KR20100025931A - 슬라브용 스카핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬라브의 변형 곡률을 따라 가변되는 표면 곡률을 측정하고 그 측정된 가변 곡률에 따라 스카핑 머신을 승강동작시켜 정확한 스카핑작업이 이루어지도록 한 슬라브용 스카핑장치에 관한 것이다.

전,후방에 회전 가능하도록 배치되는 슬라브를 이송시키는 다수개의 이송롤러 및 핀치롤과, 이송롤러와 핀치롤에 의해 이송되는 슬라브의 상,하 표면측에 고압의 산소를 분사하기 위한 상,하부 산소 분사노즐을 가지며 고정된 상부 프레임에 대해 상,하 승강 가능하도록 수직 승강부를 갖는 스카핑 머신과, 스카핑 머신과 이격되게 배치되며 이송되는 슬라브의 일측 표면과 접촉에 따른 슬라브의 표면 곡률을 측정하여 이를 전기적 신호로 출력하는 슬라브 곡률 측정수단과, 슬라브 곡률 측정수단으로부터 출력된 전기적 신호를 인가받아 기 설정된 슬라브 곡률 데이터와 비교 판단하여 수직 승강부의 승강 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 휨 변형된 슬라브의 가변 곡률에 따라 스카핑 머신을 상,하 승강시켜 슬라브의 상,하 표면을 정확하게 정정할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

슬라브용 스카핑장치{SLAB SCARFING APPARATUS}

본 발명은 슬라브용 스카핑장치에 관한 것으로, 특히 슬라브의 변형 곡률을 따라 가변되는 표면 곡률을 측정하고 그 측정된 가변 곡률에 따라 스카핑 머신이 승강동작되어 정확한 스카핑작업이 이루어지도록 한 슬라브용 스카핑장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조설비는 용강을 주편(Slab)등의 반제품으로 제조하기 위한 것으로, 크게 턴디쉬와 몰드 및 다수의 연주기 롤로 구성되며, 용강이 몰드를 통과하면서 응고층이 형성되도록 한 후에, 다수개로 양측으로 배열된 연주기 롤 사이로 통과할 때 냉각수를 분사시켜 주편의 표면을 냉각시키는 제조공정을 갖는다.

기존 연속주조법에 의해 주편을 생산하는 경우에는 주편의 표면 온도 관리가 대단히 중요하다.

연주기내에서 주편은 주조중 벤딩(bending) 및 스트레이트닝(Straightening) 과정을 거치며, 이 과정에서 주편의 표면에는 큰 응력이 가해진다.

또한, 강은 용강에서 응고하여 냉각되는 도중, 강의 인성이 급격히 떨어지는 온도구간이 존재한다. 즉, 큰 응력이 가해지는 구간의 주편의 표면 온도가 인성이 급격히 떨어지는 온도로 되면 주편의 표면에 결함이 발생한다.

주편에 상기와 같은 표면 결함이 발생할 경우, 연주 조업의 생산성이 떨어지며, 심할 경우에는 주편을 사용할 수 없게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 생산된 슬라브는 성분, 생산 조건에 따라 필연적으로 표면결함이 발생되는 바, 이러한 표면결함을 제거하여 제품의 품질을 향상시키기 위해 최종 출하전에 스카핑머신을 통한 스카핑공정과 용삭공정을 거친 후 열연코일이나 혹은 냉연코일 제품을 생산하거나 슬라브 자체가 제품이 되어 다른 철강회사에 공급되게 된다.

스카핑공정이란 슬라브의 표면에 발생하는 결함을 고압의 산소와 가스를 이용하여 슬라브 표면을 용융시킴으로써 결함을 제거하는 스카핑머신에 의한 표면처리공정을 말하는 것이다.

스카핑공정은 공지의 스카핑장치에 의해 수행되는 데, 스카핑 공정을 수행하는 조건들중 스카핑장치의 상,하부 산소 분사노즐에서 고압의 산소를 슬라브의 상,하 표면측으로 분사하는 간격 즉, 스카핑거리가 중요하다. 이 스카핑 거리가 일정하게 나와야만 슬라브 표면 전체를 일정한 깊이로 제거할 수 있게 된다.

그런데, 기존의 슬라브는 표면이 수평으로 평행하게 나오는 것이 아니라, 비정상적인 주조작업에 의해 곡률을 갖도록 휘어진 형태의 것이 나올 수 있으며, 이에 따라 스카핑 공정시 휨 부위에 대한 스카핑 거리가 가변되어 정확한 스카핑 작업이 이루어지지 않는 문제점을 갖는다.

