KR101853770B1 - 주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법 - Google Patents

주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편에 결함이 발생하는 경우 이를 확인하기 위한 주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 장치는 주편의 절단면의 측정 온도 정보를 획득하기 위한 측정부; 상기 절단면에 대하여 미리 마련된 기준 온도 정보가 저장되는 저장부; 및 상기 측정부로부터 획득된 측정 온도 정보와 상기 저장부에 저장된 기준 온도 정보를 비교하여 상기 주편의 결함 정보를 검출하는 검출부;를 포함한다.

Description

주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법{APPARATUS FOR DETECTING DEFECT OF STRIP AND METHOD FOR DETECTING DEFECT USING THE SAME}
본 발명은 주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주편에 결함이 발생하는 경우 이를 확인하기 위한 주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연속 주조 공정(continuous casting process)은 주형에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반 응고된 용강을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬라브(slab), 블룸(bloom), 빌렛(billet) 등과 같은 다양한 형상의 주편을 제조하는 공정이다.
이때, 연속 주조 공정을 통해 생산되는 주편은 주편 내에 발생하는 핀 홀(pin hole) 또는 크랙(crack)과 같은 결함의 정도에 따라 주편의 품질이 평가된다. 이에, 주편은 주편에 형성되는 결함을 확인하고, 이를 제거하는 공정을 거쳐 최종적인 주편 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
일부 강종 및 슬라브의 경우 주편 내에 결함이 잔존하더라도, 압연시에 압착되어 양호한 품질을 나타낼 수 있기 때문에 문제가 발생하지 않을 수도 있으나, 특히 블룸이나 빌렛과 같이 신선을 통해 사용하는 선재 제품의 경우, 주편의 중심부에 형성되는 핀 홀 등과 같은 결함에 의하여 후공정에서도 결함이 발생하며, 제품의 파단(cobble)이 발생될 수 있어, 이에 대한 확인 과정은 필수적이다.
그러나, 현재 연속 주조 공정에서 주편의 결함 유무는 화면이나 실물을 통하여 작업자가 직접 확인하는 방법으로 이루어지고 있다. 따라서, 결함의 검출은 작업자에 따라서 개인적인 편차가 발생할 수 있으며, 작업자가 24시간 내내 화면이나 실물을 계속하여 확인하는 것이 어려운 문제점이 있다. 또한, 일반적으로 블룸의 경우 8개의 스트랜드(strand), 빌렛의 경우 6개의 스트랜드(strand)로 주편이 인발되어 슬라브에 비하여 그 숫자가 많기 때문에, 작업자가 이를 100% 확인하여 결함을 검출하는 것은 거의 불가능한 실정이다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 공개특허공보 제10-2001-0057093A에 제시된 바와 같이 주편의 단면 샘플을 채취하여 황 프린트(S-print) 또는 마크로 뷰어(macro viewer)를 통하여 결함을 검출하는 방법이 도입되고 있다. 그러나, 이는 별도로 주편의 단면 샘플을 채취하는 과정을 거쳐야 하며, 채취된 단면 샘플로부터 결함이 검출되는 시기는 이미 주편이 후공정으로 이동된 후의 시점이 되어 기회 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
KR 10-2001-0057093 A
본 발명은 주편의 결함을 자동으로 검출할 수 있는 주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 장치는 주편의 절단면의 측정 온도 정보를 획득하기 위한 측정부; 상기 절단면에 대하여 미리 마련된 기준 온도 정보가 저장되는 저장부; 및 상기 측정부로부터 획득된 측정 온도 정보와 상기 저장부에 저장된 기준 온도 정보를 비교하여 상기 주편의 결함 정보를 검출하는 검출부;를 포함한다.
상기 측정 온도 정보 및 기준 온도 정보는, 절단면 내의 위치에 따른 온도 값을 포함할 수 있다.
상기 측정부는, 상기 절단면의 열 화상을 촬영하기 위한 열 화상 카메라; 및 상기 촬영된 열 화상을 상기 절단면 내의 위치에 따른 온도 값으로 변환하기 위한 처리 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 주편의 결함 정보는 상기 절단면 내에서 결함이 검출되는 위치 값을 포함할 수 있다.
상기 주편의 결함 정보로부터 주편의 불량 여부를 출력하는 출력부를 더 포함하고, 상기 출력부는, 상기 절단면을 복수 개의 단위 영역으로 구획하여, 구획된 각 단위 영역별로 주편의 불량 여부를 출력할 수 있다.
상기 출력부는, 상기 구획된 각 단위 영역 내의 결함의 유무 및 결함의 개수 중 적어도 하나로부터 주편의 불량 여부를 판정하여 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 방법은, 주편을 절단하는 과정; 상기 주편의 절단면의 측정 온도 정보를 획득하는 과정; 및 상기 획득된 절단면의 측정 온도 정보와 상기 절단면에 대하여 미리 마련된 기준 온도 정보를 비교하여 주편의 결함 정보를 검출하는 과정;을 포함한다.
상기 측정 온도 정보 및 기준 온도 정보는, 상기 절단면 내의 위치에 따른 온도 값을 포함하고, 상기 주편의 결함 정보는 상기 절단면 내에서 결함이 검출되는 위치 값을 포함할 수 있다.
