WO2015099229A1 - 강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 장치 및 방법 - Google Patents

강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 장치 및 방법 Download PDF

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WO2015099229A1
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medium
ultrasonic
chamber
flaw detection
injection
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임충수
천명식
허형준
손붕호
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주식회사 포스코
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and an ultrasonic flaw detection method for detecting an internal defect of a produced steel sheet.
  • Ultrasonic inspection is performed on the correction line before shipment of the produced product to detect internal defects of the finished steel sheet.
  • Ultrasonic flaw detection is a method of diagnosing the presence of defects such as cracks, inclusions, and segregation in the steel sheet by transmitting ultrasonic waves to the steel sheet to receive and analyze ultrasonic waves reflected from the steel sheet.
  • Ultrasonic flaw detection can be classified into a contact flaw detection method and a non-contact flaw detection method depending on the presence or absence of contact between the ultrasonic probe and the surface of the steel sheet.
  • the method of contact through the non-contact inspection method has been considered from various angles.
  • a contact medium is required in order to transmit the ultrasonic energy generated by the ultrasonic probe to the steel sheet, and water may be excellent as the representative medium.
  • 1 shows a submerged ultrasonic flaw detection method among the steel sheet defect detection method using a non-contact ultrasonic flaw detection method.
  • the steel plate 3 is deposited in a water-filled water tank 1, and ultrasonic inspection is performed on the upper portion of the steel plate 3 using the immersion ultrasonic probe 2. According to this, since the entire steel plate 3 is deposited in water, there is an advantage that it is possible to maintain a consistent ultrasonic transmission and reception efficiency at all times even when the ultrasonic probe 2 moves.
  • the large water tank 1 for depositing the steel plate 5 transferred through the roll 4 and the steel plate 5 in the water tank 1 are placed up and down.
  • Up and down moving device (5) for moving is required, for this purpose there is a problem that requires a large-scale construction to structurally change the facilities of the steelworks correction line.
  • the waterjet method is a method of spraying water on a steel sheet to secure a vertical downward channel, and then transmit and receive ultrasonic waves through the channel.
  • Such a waterjet method does not need to deposit the entire steel plate in the water tank, so there is an advantage in that the implementation of the facility is easier than that of the water immersion ultrasonic scanning method.
  • a water storage roll 6 is installed in front of and behind the ultrasonic transducer 2 along the longitudinal direction of the steel plate 3, and water is supplied through the nozzle 7 and the water supply pipe 8 to supply a predetermined amount. After the water is stored, ultrasonic inspection is performed on the upper part of the steel sheet 3. In this case, even if the steel sheet is transferred, there is an advantage that the ultrasonic flaw detection through the rotation of the water storage roll (6).
  • the present invention is to solve the above problems, after forming a medium (water) column in the lower portion of the steel sheet to transmit and receive the ultrasonic wave through the medium column is capable of stable ultrasonic transmission and reception, the ultrasonic flaw detection apparatus that can recover and reuse the medium And an ultrasonic flaw detection method.
  • the present invention is installed on the lower side of the steel sheet being transported and the injection nozzle for spraying the medium toward the steel sheet to form a medium pillar, and installed inside the injection nozzle, the steel sheet through the medium pillar
  • An ultrasonic flaw detection apparatus including an ultrasonic probe for transmitting and receiving ultrasonic waves for defect detection, and a medium circulation unit for recovering a medium dropped from the medium column and circulating the sprayed nozzle to the spray nozzle.
  • the medium circulation unit is installed on the outside of the injection nozzle, the medium receiving receiving the medium dropped from the medium column, and connected to the medium receiving, the medium in the medium receiving is It may have a configuration including a recovery pipe to be recovered, and a supply pipe for supplying the medium of the recovery pipe to the injection nozzle.
  • the recovery pipe may be provided with a filter for filtering the medium discharged from the medium receiving.
  • the ultrasonic flaw detector may further include an injection pressure control unit for supplying injection pressure to the injection nozzle and controlling the injection pressure of the injection nozzle.
  • the injection pressure control unit may be installed between a supply pipe connected to the injection nozzle and a recovery pipe connected to a medium receiver installed on the outside of the injection nozzle.
  • a circulation pump can be used as the injection pressure control unit.
  • the injection pressure control unit includes a medium chamber for receiving the medium recovered by dropping from the medium column and resupplying the received medium to the injection nozzle, and the medium accommodated in the medium chamber. It may have a configuration including a surface height adjustment unit for controlling the injection pressure of the injection nozzle by adjusting the surface height of the.
  • the surface height adjusting unit includes a level sensor for sensing the surface height of the medium accommodated in the medium chamber, a first pipe for supplying the medium to the medium chamber, and the medium chamber from the medium chamber.
  • the control unit includes a supply chamber connected between the first and second pipes to receive a medium, a supply pump installed in the first pipe or the second pipe, and The first and second control valves installed in the first and second pipes, respectively, and a control unit for controlling the first and second control valves based on the sensing value of the level sensor.
  • the injection pressure control unit a medium chamber for receiving the medium recovered by dropping from the medium column and resupply the received medium to the injection nozzle, and the height of the medium chamber; It may have a configuration including a chamber height adjusting unit for controlling the injection pressure of the injection nozzle by adjusting.
  • the chamber height adjusting unit may have a configuration including a driving unit for driving and moving the medium chamber in an up and down direction, and a control unit for controlling the operation of the driving unit according to an input signal.
  • the ultrasonic probes are arranged in plural along the width direction of the steel plate, and the injection nozzles can be configured to accommodate the array of transducers formed by the plurality of ultrasonic probes.
  • the transducer array may have a length greater than the width of the steel sheet.
  • the present invention provides a method for transporting a steel sheet, spraying a medium onto the steel sheet through an injection nozzle provided at a lower side of the steel sheet to form a media pillar, and operating the ultrasonic probe disposed in the spray nozzle to operate the media pillar.
  • Disclosing an ultrasonic flaw detection method for detecting steel sheet defects comprising the step of detecting the internal defects of the steel sheet by transmitting and receiving the ultrasonic waves through the ultrasonic wave, and recovering the medium dropped from the medium column and re-supply to the injection nozzle.
  • the upper surface of the column pillar is formed by forming the column pillar so that the medium column has a height higher than the distance between the injection port of the injection nozzle and the lower surface of the steel sheet during the injection of the medium. It can be in close contact with the bottom surface.
