KR20130034982A

KR20130034982A - 소재 형상 측정장치

Info

Publication number: KR20130034982A
Application number: KR1020110099165A
Authority: KR
Inventors: 박영국; 이관형; 임갑수; 조영원
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-08
Also published as: KR101368267B1

Abstract

본 발명은 소재 형상 측정장치에 관한 것으로, 소재를 폭압연하는 폭압연부와, 폭압연된 소재를 이송하는 이송롤러부와, 일측은 이송롤러부에 의해 이송되는 소재와 접촉되고, 타측은 폭압연부의 출구단에 회전 가능하게 설치되며, 소재의 두께에 따라 변동되는 타측에서의 회전각도를 토대로 소재의 형상을 측정하는 측정유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 측정된 도그본 양을 토대로 폭압연 공정의 폭퍼짐 및 회복을 예측할 수 있으므로 소재의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

소재 형상 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING SHAPE OF SLAB}

본 발명은 소재 형상 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소재와의 접촉을 통해 소재에 발생되는 도그본 양을 정확하게 측정할 수 있는 소재 형상 측정장치에 관한 것이다.

일반적인 철강 제조는 용선을 생산하는 제선 공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강 공정, 액체 상태의 철이 고체로 되는 연주 공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연 공정으로 이루어진다.

압연 공정은 연주 공정에서 생산된 슬래브, 블룸 등의 중간 소재를 회전하는 여러 개의 롤러 사이를 통과시켜 연속적인 힘을 가하여 늘리거나 얇게 만드는 과정을 말하며 크게 열간 압연과 냉간 압연으로 나뉜다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2004-0012079호(2004. 02. 11 공개, 발명의 명칭 : 폭 압연용 에저 롤의 하부 커플링 장치)에 개시되어 있다.

본 발명은 소재와의 접촉을 통해 소재에 발생되는 도그본 양을 정확하게 측정할 수 있는 소재 형상 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 소재 형상 측정장치는: 소재를 폭압연하는 폭압연부; 폭압연된 상기 소재를 이송하는 이송롤러부; 및 일측은 상기 이송롤러부에 의해 이송되는 상기 소재와 접촉되고, 타측은 상기 폭압연부의 출구단에 회전 가능하게 설치되며, 상기 소재의 두께에 따라 변동되는 타측에서의 회전각도를 토대로 상기 소재의 형상을 측정하는 측정유닛을 포함한다.

바람직하게는, 상기 측정유닛은, 회전축에 의해 상기 폭압연부의 출구단에 일단부가 회전 가능하게 결합되는 연결프레임; 상기 연결프레임의 타단부에 구비되고, 상기 소재와 접촉되는 접촉부재; 상기 회전축에 설치되어 상기 회전축의 회전각도에 비례하는 신호를 생성하는 엔코더; 및 상기 엔코더의 신호를 감지하는 감지센서를 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 접촉부재는, 상기 연결프레임의 타단부에 회전 가능하게 결합되는 원통 형상의 롤러이다.

더 바람직하게는, 상기 측정유닛은, 상기 폭압연부 출구단의 일측에 배치되어 일측방향으로 편향된 지점에서 소재와 접촉되는 제1측정부; 및 상기 폭압연부 출구단의 타측에 배치되어 타측방향으로 편향된 지점에서 소재와 접촉되는 제2측정부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 폭 압연에 의해 발생하는 도그본(Dog bone) 양을 정확하게 측정할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 측정된 도그본 양을 토대로 크롭(Crop) 발생량을 줄일 수 있어 생산 비용을 절감할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 측정된 도그본 양을 토대로 폭압연 공정의 폭퍼짐 및 회복을 예측할 수 있으므로 소재의 폭 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 측정유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 통해 소재의 형상을 측정하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 제어흐름을 나타낸 블록도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 소재 형상 측정장치의 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 측정유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치를 통해 소재의 형상을 측정하는 원리를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 제어흐름을 나타낸 블록도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치는 폭압연부(10), 이송롤러부(20), 측정유닛(100)을 포함하여 이루어진다.

폭압연부(10)는 조압연에서 생산되는 소재(S)의 폭을 제어하기 위하여 폭압연을 수행한다. 본 실시예에서의 폭압연부(10)는 사이징 프레스(Slab Sizing Press)를 포함하여 이루어진다.

폭압연부(10)에서 압연된 소재(S)는 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송된다. 이송롤러부(20)는 폭압연부(10)의 후방에 배치된다. 이송롤러부(20)는 소재(S)를 후공정으로 이송하는 이송롤러(부호 생략)와, 이송롤러의 양단부를 회전 가능하게 지지하는 롤러지지대(도시 생략)를 포함하여 이루어진다. 미설명부호 30은 조압연부이다.

측정유닛(100)은 폭압연부(10)의 출구단(11)에 배치된다. 측정유닛(100)은 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송되는 소재(S)의 상방에 위치되어 소재(S)의 상면 형상을 측정한다. 한편, 본 실시예에서 출구단(11)은 폭압연부(10)의 출구측에 돌출되는 형상으로 형성되나 이에 한정될 것은 아니라 할 것이므로, 돌출됨 없이 폭압연부(11)의 출구측에 형성될 수도 있음은 물론이다.

