KR20130027323A - 탐상장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주편 등의 표면에 형성된 결함을 정확하게 검사할 수 있는 탐상장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 주편의 이송경로에 위치하고, 주편에 형성된 결함을 탐상하는 장치에 있어서, 상기 이송경로의 적어도 일 측에 설치되며, 이송되는 주편에 슬래그 볼을 분사하여 상기 주편의 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거부; 및 상기 스케일 제거부의 후단에 구비되어 상기 주편의 표면으로부터 결함을 검출하기 위한 검사부;를 포함하고, 슬라브, 블룸, 빌렛 등과 같은 제품의 생산과정에서 표면에 형성된 스케일(scale)을 제거하여 제품 표면에 형성된 결함을 탐상하는 정확도를 향상시킬 수 있다.

Description

탐상장치 및 그 방법{Detecting apparatus and the method thereof}

본 발명은 탐상장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주편 등의 표면에 형성된 결함을 정확하게 검사할 수 있는 탐상장치 및 그 방법에 관한 것이다.

근래에는 철강 제품의 제조과정에서 생산성을 높이기 위해 도 1에 도시된 바와 같은 연주기(10)를 이용하여 주편(S)을 생산하고 있다. 이와 같은 연주기(10)에서 생산된 주편(S)은 토치 절단기(20)를 통해 수요자의 요구에 따라 절단되어 블룸, 빌렛, 슬라브 등의 형태로 생산된다.

그러나 이와 같이 생산된 주편(S)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 절단설, 크랙, 덧살, 단차, 기공, 편석, 미스카핑 등과 같은 여러 가지 결함이 형성되어 있다. 이러한 결함이 적절하게 제거되지 않은 상태로 후속 공정이 진행될 경우에는 최종적으로 생산되는 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생된다.

따라서, 제철소들은 각자의 고유한 기술들을 통하여 주편의 결함들을 최대한 발생시키지 않으려고 노력하며, 다른 한편으로는 연주기 후단에 탐상장치(30)를 구비하여 발생된 결함을 탐상한 후 이를 최대한 제거하는 정정공정을 수행한 후 후속 공정을 진행하고 있다.

여기에서 정정공정은 크게 그라인딩과 스카핑으로 구분되며, 주로 주편에 물리적인 힘을 가하여 결함을 제거하고, 이에 주편의 수 % 정도가 불가피하게 손실되는 문제점이 있다.

도 3은 도 1의 연주기에 구비되는 탐상장치의 구성을 보여주는 도면으로서, 주편(S) 표면에서 스케일을 제거하고, 스케일이 제거된 직후 CCD 카메라를 이용하여 검사를 하는 공정을 도식화하여 보여주고 있다.

도 3와 같이, 종래에는 주편의 표면에 형성된 스케일을 스카핑 장치(34)로 제거하고, CCD 카메라 등의 촬상장치(32, 35)를 이용하여 주편(S)의 상면과 하면을 각각 검사한 후, 그라인딩 장치(36, 38)를 통해 결함을 제거하는 방법이 사용되고 있다.

이와 같이 주편의 표면에 형성된 스케일은 주편이 공기나 냉각수 등과 접촉되면서 발생한 산화물로서, 스케일이 주편 표면을 덮고 있는 경우 결함을 정확하게 찾아내기 어렵다. 따라서 스카핑 등과 같은 방법으로 주편 표면에 형성된 스케일을 제거한 후 결함을 검사해야, 결함제거를 위한 정정공정의 실수율을 낮추거나 공정을 단축시키는데 효과적이다.

그래서 연주기에서 생산된 600 ~ 800℃ 이상의 고온 상태의 주편을 일정 장소로 옮겨 냉각 후 탐상하는 방법이 사용되고 있지만, 주편 냉각을 위한 별도의 공간이 필요하고, 탐상 후에는 후속 공정을 위해 주편을 재 가열하여야 하는 번거로움이 있다. 이와 같은 방법은 공정을 복잡하게 하여 생산성을 저하시킴은 물론, 냉각된 주편을 재 가열함에 따른 부가적으로 에너지가 소모되어 생산비용도 증가하는 문제점이 있다. 게다가 이를 위한 설비의 복잡성과 스케일 제거 후 발생하는 부산물 처리 등에 어려움이 있는 문제점도 있다.

KR 2004-57727 A KR 0928792 B1

본 발명은 주편 등의 표면에 형성된 스케일을 제거하여 결함 탐상을 용이하게 할 수 있는 탐상장치 및 그 방법을 제공한다.

