KR101913413B1 - 열간 압연롤성 결함 검출방법 - Google Patents

열간 압연롤성 결함 검출방법 Download PDF

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Abstract

열간 압연롤성 결함 검출방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 열간 압연롤성 결함 검출방법은 판재의 표면을 촬영하고, 촬영한 영상을 분석하여 판재 표면의 결함을 검출하고, 검출된 결함의 형태가 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이면, 검출된 결함을 열간 압연롤성 결함으로 판단한다.

Description

열간 압연롤성 결함 검출방법{METHOD OF DETECTING FLAW OF HOT-ROLLED STEEL CAUSING HOT ROLLING ROLL FLAW}
본 발명은 열간 압연롤성 결함 검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간 압연공정에서 판재에 발생한 결함이 압연롤성 결함으로 인한 결함인지를 검출하는 열간 압연롤성 결함 검출방법에 관한 것이다.
일반적으로, 스테인레스 강판의 열간 압연은 가열로, 조압연밀(mill) 스탠드, 사상압연밀 스탠드, 냉각대 및 권취기가 일직선으로 배치되는 레이아웃을 가진 열연 공장에서 먼저 200 ~ 250mm 두께의 슬라브를 가열로에서 1100 ~ 1300℃ 로 재가열한 다음, 2Hi 혹은 4Hi 밀로 구성된 조압연밀 스탠드에서 30 mm전후의 바 두께로 순차적으로 1차 압연한 후, 4Hi 밀 6 ~ 7개의 스탠드로 이루어진 사상압연밀 스탠드에서 최종 두께까지 연속적으로 열간 압연하고 냉각대를 거친 후 코일 형태로 권취하는 방식이 보통이다.
열간 압연한 스테인레스 강판 코일은 표면의 스케일을 제거하는 열연소둔산세공정을 거치고 압연기로 소정의 두께까지 냉간 압연한 후 냉연소둔산세 혹은 광휘소둔 공정을 거쳐 냉연코일로 최종 제품 출하된다.
최근의 열연밀에서의 작동롤로 사용되는 열간 압연롤은 조압연밀에서부터 사상압연밀까지 지름이 600 ~ 800mm 인 내마모성이 우수한 고속도공구강계 열간 압연롤(하이스롤)이 사용되고 있다.
하지만, 이러한 고속도 공구강계 열간 압연롤이라 하더라도 반복적인 응력의 축적에 따른 피로로 인해 압연롤 표면이 손상되어 이로 인한 결함이 문제가 된다.
기존에는 스테인레스 강판의 열간 압연에서 발생하는 표면 결함을 검출하기 위하여 사상압연기 후단, 열연소둔산세공정 후단 및 냉연소둔산세 혹은 광휘소둔 공정 후단에 표면결함탐상장치(Surface Defect Detector; SDD)를 각각 설치하여 운용되고 있다.
그러나 최종 냉연제품에서 문제가 되는 1 ~ 3mm 사이즈의 매우 미세한 표면결함에 대해 냉연공정 이전의 상공정에서 표면결함을 검출하기는 매우 어려운 실정이다.
열연 후 블랙코일은 물론 스케일을 제거한 산세코일, 혹은 숏블라스터 및 브러싱을 거친 열연소둔 산세판의 표면에서 1 ~ 3mm 정도 크기의 결함에 대해 육안 판정 및 SDD 판정도 용이하지 않다.
기존의 표면결함검사에서 예를 들면, 롤 피로흠집 검출은 3mm 이상의 선상의 오목 결함만을 검출하고 판정함으로써, 3mm 이하의 미소 결함에 대한 검출 및 판정은 선상 결함 등 기타 결함과 혼동이 되어 구분 및 대응이 곤란하다.
특허문건 1에는 광원을 개선한 광전센서를 이용하여 결함검출율을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.
특허문건 2에는 결함부와 정상부의 화상의 회색치 차분이 작은 경우에는, 카메라 각도조정을, 그레이치 차분이 큰 경우에는 임계치 조정을 행하여 결함 미검출시의 원인 특정 및 표면검사장치의 조정을 확실하면서도 단시간에 행하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는 검출대상을 한정하여, 검사장치의 주기성 흠집 신호처리기술을 개선한 기술이 개시되어 있다.
특허문건 4는 롤 흠집에 기인하는 주기성 결함의 검출로 결함을 유발한 롤을 특정하는 기술로서, 표면검사장치에서 결함의 판정 및 결함의 피치를 계산하여 결함을 유발한 열연롤을 역으로 찾는 기술이 개시되어 있다.
그러나 기존 기술들은 결함군과 결함군들 사이의 피치가 불명확한 경우, 표면결함을 유발한 해당 열연롤을 명확히 특정하기는 어려우며, 주기성을 찾기 어려운 압연롤성 결함에 대해 결함롤을 특정하는 방법은 제공하지 않는다.
