KR20030046267A

KR20030046267A - 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템

Info

Publication number: KR20030046267A
Application number: KR1020010076745A
Authority: KR
Inventors: 김문섭; 홍성국
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-12
Also published as: KR100838724B1

Abstract

본 발명은 산세라인의 각 공정에서 발생하는 스트립표면상의 롤마크결함을 실시간으로 검출하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 산세라인의 각공정에서 산세탱크로 이동하는 스트립표면에 롤마크에 의한 표면결함발생시에 결함을 자동으로 검출하고 결함위치를 작업자에게 통지함으로서 신속하게 복구조치를 시행하여 제품의 추가적인 결함발생을 감소시킬 수 있는 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템은, 산세공정에 사용되는 텐션메타롤(21)과 산세탱크(23) 사이에 설치되어서 이동하는 스트립(11)의 표면에 생성된 롤마크를 검출하기 위한 표면흠탐상기(43)와, 상기 표면흠탐상기(43)로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 롤마크흠을 판독하여 결함발생위치를 검사자에게 출력하고 또한 흠발생설비의 제어, 작업자의 개입사항을 처리하기 위한 서버컴퓨터(49-1)와, 상기 서버컴퓨터(49-1)로부터 출력되는 롤마크흠관련정보를 표시하기 위하여 검사실과 출측운전실에 설치되는 한 쌍의 온라인 모니터(49-3,49-5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템{System for detecting the roll mark defect on strip surface of acid washed steel}

일반적으로 열간압연공정에서 생상된 열연스트립(11)을 소재로 하여 그 부가가치를 향상시키기 위해 강산을 이용하여 스트립(11)의 외부를 세척함으로서 고급강으로 만드는 산세강판 생산라인은 통상 열연공정의 최종 라인에 위치하여 다수의 고무(Rubber)로 제조된 텐션메타롤(21)과 강철(Steel)로 제조된 롤을 포함하는 스킨패스밀과 스케일브레커(17,19)등을 포함하며, 고급제품을 생산하게 된다.

상기와 같은 종래 산세라인의 작업공정을 도 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다. 압연작업이 시작되면 선행 스트립(11-1)을 저속으로 진행시키는 상태에서 후행 스트립(11-3)을 페이오프릴(미도시됨)에 장착하고 레벨라롤(미도시됨)을 통과시킨 후에, 스트립(11-3)의 선단부가 용접기(15)에 진입하면 핀치톱 롤(미도시)을 상승시키고, 작업은 계속 진행하여 용접기(15)에서 용접이 완료되면 스트립 라인의 스피드를 정상 상태까지 상승시키게 된다.

상기 작업후에 후행 스트립(11-3)은 선행 스트립(11-1)과 용접된 상태에서 선행 스트립(11-1)을 따라서 진행하며, 동작업에 의하여 후행 스트립(11-3)이 스킨패스밀(17)의 롤을 통과하고, 스케일브레커(19)를 통과한 후, 산세탱크(23)(Pickling Tank)로 진입하여 산세(酸洗)되고, 린싱탱크(25)(Rinsing Tank)에서 세척된 후에 핫드라이어(27)(Hot Drier)에서 표면이 건조된다. 그후에 스트립(11)을 표면흠탐상기(29)를 통과시키며 흠을 검출하며, 흠이 검출되지 않으면 스트립(11)을 권취기(31)로 진입시켜 권취작업을 수행하고, 권취작업이 완료되면 종료된다. 그러나 흠이 검출되면 라인스피드를 저속으로 다운시키면서 진행중인 스트립(11)은 계속 권취기(31)로 진입시켜 권취작업을 실행하고, 표면흠탐상기(29)의 촬영결과를 통하여 나타난 흠의 발생위치를 작업자가 유추하여 확인 및 제거작업을 실시한다. 제거작업이 완료되면 라인스피드를 다시 정상으로 상숭시키고, 권취작업이 완료될 때 까지 작업하여 권취작업이 완료되면 1개의 스트립코일(11)에 대한 작업이 완료된다.