  • the full length of the steel sheet can be inspected, and when the ultrasonic probe is configured in an array form, the full width of the steel sheet can be simultaneously detected.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a submerged ultrasonic flaw detection method according to the prior art.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an ultrasonic flaw detection method using a water jet method according to the prior art.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a method for forming a medium pillar through the spray nozzle shown in FIG.
  • 5 is a graph showing the results of the ultrasonic flaw detection associated with the present invention.
  • FIG. 6 and 7 is a conceptual diagram showing a spray pressure control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 and 7 are conceptual diagram showing the configuration of the control unit shown in FIGS. 6 and 7.
  • 9 and 10 is a conceptual diagram showing a spray pressure control unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of the ultrasonic flaw detector according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 11;
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic flaw detector includes a spray nozzle 110, an ultrasonic probe 120, and a medium circulation unit 130.
  • the spray nozzle 110 is installed below the steel sheet 3 conveyed by a conveying means, for example, a roll 4, and sprays a medium (for example, water) toward the steel sheet 3 so that the medium pillar 10 is provided.
  • a conveying means for example, a roll 4
  • the medium pillar 10 may be formed to have a height of several tens of millimeters (mm) from the injection hole of the injection nozzle 110, which enables stable ultrasonic transmission and reception.
  • the ultrasonic probe 120 is installed inside the injection nozzle 110 and transmits and receives ultrasonic waves for detecting defects of the steel sheet 3 through the medium pillar 10.
  • the ultrasonic probe 120 is supported by a supporting structure inside the spray nozzle 110 and has a form of a immersed probe deposited by a medium.
  • the ultrasonic probe 120 is connected to a data processing unit that processes and calculates an ultrasonic signal received from the steel sheet 3 and analyzes whether there is a defect in the steel sheet 3 through a wired or wireless connection.
  • the ultrasonic probe 120 has a form in which a wireless communication module for wirelessly transmitting an ultrasonic signal to a data processor is included.
  • the medium circulation unit 130 has a function of recovering the medium dropped from the medium column 10 and circulating the spray nozzle 110.
  • the medium circulation unit 130 has a configuration including a medium receiving 131, a recovery pipe 132, and a supply pipe 133.
  • the medium receiving 131 is installed outside the injection nozzle 110 and is configured to receive a medium dropped from the medium pillar 10.
  • the medium receiver 131 may be formed in the form of a cylinder or a box defining the injection nozzle 110.
  • the recovery pipe 132 is connected to the medium receiver 131 and is configured to recover the medium in the medium receiver 131.
  • the medium falling from the medium column 10 and dropped into the medium receiving 131 is supplied to the recovery pipe 132.
  • the recovery pipe 132 may be provided with a filter 134 for filtering the medium discharged from the medium receiving 131, through which the medium from which impurities are removed may be resupplied to the injection nozzle 110.
  • the supply pipe 133 is for supplying a medium of the recovery pipe 132 to the injection nozzle 110 and communicates with the injection nozzle 110 and the recovery pipe 132, respectively.
  • the ultrasonic flaw detector may include an injection pressure control unit 140 for supplying injection pressure to the injection nozzle 110 and controlling the injection pressure of the injection nozzle 110.
  • the injection pressure control unit 140 may be installed between the supply pipe 133 and the recovery pipe 132, and the injection nozzle 110 may supply the medium at a predetermined pressure according to the pressure supply of the injection pressure control unit 140. By spraying, the medium pillar 10 is formed.
  • a circulation pump may be used as the injection pressure control unit 140, and the injection pressure of the injection nozzle 110 may be controlled through the control of the circulation pump.
  • FIG. 4 is a view illustrating a method for forming a medium pillar through the spray nozzle shown in FIG. 3.
  • Figure 4 (a) shows the shape of the medium column 10 formed by the injection nozzle 110
  • Figure 4 (b) is a medium column 10 formed by the injection nozzle 110 is a steel sheet (3) ) Is shown.
  • the height h of the medium pillar 10 is preferably higher than the distance D between the injection hole of the injection nozzle 110 and the lower surface of the steel plate 3.
  • the medium column 10 is formed by forming the medium column 10 such that the medium column 10 has a height h higher than the distance D between the injection port of the injection nozzle 110 and the lower surface of the steel plate 3. It may be in close contact with the steel plate 3, thereby enabling the formation of the medium pillar 10 for stable ultrasonic transmission and reception.
  • the steel plate 3 which is a defect diagnosis object is transferred using the conveying means 4 (roller). Then, the medium is sprayed onto the steel sheet 3 through the spray nozzle 110 provided below the steel sheet 3 to form the medium pillar 10.
  • the data processor processes the ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic probe 120 to derive a result value.
  • FIG. 5 illustrates a result of processing an ultrasonic signal related thereto.
  • FIG. 5A illustrates an ultrasonic signal processing result of a steel sheet without internal defects
  • FIG. 5B illustrates an ultrasonic signal processing result with an internal defect.
  • the medium on which the medium column 10 is formed is dropped by its own weight, and the medium dropped by using the medium circulation unit 130 having the above-described configuration is recovered and resupplyed to the injection nozzle 110. Accordingly, the medium can be prevented from falling to the ground, and there is an advantage that the medium does not need to be continuously supplied from the outside during the ultrasonic flaw detection process.
  • the circulation pump as the injection pressure control unit 140 as described above, below, the injection pressure of the injection nozzle 110 compared to the control method through the control of the circulation pump with reference to FIGS.
  • the configuration of the injection pressure control unit 140 that can accurately control the will be described.
  • FIG. 6 and 7 are conceptual views illustrating a spray pressure control unit according to an embodiment of the present invention.
  • 6 illustrates an initial state in which the medium is not sprayed from the spray nozzle 110
  • FIG. 7 illustrates a state in which the medium pillar 10 is formed by spraying the medium from the spray nozzle 100.
  • the injection pressure control unit 140 of the present embodiment includes a medium chamber 150 and a surface height adjusting unit 160.
  • the medium chamber 150 accommodates the medium recovered by falling from the medium column 10, and serves to supply the medium contained therein to the injection nozzle 110.
  • the medium chamber 150 is connected to the recovery pipe 132 and the supply pipe 133 so that the medium can be circulated. That is, the medium chamber 150 is connected to the injection nozzle 110 by the supply pipe 133, and is connected to the medium receiving 131 by the recovery pipe 132. According to such a structure, the medium of the medium receiver 131 is supplied to the medium chamber 150 through the recovery pipe 132, and the medium of the medium chamber 150 is supplied to the injection nozzle 110 through the supply pipe 133. Supplied.