1. 일본특허 특개2005-134363호 2. 일본특허 특개2010-112846호 3. 일본특허 특개2001-281154호 4. 일본특허 특개2012-30260호
본 발명의 실시예는 열간 압연롤성 결함을 보다 효과적으로 검출할 수 있는 열간 압연롤성 결함 검출방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 열간 압연롤성 결함을 가진 열간 압연롤을 보다 효과적으로 검출할 수 있는 열간 압연롤성 결함 검출방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 판재의 표면을 촬영하고, 상기 촬영한 영상을 분석하여 상기 판재 표면의 결함을 검출하고, 상기 검출된 결함의 형태가 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이면, 상기 검출된 결함을 열간 압연롤성 결함으로 판단하고, 상기 열간 압연롤성 결함 판단에서, 상기 검출된 결함이 상기 판재의 양단 엣지부 일측 혹은 양측에 군집형으로 판 진행방향에 대해 사선형 혹은 갈고리형의 형태를 가지거나, 상기 형태를 가진 결함군들이 판 중심부에 대해 판폭으로 대칭으로 존재하면, 상기 검출된 결함을 상기 열간 압연롤성 결함으로 판단하는 열간 압연롤성 결함 검출방법이 제공될 수 있다.
삭제
또한, 상기 열간 압연롤성 결함 판단에서, 상기 형태를 가진 결함군들이 미리 설정된 길이의 피치를 가지면, 상기 검출된 결함을 상기 열간 압연롤성 결함으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 판재의 표면을 촬영하고, 상기 촬영한 영상을 분석하여 상기 판재 표면의 결함을 검출하고, 상기 검출된 결함의 형태가 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이면, 상기 검출된 결함을 열간 압연롤성 결함으로 판단하고, 상기 열간 압연롤성 결함 판단에서, 상기 검출된 결함이 상기 판재의 판 중앙부에 군집형으로 판 진행방향에 대해 사선형 혹은 갈고리형의 형태를 가지거나, 상기 형태를 가진 결함군들이 존재하고, 상기 결함군들이 미리 설정된 피치를 가지면, 상기 검출된 결함을 상기 열간 압연롤성 결함으로 판단하는 열간 압연롤성 결함 검출방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 판재의 표면을 촬영하고, 상기 촬영한 영상을 분석하여 상기 판재 표면의 결함을 검출하고, 상기 검출된 결함의 형태가 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이면, 상기 검출된 결함을 열간 압연롤성 결함으로 판단하고, 상기 검출된 결함이 상기 열간 압연롤성 결함으로 판단되면, 상기 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이 판 진행방향에 대해 경사진 각도를 산출하고, 상기 산출된 경사각도를 미리 저장된 각 압연기의 스탠드 경사각도와 비교하고, 상기 비교결과에 따라 경사각도가 일치하는 압연기 스탠드를 찾고, 상기 찾은 압연기 스탠드의 작업롤을 결함을 가진 압연롤로 판단하는 열간 압연롤성 결함 검출방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 판재 표면의 결함을 촬영하는 것은, 열간 압연공정, 열연소둔산세공정 및 냉연공정 중 적어도 하나의 공정 후 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예는 열간 압연롤성 표면결함을 각 공정 별로 발생 양태 및 발전 및 진행과정을 조사하여 최종 제품단계 이전 혹은 최종제품 단계에서도 열간 압연롤성 결함을 정확히 검출하며, 또한 결함의 형태로부터 결함을 유발한 해당 스탠드의 압연롤을 정확히 추정함으로써 결함의 미검출에 따른 대량의 표면품질 불량 발생과 이로 인한 손해를 저감할 수 있고 결함을 가진 열간 압연롤을 정확히 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열간 압연롤성 결함 검출장치가 적용되는 열간 압연시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서 압연롤의 결함을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서 압연롤의 결함에 기인한 열연강판의 결함 형상 및 결함 형태의 일예이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 압연롤의 결함에 기인한 열연강판의 결함 형상 및 결함 형태의 다른 예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열간 압연롤성 결함 검출장치의 제어블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열간 압연롤성 결함 검출방법에 대한 제어흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 일실시예에서는 열간 압연롤 표면 결함으로 인한 판재 표면결함의 형태를 열연판, 열연소둔산세판, 냉연판에 대해 공정 별로 조사한 결과 특정 형태의 결함이 각각의 공정을 거치더라도 일정한 형태와 사이즈를 갖는 점과, 이들 결함이 기존의 선상 결함과는 달리 일정 경사를 가진 결함으로 나타나는 점에 주목하여, 이를 기초로 조기에 열간 압연롤 표면 결함이 원인이 된 판재의 결함에 대한 검출 및 그 결함이 발생한 특정 스탠드의 롤을 찾아내어 조치할 수 있는 방안을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열간 압연롤성 결함 검출장치가 적용되는 열간 압연시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 열간압연시스템은 크게 가열로(reheating furnace)(10), 조압연기(roughing mill)(20), 사상압연기(finishing mill)(30), 냉각시스템(run out table)(40) 및 권취기(down coiler)(50)을 포함할 수 있다.