상기와 같이 산세라인에서는 선행 스트립(11-1)과 후행 스트립(11-3)을 용접기(15)를 이용하여 용접하면서 라인의 정지없이 연속적으로 산세탱크(23)를 통과시켜 스트립(11)의 표면을 매우 미려하게 산세시켜 권취기(31)에서 두루마리형태의 산세강판으로 만듦으로서 작업을 완료한다.

그러나 상기와 같이 산세공정에서 발생되는 표면흠은 일반적으로 스킨패스밀(17)과 스케일브레커(19) 또는 압축설비인 핀치롤 및 레벨라롤(미도시됨)등에서 많이 발생되는 강철롤마크와, 장력을 조정하는 각종 고무로 제작된 텐션메타롤(21) 등에서 발생되는 고무롤마크, 텐션메타롤(21)의 표면에 작은 강철 칩(chip)이나 기타 이물질이 치입되어 발생되는 이물결함등에 의하여 주로 발생된다.

이러한 결함중에서 산세라인 공정결함의 약 절반을 차지할 정도로 발생빈도가 높은 강철롤마크성 결함, 특히 평탄도를 교정하는 스킨패스밀(17)에서 압하를 줄 때 나타나는 롤마크성 결함은 스킨패스밀(17)의 롤표면에 스케일(scale)이나 다른 이물질이 치입되면서 발생되는 결함으로서 깊이를 동반하며 다양한 형태의 면적성도 갖고 있어 발생시에는 매우 치명적인 결함으로 분류되어서 산세제품의 등급판정에 심각한 악영향을 끼치고 있다.

이러한 결함이 산세탱크(23)를 통과하는 과정에서 강산인 산세액에 의해 스트립(11)과 롤마크가 모두 산세되어, 스트립(11) 표면이 미려하게 되므로, 산세 스트립(11)과 롤마크성 결함 사이에 조도차이가 거의 없어서 검사자가 육안으로 식별하는 것이 불가능하다. 또한 검출대상강판의 조도 차이를 이용하여 흠을 검출하는 알고리즘으로 작용하는 표면흠탐상기(29)의 특성상 롤마크를 검출하지 못하는 문제점이 있었다.

이렇게 롤마크를 발견하지 못하고 최종 수요자에게 인도되면 수요자로부터 불만제기의 비중이 높고 납기 적중률 하락 및 산세제품의 품질저하등의 문제점이발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 산세라인 자공정 결함중 절반이상을 차지하는 강철롤마크가 산세라인을 통과하기 전에 가장 선명하게 나타나는 위치인 산세탱크 인입전에 상기 롤마크결함을 검출할 수 있는 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 산세제품의 품질을 향상시키고 수요자의 불만제기를 감소시킬 수 있으며 납기적중률이 높은 제품을 생산하는데 도움이 되는 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 사용되는 산세강판 제조공정의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 탐상기가 위치한 산세강판 제조공정의 개략적인 구성도,

도 3은 도 2의 A부의 부분확대사시도,

도 4는 본 발명에 의한 검출시스템의 구성도,

도 5는 본 발명에 의한 산세강판 제조공정을 나타내는 플로우차트,

도 6은 본 발명의 검출시스템에서 홈검출후 위치판단 및 조치상태를 나타내는 플로우차트,

도 7은 스트립에 발생한 흠의 피치에 따른 흠발생위치도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

