KR101070159B1

KR101070159B1 - 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치

Info

Publication number: KR101070159B1
Application number: KR1020040032997A
Authority: KR
Inventors: 신영범; 김원봉
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2011-10-05
Also published as: KR20050108451A

Abstract

본 발명은 와전류 탐상센서의 입측과 출측에 배치되는 입구롤러가이드 및 출구롤러가이드의 롤러 회전속도 차이를 이용하여 와전류 탐상기에서의 압연소재의 직선이동을 가능케 하고 진동을 감쇄하며, 그에 따른 선재 표면결함의 검출 신뢰성을 크게 향상시키도록 개선된 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 와전류 탐상기의 입측에 배치되고, 선재를 안내하는 복수의 롤러들을 회전가능하도록 구비한 입구롤러가이드; 상기 와전류 탐상기의 출측에 배치되고, 선재를 안내하는 복수의 롤러들을 회전가능하도록 구비한 출구롤러가이드; 및

상기 출구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도가 상기 입구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도보다 빠르도록 회전시키는 증속수단;을 포함하여 상기 출구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도와, 상기 입구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도 차이를 이용하여 상기 와전류 탐상기에서의 압연소재의 진동을 감쇄시키는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치를 제공한다.

선재제품, 와전류 탐상기, 선재유도, 선재 가이드 장치, 롤러 증속수단

Description

선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치{APPARATUS FOR GUIDING A WIRE ROD TO INSPECT THE SURFACE DEFECTIONS OF IT BY MEASURING EDDY CURRENT}

제 1도는 일반적인 선재제조 공정을 도시한 개략도;

제 2도는 종래의 기술에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치를 도시한 평면도;

제 3도는 종래의 기술에서 발생하는 선재의 진동을 나타낸 설명도;

제 4도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치를 도시한 구성도;

제 5도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에 구비된 입구롤러가이드를 도시한 사시도;

제 6도는 도 5에 도시된 입구롤러가이드의 절단 사시도;

제 7도는 도 5에 도시된 입구롤러가이드의 측방향 단면도;

제 8도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에서 선재의 선단부가 통과하는 경우의 롤러사이 간격을 도시한 설명도;

제 9도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에서 선재의 선단부가 통과한 후의 롤러사이 간격을 도시한 설명도;

제 10도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에 구비 된 출구롤러가이드를 도시한 사시도;

제 11도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에 구비된 출구롤러가이드의 롤러를 도시한 단면도;

제 12도는 도 10에 도시된 출구롤러가이드의 측방향 단면도;

제 13도는 도 10에 도시된 출구롤러가이드의 롤러에 장착된 베인의 구성도;

제 14도는 도 13에 도시된 출구롤러가이드 롤러의 반대측 롤러에 장착된 베인의 구성도;

제 15도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에 구비된 증속수단의 고압수 분출노즐을 도시한 구성도;

제 16도는 도 15에 도시된 고압수 분출노즐의 노즐각도를 도시한 단면도;

제 17도는 도 15에 도시된 고압수 분출노즐의 노즐각도를 도시한 단면도;

제 18도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에 의해서 선재의 진동이 제거된 상태를 도시한 설명도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1.... 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치

20... 입구롤러가이드 23a,23b.... 베어링블록

24a,24b... 고정부 25a,25b... 고정부 암

26.... 고정기둥 28a,28b... 고정부 암

30.... 출구롤러가이드 50.... 작동실린더

55.... 수축간격체 57.... 이완간격체

60.... 롤러 샤프트 62.... 고정너트

64.... 요홈 70.... 본체베이스

100.... 증속수단 110a,110b.... 고압수 분출노즐

112a,112b... 고압수 라인 114a,114b... 고압수 조절밸브

120.... 본체베이스 130.... 베인(vane)

130a... 베인외곽단부 134.... 분출구

300.... 선제제조 공정 310.... 사상압연기

320.... 와전류 탐상기 324,326.... 박스형 롤러가이드

324a,326a.... 인서트가이드 330.... 수냉대

350.... 핀치롤(pinch roll) A1,A2,B1,B2... 롤러

S.... 압연소재

본 발명은 선재제품의 표면 결함을 탐상하는 와전류 탐상기의 선재 가이드 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와전류 탐상센서의 입측과 출측에 배치되는 입구롤러가이드 및 출구롤러가이드의 롤러 회전속도 차이를 이용하여 와전류 탐상기에서의 압연소재의 직선이동을 가능케 하고 진동을 감쇄하며, 그에 따른 선재 표면결함의 검출 신뢰성을 크게 향상시키도록 개선된 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선재제조는 압연소재(S)의 빌렛트(단면적:160 x 160mm)를 압연 가능한 온도로 가열로에 의하여 대략 940~1200℃ 정도로 가열한 후, 압연공정인 조압연과 중간 조압연, 중간 사상 압연 공정을 거쳐 온도가 1000℃ 이상인 직경 ∮5.5~42mm의 선재를 생산하고, 이후 수냉공정을 통하여 대략 800℃ 이상으로 냉각시켜 선재 권취공정을 실행하게 된다. 그리고, 공냉의 열처리를 거쳐 300~500℃ 정도로 냉각된 선재제품의 표면결함을 외관 검사하여 선재제품의 불량 정도를 최종적으로 판정하고 있다.