폭압연부(10)에 의해 폭압연된 소재(S)는 중앙부(도 3의 C)를 기준으로 상면과 하면이 대칭 형상을 이룬다. 따라서 본 실시예와 같이 소재(S)의 상면 형상을 측정함으로써 소재(S)의 상하면 전체 형상을 파악할 수 있다.

측정유닛(100)의 일측은 이송롤러부(20)에 의해 이송되는 소재(S)와 접촉되고, 타측은 폭압연부(10)의 출구단(11)에 회전 가능하게 설치된다. 측정유닛(100)의 일측이 소재(S)와 접촉되도록 배치됨에 따라 측정유닛(100)의 타측은 소재(S)의 두께에 비례하여 회전하게 된다. 이렇게 소재(S)의 두께에 따라 측정유닛(100) 타측의 회전각도()가 변동되는 것을 토대로 소재(S)의 형상을 파악할 수 있게 된다.

구체적으로, 측정유닛(100)은 연결프레임(110), 접촉부재(120), 엔코더(130), 감지센서(140), 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.

연결프레임(110)은 회전축(111)에 의해 폭압연부(10)의 출구단(11)에 회전 가능하게 결합된다. 즉, 회전축(111)은 출구단(11)을 좌우 관통하여 배치되고, 연결프레임(110)은 상단부가 회전축(111)과 결합되면서, 회전축(111)을 회전 중심으로 하여 회전이 이루어진다.

연결프레임(110)은 폭에 비해 길이가 긴 바(Bar) 형상으로 형성되고, 회전축(111)의 좌우 양단에 한 쌍이 각각 결합된다.

접촉부재(120)는 연결프레임(110)의 하단부에 구비된다. 접촉부재(120)는 소재(S)의 상면과 직접 접촉되는 부분이다. 따라서 접촉부재(120)는 장시간 사용 시 마모되거나 충격에 의해 손상이 발생될 수 있으므로, 연결프레임(110)으로부터 분리 가능하게 결합된다. 따라서 연결프레임(110)을 교체할 필요 없이 접촉부재(120)만 교체하면 되므로, 교체 비용을 절감할 수 있게 된다.

접촉부재(120)는 연결프레임(110)의 타단부에 회전 가능하게 결합되는 롤러일 수 있다. 이와 같이 접촉부재(120)가 원통 형상의 롤러로 구성되고, 연결프레임(110)의 타단부에 회전 가능하게 결합되는 경우, 소재(S)와의 접촉 시 접촉부재(120)와 소재(S) 사이에 발생되는 마찰을 절감할 수 있다.

즉, 접촉부재(120)의 회전을 통해 소재(S)와 접촉부재(120) 사이의 마찰을 줄일 수 있으므로, 소재(S)가 접촉부재(120)에 가하는 충격량을 줄일 수 있어 접촉부재(120)의 수명을 연장시킬 수 있다. 물론, 그 반대로 접촉부재(120)가 소재(S)에 가하는 충격량도 줄일 수 있으므로 소재(S)가 손상되는 것을 억제할 수도 있다.

엔코더(130)는 회전축(111)에 설치된다. 엔코더(130)는 소재(S)의 두께에 따라 변동되는 연결프레임(110)의 일단부에서의 회전각도()에 비례하도록 신호를 생성한다.

연결프레임(110)의 일단부와 회전축(111)이 결합되어 있으므로, 연결프레임(110)의 일단부의 회전각도()와, 회전축(111)의 회전각도()는 동일하다. 따라서 엔코더(130)에서 회전축(111)의 회전각도()를 이용하는 것과, 연결프레임(110)의 일단부의 회전각도()를 이용하는 것은 동일한 결과를 갖는다.

감지센서(140)는 엔코더(130)의 상측에 배치되고, 엔코더(130)에서 생성된 회전각도()에 따른 신호를 감지한다. 엔코더(130)는 회전각도()에 따라 신호크기를 다르게 생성하므로, 감지센서(140)는 엔코더(130)에서 생성된 신호를 감지하는 것만으로, 연결프레임(110)의 일단부에서의 회전각도(), 또는 회전축(111)에서의 회전각도()를 파악할 수 있게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 측정유닛(100)은 우측(도 3 기준)에 배치되는 제1측정부(101), 좌측에 배치되는 제2측정부(102)를 포함하여 이루어진다.

제1측정부(101)는 폭압연부(10)의 우측 출구단(11)에 설치되고, 제2측정부(102)는 폭압연부(10)의 좌측 출구단(11)에 설치되도록 제1측정부(101)와 이격 배치된다.

