KR20030046244A

KR20030046244A - 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치

Info

Publication number: KR20030046244A
Application number: KR1020010076721A
Authority: KR
Inventors: 박내학; 최판수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-12
Also published as: KR100838722B1

Abstract

본 발명은 종래 작업자의 목측에 의하여 수행되던 스트립표면의 롤마크 또는 스케일성 결함부검사를 자동화시켜서 시각적, 청각적으로 경고신호를 출력하여 적절한 조치를 신속하게 취할 수 있도록 함으로써 불량제품의 발생을 감소시킬 수 있는 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치는, 열간압연공정에서 생산되는 스트립코일(6)의 표면상에 발생되는 결함부를 감지하고 표면결함발생상태를 작업자에게 통보하여 주기 위한 장치에 있어서, 이동하는 스트립(6)의 표면상태를 영상정보로 변환하여 출력하기 위한 표면흠탐상기(7)와, 상기 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 스트립(6)의 표면에 형성된 롤마크성결함부와 스케일성결함부를 검출하고 내장된 프로그램에 따라서 스트립(6)의 표면상태를 판단하여 경고용 메시지파일을 생성, 출력하기 위한 제어용서버(9)와, 상기 제어용서버(9)로부터 결함부관련 경고용 메시지파일이 입력되면 모니터 및 스피커를 통하여 작업자에게 통보하고 운전자가 수행한 조치를 입력하면 이것을 확인하고 메시지파일을 삭제하는 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)를 포함한다.

Description

열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치{Device for detecting the defects on the strip surface}

일반적으로 열연공정은 연속주조기(1)로부터 공급받은 소재(슬라브)를 가열로(2) 장치에서 압연에 적당한 온도로 재가열하여 추출한 후, 조압연기(3)에서 폭압연 및 두께압연을 실시하고, 마무리압연기(4)에서 수요자가 원하는 두께의 제품으로 최종 두께압연을 실시한 후에, 권취기(5)에서 압연된 스트립을 코일(Coil) 형태로 권취하며, 스트립의 표면을 작업자가 목측에 의하여 수행한 후에 표면흠이 없으면 작업을 종료하고, 이상이 발견되면 표면흠의 생성원인이 되는 물질의 제거 또는 제어조건의 변경등과 같은 필요한 조치를 가열로(2), 조압연기(3), 마무리압연기(4)(또는 사상압연기)등에 수행한 후에 작업을 완료한다.

이러한 열(간압)연공정에서 제품결함에 대한 검사과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 가열로(2)에서 추출된 압연소재는 통상 1100∼1200℃의 고온에서 작업이 진행되기 때문에 스케일(scale)이라는 표면결함과 함께, 조압연기(3), 사상압연기(5) 등을 통과하면서 치입되는 이물질로 인하여 손상된 롤에 의하여 압연롤마크발생 또는 통판성불량등과 같은 불량제품이 발생되고 있다. 이러한 결함에 의하여스트립 코일은 수요자의 사용용도와 표면결함의 발생정도에 따라서 정상적인 제품으로 판매되거나 또는 헐값의 주문외 제품이 되기도 한다.

상기와 같은 스트립표면상의 결함은 열연공장의 특성상, 한 번 발생되면 전공정에 걸쳐서 연속적으로 발생되기 때문에 제품의 품질향상에 막대한 악영향을 끼치고 있는 형편이다. 이러한 제품결함의 발생을 방지하기 위하여 종래에는 중간검사반을 두어서 표면결함의 발생 및 발생된 표면결함의 심각성을 검사하고 있다.

중간검사반에서는 작업자가 목측에 의하여 검사한 결과 심각한 스케일성 표면결함이 발생되면 마무리압연작업반에서는 압연소재의 압연온도를 낮추고, 압연롤의 냉각계통에 대하여 점검작업을 수행한다. 또한 스케일성결함을 제거하는 디스케일링(Descaling) 장치등의 압력과 노즐(Nozzle) 상태등을 점검한 후에 다음 작업을 진행한다. 또한 롤마크성 표면결함이 발생되면, 압연중 사용된 압연롤의 상세 점검 및 교체등의 필요한 조치를 취하게 된다.