이와 관련된 선제제조 공정(300)이 도1에 제시되어 있다. 이는 사상압연기(310)의 후단에 온-라인(On-Line)에서 선재제품의 불연속적인 표면결함을 검출하는 와전류 탐상기(320)가 배치되어 선재제품의 불연속적인 표면결함을 검출하고 있다.

통상적으로, 와전류 탐상기(320)는 교류가 흐르는 코일에는 솔레노이드(solenoid)와 같은 자장이 형성되며, 이 코일의 자장 속으로 전도체인 선재를 통과시키면 코일 내부에 발생된 자계가 선재에 작용하여 선재제품 표면으로 와류 전류(Eddy current)를 발생시킨다. 이 와류 전류는 선재제품의 표면에 발생하는 불연속적인 결함에 의하여 상기 와류전류 검출값이 변화되어지면서 선재제품의 표면결함을 검출하게 된다.

이와 같은 와전류 탐상기(320)는 내부에 갖춰진 와전류 탐상센서의 코일과, 선재제품의 표면간 거리 정도를 나타내는 투자율의 크기가 와전류 탐상 감도에 큰 변수로 작용하고 있으며, 또한 선재제품(이하, 압연소재(S)로 칭함)의 진동은 와전 류 탐상에 노이즈(Noise)를 동반하여 와전류 탐상의 신뢰성이 낮은 문제점을 갖고 있다.

즉, 와전류 탐상센서의 코일과 선재제품의 표면 간 거리가 가까울수록 와전류의 투자율이 크게 되어 센서의 감도가 좋아지며, 압연소재(S)의 진동이 적을수록 와전류 탐상의 검출에 노이즈(Noise) 혼입이 적어 와전류 탐상의 신뢰성이 확보된다.

그렇지만, 도1에 도시된 바와 같이 사상압연기(310)를 통과한 직선의 선재제품이 수냉대(330)를 거쳐 냉해드-콘(360)에서 원형으로 권취되는 구간 사이에서는 선재압연의 특성상 고속으로 진행하는 직선의 압연소재(S)는 필연적으로 진동이 발생하게 되고, 이 압연소재(S)의 진동으로 압연소재(S)의 크기 및 속도에 따라 탐상센서의 구간별 투자율은 대략 15~55% 정도이다.

따라서, 상기 탐상센서의 내부를 관통하는 압연소재(S)의 진동을 감쇄하는 목적으로, 와전류 탐상기(320)의 입구가이드 및 출구가이드가 배치되어 있는데, 가이드의 종류는 크게 파이프 가이드와 롤러 가이드가 있으며, 상기 가이드의 압연소재(S) 통과 크기는 통상적으로 탐상센서의 내부 크기보다 작게 구성되어 압연소재(S)의 진동을 감쇄하고 있다.

상기 파이프 가이드는 진동하는 압연소재(S)와의 마찰접촉이 심하여 파이프 가이드의 마모가 심하고, 압연소재(S)에 긁힌 흠을 유발하는 문제점이 있어 파이프 가이드보다 진보한 롤러 가이드를 와전류 탐상기(320)의 입/출구에 배치하여 압연소재(S)의 진동을 감쇄하고 있다.

그리고, 상기 냉헤드-콘(360)의 전면에 배치되는 핀치롤(pinch roll)(350)을 이용하여 압연소재(S)의 전장 핀치를 실행할 경우, 압연소재(S)에는 핀치 압착흠이 발생되는 또 다른 문제가 필연적으로 발생되고 있다.

한편, 종래의 와전류 탐상기(320)는 제2도에 도시된 바와 같이, 박스형 롤러가이드(324),(326)가 와전류 탐상기(320)의 전/후에 배치되고, 상기 롤러가이드(324),(326)와 탐상기(320)간에는 압연소재(S)의 안내를 정확히 유도하는 인서트가이드(324a),(326a)가 전후로 각각 배치되는 구조이다.

이와 같은 종래의 와전류 탐상기(320)는 상기 압연소재(S)가 통과하는 롤러가이드(324),(326)의 간극이 상기 탐상기(320)의 내경 및 인서트가이드(324a),(326a)의 내경보다 작게 구성되어 압연소재(S)의 진동을 감쇄시키고, 또한 인서트가이드(324a),(326a)의 내경도 탐상기(320)의 내경보다 작게 구성되어 압연소재(S)의 진동 발생시 탐상기(320) 내측에 압연소재(S)의 접촉을 방지하는 기능을 하게 된다.

