KR20200049327A - 선재의 결함위치 지시장치 및 지시방법 - Google Patents

Abstract

선재의 결함위치 지시장치 및 시지방법이 개시된다.
일 실시예에 따른 선재의 결함위치 지시장치는 압연단계를 거쳐 이송되는 선재의 결함을 검출하는 검출부; 상기 선재가 링 형태로 감겨진 상태에서 집적되어 형성되는 코일체에 상기 결함의 위치를 가리켜 보이는 지시부; 상기 검출부를 통해 검출된 상기 결함의 정보를 기초로 상기 코일체 상에서의 상기 결함의 위치를 계산하고, 상기 지시부가 상기 코일체 상의 상기 계산된 상기 결함의 위치를 지시하도록 상기 지시부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

선재의 결함위치 지시장치 및 지시방법{defective position indicator and indicating method of wire rod}

개시된 발명은 압연 후 코일체를 형성하는 선재의 표면품질 개선을 위한 선재의 결함위치 지시장치 및 지시방법에 관한 것이다.

선재의 생산공정에서는 통상 빌렛(billet)을 가열, 압연, 냉각, 검사하는 과정을 순차적으로 거치게 된다.

압연 공정을 거치면서 열간 압연된 소재는 목표로 하는 재질의 확보를 위해 수냉대를 거쳐 냉각되고, 수냉대를 거친 소재는 권취 후 코일형태로 집적되어 검사영역으로 이송된다.

검사영역에서 검사자는 생산과정에서 선재의 표면에 형성되는 흠과 같은 결함을 육안으로 확인하여 제거함으로써, 결함에 의해 출하되는 선재의 품질이 저하되는 것을 방지하게 된다.

한편, 전장 길이가 긴 선재의 특성을 감안했을 때, 검사영역의 검사자가 압연된 선재 표면의 결함을 일일이 육안으로 확인하여 제거하기에는 늘 어려움이 있었다.

따라서 이를 보완하기 위해 종래에는 압연 라인에 센서 등을 설치하여 선재 표면의 결함의 발생여부를 확인하는 방법이 적용되고 있다.

그러나 선형 상태로 이송중인 선재에서 검출된 결함 정보는 검사영역의 검사자가 코일 모양을 이룬 선재로부터 육안을 이용하여 결함의 위치를 찾아내도록 하는데 직접적으로 도움이 되기 어려웠으며, 이에 따라 선재의 전장 표면품질을 보증하는 데에는 여전히 한계가 있었다.

압연 후 코일체를 형성하는 선재의 전장 표면품질을 보증할 수 있는 선재의 결함위치 지시장치 및 지시방법을 제공한다.

일 실시예에 따른 선재의 결함위치 지시장치는 압연단계를 거쳐 이송되는 선재의 결함을 검출하는 검출부; 상기 선재가 링 형태로 감겨진 상태에서 집적되어 형성되는 코일체에 상기 결함의 위치를 가리켜 보이는 지시부; 상기 검출부를 통해 검출된 상기 결함의 정보를 기초로 상기 코일체 상에서의 상기 결함의 위치를 계산하고, 상기 지시부가 상기 코일체 상의 상기 계산된 상기 결함의 위치를 지시하도록 상기 지시부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 지시부는 상기 코일체 표면으로 광을 조사하는 광조사 장치를 포함할 수 있다.

상기 광조사장치는, 광을 조사하는 광조사부; 상기 광조사부를 통해 조사되는 광이 상기 코일체를 형성하는 복수의 링부 중 상기 결함을 구비하는 상기 링부를 향하도록 상기 제어부의 제어에 따라 상기 광조사부를 구동시키는 구동부;를 포함할 수 있다.

상기 결함은 상기 선재 표면에 형성되는 흠을 포함하고, 상기 검출부는 상기 압연 단계 이후 이송되는 상기 선재 표면의 흠을 검출하는 와전류탐상장치를 포함하며, 상기 제어부는 상기 완전류탐상장치를 통해 검출되는 선형 상태에 있는 선재 상에서의 상기 흠의 위치를 상기 코일체 상에서의 상기 흠의 위치로 환산하여 계산할 수 있다.

