KR101262053B1 - 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치 - Google Patents

연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 몰드와 세그먼트의 중앙에 설치되는 레일; 상기 레일의 길이 방향에 대해 수직 방향으로 결합되어 몰드 내에 레일이 고정되도록 하는 지지대; 상기 레일을 따라 직선 이동하며, 레일의 양측에 위치된 세그먼트의 가이드롤과의 거리를 측정하는 레이저센서; 상기 레이저센서가 레일 상에서 이동할 수 있도록 구동력을 부여하는 이동유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 작업자의 수동측정에 의한 측정오차에 기인한 연속주조설비의 세그먼트 가이드롤 정렬의 불량요인을 신속하게 해소할 수 있고, 정비품질 및 수리품질 향상뿐만 아니라 그에 따른 주조품질 향상으로 고급강의 생산품질 향상에 기여할 수 있다.

Description

연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치{Apparatus for measuring alignment state of the guide roll}
본 발명은 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태를 레이저센서를 이용하여 측정하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 연속주조설비는 용광로에서 생산되어 레이들로 이송된 용강을 턴디쉬에 받았다가 몰드로 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 연속 생산하는 설비이다.
이러한 연속주조설비의 일반적인 구성이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 이에 따르면 연속주조설비는 몰드(30)의 하측에 복수의 가이드롤(11)이 구비된 세그먼트(10)가 주편 주조방향으로 연속하여 복수 배치됨으로써 주편의 두께를 결정하는 소정의 갭(gap)을 가지고 주조작업을 진행하게 된다.
세그먼트(10)는 서로 마주하는 대응면에 가이드롤(11)이 대응 설치되는 상ㆍ하부프레임(12)(13)과, 하부프레임(13)에 장착되며 로드의 선단이 상부프레임(12)에 연결되는 복수 개의 클램핑 실린더(14)를 포함한다.
가이드롤(11)은 주편(20)이 주조방향으로 똑바로 움직일 수 있도록 하는 기능과 몰드(30)로부터 높이가 낮아짐에 따라 증가하는 철정압에 의해 주편이 부푸는 현상(buldghing)을 방지하는 역할을 하며, 결과적으로 가이드롤(11)의 간격에 의해 주편의 두께가 결정된다.
한편, 주편의 고품질 확보와 높은 생산성을 위해서는, 주조 시작 전에 연속주조설비의 패스라인(pass line) 상에 설치된 가이드롤(11)이 정렬된 상태가 유지되어야 하고, 주조 중에는 패스라인의 안정성이 확보되어야 한다.
가이드롤(11)의 비정렬(misalignment)과 변형은 주편의 표면결함 및 내부크랙, 중심편석 및 중심크랙을 일으키게 되기 때문에 반드시 수정해야 하는 사항이다. 또한, 가이드롤의 불균일과 변형은 주편 품질뿐만 아니라 가이드롤(11)의 수명 및 연속주조설비의 정비 비용에도 큰 영향을 미친다. 따라서 세그먼트의 가이드롤(11) 상태를 규칙적으로 점검하고 정비하는 것은 연속주조설비의 운전 및 유지 과정상 필수적이다.
이와 같이 연속주조설비 중 세그먼트의 가이드롤 정렬상태를 측정하는 기존의 방법이 도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 세그먼트를 상부프레임(12)과 하부프레임(13)으로 분리한 후, 각각 별도의 가이드롤(11) 정렬 스탠드(stand)에 안착시키고, 안착된 가이드롤(11) 상부에는 직선의 템플레이트(template, 40)가 설치된다.
템플레이트(40)와 가이드롤(11)은 각각 별도의 정해진 값으로 측정되어 정렬 및 조정된다. 이와 같이 가이드롤(11)의 정렬이 완료되면, 세그먼트(10)는 다시 상부프레임(12) 및 하부프레임(13)으로 체결되어 조립된다. 조립된 세그먼트는 연속주조설비의 전후좌우 4개로 구성된 갭(gap) 조정장치(도시 생략)에 의해 적정한 값으로 조정된다.