이와 같이 종래의 와전류 탐상기(320)에서 상기의 박스형 롤러가이드(324),(326)는 이용상의 편리성과 가이드의 호환성등을 이유로 사상압연기(310)의 입구 롤러가이드(미도시)를 통상적으로 사용하고 있으며, 상기 롤러가이드의 롤러 직경이 공형롤의 특성상 통상적으로 ∮42~52mm를 사용하며, 압연소재(S)가 통과하는 롤러가이드의 크기는 압연소재(S)에 비하여 통상적으로 1.5~3mm 크게 되어 압연소재(S)의 진행 속도와 진동에 따라서 압연소재(S)와 롤러가 접촉하면서 롤러의 회전이 이루어지는 방식이다.

이와 같이, 압연소재(S)는 사상압연기(310)의 방출력에 의하여 탐상기(320)의 입구롤러가이드(324)에서 출구 롤러가이드(326)로 향하여 진행하게 되며, 통상적인 와전류 탐상기(320)의 검출조건은 아래와 같다.

*선재제품 치수 : 5.5 ~ ∮13mm

*압연 속도 : 25 ~110m/s

*입구 롤러가이드 압연소재(S) 통과 크기 : 압연소재 + 2mm

*출구 롤러가이드 압연소재(S) 통과 크기 : 압연소재 + 2mm

*롤러가이드 회전 방식 : 소재의 진행으로 회전

*롤러의 외경 크기 : ∮45mm

*롤러의 최대 회전 수 : 46700rpm 이하

*압연소재(S) 온도 : 1000℃

한편, 제3도에 도시된 바와 같이 입구롤러가이드(324)와 출구롤러가이드(326)의 사이에서는 간헐적으로 압연소재(S)의 진동이 크게 확장되는데, 이런 원인을 본 발명의 발명자들이 상세히 연구하여 본 결과, 압연소재(S) 온도가 800~1000℃ 이상이면 압연소재(S)에는 연성이 있으며, 이 연성을 갖는 압연소재(S)가 출구롤러가이드(326)의 롤러(A1)(A2)를 통과하면서 진동이 발생하게 되면 출구롤러가이드(326)에는 회전 저항이 발생되고, 이 출구롤러가이드(326)의 롤러(A1)(A2) 회전 저항으로 압연소재(S)의 진행 저항이 발생되어 압연소재(S)의 루 프(Loop)형태가 증가되면서 압연소재(S)의 진동이 확장되고 있음을 알았다.

그러므로, 이와 같이 입구롤러가이드(324)와 출구롤러가이드(326)의 사이에서 압연소재(S)의 진동이 발생되면 상기 입구롤러가이드(324)와 출구롤러가이드(326)의 중심 위치에 배치된 와전류 탐상기(320)에서는 그 내부에서 최대의 진동 폭을 갖게 되는 것이다. 그러므로, 상기 와전류 탐상기(320)의 내부에서 압연소재(S)의 진동이 크게 발생되어 와전류 탐상 검출결과에 심한 노이즈(Noise)를 동반하게 되므로 선재제품의 표면결함을 검출하는 와전류 탐상의 신뢰성이 낮아지는 것이다.

또한, 압연소재(S)의 심한 진동으로 탐상기(320)의 내부가 파손되는 사례가 빈번하게 발생되어 사실상으로 상기와 같이 ∮5.5mm 압연소재(S) 및 압연속도 100~110m/s 조건 하에서는 정상적인 와전류 탐상 작업이 매우 어려웠다.

그리고, 롤러가이드(324)(326)의 롤러들 회전 수가 40,000rpm 이상의 영역에서 회전하게 되므로 롤러가이드의 롤러베어링 파손이 빈번하게 이루어져 빈번한 롤러가이드(324)(326)의 교체 및 관리작업이 증가되는 치명적인 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 와전류 탐상기에 의하여 선재제품의 표면결함을 검출하는 경우, 선재제품의 진동을 최소화하여 선재의 표면결함 검출작업의 오류를 최소화하고, 정확한 선재제품의 표면결함 검출을 이루도록 개선된 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선재제품의 표면 결함을 탐상하는 와전류 탐상기로 선재를 유도하는 선재 가이드 장치에 있어서,

상기 와전류 탐상기의 입측에 배치되고, 선재를 안내하는 복수의 롤러들을 회전가능하도록 구비한 입구롤러가이드;

상기 와전류 탐상기의 출측에 배치되고, 선재를 안내하는 복수의 롤러들을 회전가능하도록 구비한 출구롤러가이드; 및

상기 출구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도가 상기 입구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도보다 빠르도록 회전시키는 증속수단;을 포함하여 상기 출구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도와, 상기 입구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도 차이를 이용하여 상기 와전류 탐상기에서의 압연소재의 진동을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치를 제공함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치(1)는 사상압연기(310)의 후단에 배치되어 고속으로 진행하는 선재제품의 표면결함을 온-라인(On-Line)에서 검출하는 와전류 탐상기(320)에 적용된다.