상기 측정 온도 정보를 획득하는 과정은, 상기 주조된 주편으로부터 절단면의 열 화상을 촬영하는 과정; 및 상기 촬영된 열 화상을 절단면 내의 위치에 따른 온도 값으로 변환하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 주편의 결함 정보를 검출하는 과정은, 상기 절단면 내의 각 위치 별로 상기 측정 온도 정보의 온도 값과 상기 기준 온도 정보의 온도 값을 비교하는 과정; 및 상기 측정 온도 정보의 온도 값이 상기 기준 온도 정보의 온도 값보다 낮은 온도 편차가 발생하는 위치 값을 확인하여 주편의 결함 정보를 검출하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 온도 편차는 50℃ 이상의 값으로 설정될 수 있다.
상기 검출된 주편의 결함 정보로부터 주편의 불량 여부를 출력하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 주편의 불량 여부를 출력하는 과정은, 상기 절단면을 복수 개의 단위 영역으로 구획하여, 구획된 각 단위 영역 별로 주편의 불량 여부를 출력할 수 있다.
상기 주편의 불량 여부를 출력하는 과정은, 상기 구획된 각 단위 영역 내에 상기 주편의 결함 정보의 위치 값이 존재하는지 유무를 확인하여 결함의 유무를 확인하는 과정; 상기 구획된 각 단위 영역 내에 포함되는 상기 주편의 결함 정보의 위치 값의 개수를 확인하여 결함의 개수를 확인하는 과정; 및 상기 결함의 유무 및 결함의 개수 중 적어도 하나로부터 각 단위 영역 별로 주편의 불량 여부를 판정하여 출력하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 주편의 불량 여부를 출력하는 과정은, 상기 구획된 각 단위 영역 중 상기 절단면의 가장자리부에 대응하는 단위 영역을 제외한 각 단위 영역에 대하여 주편의 불량 여부를 판정하여 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 장치 및 결함 검출 방법에 의하면, 주편의 절단된 단면으로부터 촬영되는 열 화상에 의하여 자동으로 주편의 결함을 검출할 수 있다. 이에 의하여, 작업자의 육안 판단을 최소화할 수 있으며, 결함의 발생 정도에 따라 주편의 품질에 대한 판단이 자동적으로 결정되어 데이터화될 수 있다. 이는, 후공정에서의 품질 연관성을 판단할 수 있는 주요 자료로써 활용될 수 있다.
또한, 주편의 절단이 이루어진 후 절단된 주편이 후공정으로 이동하기 전에 주편의 결함을 검출할 수 있게 되어, 결함의 존재로 인한 주편의 불량 여부가 후공정까지 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다. 따라서, 이로 인한 추가적인 가공비를 절감하여 기회 비용을 최소화할 수 있게 되며, 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 연속 주조 설비를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 장치가 설치되는 모습을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 절단면이 복수 개의 단위 영역으로 구획되는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 구획된 각 단위 영역별로 주편의 불량 여부가 출력되는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도.
본 발명에 따른 주편의 결함 검출 장치 및 이를 이용한 결함 검출 방법은 주편의 절단된 단면으로부터 촬영되는 열 화상에 의하여 자동으로 주편의 결함을 검출할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
연속 주조 공정(continuous casting process)은 주형에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반 응고된 용강을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬라브(Slab), 블룸(Bloom), 빌렛트(Billet) 등과 같은 다양한 형상의 주편을 제조하는 공정이다. 여기서, 연속 주조 설비는 용광로에서 생산된 용선을 전로에서 산소를 취입하여 불순물을 제거하고, 불순물이 제거된 용강을 이용하여 최종 제품을 만들기 전의 중간 소재인 슬라브, 블룸, 빌렛트 등의 주편을 생산하는 설비를 말한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 설비를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 연속 주조 설비는 용광로에서 출강된 용강을 일정 크기의 용기인 레이들(10)을 통해 턴디쉬(20)로 주입시키고, 이 턴디쉬(20)의 내부에 일정량의 용강이 충진되면 침적 노즐을 이용하여 성분을 조절한 후에 일정 크기의 주형(30)으로 보내게 된다.
여기서, 상기 주형(30)은 아래위가 개방된 사각형의 동판으로 내부에는 냉각수 통로가 설치되어 있으며, 아래 부분을 더미 바(dummy bar)를 이용하여 막은 후에 용강을 장입하게 되면 용강이 주형 내부에서 표피를 형성하게 된다.
상기 주형(30)의 내부에서 용강의 표피가 형성되어 더미 바를 아래로 당기게 되면, 턴디시(20)에서 주형(30)으로 용강이 흘러들어가면서 주조가 이루어지며, 상기 주형(30)의 내부에서 표피가 형성된 용강이 빠져나올 때 냉각수에 의하여 1, 2차 냉각 과정을 거쳐 소정의 온도로 냉각하면 주편(S)이 형성된다.
주형(30)에서 빠져나온 주편(S)은 절단기(50)를 이용하여 일정 크기로 절단되고, 절단된 주편(S)에 고유의 번호를 마킹하는 마커(미도시)에 의하여 고유 번호를 마킹한 후, 푸셔(60: pusher)로 밀어 후공정을 위한 또 다른 장소로 이송된다.
