KR101330547B1 - 소재 형상 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소재 형상 측정장치에 관한 것으로, 소재를 폭압연하는 폭압연부와, 폭압연된 소재를 이송하는 이송롤러부와, 폭압연부의 출구단측에 배치되어 이송롤러부 상을 이동하는 소재의 형상을 측정하는 측정유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 측정된 도그본 양을 토대로 폭압연 공정의 폭퍼짐 및 회복을 예측할 수 있으므로 소재의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

소재 형상 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING SHAPE OF SLAB}
본 발명은 소재 형상 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동식 측정유닛을 통해 소재의 형상을 정확하게 측정할 수 있는 소재 형상 측정장치에 관한 것이다.
일반적인 철강 제조는 용선을 생산하는 제선 공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강 공정, 액체 상태의 철이 고체로 되는 연주 공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연 공정으로 이루어진다.
압연 공정은 연주 공정에서 생산된 슬래브, 블룸 등의 중간 소재를 회전하는 여러 개의 롤러 사이를 통과시켜 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 만드는 과정을 말하며 크게 열간 압연과 냉간 압연으로 나뉜다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2004-0012079호(2004. 02. 11 공개, 발명의 명칭 : 폭 압연용 에저 롤의 하부 커플링 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 이동식 측정유닛을 통해 소재의 형상을 정확하게 측정할 수 있는 소재 형상 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 소재 형상 측정장치는: 소재를 폭압연하는 폭압연부; 폭압연된 상기 소재를 이송하는 이송롤러부; 및 상기 폭압연부의 출구단측에 배치되어 상기 이송롤러부 상을 이동하는 상기 소재의 형상을 측정하는 측정유닛을 포함한다.
바람직하게는, 상기 측정유닛은, 상기 폭압연부의 출구단측에 상기 소재의 폭 방향으로 이동 가능하도록 설치된다.
더 바람직하게는, 상기 측정유닛은, 상기 폭압연부의 출구단측에 설치되는 수평이동부; 및 상기 수평이동부와 결합되고, 상기 수평이동부의 구동에 의해 상기 소재의 폭 방향으로 이동하는 측정부를 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 수평이동부는, 상기 폭압연부의 출구단측에 장착되는 구동모터부; 상기 구동모터부와 연결되고, 상기 구동모터부의 구동에 의해 회전되는 회전기어부; 및 일측에서 상기 회전기어부와 맞물리고, 타측에서 상기 측정부와 결합되며, 상기 회전기어부의 회전에 의해 좌우 이동되면서 상기 측정부를 좌우 이동시키는 랙기어부를 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 측정부는, 상기 랙기어부의 일측에 결합되는 제1측정부; 및 상기 제1측정부와 소정거리 이격되도록 상기 랙기어부의 타측에 결합되는 제2측정부를 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 소정거리는 상기 소재 폭의 절반이다.
더 바람직하게는, 상기 측정부는, 측정센서; 및 상기 측정센서을 둘러싸는 보호커버를 포함한다.
본 발명에 따르면, 폭 압연에 의해 발생하는 도그본(Dog bone) 양을 정확하게 측정할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 측정된 도그본 양을 토대로 크롭(Crop) 발생량을 줄일 수 있으므로 생산 비용을 절감할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 측정된 도그본 양을 토대로 폭압연 공정의 폭퍼짐 및 회복을 예측할 수 있으므로 소재의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 측정유닛을 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 측정유닛을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치가 작동되기 직전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치가 작동되고 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치가 작동 완료된 직후의 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 통해 소재의 형상을 측정하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 제어흐름을 나타낸 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 소재 형상 측정장치의 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 측정유닛을 개략적으로 나타낸 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 측정유닛을 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치가 작동되기 직전의 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치가 작동되고 있는 상태를 나타낸 도면이며, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치가 작동 완료된 직후의 상태를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 통해 소재의 형상을 측정하는 원리를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 제어흐름을 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치는 폭압연부(10), 이송롤러부(20), 측정유닛(100)을 포함하여 이루어진다.