본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치(1)의 구성은 제4도에 전체적으로 도시된 바와 같이 와전류 탐상기(320)의 입/출구에 입구롤러가이드(20) 및 출구롤러가이드(30)가 배치되고, 탐상기(320)의 입구와 입구롤러가이 드(20)의 사이에는 입구롤러가이드(20)에서 방출되는 압연소재(S)의 선단부를 탐상기(320)의 입구로 안내 유도하는 입구인서트 가이드(324a)가 배치된다.

그리고, 상기 탐상기(320)의 출구와 출구롤러가이드(30)의 사이에는 탐상기(320)에서 방출되는 압연소재(S)의 선단부를 출구롤러가이드(30)로 안내하는 출구인서트 가이드(326a)가 배치되어 있다.

제5도는 본 발명에 갖춰진 입구롤러가이드(20)를 예시한 사시도로서, 상기 입구롤러가이드(20)는 와전류 탐상기(320)의 입측에 배치되고, 선재(S)를 안내하는 복수의 롤러(B1)(B2)들을 회전가능하도록 구비한다.

상기 입구롤러가이드(20)는 2개의 롤러(B1)(B2)가 서로 마주보도록 구성되어 한쌍을 이루는 구조이고, 상기 롤러(B1)(B2)는 각각 베어링블록(23a),(23b)의 하부에 회전가능하도록 장착된다. 그리고, 이 각각의 베어링블록(23a),(23b)은 고정부(24a),(24b) 및 고정부 암(25a),(25b)에 연결 설치되어 있으며, 상기 고정부(24a)(24b)는 각각 직립으로 배치된 고정기둥(26)의 중심에 회전이 가능하도록 설치되어 있다.

따라서, 상기 베어링블록(23a),(23b)에 장착되는 2개의 롤러(B1)(B2)들은 각각 고정기둥(26)을 중심으로 좌우로 요동이 가능한 구조이다.

즉, 이와 같이 한쌍을 이루는 롤러(B1)(B2)들은 각각 베어링블록(23a),(23b)에 회전가능하도록 설치되어 있으며, 이 각각의 베어링블록(23a),(23b)은 고정부 암(25a),(25b)에 볼트(27)등으로 체결 조립되어 있고, 상기 고정부 암(25a),(25b)은 직립한 고정기둥(26)에 회전가능하게 설치된다.

한편, 상기 고정부(24a)(24b)의 반대측으로는, 즉 롤러(B1)(B2)의 반대측으로는 또 다른 고정부 암(28a)(28b)이 형성되고, 여기에는 한쌍의 롤러(B1)(B2) 간격을 조절하는 작동실린더(50)가 설치되어 있다.

또한, 상기 롤러(B1)(B2)가 설치되는 고정부암(25a),(25b)의 중간에는 상기 한쌍을 이루는 고정부암(25a),(25b)을 통상 이완되게 하는 탄발 스프링(52)이 배치되어 한쌍을 이루는 롤러(B1)(B2) 사이의 간격이 상기 롤러들 사이로 압연소재가 통과할 수 있도록 이완되는 구조이다.

따라서, 상기 작동실린더(50)가 동작하면 한쌍을 이루는 고정부암(25a),(25b)은 탄발 스프링(52)을 압축하면서 그 간격이 작아져 한쌍을 이루는 롤러(B1)(B2)의 간격이 소정의 간격으로 수축하게 된다.

한편, 상기 고정부암(25a),(25b)의 중간 부분에는 한쌍을 이루는 롤러(B1)와 롤러(B2)의 최소 간격이 설정되도록 하는 수축간격체(55)가 형성되고, 상기 고정부암(28a)(28b)에는 한쌍을 이루는 롤러(B1)와 롤러(B2)의 최대 간격이 설정되도록 하는 이완간격체(57)가 장착되는 바, 상기 수축간격체(55) 및 이완간격체(57)는 제6도및 제7도에 예시되는 바와 같이, 볼트가 상기 고정부암(25b)(28b)의 암나사부(미도시)에 체결되는 방식으로, 한쌍을 이루는 롤러(B1)(B2)의 간극이 작업자의 의도대로 설정되도록 하는 것이다.

제6도에서 베어링블록(23b)은 고정볼트(27)에 의하여 고정부암(25b)에 체결 고정되며 베어링블록(23b) 및 롤러(B1) 교체시, 베어링블록(23b)의 고정볼트(27)를 해체하여 고정부암(25b)으로 부터 분리할 수 있다.