즉, 상,하부 산소 분사노즐들중 하나가 슬라브 표면과 스카핑 거리가 길 경 우에는 정상 스카핑 압력보다 낮은 산소 압력이 슬라브에 전달되므로 슬라브의 상면에서 발생되는 산화열이 감소하게 되며, 산소 압력의 감소에 의해 슬라브 표면의 절삭 깊이도 얇아지게 되며, 심하게는 표면 결함이 제거되지 않는 미스카핑이 발생할 우려가 있다.

이와 반대로 스카핑 거리가 짧아지게 될 경우에는 슬라브 표면에 과도한 압력의 산소 압력이 전달되어 융용 슬라브가 산소 분사노즐에 비산 및 고착되어 산소 분사노즐의 막힘을 유발하게 되고 이로 인해 미스카핑이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 비정상적인 형태의 슬라브의 스카핑 공정시 가변 스카핑 거리에 대응하여 스카핑 머신의 승강 동작이 피드백 보상되도록 한 슬라브용 스카핑장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수개의 이송롤러와 핀치롤에 의해 이송되는 슬라브의 표면측에 고압의 산소를 분사하기 위한 상,하부 산소 분사노즐을 가지며, 고정된 상부 프레임에 대해 상,하 승강 가능하도록 수직 승강부를 갖는 스카핑 머신과,

상기 스카핑 머신과 이격되게 배치되며 상기 이송되는 슬라브의 일측 표면에 항시 밀착되어 접촉되는 측정봉을 가지며 상기 측정봉과의 접촉에 따른 상기 슬라브의 표면 곡률을 측정하여 이를 전기적 신호로 출력하는 슬라브 곡률 측정수단과,

상기 슬라브 곡률 측정수단으로부터 출력된 전기적 신호를 인가받아 기 설정된 슬라브 곡률 데이터와 비교 판단하여 상기 수직 승강부의 작동을 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 슬라브 곡률 측정수단은 상기 상부 프레임에 고정되도록 설치되는 측정 프레임과,

상기 측정 프레임의 하부에 회전 가능하게 설치되고 상기 슬라브의 이송시 하부가 상기 슬라브의 표면과 접촉되어 회전 동작되는 측정봉과,

상기 측정봉의 상부와 접촉되어 상기 측정봉의 회전 동작을 수직 승강동작으로 변환시키는 동력전환부와,

상기 동력전환부의 단부에 배치되어 승강 동작되는 변위 지시봉과,

상기 변위 지시봉의 가변 변위를 센싱하여 이를 전기적 신호로 변환하여 상기 제어부측으로 출력하는 레벨변위 감지센서를 구비한 것이다.

상기 동력전환부는 상기 측정봉의 상부에 배치되는 원호 형태의 기어부와,

상기 기어부와 치합되는 기어이를 가지며 상기 측정 프레임에 회전 가능하게 결합되어 상기 기어부의 회전시 연동되게 회전되는 회전기어와,

일측면이 상기 회전기어와 치합되어 수직으로 승강 동작되며 상부에 상기 변위 지시봉이 일체로 연결되는 승강기어를 구비한 것이다.

상기 측정 프레임에 일단부가 고정되고 타단부가 상기 기어부의 상부 일측에 연결되어 상기 기어부의 회전동작시 복귀력을 부여하는 복귀스프링을 더 구비한 것이다.

본 발명은 슬라브의 변형 곡률을 따라 가변되는 표면 곡률을 측정하고 그 측정된 가변 곡률에 따라 스카핑 머신을 승강동작시켜 정확한 스카핑작업이 이루어지도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 휨 변형된 슬라브의 가변 곡률에 따라 스카핑 머신을 상,하 승강시켜 슬라브의 상,하 표면을 정확하게 정정할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 슬라브용 스카핑장치는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 전,후방에 회전 가능하도록 배치되는 슬라브(S)를 이송시키는 다수개의 이송롤러(10) 및 핀치롤(20)과, 이송롤러(10)와 핀치롤(20)에 의해 이송되는 슬라브(S)의 상,하 표면측에 고압의 산소를 분사하기 위한 상,하부 산소 분사노즐(250)을 가지며 고정된 상부 프레임(100)에 대해 상,하 승강 가능하도록 수직 승강부(300)를 갖는 스카핑 머신(200)과, 스카핑 머신(SCARFING M/C ; 200)과 이격되게 배치되며 이송되는 슬라브(S)의 일측 표면과 접촉에 따른 슬라브(S)의 표면 곡률을 측정하여 이를 전기적 신호로 출력하는 슬라브 곡률 측정수단(500)과, 슬라브 곡률 측정수단(500)으로부터 출력된 전기적 신호를 인가받아 기 설정된 슬라브 곡률 데이터와 비교 판단하여 수직 승강부(300)의 승강 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부(600)로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 스카핑 머신(200)은 기존의 것과 동일하게 상,하 수직 및 좌,우 수평 이동이 가능하도록 수직 승강부(300)와 수평 이동부(400)가 각각 구비된다.