폭압연부(10)는 조압연에서 생산되는 소재(S)의 폭을 제어하기 위하여 폭압연을 수행한다. 본 실시예에서의 폭압연부(10)는 사이징 프레스(Slab Sizing Press)를 포함하여 이루어진다.
폭압연부(10)에서 압연된 소재(S)는 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송된다. 이송롤러부(20)는 폭압연부(10)의 후방에 배치된다. 이송롤러부(20)는 소재(S)를 후공정으로 이송하는 이송롤러(부호 생략)와, 이송롤러의 양단부를 회전 가능하게 지지하는 롤러지지대(도시 생략)를 포함하여 이루어진다.
측정유닛(100)은 폭압연부(10)의 출구단측에 배치된다. 측정유닛(100)은 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송되는 소재(S)의 상방에 위치되어 소재(S)의 상면 형상을 측정한다.
폭압연부(10)에 의해 폭압연된 소재(S)는 중앙부(도 2의 C)를 기준으로 상면과 하면이 대칭 형상을 이룬다. 따라서 본 실시예와 같이 소재(S)의 상면 형상을 측정함으로써 소재(S)의 상하면 전체 형상을 파악할 수 있다.
측정유닛(100)은 소재(S)의 이송 방향에 직교하는 방향으로 이동 가능하도록 폭압연부(10)의 출구단측에 설치된다. 바꿔 말해, 측정유닛(100)은 소재(S)의 폭 방향으로 이동 가능하도록 폭압연부(10)의 출구단측에 설치된다. 이로써, 소재(S)의 폭 방향으로 소재(S)의 상면 형상을 전구간에 걸쳐 측정할 수 있다. 미설명부호 30은 조압연부이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 측정유닛(100)은 수평이동부(110), 측정부(120), 제어부(130)를 포함하여 이루어진다.
수평이동부(110)는 구동모터부(111), 회전기어부(112), 랙기어부(113)를 포함하여 이루어지며, 측정부(120)를 좌우 방향으로 이동시킨다.
구동모터부(111)는 폭압연부(10)의 출구단측에 장착된다. 구동모터부(111)는 회전기어부(112)를 회전시키는 동력을 생성한다. 구동모터부(111)는 동력을 생성하는 모터를 구비하며, 회전기어부(112)와 연결되어 생성된 동력을 회전기어부(112)에 공급한다. 구동모터부(111)의 작동은 제어부(130)에 의해 제어된다.
회전기어부(112)는 구동모터부(111)와 연결되어 구동모터부(111)에서 생성된 동력에 의해 회전된다. 회전기어부(112)는 피니언기어일 수 있다.
랙기어부(113)는 회전기어부(112)와 맞물리도록 구성되며, 일측에서 측정부(120)와 결합된다. 랙기어부(113)는 회전기어부(112)의 회전에 의해 좌우 이동되면서 측정부(120)를 좌우 이동시킨다. 랙기어부(113)에는 회전기어부(112)와의 맞물림이 해제되지 않도록 가이드부(미도시)가 구비된다.
측정부(120)는 수평이동부(110)의 랙기어부(113)와 결합된다. 측정부(120)는 구동모터부(111)의 구동에 의해 랙기어부(113)가 소재(S)의 폭 방향으로 이동함에 따라 동일한 방향으로 이동된다.
측정부(120)는 제1측정부(121), 제2측정부(126)를 포함하여 이루어진다. 제1측정부(121)는 소재(S) 좌측편(도 2 기준)의 형상을 측정하고, 제2측정부(126)는 소재(S) 우측편의 형상을 측정한다.
제1측정부(121)는 랙기어부(113)의 좌측단에 결합되고, 제2측정부(126)는 랙기어부(113)의 우측단에 결합된다. 제1측정부(121)와 제2측정부(126)가 각각 랙기어부(113)에 결합되므로, 랙기어부(113)의 좌우 이동만으로 제1측정부(121) 및 제2측정부(126)의 좌우 이동을 이룰 수 있다.