그런데, 기존의 가이드롤 정렬을 위한 정렬상태 측정방법은, 기준면에 안착된 템플레이트(40)와 가이드롤(11) 간의 거리를 수동 측정기구인 마이크로 미터(mircro meter) 또는 롤 체커(roll checker)에 의해 측정한 후, 정렬 기준값과 비교하여 보정하는 방법이다. 그러나, 이러한 방식은 작업자의 숙련도에 의한 측정량 편차 발생 및 정밀도 미흡에 의한 가이드롤(11) 정렬값의 오차(기준값 ± 작업자에 의한 측정오차)가 발생하여 가이드롤(11) 정렬의 불량 요인이 된다.
이에 따라 측정불량에 의해 정렬된 가이드롤(11)을 상부프레임(12) 및 하부프레임(13)에 조립하면, 정상적인 크기의 주편보다 작업자의 측정오차에 기인하여 설정된 두께보다 더 두껍거나 더 얇은 슬라브(30)와 같은 기형적인 형태의 주편이 생산된다.
결과적으로, 연속주조작업 중에 국부적인 압하로 인하여 주편의 주요 결함인 내부 크랙(crack)등 품질 결함이 발생한다.
본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 자동차 강판 등의 고품질 제품의 생산요구와 주조속도를 높여 생산성 향상을 최우선으로 하고 있는 시점에서 연속주조설비 세그먼트의 정밀도 및 수리품질 향상을 제공할 수 있는 연속주조설비의 롤 정렬상태 측정장치를 제공하는 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 직선으로 설치되는 레일; 상기 레일의 길이 방향에 대해 수직하게 양측으로 결합되어 연속주조설비용 몰드 내에 레일이 고정되도록 하는 지지대; 상기 레일을 따라 직선 이동하며, 레일의 양측에 위치된 세그먼트의 가이드롤과의 거리를 측정하는 거리감지센서; 상기 거리감지센서가 레일 상에서 이동할 수 있도록 구동력을 부여하는 이동유닛을 포함하는 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치를 제공한다.
상기 지지대는 레일의 일측에 결합되는 고정지지대와, 상기 고정지지대와 대향되도록 레일의 타측에 결합되는 탄성재질의 가변지지대를 포함하며, 상기 가변지지대의 길이는 고정지지대의 길이보다 길게 형성될 수 있다.
상기 이동유닛은 거리감지센서가 탑재되어 레일 상에서 직선 이동하는 브래킷, 상기 레일의 일단에 결합되어 구동력을 발생하는 구동모터, 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 브래킷을 이동시키는 기어박스를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 작업자의 수동측정에 의한 측정오차에 기인한 연속주조설비의 세그먼트 가이드롤 정렬의 불량요인을 신속하게 해소할 수 있고, 정비품질 및 수리품질 향상뿐만 아니라 그에 따른 주조품질 향상으로 고급강의 생산품질 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 일반적인 연속주조설비 세그먼트의 전체 구성도.
도 2는 도 1에 따른 연속주조설비 세그먼트의 개략도.
도 3a 및 도 3b는 각각 종래의 연속주조설비 가이드롤 정렬상태 측정방법을 나타낸 모식도.
도 4는 본 발명에 의한 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치를 도시한 사시도.
도 5는 도 4에 따른 측정장치를 이용하여 가이드롤의 정렬상태를 측정하는 방법을 개략적으로 도시한 모식도.
이하에서는, 본 발명에 의한 연속 주조 설비의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다. 이때, 종래 기술과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 측정장치를 이용하여 가이드롤의 정렬상태를 측정하는 방법을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치(100)는 레일(110), 지지대(120), 거리감지센서(130), 이동유닛(140)을 포함한다.
레일(110)은 양측으로 배치된 한 쌍의 가이드롤(11) 사이에 직선으로 위치되어 거리감지센서(130)의 경로를 안내하는 역할을 한다. 이러한 레일(110)은 충분한 내구성 및 강도를 갖는 금속재질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 중량을 최소화할 수 있는 알루미늄 프로파일로 이루어진 LM 가이드가 적용될 수 있다. 레일(110)에는 거리감지센서(130)가 삽입 결합되어 직선 이동을 안내하도록 그 길이 방향으로 안내홈이 형성되며, 이 안내홈은 예컨대 레일의 양측 단부에 서로 대향되게 "┓"자의 절곡된 형태를 취할 수 있다.