11: 스트립 11-1,11-3: 선,후행스트립

15: 용접기 17: 스킨패스밀

19: 스케일브레커 21: 텐션메타롤

23: 산세탱크 25: 린싱탱크

27: 핫드라이어 29: 표면흠탐상기

31: 권취기 41: 전방텐션롤

43: 롤마크검출용 SDD 45: 후방텐션롤

47: 스프레이노즐 49: 서버룸

49-1: 서버컴퓨터 49-3,49-5: 온라인모니터

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템은, 산세공정에 사용되는 텐션메타롤과 산세탱크 사이에 설치되어서 이동하는 스트립의 표면에 생성된 롤마크를 검출하기 위한 표면흠탐상기와, 상기 표면흠탐상기로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 롤마크흠을 판독하여 결함발생위치를 검사자에게 출력하고 또한 흠발생설비의 제어, 작업자의 개입사항을 처리하기 위한 서버컴퓨터와, 상기 서버컴퓨터로부터 출력되는 롤마크흠관련정보를 표시하기 위하여 검사실과 출측운전실에 설치되는 한 쌍의 온라인 모니터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 표면흠탐상기를 보호하기 위하여 전, 후방에 2조의 텐션롤를 설치하며, 라인의 작업상황에 따라서 라인백(back)을 실시할 때 산세탱크에서 염산이 역류되어 표면흠탐상기를 부식시키는 것을 방지하기 위하여 물을 분사시켜 주는 스프레이노즐과 물을 짜주는 스퀴즈롤이 더 구비된다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템의 설치상태를 도 2 및 도 4를 참고하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 산세탱크(23)에 인입하기 전에 스트립(11) 표면의 흠을 검출하기 위한 영상정보를 생성하는 표면흠탐상기(43)가 텐션메타롤(21)과 산세탱크(23)의 사이에 설치되어 있다. 상기 표면흠탐상기(43)는 스트립(11)의 표면영상을 검출하기 위한 것으로서 통상 사용되는 동영상 캡쳐가능한 카메라(camera)(상세히 표현되지 않았지만 도면에서는 43-1로 표시됨)를 이용하여 구성할 수 있다.

표면흠탐상기(43)에는 또한 램프가 구비되어서 필요한 조명을 제공한다. 램프는 서버컴퓨터(49-1)에 의하여 제어된다. 상기 표면흠탐상기(43)는 본 발명에서는 스트립(11)의 표면결함흠만을 검출하는데 사용된다.

또한 검사실과 출측 운전실에는, 도 4에 표시된 것과 같이, 온라인모니터(49-3,49-5)가 각각 설치된다. 상기 온라인모니터(49-3,49-5)들은 작업자들에게 표면영상정보와 흠발생위치를 제공하기 위한 것이다. 작업자들은 표면흠이 발견되면 온라인모니터(49-3,49-5)를 통하여 디스플레이되는 내용에 따라서 흠의 제거에 필요한 작업을 수행한다. 흠제거과정이 후에 설명된다.

상기 온라인모니터(49-3,49-5)들은 온라인으로 서버룸(49)에 설치되어 있는서버컴퓨터(49-1)와 데이터의 전송이 가능하도록 연결되어 있다. 서버컴퓨터(49-1)는 표면흠탐상기(43)의 카메라(43-1)로부터 입력되는 동영상을 판독하여 표면흠을 검출하고, 검출결과에 따라서 작업자들에게 필요한 작업지시를 한다. 영상데이터의 전송시 손실을 방지하기 위하여 글라스파이버(glass fiber)를 이용하여 연결하는 것이 바람직하다.

도 3은 도 2의 A부의 부분확대사시도로서, 본 발명에 의한 표면흠탐상기(43)의 간략화된 구조와 보호설비가 표시되어 있다.

스트립(11)의 루핑 및 기타 라인 이상으로부터 보호할 수 있도록 표면흠탐상기(43)의 전, 후방에 텐셜롤(41,45)이 각각(2조) 설치되어 있으며, 라인의 작업상황에 따라서 라인 백(back)을 실시할 때, 산세탱크(23)에서 염산이 역류되어서 표면흠탐상기(43)를 부식시키는 것을 방지할 수 있도록 물을 분사시키는 스프레이노즐(47)과, 분사된 물을 제거하는 스퀴즈롤(23-1)이 더 구비된 것이 표시되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 처리과정을 도 5 및 도 6의 플로우차트를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

여기에서 단계 61-92는 본질적으로 도 1에서 수행되는 종래의 공정을 나타내고 있으며, 본 발명에서는 단계 92에서 산세탱크(23)에 진입전에 흠이 검출되면 흠제거작업을 수행하도록 구성되어 있다. 또한 단계 101-150은 단계 100에 포함되는 것이다.