가열로(10)는 열연 코일의 소재인 슬라브를 적정 온도까지 가열하는 장치이다.
조압연기(20)는 1차 압연장치로 가열된 슬라브를 적정 두께 및 폭으로 2방향 압하하는 기능을 가지고 있다. 조압연기(20)는 원하는 두께로 제품을 만들기 위한 1차 두께 감소 공정이다. 조압연기(20)에서 두께가 얇아진 슬라브는 다시 사상압연기(30)를 거치게 된다.
사상압연기(30)는 보다 높은 정밀도로 조압연된 판재료를 원하는 길이와 두께로 최종 압연하는 장치이다. 이러한 과정을 거친 열연강판(S)은 냉각시스템(40)에 의해 냉각된 후 권취기(50)에서 코일 형태로 권취한다. 사상압연기(30)는 일예로 6 ~ 7개의 스탠드를 연속으로 배열해 연속 압연을 통해 치수와 평탄도 등을 확보한다.
열간 압연한 열연강판은 표면의 스케일을 제거하는 열연소둔산세공정을 거치고 압연기로 소정의 두께까지 냉간 압연한 후 냉연소둔산세 혹은 광휘소둔 공정을 거쳐 냉연코일로 최종 제품 출하된다.
열연소둔산세는 열간압연 후 열처리하는 공정으로, 열간 압연된 열연강판의 금속 내부조직을 회복시키고 산으로 표면을 세척한다.
냉연소둔산세는 냉간압연시 발생한 냉연코일의 스테인레스강 내부조직 변화를 열처리하여 회복시킴과 동시에 열처리에서 발생된 표면의 고온산화녹을 제거하여 본래의 스테인레스강 표면을 나타나게 하는 공정이다.
광휘소둔은 냉간압연 후 스테인레스강의 열처리를 위하여 불활성 분위기에서 소둔 처리하여 고도의 표면광택을 얻기 위한 공정이다.
상술한 바와 같이, 스테인레스 강판의 열간 압연에 있어서 압연조건이 매우 가혹한 박물재 압연에서 높은 압연하중 및 반복적인 열 응력으로 인해 발생한 열간 압연롤에서 발생하는 표면 손상으로 열간 압연판재 표면에 결함이 발생하고, 롤의 표면 손상흠이 열간 압연재 표면에 전사되었음에도 불구하고 열간 압연공정에서 결함을 검출하지 못하며, 또한 열연코일에 대한 스케일제거 및 재질제어를 위한 열연소둔산세 공정 후단에 설치된 표면결함탐상장치(SDD)에서도 소재의 표면결함을 검출하지 못하여, 결국 이를 소재로 하는 냉간압연 최종 마무리 공정인 냉연소둔산세 혹은 광휘소둔 후 판표면검사 단계에 이르러서야 결함의 검출로 인해 대량 표면품질 불량사태를 초래할 수 있다.
이러한 결함을 각 공정 검사에서 철저히 찾아내기 위해, 각 공정의 초기단계 혹은 중간단계에서의 표면결함탐상장치(SDD)가 설치되어 운용되고 있음에도 불구하고 미세한 압연롤성 결함을 효과적으로 검출하고 있지 못한 실정이다.
그 원인으로서는 첫째 열간 압연롤성 미세결함의 형태나 특징에 대한 정보가 부족하고, 또한 결함의 크기가 1 ~ 3mm 정도로 매우 작기 때문에 결함검출에 대한 임계치 설정이 부적정하여 미세한 결함 전부를 검출하기 위해 설정치를 올리는 경우, 판정에 걸리는 시간, 타 결함과의 혼동 문제를 일으켜 장치 운용상의 문제를 발생시킨다.
따라서, 미세 결함의 검출 및 판정을 신속히 처리하기 위해서는 결함의 특징을 영상으로 바로 검출할 수 있어야 한다.
본 발명의 일실시예에서는 이러한 열간 압연롤성 표면결함을 각 공정 별로 발생 양태, 발전 및 진행과정을 조사하여 최종 제품단계 이전 혹은 최종제품 단계에서도 열간 압연롤성 결함을 정확히 검출하며, 또한 결함의 형태로부터 결함을 유발한 해당 스탠드의 롤을 정확히 추정하는 방법을 제공한다.
열간 압연롤성 미세결함은 열간 압연 완료 후 혹은 열연소둔산세 완료 후 검사공정에서 조기에 발견하지 못하면 그것을 소재로 냉간 압연하는 경우, 냉연 열처리 공정 후 최종 제품단계의 표면결함 검사단계에서 미세결함이 노출되어 다량의 품질불량의 원인이 된다.
본 발명의 일실시예는 이러한 롤 피로흠의 발생에 따른 대량 품질불량 사태를 최소한으로 막기 위한 롤피로흠 결함 검출 방법과 그로부터 롤 피로결함을 유발한 해당 열간 압연롤을 정확히 추정하는 방법을 제공하여, 더 이상의 롤 피로결함이 발생하지 않도록 해당 롤 교체 내지는 연삭 기준 변경 등의 방법을 강구하도록 한다.