  • the surface height adjusting unit 160 is configured to control the injection pressure of the injection nozzle 110 by adjusting the surface height a of the medium accommodated in the medium chamber.
  • the surface height adjusting unit 160 has a configuration including a level sensor 161, first and second pipes 162 and 163, and a control unit 164.
  • the level sensor 161 is installed in the medium chamber 150 and senses the surface height of the medium accommodated in the medium chamber 150.
  • the first and second pipes 162 and 163 are connected to the medium chamber 150, respectively.
  • the first pipe 162 is for supplying the medium to the medium chamber 150
  • the second pipe 163 is for discharging the medium from the medium chamber 150.
  • the control unit 164 is connected to the first and second pipes 162 and 163, and the first and second pipes 162 and 163 to have a specific value based on the sensing value of the level sensor 161. Control the media flow rate.
  • the specific value is set based on the value entered by the user.
  • the height H from the ground to the end of the medium of the spray nozzle 110 always corresponds to the height L from the ground to the surface of the medium in the medium chamber 150. If the medium surface height a in the medium chamber 150 changes, the height H of the medium end of the injection nozzle 100 also changes.
  • the control unit 164 compares the set value input by the user with the sensing value of the level sensor 161 and controls the amount of the medium supplied to the medium chamber 150 and the amount of the medium discharged from the medium chamber 150 based on this. As a result, the height (a) of the surface of the medium in the medium chamber 150 is controlled. Accordingly, the height of the medium pillar 10 is adjusted to control the injection pressure.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a configuration of the control unit shown in FIGS. 6 and 7.
  • control unit 164 includes a supply chamber 171, a supply pump 172, first and second control valves 173 and 174, and a controller 174.
  • the supply chamber 171 is connected between the first pipe 162 and the second pipe 163 and receives a medium for being recovered from the medium chamber 150 or supplied to the medium chamber 150.
  • the supply pump 172 is installed in the first pipe 162 or the second pipe 163 to provide a transfer force for the transfer of the medium. This embodiment illustrates that the supply pump 172 is installed in the first pipe 162.
  • the first and second control valves 173 and 174 are installed in the first and second pipes 162 and 163, respectively, and control opening and closing of the first and second pipes 162 and 163.
  • the flow rate of the medium of the first and second pipes 162 and 163 is adjusted according to the operation of the first and second control valves 173 and 174.
  • the controller 171 is connected to the level sensor 161 and controls the operation of the first and second control valves 173 and 174 based on the sensing value of the level sensor 161 and the user set value.
  • control unit 164 The configuration of the control unit 164 described above is one example of various embodiments, if the configuration that can adjust the height (a) of the medium surface of the medium chamber 150 based on the sensing value of the level sensor 161 It can be implemented in any form.
  • FIG. 9 and 10 are conceptual views illustrating a spray pressure control unit according to another embodiment of the present invention.
  • 9 illustrates an initial state in which the medium is not sprayed from the spray nozzle 110
  • FIG. 10 illustrates a state in which the medium pillar 10 is formed by spraying the medium from the spray nozzle 100.
  • the injection pressure control unit 140 ′ has a configuration including a medium chamber 150 and a chamber height adjusting unit 180.
  • the medium chamber 150 has the same configuration as the foregoing embodiment, the description thereof will be replaced with the foregoing description.
  • the medium chamber 150 is configured to be movable in the vertical direction.
  • a guide structure may be provided between the medium chamber 150 and the support structure to guide the vertical movement of the medium chamber 150.
  • the supply pipe 133 and the recovery pipe 132 have a flexible material or be configured to be relatively movable with respect to the medium chamber 150 so as to enable vertical movement of the medium chamber 150.
  • the chamber height adjusting unit 180 is configured to control the injection pressure of the injection nozzle 110 by adjusting the height C of the medium chamber 150.
  • the chamber height adjusting unit 180 has a configuration including a driving unit 181 and a control unit 182.
  • the driving unit 181 is for driving the medium chamber 150 in the vertical direction, and may be implemented in various configurations such as a linear motor, a ball screw, and a rack pinion.
  • the controller 182 is configured to control the operation of the driver 181 according to the input signal.
  • the operation of the driving unit 181 may be controlled so that the medium chamber 150 is located at a position set by the user based on a value input by the user.
  • This embodiment uses the above-described matters, and when the position of the medium chamber 50 is raised to a certain height as shown in FIG. 10 in the initial state as shown in FIG. 9, the medium is sprayed from the injection nozzle 110 so that the water column 10 ).
  • the control unit 182 may adjust the height of the medium chamber 150 through the operation control of the drive unit 181, and thus the height of the medium column 10 is adjusted to control the injection pressure.
  • FIG. 11 is a perspective view of an ultrasonic flaw detector according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a plan view of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 11.
  • the ultrasonic flaw detector according to the present embodiment also includes the injection nozzle 210, the ultrasonic probe 220, the medium circulation unit 230, the injection pressure supply unit 240, and the like as in the previous embodiment.
  • the reference numerals of the components corresponding to the above embodiments are denoted by the same reference numerals as the previous embodiments. That is, in the previous embodiment, the reference numerals denoted by the 100th number are changed to the 200th number and marked.
  • the ultrasonic transducers 220 are arranged in plural along the width direction of the steel plate 3 to form the transducer array 225.
  • the transducer array 225 preferably has a length L equal to or greater than the width W of the steel plate 3.
  • the spray nozzle 210 is formed to accommodate the transducer array 225, and in this embodiment, the spray nozzle 210 is formed to have a rectangular cross section having the width direction of the steel sheet 3 in the longitudinal direction.
  • the medium receiving 231 also has a rectangular box shape that defines an outline of the injection nozzle 210.
  • the shapes of the injection nozzle 210 and the medium receiving 231 illustrated in the present embodiment are not limited to those described above, but may be modified in various forms.
  • the plurality of transducers 220 arranged along the width direction of the steel plate 3 covers the full width of the steel plate 3, the full width of the steel plate 3 when the steel plate 3 is transferred. There is an advantage that can simultaneously detect).
  • the ultrasonic flaw detection apparatus and method for detecting steel sheet defects described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, and the above embodiments may be selectively combined with all or some of the embodiments so that various modifications may be made. And various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.