종래의 압연작업에서 스트립(11)이 스케일 브레커(19)를 통과한 후에 산세탱크(23) 전면에 설치된 표면흠탐상기(43)(SDD)를 통과하면서 흠이 검출되면 도 6과같은 처리순서에 의하여 각 설비가 제어된다. 만일 흠이 검출되지 않으면 도 5와 같이 작동된다. 도 5에서 흠검출(92) 단계 이외에는 종래 공정과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 과정에서 흠검출후(92)의 처리과정은 다음과 같으며, 이러한 처리과정은 서버컴퓨터(49-1)에서 표면흠탐상기(43)로부터 입력되는 동영상데이터를 이용하여 수행된다.

롤마크흠이 표면흠탐상기(43)에 의하여 검출되면(92), 상기 검출흠이 스트립(11)의 상부에 있는지 판단하고(101), 만일 상부에 존재하면 우선 핀치롤(미도시됨)에 의한 흠인지를 판단하기 위하여 수식에 의하여 계산한다(102). 상기 수식에 대하여서는 후에 설명된다.

만일 핀치롤에 의한 흠으로 판단되면 라인스피드를 저속으로 다운시키며(103), 그 후에 핀치상부롤(미도시됨)이 업상태인지를 확인하고(104) 만일 업이 안되었으면 핀치상부롤을 업을 시키고(105), 작업자를 현장에 투입하여 핀치상부롤을 수입하도록 하고(106), 수입이 완료되면(106) 라인스피드를 정상으로 상승시켜서(107) 정상작업을 실시한다. 작업자의 현장투입은 서버컴퓨터(49-1)에서 온라인모니터를 이용하여 작업자에게 지시한다.

이 때 핀치롤에 의한 흠이 아니면(102), 우선 가장 롤경이 작은 스케일브레커(19) 롤(SCB Roll)에 의한 흠인지를 먼저 판단하며(108), 스케일브레커(19) 롤의 흠이 아니면(108), 레벨라롤에 의한 흠인지 판단하는데(109), 이 때 스케일브레커(19) 롤 또는 레벨라롤에 의한 흠이라면 즉시 라인스피트를 저속으로다운시키고(110), 각 롤을 인출하고(111), 문제가 되는 상부롤의 흠을 제거한다(112). 흠의 제거후에 다시 롤은 인입시킨 후(113)에 라인스피트를 정상으로 업하고(123) 정상작업(100)을 실시한다.

핀치롤(미도시됨)의 흠이 아니거나, 스케일브레커(19) 롤이나 레벨라롤의 흠이 아닌 것으로 판명되면, 가장 롤경이 큰 조질압연(17) 롤의 흠이므로 이것을 제거하기 위해서 작업라인을 순간적으로 정지시키고(114), 롤압하를 오픈시킨후(115), 다시 라인을 저속으로 스타트시켜서(116) 권취작업을 계속한다.

이러한 상태에서 상부롤을 인출하고(117) 작업자를 투입하여 롤을 수입한 다음(118) 다시 롤을 인입한다(119). 이 후 라인을 잠시 정지시키고(120) 롤을 크로스시킨 후(121) 라인을 스타트하여(122) 정상 스피트로 업하면서(123) 정상작업을 실시한다(100).

