기 산소 노즐(37)은 산소 배관(39)에 연결되어 있는데, 이들 가스 및 산소 배관(38, 39)은 상기 헤드 하우징(15), 상부 프레임(23) 및 하부 프레임(24) 내부를 통해 상기 노즐(36, 37)까지 연장된다. 한편 산소 노즐(37)의 하측에는 슈 블록(40)이 설치되어 상기 노즐(36, 37) 또는 하부 프레임(24)이 화염에 의해 가열된 고온의 슬래브(19)에 직접 접촉하는 것을 방지한다.

상기 하부 프레임(24)의 상기 노즐(36, 37)의 양쪽에는 한 쌍의 분사 가이드(41)가 설치되어 있다. 상기 분사 가이드(41)는 상기 노즐(36, 37)에서 분사된 가스 및 산소가 퍼지지 않고 연소 지점으로 이동하도록 안내하면서 발생된 화염이 슬래브(19)의 폭 방향 외측으로 과도하게 퍼지는 것을 방지한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 분사 가이드(41)의 외측에는 역시 한 쌍의 스키드(42)가 설치되어 있다. 이때. 상기 대차(16: 도 3 참조)가 작업 방향 즉 도 3의 좌측으로 이동함에 따라 상기 슬래브(19)가 대차에 의해 작업 방향(도 3의 좌측)으로 이동하게 된다. 또한, 상기 스키드(42)는 슬래브의 상면에 접촉한 상태에서 슬래브의 상면을 따라 활주하게 된다. 또한, 상기 상부 프레임(23)에는 가스 호스(34)와 산소 호스(35)가 고정된 스프레이 기구(31)가 고정된다.
따라서, 상기 스프레이 기구(31)의 토출단이 상기 슬래브(19)의 상면과 일정한 높이를 유지하게 되므로, 상기 스프레이 기구(31)에서 분사되는 가스 및 산소의 분사 높이를 상기 슬래브의 상면으로부터 일정하게 유지할 수 있다.

상기 스키드(42)의 각각의 말단에 인접한 위치에는 카메라(C_F, C_R)가 설치되어 있다. 상기 제1 카메라(C_F)는 스키드(42)의 말단에서 하부 프레임(24) 쪽을 향하도록 배치되어 슬래브(19)가 용삭되기 전의 표면 상태를 촬영하여 제어 장치(도시 생략) 및 상기 운전실(21)에 설치된 모니터(도시 생략) 등의 표시 장치에 전송하게 된다. 한편 제2 카메라(C_R)는 대체로 스키드(42)의 말단 외측을 향하도록 배치되어 용삭 작업 이후의 슬래브(19)의 표면 상태를 촬영하여 제어 장치 및/또는 모니터에 전송한다. 이에 따라 작업자는 슬래브(19)의 표면 상태를 확인하고 작업을 제어할 수 있게 된다.

한편 제어 장치는 CPU 등으로 구성될 수 있으며, 전술한 구성 요소들을 제어 하도록 설치된다. 제어 장치는 사전 설정된 프로그램 또는 작업자의 직접 조작에 의해 동작하여 용삭 작업을 제어하는 제어 신호를 각 구성 요소에 전송하고 응답 신호를 각 구성 요소로부터 수신하여 모니터에 출력한다.

이하 본 발명의 자동 용삭 장치를 이용하여 슬래브(19)의 표면을 용삭하는 방법에 대해 설명한다.

도 7은 슬래브(19) 표면을 예열하는 방법을 단계별로 나타낸다. 먼저 도 7(a)에서는 스프레이 노즐(32)로 와이어(W)에 가스를 공급함으로써 예열을 개시한다. 도 7(b)에서는 스프레이 노즐(32)로 고압 산소를 공급하여 슬래브(19)의 표면에 대한 용삭을 개시한다. 이때 화염에 의한 용삭 부위는 그믐달 형태로 도시되어 있다. 도 7(c)에서는 가스 및 산소 노즐(36, 37)을 통해 가스 및 산소를 공급하여 용삭 헤드(20)의 전체 폭에 걸쳐 용삭을 수행하게 된다. 그리고 도 7(d)는 상기 도 7(c)의 위치로부터 대차(16)가 도면의 좌측으로 이동함에 따라 슬래브의 용삭 표면이 확대되는 상태를 나타내고 있다.