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Abstract

본 발명은 본 발명은 이송 중인 강판의 하측에 설치되며 상기 강판을 향해 매질을 분사하여 매질 기둥을 형성하는 분사 노즐과, 상기 분사 노즐의 내부에 설치되며 상기 매질 기둥을 통해 강판의 결함 검출을 위한 초음파를 송수신하는 초음파 탐촉자, 및 상기 매질 기둥에서 낙하한 매질을 회수하여 상기 분사 노즐로 순환시키는 매질 순환 유닛을 포함하는 강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 장치 및 이를 이용한 초음파 탐상 방법을 개시한다.

Description

강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 장치 및 방법
본 발명은 생산 완료된 강판의 내부 결함을 검출하기 위한 초음파 탐상 장치 및 초음파 탐상 방법에 관한 것이다.
제철소 후판 공장에서는 생산 완료된 강판의 내부 결함을 검출하기 위하여 생산 제품의 출하 전 정정라인에서 초음파 탐상을 실시하고 있다. 초음파 탐상은 강판에 초음파를 송신하여 강판으로부터 반사된 초음파를 수신 및 분석함으로써 강판 내에 크랙, 개재물, 편석 등의 결함이 존재하는지 여부를 진단하는 방법이다.
초음파 탐상은 초음파 탐촉자(probe)와 강판 표면 사이의 접촉 유무에 따라 접촉식 탐상방식과 비접촉식 탐상방식으로 나눌 수 있다.
접촉식 탐상방식의 경우 강판의 표면 상태 및 형상에 따른 노이즈 발생에 의해 오검출이 빈번하게 발생하고 있으며, 초음파 탐촉자와 강판 사이의 마찰에 의해 탐촉자의 탐상면에 마모가 발생하여 탐상 성능 저하 및 탐촉자의 수명 단축의 문제가 발생하고 있다.
이와 같은 접촉식 탐상방식의 문제점을 해결하기 위하여 비접촉식 탐상방식을 통한 탐상 방법이 다각도로 고려되고 있다. 비접촉식 탐상방식의 경우 초음파 탐촉자(probe)에서 발진된 초음파 에너지를 강판에 전달하기 위하여 반드시 접촉 매질이 필요하며, 대표적인 매질로서 초음파 전송 효율이 우수한 물을 들 수 있다.
도 1은 비접촉식 초음파 탐상방식을 이용한 강판 결함 검출 방법 중 수침식 초음파 탐상방식을 나타내고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 물이 채워진 수조(1)에 강판(3)을 침적하고, 침적식 초음파 탐촉자(2)를 이용하여 강판(3)의 상부에서 초음파 탐상을 실시하는 것이다. 이에 따르면 강판(3)의 전체가 물에 침적되어 있기 때문에 초음파 탐촉자(2)가 이동하더라도 항상 일관된 초음파 송수신 효율을 유지할 수 있는 장점이 있다.
그러나 수침식 초음파 탐상방식을 제철소의 후판 공정에 적용하는 경우 롤(4)을 통해 이송되는 강판(5)을 침적시키기 위한 대형 수조(1)와, 강판(5)을 수조(1) 내에서 상하 이동시키기 위한 상하 이동 장치(5)가 필요하며, 이를 위해서는 제철소 정정 라인의 설비를 구조적으로 변경하기 위한 대규모 공사가 필요한 문제가 있다.
도 2는 비접촉식 초음파 탐상방식을 이용한 강판 결함 검출 방법 중 워터젯 방식을 나타내고 있다.
워터젯 방식은 강판에 물을 분사하여 수직 하방의 수로를 확보한 후 수로를 통하여 초음파를 송수신하는 방식이다. 이와 같은 워터젯 방식은 강판 전체를 수조에 침적시킬 필요가 없으므로 수침식 초음파 탐상방식에 비해 설비의 구현이 용이한 장점이 있다.
도 2에 따르면, 강판(3)의 길이 방향을 따라 초음파 탐촉자(2)의 전후방에 물저장 롤(6)을 설치하고, 노즐(7)과 물공급배관(8)을 통해 물을 공급하여 일정량의 물을 저장한 후 강판(3)의 상부에서 초음파 탐상을 실시한다. 이 경우 강판이 이송되더라도 물 저장롤(6)의 회전을 통해 초음파 탐상이 가능한 이점이 있다.
그러나 이러한 방식의 경우에도 강판(3)의 선단부와 후단부 진입시에는 물을 저장할 수 없으므로 해당 부위에 대한 탐상이 불가능하며, 강판의 폭이 변하는 경우 저장된 물이 강판의 양쪽 에지 부분을 통해 낙하하는 현상이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강판의 하부에서 매질(물) 기둥을 형성한 후 매질 기둥을 통해 초음파를 송수신하여 안정적인 초음파 송수신이 가능하며 매질의 회수 및 재사용이 가능한 초음파 탐상 장치 및 초음파 탐상 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 이송 중인 강판의 하측에 설치되며 상기 강판을 향해 매질을 분사하여 매질 기둥을 형성하는 분사 노즐과, 상기 분사 노즐의 내부에 설치되며, 상기 매질 기둥을 통해 강판의 결함 검출을 위한 초음파를 송수신하는 초음파 탐촉자, 및 상기 매질 기둥에서 낙하한 매질을 회수하여 상기 분사 노즐로 순환시키는 매질 순환 유닛을 포함하는 초음파 탐상 장치를 개시한다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 매질 순환 유닛은, 상기 분사 노즐의 외곽에 설치되며, 상기 매질 기둥로부터 낙하한 매질을 받는 매질받이와, 상기 매질받이에 연결되며 상기 매질받이 내의 매질이 회수되는 회수배관, 및 상기 회수배관의 매질을 상기 분사 노즐에 공급하기 위한 공급배관을 포함하는 구성을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 회수배관에는 상기 매질받이에서 배출된 매질을 필터링하기 위한 필터가 설치될 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 초음파 탐상 장치는 상기 분사 노즐에 분사압을 공급함과 아울러 상기 분사 노즐의 분사압을 제어하기 위한 분사압 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 분사압 제어 유닛은 상기 분사 노즐에 연결된 공급배관과 상기 분사 노즐의 외곽에 설치된 매질 받이에 연결된 회수배관의 사이에 설치될 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 분사압 제어 유닛으로서 순환 펌프가 사용될 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 분사압 제어 유닛은, 상기 매질 기둥에서 낙하하여 회수된 매질을 수용하고 수용된 매질을 상기 분사 노즐로 재공급하기 위한 매질 챔버와, 상기 매질 챔버에 수용된 매질의 