한편, 상부측 흠이 아니면(101) 하부에 발생한 흠이므로 이를 제거하기 위해서는 역시 상부와 같이 핀치롤의 흠인지 아닌지를 판단하여(131) 핀치롤의 흠이면 라인 스피드를 다운시키고(132) 이 상태에서 계속 압연을 수행하여 현재 작업중인 코일(흠발생코일)을 압연 종료하고(133) 그 다음에 라인을 스톱시키고(134), 작업자로 하여금 하부롤을 수입하게 한 다음(135) 다시 라인을 스타트(136)하여 최초의 작업(100)으로 시작한다.

만일 핀치롤의 흠이 아니면 스케일브레커롤(19)의 흠인지 판단하고(137), 레벨라롤의 흠인지 판단하여(138), 상기 롤들의 흠으로 판명되면 상부와 동일한 방법으로 스피드 다운과(139) 롤인출(140), 수입(141), 인입(142) 및 스피드업(151)의작업순서대로 실시한다(100).

이 때 상기 롤들의 흠이 아니면 역시 스킨패스밀(조질압연기)(17) 롤의 흠이므로 이를 해결하기 위해서는 라인을 스톱시키고(143), 스킨패스밀(17)의 롤을 오픈시킨 후(145), 라인은 다시 저속으로 스타트시켜서(146), 작업을 계속하면서 작업자를 투입하여 하부롤을 수입할 수 있도록 하며(147), 수입이 완료되면(147) 다시 라인을 스톱시키고(148) 롤을 크로스시킨 후(149) 라인을 다시 스타트하면서(150) 정상적으로 스피드를 업하여(151) 정상작업을 실시한다(100).

상기와 같은 작업과정에서 산세라인을 가급적 세우지 않는 것이 라인의 특성상 선행 스트립(11-1)과 후행 스트립(11-3)이 항상 연결되어 압연되며, 또한 저속으로 이동하기 때문에 산세탱크(23)와 린싱탱크(25) 내에 침적되어서 부식과 러스트가 발생되는 것이 방지된다.

다음은 스트립(11)의 전면에 발생한 흠이 어느 부위에서 발생되었는가를 판단하기 위한 위치판단 알고리즘을 도 7을 참고하여 설명한다. 여기에서

Ai : 롤마크결함의 길이방향 발생순서 (i = 1,2,3,..,n)

Bi : i번 째 롤마크결함이 갖는 길이 방향 발생 거리(단위:mm)

Ci : i번 째 롤마크결함이 갖는 폭 방향 발생 거리(단위: mm)

Ai' : Ci가 일정한 폭 범위 내에 존재하는 Ai의 수(No)

Ai' = No of Ai for Ci ∈Ci±10mm

Ai" : Bi가 일정한 다음 주기(n) 내에 존재하는 Ai' 의 수(No)

Ai"(1) = No of Ai' for Bi ∈ Bi + n(n-1)/2 [(80pi)±30㎜], (n=2,3,4)

Ai'(2) = No of Ai' for Bi ∈ Bi + n(n-1)/2 [(260pi) ± 30㎜], (n=2,3,4)

Ai'(3) = No of Ai' for Bi ∈ Bi + n(n-1)/2 [(300pi) ± 30㎜], (n=2,3,4)

Ai'(4) = No of Ai' for Bi ∈ Bi + n(n-1)/2 [((455±25)pi) ± 30㎜], (n=2,3,4)

상기의 수식들에 나타난 것과 같이, 스트립(11)의 표면에 발생한 흠의 위치를 판단할 때, 발생한 흠의 순서에 따라서 최초 흠의 동일라인(Ai')에 발생한 흠을 판단한 다음, 최초 흠과 두 번 째 또는 세 번째에 있는 흠이 각각 어느 주기에 속하는 가를 판단한다. 즉 수식에 의해 각 흠의 주기를 계산한 결과 주기(1)가 80π(mm)일 경우(2, 2A)에는 스케일브레커(19) 롤에 의한 흠이므로 스케일브레커(19) 롤의 정비순서(110,139)를 따라서 처리한다.

또한 수식에 의하여 각 홈을 계산한 결과 주기(2)가 260π(mm)일 경우(1,1A,5,5A,5B)에는 레벨라롤의 흠이므로 레벨라롤의 정비순서(110,139)를 따라서 처리한다.