그리고, 제7도에서 롤러 샤프트(60)는 베어링블록(23b) 내에서 배치되어 상 기 롤러샤프트(60)의 회전이 가능하게 되며, 상기 롤러샤프트(60)의 하단으로는 롤러(B2)가 고정너트(62)에 의하여 고정되어 상기의 롤러샤프트(60)와 함께 회전된다.

또한, 상기 롤러(B2)는 그 외주면에 안내홈(59)이 형성되고, 하면에 만곡지는 요홈(64)이 구성되어 롤러(B1)의 중량을 감소시키는 것이 바람직하며, 만약 롤러(B2)의 중량이 크면 압연소재(S)에 의한 롤러(B2)의 회전 저항이 증가하게 되고, 대략 20000rpm으로 고속 회전하는 베어링의 부하가 크게 되어 베어링 파손이 증가하게 된다.

상기 제6도및 제7도에 관련하여 설명된 롤러(B2) 구조는 입구롤러가이드(20)를 이루는 또 다른 롤러(B1)의 구조에도 동일하게 적용되며, 이하에서는 설명의 간략화를 위하여 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 제8도의 예시와 같이, 한쌍을 이루는 롤러(B1)와 롤러(B2)의 간격을 통하여 압연소재(S)의 선단부가 통과하는 경우, 그 안전 간격이 이완간격체(57)에 의한 롤러(B1)(B2) 사이의 최대간격(G)으로 설정되는데 통상적으로 압연소재(S)의 선단부에 한하여 선재압연의 특성상 간헐적으로 압연소재(S)의 직경(T)(∮5.5mm)에 비하여 50~80% 정도 큰 선단부 돌출부(∮5.5mm + 4.5mm = 10.0mm 이하)가 발생되고 있어, 한쌍을 이루는 롤러(B1)(B2)의 간격(G)으로 압연소재(S)의 선단부를 통과시키는 기술이 중요한 과제이다.

만약, 한쌍을 이루는 롤러(B1)(B2)의 최대간격(G)의 크기가 ∮10.0mm 보다 작으면, 압연소재(S)의 선단부가 상기의 롤러 최대간격(G)을 통과하지 못하게 되어 선재압연 작업의 코블(cobble)이 발생하게 된다.

또한, 만약 상기의 롤러 최대간격(G)이 설정치 보다 과도하게 크게 되면, 간헐적으로 압연소재(S)의 선단부를 탐상기(320) 및 인서트가이드(324a),(326a)내로 정확하게 안내 유도하지 못하는 선재압연 특성의 코블(cobble)이 발생하게 되므로 상기의 롤러 최대간격(G)은 압연소재 직경(T)에 비하여 50~80%의 범위 이내로 크게 한정하는 것이 바람직하다.

그리고, 이와 같이 입구롤러가이드(20)의 한쌍을 이루는 롤러간격으로 압연소재(S)의 선단부가 안정하게 통과한 이후에는 제9도에 도시된 바와 같이, 한쌍을 이루는 롤러(B1)와 롤러(B2)의 간격(G)이 수축간격체(55)를 통하여 최소간격으로 설정되어 상기 롤러(B1)(B2)의 간격(G)과 압연소재(S)의 직경(T) 사이로 0.1~0.5mm정도의 미세한 틈새를 형성하여 한쌍을 이루는 롤러에 의하여 압연소재(S)의 진동을 감소시키게 된다.

만약, 압연소재(S)가 통과하는 롤러(B1)(B2)의 간격(G)이 압연소재(S)의 직경(T) 보다 작게 될 경우, 1000℃ 이상의 고온에 의한 압연소재(S)의 연성으로 압연소재(S)의 표면에 상기 롤러(B1)(B2)에 의한 압착결함이 발생하게 된다. 그리고, 만약 롤러(B1)(B2)의 간격(G)과 압연소재(S)의 직경(T) 사이로 0.5mm 이상의 틈새가 형성되면 압연소재(S)의 진동 폭이 크게 된다.

제5도에 예시되는 미 설명부호(70)은 입구롤러가이드(20)의 본체베이스이다

제10도는 본 발명에 따른 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치(1)에 갖춰진 출구롤러가이드(30)를 예시한 것으로서, 본 발명의 출구롤러가이드(30)는 상 기 와전류 탐상기(320)의 출측에 배치되고, 선재를 안내하는 복수의 롤러(A1)(A2)들을 회전가능하도록 구비한 것이며, 상기 입구롤러가이드(20)에 구조적으로 유사하지만, 출구롤러가이드(30)는 종동식의 상기 입구롤러가이드(20)와는 다르게 이후에 설명되는 바와 같이, 구동식으로 동작된다.