그러나 이러한 표면검사는 중간검사를 하는 작업자의 숙련도에 따라서 결함을 인식하기 까지 많은 시간차가 발생되고, 중간검사는 전장검사가 아니라 최종부의 3∼4m 정도의 샘플검사를 실시하므로 신뢰도가 매우 낮아서 정확하고 신속한 결함의 검사가 어려운 형편이다.

또한 상기와 같은 일련의 조치들은 중간검사반에서 제품표면결함의 검출이 가능한 경우에만 해당되며, 결함검출에 실패하여 최종작업공정인 조질압연공정에서 발견되는 경우에 연속작업의 특성상 이미 많은 양의 스트립코일이 압연된 상태이므로 대량불량이 발생되는 문제점이 있었다.

더욱이 열간압연공정에서 발생된 표면결함의 검색이 실패하여 정상적인 제품으로 출고된 경우에 수요자의 클레임을 유발하게 되며 공장에서의 가공시에 설비고장 및 공정정지를 유발하여 사업상 막대한 지장을 초래하게 되며, 결과적으로 사회적손실을 초래한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 열간압연공정시에 스트립의 표면상을 탐색하고, 탐색된 표면데이터를 참고하여 표면에 형성된 결함이 치명적인 결함인가를 판단하여 작업자에게 시각적, 청각적수단을 통하여 통보함으로서 결함부의 발생에 즉각 필요한 조치를 취할 수 있도록 하는 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제품의 품질불량을 미연에 방지함으로서 수요자의 불만을 감소시키고, 신뢰성있는 제품을 제공할 수 있는 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 열간압연에 의한 스트립강판 제조공정의 개략도,

도 2는 본 발명에 의한 검색장치의 설치상태 개략도,

도 3은 본 발명에 의한 압연공정에서의 탐상상태를 나타내는 플로우차트,

도 4는 본 발명에 의한 주기성판단상태를 설명하는 플로우차트,

도 5는 열연스트립강판의 표면에 발생되는 롤마크흠의 분포상태도,

도 6은 스케일성결함분류에 따른 치명성정도를 나타내는 분포도,

도 7은 롤마크성결함의 결함분포도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 연속주조기 2 : 가열로

3 : 조압연기 4 : 마무리압연기

5 : 권취기 6 : 스트립

7 : 표면흠탐상기 8 : 마무리압연용PC

9 : 제어용서버 10: 중간검사용PC

51-66: 표면결함부 L1-L7: 검색 범위

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치는, 열간압연공정에서 생산되는 스트립코일의 표면상에 발생되는 결함부를 감지하고 표면결함발생상태를 작업자에게 통보하여 주기 위한 장치에 있어서, 이동하는 스트립의 표면상태를 영상정보로 변환하여 출력하기 위한 표면흠탐상기와, 상기 표면흠탐상기로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 스트립의 표면에 형성된 롤마크성결함부와 스케일성결함부를 검출하고 내장된 프로그램에 따라서 스트립의 표면상태를 판단하여 경고용 메시지파일을 생성, 출력하기 위한 제어용서버와, 상기 제어용서버로부터 결함부관련 경고용 메시지파일이 입력되면 모니터 및 스피커를 통하여 작업자에게 통보하고 운전자가 수행한 조치를 입력하면 이것을 확인하고 메시지파일을 삭제하는 마무리압연용PC와 중간검사용PC를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참고하면, 본 발명에 의한 표면흠탐상기(7)(Surface Defect Detector)가 종래 마무리압연기(4)와 권취기(5)의 사이를 통과하는 스트립(6)의 표면을 검출할 수 있도록 소정의 위치에 설치된다. 설치위치는 스트립(6)의 표면을 용이하게 인식할 수 있으며 스트립의 진행에 방해되지 않는 위치이다. 스트립(6) 표면과의 거리는 사용되는 표면흠탐상기(7)의 성능에 따라서 가변될 수 있다.

상기 표면흠탐상기(7)는 스트립(6) 표면의 결함을 판단하기 위하여 프로그램이 내장된 제어용서버(9)와 연결되어서 표면흠탐상기(7)에서 출력되는 신호를 전송한다. 상기 제어용서버(9)는 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)와 상호연동될 수 있도록 케이블을 통하여 네트웍으로 연결된다. 상기 마무리압연용PC(8)와 제어용서버(9)와 중간검사용PC(10)들은 모두 모니터와 사운드카드를 내장하고 있으며 일반적인 개인용컴퓨터와 동일한 구성을 가진다. 또한 상기 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)들은 마무리작업반 및 중간검사 작업반의 작업자들에게 경고메시지를 출력한다.