표면 높이를 조절하여 상기 분사 노즐의 분사압을 제어하는 표면 높이 조절부를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 표면 높이 조절부는, 상기 매질 챔버에 수용된 매질의 표면 높이를 센싱하는 레벨 센서와, 상기 매질 챔버로 매질을 공급하기 위한 제1배관과, 상기 매질 챔버로부터 매질을 배출시키기 위한 제2배관, 및 상기 제1 및 제2배관에 연결되며 레벨 센서의 센싱값을 근거로 상기 매질의 표면 높이가 특정값을 갖도록 상기 제1 및 제2배관의 매질 유량을 제어하는 제어유닛을 포함하는 구성을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 제어유닛은, 상기 제1 및 제2배관 사이에 연결되며 매질을 수용하는 공급챔버와, 상기 제1배관 또는 제2배관에 설치되는 공급펌프와, 상기 제1 및 제2배관에 각각 설치되는 제1 및 제2제어밸브, 및 상기 레벨 센서의 센싱값을 근거로 상기 제1 및 제2제어밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 분사압 제어 유닛은, 상기 매질 기둥에서 낙하하여 회수된 매질을 수용하고 수용된 매질을 상기 분사 노즐로 재공급하기 위한 매질 챔버와, 상기 매질 챔버의 높이를 조절하여 상기 분사 노즐의 분사압을 제어하는 챔버 높이 조절부를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 챔버 높이 조절부는, 상기 매질 챔버를 상하 방향으로 구동하여 이동시키는 구동부와, 입력 신호에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 장치에 따르면, 상기 초음파 탐촉자는 상기 강판의 폭 방향을 따라 복수로 배열되며, 상기 분사 노즐은 상기 복수의 초음파 탐촉자에 의해 형성된 탐촉자 어레이를 수용하도록 구성 가능하다. 여기서, 상기 탐촉자 어레이는 상기 강판의 폭 이상의 길이를 가질 수 있다.
한편 본 발명은 강판을 이송시키는 단계와, 상기 강판의 하측에 설치된 분사 노즐을 통해 상기 강판에 매질을 분사하여 매질 기둥을 형성하는 단계와, 상기 분사 노즐 내에 배치된 초음파 탐촉자를 가동하여 상기 매질 기둥을 통해 초음파를 송수신함으로써 상기 강판의 내부 결함을 검출하는 단계, 및 상기 매질 기둥에서 낙하한 매질을 회수하여 상기 분사 노즐로 재공급하는 단계를 포함하는 강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 방법을 개시한다.
본 발명과 관련된 초음파 탐상 방법에 따르면, 상기 매질의 분사시 상기 매질 기둥이 상기 분사 노즐의 분사구와 상기 강판의 하면 사이의 거리보다 높은 높이를 갖도록 상기 매질 기둥을 형성함으로써 상기 매질 기둥의 상부가 상판의 하면과 잘 밀착되도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 강판 하부에 형성된 매질 기둥을 통해 초음파를 송수신함에 따라 안정적인 비접촉 방식의 초음파 송수신이 가능한 효과가 있다.
또한 매질 기둥에서 낙하한 매질을 재사용할 수 있도록 매질 순환 유닛을 구비함으로써, 매질이 지면으로 낙하하는 것을 방지하고 초음파 탐상식 매질을 지속적으로 공급할 필요가 없는 이점이 있다.
또한 매질 챔버의 매질 표면 높이를 제어하거나 매질 챔버의 높이를 제어함으로써 분사 노즐 분사압의 정밀 제어가 가능하므로, 매질 기둥에서 급류 및 맥동 발생을 방지하여 안정적인 매질 기둥의 형성이 가능한 이점이 있다.
또한 강판의 전장(全長)에 대해서 탐상이 가능하며, 초음파 탐촉자를 어레이 형태로 구성하는 경우 강판의 전폭(全幅)을 동시에 탐상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수침식 초음파 탐상방식을 나타내는 개념도.
도 2는 종래 기술에 따른 워터젯 방식을 이용한 초음파 탐상방식을 나타내는 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 장치의 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 분사 노즐을 통한 매질 기둥 형성 방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명과 관련된 초음파 탐상 결과를 나타내는 그래프.
도 6 및 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사압 제어 유닛을 나타내는 개념도.
도 8은 도 6 및 7에 도시된 제어유닛의 구성을 나타내는 개념도.
도 9 및 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사압 제어 유닛을 나타내는 개념도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 탐상 장치의 사시도.
도 12는 도 11에 도시된 초음파 탐상 장치의 평면도.
이하, 본 발명과 관련된 강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 장치의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 초음파 탐상 장치는 분사 노즐(110), 초음파 탐촉자(120), 및 매질 순환 유닛(130)을 포함한다.
분사 노즐(110)은 이송 수단, 예를 들어 롤(4)에 의해 이송되는 강판(3)의 하측에 설치되며, 강판(3)을 향해 매질(예를 들면 물)을 분사하여 매질 기둥(10, 예를 들면 물기둥)을 형성한다. 매질 기둥(10)은 분사 노즐(110)의 분사구로부터 수십 밀리미터(mm)의 높이를 갖도록 형성될 수 있으며, 이는 안정적인 초음파 송수신이 가능케 한다.
초음파 탐촉자(120)는 분사 노즐(110)의 내부에 설치되며, 매질 기둥(10)을 통해 강판(3)의 결함 검출을 위한 초음파를 송수신한다. 초음파 탐촉자(120)는 분사 노즐(110) 내부의 지지 구조에 의해 지지되며, 매질에 의해 침적되는 침적식 탐촉자의 형태를 갖는다. 초음파 탐촉자(120)는 강판(3)으로부터 수신된 초음파 신호를 처리 및 연산하여 강판(3)의 결함 유무를 분석하는 데이터 처리부와 유선 또는 무선 연결 방식을 통해 연결된다. 무선 연결 방식이 적용된 경우 초음파 탐촉자(120)는 초음파 신호를 데이터 처리부로 무선 전송하기 위한 무선통신모듈이 내장된 형태를 갖는다.