그리고, 본 발명은 상기 출구롤러가이드(30)의 복수의 롤러(A1)(A2)들의 회전속도가 상기 입구롤러가이드(20)의 복수의 롤러(B1)(B2)들의 회전속도보다 빠르도록 회전시키는 증속수단(100)을 포함한다.

상기 증속수단(100)은 출구롤러가이드(30)의 롤러(A1)(A2)의 하부에 롤러를 고속으로 회전 구동시키는 고압수 분출노즐(110a)(110b)이 배치되어 상기의 롤러(A1)(A2)가 고속으로 회전되는 방식이고, 고압수의 공급을 위해 고압수 라인(112a)(112b) 및 고압수 조절밸브(114a)(114b)가 고압수 분출노즐(110a)(110b)에 연결되어 있다.

제10도와 제12도는 본 발명의 출구롤러가이드(30)를 예시한 것으로서, 상기 입구롤러가이드(20)의 종동식 구성및 작용효과와는 다르게 구동식으로 이루어지는데 대부분의 구조는 도 5및 도 6에 도시된 상기 입구롤러가이드(20)의 구조에 동일하므로, 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 표기하고, 보다 상세한 설명을 생략하며, 이하에서는 종동식이 아닌 구동식으로 이루어지는 구조에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 출구롤러가이드(30)는 제10도에 사시도로서 예시되는 바와 같이, 고정부(24b)과 고정기둥(26)은 서로 회전가능하게 설치되며, 고정부암(25b)(28b)에 각 각 상기한 수축간격체(55)와 이완간격체(57)가 볼트와 나사의 방식으로 체결되어 있다.

상기 롤러(A2)는 제11도에 도시된 바와 같이, 그 외주면에 안내홈(59)이 형성되고 하면에 만곡지는 요홈(64)이 구성되며, 롤러의 외경 크기는 압연소재(S)의 고속 진행으로 회전되는 롤러의 회전 수가 25000rpm 이하의 속도로 설정되는 것이 바람직하다.

만약, 상기의 롤러(A2)의 외경이 작아서 압연소재(S)에 의한 롤러의 회전수가 25000rpm 이상으로 증가하게 되면, 통상의 롤러베어링의 한계 회전수를 갖게 되므로 롤러베어링의 파손이 빈번하게 이루어진다. 상기한 롤러의 재질은 압연소재(S)와의 마찰력으로 마모가 적게 이루어지는 합금강(Hard-Alloy) 또는 고강도(W-C) 롤러 또는 높은 경도의 재질을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 출구롤러가이드(30)는 증속수단(100)에 의해서 입구롤러가이드(20) 보다 그 롤러(A1)(A2)들이 보다 빠르게 회전하는 바, 상기 증속수단(100)은 하면부 요홈(64)에 제13도및 제14도에 예시되는 바와 같은 베인(130)의 날개가 다수개 형성되고, 이 베인(130)으로 고압수를 분출하는 분출노즐(110a)(110b)이 배치되어서 상기 분출노즐(110a)(110b)로 부터 분출되는 고압수의 분출 반동력으로서 롤러(A1)(A2)가 구동되는데, 분출노즐(110a)(110b)들은 제15도 내지 제17도에 도시된 바와 같다.

이는 분출노즐(110a)(110b)의 분출구(134)가 내측에서 외곽 상단으로 소정의 θ1° 각도(대략 15~45°)로 경사짐과 아울러 상기의 분출구(134)는 유입구(136a) 와 유출구(136b)가 소정의 θ2°각도(대략 15~45°)로 경사지게 원주방향으로 천공되며, 분출구(134)는 다수개가 일정 간격으로 형성되어 있다.

그러므로, 상기 분출노즐(110a)(110b)에서 분출되는 고압수는 그 내측에서 외곽 상단으로 분출됨과 아울러 원주방향으로 분출되는 일정한 방향점을 갖게 된다.

한편, 상기 롤러(A1)(A2)의 하면 요홈(64)으로는 제13도 및 제14도의 예시와 같은 베인(130) 날개가 형성되는데, 이 베인(130) 날개는 각각 소정의 곡면을 갖고 다수개 구성되어 있으며, 이 베인(130)의 외곽 단부(130a)와 롤러(A1)(A2)의 외곽돌출부(130b)의 내측 사이에는 소정의 간극이 형성되어 고압수를 롤러(A1)(A2)의 하부로 유도하게 되고, 상기 베인(130)의 곡면 방향은 상기 분출노즐(110a)(110b)의 분출구(134)의 방향으로 형성된다.