상기 표면흠탐상기(7)는 열연 스트립(6)의 표면상태를 검출하기 위한 것으로서, 표면상태를 동영상으로 변환하여 실시간으로 출력한다. 출력된 동영상정보는 제어용서버(9)에 입력되어서 저장된다. 이렇게 저장된 정보를 이용하여 결함상태를 판단한다.

제어용서버(9)에서는 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상신호를 처리하여 모니터화면상에 출력한다. 작업자는 출력상태를 감시하고 있다가 표면결함상태를 인식할 수 있다. 또한 제어용서버(9)는 동시에 내장되어 있는 프로그램을 이용하여 스트립(6) 표면의 결함부에 대한 결함의 정도를 판단한다. 결함상태를 판단하기 위한 판단알고리즘의 일례가 후에 설명된다.

상기 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)들은 작업장에 인접하여 설치되어서 작업자들에게 스트립(6)의 결함상태를 통보하고 적절한 조치를 취하도록 지시하는데 사용된다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 검사장치의 작동상태 및 표면흠결함판단상태를 도 3 및 도 4의 플로우차트를 참고하여 설명한다.

제어용서버(9)에서는 정상적인 압연작업을 실시하는 단계(S1)에서 표면흠탐상기(7)로부터 스트립(6)의 표면의 영상정보를 입력받으며(S2), 이것을 이용하여 1차적으로 결함순서(Ri)와 결함길이(Rj)와 결함폭(Wj)등의 위치정보를 제어용서버(9)의 저장장치에 기록한다(S3). 이 정보는 롤마크성 및 스케일성 결함을 검출하는데 사용된다. 표면흠탐상기(7)에 의하여 수행되는 영상정보는 일정구간에 걸쳐서 수행된다.

제어용서버(9)에서는 상기와 같이 기록되는 스트립(6)의 표면정보를 이용하여 검사를 수행한다. 이 때 롤마크성결함이 최초로 검색되면(S4), 제어용서버(9)에서는 이것이 주기성을 가지고 반복되는가 아닌가를 판단하기 위하여 주기성검사를 수행한다(S5). 주기성검사에 대하여 후에 상술된다.

주기성결함검사결과 주기성이 있으면(S8), 결함발생에 대한 정보를 포함하는 메시지파일(TXT파일)을 생성한다(S9).

만일 주기성검사결과 주기성이 없으면(S6), 스케일성결함검사를 수행한다(S7). 스케일성검사결과 결함이 발견되지 않으면 제어용서버(9)는 검사를 종료하고 대기상태를 유지하다가 다음 정상압연작업이 실시되면 표면흠탐상기(7)를 이용하여 결함검출을 수행한다(S2).

스케일성결함검사결과 주기성이 있으면, 결함발생에 대한 정보를 포함하는 메시지파일(TXT파일)을 생성한다(S9). 상기와 같이 메시지파일이 작성되는 경우는, 먼저 롤마크성결함을 검사하고 스케일성결함을 검사하여 롤마크성결함이 주기성을 가지거나 스케일성결함이 발견되는 경우이다.

상기와 같이 결함검사에 의하여 롤마크성 또는 스케일성결함이 발견되면, 제어용서버(9)는 생성된 메시지파일을 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)로 전송한다(S10). 상기 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)에 전송이 완료되면(S11), 제어용서버(9)는 생성된 메시지파일을 삭제한다(S12). 상기와 같은 과정은 제어용서버(9)에서 수행되는 과정이다. 상기와 같은 메시지파일의 전송은 선택적으로 수행될 수 있다.

한편, 결함이 발견되었다는 메시지를 전송받은 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)에서는 메시지파일의 전송을 확인한 후에(S13, S14), 메시지파일의 내용에 따라서 작업자들에게 메시지 및 음성을 출력한다(S15). 메시지는 각각의 PC(8,10)에 연결되어 있는 모니터화면을 통하여 출력되며, 음성은 사운드카드에 연결된 스피커를 통하여 출력된다. 메시지화면의 일례를 들면 현재 작업완료된 스트립코일에서 롤마크성결함 또는 스케일성결함이 발견되었다는 내용을 포함하는 것이다. 또한 스피커를 통한 음성출력도 동일한 내용이 될 수 있다.