지지대(120)는 레일(110)이 몰드(30)에 고정 지지되도록 하는 것으로, 레일(110)을 기준으로 그 양측으로 대향되게 돌출 결합되는 고정지지대(121)와 가변지지대(122)를 포함할 수 있다. 그리고 각각의 지지대(121)(122)는 레일(110)의 길이 방향으로 복수 구비되어 몰드에 레일이 보다 안정적으로 지지될 수 있도록 함이 바람직하다.
고정지지대(121)는 레일(110)의 길이 방향에 대해 수직 방향으로 레일(110)의 일측으로 돌출 결합되어 하부몰드(32)에 접촉 지지된다. 고정지지대(121)는 충분한 강도 및 내구성을 가질 수 있도록 예컨대 스틸 플레이트로 구성될 수 있다.
가변지지대(122)는 고정지지대(121)와 대향되도록 레일(110)의 타측으로 돌출 결합되어 상부몰드(31)에 접촉 지지된다. 가변지지대(122)는 몰드의 압착시 충분한 탄성력을 갖고 압착 해제시 충분한 복원력을 갖는 탄성재질로 구성될 수 있다. 가변지지대(122)는 예컨대 고무나 우레탄으로 구성될 수 있다.
거리감지센서(130)는 레일(110) 상에 적어도 하나 이상 장착되어 레일(110)의 양측에 위치된 가이드롤(11)과의 거리를 측정하는 것으로, 예컨대 레이저센서가 적용될 수 있다. 레이저센서는 표적을 향해 레이저를 발사한 뒤 반사되어 되돌아오는 레이저를 검출하여 정확한 거리를 측정하는 것으로, 레이저를 발생하는 트랜스미터(Transmitter)(131), 표적에서 반사되어 되돌아온 레이저를 감지하는 광검출기(detector)(132), 시간 계산을 위한 계수기(counter)(133)를 포함한다. 이에 따라 거리측정은 측정기의 조준선과 레이저 광축을 일치시키고 지향성이 우수한 레이저를 발사한 뒤, 이 레이저가 표적으로부터 반사되어 돌아온 시간을 측정하여 거리를 계산하게 된다.
이동유닛(140)은 레일(110) 상에서 거리감지센서(130)가 직선 이동되도록 구동력을 부여하는 것으로, 거리감지센서(130)를 자동으로 이송할 수 있도록 구동모터(141), 기어박스(142), 브래킷(143)을 포함할 수 있다.
구동모터(141)는 레일(110)의 선단에 결합되어 구동력을 발생하며, 기어박스(142)는 구동모터(141)로부터 전달받은 동력을 이용하여 브래킷(143)을 이동시킨다. 브래킷(143)은 거리감지센서(130)가 탑재된 상태에서 레일(110) 상에 이동 가능하도록 결합된다. 브래킷(143)은 진동 발생이 방지되고 정밀도를 유지할 수 있도록 선형 동작하는 베어링을 포함할 수 있다. 따라서, 기어박스(142)는 구동모터의 회전에 의해 발생한 동력을 이용하여 레일(110)의 길이 방향으로 거리감지센서(130)가 탑재된 브래킷(143)을 이동시키게 된다.
한편, 이동유닛(140)은 구동모터를 이용하지 않고 작업자가 직접 조작할 수 있는 핸들을 기어박스에 연결되도록 구성할 수도 있다. 이와 같은 경우 이동유닛(140)을 자동으로 구성하는 경우에 비해 원가 및 무게 절감 등의 효과를 유도할 수 있으나, 가이드롤의 정렬상태를 정밀하게 측정하기 위해서는 전술한 구동모터를 이용한 자동 이송방식이 유리하다.
도 5는 본 발명의 레이저센서를 이용한 연속주조설비 가이드롤 정렬상태 자동측정장치의 측정원리를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 측정장치가 삽입될 수 있도록 상부몰드(31)와 하부몰드(32)가 충분히 개방된 상태에서, 하부몰드(32)의 벽면에 고정지지대(121)를 접촉시킨 후 상부몰드(31)를 가압하여 상부몰드(31)의 벽면이 가변지지대(122)와 접촉되도록 한다. 이와 같이 상부몰드(31)를 충분히 가압하게 되면 고정지지대(121)와 가변지지대(122)에 의해 레일(110)은 몰드(30) 내에서 유동되지 않고 안정적으로 고정될 수 있다.