그러므로, 제12도에 도시된 바와 같이, 롤러(A1)(A2)의 하단으로 형성된 베인(130)으로 분출노즐(110a)(110b)에 의하여 고압수가 외곽 상부 방향으로 경사지면서 원주방향으로 경사지게 분출되므로, 고압수는 제13도에 도시된 바와 같이 베인(130)의 곡면을 따라서 분출하면서 분출 반동력이 베인(130)에 작용되어 베인(130)을 화살표 방향으로 회전시키게 된다. 이와 더블어 롤러(A1)및 롤러(A2)가 회전하게 되는데, 이들 롤러(A1)(A2)들은 2개가 마주보면서 한쌍을 이루도록 되어 있으므로 반대측의 베인은 그 곡면이 반대방향으로 형성되어 이들은 서로 반대방향으로 회전되는 것이다.

그러므로, 상기 출구롤러가이드(30)의 한쌍을 이루는 2개의 롤러(A1)(A2)는 상호 반대방향으로 회전하게 된다. 상기 롤러(A1)(A2)의 회전수 및 회전력 조절은 롤러(A1)(A2) 하단에 형성된 베인(130)으로 작용하는 고압수의 분출속도와 분출량에 의하여 조절되며, 제10도에서 예시되는 고압수 조절밸브(114a)(114b)는 고압수의 량을 조절하는 밸브이다.

제10도에 예시되는 미설명부호(120)는 출구롤러가이드(30)의 본체베이스이다.

이하, 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

선재 압연이 개시되어 제4도에 예시된 바와 같이, 압연소재(S)의 선단부가

입구 롤러가이드(20)를 통과하기 직전에는 입구롤러가이드(20) 및 출구롤러가이드(30)의 작동실린더(50)가 작동하지 않게 되어 상기 입구롤러가이드(20) 및 출구롤러가이드(30)들의 압연소재(S) 통과 간격은 도 8에 도시된 바와 같이, 압연소재(S)의 직경이 비하여 50~80% 정도 크게 설정되어 있다.

그러므로, 압연소재(S)의 선단부는 입구롤러가이드(20) 및 입구인서트가이드(324a), 탐상기(320), 출구인서트가이드(326a), 출구롤러가이드(30)를 순차적으로 안전하게 통과하게 된다.

그리고, 압연소재(S)의 선단부가 출구롤러가이드(30)를 통과하게 되면 입구롤러가이드(20)와 출구롤러가이드(30)의 작동실린더(50)가 동시에 작동되어 입구롤러가이드(20)와 출구롤러가이드(30)의 압연소재(S) 통과 간격은 제9도에 도시된 바와 같이, 압연소재(S)의 치수에 비하여 0.1~0.5mm 정도 크게 설정된 최소간격으로 압연소재(S)와 접촉하면서 압연소재(S)의 진행 속도로 회전하게 된다.

이러한 과정에서 상기 증속수단(100)은 출구롤러가이드(30)의 롤러(A1)(A2)에 구성된 베인(130)의 날개로 고압수가 분출되어 압연소재(S)의 진행속도 또는 입구롤러가이드(20)의 롤러(B1)(B2)들의 회전속도보다 10~20% 정도 더 빠르게 회전되도록 하고, 상기 출구롤러가이드(30)의 롤러(A1)(A2)들이 회전하면서 압연소재(S)와의 접촉시 마찰작용으로 압연소재(S)를 견인하는 역활을 하게 된다.

상기에서 출구롤러가이드(30)의 롤러(A1)(A2)의 직경이 110mm 라고 가정하고, 롤러(A1)(A2)의 중심축으로 부터 대략 25mm 지점의 위치에서 베인(130)에 유속 80m/s의 유속으로 고압수를 분사시키게 되면, 상기 베인(130)의 효율이 대략 70%라고 가정하여도 롤러(A1)(A2)의 회전속도는 21,000rpm이 되고 롤러(A1)(A2) 외경의 회전 속도는 123m/s 가 된다. 그러므로, 롤러(A1)(A2)의 외경으로 접촉하면서 통과하는 압연소재의 110m/s의 속도보다 상기 롤러(A1)(A2)의 회전속도가 크게 되므로, 초고속으로 진행하는 압연소재의 진행에 저항을 주지 않고, 미약하지만 압연소재를 진행방향으로 인출하는 작용력이 발생하는 것이다.

즉, 이와 같이 상기 출구롤러가이드(30)의 롤러(A1)(A2)들은 입구롤러가이드(20)의 롤러(B1)(B2)들 보다 그 회전수가 빠르기 때문에, 이는 제18도에 도시된 바와 같이, 출구롤러가이드(30)의 롤러(A1)(A2)들이 압연소재(S)와 마찰되는 과정에서 압연소재(S)를 당기는 견인력을 제공하여 입구롤러가이드(20)와 출구롤러가이드(30)의 사이에 위치한 압연소재(S)는 출구롤러가이드(30)측으로 당겨져서 직선적으로 통과하는 것이다.