즉, 상기 기능을 수행할 수 있도록 구성된 연속 주조 설비는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 레이들(10)의 하부에는 용강이 임시로 담겨질 수 있도록 구성된 턴디쉬(20)가 구비되고, 이 턴디시(20)의 하부에는 용강을 일정 형상의 주편(S)으로 주조시킬 수 있도록 형성된 주형(30)이 구비된다. 또한, 주형(30)의 하부에는 주편(S)을 안내시킬 수 있도록 된 다수 개의 안내 롤(40)이 구비되고, 안내 롤(40)에 따른 주편(S)의 진행로에는 주편(S)을 일정 길이로 절단할 수 있도록 된 절단기(50)가 설치되어 있다.
절단기(50)의 후방에는 절단된 주편(S)에 고유의 번호를 마킹하는 마커가 구비되고, 마킹된 주편(S)을 측 방향으로 밀어줄 수 있도록 된 푸셔(60)가 설치되며, 푸셔(60)의 측부에는 절단된 주편(S)을 1~4매 적층시킬 수 있도록 된 파일러(70)가 설치된 구조로 되어 있다.
따라서, 상기 턴디쉬(20)에서 연속적으로 주입되는 용강은 주형(30)의 내부에서 1, 2차 냉각 과정을 거쳐 냉각, 응고되면서 일정 형상을 따른 주편(S)의 형상을 갖추고, 이 주형에서 주조되어 나오는 주편(S)은 안내 롤(40)을 따라 이송되어 절단기(50)에 의해 절단되며, 이렇게 절단된 주편(S)은 안내 롤(40)을 따라 이송되어 마킹 과정을 거친 후 푸셔(60)에 의해 측 방향으로 밀어져 파일러(70)의 상부 면에 적층된다.
이와 같은 연속 주조 설비에 있어서, 주편(S) 내의 결함 유무의 확인은 반드시 필요하다. 즉, 일부 강종 및 슬라브의 경우 주편(S) 내에 결함이 잔존하더라도, 압연시에 압착되어 양호한 품질을 나타낼 수 있기 때문에 문제가 발생하지 않을 수도 있으나, 특히 블룸이나 빌렛과 같이 신선을 통해 사용하는 선재 제품의 경우, 주편(S)의 중심부에 형성되는 핀 홀 등과 같은 결함에 의하여 후공정에서도 결함이 발생하며, 제품의 파단(cobble)이 발생될 수 있어, 이에 대한 확인 과정은 필수적이다.
그러나, 현재 연속 주조 공정에서 주편(S)의 결함 유무는 화면이나 실물을 통하여 작업자가 직접 확인하는 방법으로 이루어지고 있다. 따라서, 결함의 검출은 작업자에 따라서 개인적인 편차가 발생할 수 있으며, 작업자가 24시간 내내 화면이나 실물을 계속하여 확인하는 것이 어려운 문제점이 있다. 또한, 일반적으로 블룸의 경우 8개의 스트랜드(strand), 빌렛의 경우 6개의 스트랜드(strand)로 주편(S)이 인발되어 슬라브에 비하여 그 숫자가 많기 때문에, 작업자가 이를 100% 확인하여 결함을 검출하는 것은 거의 불가능한 실정이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 장치가 설치되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 장치는 주편(S)의 절단면(A)의 측정 온도 정보를 획득하기 위한 측정부(100); 상기 절단면(A)에 대하여 미리 마련된 기준 온도 정보가 저장되는 저장부(200); 및 상기 측정부(100)로부터 획득된 측정 온도 정보와 상기 저장부(200)에 저장된 기준 온도 정보를 비교하여 상기 주편(S)의 결함 정보를 검출하는 검출부(300);를 포함한다.
여기서, 측정 온도 정보는 측정부(100)로부터 측정되어, 결함 검출의 대상이 되는 주조 중인 주편(S)의 절단면(A)에 대하여 획득된 온도 정보를 의미하며, 기준 온도 정보는 저장부(200)에 저장되어 정상 상태의 주편(S)의 절단면(A)에 대하여 마련된 온도 정보를 의미한다.
측정부(100)는 주편(S)으로부터 절단면(A)의 측정 온도 정보를 획득한다. 즉, 측정부(100)는 절단기(50)에 의하여 절단된 주편(S)에 대하여 절단면(A)의 온도 정보를 획득한다. 여기서, 측정 온도 정보는 절단면 내의 위치에 따른 온도 값을 포함하며, 측정 온도 정보의 획득을 위하여, 측정부(100)는 주편(S)으로부터 절단면(A)의 열 화상을 촬영하기 위한 열 화상 카메라(120); 및 상기 촬영된 열 화상을 절단면(A)의 위치에 따른 온도 값으로 변환하기 위한 처리 유닛(140);을 포함할 수 있다.
열 화상 카메라(120)는 온도가 높을수록 물체에서 나오는 적외선의 파장이 짧아진다는 점을 이용하여 온도의 높낮이를 색상으로 표현한다. 여기서, 열 화상 카메라(120)로부터 촬영된 열 화상은 예를 들어, 온도가 높은 위치일수록 붉은색에서 흰색에 가까운 색상으로 표시되며, 온도가 낮은 위치일수록 푸른색에서 검은색 계열의 색상으로 표시될 수 있다.