한편, 열간 압연롤의 피로 손상에 의해 유발된 열연소둔산세판에서의 결함군들과 결함군들 사이의 피치를 측정하여 역으로 롤피로가 발생한 해당롤을 역산하는 방법이 있다. 그러나 결함군들과 결함군들간의 피치가 불명확한 경우에는 롤피로결함을 야기한 해당 열연롤을 추정하기는 곤란하다.
따라서, 열간 압연공정, 열연소둔산세공정, 냉연공정 표면결함 검사에서 발견되는 열연롤성 미세결함이 갖는 특징적인 형상 조사부터 열간 압연롤성 선상 미세결함을 검출하고, 또한 검출된 선상의 미세결함이 판중심축과 이루는 각도를 측정하여 이로부터 열연롤성 미세결함을 유발한 해당 열연롤을 추정하는 방법을 제공한다.
특히, 스테인레스강의 최종 냉연제품인 광휘소둔재의 경우, 표면이 미려하고 광택이 매우 뛰어나기 때문에 작은 결함이라도 매우 눈에 뛰기 쉬어 만일 결함이 발견되면 정상적인 제품이 되기 어렵다. 열연롤 손상흠은 열연롤에 의해 판에 찍힌 결함이 열연소둔산세 및 냉연소둔산세, 광휘소둔을 거친 후 검사단계에서 검출되는 2 ~ 3mm 정도의 작은 선상의 결함이지만, 압연롤에 의한 기계적 결함이기 때문에 전장에 걸쳐 나타날 수 있기 때문에 매우 치명적인 결함이다.
결함의 크기가 매우 작기 때문에 열간 압연후 판검사, 열연소둔산세 후 판검사 단계에서도 결함을 찾기가 매우 어렵고, 최종 광휘소둔 공정 후에 겨우 발견된다.
본 발명의 일실시예에서는 이러한 열연롤 손상에 의한 미세결함을 열간 압연 후 혹은 소둔 산세공정 후에 검출하는 방법과 동시에 열간 압연롤의 피로를 획기적으로 저감하는 방안을 제공한다.
열간 압연롤의 손상에 의한 소재결함 발생시 일반적으로 흠이 발생한 판재의 경우 코일 그라인딩을 실시하여 표층에 발생한 표면결함을 제거할 수 있다. 그러나 이러한 결함제거를 위한 중간 공정의 개입은 원가의 상승을 초래하는 문제가 있다.
또한 이러한 롤손상흠을 유발한 롤의 경우, 사용을 제한하거나 롤피로층을 완전히 제거하기 위한 충분한 연삭이 필요하며 이 또한 롤 소모량이 증가는 물론 연삭시간이 길어져 롤수급에 지장을 초래할 수 있는 문제가 있다.
본 발명의 일실시예에서는 이러한 열간 압연에서의 압연롤성 미세결함을 조사한 결과, 열간 압연롤 표면에 생성된 피팅 결함부위에 소재의 스케일이 끼이고, 그렇게 끼인 스케일이 압연시 롤바이트에서 소재의 표면을 찍어 미세한 선상결함을 만들거나, 혹은 오목하게 패인 롤이 소재를 눌러 볼록하게 올라온 면을 다음 압연롤에서 다시 눌러 만들어진 열연의 미소결함은 후 공정인 소둔산세공정에서 쇼트 볼(shot ball), 브러슁(brushing)에 의해 제거되지 못하고 냉연의 모재인 열연산세표면에 미세한 결함을 유지한 채 냉연을 거친다. 압연롤성 미세결함에 의해 찍힌 표면결함은 열연에서의 폭퍼짐에 의해 사선의 형태를 나타내며, 이는 냉연의 모재인 열연소둔산세판에 있는 다른 표면결함과 구별된다.
실제로 이러한 열연롤성 미세결함에 의해 발생한 미세 표면결함은 2 ~ 3mm 정도 크기의 표면결함으로, 열연코일 혹은 열연소둔산세코일의 표면에서 검출이 곤란하며, 냉연 이후 소둔산세공정의 검사공정에서만 검출되는 결함이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서 압연롤의 결함을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에서 압연롤의 결함에 기인한 열연강판의 결함 형상 및 결함 형태의 일예이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에서 압연롤의 결함에 기인한 열연강판의 결함 형상 및 결함 형태의 다른 예이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 조압연기(20) 또는 사상압연기(30)의 작업롤 중 어느 하나인 열간 압연롤(60)에 결함(61)이 발생한 경우, 이 열간 압연롤(60)에 의해 압연되는 열연판(S)에 열간 압연롤(60)에 발생한 결함(61)에 기인한 결함(D)이 발생한다.