그 수직 승강부(300)와 수평 이동부(400)는 외부로부터 인가되는 전원을 동력원으로 하는 스텝핑 모터를 이용하거나, 유압이나 공압을 매개로 로드를 이동시키는 실린더를 채택할 수도 있다.

슬라브 곡률 측정수단(500)은 상부 프레임(100)에 연결봉(502)을 매개로 고정되도록 설치되는 측정 프레임(505)과, 측정 프레임(505)의 하부에 회전 가능하게 설치되고 슬라브(S)의 이송시 하부가 슬라브(S)의 표면과 접촉되어 회전 동작되는 측정봉(510)과, 측정봉(510)의 상부와 접촉되어 측정봉(510)의 회전 동작을 수직 승강동작으로 변환시키는 동력전환부와, 동력전환부의 단부에 배치되어 승강 동작되는 변위 지시봉(540)과, 변위 지시봉(540)의 가변 변위를 센싱하여 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(600)측으로 출력하는 레벨변위 감지센서(550)를 구비한 것이다.

측정봉(510)은 슬라브(S)의 표면과 접촉되는 하단부에 회전 가능한 롤러(515)가 배치되고, 상단부에 다수의 기어이를 갖는 원호 형태의 기어부(516)가 형성되며, 중간에 힌지축(512)을 매개로 측정 프레임(505)에 회전 가능한 구조로 되어 있다.

동력전환부는 측정 프레임(505)에 회전 가능하게 결합되고 측정봉(510)의 상부에 마련된 기어부(516)의 기어이들과 치합되어 측정봉(510)의 회전시 연동 회전되는 회전기어(520)와, 일측면이 회전기어(520)와 치합되는 기어이(530a)가 형성되어 회전기어(520)의 회전시 수직으로 승강 동작되며 상부에 변위 지시봉(540)이 일체로 연결되는 승강기어(530)로 구성된다.

승강기어(530)와 회전기어(520)는 랙과 피니언 기어방식을 채택함으로써, 피니언기어인 회전기어(520)의 회전 운동을 랙기어인 승강기어(530)를 통해 수직 승강력으로 전환시키는 기능을 갖는다.

또한, 승강기어(530)는 상,하 승강을 가이드하는 가이드부재에 의해 지지되는 구조를 갖는다.

레벨변위 감지센서(550)는 변위 지시봉(540)이 승강되는 상단부에 배치되어 높낮이를 계측하여 외부로 전기적 신호를 출력하는 것으로, 일 예로 LVDT(linear variable differential transformer)를 채용할 수 있다.

제어부(600)는 레벨변위 감지센서(550)로부터 인가된 전기적 신호를 데이터 신호로 변환시키고, 변환된 데이터 신호를 기 설정된 정상 형태의 슬라브 곡률 데이터 신호와 비교 판단하여 슬라브(S)의 변형 곡률을 연산한 후에, 상기한 산소 분사노즐(250)이 이송되는 슬라브(S)의 변형 상태에 대응되는 높이를 갖도록 수직 승강부(300)의 작동을 제어하는 제어신호를 출력하는 기능을 갖는다.

그외에도, 측정 프레임(505)에 일단부가 고정되고 타단부가 기어부(516)의 상부 일측에 연결되어 기어부(516)의 회전동작시 복원력을 부여하는 복귀스프링을 더 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 슬라브용 스카핑장치는, 이송롤러(10)와 핀치롤(20)의 회전에 의해 슬라브(S)가 스카핑 머신(200)측으로 일방향으로 이송되고, 슬라브(S)의 선단부가 상,하부 산소 분사노즐(250)의 사이를 진행하면서 슬라브 곡률 측정수단(500)을 통과함에 따라 슬라브(S)의 상측 표면에 측정봉(510)의 하부에 배치된 롤러(515)가 접촉된다.

슬라브(S)와 접촉된 측정봉(510)은 힌지축(512)을 중심으로 시계 바늘의 진 행방향과 동일한 방향으로 회전되고, 원호 형태의 기어부(516)와 치합된 피니언 기어 형태의 회전기어(520)가 연동 회전되며, 이어서 랙기어 형태의 승강기어(530)가 가이드부재(532)를 따라 승강 동작된다.

이때, 측정봉(510)은 슬라브(S)의 상측 표면이 하측으로 휘어질수록 슬라브(S)에 대해 수직방향으로 세워지게 되면서 시계바늘의 진행방향과 반대되는 방향으로 회전되며, 이와 반대로 상측으로 돌출될 경우에는 시계바늘의 진행 방향으로의 회전 변위가 더 커지게 된다.