열 화상 카메라(120)는 주편(S)으로부터 절단면(A)의 열 화상을 촬영하기 위하여 연속 주조 설비의 출구측, 즉 연속 주조 설비의 절단기의 후방에 배치되며, 주편(S)의 절단면(A)을 향하도록 상기 절단면(A)에 대향 배치될 수 있다. 여기서, 열 화상 카메라(120)는 반드시 절단면(A)에 수직한 방향으로 배치될 필요는 없으며, 절단면(A)의 수직한 방향으로부터 상하 또는 좌우로 일정 거리만큼 이격되는 위치 등 절단면(A)을 촬영할 수 있는 다양한 위치에 설치될 수 있음은 물론이다.
또한, 열 화상 카메라(120)는 주편(S)이 절단되어 슬라브, 블룸, 빌렛 등으로 제조될 때, 절단된 주편(S)의 표면에 고유 번호를 마킹하기 위한 마커(미도시)에 설치되거나, 상기 마커의 위치와 인접한 위치에 설치될 수 있다. 즉, 마커에 포함되어 절단면(A) 표면의 스케일을 제거하기 위한 디스케일링 노즐에 의하여 고압의 기체에 의하여 스케일이 제거된 후, 스케일이 제거된 절단면(A)의 열 화상을 촬영하도록 마커에 설치되거나, 마커와 인접한 위치에 설치될 수 있다. 이에 의하여 절단면(A) 표면에 존재하는 스케일에 의하여 잘못된 온도 정보를 가지는 열 화상이 촬영되는 것을 방지할 수 있게 되고, 절단된 주편(S)의 표면에 고유 번호를 마킹하기 전에 주편(S)의 결함 정보를 검출할 수 있게 된다.
도시되지는 않았으나, 열 화상 카메라(120)는 상기 열 화상 카메라(120)의 설치를 위한 케이스 및 냉각수 라인 등을 구비할 수 있다. 케이스는 열 화상 카메라(120)를 지지하기 위한 프레임에 고정 설치되어 열 화상 카메라(120)를 수용할 수 있으며, 이에 의하여 열 화상 카메라(120)가 안정적이며 견고하게 지지 고정될 수 있다. 여기서, 케이스는 열 화상 카메라(120)가 고온의 주편(S)과 근접한 거리 즉, 주편(S)의 절단면(A)에 근접한 거리에 배치될 수 있도록, 고온의 주편(S)으로부터 발생되는 복사열을 차단하는 다양한 구조를 가질 수 있음은 물론이다. 뿐만 아니라, 케이스에는 열 화상 카메라(120)의 냉각을 위하여 냉각수 라인이 내부에 형성될 수 있으며, 이때 냉각수 라인에 냉각수를 공급하도록 케이스의 냉각수 라인 일단에 연통된 냉각수 공급 라인이 구성될 수 있고, 아울러 상기 냉각수 라인을 유동한 냉각수를 배출하도록 케이스의 냉각수 라인 타단에 연통된 냉각수 배출 라인이 구성될 수 있다.
처리 유닛(140)은 열 화상 카메라(120)로부터 촬영된 열 화상을 디지털 데이터, 즉 절단면(A)의 위치에 따른 온도 값으로 변환한다. 즉, 처리 유닛(140)은 열 화상 카메라(120)로부터 촬영된 온도의 높낮이가 색상으로 표현된 열 화상에 대하여 절단면(A)의 위치에 따른 온도 값으로 변환한다. 이는 열 화상 카메라(120)로부터 촬영된 열 화상이 해상도에 따른 각 픽셀의 색상으로 표현되고, 색상으로 표현된 각 픽셀마다 색상에 대응되는 온도 값으로 변환하여 이루어질 수 있다. 여기서, 각 픽셀의 위치는 절단면(A)의 해당 위치를 나타내며, 각 픽셀의 색상은 해당 위치에 따른 온도 값을 의미한다. 따라서, 처리 유닛(140)은 열 화상 카메라(120)로부터 촬영된 열 화상으로부터 절단면(A)의 위치에 따른 온도 값으로 변환하고, 측정부(100)는 이러한 절단면(A)의 위치에 따른 온도 값을 포함하는 절단면(A)의 온도 정보를 획득할 수 있게 된다.
또한, 처리 유닛(140)은 열 화상의 각 픽셀 모두에 대하여 색상에 대응되는 온도 값으로 변환하지 않고, 일정 범위 내의 픽셀에 대하여 평균 온도 값을 변환하는 것으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 촬영된 열 화상이 0 내지 255의 R(Red), 0 내지 255의 G(Green), 0 내지 255의 B(Blue) 값을 가지는 RGB 색상으로 표현되는 경우에 소정 범위 내의 픽셀의 R, G, B 값을 각각 평균한 색상으로부터 평균 온도 값을 변환할 수 있다. 이 경우 온도 값으로 변환하기 위하여 소요되는 시간을 단축할 수 있게 되어, 구동 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
저장부(200)는 주편(S)의 절단면(A)에 대하여 미리 마련된 기준 온도 정보가 저장된다. 여기서, 기준 온도 정보라 함은 결함이 존재하지 않는 정상 상태의 주편(S)의 절단면(A)의 온도 정보를 의미한다. 예를 들어, 동일한 연속 주조 과정에서 제조된 정상 상태의 주편(S)의 경우 절단면(A)의 중심부는 약 900℃의 온도를 가지며, 절단면(A)의 테두리 즉, 가장자리부는 약 600℃의 온도를 가진다. 또한, 중심부와 가장자리부 사이의 영역은 약 700 내지 800℃의 온도를 가진다. 이와 같은 기준 온도 정보는 연속 주조 과정에서 작업자가 정상 상태로 확인한 주편(S)의 절단면(A)의 온도 정보로부터 마련될 수 있으며, 복수의 정상 상태 온도 정보를 조합하여 중심부로부터의 거리에 따른 온도 정보를 예측 계산하여 마련될 수도 있음은 물론이다.