열간 압연롤(60)에 기인하여 판재(S)에 발생한 결함(D)은 열간 압연공정 후일 경우 열연판에, 열간소둔산세공정 후일 경우 열연소둔산세판에, 냉연소둔산세공정 후일 경우 냉연소둔산세판에, 냉연광휘소둔공정 후일 경우 냉연광휘소둔판에 나타난다.
열간 압연롤(60)에 기인하여 판재(S)에 발생한 결함(D)은 특정 형상 및 형태로 나타나며, 각각의 공정을 거치더라도 일정한 형태와 사이즈를 갖는 특징이다.
이러한 결함(D)은 기존의 선상 결함과는 달리 화살표 방향과 같이 압연방향인 판 진행방향에 대해 일정 경사를 가진 결함으로 나타난다. 예를 들면, 사선형 선상 결함(도 3 참조) 또는 갈고리형 사선형 결함(도 4 참조)으로 나타난다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열간 압연롤성 결함 검출장치의 제어블록도이다.
도 5를 참조하면, 열간 압연롤성 결함 검출장치는 표면결함검사부(100), 제어부(110), 표시부(120) 및 저장부(130)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 표면결함검사부(100)(SDD), 표시부(120) 및 저장부(130)가 전기적으로 연결된다.
표면결함검사부(100)는 열간 압연공정 후의 열연판의 표면 결함을 검사하는 제1 표면결함검사부(101)(SDD1), 열연소둔산세공정 후의 열연소둔산세판의 표면 결함을 검사하는 제2 표면결함검사부(102)(SDD2), 냉연소둔산세공정 후의 냉연소둔산세판의 표면 결함을 검사하는 제3 표면결함검사부(103)(SDD3), 냉연광휘소둔공정 후의 냉연광휘소둔판의 표면을 촬영하는 제4 표면결함검사부(104)(SDD4)를 포함할 수 있다.
표면결함검사부(100)는 4개의 표면결함검사부 중에서 적어도 하나의 표면결함검사부를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 표면결함검사부(101-104)는 해당 판재의 표면을 촬영하는 카메라를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 표면결함검사부(101-104)는 상기한 공정들 외에도 다른 공정 후의 판재의 표면을 촬영하는 카메라를 포함할 수 있다. 한편, 제1 내지 제4 표면결함검사부(101-104)는 카메라 외에도 광전센서 등 표면의 결함을 검출 가능한 다양한 센서를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 표면결함검사부(100)에 의해 검사된 표면 결함 검사결과를 이용하여 열간 압연롤의 결함을 판단하고, 결함 판단 결과를 이용하여 결함이 있는 열간 압연롤이 조압연기 혹은 사상압연기의 여러 스탠드 중에서 어느 스탠드인지를 판단한다.
예를 들면, 제어부(110)는 표면결함검사부(100)에 의해 촬영된 표면 영상을 수신하고, 수신된 영상을 분석하여 판재의 결함을 검출하고, 검출된 판재의 결함을 분석하여 그 결함이 열간 압연롤의 결함에 기인한 것인지를 판단하고, 그 결함이 열간 압연롤의 결함으로 인한 결함인 것으로 판단되면, 결함이 있는 열간 압연롤이 조압연기 혹은 사상압연기 중 어느 작업롤인지를 판단한다. 그리고, 제어부(110)는 각각의 판단결과를 표시부(120)에 표시시켜 작업자에게 경고한다.
저장부(130)에는 조압연기와 사상압연기의 각 스탠드별 작업롤 정보가 저장되어 있다. 또한, 저장부(130)에는 열간 압연롤의 결함으로 인해 판재에 발생하는 선상 결함이 판재의 진행방향에 대하여 판재의 판중심축과 이루는 각도정보가 각 스탠드의 작업롤에 대응되게 저장되어 있다.
본 발명의 일실시예는 고온의 스테인레스강 강판을 열간 압연하는 열연공정 압연기스탠드에서 열연 작업롤의 미세한 표면손상과 그로 인한 열연판의 표면손상 및 이를 소재로 사용하는 냉연판의 선상의 미세한 표면결함을 조기에 발견하고, 선제적인 조치를 취함으로써 결함의 미검출에 따른 대량의 표면품질 불량 발생과 이로 인한 손해를 저감하기 위한 방안이다.
본 발명의 일실시예는 열간 사상압연 후 열간압연 코일의 표면 결함을 검사하는 표면결함검사장치(열연SDD), 열연소둔산세코일의 표면결함을 검사하는 표면결함검사장치(HAPL SDD), 냉연소둔산세코일의 표면결함과 광휘소둔코일의 표면결함을 검사하는 표면결함검사장치(냉연 SDD)로 구성되는 각 공정의 표면결함 검사장치에서 열연롤 미세표면결함에 기인하는 냉연표면 결함의 특징인 사선형 선상결함 및 갈고리형 사선형 결함을 검출하고 그 결함으로부터 압연방향에 대해 경사진 결함의 각도를 계산하여 그 각도로부터 롤피로가 발생한 롤을 특정함으로써 열연공정에서 1차적으로 검출하고, 2차적으로 열연소둔산세 공정에서, 최종 3차적으로는 냉연공정 검사에서 결함을 검출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 열간 압연롤 미세표면 결함에 의한 판재 표면 결함의 형태가 사선상 혹은 갈고리형이면, 그 결함은 롤 표면의 탄화물 탈락부위와 같은 미세 표면결함부에 소재의 표면스케일이 치입된 스케일과 소재의 스케일이 접촉할 때 부숴진 스케일이 롤에 눌리면서 모재 표면에 발생한 결함으로 추정할 수 있다.
