KR101186584B1

KR101186584B1 - 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법

Info

Publication number: KR101186584B1
Application number: KR20100135929A
Authority: KR
Inventors: 황석균; 김상훈; 권오성
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-09-28
Also published as: KR20120073990A

Abstract

본 발명은 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 주입하여 박판을 제조하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서 에지스컬을 탐색하는 방법에 관한 것으로, 상기 주조롤의 하측에 형성된 루프피트의 후방에 설치된 카메라로 한쌍의 주조롤 사이로 인출되는 주편의 에지부에 대하여 카메라로 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 주편 에지부의 화상 정보를 화상 처리하여 주편 에지부 및 에지스컬 이미지를 획득하는 단계와; 상기 획득된 주편 에지부의 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 측정하는 단계와; 상기 측정된 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 이용하여 상기 에지스컬의 기준크기(A')를 산출하는 단계와; 상기 산출된 에지스컬의 기준크기(A')로부터 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출하는 단계;를 포함하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 주편 에지부의 품질을 저하시키는 에지 스컬의 크기를 실시간으로 정확히 파악하여 효율적인 에지댐 제어가 가능하므로, 에지 스컬을 저감시켜 주편의 품질이 향상되고, 에지 스컬에 의한 주조롤의 손상을 방지할 수 있으며, 이를 통해 주조 안전성 및 실수율을 향상시킬 수 있다.

Description

쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법{METHOD MEASURING EDGE SKULL IN TWIN ROLL STRIP CASTING PROCESS}

본 발명은 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬을 탐색하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 주입하여 박판을 제조하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서 주편 에지부에 혼입되는 에지스컬을 탐색하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 쌍롤식 박판 주조 장치는 두 개의 회전하는 주조롤에 용강을 공급하여 그 용강으로부터 직접 수 mm 정도의 박판을 연속적으로 제조하는 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 쌍롤식 박판 주조 장치는 턴디쉬로부터 침지노즐(120)을 통해 한쌍의 주조롤(110) 사이로 용강을 균일하게 공급하고, 한쌍의 주조롤(110)을 회전시키면 냉각되고 있는 각 주조롤(110)의 표면에서 형성된 용강의 응고층들이 최근접점에서 합체되어 일정한 두께의 주편이 연속적으로 제조된다.

이때, 한쌍의 주조롤(110)의 양측 단부에는 용강의 유출을 막기 위하여 내화물(150)이 장착된 한쌍의 에지댐이 설치되고, 주조전에 미리 예열된 상기 에지댐의 내화물(150)의 가동면에는 한쌍의 주조롤(110) 사이로 공급된 고온의 용강과 수냉되고 있는 주조롤(110)이 동시에 접촉된다. 이로 인해, 상기 에지댐의 내화물(150) 표면중 주조롤(110)과의 접촉면은 곧 냉각되어 주위에 열손실이 발생하게 되므로 용강이 쉽게 응고될 수 있는 조건이 된다.

이와 같이, 쌍롤식 박판 주조 공정에서는 주편의 폭방향으로의 응고 불균일에 기인하여 주편의 에지부에 에지 스컬이 발생하여 후속하는 압연공정에서 함께 압하될 수 있으며, 이에 따라 주편의 품질이 저하되는 문제가 발생한다.

따라서, 에지 스컬에 의한 주편의 품질 저하를 방지하기 위하여, 에지 스컬을 주편에서 제거하기 위한 에지부 절단공정과 후속 압연공정 등의 후처리 공정 실시를 요하는데, 이를 효율적으로 실시하기 위해서는 주편에 발생된 에지 스컬의 크기와 위치에 대한 정확한 정보가 요구된다.

그러나, 종래에는 이를 육안으로 판별하거나, 통계상 얻은 임의적인 수치로 에지부 절단공정 등 에지 스컬을 처리하기 위한 후속공정을 실시해왔으나 효율적인 작업을 기대하기는 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 주편 에지부의 품질을 저하시키는 에지 스컬의 크기를 실시간으로 정확히 파악하여 효율적인 에지댐 제어가 가능하므로, 에지 스컬을 저감시켜 주편의 품질이 향상되고, 에지 스컬에 의한 주조롤의 손상을 방지할 수 있으며, 이를 통해 주조 안전성 및 실수율을 향상시킬 수 있는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 주입하여 박판을 제조하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서 에지스컬을 탐색하는 장치에 있어서, 상기 주조롤의 하측에 형성된 루프피트의 후방에 설치되어 주편의 에지부를 촬상하는 카메라와; 상기 카메라로부터 전송받은 주편의 에지부에 관한 화상정보를 화상 처리하여 주편 에지부와 에지스컬의 크기 및 위치가 이미지로 선명하게 나타나도록 하는 화상처리부와; 상기 화상처리부에서 화상 처리된 이미지 정보로부터 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 측정하는 측정부와; 상기 측정부에서 측정된 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 이용하여 상기 에지스컬의 기준크기(A')를 산출하고, 상기 산출된 에지스컬의 기준크기(A')로부터 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출하는 연산부;를 포함하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 장치를 제공한다.