본 발명은 제강 공정에서 발생하는 슬래그를 활용하기 때문에 생산 비용을 절감할 수 있으며, 슬래그의 자기적 특성을 이용하여 용이하게 회수할 수 있는 탐상장치 및 그 방법을 제공한다.

본 발명은 표면 결함 탐상의 정확도를 높여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 탐상장치 및 그 방법을 제공한다.

본 발명은 공정 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 탐상장치 및 그 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 탐상장치는, 주편의 이송경로에 위치하고, 주편에 형성된 결함을 탐상하는 장치에 있어서, 상기 이송경로의 적어도 일 측에 설치되며, 이송되는 주편에 슬래그 볼을 분사하여 상기 주편의 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거부; 및 상기 스케일 제거부의 후단에 구비되어 상기 주편의 표면으로부터 결함을 검출하기 위한 검사부;를 포함한다.

여기에서 상기 탐상장치는 상기 분사된 슬래그 볼을 회수하는 회수부를 추가로 구비할 수도 있으며, 상기 회수부는 전자석을 포함할 수 있다.

또한, 상기 회수부와 상기 스케일 제거부를 둘러싸는 하우징을 더 포함하여, 상기 슬래그 볼의 분산을 방지하는 동시에, 분사된 슬래그 볼의 회수를 용이하게 할 수도 있다.

상기 슬래그 볼의 평균 입도는 3㎜ 이하인 것이 좋으며, 이를 통해 스케일을 효과적으로 제거할 수 있다.

상기 스케일 제거부는, 상기 슬래그 볼을 수용하는 저장부와; 상기 슬래그 볼을 상기 주편으로 분사하는 분사부;를 포함할 수 있다.

여기에서 상기 분사부는 상기 슬래그 볼을 분사하기 위해 압축가스와 물 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 탐상방법은 이송경로를 따라 이송되는 주편의 결함을 탐상하는 방법에 있어서, 슬래그 볼을 준비하는 과정과; 이송되는 주편에 슬래그 볼을 분사하여 상기 주편에 형성된 스케일을 제거하는 과정과; 상기 스케일이 제거된 주편의 표면으로부터 결함을 검사하는 과정을 포함한다.

여기에서 상기 슬래그 볼을 준비하는 과정은 제철소에서 발생하는 슬래그 중 T.Fe가 10% 이상인 액상 슬래그를 급속 냉각시켜 슬래그 볼을 형성할 수 있다.

또한, 상기 슬래그 볼을 분사하는 과정은 압축공기 및 물 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 슬래그 볼을 고속으로 분사할 수 있다.

또한, 상기 스케일을 제거하는 과정에서 상기 분사된 슬래그 볼은 자력을 이용하여 회수할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 탐상장치 및 그 방법은, 슬라브, 블룸, 빌렛 등과 같은 제품의 생산과정에서 표면에 형성된 스케일(scale)을 제거하여 제품 표면에 형성된 결함을 탐상하는 정확도를 향상시킬 수 있다. 이에 주편을 생산하는 과정에서 결함을 탐상하여 정정 여부를 즉시 판단할 수 있는 정보로 제공할 수 있으므로, 냉각-재 가열에 의해 공정이 복잡해지거나, 불필요하게 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 결함을 제거하기 위한 정정처리에 의해 강이 불필요하게 제거되는 것도 방지할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 동시에, 최적화된 고품질의 제품을 생산할 수 있다.

또한, 제강공정에서 발생한 슬래그 볼을 이용하기 때문에 스케일 제거를 위한 별도의 원료를 구입할 필요가 없어 생산 비용의 증가를 방지할 수 있다. 또한, 이렇게 사용된 슬래그 볼은 제강공정에서 재활용할 수 있으므로 자원 순환형 공정을 가능하게 한다. 게다가 슬래그 볼은 페리자성을 갖고 있어 자력을 통해 용이하게 회수할 수 있으므로 설비 투자에 소요되는 비용과 공간을 감소시킬 수 있으며, 분진 발생으로 인한 환경 오염도 감소시킬 수도 있다.