상기와 같이. 메시지와 음성출력후에 마무리압연용PC(8)와 중간검사용PC(10)는 대기상태를 유지한다. 이러한 대기상태에서 메시지와 음성출력을 보고 들은 작업자, 사상압연 운전자 및/또는 중간검사 검사자는 결함발견결과를 직접 확인하고 제품을 분리수거하거나 또는 롤마크결함이나 스케일성결함을 발생시키는 원인을 제거하고(S16) 제거결과를 마무리압연용PC(8) 또는 중간검사용PC(10)에 입력시킨다(S17).

상기와 같이 입력되면 마무리압연용PC(8) 또는 중간검사용PC(10)에서는 결함에 관련된 메시지파일을 삭제하여 결함검사작업을 완료한다(S18). 삭제작업후에 다시 새로운 결함발견메시지파일이 제어용서버(9)로부터 전송되는 가를 확인하도록 대기상태를 유지한다.

도 4 및 도 5를 참고하여 롤마크성결함의 주기성판단로직을 설명한다. 하기에서 길이방향으로 일정한 범위는 사용중인 최종 마무리 압연롤의 1회전 후에 재발생할 수 있는 롤마크의 길이오차범위를 의미하는 것으로서, 도 5의 L1-L7이 해당된다.

주기성판단은 먼저 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상정보데이터를 이용하여, 제어용서버(9)에서 주기성판단위치에 검출된 결함부의 존재를 확인하고(S51), 동일라인 또는 소정의 폭을 가진 라인범위안에 검출된 결함부를 확인하고(S52), 결함수가 3개 이상이 되는 가를 판단하여(S53) 3개 이상이 되면 주기성을 가진 결함부로 판단하여 롤마크성 결함부(S8; 도 3의 S8과 동일함)로 인식하는 것이다.

상기와 같은 판단과정을 도 5의 구체적인 결함부의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 최초 롤마크성결함부(51)가 확인되면(S4; 도 3의 S4와 동일함), 확인된 첫 번 째 결함부(51)로부터 길이방향으로 일정한 범위(2000±100mm)내에 존재하는 결함부를 대상으로 하여 10회 연속하여 범위내에 결함부를 전부 확인(S51)하여, 결함부가 없으면 다음 결함부(52)(N번 째)를 확인(S5-1)하고, 결함부(51)가 있으면 각 결함부중 최초 결함부(51)와 동일라인(±200mm 이내: D1)에 있는 결함부(58,60,65)을 확인한다(S52). 만일 결함부가 없으면 다음 결함부(52)를 확인(S5-1)하고, 결함부가 있으면 상기 길이방향의 범위(L1-17)안에 있는 결함(51,58,60,65)의 숫가 몇 개인가를 판단(S53)한다. 갯수가 3개 이상이면 주기성이 있는 것으로 판단(S8)하고 도 3에서 설명된 것과 같이 진행된다. 3개 미만이면 다음 결함부(52)를 확인하여(S5-1) 최초와 동일한 방식으로 연속확인하다가 최종 결함(Ai)까지 연속성이 없으면 주기성이 없는 것으로 판단(S6)한다. 상기 단계 S54-S56은 상기 단계 S51-S53과 동일한 과정이다. 상기와 같이 하여 롤마크성 결함부에 대한 판단이 수행된 후에 메시지파일을 작성한다. 상기 구체예에 있어서, 스트립(6)의 폭은 2000mm 내외의 크기를 갖는 것을 기준으로 하였으며, 폭의 크기가 다른 경우에는 다른 범위등의 크기가 변경될 수 있다.

한편 스케일성 결함부는 주로 군집을 이루어 발생되므로, 통상적으로 스케일성 결함발생면적을 비교하여 치명적인 스케일성결함을 판단한다. 이러한 면적판단을 위하여 두가지 면적이 사용된다. 하나는 표면흠탐상기(7)의 카메라장치에서 인식된 스케일성결함부가 차지하는 면적(K1)이고 다른 하나는 제어용서버(9)의 내부처리프로그램으로부터 계산된 스케일성결함부가 차지하는 면적(K2)이다. 각각의 면적은 PC에서의 면적을 표시하는 픽셀(Pixel) 단위로 표시된다. 이렇게 표시되는 각각의 면적이 소정치와 비교하여 이것을 초과하면 스케일성결함부로 판단하게 되는 것이다. 상기 소정치는 면적 K1, K2에 대하여 각각 설정될 수 있으며, 예를 들면 스케일성결함부가 치명적인 결함으로 판단되는 값이 된다.