매질 순환 유닛(130)은 매질 기둥(10)에서 낙하한 매질을 회수하여 분사 노즐(110)로 순환시키는 기능을 한다. 본 실시예에 따르면, 매질 순환 유닛(130)은 매질받이(131), 회수배관(132), 및 공급배관(133)을 포함하는 구성을 갖는다.
매질받이(131)는 분사 노즐(110)의 외곽에 설치되며, 매질 기둥(10)으로부터 낙하한 매질을 받도록 구성된다. 매질받이(131)는 분사 노즐(110)을 한정하는 실린더 또는 박스의 형태로 형성 가능하다.
회수배관(132)은 매질받이(131)에 연결되며, 매질받이(131) 내의 매질을 회수하도록 구성된다. 매질 기둥(10)에서 낙하하여 매질받이(131)로 떨어진 매질은 회수배관(132)으로 공급된다.
회수배관(132)에는 매질받이(131)에서 배출된 매질을 필터링하기 위한 필터(134)가 설치될 수 있으며, 이를 통해 불순물이 제거된 매질을 분사 노즐(110)로 재공급할 수 있다.
공급배관(133)은 회수배관(132)의 매질을 분사 노즐(110)에 공급하기 위한 것으로서, 분사 노즐(110)과 회수배관(132)에 각각 연통된다.
본 실시예의 초음파 탐상 장치에는 분사 노즐(110)에 분사압을 공급하고 분사 노즐(110)의 분사압을 제어하기 위한 분사압 제어 유닛(140)이 구비될 수 있다. 분사압 제어 유닛(140)은 공급배관(133)과 회수배관(132)의 사이에 설치될 수 있으며, 분사압 제어 유닛(140)의 압력 공급에 따라 분사 노즐(110)이 일정 압력으로 매질을 분사함으로써 매질 기둥(10)이 형성되게 된다. 분사압 제어 유닛(140)으로서 순환 펌프가 사용될 수 있으며, 순환 펌프의 제어를 통해 분사 노즐(110)의 분사압을 제어할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 분사 노즐을 통한 매질 기둥 형성 방법을 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 분사 노즐(110)에 의해 형성된 매질 기둥(10)의 형태를 나타내고 있으며, 도 4의 (b)는 분사 노즐(110)에 의해 형성된 매질 기둥(10)이 강판(3)에 접촉한 상태를 나타내고 있다.
도 4와 같이 매질 기둥(10)의 높이(h)를 분사 노즐(110)의 분사구와 강판(3)의 하면 사이의 거리(D)보다 높게 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 매질 기둥(10)이 분사 노즐(110)의 분사구와 강판(3)의 하면 사이의 거리(D)보다 높은 높이(h)를 갖도록 매질 기둥(10)을 형성함으로써 매질 기둥(10)을 강판(3)에 밀착시킬 수 있으며, 이로써 안정적인 초음파 송수신을 위한 매질 기둥(10)의 형성이 가능하다.
이하 본 실시예에 따른 초음파 탐상 장치를 이용한 초음파 탐상 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저 결함 진단 대상인 강판(3)을 이송 수단(4, 롤러)를 이용하여 이송시킨다. 그리고 강판(3)의 하측에 설치된 분사 노즐(110)을 통해 강판(3)에 매질을 분사하여 매질 기둥(10)을 형성한다.
다음으로 분사 노즐(110) 내에 배치된 초음파 탐촉자(120)을 가동하여 매질 기둥(10)을 통해 초음파를 송수신함으로써 강판(3)의 내부 결함을 검출하게 된다. 데이터 처리부는 초음파 탐촉자(120)로부터 전송된 초음파 신호를 처리하여 결과치를 도출한다.
도 5는 이와 관련된 초음파 신호의 처리 결과를 예시하고 있다. 도 5의 (a)는 내부 결함이 없는 강판의 초음파 신호 처리 결과를 예시하고 있으며, 도 5의 (b)는 내부 결함이 있는 초음파 신호 처리 결과를 예시하고 있다.
매질 기둥(10)을 형성한 매질은 자중에 의해 낙하하게 되며, 이상에서 설명한 구성의 매질 순환 유닛(130)을 이용하여 낙하한 매질을 회수하여 분사 노즐(110)로 재공급한다. 이에 따라 매질이 지면으로 낙하하는 것을 방지할 수 있으며, 초음파 탐상 과정에서 외부로부터 매질을 지속적으로 공급할 필요가 없는 이점이 있다.
한편, 앞선 설명과 같이 분사압 제어 유닛(140)으로서 순환 펌프를 사용하는 것도 가능하지만, 이하에서는 도 6 내지 10을 참조하여 순환 펌프의 제어를 통한 제어 방식에 비해 분사 노즐(110)의 분사압을 정밀하게 제어할 수 있는 분사압 제어 유닛(140)의 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도 6 및 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사압 제어 유닛을 나타내는 개념도이다. 도 6은 분사 노즐(110)에서 매질이 분사되지 않은 초기 상태를 나타내고 있으며, 도 7은 분사 노즐(100)에서 매질이 분사되어 매질 기둥(10)이 형성된 상태를 나타내고 있다.
본 실시예의 분사압 제어 유닛(140)은 매질 챔버(150) 및 표면 높이 조절부(160)를 포함한다.
매질 챔버(150)는 매질 기둥(10)에서 낙하하여 회수된 매질을 수용하고, 내부에 수용된 매질을 분사 노즐(110)로 재공급하는 기능을 한다. 매질 챔버(150)는 매질이 순환될 수 있도록 회수배관(132)과 공급배관(133)에 각각 연결된다. 즉, 매질 챔버(150)는 공급배관(133)에 의해 분사 노즐(110)과 연결되고, 회수배관(132)에 의해 매질받이(131)와 연결된다. 이와 같은 구조에 따라 매질받이(131)의 매질은 회수배관(132)를 거쳐 매질 챔버(150)로 공급되고, 매질 챔버(150)의 매질은 공급배관(133)을 거쳐 분사 노즐(110)로 공급된다.
표면 높이 조절부(160)는 매질 챔버에 수용된 매질의 표면 높이(a)를 조절하여 분사 노즐(110)의 분사압을 제어하도록 구성된다.
본 실시예에 따르면, 표면 높이 조절부(160)는 레벨 센서(161), 제1 및 제2배관(162,163), 및 제어유닛(164)을 포함하는 구성을 갖는다.