결함의 형태는 사선을 이루며, 사선의 각도는 후방슬립(Backward slip)과 폭퍼짐의 합의 방향으로 정해진다.
후방슬립(Backward slip)은 다음의 [식 1]에 의해 계산된다.
Figure 112015125183752-pat00001
- [식 1]
여기서, R: 롤의 반지름, 는 접촉각, T는 접촉시간, 접촉장
Figure 112015125183752-pat00003
, Δh는 두께차(hi-hi-1), 압연재의 후진량 lb=Fb/h1, 롤표면에 대한 판의 상대속도의 평균치 vb= 2lb/T 이다.
폭퍼짐(gouse)은 다음의 [식 2]에 의해 계산된다.
폭퍼짐량 = 0.35Δh - [식 2]
결함의 사선 각도 tanθ는 다음의 [식 3]에 의해 계산된다.
아래의 표 1에는 본 발명의 일실시예에서 사상압연기의 스탠드번호, 롤지름, 압연전후 두께, 판재에 발생한 사선형 결함의 경사각도를 나타낸다.
스탠드번호 롤지름[mm] H0[mm] H1[mm] 각도[° ]
F1 700 27 18 5~6
F2 700 18 12.5 4~5
F3 700 12.5 9 3.5~4
F4 700 9 6.7 3~3.5
F5 660 6.7 5 3~3.5
F6 660 5 3.8 2~3
F7 660 3.8 3 2~3
열연롤의 미세표면 결함에 의한 열연강판의 표면 결함은 소재의 표면에 갈고리형 혹은 선상의 오목흠을 남긴다. 결함의 크기가 큰 경우에는 열간 작업 중에 직접 검출이 가능하지만, 작은 경우에는 열연강판을 소둔 산세한 다음에 검출이 가능하며, 매우 작은 경우에는 냉간 압연과 소둔 산세 후에 검출이 가능하다.
열간 압연 중에 직접 검출되는 경우가 가장 바람직하고, 그 다음이 열연소둔 산세 후에 검출이 차선이라 할 수 있으며, 냉연과 소둔 후에 검출이 되면 바람직하지 않은 경우라 할 수 있다.
따라서, 적어도 냉연이전의 열연판 소둔산세 단계에서 열간 압연롤성 미세결함의 검출이 매우 중요하다.
열간 압연롤성 미세결함은 압연롤의 반복하중에 의한 피팅(pitting)으로부터 유발하여 점차 선상의 긴 오목결함으로 발전하는 것으로 추정된다.
이러한 압연롤성 미세표면결함의 시작과 발전 과정으로부터 유발되는 선상형 강판표면의 미세결함의 형태는 초기 단계에서는 갈고리형 혹은 낚시바늘 형태를 가지며, 이후 점차 심해져 직선형으로 발전한다.
최초 갈고리 형태로 두 갈래로 나뉘어 나오던 결함은 점차 한쪽은 늘어나고 깊어지며, 반면 다른 한쪽은 얕아지고 짧아져 소멸되어 결국 한쪽만 남게 되는 특징이 있다.
이러한 결과로부터 조기에 압연롤성 미세결함에 의한 강판 표면결함을 검출함으로써 더 이상 추가적인 압연롤성 미세결함에 의한 강판결함으로의 전사 및 확산을 방지할 수 있다.
스테인레스강의 열간압연에서 작동롤의 표면손상을 원인으로 하여 판재에 전사되는 표면결함은 판재의 양단 엣지부에서 예를 들면, 100~300 mm 위치에 군집형으로 나타난다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 열간 압연롤성 결함 검출방법에 대한 제어흐름도이다.
도 6을 참조하면, 열간 압연롤성 결함 검출방법은 제어부(110)에 의해 수행된다.