따라서, 상기 와전류 탐상기(320)를 통과하는 압연소재(S)도 직선적으로 유 지되고, 동시에 와전류가 압연소재(S)에 형성되어 압연소재(S)의 표면결함을 정확하게 검출하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 압연소재(S)의 선단부가 입구롤러가이드(20) 및 출구롤러가이드(30)를 통과하는 경우, 입구롤러가이드(20) 및 출구롤러가이드(30)의 롤러 간격을 크게 확장하여 안전하게 통과되도록 함으로써 선재압연 공정에서 코블 발생을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 입구롤러가이드(20)와 출구롤러가이드(30)의 사이에서는 증속수단(100)에 의해서 출구롤러가이드(30)의 롤러(A1)(A2) 회전속도가 입구롤러가이드(20)의 롤러(B1)(B2) 회전속보다 빠르게 유지되어 그 사이에서 압연소재(S)가 직선적으로 유지되고, 진동이 크게 감소되므로 압연소재(S)의 진동에 따른 와전류 탐상 노이즈를 크게 감소시킬 수 있어 선재제품 표면결함 검출의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 압연소재(S)의 진동 감소에 따른 와전류 탐상기(320)의 파손을 방지할 수 있고, 롤러(A1)(A2),(B1)(B2)의 직경을 크게 함과 아울러, 롤러의 고경화 구조에 의하여 롤러의 회전 수를 베어링 한계 범위로 회전이 이루어지도록 하여 베어링의 파손 및 롤러가이드의 교체 주기를 단축하고, 정비작업을 최소화하는 등의 효과가 얻어진다.

Claims

선재제품의 표면 결함을 탐상하는 와전류 탐상기로 선재를 유도하는 선재 가이드 장치에 있어서,

상기 와전류 탐상기의 입측에 배치되고, 선재를 안내하는 복수의 롤러들을 회전가능하도록 구비한 입구롤러가이드;

상기 와전류 탐상기의 출측에 배치되고, 선재를 안내하는 복수의 롤러들을 회전가능하도록 구비한 출구롤러가이드; 및

상기 출구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도가 상기 입구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도보다 빠르도록 회전시키는 증속수단;을 포함하여 상기 출구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도와, 상기 입구롤러가이드의 복수의 롤러들의 회전속도 차이를 이용하여 상기 와전류 탐상기에서의 압연소재의 진동을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제1항에 있어서, 상기 입,출구롤러가이드들은 각각 2개의 롤러 간격을 조절하는 작동실린더가 설치되어 있음을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제1항에 있어서, 상기 입,출구롤러가이드들은 각각 상기 롤러들을 이완되게 하는 탄발 스프링이 배치되어 한쌍을 이루는 롤러 사이의 간격이 상기 롤러들 사이로 압연소재가 통과할 수 있도록 이완되는 구조임을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제1항에 있어서, 상기 증속수단은 출구롤러가이드의 롤러의 하부에 고압수 분출노즐이 배치되고, 상기 롤러의 하면 요홈으로는 고압수를 받는 베인 날개가 형성된 것임을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제4항에 있어서, 상기 고압수 분출노즐은 그 분출구가 내측에서 외곽 상단으로 소정의 θ1° 각도로 경사짐과 아울러 상기의 분출구는 유입구와 유출구가 소정의 θ2°각도로 경사지게 원주방향으로 천공되어진 것을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제4항에 있어서, 상기 베인 날개는 각각 소정의 곡면을 갖고 다수개 구성되어 있으며, 이 베인의 외곽 단부와 롤러의 외곽돌출부의 내측 사이에는 소정의 간극이 형성되어 고압수를 롤러의 하부로 유도하게 되고, 상기 베인의 곡면 방향은 상기 분출노즐의 분출구의 방향으로 형성된 것임을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제2항에 있어서, 상기 작동실린더는 압연소재의 선단부가 입구 롤러가이드를 통과하기 직전에는 작동하지 않게 되어 상기 입구롤러가이드 및 출구롤러가이드들의 압연소재 통과 간격은 압연소재의 직경이 비하여 50~80% 정도 크게 설정되는 것 임을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제2항에 있어서, 상기 작동실린더는 압연소재의 선단부가 출구 롤러가이드를 통과한 후에는 작동하여 상기 입구롤러가이드 및 출구롤러가이드들의 압연소재 통과 간격은 압연소재의 직경이 비하여 0.1~0.5mm 정도 크게 설정된 최소간격으로 유지되는 것임을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제1항에 있어서, 상기 증속수단은 출구롤러가이드의 롤러의 회전속도를 압연소재의 진행속도 또는 입구롤러가이드의 롤러들의 회전속도보다 10~20% 정도 더 빠르게 회전시키는 것임을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.
제1항에 있어서, 상기 입,출구롤러가이드들은 압연소재의 고속 진행으로 회전되는 롤러의 회전 수가 25000rpm 이하의 속도로 설정되는 것임을 특징으로 하는 선재 표면결함 검출용 와전류 탐상 가이드 장치.