레벨 센서(161)는 매질 챔버(150)의 내부에 설치되며, 매질 챔버(150)에 수용된 매질의 표면 높이를 센싱한다.
제1 및 제2배관(162,163)는 매질 챔버(150)에 각각 연결된다. 제1배관(162)는 매질 챔버(150)에 매질을 공급하기 위한 것이며, 제2배관(163)은 매질 챔버(150)으로부터 매질을 배출시키기 위한 것이다.
제어유닛(164)은 제1 및 제2배관(162,163)에 연결되며, 레벨 센서(161)의 센싱값을 근거로 매질의 표면 높이(a)가 특정값을 갖도록 제1 및 제2배관(162,163)의 매질 유량을 제어한다. 여기서 특정값은 사용자가 입력한 값은 근거로 설정된다.
이하 본 실시예에 따른 분사압 제어 유닛(140)의 작동 상태에 대해 설명하기로 한다.
상기와 같은 구성에 따르면, 지면으로부터 분사 노즐(110)의 매질 단부까지의 높이(H)는 지면으로부터 매질 챔버(150) 내의 매질 표면까지의 높이(L)와 항상 일치한다. 만약 매질 챔버(150) 내의 매질 표면 높이(a)가 변화하면, 분사 노즐(100)의 매질 단부의 높이(H)도 달라지게 된다.
도 7과 같이, 지면(또는 설치면)으로부터 매질 챔버(150) 내의 매질 표면까지의 높이(L)가 지면(또는 설치면)으로부터 분사 노즐(110)의 분사구까지의 높이보다 높아지면, 매질이 분사 노즐(110)로부터 분사되어 물기둥(10)이 형성되기 시작한다.
제어유닛(164)은 사용자가 입력한 설정값과 레벨 센서(161)의 센싱값을 비교하여 이를 근거로 매질 챔버(150)로 투입되는 매질 공급량과 매질 챔버(150)에서 배출되는 매질 배출량을 제어함으로써 매질 챔버(150) 내 매질 표면 높이(a)를 제어하게 되며, 이에 따라 매질 기둥(10)의 높이가 조절되어 분사압의 제어가 가능하게 된다.
도 8은 도 6 및 7에 도시된 제어유닛의 구성을 나타내는 개념도이다.
본 실시예에 따르면, 제어유닛(164)은 공급챔버(171), 공급펌프(172), 제1 및 제2제어밸브(173,174), 및 제어부(174)를 포함한다.
공급챔버(171)는 제1배관(162)과 제2배관(163)의 사이에 연결되며, 매질 챔버(150)에서 회수되거나 매질 챔버(150)로 공급하기 위한 매질을 수용한다.
공급펌프(172)는 제1배관(162) 또는 제2배관(163)에 설치되어 매질의 이송을 위한 이송력을 제공한다. 본 실시예는 공급펌프(172)가 제1배관(162)에 설치된 것을 예시하고 있다.
제1 및 제2제어밸브(173,174)는 제1 및 제2배관(162,163)에 각각 설치되며, 제1 및 제2배관(162,163)의 개폐 및 개도 등을 조절한다. 제1 및 제2제어밸브(173,174)의 동작에 따라 제1 및 제2배관(162,163)의 매질 유량이 조절된다.
제어부(171)는 레벨 센서(161)에 연결되며, 레벨 센서(161)의 센싱값과 사용자 설정값을 근거로 제1 및 제2제어밸브(173,174)의 동작을 제어한다.
이상에서 설명한 제어유닛(164)의 구성은 다양한 실시 형태 중 하나를 예로 든 것이며, 레벨 센서(161)의 센싱값을 근거로 매질 챔버(150)의 매질 표면 높이(a)를 조절할 수 있는 구성이라면 어떠한 형태로도 구현 가능하다.
도 9 및 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사압 제어 유닛을 나타내는 개념도이다. 도 9는 분사 노즐(110)에서 매질이 분사되지 않은 초기 상태를 나타내고 있으며, 도 10은 분사 노즐(100)에서 매질이 분사되어 매질 기둥(10)이 형성된 상태를 나타내고 있다.
본 실시예에 따른 분사압 제어 유닛(140')는 매질 챔버(150)와 챔버 높이 조절부(180)를 포함하는 구성을 갖는다.
매질 챔버(150)는 앞선 실시예와 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 설명은 앞선 설명에 갈음하기로 한다.
다만 본 실시예의 경우 매질 챔버(150)는 상하 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 매질 챔버(150)와 지지구조 사이에는 매질 챔버(150)의 상하 이동을 가이드하는 가이드 구조가 구비될 수 있다. 또한 매질 챔버(150)의 상하 이동이 가능하도록 공급배관(133) 및 회수배관(132)이 플렉서블한 재질을 갖거나 매질 챔버(150)에 대해 상대 이동 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
챔버 높이 조절부(180)는 매질 챔버(150)의 높이(C)를 조절하여 분사 노즐(110)의 분사압을 제어하도록 구성된다.
본 실시예에 따르면, 챔버 높이 조절부(180)는 구동부(181) 및 제어부(182)를 포함하는 구성을 갖는다.
구동부(181)는 매질 챔버(150)를 상하 방향으로 구동시키기 위한 것으로서, 리니어 모터, 볼-스크루, 랙-피니언 등 다양한 구성으로 구현 가능하다.
제어부(182)는 입력 신호에 따라 구동부(181)의 동작을 제어하도록 구성된다. 예를 들어 사용자가 입력한 값을 근거로 매질 챔버(150)가 사용자가 설정한 위치에 위치하도록 구동부(181)의 동작을 제어할 수 있다.
본 실시예에 따른 분사압 제어 유닛(140')의 작동 상태에 대해 설명하면, 본 실시예의 경우 분사 노즐(150)과 매질 챔버(150) 사이에는 매질의 순환만 일어날 뿐 순환계에 매질의 유입이나 유출이 발생하지 않는다. 따라서 매질 챔버(150)의 높이를 변화시킬 경우 매질 챔버(150) 내의 매질 표면 높이(a)에는 변화가 발생하지 않고 지면으로부터 분사 노즐(110)의 매질 단부까지의 높이(H)에만 변화가 발생하게 된다.