이로 인해 회전기어(520)는 정방향 또는 역방향으로 회전되면서, 승강기어(530)를 수직으로 승강 동작시킨다.

레벨변위 감지센서(550)는 승강기어(530)의 승강동작시 승강기어(530)의 상부에 일체로 연결된 변위 지시봉(540)의 승강을 감지하고 이를 전기적 신호로 제어부(600)측으로 출력한다.

이후에, 제어부(600)는 전기적 신호를 변환한 데이터 신호를 기설정되어 있는 정상 곡률에 따른 데이터 신호와 비교하여 슬라브(S)의 표면이 정상인지를 판단한 후에, 비정상일 때 기 설정된 데이터 신호값과의 차이만큼 수직 승강부(300)의 동작을 제어하는 제어신호를 출력함으로써, 비정상일 때의 스카핑 거리를 피드백 보상할 수 있게 된다.

이때, 수직 승강부(300)는 스카핑 머신(200)을 같이 상,하로 연동되게 승강시켜 슬라브(S)의 상,하 표면에 대해 동일한 압력으로 산소와 가스를 분사함으로써, 슬라브(S)의 상,하 표면을 동일한 깊이로 용융시켜 표면 결함을 정정할 수 있 다.

도 1은 본 발명에 따른 슬라브용 스카핑장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명의 슬라브 곡률 측정수단을 나타낸 구성도.

도 3은 도 2의 측면도.

도 4a,4b,4c는 본 발명의 사용상태를 순차적으로 나타낸 사용상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 이송롤러 20 : 핀치롤

200 : 스카핑 머신 250 : 산소 분사노즐

500 : 슬라브 곡률 측정수단

505 : 측정 프레임 510 : 측정봉

516 : 기어부 520 : 회전기어

530 : 승강기어 540 : 변위 지시봉

550 : 레벨변위 감지센서 600 : 제어부

S : 슬라브

Claims (4)

1. 다수개의 이송롤러(10)와 핀치롤(20)에 의해 이송되는 슬라브(S)의 표면측에 고압의 산소를 분사하기 위한 상,하부 산소 분사노즐(250)을 가지며, 고정된 상부 프레임(100)에 대해 상,하 승강 가능하도록 수직 승강부(300)를 갖는 스카핑 머신(200)과,

   상기 스카핑 머신(200)과 이격되게 배치되며 상기 이송되는 슬라브(S)의 일측 표면에 항시 밀착되어 접촉되는 측정봉(510)을 가지며 상기 측정봉(510)과의 접촉에 따른 상기 슬라브(S)의 표면 곡률을 측정하여 이를 전기적 신호로 출력하는 슬라브 곡률 측정수단(500)과,

   상기 슬라브 곡률 측정수단(500)으로부터 출력된 전기적 신호를 인가받아 기 설정된 슬라브 곡률 데이터와 비교 판단하여 상기 수직 승강부(300)의 작동을 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부(600)를 구비한 것을 특징으로 하는 슬라브용 스카핑장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 슬라브 곡률 측정수단(500)은 상기 상부 프레임(100)에 고정되도록 설치되는 측정 프레임(505)과,

   상기 측정 프레임(505)의 하부에 회전 가능하게 설치되고 상기 슬라브(S)의 이송시 하부가 상기 슬라브(S)의 표면과 접촉되어 회전 동작되는 측정봉(510)과,

   상기 측정봉(510)의 상부와 접촉되어 상기 측정봉(510)의 회전 동작을 수직 승강동작으로 변환시키는 동력전환부와,

   상기 동력전환부의 단부에 배치되어 승강 동작되는 변위 지시봉(540)과,

   상기 변위 지시봉(540)의 가변 변위를 센싱하여 이를 전기적 신호로 변환하여 상기 제어부(600)측으로 출력하는 레벨변위 감지센서(550)를 구비한 것을 특징으로 하는 슬라브용 스카핑장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 동력전환부는 상기 측정봉(510)의 상부에 배치되는 원호 형태의 기어부(516)와,

   상기 기어부(516)와 치합되는 기어이를 가지며 상기 측정 프레임(505)에 회전 가능하게 결합되어 상기 기어부(516)의 회전시 연동되게 회전되는 회전기어(520)와,

   일측면이 상기 회전기어(520)와 치합되어 수직으로 승강 동작되며 상부에 상기 변위 지시봉(540)이 일체로 연결되는 승강기어(530)를 구비한 것을 특징으로 하는 슬라브용 스카핑장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 측정 프레임(505)에 일단부가 고정되고 타단부가 상기 기어부(516)의 상부 일측에 연결되어 상기 기어부(516)의 회전동작시 복귀력을 부여하는 복귀스프 링을 더 구비한 것을 특징으로 하는 슬라브용 스카핑장치.

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