이때, 상기 카메라는 셔터 스피드가 1/2000초 이상인 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 연산부로 부터 산출된 에지스컬의 절대크기(A'')에 따라서 서보밸브에 명령을 인가하여 에지댐의 수평진동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 주입하여 박판을 제조하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서 에지스컬을 탐색하는 방법에 있어서, 상기 주조롤의 하측에 형성된 루프피트의 후방에 설치된 카메라로 한쌍의 주조롤 사이로 인출되는 주편의 에지부에 대하여 화상을 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 주편 에지부의 화상 정보를 화상 처리하여 주편 에지부 및 에지스컬 이미지를 획득하는 단계와; 상기 획득된 주편 에지부의 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 측정하는 단계와; 상기 측정된 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 이용하여 상기 에지스컬의 기준크기(A')를 산출하는 단계와; 상기 산출된 에지스컬의 기준크기(A')로부터 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출하는 단계;를 포함하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법를 제공한다.

이때, 상기 에지스컬의 기준크기(A')는 하기 수학식1에 의해 산출되는 것에도 그 특징이 있다.

[수학식1]

게다가, 상기 에지스컬의 절대크기(A'')는 하기 수학식2에 의해 산출되는 것에도 그 특징이 있다.

[수학식2]

나아가, 상기 카메라는 셔터 스피드가 1/2000초 이상인 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 주편 에지부의 품질을 저하시키는 에지 스컬의 크기를 실시간으로 정확히 파악하여 효율적인 에지댐 제어가 가능하므로, 에지 스컬을 저감시켜 주편의 품질이 향상되고, 에지 스컬에 의한 주조롤의 손상을 방지할 수 있으며, 이를 통해 주조 안전성 및 실수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 쌍롤 박판 주조 공정의 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에지스컬의 탐색방법을 나타낸 개략도.
도 3은 주편에 최소장력이 부여되었을 때 획득된 에지부의 이미지 사진.
도 4는 주편에 최대장력이 부여되었을 때 획득된 에지부의 이미지 사진.
도 5는 주편에 에지스컬이 혼입되었을 때 획득된 에지부의 이미지 사진.
도 6은 본 발명에 따른 에지스컬의 탐색방법에 대한 플로우 차트.

이하, 본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스 박판의 주조 방법에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 에지스컬 탐색방법은 주편 에지부의 품질을 저하시키는 에지 스컬의 크기를 실시간으로 정확히 파악하여 효율적인 에지댐 제어가 가능하여 에지 스컬을 저감시켜 주편의 품질이 향상되고, 에지 스컬에 의한 주조롤의 손상을 방지할 수 있으며, 이를 통해 주조 안전성 및 실수율을 향상시킬 수 있다.

쌍롤식 박판 주조 공정에서는 약 1,000℃ 이상의 온도를 갖는 용강이 반대 방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 압하되어 주편이 제조되고, 상기 주편은 상온에서 냉각되어 검게 나타난다. 이때, 주편에 발생된 에지 스컬도 검게 나타나나, 주편보다 냉각속도가 빠른 에지스컬은 주편보다 빨리 검은 색으로 변하게 되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 이와 같은 냉각속도의 차이로 발생되는 색의 차이를 식별할 수 있는 위치인 주조롤의 하측에 형성된 루프피트의 후방에 CCD 카메라(200)를 설치하게 된다.

냉각속도에 따른 색의 차이로 주편과 에지스컬의 식별이 가능하여 열화상이 아닌 일반 화상으로도 판별이 가능하므로, CCD 카메라(200)를 이용하여 용이하게 촬상할 수 있는 것이다.

따라서, 도 6의 플로우차트에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 에지스컬의 탐색방법은 주조롤의 하측에 형성된 루프피트(loop-pit, 160)의 후방에 설치된 카메라(200)로 한쌍의 주조롤 사이로 인출되는 주편의 에지부에 대하여 화상을 촬상하는 단계(S10 단계)을 먼저 수행한다.