열간 압연롤성 결함 검출방법은 공정 별로 판재의 표면을 촬영하는 단계(200)와, 판재의 표면을 촬영한 영상을 분석하여 결함을 검출하는 단계(202)와, 검출된 결함이 판 중심에 대해 대칭형인 사선형 결함 또는 갈고리형 결함인지를 판단하는 단계(204)와, 판 중심에 대해 대칭형인 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이면 열간 압연롤의 결함으로 인한 열간 압연롤성 결함으로 판단하는 단계(206)와, 열간 압연롤성 결함으로 판단되면 압연롤성 결함임을 경고하는 단계(208)와, 열간 압연롤성 결함이면 판단된 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이 압연방향에 대해 경사진 각도를 산출하는 단계(210)와, 산출된 경사각도를 저장부(130)에 저장된 각 압연기의 스탠드 별로 경사각도와 비교하는 단계(212)와, 비교결과에 따라 경사각도가 일치하는 해당 압연기의 해당 스탠드를 찾는 단계(214)와, 찾은 해당 압연기의 해당 스탠드의 작업롤을 결함을 가진 압연롤로 판단하는 단계(218)와, 결함을 가진 압연롤을 경고하는 단계(218)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 열연판 검사공정, 열연소둔산세판 검사공정 및 냉연판 검사공정에서 판 중심에 대해 대칭형인 사선형 혹은 갈고리형 표면결함이 검출되면, 이 결함을 열간 압연롤 결함에 의한 결함으로 판단하고, 그 결함의 경사각도를 측정하여 각 압연기의 여러 스탠드 중에서 열간 압연롤 결함이 있는 스탠드의 작동롤을 추정한다.
열간 압연롤 표면손상에 기인하는 강판의 표면결함은 해당롤의 지름과 압연두께에 따라 주기성을 갖는다. 예를 들어 7개의 스탠드로 이루어진 열간 사상압연기의 F7의 롤지름이 660mm라고 하면, πD7 = 3.1415 * 660mm = 207,3mm 의 주기로 반복해서 결함이 나타난다.
그러나 F1의 경우, 롤지름이 700mm라 하면 주기는 πD1 = 3.1415 * 700 mm * 18/3=13,194mm 주기로 결함이 반복된다.
그러나, 이러한 압연롤성 결함의 특징인 주기를 검출하기 어려운 미세결함인 경우, 실험 결과 최종 냉연제품에서 검출되는 결함의 형태가 백색 사선형이며, 갈고리형의 형태를 가진 군집형 결함이며, 압연판의 중심부에 대해 대칭인 구조를 가지는 특징를 가진 결함인 것으로 밝혀졌다.
그런데, 이러한 냉연판 최종 제품에서 관찰된 결함은 냉연판의 모재에서 검출되는 결함과 형태가 일치하며, 크기만 축소되는 것으로 조사되었다.
또한, 결함의 경사각은 열연 사상압연기 스탠드의 압연롤의 표면결함과 그에 따른 스케일의 치입, 파손 따른 결함과 상관이 있는 것으로 조사되었다.
열간 압연의 압연롤 결함은 압연롤 표면의 탄화물 탈락 등에 의한 피팅성 곰보흠으로부터 발달하기 시작하여 압연롤의 몸통방향으로 선상의 크랙 형태로 번져간다. 이렇게 손상을 입은 롤 균열부에 모재의 스케일이 끼이게 되고, 틈새에 끼인 스케일이 압연하는 모재의 표면에 붙어있는 스케일을 누르면, 눌리거나 깨진 스케일이 롤 뒤로 밀리면서 압연재 표면에 갈고리 모양의 흔적을 남기며, 판의 중심부 쪽에 비해 엣지 쪽으로의 구속을 덜 받기 때문에 깨진 스케일이 양분되어 밀린다.
열연판재에 전사된 결함은 냉간 압연에서 결함 형태는 거의 그대로 유지하며, 길이만 작아지는 형태로 변해간다.
따라서, 열간 압연공정의 표면결함검사장치(SDD)에서 비록 결함이 검출되지 않았을 경우에는, 열연산세공정의 표면결함검사장치(SDD)에서, 열연산세공정의 표면결함검사장치(SDD)에서 검출되지 않았을 경우에는 최종 냉연제품 검사단계의 표면결함검사장치(SDD)에서 결함의 특징 및 형태로부터 열간 압연롤성 결함이 검출되며, 결함의 각도로부터 해당 압연스탠드의 작동롤의 추정이 가능하다.
스케일이 양분되는 각도는 사상압연 마무리스탠드의 압하 배분과 관계가 있으며, 따라서 판에 전사된 형태로부터 결함을 유발한 스탠드의 작동롤을 찾아낼 수 있다.
아래의 표 2에는 STS304 27t bar를 3.0t로 압연하는 패스스케쥴에서, 롤피로흠의 발생에 의한 스탠드별 SDD상의 사선의 각도를 나타내었다.
스탠드번호 롤지름[mm] H0[mm] H1[mm] 각도[° ]
F1 700 27 18.0 5.0
F2 700 18.0 12.5 5.0
F3 700 12.5 9 4.0
F4 700 9 6.7 3.5
F5 660 6.7 5.0 3.5
F6 660 5.0 3.8 3.0
F7 660 3.8 3.0 3.0
아래의 표 3에는 STS304 27t bar를 2.7t로 압연하는 패스 스케쥴에서, 롤 피로흠의 발생에 의한 스탠드 별 SDD 상의 사선의 각도를 나타내었다.