상기 압연 단계를 거친 상기 선재는 수냉대를 거쳐 수냉처리 된 후 레잉헤드를 통과하면서 연이어진 다수의 링부를 형성하도록 감겨지고, 상기 결함은 상기 수냉대를 통과한 상태에서 정해진 기준 냉각온도 범위를 초과하는 상기 선재의 미수냉부를 포함하며, 상기 검출부는 상기 레잉헤드를 통과한 다수의 상기 링부의 온도를 차례로 측정하는 온도측정기를 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도측정기를 통해 검출되는 미수냉부를 포함하는 상기 링부의 순서를 카운팅하여 상기 코일체 상에서 상기 미수냉부를 갖는 상기 링부의 위치를 계산할 수 있다.

일 실시예에 따른 선재의 결함위치 지시방법은 압연 단계를 거쳐 이송되는 상태에서 링 형태로 감겨지고, 상기 링 형태로 감겨진 상태에서 집적되어 코일체를 형성하는 선재의 결함위치 지시방법으로써, 상기 압연 단계를 거쳐 이송되는 선재의 결함을 검출하고, 이송상태에서 검출된 상기 선재의 결함 정보를 기초로 상기 코일체 상에서의 상기 결함의 위치를 계산하고, 상기 코일체 상의 상기 계산된 결함의 위치로 광을 조사하여 상기 결함의 위치를 광으로 지시할 수 있다.

일 실시예에 따른 선재의 결함위치 지시장치 및 지시방법에 따르면, 압연 후 코일체를 형성하는 선재의 결함위치를 정확하게 가리켜 보일 수 있게 되므로, 압연된 선재의 전장 표면품질을 보증할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 선재 결함위치 지시장치가 채용된 선재의 생산라인 일부를 도시한 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 선재 결함위치 지시장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선재 결함위치 지시장치를 이용하여 결함의 위치를 지시함에 있어서, 선재의 이송과정에서 와전류탐상장치에 의해 검출되는 선재의 결함의 위치와, 선재를 통해 구성되는 코일체 상에서 결함이 위치되는 링부로 광이 조사되고 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 선재 결함위치 지시장치를 이용하여 결함의 위치를 지시함에 있어서, 선재의 이송과정에서 온도측정기에 의해 검출되는 선재의 결함의 위치와, 선재를 통해 구성되는 코일체 상에서 결함이 위치되는 링부로 광이 조사되고 있는 상태를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 선재의 결함위치 지시장치(10)는 압연 공정을 거쳐 생산되는 선재(1) 표면의 결함(2)의 위치를 가리켜 알리기 위한 것으로, 여기서 선재(1)는 빌렛(billet)를 가열-압연-냉각-검사하는 과정을 순차적으로 거쳐 생산될 수 있다.

압연공정에서는 조압연, 중간 조압연, 중간 사상압연, 사상압연 및 최종 압연 등을 포함하는 일련의 압연 공정이 수행된다.

압연 공정을 거치면서 열간 압연된 선재(1)는 목표로 하는 재질의 확보를 위해 수냉대(12)를 거쳐 수냉방식으로 냉각된다.

수냉대(12)를 거친 선재는 레잉헤드(laying head)(13)를 통과하면서 연이어진 다수의 링부(1a)를 형성하도록 감겨지고, 다수의 링부(1a)를 형성한 선재(1)는 롤러컨베이어(14)를 통해 이송되는 과정에서 공냉방식으로 냉각처리 될 수 있다.

공냉처리 된 다수의 링부(1a)는 코일형태로 집적되어 코일체(3)를 이룬 상태에서 검사영역으로 위치될 수 있다. 미설명 부호 15는 코일체(3)를 지지하는 지지체를 가리킨다.

레잉헤드(13)에서 각 링부(1a)는 동일한 사이즈를 갖도록 감겨지고, 이에 따라 다수의 링부(1a)가 집적되어 형성되는 코일체(3)는 직경이 길이방향으로 일정하게 마련될 수 있다.

검사영역에서는 검사자가 생산과정에서 선재(1)의 표면에 형성되는 결함(2)을 육안으로 확인하여 제거함으로써, 출하되는 선재(1)의 품질이 저하되는 것을 방지하게 된다.

본 실시예에 따른 선재의 결함위치 지시장치(10)는 압연 단계를 거쳐 이송중인 선재(1)의 결함(2)을 검출하는 검출부(20)를 구비한다.

선재(1)의 결함(2)은 선재(1) 표면에 형성되는 흠(2a)과, 수냉대(12)를 통과한 상태에서 정해진 기준 냉각온도 범위를 초과하는 선재(1)의 미수냉부(2b) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

검출부(20)는 선재(1) 표면의 흠(2a)을 검출하는 와전류탐상장치(21)와, 미수냉부(2b)를 검출하는 온도측정기(22) 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 구성되어 선재(1) 표면의 흠(2a)이나 미수냉부(2b)를 검출하도록 마련될 수 있다.