도 1은 일반적인 연주기의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 결함이 발생한 주편의 이미지.
도 3은 도 1에 도시된 정정장치 및 탐상장치의 구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 탐상장치의 구성을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탐상장치에 사용되는 슬래그의 자기적 성지를 보여주는 그래프.
도 6는 도 4의 변형 예를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 탐상방법으로 주편의 결함을 탐상하는 과정을 보여주는 순서도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 탐상방법을 통해 획득된 주편의 이미지.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명에 따른 탐상장치 및 그 방법은 다양한 산업분야에서 생산되는 제품의 결함을 탐상하는데 적용될 수 있으며, 예컨대 연주공정에서 생산되는 슬라브, 블룸, 빌렛 등과 같은 주편이나, 열연공정에서 생산되는 열연코일 등에 발생하는 결함을 탐상하는데 적용될 수도 있다. 이하에서는 연주공정에서 생산된 주편의 결함을 탐상하는데 적용한 예에 대해서 설명한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 탐상장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 5는 슬래그 볼의 자기적 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 탐상장치는 연주기에서 생산된 주편(S)이 토치 절단기에 의해 절단되어 이송되는 경로에 설치되며, 이송되는 주편(S)에 슬래그 볼(112)을 분사하여 주편(S)의 표면에 형성된 스케일(Sc)을 제거하는 스케일 제거부 및 스케일 제거부의 후단에 구비되어 주편(S)의 표면으로부터 결함을 검출하기 위한 검사부를 포함한다. 탐상장치는 주편(S)에 분사된 슬래그 볼(112)을 회수하는 회수부(140)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 탐상장치는 도 4에 도시된 스케일 제거영역이나 검사영역으로 주편(S)의 진입을 검지하기 위한 적어도 하나 이상의 센서를 더 포함할 수도 있다.

스케일 제거부는 슬래그 볼(112)을 수용하는 저장부(110)와, 이송경로를 따라 이송되는 주편에 슬래그 볼(112)을 분사하는 분사부(120)를 포함한다.

저장부(110)는 호퍼일 수도 있으며, 슬래그 볼(112)이 일정하게 분사될 수 있도록 일정량씩 이송시킬 수 있는 이송관을 통해 분사부(120)에 연결될 수도 있다.

여기에서 슬래그 볼(112)은 제철소에서 발생하는 슬래그 중 T(total).Fe가 10% 이상인 액상 슬래그를 급냉안정화 장치를 통해 3㎜ 이하의 평균 입도를 갖도록 급속냉각시켜 형성된다. 이와 같은 슬래그 볼(112)은 모스 경도가 평균 8에 해당할 정도로 경도가 높고, 도 5에 도시된 바와 같은 자기적 페리자성을 갖는다.

도 5에서는 급냉처리된 슬래그 볼(112)과, 슬래그를 수냉처리한 BSSF 슬래그 및 마그네타이트(magnetite)에 해당하며 원산지가 jack hill인 철광석의 히스테리시스 루프를 보여주고 있다. 도 5를 참조하면, 이들 세 물질은 모두 전형적인 페리자성을 나타내고 있으며, 이는 자력이 인가되면 자화되었다가 자력이 제거되면 즉시 제거되는 성질을 보여주고 있다. 그 중 수냉처리한 BSSF 슬래그의 경우, 슬래그 볼(112)과 물질의 조성은 동일하지만 슬래그 볼에 비하여 포화 자기력이 낮아 자력에 의한 회수가 곤란하다. 이에 비해 자화 정도가 매우 우수한 마그네타이트는 회수는 용이하나 슬래그 볼에 비하여 모스 경도가 5.5 ~ 6.5로 비교적 낮아 주편의 스케일을 제거하기에는 비효율적이며 가격도 상대적으로 고가이다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 경도 및 자기적 성질이 우수하여 스케일 제거 및 회수가 용이한 슬래그 볼을 사용하였다. 또한, 슬래그 볼은 제강 공정에서 발생하는 슬래그를 재활용하여 사용하기 때문에, 생산비용을 절감하는데도 유용하다.

분사부(120)는 이송경로의 적어도 일 측, 예컨대 주편의 상면, 하면, 측면 측에 설치될 수 있으며, 저장부(110)에 이송관을 통해 연결되어 슬래그 볼(112)을 분사할 수 있도록 구성된다.

분사부(120)는 압축가스나 물을 수용하는 탱크(130)와 연결되며, 슬래그 볼(112)을 압축가스나 물과 함께 고압으로 분사할 수 있도록 구성된다. 이때, 분사부(120)는 슬래그 볼(112)을 압축가스와 물을 동시에 이용하여 분사할 수도 있다. 슬래그 볼(112) 분사 시 물을 이용하게 되면, 슬래그 볼(112)이 분사되면서 분진이 발생되거나, 주편에서 제거된 스케일이 비산되는 것을 방지할 수 있다.

