KR101129802B1 - 형강재 표면 형상 측정용 형틀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형강재 반제품인 슬라브의 표면 형상 측정시 인상재의 수축을 방지할 수 있도록 한 형강재 표면 형상 측정용 형틀에 관한 것이다.
그 형틀은 연속 주조법에 의해 제조된 반제품인 형강재의 표면에 안착되어 형강재의 표면에 대한 모형을 뜨기 위한 인상재가 내부에 충전되도록 상,하부가 개구된 형태의 형틀 본체와, 형틀 본체의 내측면에 배치되어 인상재가 굳은 후에 수축되는 것을 방지하기 위한 수축 방지구를 구비한다.
이에 따르면 본 발명은 야드장이나 조업 장소에서 슬라브의 표면 모형을 뜬 후에 모형을 근거로 슬라브의 표면 형상에 대한 측정값을 얻도록 함으로써, 정확한 측정작업이 가능할 뿐만 아니라 샘플 절취 작업이 필요하지 않게 되어 생산 효율성이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

Description

형강재 표면 형상 측정용 형틀{MEASUREMENT FRAME FOR SURFACE PROFILE OF SLAB}

본 발명은 형강재 표면 형상 측정용 형틀에 관한 것으로, 특히 반제품인 슬라브의 표면 형상을 인상재에 의한 모형을 이용하여 정량적인 측정하는 과정에서 인상재의 수축을 방지하도록 그 구조가 개선된 형강재 표면 형상 측정용 형틀에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조설비는 용강을 주편(Slab)등의 반제품으로 제조하기 위한 것으로, 크게 턴디쉬와 몰드 및 다수의 연주기 롤로 구성되며, 용강이 몰드를 통과하면서 응고층이 형성되도록 한 후에, 다수개로 양측으로 배열된 연주기 롤 사이로 통과할 때 냉각수를 분사시켜 주편의 표면을 냉각시키는 제조공정을 갖는다.

기존 연속주조법에 의해 주편을 생산하는 경우에는 주편의 표면 온도 관리가 대단히 중요하다.

본 발명의 목적은 스카핑 처리된 형강재 표면 형상을 정량적인 방식으로 측정하여 표면 굴곡에 따른 표면 품질을 정확하게 평가할 수 있는 형강재 표면 형상 측정용 형틀을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 형강재의 표면에 대한 모형을 뜨기 위한 인상재가 내부에 충전되도록 상,하부가 개구된 형태의 형틀 본체와,

상기 형틀 본체의 내측면에 배치되어 상기 인상재가 굳은 후에 수축되는 것을 방지하기 위한 수축 방지구를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 수축 방지구는 상기 형틀 본체의 길이방향 양 내측면에 서로 대칭되게 배치되고, 일단부가 상기 형틀 본체의 양 내측면과 연장되도록 일체화되고 타단부가 상기 인상재의 내부에 수용되도록 배치되는 브라켓 형태로 된 것이다.

상기 수축 방지구는 상기 형틀 본체의 하부로부터 이격되게 배치된다.

상기 형틀 본체는 폭방향 내측면에 돌출되게 배치되는 적어도 하나이상의 걸림돌부가 더 구비된다.

본 발명은 형강재 반제품인 슬라브의 표면 형상을 정확하게 측정할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 야드장이나 조업 장소에서 슬라브의 표면 모형을 뜬 후에 모형을 근거로 슬라브의 표면 형상에 대한 측정값을 얻도록 함으로써, 정확한 측정작업이 가능할 뿐만 아니라 샘플 절취 작업이 필요하지 않게 되어 생산 효율성이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 형강재 표면 형상 측정용 형틀을 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 도 1의 측단면도.
도 4는 본 발명 슬라브의 표면에 이형재를 도포하고, 도포된 이형재의 상측에 형틀을 안착시킨 후에 인상재를 형틀 내부에 채워 놓은 상태를 나타낸 사용상태도.
도 5는 본 발명 형틀 본체내의 인상재에 가압판을 이용하여 압력을 가하는 상태를 나타낸 사용상태도.
도 6은 본 발명의 형틀 본체의 다른 예를 보인 평면도.

연주기내에서 주편은 주조중 벤딩(bending) 및 스트레이트닝(Straightening) 과정을 거치며, 이 과정에서 주편의 표면에는 큰 응력이 가해진다.

또한, 강은 용강에서 응고하여 냉각되는 도중, 강의 인성이 급격히 떨어지는 온도구간이 존재한다. 즉, 큰 응력이 가해지는 구간의 주편의 표면 온도가 인성이 급격히 떨어지는 온도로 되면 주편의 표면에 결함이 발생한다.