상기와 같이 롤마크성결함부 또는 스케일성결함부가 생성된 것으로 판단되면, 사상압연운전자 또는 중간검사 검사자가 이것을 인식할 수 있도록 마무리압연용PC(8) 또는 중간검사용PC(10)의 모니터화면에 메시지를 출력한다. 또한 작업자들이 다른 작업으로 인식하지 못하는 것을 방지하기 위하여 스피커를 통하여 청각적으로 경보를 발생시킨다.

도 6은 표면흠탐상기(7)에서 발견된 스케일성 결함부를 작업자가 확인하였을 때 그 치명성 정도와 검출면적을 비교한 것으로서, 치명적인 결함으로 분류되는 항목(6번)이 대부분 픽셀의 크기가 "56034" 보다 큰 범위에 있는 것을 알 수 있다. 이것을 시스템내부처리기준으로 검출하였을 때 "614" 픽셀 이상임을 확인할 수 있으며, 상기 픽셀의 범위 이상에 속하는 결함부를 검출하였을 때 메시지파일을 작성하도록 구성할 수 있다. 물론 상기 픽셀의 범위는 스트립(6)의 폭 및 단위범위에 따라서 변경될 수 있다.

도 7은 마크성결함부의 탐상수에 따른 확인 결과를 도시한 것으로서, 결함으로 판정될 확률이 나타나 있다. 통상 롤마크결함부의 갯수가 3개 이상이면 90% 이상이 결함부로 나타나고 있음을 알 수 있다. 실제로 이러한 수치들은 상기 구체예에 대하여 적용된 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면 열연공정에서 롤마크성 결함 및 스케일성 결함발생시에 종래 검사공정과 조질압연공정에서의 늦은 인지로 인하여 발생되는 제품불량을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

열간압연공정에서 생산되는 스트립코일(6)의 표면상에 발생되는 결함부를 감지하고 표면상태를 작업자에게 통보하여 주기 위한 장치에 있어서,

이동하는 스트립(6)의 표면상태를 영상정보로 변환하여 출력하기 위한 표면흠탐상기(7)와, 상기 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 스트립(6)의 표면에 형성된 롤마크성결함부와 스케일성결함부를 검출하고 내장된 프로그램에 의하여 스트립(6)의 표면상태를 판단하고 결함발생검출시에 메시지파일을 생성, 출력하기 위한 제어용서버(9)와, 그리고 상기 제어용서버(9)로부터 결함부관련메시지파일이 입력되면 모니터 및 스피커를 통하여 작업자에게 통보하고 운전자가 수행한 조치를 입력하면 이것을 확인하고 메시지파일을 삭제하는 PC들(8,10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치.
제1항에 있어서,

상기 표면흠탐상기(7)로부터 제어용서버(9)로 입력되는 영상정보가, 결함순서(Ri)와 결함길이(Rj)와 결함폭(Wj)등의 위치정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치.
제1항에 있어서,

상기 롤마크성결함부의 검출이, 먼저 표면흠탐상기(7)로부터 입력되는 영상정보데이터를 이용하여, 제어용서버(9)에서 주기성판단위치에 검출된 결함부의 존재를 확인하고, 동일라인 또는 소정의 폭을 가진 라인범위안에 검출된 결함부를 확인하고, 결함수가 3개 이상이 되는 가를 판단하여 3개 이상이 되면 주기성을 가진 결함부로 판단하여 롤마크성 결함부로 인식하는 것을 특징으로 하는 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치.
제1항에 있어서,

상기 스케일성결함부의 검출이, 표면흠탐상기(7)의 카메라장치에서 인식된 스케일성결함부가 차지하는 면적(K1)이나 제어용서버(9)의 내부처리프로그램으로부터 계산된 스케일성결함부가 차지하는 면적(K2)과 스케일성 결함부가 발생되는 임계치로 설정된 기준값과 비교하여 판단하는 것을 특징으로 하는 열간압연공정에서의 스트립표면 결함부 검색장치.