분사부(120)는 슬래그 볼(112)을 분사함에 있어서, 후방에 구비되는 검사부에 슬래그 볼(112)이 분사되는 것을 방지하기 위하여 주편(S)이 이송되는 방향과 반대방향으로 슬래그 볼(112)을 분사하는 것이 좋다. 즉, 검사부는 예컨대 결함 검사의 정확도를 높이기 위해 고해상도의 이미지를 획득하기 위한 촬상장치(200) 등을 포함하여 구성되는데, 분사되는 슬래그 볼(112)이나 물, 그리고 주편(S)으로부터 제거된 스케일(Sc)이 검사부를 구성하는 촬영장치(200) 등에 튀어 획득되는 이미지에 노이즈로 작용될 수 있기 때문이다.

회수부(140)는 분사부(120)로부터 이송경로의 적어도 일 측, 예컨대 이미 전술한 슬래그 볼(112)의 자기적 성질을 이용하여 회수하기 위하여 전자석을 이용하여 구성될 수 있다.

슬래그 볼(112)을 압축가스를 통해 분사하여 스케일(Sc)을 제거하는 경우, 제거된 스케일(Sc)이 비산하여 주변 환경을 오염시킬 수 있으므로, 분사부(120) 및 회수부(140)가 구비되는 부분에 주편으로부터 제거된 스케일(Sc)을 수집하기 위한 집진장치(미도시)가 추가로 구비될 수도 있다.

한편, 슬래그 볼(112)을 물이나 물과 압축가스를 이용하여 분사하는 경우, 분사된 물을 회수하기 위한 집수장치가 추가로 구비될 수도 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 주편의 이송경로에서 분사부(120)와 회수부(140), 집진장치 및 집수장치가 구비된 영역에 이들을 둘러싸는 형태의 하우징(300)을 별도로 구비할 수도 있다. 이를 통해 고속으로 분사되는 슬래그 볼(112)이나 물이 다른 설비로 튀어나가는 것을 차단할 수 있으며, 슬래그 볼(112)의 회수도 용이하게 할 수 있는 동시에, 제거된 스케일(Sc)의 비산도 방지할 수 있다.

검사부는 스케일 제거부의 후단에 구비되며, 스케일(Sc)이 제거된 주편(S) 표면으로부터 결함(D)을 탐상한다. 이때, 검사부는 특수광원, 표면 초음파, 누설자속, 와전류, 형광자분 등 공지의 다양한 검사방법을 이용하여 주편(S) 표면의 결함(D)을 탐상할 수 있도록 구성될 수 있다.

예컨대, 검사부는 주편(S)에 형성된 결함(D)의 검출도를 높이기 위한 광원(미도시)과, 주편(S) 이미지를 획득하기 위한 촬상장치(200)와, 획득된 이미지를 처리하는 이미지 처리장치 및 이미지 처리장치를 통해 제공되는 정보로부터 결함의 종류를 판단하고 판단된 결함의 종류에 따른 처리 방법, 즉 결함 제거 방법을 결정하는 제어부(210)를 포함한다. 이때, 광원과 촬상장치(200)는 주편(S) 전체에 걸쳐 정확한 이미지를 획득할 수 있도록, 주편(S)의 상부, 하부, 측부 등 여러 방향에 다수 개 구비될 수 있다. 또한, 검사부는 온-라인(on-line)으로 연결되어 주편 생산과정에서 주편(S)에 형성된 결함(D)을 실시간으로 탐상하고, 이를 즉시 판단 및 처리 가능한 정보로 제공하여 결함 제거, 즉 정정 처리에 의해 발생할 수 있는 재료(강), 시간, 에너지 등의 손실을 최소화할 수 있도록 한다.

이하에서는 상술한 탐상장치를 이용하여 주편의 결함을 탐상하는 방법에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 탐상방법으로 주편의 결함을 탐상하는 과정을 보여주는 순서도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 탐상방법으로 스케일을 제거한 주편의 사진이다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 주편을 수요자의 요구 지시에 맞추어 토치 절단기를 통해 일정한 길이로 절단되어 스케일 제거부로 주편의 이송이 감지되면(S110), 이송되는 주편에 슬래그 볼을 분사하여 주편 표면에 형성되어 있는 스케일을 제거한다(S120).