주편에 상기와 같은 표면 결함이 발생할 경우, 연주 조업의 생산성이 떨어지며, 심할 경우에는 주편을 사용할 수 없게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 생산된 주편인 슬라브는 성분, 생산 조건에 따라 필연적으로 표면결함이 발생되는 바, 이러한 표면결함을 제거하여 제품의 품질을 향상시키기 위해 최종 출하전에 스카핑머신을 통한 스카핑공정과 용삭공정을 거친 후 열연코일이나 혹은 냉연코일 제품을 생산하거나 슬라브 자체가 제품이 되어 다른 철강회사에 공급되게 된다.

스카핑공정이란 슬라브의 표면에 발생하는 결함을 고압의 산소와 가스를 이용하여 슬라브 표면을 용융시켜 표면을 1.5~4.5mm 제거함으로써 결함을 제거하는 표면처리공정이다.

스카핑공정은 공지의 스카핑장치에 의해 수행되는 데, 스카핑 공정을 수행하는 조건들중 스카핑장치의 상,하부 산소 분사노즐에서 고압의 산소를 슬라브의 상,하 표면측으로 분사하는 간격 즉, 스카핑거리가 중요하다. 이 스카핑 거리가 일정하게 나와야만 슬라브 표면 전체를 일정한 깊이로 제거할 수 있게 된다.

그런데, 기존의 슬라브는 표면이 수평으로 평행하게 나오는 것이 아니라, 비정상적인 주조작업에 의해 곡률을 갖도록 휘어진 형태의 것이 나올 수 있으며, 이에 따라 스카핑 공정시 휨 부위에 대한 스카핑 거리가 가변되어 정확한 스카핑 작업이 이루어지지 않는 문제점을 갖는다.

즉, 상,하부 산소 분사노즐들중 하나가 슬라브 표면과 스카핑 거리가 길 경우에는 정상 스카핑 압력보다 낮은 산소 압력이 슬라브에 전달되므로 슬라브의 상면에서 발생되는 산화열이 감소하게 되며, 산소 압력의 감소에 의해 슬라브 표면의 절삭 깊이도 얇아지게 되며, 심하게는 표면 결함이 제거되지 않는 미스카핑이 발생할 우려가 있다.

스카핑 후의 슬라브 표면 형상을 단순히 육안으로 관찰하여 정성적으로 평가할 수 있지만, 이러한 평가방식은 상대적 평가는 가능하지만 정량적인 평가가 불가능하므로 정량적인 평가방법이 요구되고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하되, 여기서는 형강재의 일 예로 슬라브를 채택하여 설명하지만, 다른 형강재 반제품에 적용할 수도 있다.

본 발명에 따른 형강재 표면 형상 측정용 형틀은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 연속 주조법에 의해 제조된 반제품인 형강재(10)의 표면에 안착되어 형강재(10)의 표면에 대한 모형을 뜨기 위한 인상재(300)가 내부에 충전되도록 상,하부가 개구된 통공(102)을 갖는 형틀 본체(110)와, 형틀 본체(110)의 내측면에 배치되어 인상재(300)가 굳은 후에 수축되는 것을 방지하기 위한 수축 방지구(120)를 구비한다.

더 상세히 설명하면, 형틀 본체(110)는 상,하부가 개구된 직사각형 박스 형태로 구성된 것이다.

형틀 본체(110)는 내부에 인상재(300)가 투입되어 형강재(10)의 표면과 밀착된 상태로 굳어서 모형을 뜨는 과정에서 인상재(300)가 충전되도록 내부 공간이 형성되어 있다.

수축 방지구(120)는 형틀 본체(110)의 길이방향에 위치하는 양 내측면에 돌출되게 배치되며, 단부가 인상재(300)의 내부에 수용되어 인상재(300)의 수축을 방지하는 기능을 갖는다.

더 자세히 설명하면, 수축 방지구(120)는 형틀 본체(110)의 길이 방향에 위치하는 양 내측면에 연장되도록 일체화되는 연결부(122)와, 연결부(122)의 단부에 배치되고 인상재(300)의 내부에 삽입되도록 수용되는 수용부(124)로 구성되어 인상재(300)의 수축을 억제하는 기능을 수행한다.

수용부(124)는 형틀 본체(110)의 길이 방향에 위치하는 양 내측면과 이격된 위치에 서로 대응되는 플레이트 형태로 구성된다.