그리고, 상기 S10 단계의 수행 후에, 상기 촬상된 주편 에지부의 화상 정보를 화상 처리하여 주편 에지부 및 에지스컬 이미지를 획득하는 단계(S20 단계)를 수행한다. 즉, 카메라(200)에 의해 촬상된 주편 에지부의 화상 정보는 화상 처리부로 전송되어 화상 처리됨으로써 주편 에지부와, 에지스컬의 크기 및 위치가 이미지로 선명하게 나타나게 된다.

상기 S20 단계의 수행 후에, 상기 획득된 주편 에지부의 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 계산하는 단계(S30 단계)를 수행한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 화상 처리된 주편 에지부 및 에지스컬에 관한 화상 정보로부터 주편 에지부의 상부 수평 픽셀값(x), 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 계산하는 작업을 수행한다. 이때, 상기 에지스컬 이지미의 크기(A)는 화상 정보에 나타난 에지스컬의 가로 크기를 의미한다.

상기 S30 단계의 수행 후에, 상기 계산된 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기를 이용하여 상기 에지스컬의 기준크기(A')를 산출하는 단계를 수행하는 바, 그 구체적인 방법은 하기 수학식1에 의해 산출된다.

[수학식1]

도 2 내지 도 5를 참고하여 상기 수학식1에 대하여 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 한쌍의 주조롤로부터 주조되어 인출된 주편은 루프피트(160)의 내부를 통과하여 핀치롤을 통해 사행제어되어 디스차지라인(discharge line)으로 진행하게 되는데, 이때, 디스차지라인에서 장력이 부여되어 주편이 형상을 유지하게 되고, 최소장력 부여시 주편(141)은 아래로 쳐지게 되고, 최대장력 부여시 주편(142)는 위로 최대한 당겨지게 된다.

만약, 도 3 및 도 4의 경우에 에지 스컬이 혼입되어 카메라에 의해 촬상되면 동일한 크기의 에지스컬이지만, 촬상된 이미지 상에서 차지하는 크기는 다르게 나타나며, 이때의 "최소장력부여시 기준 에지스컬의 크기 / 최대장력부여시 기준 에지스컬의 크기"의 값을 k로 정의하게 되면, k는 1보다 큰 값을 갖게 되고, 상기 k값을 이미지 크기 변환시 변환상수로 사용한다.

또한, 모사 실험에 의하여 최소장력 부여시 주편(141)의 에지부 사진인 도 3의 상부 수평 픽셀값(x₁)과 하부 수평 픽셀값(y₁)을 측정하고, 최대장력 부여시 주편(142)의 에지부 사진인 도 4의 상부 수평 픽셀값(x₂)와 하부 수평 픽셀값(y₂)을 측정하여 상기 수학식1의 주요 변수로 활용한다.

따라서, 도 3 및 도 4에 나타난 최소장력 부여시와 최대장력 부여시의 중간 상태로 주편이 진행될 때에는 도 5의 화상 정보에서 측정된 에지스컬의 이미지 크기(A)에 대하여 상기 수학식1을 이용하여 에지스컬의 기준크기(A')를 산출한다.

상기 S40단계의 수행 후에, 상기 산출된 에지스컬의 기준크기(A')로부터 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출하는 단계(S50 단계)를 수행한다. 구체적인 방법으로는 하기 수학식2를 이용하여 상기 에지스컬의 기준크기(A')에 변환상수 k₂를 곱하여 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출한다.

여기서, k2는 "모사실험에서 사용한 기준 에지스컬의 절대크기 / 모사실험에서 사용한 기준 에지스컬의 이미지상 크기"의 값이고, 상기 k2를 이용하여 에지스컬의 기준크기(A')를 보정한 후에 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출하는 것이다.

[수학식2]

다만, 주편의 에지부 및 에지 스컬의 이미지는 주조되는 강종별로 차이가 있기 때문에 강종별로 최적화된 값을 사용할 필요가 있다.

한편, 본 발명에 따른 에지 스컬 탐색 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 카메라(200)가 주조롤의 하측에 형성된 루프피트(160)의 후방에 설치되어 주편의 에지부를 촬상하고, 화상처리부(400)는 상기 카메라(200)로부터 전송받은 주편의 에지부에 관한 화상정보를 화상 처리하여 주편 에지부와 에지스컬의 크기 및 위치가 이미지로 선명하게 나타나도록 한다.