제1측정부(101)와 제2측정부(102)는 앞서 서술한 바와 같이, 연결프레임(110), 접촉부재(120), 엔코더(130), 감지센서(140)를 각각 포함하여 이루어진다. 즉, 제1측정부(101)는 소재(S)의 우측편 형상을 측정하고, 제2측정부(102)는 소재(S)의 좌측편 형상을 측정한다는 점에서 제1측정부(101)와 제2측정부(102)는 서로 구분될 뿐, 이를 이루는 세부구성 및 작동원리는 동일하다.

폭압연된 소재(S)에는 도그본(Dog bone) 현상이 발생되는데, 도그본 최대 발생지점은 소재(S)의 좌측편과 우측편에 각각 한 군데 나타난다. 본 실시예에 따르면, 측정유닛(100)에 측정부(101, 102)가 2개 설치되므로, 소재(S)의 좌측편과 우측편에서의 도그본 최대 크기를 정확하게 측정할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 형상 측정장치의 작동원리를 설명한다.

폭압연된 소재(S)는 이송롤러부(20)에 의해 후공정으로 이송된다. 소재(S)의 선단부(A)가 측정유닛(100)이 설치된 위치에 도달하게 되면 이송롤러부(20)는 정지하게 된다. 이때 제1,2측정부(101, 102)의 접촉부재(120)는 소재(S)의 상면에 각각 놓여진다.

제1측정부(101)는 소재(S)의 우측편에서 소재(S)의 상면 형상을 측정하고, 제2측정부(102)는 소재(S)의 좌측편에서 소재(S)의 상면 형상을 측정한다.

본 실시예에 따르면, 제1측정부(101)는 소재(S)의 우측편에서 회전각도()를 측정하여 이를 제어부(150)에 전송한다. 여기서 회전각도()란 회전축(111)을 중심으로, 회전축(111)의 연직 하방으로 내려오는 가상선과 연결부재(110)가 이루는 각도를 의미한다. 마찬가지로, 제2측정부(102)는 소재(S)의 좌측편에서의 회전각도()를 측정하여 이를 제어부(150)에 전송한다.

제어부(150)은 제1측정부(101) 및 제2측정부(102)에서 전송된 회전각도()값을 토대로 소재(S)의 좌측편과 우측편에서의 도그본 최대 크기를 파악한다.

소재(S)의 우측편에 나타나는 도그본 최대 크기(D)는 아래 [계산식 1]로 구해진다.

[계산식 1]

여기서 D는 소재(S) 우측편에서의 도그본 크기이다. L은 회전축(111)의 중심에서 이송롤러부(20)까지의 거리를, B는 소재(S)의 초기 두께를, Pcos + R은 회전축(111)의 중심에서 도그본이 발생한 소재(S) 상측면까지의 수직거리를 의미한다.

마찬가지로, 소재(S)의 좌측편에 나타나는 도그본 최대 크기는 위 [계산식1]로 구해질 수 있다.

도그본은 소재(S)의 길이 방향으로 전 구간에 걸쳐 생성된다. 따라서 소재(S)가 이송롤러부(20)를 통해 후공정으로 이송되는 과정에서, 소재(S)와 접촉되는 제1측정부(101) 및 제2측정부(102)를 통해 소재(S) 우측편에서의 도그본 최대 크기와, 소재(S) 좌측편에서의 도그본 최대 크기를 지속적으로 파악할 수 있게 된다.

이와 같이 소재(S)에 나타나는 도그본의 최대 크기를 토대로 측정유닛(100)은 소재(S)의 선단부(A)에서 미단부에 이르기까지의 소재(S)의 형상을 예상할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 폭압연부 20 : 이송롤러부
100 : 측정유닛 110 : 연결프레임
111 : 회전축 120 : 접촉부재
130 : 엔코더 140 : 감지센서
150 : 제어부

Claims

소재를 폭압연하는 폭압연부;
폭압연된 상기 소재를 이송하는 이송롤러부; 및
일측은 상기 이송롤러부에 의해 이송되는 상기 소재와 접촉되고, 타측은 상기 폭압연부의 출구단에 회전 가능하게 설치되며, 상기 소재의 두께에 따라 변동되는 타측에서의 회전각도를 토대로 상기 소재의 형상을 측정하는 측정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 측정유닛은, 회전축에 의해 상기 폭압연부의 출구단에 일단부가 회전 가능하게 결합되는 연결프레임;
상기 연결프레임의 타단부에 구비되고, 상기 소재와 접촉되는 접촉부재;
상기 회전축에 설치되어 상기 회전축의 회전각도에 비례하는 신호를 생성하는 엔코더; 및
상기 엔코더의 신호를 감지하는 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
제2항에 있어서,
상기 접촉부재는, 상기 연결프레임의 타단부에 회전 가능하게 결합되는 원통 형상의 롤러인 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.
제3항에 있어서,
상기 측정유닛은, 상기 폭압연부 출구단의 일측에 배치되어 일측방향으로 편향된 지점에서 소재와 접촉되는 제1측정부; 및
상기 폭압연부 출구단의 타측에 배치되어 타측방향으로 편향된 지점에서 소재와 접촉되는 제2측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소재 형상 측정장치.