수용부(124)는, 인상재(300)의 충전시 간섭을 최소화하고 인상재(300)의 길이방향 수축 변형시 이를 억제하기 위하여 플레이트 형태로 구성된 것이다.

본 발명의 형틀(100)은 상,하로 개구된 형틀 본체(110) 내에 충전된 인상재(300)를 하측으로 눌러 형강재(10)의 표면 형상과 대응되는 모형을 형성시키는 가압판(150)을 더 구비한다.

수축 방지구(120)는 브라켓 형태로 구성되고 인상재(300)의 모형 제작시 간섭되지 않도록 형틀 본체(110)의 하부로부터 이격된 상측에 배치된다.

또한, 수축 방지구(120)의 상부는 형틀 본체(110)의 상부면과 대응되는 높이를 갖도록 배치된다.

이는, 인상재(300)와 형틀 본체(110)의 분리시 모형 상태로 굳어 있는 인상재(300)가 형틀 본체(110)의 개구된 하부로 배출되도록 한 것이다.

즉, 인상재(300)는 형틀 본체(110)의 개구된 상부를 통해 형틀 본체(110)의 내부로 충전되고, 이후 가압판(150)의 가압 공정 후에 굳어진 후에 형틀 본체(110)의 개구된 하부를 통해 외부로 배출되는 과정을 갖게 된다.

따라서, 수축 방지구(120)는 형틀 본체(110)의 상부 측에 배치되어 인상재(300)의 수납시 수용되는 구조이고, 인상재(300)의 배출시 간섭되지 않는 구조로 된 것이다.

바람직하게는, 도 6에서와 같이, 수축 방지구(120)의 기능을 보조하기 위해 형틀 본체(110)의 폭 방향에 위치하는 내측면에 돌출되는 적어도 하나이상의 걸림돌부(130)가 더 구비된다.

걸림돌부(130)는 수축 방지구(120)가 배치되지 않은 형틀 본체(110)의 내측면에 돌기 형태로 돌출되어 인상재(300)의 외측면과 간섭됨으로써, 인상재(300)의 수축 변형을 억제하는 기능을 수행한다.

걸림돌부(130)의 높이도 수축 방지구(120)의 높이와 대응되는 높이를 갖는 것이 바람직하다.

인상재(300)는 성분에 따라 구분되는 Polysulfide, Condensation silicone, Addition silicone(Polyvinyl siloxane), Polyether 들 중 하나를 채택할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 인상재(300)는 점도가 200~300cps의 것을 채용하고, 경화시간이 5분 이내의 재료를 채택하는 것이, 조업에 지장을 주지 않으며 측정시간을 단축시킬 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 형강재(10) 표면 형상 측정용 형틀은, 표면 형상을 측정하고자 하는 형강재(10)의 표면 부위에 안착시키기 전에 그 형강재(10)의 표면 부위에 이형재(200)를 도포하고, 도포된 이형재(200) 위에 제작된 형틀을 안착시킨다.

이형재(200)는 모형과 슬라브의 표면의 분리를 위해 도포하는 것으로, 일 예로 슬리콘 그리스를 채용할 수 있다.

형틀의 내부에 인상재(300)를 넣고, 평평한 가압판(150)을 이용하여 하측으로 압력을 가하여 형강재(10)의 표면 형상에 대응하는 모형을 뜬 후에, 모형을 형틀에서 분리한다.

분리된 모형의 표면을 측정수단으로 모형 표면 형상을 측정하여 측정값으로 수치화한다.

평평한 가압판(150)을 이용하여 하측으로 압력을 가하는 단계는, 가압판(150)을 형틀내에 충진된 인상재(300)의 상측에서 사용자가 손으로 눌러서 압력을 가함에 따라 인상재(300)가 슬라브의 표면에 골고루 퍼지게 된다.

이때, 가압판(150)은 수축 방지구(120)의 상부까지 접촉되도록 형틀 본체(110)의 통공(102) 내부로 삽입된다.

이후에, 시간이 경과함에 따라 슬라브의 표면에 밀착된 인상재(300)가 경화되어 모형으로 굳어지게 된다.

이때, 수축 방지구(120)는 형틀 본체(110)의 내부에서 인상재(300)가 충전되는 과정에서 인상재(300)의 내부로 수용되어 일체화되도록 배치된다.

그리고, 수축 방지구(120)는 앞서 설명한 바와 같이, 인상재(300)의 모형 작업에 간섭되지 않도록 수축 방지구(120)의 하부가 형틀 본체(110)의 표면으로부터 이격된 위치에 배치된다.