본 실시예는 상기와 같은 사항을 이용한 것으로서, 도 9와 같은 초기 상태에서 도 10과 같이 매질 챔버(50)의 위치를 일정 높이로 상승시키는 경우 매질이 분사 노즐(110)로부터 분사되어 물기둥(10)을 형성한다. 제어부(182)는 구동부(181)의 동작 제어를 통해 매질 챔버(150)의 높이를 조절할 수 있으며, 이에 따라 매질 기둥(10)의 높이가 조절되어 분사압의 제어가 가능하게 된다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 탐상 장치의 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 초음파 탐상 장치의 평면도이다.
본 실시예의 초음파 탐상 장치 또한 앞선 실시예와 마찬가지로 분사 노즐(210), 초음파 탐촉자(220), 매질 순환 유닛(230), 분사압 공급 유닛(240) 등을 포함한다.
도 11 및 12에서는 앞선 실시예에 대응되는 구성의 도면부호를 앞선 실시예와 유사한 도면부호로 표기하였다. 즉, 앞선 실시예에서 100번대로 표시된 도면 부호를 200번대로 변경하여 표기하였다.
본 실시예의 따르면, 초음파 탐촉자(220)는 강판(3)의 폭 방향을 따라 복수로 배열되어 탐촉자 어레이(225)를 형성한다. 여기서 탐촉자 어레이(225)는 강판(3)의 폭(W) 이상의 길이(L)를 갖는 것이 바람직하다.
분사 노즐(210)은 탐촉자 어레이(225)를 수용하도록 형성되며, 본 실시예의 경우 분사 노즐(210)이 강판(3)의 폭 방향을 길이 방향으로 갖는 사각 단면을 갖도록 형성된 것을 예시하고 있다. 그리고 매질받이(231) 또한 분사 노즐(210)의 외곽을 한정하는 사각 박스 형태를 갖는 것이 예시되어 있다. 다만 본 실시예에서 예시된 분사 노즐(210) 및 매질받이(231)의 형상은 위에서 설명한 것에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변형 실시 가능하다.
본 실시예에 따르면, 강판(3)의 폭 방향을 따라 배열된 복수의 탐촉자(220)가 강판(3)의 전폭을 커버하고 있으므로, 강판(3)의 이송시 강판(3)의 전폭(全幅)을 동시에 탐상할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 설명한 강판 결함 검출을 위한 초음파 탐상 장치 및 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있으며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 이송 중인 강판의 하측에 설치되며, 상기 강판을 향해 매질을 분사하여 매질 기둥을 형성하는 분사 노즐;
    상기 분사 노즐의 내부에 설치되며, 상기 매질 기둥을 통해 강판의 결함 검출을 위한 초음파를 송수신하는 초음파 탐촉자; 및
    상기 매질 기둥에서 낙하한 매질을 회수하여 상기 분사 노즐로 순환시키는 매질 순환 유닛을 포함하는 초음파 탐상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 매질 순환 유닛은,
    상기 분사 노즐의 외곽에 설치되며, 상기 매질 기둥로부터 낙하한 매질을 받는 매질받이;
    상기 매질받이에 연결되며, 상기 매질받이 내의 매질이 회수되는 회수배관; 및
    상기 회수배관의 매질을 상기 분사 노즐에 공급하기 위한 공급배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회수배관에는 상기 매질받이에서 배출된 매질을 필터링하기 위한 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분사 노즐에 분사압을 공급함과 아울러 상기 분사 노즐의 분사압을 제어하기 위한 분사압 제어 유닛을 더 포함하는 것
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분사압 제어 유닛은 상기 분사 노즐에 연결된 공급배관과 상기 분사 노즐의 외곽에 설치된 매질 받이에 연결된 회수배관의 사이에 설치되는 것
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분사압 제어 유닛은 순환 펌프인 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 분사압 제어 유닛은,
    상기 매질 기둥에서 낙하하여 회수된 매질을 수용하고, 수용된 매질을 상기 분사 노즐로 재공급하기 위한 매질 챔버; 및
    상기 매질 챔버에 수용된 매질의 표면 높이를 조절하여 상기 분사 노즐의 분사압을 제어하는 표면 높이 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 표면 높이 조절부는,
    상기 매질 챔버에 수용된 매질의 표면 높이를 센싱하는 레벨 센서;
    상기 매질 챔버로 매질을 공급하기 위한 제1배관;
    상기 매질 챔버로부터 매질을 배출시키기 위한 제2배관; 및
    상기 제1 및 제2배관에 연결되며, 레벨 센서의 센싱값을 근거로 상기 매질의 표면 높이가 특정값을 갖도록 상기 제1 및 제2배관의 매질 유량을 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어유닛은,
    상기 제1 및 제2배관 사이에 연결되며, 매질을 수용하는 공급챔버;
    상기 제1배관 또는 제2배관에 설치되는 공급펌프;
    상기 제1 및 제2배관에 각각 설치되는 제1 및 제2제어밸브; 및
    상기 레벨 센서의 센싱값을 근거로 상기 제1 및 제2제어밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 분사압 제어 유닛은,
    상기 매질 기둥에서 낙하하여 회수된 매질을 수용하고, 수용된 매질을 상기 분사 노즐로 재공급하기 위한 매질 챔버; 및
    상기 매질 챔버의 높이를 조절하여 상기 분사 노즐의 분사압을 제어하는 챔버 높이 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 챔버 높이 조절부는,
    상기 매질 챔버를 상하 방향으로 구동하여 이동시키는 구동부; 및
    입력 신호에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 탐촉자는 상기 강판의 폭 방향을 따라 복수로 배열되며,
    상기 분사 노즐은 상기 복수의 초음파 탐촉자에 의해 형성된 탐촉자 어레이를 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탐촉자 어레이는 상기 강판의 폭 이상의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 장치.
  14. 강판을 이송시키는 단계;
    상기 강판의 하측에 설치된 분사 노즐을 통해 상기 강판에 매질을 분사하여 매질 기둥을 형성하는 단계;
    상기 분사 노즐 내에 배치된 초음파 탐촉자를 가동하여 상기 매질 기둥을 통해 초음파를 송수신함으로써 상기 강판의 내부 결함을 검출하는 단계; 및
    상기 매질 기둥에서 낙하한 매질을 회수하여 상기 분사 노즐로 재공급하는 단계를 포함하는 초음파 탐상 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 매질의 분사시 상기 매질 기둥이 상기 분사 노즐의 분사구와 상기 강판의 하면 사이의 거리보다 높은 높이를 갖도록 상기 매질 기둥을 형성하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐상 방법.
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