분사된 슬래그 볼은 주편의 표면을 타격하여 주편 표면에 형성되어 있는 스케일을 제거한다. 이때, 주편 표면을 타격하고 분산되는 슬래그 볼은 이송경로 주변에 구비되어 있는 회수부를 통해 회수된다(S130). 여기에서 슬래그 볼 분사 시 압축가스만을 이용한 경우, 제거된 스케일은 집진장치를 통해 수집되고, 물을 이용한 경우에는 제거된 스케일과 물은 집수장치를 통해 수집된다.

주편은 이송되면서 표면의 스케일이 제거되고, 스케일이 제거된 주편의 선단은 검사부 측으로 계속해서 이송된다. 이와 같은 스케일 제거 과정을 통해 후속 결함 검사 과정이 용이해질 수 있다. 즉, 주편 표면을 덮고 있는 스케일에 의해 결함을 정확하게 검사하는데 어려움이 있지만, 스케일이 제거된 이후에는 주편에 형성되어 있는 결함이 외부로 드러나기 때문에, 후속 검사부를 통한 결함의 검사 정확도가 높아지게 된다.

검사부에서 스케일이 제거된 주편이 감지되면(S140), 예컨대 촬상장치를 이용하여 주편을 촬영하여 주편의 이미지를 획득하고, 획득된 이미지의 이미지 처리과정을 거쳐 결함의 위치, 크기 등과 같은 결함 종류를 판단하고 판단된 결함의 종류에 따라 정정 처리 여부를 결정하는 검사과정을 수행한다(S150).

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 탐상방법을 통해 획득된 주편의 이미지다.

도 8의 (a)는 슬래그 볼을 이용하여 주편 표면에 형성되어 있던 스케일을 제거한 후의 주편 이미지로서, 육안으로도 주편 표면에 형성되어 있는 결함을 확인할 수 있을 정도로 주편 표면이 깨끗해진 것을 확인할 수 있다.

도 8의 (b)는 스케일을 제거하고 촬영된 주편의 이미지고, 도 8의 (c)는 (b)를 이미지 처리 후 획득된 이미지로서, 열간 상태에서도 정확한 결함 판별이 가능함을 보여주고 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110: 저장부 112 : 슬래그 볼
120 : 분사부 130 : 탱크
140 : 회수부 200 : 촬상장치
210 : 제어부 300 : 하우징

Claims (11)

1. 주편의 이송경로에 위치하고, 주편에 형성된 결함을 탐상하는 장치에 있어서,
   상기 이송경로의 적어도 일 측에 설치되며, 이송되는 주편에 슬래그 볼을 분사하여 상기 주편의 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 스케일 제거부; 및
   상기 스케일 제거부의 후단에 구비되어 상기 주편의 표면으로부터 결함을 검출하기 위한 검사부;
   를 포함하는 탐상장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 분사된 슬래그 볼을 회수하는 회수부를 추가로 구비하는 탐상장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 회수부는 전자석을 포함하는 탐상장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 회수부와 상기 스케일 제거부를 둘러싸는 하우징을 더 포함하는 탐상장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬래그 볼의 평균 입도는 3㎜ 이하인 탐상장치.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 스케일 제거부는,
   상기 슬래그 볼을 수용하는 저장부와;
   상기 슬래그 볼을 상기 주편으로 분사하는 분사부;
   를 포함하는 탐상장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 분사부는,
   상기 슬래그 볼을 분사하기 위해 압축가스와 물 중 적어도 어느 하나를 이용하는 탐상장치.
8. 이송경로를 따라 이송되는 주편의 결함을 탐상하는 방법에 있어서,
   슬래그 볼을 준비하는 과정과;
   이송되는 주편에 슬래그 볼을 분사하여 상기 주편에 형성된 스케일을 제거하는 과정과;
   상기 스케일이 제거된 주편의 표면으로부터 결함을 검사하는 과정을 포함하는 탐상방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 슬래그 볼을 준비하는 과정은 제철소에서 발생하는 슬래그 중 T.Fe가 10% 이상인 액상 슬래그를 급속 냉각시켜 슬래그 볼을 형성하는 탐상방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 슬래그 볼을 분사하는 과정은 압축공기 및 물 중 적어도 어느 하나를 이용하는 탐상방법.
11. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 스케일을 제거하는 과정에서 상기 분사된 슬래그 볼은 자력을 이용하여 회수하는 탐상방법.

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