코일에 교류를 흘리면 교번자장이 발생하는데 이때 코일을 전도성의 선재에 접근시키면 이 교번 자장에 의해 선재에 와전류가 유도된다. 선재에 와전류가 흐르게 되면 이에 의한 자기장이 생겨나고 이는 코일에 의한 자기장과 상호 작용하게 되어 코일의 임피던스를 변화시키게 된다. 와전류탐상장치(21)는 이러한 변화를 측정하여 선재(1)의 상태를 파악하는 방식을 통해 선재(1) 표면의 흠(2a)을 검출할 수 있다.

와전류탐상장치(21)는 선재(1)를 두 개의 동일한 특성을 지닌 관통형 코일의 중앙으로 통과시키면서 이 코일들에 교반되는 전기 신호를 주어 선재에서 유도되는 기전력의 차이를 이용하여 결함을 검출하는 방식과, 선재(1)를 중심으로 와전류 센서를 회전시켜서 결함을 검출하는 방식이 이용될 수 있다.

와전류탐상장치(21)는 적어도 하나가 최종 압연 단계 이후에 설치되어 압연이 완료된 선형의 선재(1)에 형성되는 흠(2a)을 검출할 수 있다. 물론, 흠(2a)의 검출정밀도를 향상시키기 위해 와전류탐상장치(21)는 압연공정의 각 압연 단계 사이사이에 설치되는 복수개로도 구성이 가능하다.

도 1에 있어서 화살표는 선형 선재(1)의 이송방향을 가리키고, 미설명 부호 11는 선재(1)의 최종 압연 공정을 수행하는 최종 압연기를 가리킨다.

최종 압연기(11)는 복수의 압연롤(11a)을 구비하고, 수냉대(12)는 분사노즐(12a)을 이용하여 이송중인 선재(1)로 냉각수를 분사하는 방식으로 선재(1)를 수냉처리 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 압연이 완료된 선재(1)는 목표로 하는 재질의 확보를 위해 수냉대(12)를 거쳐 수냉방식으로 냉각되고, 온도측정기(22)는 수냉대(12)를 통과한 선재(1)의 온도를 측정하여 선재(1)의 미수냉부(2b)를 검출할 수 있다.

온도측정기(22)는 레잉헤드(13)를 통과한 선재(1)의 온도를 측정하는 열화상 카메라로 마련되어 레잉헤드(13)를 통과하는 다수의 링부(1a)의 온도를 이송 순서에 따라 차례로 측정할 수 있다.

또 선재의 결함위치 지시장치(10)는 선재(1)가 링 형태로 감겨진 상태에서 집적되어 형성되는 코일체(3)에 결함(2)의 위치를 가리켜 보이는 지시부(30)와, 검출부(20)를 통해 검출된 결함(2)의 정보를 기초로 코일체(3) 상에서의 결함(2)의 위치를 계산하여 지시부(30)가 코일체(3) 상의 계산된 결함(2)의 위치를 지시하도록 지시부(30)의 동작을 제어하는 제어부(40)를 구비한다.

지시부(30)는 코일체(3) 표면으로 광을 조사하는 광조사장치(30a)를 포함하고, 광조사장치(30a)는 레이저 포인터와 같이 레이저를 이용하여 광을 조사하는 레이저 발생장치를 포함할 수 있다.

광조사장치(30a)는 광을 조사하는 광조사부(31)와, 광조사부(31)를 통해 조사되는 광이 코일체(3)를 형성하는 복수의 링부(1a) 중 결함(2)을 구비하는 링부(1a)를 향하도록 제어부(40)의 제어에 따라 광조사부(31)를 구동시키는 구동부(32)를 포함할 수 있다.

광조사장치(30a)는 코일체(3)의 일측으로 배치되도록 지지체(15)에 설치되고, 구동부(32)는 광조사부(31)를 코일체(3)의 길이방향을 따라 양측으로 회전시키는 모터(32a)를 포함할 수 있다.

제어부(40)는 검출부(20)로부터 수신한 결함(2)의 검출정보에 기초하여 코일체(3) 상에서의 결함(2)의 위치를 계산하고, 계산된 코일체(3) 상에서의 결함(2)의 위치로 광이 조사되도록 광조사장치(30a)를 제어할 수 있다.