이때, 고정지지대(121)는 금속재질로 이루어져 그 길이가 변형되지 않지만, 가변지지대(122)는 탄성재질로 이루어져 그 길이가 변형될 수 있다. 따라서, 상부몰드(31)를 충분히 가압하여 각 지지대에 충분한 압력을 부여하여 레일을 고정하기 위해서는, 가변지지대(122)의 길이를 고정지지대(121)의 길이보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.
예컨대, 고정지지대(121)의 길이를 10㎜로 형성한 경우, 가변지지대(122)는 상부몰드의 가압시 그 탄성력을 감안하여 13㎜로 형성한다. 이에 따라, 상부몰드(31)와 하부몰드(32) 사이에 레일(110)을 삽입하여 하부몰드(32)와 고정지지대(121)가 접촉되면 거리감지센서(130)에 의해 측정된 하부몰드(32)와 레일(110)의 일측면(도 5에서 좌측면) 간의 거리는 10㎜가 될 것이다. 이 상태에서 거리감지센서(130)에 의해 측정되는 상부몰드(31)와 레일(110)의 타측면(도 5에서 우측면) 간의 거리가 10㎜가 되도록 상부몰드(31)를 가압하게 되면 레일(110)은 상부몰드(31)와 하부몰드(32)의 중간에 위치될 수 있다. 이와 같이 레일이 상부몰드와 하부몰드의 중간에 위치하게 됨으로써 이후 진행되는 가이드롤의 정렬상태 측정에 대한 기준위치가 정해질 수 있다.
레일(110)의 설치 및 기준위치의 설정이 완료되면, 측정하고자 하는 가이드롤(11)의 위치로 레일(110) 상에서 거리감지센서(130)를 이동시킨다.
즉, 구동모터(141)를 설정된 제어값에 의해 조정하여 거리감지센서(130)를 이동시키면서 각각의 가이드롤(11)과 레일(110) 사이의 거리(d1)(d2)를 자동으로 측정할 수 있고, 결과적으로 레일(110)의 기준위치와 가이드롤(11)과의 거리를 각각의 가이드롤의 설정 정보값과 비교하여 정확한 보정값을 산출할 수 있다.
또한, 가이드롤(11)의 설정 정보값을 이용하여 각각의 가이드롤(11) 사이의 거리를 구할 수 있다. 이와 같이 구한 가이드롤(11) 사이의 거리를 통해 가이드롤(11)의 수평방향 정렬상태를 확인할 수 있고, 이로 인해 세그먼트의 상부프레임(12)과 하부프레임(13)의 과도한 변형 역시 검증할 수 있다.
100 ; 가이드롤 측정장치 110 ; 레일
120 ; 지지대 121 ; 고정지지대
122 ; 가변지지대 130 ; 거리감지센서
140 ; 이동유닛 141 ; 구동모터
142 ; 기어박스 143 ; 브래킷

Claims (4)

  1. 직선으로 설치되는 레일;
    상기 레일의 길이 방향에 대해 수직하게 양측으로 결합되어 연속주조설비용 몰드 내에 레일이 고정되도록 하는 지지대;
    상기 레일을 따라 직선 이동하며, 레일의 양측에 위치된 세그먼트의 가이드롤과의 거리를 측정하는 거리감지센서;
    상기 거리감지센서가 레일 상에서 이동할 수 있도록 구동력을 부여하는 이동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지대는 레일의 일측에 결합되는 고정지지대와, 상기 고정지지대와 대향되도록 레일의 타측에 결합되는 탄성재질의 가변지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가변지지대의 길이는 고정지지대의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동유닛은 거리감지센서가 탑재되어 레일 상에서 직선 이동하는 브래킷, 상기 레일의 일단에 결합되어 구동력을 발생하는 구동모터, 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 브래킷을 이동시키는 기어박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조설비의 가이드롤 정렬상태 측정장치.
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