제1측정부(121)와 제2측정부(126)는 서로 소정거리 만큼 이격되도록 랙기어부(113)에 결합된다. 여기서 소정거리는 소재(S) 폭의 절반에 해당한다. 소재(S)의 폭은 최종 요구되는 완제품의 사양에 따라 달라질 수 있으므로, 제1측정부(121)와 제2측정부(126)는 이격 거리를 조절할 수 있도록 랙기어부(113)에 착탈 가능하게 결합된다.
폭압연된 소재(S)에는 도그본(Dog bone) 현상이 발생되는데, 도그본 최대 발생지점은 소재(S)의 좌측편과 우측편에 각각 한 군데 나타난다. 이를 이용하여 측정유닛(100)에 측정부(120)를 2개 설치하면 소재(S)의 형상을 신속하게 측정할 수 있게 된다.
소재(S)의 형상을 측정하기 전에 제1측정부(121)는 소재(S)의 좌측단에 위치되도록 배치된다. 제1측정부(121)와 제2측정부(126)가 소재(S) 폭의 절반만큼 이격되므로, 제1측정부(121)가 소재(S)의 좌측단에 배치되는 경우 제2측정부(126)는 소재(S)의 중앙에 배치된다(도 4).
측정유닛(100)이 작동되면, 구동모터부(111)의 구동에 의해 제1측정부(121)와 제2측정부(126)는 소재(S)의 우측단을 향해 이동한다(도 5). 제1측정부(121)가 이동되어 소재(S)의 중앙에 위치하게 되면, 제2측정부(126)는 소재(S)의 우측단에 위치하게 된다(도 6).
이와 같이, 제1측정부(121)와 제2측정부(126)가 소재(S) 폭의 절반만큼 이격되게 배치됨에 따라, 제1측정부(121)와 제2측정부(126)가 소재(S) 폭의 절반만큼만 이동하더라도 폭 방향으로 소재(S) 전체의 형상을 측정할 수 있게 된다.
제1측정부(121)는 제1측정센서(122)와 제1보호커버(123)를 포함한다. 제1보호커버(123)는 제1측정센서(122)를 외측에서 둘러싸므로 제1측정센서(122)에 외부 충격이 가해지는 것을 차단한다.
제2측정부(126)는 제2측정센서(127)와 제2보호커버(128)를 포함한다. 제2보호커버(128)는 제2측정센서(127)를 외측에서 커버하여 제2측정센서(127)에 외부 충격이 가해지는 것을 차단한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 작동원리를 설명한다.
폭압연된 소재(S)는 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송된다. 소재(S)의 선단부(A)가 측정유닛(100)이 설치된 위치에 도달하게 되면 이송롤러부(20)는 정지하게 된다. 이때 제어부(130)의 제어에 의해 구동모터부(111)가 구동되면서 제1측정부(121) 및 제2측정부(126)는 소재(S)의 폭 방향으로 이동된다. 이를 통해 제1측정부(121)는 소재(S)의 좌측편에서 소재(S)의 상면 형상을 측정하고, 제2측정부(126)는 소재(S)의 우측편에서 소재(S)의 상면 형상을 측정한다.
본 실시예에 따르면, 제1측정부(121)는 제1측정부(121)에서 소재(S)의 상면까지의 거리를 측정하여 이를 제어부(130)에 전송한다. 마찬가지로, 제2측정부(126)는 제2측정부(126)에서 소재(S)의 상면까지의 거리를 측정하여 이를 제어부(130)에 전송한다.
제어부(130)는 제1측정부(121) 및 제2측정부(126)에서 전송된 측정 거리값을 토대로 소재(S)의 상면 형상을 도출한다. 즉, 제어부(130)는 소재(S)의 폭 방향에 걸쳐 각 지점에서 측정된 거리값을 취합함으로써 소재(S)의 상면 형상, 그리고 소재(S)의 전체 형상을 파악할 수 있다.