인상재(300)는 앞서 설명한 바와 같이, 5분 이내에 경화되는 과정에서 수축이 발생하게 된다.

하지만, 인상재(300)와 일체화된 수축 방지구(120)는 형틀 본체(110)의 내측면에 고정된 구조이므로, 인상재(300)가 굳어서 수축 변형되는 과정에서 길이방향에 대해 길이 방향으로 수축되는 것을 억제 및 방지하는 기능을 갖는다.

또한, 걸림돌부(130)도 형틀 본체(110)의 내측면에 배치되어 인상재(300)가 굳어서 수축 변형될 때 인상재(300)와 간섭되어 수축 변형을 억제 및 예방하는 기능을 수행한다.

이후에, 모형을 형틀 본체(110)와 분리시킨 후에, 분리된 모형의 형상을 측정수단으로 측정한다.

측정수단은 레이저 조사방식의 비접촉식 거리 측정기(300)를 채용하는 것이 바람직하며, 모형을 형틀에서 분리한 후에 야적장이 아닌 측정 장소에서 비접촉식 거리 측정기(300)를 모형으로부터 상측으로 이격된 위치에서 배치한 후에, 레이저를 모형의 표면부위로 조사하고 조사된 레이저가 다시 수신된 시간을 근거로 모형의 프로파일을 측정할 수 있다.

이때, 측정장소는 정확한 측정을 위해 분진이나 진동이 있는 야드장이 아닌 실내에서 측정하는 것이 바람직하다.

측정방식은 비접촉식 거리 측정기(300)를 모형의 상측에서 수평방향으로 이동시키면서 다수회 레이저를 조사하고 조사된 레이저가 다시 반사되어 수신된 각각의 시간들을 이용하여 측정기(300)와 모형 표면 부위별 거리를 측정하여 모형 표면의 프로파일을 측정하는 방식을 채택한다.

측정된 모형 표면의 측정값을 전기적 신호로 출력하거나, 별도의 프로파일 생성부를 통해 영상신호로 출력할 수도 있다.

또한, 슬라브의 표면 모형 작업은 슬라브의 장변부 어느 부위에 한정하지 않고 가능하므로, 특정 위치를 기준으로 정한 후에 다수회 실시할 수 있다.

이때, 슬라브의 표면 형상 측정을 위한 최소 길이는 슬라브 폭방향으로 250mm이상으로 실시하는 것이 바람직하다. 이는 250mm 미만일 경우에는 국부적인 측정 결과가 나오기 때문에 정확한 표면 프로파일을 얻을 수 없기 때문이다.

따라서, 본 발명은 스카핑 처리된 슬라브의 표면 형상 프로파일을 슬라브 장변부 어느 위치에 상관없이 정확히 평가할 수 있을 뿐만 아니라, 표면 형상 프로파일을 통해 정량적 평가를 수행할 수 있는 이점이 있다.

또한 기존 방식은 슬라브의 표면 형상 평가를 위해 샘플 절취작업이 필요한 반면에, 본 발명은 샘플 절취작업이 필요하지 않으므로 생산 효율성이 증대된다.

그리고, 모형을 생성할 때 이동하면서 모형을 얻을 수 있으므로 여러 슬라브의 표면 형상을 동시에 평가할 수 있으므로 평가시간이 절약되는 이점을 갖는다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 형강재 100 : 형틀
110 : 형틀 본체 120 : 수축 방지구
130 : 걸림돌부 150 : 가압판
300 : 인상재

Claims (4)

1. 형강재의 표면에 대한 모형을 뜨기 위한 인상재가 내부에 충전되도록 상,하부가 개구된 형태의 형틀 본체(110)와,
   상기 형틀 본체의 내측면에 배치되어 상기 인상재가 굳은 후에 수축되는 것을 방지하기 위한 수축 방지구(120)를 구비하고,
   상기 수축 방지구는 상기 형틀 본체의 길이방향 양 내측면에 서로 대칭되게 배치되고, 일단부가 상기 형틀 본체의 양 내측면과 연장되도록 일체화되고 타단부가 상기 인상재의 내부에 수용되도록 배치되는 브라켓 형태로 된 것을 특징으로 하는 형강재 표면 형상 측정용 형틀.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 수축 방지구(120)는 상기 형틀 본체(110)의 하부로부터 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 형강재 표면 형상 측정용 형틀.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 형틀 본체(110)는 폭방향 내측면에 돌출되게 배치되는 적어도 하나이상의 걸림돌부(130)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 형강재 표면 형상 측정용 형틀.

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