또한, 측정부(500)는 상기 화상처리부(400)에서 화상 처리된 이미지 정보로부터 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 측정하게 되며, 연산부(600)는 상기 측정부(500)에서 측정된 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 이용하여 상기 에지스컬의 기준크기(A')를 산출하고, 상기 산출된 에지스컬의 기준크기(A')로부터 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출한다.

여기서, 상기 에지스컬의 기준크기(A')는 전술한 수학식1에 의하여 산출되고, 상기 에지스컬의 절대크기(A'')는 전술한 수학식2에 의하여 산출된다.

그리고, 최종적으로, 제어부(700)가 상기 연산부(600)로 부터 산출된 에지스컬의 절대크기(A'')에 따라서 서보밸브(710)에 명령을 인가하여 유압 실린더(미도시)를 이용하여 에지댐의 좌우로의 수평진동을 제어하여 에지 스컬의 생성 및 성장을 최대한 억제하게 된다.

이와 같이, 본 발명은 카메라를 통해 주편 에지부 및 에지스컬에 대한 실시간 이미지 획득후 이미지 처리 프로그램을 통해 화상 처리한 후에 인출된 주편의 휘어짐 정도 및 카메라와의 거리를 보정하여 정확한 절대 크기를 추출함으로써 그에 따른 효율적인 에지댐 및 후속 공정라인의 제어가 가능하므로, 에지 스컬을 저감시켜 주편의 품질이 향상되고, 에지 스컬에 의한 주조롤의 손상을 방지할 수 있는 것이다.

100. 쌍롤식 박판 주조기. 110. 주조롤
120. 침지노즐 130. 용강풀
140. 주편 141. 최소장력 부여시 주편
142. 최대장력 부여시 주편 150. 에지댐의 내화물
160. 루프피트 170. 코일러
200. 카메라 300. 에지스컬
400. 화상처리부 500. 측정부
600. 연산부 700. 제어부
710. 서보밸브

Claims

반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 주입하여 박판을 제조하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서 에지스컬을 탐색하는 장치에 있어서,
상기 주조롤의 하측에 형성된 루프피트의 후방에 설치되어 주편의 에지부를 촬상하는 카메라와;
상기 카메라로부터 전송받은 주편의 에지부에 관한 화상정보를 화상 처리하여 주편 에지부와 에지스컬의 크기 및 위치가 이미지로 선명하게 나타나도록 하는 화상처리부와;
상기 화상처리부에서 화상 처리된 이미지 정보로부터 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 측정하는 측정부와;
상기 측정부에서 측정된 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 이용하여 상기 에지스컬의 기준크기(A')를 산출하고, 상기 산출된 에지스컬의 기준크기(A')로부터 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출하는 연산부;를 포함하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 장치.
제1항에 있어서,
상기 카메라는 셔터 스피드가 1/2000초 이상인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 장치.
제1항에 있어서,
상기 연산부로 부터 산출된 에지스컬의 절대크기(A'')에 따라서 서보밸브에 명령을 인가하여 에지댐의 수평진동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 장치.
반대방향으로 회전하는 한쌍의 주조롤 사이로 용강을 주입하여 박판을 제조하는 쌍롤식 박판 주조 공정에서 에지스컬을 탐색하는 방법에 있어서,
상기 주조롤의 하측에 형성된 루프피트의 후방에 설치된 카메라로 한쌍의 주조롤 사이로 인출되는 주편의 에지부에 대하여 카메라로 촬상하는 단계와;
상기 촬상된 주편 에지부의 화상 정보를 화상 처리하여 주편 에지부 및 에지스컬 이미지를 획득하는 단계와;
상기 획득된 주편 에지부의 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 측정하는 단계와;
상기 측정된 상부 수평 픽셀값(x)과 하부 수평 픽셀값(y) 및 에지스컬 이미지의 크기(A)를 이용하여 상기 에지스컬의 기준크기(A')를 산출하는 단계와;
상기 산출된 에지스컬의 기준크기(A')로부터 에지스컬의 절대크기(A'')를 산출하는 단계;를 포함하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법.
제4항에 있어서,
상기 에지스컬의 기준크기(A')는 하기 수학식1에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법.
[수학식1]
제4항에 있어서,
상기 에지스컬의 절대크기(A'')는 하기 수학식2에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법.
[수학식2]
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라는 셔터 스피드가 1/2000초 이상인 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판 주조 공정의 에지 스컬 탐색 방법.