제어부(40)는 와전류탐상장치(21)를 통해 검출되는 선형 상태에 있는 선재(1) 상에서의 흠(2a)의 위치를 코일체(3) 상에서의 흠(2a)의 위치로 환산하여 계산함으로써, 광조사장치(30a)를 통해 조사되는 광이 코일체(3) 상에서 흠(2a)을 구비하는 링부(1a)를 가리키도록 할 수 있다.

즉 와전류탐상장치(21)를 통해 검출된 선재(1) 상의 흠(2a)의 위치가 선재(1)의 전장 대비 도 3과 같을 경우, 와전류탐상장치(21)는 선형 선재(1)의 전장길이와 함께 흠(2a)의 검출 위치 정보를 제어부(40)로 전송한다.

그러면 제어부(40)는 미리 입력되어 있는 코일체(3)의 직경값을 감안하여 선형 선재(1)의 전장을 코일체(3)의 직경으로 나누는 방식으로 코일체(3)를 구성하는 링부(1a)의 숫자와 순서를 계산하여 흠(2a)을 구비하게 되는 링부(1a)를 선정할 수 있다.

즉 도면과 같이 선형 상태의 선재(1)를 가지고 직경이 일정한 6개의 링부(1a)를 갖는 코일체(3)가 구성된다고 했을 때, 흠(2a)은 우측 선단을 기준으로 두 번째 링부(1a)에 위치하게 된다. 참고로 도 3에서 미설명 부호 c는 선형 상태의 선재(1)를 코일체(3)를 구성하는 링부(1a)의 둘레에 해당하는 길이로 구분하는 구분선을 가리킨다.

따라서 제어부(40)는 광조사장치(30a)의 광이 흠(2a)을 구비하는 두 번째 링부(1a)로 조사되도록 광조사장치(30a)를 제어하여 흠(2a)을 구비하는 링부(1a)를 광으로 지시하게 된다. 도면에서 부호 A는 링부(1a)로 조사되는 광에 의해 형성되는 광표시부를 가리킨다.

또 제어부(40)는 온도측정기(22)를 통해 검출되는 미수냉부(2b)를 포함하는 링부(1a)의 순서를 카운팅하여 코일체(3) 상에서 미수냉부(2b)를 갖는 링부(1a)의 위치를 계산함으로써, 광조사장치(30a)의 광이 미수냉부(2b)를 갖는 링부(1a)로 조사되도록 할 수 있다.

즉 온도감지기(22)를 통해 검출된 미수냉부(2b)의 위치가 도 4와 같을 경우, 제어부(40)는 미수냉부(2b)가 위치된 링부(1a)의 순서를 카운팅하여 도면의 우측 선단을 기준으로 첫 번째와 세 번째 링부(1a)에 미수냉부(2b)가 위치하고 있음을 계산함으로써, 해당 링부(1a)로 광이 조사되도록 광조사장치(30a)를 제어할 수 있다.

이때 미수냉부(2b)를 갖는 링부(1a)의 위치가 복수일 경우, 제어부(40)는 광조사부(31)의 광이 복수의 링부(1a)를 순차적으로 가리키도록 구동부(32)를 제어할 수 있다. 이때 구동부(32)는 한 쪽 링부(1a)를 가리키는 광표시부(A)가 일정 시간이 지난 시점에서 다른 쪽 링부(1a)를 가리키는 동작이 반복되도록 구동부(32)를 제어함으로써, 미수냉부(2b)를 갖는 링부(1a)가 정확하게 육안으로 확인되도록 할 수 있다. 참고로 도 3과 도 4에서 코일체(3)는 그 평면구조를 도시한 것이다.

다음은 선재의 결함위치 지시장치(10)를 이용한 선재의 결함위치 지시과정에 관해 설명한다.

검출부(20)는 압연 및 냉각 과정을 거쳐 이송되는 선재(1) 표면으로부터 흠(2a)과 미수냉부(2b)를 포함하는 겸함(2)을 검출한다.

검출부(20)는 이송상태의 선재(1)로부터 검출된 결함정보를 제어부(40)로 제공하고, 냉각 과정을 거친 선재(1)는 검사용역으로 이송되어 코일체(3)를 형성한다.