스탠드번호 H0[mm] H1[mm] 각도[[° ]
F1 27 17.0 6.0
F2 17.0 11.5 5.5
F3 11.5 8.0 4.5
F4 8.0 5.8 4.0
F5 5.8 4.3 4.0
F6 4.3 3.3 3.5
F7 3.3 2.7 3.5
본 발명의 일실시예는 스테인레스강판의 열간압연공정에서 열연 작업롤의 미세표면결함에 의한 열연강판의 표면결함과 그로 인해 유발되는 냉연재의 선상 미세표면 결함을 조기에 검출하고, 이를 유발한 열간 압연롤을 정확히 찾아냄으로써 더 이상의 열간 압연롤성 결함이 발생하지 않도록 예방한다.
[적용예 1]
아래의 표 4에는 STS304 27tx 1253mm폭 사이즈의 bar를 3.0t 두께로 압연하는 패스스케쥴에서 F1스탠드에서 발생한 열연롤성 결함 발생시 열연 SDD, HAPL SDD, 냉연 SDD에서의 미세 선상 결함 경사각을 나타내었다.
스탠드번호 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 열연
SDD		 HAPL
SDD		 냉연
SDD
두께[mm] 18 12.5 9 6.7 5 3.8 3.0
롤피로발생스탠드 ○ × × × × × ×
사선 결함 경사각
[° ]		 - - 5.5
○: 발생, ×: 미발생
[적용예 2]
아래의 표 5에는 STS304 27tx 1253mm폭 사이즈bar를 3.0t 두께로 압연하는 패스스케쥴에서 F4스탠드에서 발생한 열연롤성 결함 발생시 열연 SDD, HAPL SDD, 냉연 SDD에서의 미세 선상 결함 경사각을 나타내었다.
스탠드번호 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 열연
SDD		 HAPL
SDD		 냉연
SDD
두께[mm] 18 12.5 9 6.7 5 3.8 3.0
롤피로발생스탠드 × × × ○ × × ×
사선 결함 경사각
[° ]		 - 3.5 3.5
○: 발생, ×: 미발생
100 : 표면결함검사장치 110 : 제어부
120 : 표시부 130 : 저장부

Claims (6)

  1. 판재의 표면을 촬영하고,
    상기 촬영한 영상을 분석하여 상기 판재 표면의 결함을 검출하고,
    상기 검출된 결함의 형태가 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이면, 상기 검출된 결함을 열간 압연롤성 결함으로 판단하고,
    상기 열간 압연롤성 결함 판단에서, 상기 검출된 결함이 상기 판재의 양단 엣지부 일측 혹은 양측에 군집형으로 판 진행방향에 대해 사선형 혹은 갈고리형의 형태를 가지거나, 상기 형태를 가진 결함군들이 판 중심부에 대해 판폭으로 대칭으로 존재하면, 상기 검출된 결함을 상기 열간 압연롤성 결함으로 판단하는 열간 압연롤성 결함 검출방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열간 압연롤성 결함 판단에서, 상기 형태를 가진 결함군들이 미리 설정된 길이의 피치를 가지면, 상기 검출된 결함을 상기 열간 압연롤성 결함으로 판단하는 열간 압연롤성 결함 검출방법.
  4. 판재의 표면을 촬영하고,
    상기 촬영한 영상을 분석하여 상기 판재 표면의 결함을 검출하고,
    상기 검출된 결함의 형태가 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이면, 상기 검출된 결함을 열간 압연롤성 결함으로 판단하고,
    상기 열간 압연롤성 결함 판단에서, 상기 검출된 결함이 상기 판재의 판 중앙부에 군집형으로 판 진행방향에 대해 사선형 혹은 갈고리형의 형태를 가지거나, 상기 형태를 가진 결함군들이 존재하고, 상기 결함군들이 미리 설정된 피치를 가지면, 상기 검출된 결함을 상기 열간 압연롤성 결함으로 판단하는 열간 압연롤성 결함 검출방법.
  5. 판재의 표면을 촬영하고,
    상기 촬영한 영상을 분석하여 상기 판재 표면의 결함을 검출하고,
    상기 검출된 결함의 형태가 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이면, 상기 검출된 결함을 열간 압연롤성 결함으로 판단하고,
    상기 검출된 결함이 상기 열간 압연롤성 결함으로 판단되면, 상기 사선형 결함 또는 갈고리형 결함이 판 진행방향에 대해 경사진 각도를 산출하고, 상기 산출된 경사각도를 미리 저장된 각 압연기의 스탠드 경사각도와 비교하고, 상기 비교결과에 따라 경사각도가 일치하는 압연기 스탠드를 찾고, 상기 찾은 압연기 스탠드의 작업롤을 결함을 가진 압연롤로 판단하는 열간 압연롤성 결함 검출방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 판재 표면의 결함을 촬영하는 것은, 열간 압연공정, 열연소둔산세공정 및 냉연공정 중 적어도 하나의 공정 후 수행하는 열간 압연롤성 결함 검출방법.
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