측정유닛(100)을 통해 소재(S)의 형상을 측정하면서, 소재(S)에 도그본 현상이 최대로 발생한 지점을 파악할 수 있다. 도그본 최대 발생지점은 소재(S)의 좌측편과 우측편에 각각 한 군데씩 나타난다.
소재(S)의 좌측편에 나타나는 도그본 최대 발생지점은 소재(S)의 좌측편에서 [계산식 1]의 값이 가장 크게 나타나는 지점이다. 본 실시예에 따르면 D1max 지점에서 도그본이 최대로 발생한다(도 7).
[계산식 1]
Figure 112011058590249-pat00001
여기서 D1은 소재(S) 좌측편의 각 지점에서의 도그본 발생량을, L은 측정센서(122)에서 이송롤러부(20)까지의 거리를, B는 소재(S)의 초기 두께를, H1은 측정센서(122)에서 소재(S)의 상측면까지의 거리를 의미한다.
소재(S)의 우측편에 나타나는 도그본 최대 발생지점은 소재(S)의 우측편에서 [계산식 2]의 값이 가장 크게 나타나는 지점이다. 본 실시예에 따르면 D2max 지점에서 도그본이 최대로 발생한다.
[계산식 2]
Figure 112011058590249-pat00002
여기서 D2는 소재(S) 우측편의 각 지점에서의 도그본 발생량을, L은 측정센서(127)에서 이송롤러부(20)까지의 거리를, B는 소재(S)의 초기 두께를, H2는 측정센서(127)에서 소재(S)의 상측면까지의 거리를 의미한다.
측정유닛(100)을 통해 소재(S) 선단부(A)의 형상 측정이 완료되면, 이송롤러부(20)는 다시 구동되어 소재(S)를 일정 거리만큼 이송시킨다. 소재(S)가 일정 거리, 예를 들어 30cm 이송된 후 정지되면 측정유닛(100)은 해당 지점에서 소재(S)의 폭 방향으로 다시 이동되면서 소재(S)의 형상을 측정한다. 이와 같은 과정이 계속해서 반복되면서 측정유닛(100)은 소재(S)의 선단부(A)에서 미단부에 이르기까지의 전체 형상을 측정할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 폭압연부 20 : 이송롤러부
100 : 측정유닛 110 : 수평이동부
111 : 구동모터부 112 : 회전기어부
113 : 랙기어부 120 : 측정부
121 : 제1측정부 126 : 제2측정부
130 : 제어부

Claims (7)

  1. 소재를 폭압연하는 폭압연부;
    폭압연된 상기 소재를 이송하는 이송롤러부; 및
    상기 폭압연부의 출구단측에 배치되어 상기 이송롤러부 상을 이동하는 상기 소재의 형상을 측정하는 측정유닛을 포함하고,
    상기 측정유닛은 상기 폭압연부의 출구단측에 상기 소재의 폭 방향으로 이동 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정유닛은, 상기 폭압연부의 출구단측에 설치되는 수평이동부; 및
    상기 수평이동부와 결합되고, 상기 수평이동부의 구동에 의해 상기 소재의 폭 방향으로 이동하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평이동부는, 상기 폭압연부의 출구단측에 장착되는 구동모터부;
    상기 구동모터부와 연결되고, 상기 구동모터부의 구동에 의해 회전되는 회전기어부; 및
    일측에서 상기 회전기어부와 맞물리고, 타측에서 상기 측정부와 결합되며, 상기 회전기어부의 회전에 의해 좌우 이동되면서 상기 측정부를 좌우 이동시키는 랙기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 랙기어부의 일측에 결합되는 제1측정부; 및
    상기 제1측정부와 소정거리 이격되도록 상기 랙기어부의 타측에 결합되는 제2측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소정거리는 상기 소재 폭의 절반인 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 측정부는, 측정센서; 및
    상기 측정센서을 둘러싸는 보호커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
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KR20090032387A (ko) * 2007-09-27 2009-04-01 주식회사 포스코 접촉식 압연소재 측정장치 및 이를 이용한 압연소재 캠버 제어방법

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