검출부(300)는 측정부(100)로부터 획득된 절단면(A)의 온도 정보, 즉 획득 온도 정보와 저장부(200)에 저장된 온도 정보, 즉 기준 온도 정보를 비교하여 주조 중인 주편(S)의 결함 정보를 검출한다.
주편(S) 내에 핀 홀 등과 같은 결함이 존재하는 경우, 결함의 내부는 중공으로 형성되어 정상 상태의 주편(S)에 비하여 낮은 온도를 가지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 장치는 절단면 내의 각 위치별로 획득 온도 정보와 기준 온도 정보를 비교하여, 정상 상태의 주편(S)의 온도 값보다 낮은 온도 값을 가지는 절단면(A)의 해당 위치를 결함의 위치 값으로 검출할 수 있다.
또한, 검출부(300)는 정상 상태의 주편(S)의 온도 값보다 낮은 온도 값을 가지는 위치를 모두 결함의 위치값으로 검출하는 것이 아니라, 획득된 절단면(A)의 온도 값이 정상 상태의 주편(S)의 온도 값보다 일정 온도 편차 이상의 값으로 차이를 가지는 경우에 절단면(A)의 해당 위치를 결함의 위치 값으로 검출할 수도 있다. 이는, 정상 상태의 주편(S)으로부터 획득되는 기준 온도 정보와 주조 중 절단면(A)의 획득 온도 정보는 공정 변수에 의하여 소정 범위의 오차 값을 가질 수 있기 때문에 이를 보완하기 위한 것으로, 검출부(300)는 획득 온도 정보의 온도 값이 기준 온도 정보의 온도 값보다 50℃ 이상 낮은 위치를 결함의 위치 값으로 검출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 장치는 검출부(300)로부터 검출된 주편(S)의 결함 정보로부터 주편(S)의 불량 여부를 출력하는 출력부(400)를 더 포함할 수 있다. 출력부(400)는 모니터 등의 디스플레이 장치로 구성될 수 있으며, 검출부(300)로부터 검출된 결함 정보에 의하여 주조 중인 주편(S)의 불량 여부를 판정하여 출력하게 되고, 작업자는 출력부(400)로부터 출력된 불량 정보를 확인하여 이를 후공정에 반영할 수 있게 된다.
출력부(400)는 절단면(A) 내의 모든 위치에 대하여 불량 여부를 판정하여 출력할 수도 있으나, 절단면(A)을 복수 개의 단위 영역으로 구획하여, 구획된 각 단위 영역별로 주편(S)의 불량 여부를 출력할 수 있다. 여기서, 단위 영역은 결함 검출의 대상의 되는 절단면 내의 복수의 위치를 포함하는 영역을 의미한다.
이를 도 3 및 도 4를 참조하여 이하에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 절단면(A)이 복수 개의 단위 영역으로 구획되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 구획된 각 단위 영역 별로 주편(S)의 불량 여부가 출력되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 출력부(400)는 절단면(A)을 복수 개의 단위 영역, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 가로 방향으로 7개의 단위 영역을 구획하고, 세로 방향으로 9개의 단위 영역을 구획하여 총 63개의 단위 영역으로 절단면(A)을 구획할 수 있다.
여기서, 출력부(400)는 각 단위 영역 별로 주편(S)의 불량 여부를 판정함에 있어서, 구획된 각 단위 영역 내의 결함의 유무 및 결함의 개수 중 적어도 하나로부터 주편(S)의 불량 여부를 판정하여 출력할 수 있다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 검출부(300)에 의하여 정상 상태의 주편(S)의 온도 값보다 낮은 온도 값을 가지는 절단면(A)의 해당 위치가 결함의 위치 값으로 검출되면, 출력부(400)는 구획된 각 단위 영역 내에서 결함의 위치 값이 포함되는지 여부를 확인하여 결함의 유무를 판정하고, 결함이 존재하는 경우 해당 단위 영역이 몇 개의 결함을 포함하고 있는지를 확인하여 결함의 개수를 판정하고, 해당 단위 영역의 불량 여부를 출력한다.
예를 들어, 획득 온도 정보와 기준 온도 정보와의 온도 편차가 50℃로 설정되는 경우, 검출부(300)는 주편(S)의 절단면 내의 각 위치 별로 주편(S)의 절단면(A)에서의 온도 값이 기준 온도 정보의 온도 값보다 50℃ 이상 낮은 위치를 절단면(A)의 결함 발생 위치로 검출한다. 이에, 도 4에 도시된 바와 같이 출력부(400)는 구획된 각 단위 영역 별로 결함의 존재 여부를 출력하고, 해당 구역 내에 결함의 개수를 출력한다. 또한, 출력부(400)는 예를 들어 해당 구역에 2개 이상의 결함이 존재하는 경우에 이를 불량으로 판정하기로 설정되는 경우, 각 단위 영역마다 2개 이상의 결함이 존재하는 경우를 불량으로 판정하여 출력한다. 이에 의하여, 주편(S)의 절단면(A)에 대하여 결함이 존재하는 단위 영역의 위치 및 해당 단위 영역 내의 결함의 개수를 확인할 수 있게 되고, 결함의 발생 정도에 따라 주편(S)의 불출 또는 보류 여부가 결정되어 작업자의 육안 판단을 최소화할 수 있다. 또한, 결함의 발생 정도에 따라 주편(S)의 품질에 대한 판단이 자동적으로 결정되어 데이터화될 수 있으며, 품질 연관성을 판단할 수 있는 주요 자료로써 활용될 수 있게 된다.