코일체(3)가 검사영역으로 위치되면, 제어부(40)는 검출부(20)를 통해 검출된 선재(1)의 결함(2) 정보에 기초하여 코일체(3) 상에서의 결함(2)의 위치를 계산하고, 광조사장치(30a)의 광이 코일체(3) 상에서 결함(2)을 갖는 링부(1a)를 향하도록 광조사장치(30a)를 제어한다.

따라서 검사영역의 검사자는 광표시부(A)가 가리키는 링부(1a)를 육안으로 확인하여 결함(2)의 내용을 쉽게 파악할 수 있게 된다. 이때 검사자는 흠(2a)의 경우 그라인딩하여 제거하고, 미수냉부(2b)의 경우 이를 포함하는 링부(1a)를 절단하여 제거하는 방식으로 코일체(3)의 결함 문제를 간단히 해결할 수 있게 된다.

이와 같이 본 실시예에 따른 선재의 결함위치 지시장치 및 지시방법에 따르면, 압연 후 코일체(3)를 형성하는 선재(1)의 결함위치를 정확하게 가리켜 보임으로써, 압연된 선재(1)의 전장 표면품질을 보증할 수 있게 된다.

1: 선재 1a: 링부
2: 결함 2a: 흠
2b: 미수냉부 3: 코일체
10: 선재의 결함위치 지시장치 11: 최종 압연기
12: 수냉대 13: 레잉헤드
14: 롤러컨베이어 15: 지지체
20: 검출부 21: 와전류탐상장치
22: 온도측정기 30: 지시부
30a: 광조사장치 31: 광조사부
32: 구동부 40: 제어부

Claims (6)

1. 압연단계를 거쳐 이송되는 선재의 결함을 검출하는 검출부;
   상기 선재가 링 형태로 감겨진 상태에서 집적되어 형성되는 코일체에 상기 결함의 위치를 가리켜 보이는 지시부;
   상기 검출부를 통해 검출된 상기 결함의 정보를 기초로 상기 코일체 상에서의 상기 결함의 위치를 계산하고, 상기 지시부가 상기 코일체 상의 상기 계산된 상기 결함의 위치를 지시하도록 상기 지시부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 선재의 결함위치 지시장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지시부는 상기 코일체 표면으로 광을 조사하는 광조사 장치를 포함하는 선재의 결함위치 지시장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 광조사장치는,
   광을 조사하는 광조사부;
   상기 광조사부를 통해 조사되는 광이 상기 코일체를 형성하는 복수의 링부 중 상기 결함을 구비하는 상기 링부를 향하도록 상기 제어부의 제어에 따라 상기 광조사부를 구동시키는 구동부;를 포함하는 선재의 결함위치 지시장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 결함은 상기 선재 표면에 형성되는 흠을 포함하고,
   상기 검출부는 상기 압연 단계 이후 이송되는 상기 선재 표면의 흠을 검출하는 와전류탐상장치를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 완전류탐상장치를 통해 검출되는 선형 상태에 있는 선재 상에서의 상기 흠의 위치를 상기 코일체 상에서의 상기 흠의 위치로 환산하여 계산하는 선재의 결함위치 지시장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 압연 단계를 거친 상기 선재는 수냉대를 거쳐 수냉처리 된 후 레잉헤드를 통과하면서 연이어진 다수의 링부를 형성하도록 감겨지고,
   상기 결함은 상기 수냉대를 통과한 상태에서 정해진 기준 냉각온도 범위를 초과하는 상기 선재의 미수냉부를 포함하며,
   상기 검출부는 상기 레잉헤드를 통과한 다수의 상기 링부의 온도를 차례로 측정하는 온도측정기를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 온도측정기를 통해 검출되는 미수냉부를 포함하는 상기 링부의 순서를 카운팅하여 상기 코일체 상에서 상기 미수냉부를 갖는 상기 링부의 위치를 계산하는 선재의 결함위치 지시장치.
6. 압연 단계를 거쳐 이송되는 상태에서 링 형태로 감겨지고, 상기 링 형태로 감겨진 상태에서 집적되어 코일체를 형성하는 선재의 결함위치 표시방법에 있어서,
   상기 압연 단계를 거쳐 이송되는 선재의 결함을 검출하고,
   이송상태에서 검출된 상기 선재의 결함 정보를 기초로 상기 코일체 상에서의 상기 결함의 위치를 계산하고,
   상기 코일체 상의 상기 계산된 결함의 위치로 광을 조사하여 상기 결함의 위치를 광으로 지시하는 선재의 결함위치 지시방법.

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