또한 수식에 의하여 각 흠을 계산한 결과 주기(3)가 300π(mm)일 경우(3,3A)에는 핀치롤의 흠이므로 핀치롤의 정비순서(103,132)에 따라서 처리한다.

또한 수식에 의하여 각 흠을 계산한 결과 주기(4)가 (455+25)π(mm)일 경우(4,4A,6,6A)에는 스킨패스롤(17)의 흠이므로 스킨패스롤의 정비순서(114,143)에 따라서 처리한다. 상기 주기들은 실제 설치된 각 롤들의 주기를 기준으로 하여 일정오차범위내에서 설정되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면 산세라인 자공정 결함중 절반이상을 차지하는 강철롤마크가 산세라인을 통과하기 전에 가장 선명하게 나타나는 위치인 산세탱크 인입전에 상기 롤마크결함을 검출할 수 있으며, 산세제품의 품질을 향상시키고 수요자의 불만제기를 감소시킬 수 있으며 납기적중률이 높은 제품을 생산하는데 도움이 되는 효과가 있다.

Claims

산세공정에서 스트립의 표면에 생성되는 표면결함흠을 검출하고 흠을 제거하기 위한 시스템에 있어서,

산세공정에 사용되는 텐션메타롤(21)과 산세탱크(23) 사이에 설치되어서 이동하는 스트립(11)의 표면에 생성된 롤마크를 검출하기 위한 표면흠탐상기(43)와, 상기 표면흠탐상기(43)로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 롤마크흠을 판독하여 결함발생위치를 검사자에게 출력하고 또한 흠발생설비로부터 흠을 제거하기 위한 제어동작을 수행하며 작업자의 개입사항을 지시하기 위한 서버컴퓨터(49-1)와, 상기 서버컴퓨터(49-1)로부터 출력되는 롤마크흠관련정보를 표시하기 위하여 검사실과 출측운전실에 설치되는 한 쌍의 온라인 모니터(49-3,49-5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템.
제1항에 있어서,

상기 표면흠탐상기(43)의 전후방에 텐셜롤(41,45)이 각각(2조) 설치되어 있으며, 라인의 작업상황에 따라서 라인 백(back)을 실시할 때, 산세탱크(23)에서 염산이 역류되어서 표면흠탐상기(43)를 부식시키는 것을 방지할 수 있도록 물을 분사시키는 스프레이노즐(47)과, 분사된 물을 제거하는 스퀴즈롤(23-1)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템.
제1항에 있어서,

롤마크결함발생원인에 대한 결함발생위치의 판독이 하기의 식들:

Ai' : Ci가 일정한 폭 범위 내에 존재하는 Ai의 수(No)

Ai' = No of Ai for Ci ∈Ci±10mm

Ai" : Bi가 일정한 다음 주기(n) 내에 존재하는 Ai' 의 수(No)

Ai"(1) = No of Ai' for Bi ∈ Bi + n(n-1)/2 [(80pi)±30㎜], (n=2,3,4)

Ai'(2) = No of Ai' for Bi ∈ Bi + n(n-1)/2 [(260pi) ± 30㎜], (n=2,3,4)

Ai'(3) = No of Ai' for Bi ∈ Bi + n(n-1)/2 [(300pi) ± 30㎜], (n=2,3,4)

Ai'(4) = No of Ai' for Bi ∈ Bi + n(n-1)/2 [((455±25)pi) ± 30㎜], (n=2,3,4)

여기에서,

Ai : 롤마크결함의 길이방향 발생순서 (i = 1,2,3,..,n)

Bi : i번 째 롤마크결함이 갖는 길이 방향 발생 거리(단위:mm)

Ci : i번 째 롤마크결함이 갖는 폭 방향 발생 거리(단위: mm)

에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 산세강판의 롤마크 표면결함 검출시스템.