또한, 출력부(400)는 구획된 각 단위 영역 중 절단면(A)의 가장자리부에 대응하는 단위 영역을 제외한 각 단위 영역에 대하여 주편(S)의 불량 여부를 판정하여 출력할 수 있다. 즉, 도 4에 예를 들어 도시된 바와 같이, 가장자리부의 단위 영역 즉, 1~10, 18, 19, 27, 28, 36, 37, 45, 46, 54~63번 단위 영역은 결함의 유무 및 결함의 개수를 확인하지 않을 뿐만 아니라 주편(S)의 불량 여부를 판정하지 않고, 이를 제외한 각 단위 영역에 대하여만 주편(S)의 불량 여부를 판정하여 출력할 수 있다. 이는, 주편(S)이 가장자리부로부터 냉각이 시작되어, 가장자리부의 경우 낮은 온도를 가지게 되어, 핀 홀 등의 결함이 발생하는 위치와 온도 차이가 크게 발생하지 않기 때문이다. 여기서, 가장자리부는 구획된 각 단위 영역 중 절단면(A)의 최외곽으로부터 하나의 단위 영역으로 이루어진 경우만을 예로써 설명하였으나, 절단면(A)의 최외곽으로부터 복수의 단위 영역이 가장자리부로 설정될 수 있음은 물론이다. 또한, 가장자리부에 대응하는 단위 영역과 이를 제외한 각 단위 영역의 온도 편차를 다르게 하여 결함을 검출할 수도 있다. 예를 들어, 가장자리부는 검출부(300)에 의하여 획득 온도 정보가 기준 온도 정보보다 20℃ 이상 낮은 경우 결함으로 검출하고, 가장자리부를 제외한 나머지 단위 영역은 획득 온도 정보가 기준 온도 정보보다 50℃ 이상 낮은 경우 결함으로 검출하는 등으로 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 출력부(400)는 구획된 각 단위 영역 중 절단면(A)의 가장자리부에 대응하는 단위 영역을 제외한 각 단위 영역에 대하여 주편(S)의 불량 여부를 판정하거나, 가장자리부와 이를 제외한 각 단위 영역에 대하여 온도 편차를 다르게 설정하여 불량 여부를 출력함으로써 주편(S)의 절단면(A) 내의 결함 정보를 보다 신뢰성 있게 획득할 수 있게 된다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 방법은 주편(S)을 절단하는 과정(S100); 상기 주편(S)의 절단면(A)의 온도 정보를 획득하는 과정(S200); 및 상기 획득된 절단면(A)의 측정 온도 정보와 상기 절단면(A)에 대하여 미리 마련된 기준 온도 정보를 비교하여 주편(S)의 결함 정보를 검출하는 과정(S300);을 포함한다.
주편(S)을 절단하는 과정(S100)은 레이들의 하부에 용강이 임시로 담겨질 수 있도록 구성된 턴디쉬가 구비되고, 이 턴디시의 하부에 용강을 일정 형상의 주편(S)으로 주조시킬 수 있도록 형성된 주형이 구비되어, 주형의 하부에 구비된 다수 개의 안내 롤에 따라 주편(S)이 이동하고, 이동하는 주편(S)을 절단기를 이용하여 일정 크기로 절단한다.
주편(S)의 절단면(A)의 온도 정보를 획득하는 과정(S200)은, 절단된 주편(S)으로부터 절단면(A) 내의 위치에 따른 온도 값을 포함하는 온도 정보를 획득한다. 또한, 상기 온도 정보를 획득하는 과정(S200)은 주조되어 절단된 주편(S)으로부터 절단면(A)의 열 화상을 촬영하는 과정; 및 촬영된 열 화상을 절단면(A) 내의 위치에 따른 온도 값으로 변환하는 과정;을 포함할 수 있다.
이를 위하여, 측정부(100)는 주편(S)으로부터 절단면(A)의 열 화상을 촬영하기 위한 열 화상 카메라(120); 및 상기 촬영된 열 화상을 절단면(A)의 위치에 따른 온도 값으로 변환하기 위한 처리 유닛(140);을 포함할 수 있으며, 열 화상 카메라(120)로부터 촬영되어 온도의 높낮이가 색상으로 표현된 열 화상은 처리 유닛(140)에 의하여 디지털 데이터, 즉 절단면(A) 내의 위치에 따른 온도 값으로 변환된다.