이하 도 8 및 도 9를 참조하여 슬래브의 표면에 분포된 표면 결함의 형태에 따른 용삭 방법을 설명한다.

도 8(a) 및 도 9(a)는 선단에서 말단까지 표면 결함이 없는 슬래브를 나타내며, 이 경우에 용삭 작업은 필요치 않다.

도 8(b) 및 도 8(d)는 슬래브의 선단에 표면 결함(50, 51)이 다수 발생한 경우를 나타낸다. 이 경우 용삭 효율을 높이기 위해 슬래브의 모서리를 예열한 후 용삭 작업을 수행한다. 이때 작업한 부분은 빗금으로 표시하였다.

도 8(c), 8(e) 및 도 9(e)는 슬래브의 선단부터 말단까지 다수의 표면 결함(50, 51)이 발생한 경우를 나타낸다. 이 경우도 역시 슬래브의 모서리를 예열한 후 용삭 작업을 수행한다.

도 9(b)는 산발적으로 표면 결함(50, 51)이 발생하였을 때 스프레이 노즐(32)을 이용하여 용삭 작업을 수행한 상태를 나타낸다.

또한 도 9(c) 및 9(d)는 선단 및 말단에 표면 결함(50, 51)이 발생하였을 때 스프레이 노즐(32)을 이용하여 용삭 작업을 수행한 상태를 나타낸다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따라 용삭 작업 전후에 슬래브의 표면 상태를 확인하고 스프레이 기구 및 다수의 산소/가스 노즐을 이용하여 슬래브의 표면 결함을 자동으로 용이하게 제거함으로써 슬래브의 양호한 표면 품질을 확보할 수 있다. 또한 슬래브의 표면 결함이 발생한 부위에만 용삭 작업을 수행함으로써 비용을 감소시키고 슬래브 수율을 증가시킬 수 있다. 아울러 수작업에 비해 인력을 감소시킬 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 안전 사고의 위험 역시 크게 감소시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 슬래브 표면의 결함을 자동으로 용삭하는 장치에 있어서,

   용삭 대상 슬래브(19)를 대차(16)에 싣고 수평으로 운반하도록 구성된 운반부;

   상기 슬래브(19)의 상부 표면을 용삭하도록 상기 운반부의 상측에 배치되고, 적어도 한 쌍의 산소 및 가스 분사 기구를 하측 선단에 포함하는 용삭부; 및

   상기 용삭부의 하부 일측에 배치되어 슬래브(19)의 표면 상태를 관찰하는 적어도 하나의 카메라(C_F, C_R) 및 상기 표면 상태를 표시하는 적어도 하나의 표시 장치를 포함하는 작업 감시부;를 포함하고,

   상기 용삭부는 상기 용삭부의 하측 선단으로부터 소정 거리를 두고 이격되어 지지 프레임에 의해 용삭부에 결합되는 와이어 피더(26)를 더 포함하며,

   상기 산소 및 가스 분사 기구는

   상기 용삭부의 선단과 와이어 피더(26) 사이에 배치되어 상기 와이어 피더(26) 쪽으로 가스 및 산소를 분사하는 관 형상의 제1 분사 기구(31); 및

   상기 용삭부의 선단 하측에 용삭부의 폭을 따라 배치되어 상기 와이어 피더(26) 쪽으로 가스 및 산소를 분사하는 다수의 산소 및 가스 노즐을 포함하는 제2 분사 기구(36, 37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브의 표면 결함 자동 용삭 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 작업 감시부는

   상기 슬래브의 용삭되기 전의 표면 상태를 촬영하도록 상기 용삭부에 설치되는 제1카메라; 및

   상기 슬래브의 용삭된 후의 표면 상태를 촬영하도록 상기 용삭부에 설치되는 제2카메라;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브의 표면 결함 자동 용삭 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 용삭부는 상기 슬래브(19)의 횡 방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 슬래브의 표면 결함 자동 용삭 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 용삭부는 수직 이동 가능한 것을 특징으로 하는 슬래브의 표면 결함 자동 용삭 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 용삭부는 상기 슬래브(19)의 상부 표면과 활주 가능하게 접촉하는 스키드(42)를 하측의 측면에 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래브의 표면 결함 자동 용삭 장치.

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