여기서, 열 화상 카메라(120)는 주편(S)으로부터 절단면(A)의 열 화상을 촬영하기 위하여 연속 주조 설비의 출구측, 즉 연속 주조 설비의 절단기의 후방에 배치되며, 주편(S)의 절단면(A)을 향하도록 상기 절단면(A)에 대향 배치될 수 있으며, 이 경우 절단된 주편(S)의 표면에 고유 번호를 마킹하기 위한 마커에 설치되거나, 상기 마커의 위치와 인접한 위치에 설치되어 절단면(A) 표면의 스케일을 제거하기 위한 디스케일링 노즐에 의하여 고압의 기체에 의하여 스케일이 제거된 절단면(A)의 열 화상을 촬영할 수 있음은 전술한 바와 같다.
주편(S)의 결함 정보를 검출하는 과정(S300)은, 측정부(100)로부터 획득된 절단면(A)의 측정 온도 정보와 상기 절단면(A)에 대하여 미리 마련된 기준 온도 정보를 절단면 내의 각 위치 별로 비교하여 주편(S)의 결함 정보를 검출한다.
즉, 주편(S)의 결함 정보를 검출하는 과정(S300)은, 상기 절단면(A) 내의 각 위치 별로 상기 측정 온도 정보의 온도 값과 상기 기준 온도 정보의 온도 값을 비교하는 과정; 및 상기 측정 온도 정보의 온도 값이 상기 기준 온도 정보의 온도 값보다 낮은 온도 편차가 발생하는 위치 값을 확인하여 주편(S)의 결함 정보를 검출하는 과정을 포함할 수 있다.
여기서, 저장부(200)에 저장된 기준 온도 정보는 동일한 연속 주조 공정에서 주편(S)의 절단면(A)에 대하여 미리 마련된 정상 상태의 주편(S)에 대한 절단면(A)의 온도 정보를 의미하며, 이는 본 발명의 실시 예에 따른 주편(S)의 결함 검출 전에 미리 획득되어 저장부(200)에 저장될 수 있다.
또한, 주편(S)의 결함 정보를 검출하는 과정(S300)은, 기준 온도 정보의 절단면(A) 내의 위치에 따른 온도 값이 획득 온도 정보의 절단면(A) 내의 위치에 따른 온도 값보다 낮은 온도 편차가 발생하는 경우에, 상기 온도 편차가 발생한 위치 값을 결함 정보로 검출할 수 있으며, 이 경우 온도 편차는 50℃ 이상의 값으로 설정되어 기준 온도 정보의 절단면(A) 내의 위치에 따른 온도 값이 획득 온도 정보의 절단면(A) 내의 위치에 따른 온도 값보다 50℃ 이상 낮은 경우를 결함 위치로 검출할 수도 있음은 전술한 바와 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 주편의 결함 검출 방법은, 검출된 주편(S)의 결함 정보로부터 주편(S)의 불량 여부를 출력하는 과정(S400);을 더 포함할 수 있으며, 주편(S)의 불량 여부를 출력하는 과정(S400)은 주편(S)의 절단면(A)을 복수 개의 단위 영역으로 구획하여, 구획된 각 단위 영역 별로 주편(S)의 불량 여부를 출력할 수 있다. 이에 의하여, 작업자는 주편(S)의 절단면(A)에 대하여 결함이 발생하는 단위 영역 및 해당 단위 영역 내 결함의 개수 등을 용이하고 신속하게 파악하고, 후공정에 이를 반영하여 품질을 연계시킬 수 있게 된다.
또한, 주편(S)의 불량 여부를 출력하는 과정(S400)은, 상기 구획된 각 단위 영역 내에 상기 주편(S)의 결함 정보의 위치 값이 존재하는지 유무를 확인하여 결함의 유무를 확인하는 과정; 상기 구획된 각 단위 영역 내에 포함되는 상기 주편(S)의 결함 정보의 위치 값의 개수를 확인하여 결함의 개수를 확인하는 과정; 및 상기 결함의 유무 및 결함의 개수 중 적어도 하나로부터 각 단위 영역 별로 주편(S)의 불량 여부를 판정하여 출력하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 출력부(400)는 구획된 각 단위 영역에 대하여 검출부(300)에 의하여 검출된 결함의 위치 값을 확인한다. 이에 의하여 해당 단위 영역 내에 결함의 위치 값이 존재하는 것으로 확인되면, 출력부(400)는 해당 단위 영역이 몇 개의 결함을 포함하고 있는지를 판정하여 불량 여부를 출력한다. 여기서, 출력부(400)는 소정 개수(N 개) 이상의 결함이 존재하는 경우에 이를 불량으로 판정(S410)할 수 있다. 예를 들어 해당 단위 영역에 2개 이상의 결함이 존재하는 경우에 이를 불량으로 판정하기로 설정되는 경우, 각 단위 영역마다 2개 이상의 결함이 존재하는 경우를 불량으로 판정하여 출력(S430)한다. 이에 의하여, 주편(S)의 절단면(A)에 대하여 결함이 존재하는 단위 영역의 위치 및 해당 단위 영역 내의 결함의 개수를 확인할 수 있게 되고, 결함의 발생 정도에 따라 주편(S)의 불출 또는 보류 여부가 결정되어 작업자의 육안 판단을 최소화할 수 있다. 반면, 해당 단위 영역에 대하여 검출부(300)에 의하여 검출된 결함이 존재하지 않는 것으로 확인되면, 출력부(400)는 이를 양호로 판정(S420)하고, 이를 출력(S430)한다. 이에 의하여, 주편(S)의 절단면(A)에 대하여 결함이 존재하는 단위 영역의 위치 및 해당 단위 영역 내의 결함의 개수를 확인할 수 있게 되고, 결함의 발생 정도에 따라 주편(S)의 불출 또는 보류 여부가 결정되어 작업자의 육안 판단을 최소화할 수 있다. 또한, 결함의 발생 정도에 따라 주편(S)의 품질에 대한 판단이 자동적으로 결정되어 데이터화될 수 있으며, 품질 연관성을 판단할 수 있는 주요 자료로써 활용될 수 있게 된다.
또한, 주편(S)의 불량 여부를 출력하는 과정(S400)은 구획된 각 단위 영역 중 절단면(A)의 가장자리부에 대응하는 단위 영역을 제외한 각 단위 영역에 대하여 주편(S)의 불량 여부를 판정하여 출력할 수 있다. 이는, 주편(S)이 가장자리부로부터 냉각이 시작되어, 가장자리부의 경우 낮은 온도를 가지게 되어, 핀 홀 등의 결함이 발생하는 위치와 온도 차이가 크게 발생하지 않기 때문으로, 절단면(A)의 최외곽으로부터 복수의 단위 영역이 가장자리부로 설정될 수 있으며, 가장자리부에 대응하는 단위 영역과 이를 제외한 각 단위 영역의 온도 편차를 다르게 하여 결함을 검출할 수도 있음은 전술한 바와 같다. 이에 의하여, 구획된 각 단위 영역 중 절단면(A)의 가장자리부에 대응하는 단위 영역을 제외한 각 단위 영역에 대하여 주편(S)의 불량 여부를 판정하거나, 가장자리부와 이를 제외한 각 단위 영역에 대하여 온도 편차를 다르게 설정하여 불량 여부를 출력함으로써 주편(S)의 절단면(A) 내의 결함 정보를 보다 신뢰성 있게 획득할 수 있게 된다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 측정부 120: 열 화상 카메라
140: 처리 유닛 200: 저장부
300: 검출부 400: 출력부

Claims (15)

  1. 안내 롤을 따라 이송되어 절단기에 의하여 절단된 주편의 절단면의 측정 온도 정보를 획득하기 위한 측정부;
    상기 절단면에 대하여 미리 마련된 기준 온도 정보가 저장되는 저장부;
    상기 절단면 내의 각 위치별로 상기 측정 온도 정보와 상기 기준 온도 정보를 비교하여, 상기 절단면 내에서 결함이 위치하는 결함 위치 값을 검출하는 검출부; 및
    상기 결함 위치 값으로부터 주편의 불량 여부를 출력하는 출력부;를 포함하고,
    상기 출력부는,
    상기 절단면을 복수 개의 단위 영역으로 구획하고,
    상기 단위 영역 내에 위치하는 상기 결함 위치 값의 개수에 따라 상기 단위 영역 내에 포함되는 결함의 개수를 판정하여, 각 단위 영역별로 주편의 불량 여부를 출력하는 주편의 결함 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 절단면의 열 화상을 촬영하기 위한 열 화상 카메라; 및
    상기 촬영된 열 화상을 상기 절단면 내의 위치에 따른 온도 값으로 변환하기 위한 처리 유닛;을 포함하는 주편의 결함 검출 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 안내 롤을 따라 이송되는 주편을 절단기로 절단하는 과정;
    상기 주편의 절단면의 측정 온도 정보를 획득하는 과정;
    상기 절단면 내의 각 위치별로 상기 획득된 측정 온도 정보와 미리 마련된 기준 온도 정보를 비교하여, 상기 절단면 내에서 결함이 위치하는 결함 위치 값을 검출하는 과정; 및
    상기 검출된 결함 위치 값으로부터 주편의 불량 여부를 출력하는 과정;을 포함하고,
    상기 주편의 불량 여부를 출력하는 과정은,
    상기 절단면을 복수 개의 단위 영역으로 구획하고,
    상기 단위 영역 내에 위치하는 상기 결함 위치 값의 개수에 따라 상기 단위 영역 내에 포함되는 결함의 개수를 판정하여 각 단위 영역별로 주편의 불량 여부를 출력하는 주편의 결함 검출 방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 측정 온도 정보를 획득하는 과정은,
    상기 주조된 주편으로부터 절단면의 열 화상을 촬영하는 과정; 및
    상기 촬영된 열 화상을 절단면 내의 위치에 따른 온도 값으로 변환하는 과정;을 포함하는 주편의 결함 검출 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 결함 위치 값을 검출하는 과정은,
    상기 절단면 내의 각 위치 별로 상기 측정 온도 정보의 온도 값과 상기 기준 온도 정보의 온도 값을 비교하는 과정; 및
    상기 측정 온도 정보의 온도 값이 상기 기준 온도 정보의 온도 값보다 낮은 온도 편차가 발생하는 위치 값을 확인하여 주편의 결함 위치 값을 검출하는 과정;을 포함하는 주편의 결함 검출 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 온도 편차는 50℃ 이상의 값으로 설정되는 주편의 결함 검출 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 7에 있어서,
    상기 주편의 불량 여부를 출력하는 과정은,
    상기 구획된 각 단위 영역 중 상기 절단면의 가장자리부에 대응하는 단위 영역을 제외한 각 단위 영역에 대하여 주편의 불량 여부를 판정하여 출력하는 주편의 결함 검출 방법.
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