KR101377098B1 - 소둔로의 롤 표면 검사 장치 - Google Patents

소둔로의 롤 표면 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속소둔 라인의 소둔로 내부에 구비되는 롤의 표면을 탐상하여 강판의 표면에 흠을 발생시키는 이물질의 부착 유무를 감지하는 소둔로의 롤 표면 검사 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치는 연속소둔 라인의 소둔로 내부에 구비된 롤의 표면을 검사하는 장치로서, 상기 롤과 평행하도록 상기 소둔로를 관통하여 설치되어 상기 소둔로의 내부와 격리되는 설치공간을 형성하는 관체와; 상기 관체의 내부에 설치되어 상기 롤의 표면 이미지를 획득하는 탐상유닛과; 상기 롤의 회전 속도에 동기하여 상기 탐상유닛에서 이미지를 획득하는 속도를 제어하는 제어유닛을 포함하고, 상기 관체에는 상기 롤과 대향되는 면에 뷰창이 설치되고, 상기 뷰창으로 퍼지 가스를 분사하는 가스 분사유닛이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

소둔로의 롤 표면 검사 장치{APPARATUS FOR DETECTING THE SURFACE OF ROLL IN ANNEALING FURNACE}
본 발명은 소둔로의 롤 표면 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속소둔 라인의 소둔로 내부에 구비되는 롤의 표면을 탐상하여 강판의 표면에 흠을 발생시키는 이물질의 부착 유무를 감지하는 소둔로의 롤 표면 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 소둔강판을 제조하는 연속소둔 공정은, 롤로 이송되는 냉연강판이 연속 소둔로 내부에서 850℃~ 950℃의 고온으로 열처리되는 공정을 말한다.
도 1은 일반적인 소둔로의 섹션을 도시한 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 열처리를 위해, 종래 소둔로는 냉연강판을 목표온도까지 가열시키거나 냉각시키기 위한 여러 섹션(예를 들어, HS: Heating Section, SS: Soaking Section, GJCS: Gas Jet Coolin Section, OAS: Overaging Section, FCS: Final Coolin Section ... )으로 나누어져 있다.
그리고 소둔로에는 냉연강판을 가열시키기 위한 버너(burner)와, 냉각을 위한 블로워(Blower)와, 소둔로(10) 내부에서 이송중인 냉연강판의 장력을 유지시켜주는 텐션 브라이들 롤(tension bridle roll)(11: 이하, "롤"이라 통칭함)이 마련되어 있다.
종래의 연속소둔설비에 대해서는 "연속소둔설비의 스트립 냉각용 2차 저온 가스 제트 냉각 장치(등록특허 10-0341771)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
한편 냉연 연속소둔 공정 중 롤의 표면에 이물질이 묻는 경우 강판의 표면이 움푹들어가는 덴트(dent) 결함이 발생되는데, 이와 같이 강판의 표면에 결함이 발견되면 소둔로 내부의 롤을 교체하여야 한다.
하지만, 롤은 원기둥 형상으로 그 표면이 평평하지 않고 굴곡되어 있기 때문에 롤 표면의 미세한 이물질을 탐상하는 것이 어려운 문제가 있었다.
또한, 롤 표면의 미세한 이물을 탐상하기 위해서는 롤에 근접하여 롤 표면을 탐상하여야 하지만 소둔로(10) 내부가 고온의 분위기로 조성되고, 소둔로(10) 내부의 분위기 가스가 외부로 유출되지 않도록 하면서 이물질 탐상장치를 롤에 근접시키는데 한계가 있었다.
등록특허 10-0341771 (2002. 06. 11)
본 발명은 소둔로 내부의 분위기 가스가 외부로 유출되지 않는 구조를 가지면서, 롤에 근접 배치되어 롤의 표면에 부착된 미세한 이물질을 신속히 감지할 수 있는 소둔로의 롤 표면 검사 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치는 연속소둔 라인의 소둔로 내부에 구비된 롤의 표면을 검사하는 장치로서, 상기 롤과 평행하도록 상기 소둔로를 관통하여 설치되어 상기 소둔로의 내부와 격리되는 설치공간을 형성하는 관체와; 상기 관체의 내부에 설치되어 상기 롤의 표면 이미지를 획득하는 탐상유닛과; 상기 롤의 회전 속도에 동기하여 상기 탐상유닛에서 이미지를 획득하는 속도를 제어하는 제어유닛을 포함하고, 상기 관체에는 상기 롤과 대향되는 면에 뷰창이 설치되고, 상기 뷰창으로 퍼지 가스를 분사하는 가스 분사유닛이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 가스 분사유닛은 상기 관체의 내부에 구비되어 상기 뷰창으로 에어를 분사하는 제 1 분사노즐과; 상기 소둔로의 내부에 구비되어 상기 뷰창으로 분위기 가스를 분사하는 제 2 분사노즐을 포함한다.
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상기 탐상유닛은 상기 롤 표면의 이미지를 촬영하도록 상기 관체의 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 카메라와; 상기 롤의 표면 중 상기 카메라에 의해 촬영되는 영역에 광을 조사하도록 상기 관체의 내부에 설치되는 조명을 포함한다.
상기 카메라는 상기 롤의 법선 선상에서 상기 롤과 평행하게 배치되어 상기 롤의 표면을 라인 스캔(line scan)하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어유닛은 상기 롤의 회전 속도를 검출하는 회전 속도계와; 상기 회전 속도계에서 검출된 롤의 회전 속도에 동기하여 상기 카메라의 촬영 속도를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부에서는 사전에 상기 카메라의 픽셀당 촬상영역을 계산한 다음, 상기 롤의 전체 면적을 촬영하기 위한 샘플링 횟수를 하기의 [수학식 1]과 같이 연산하고, 연산된 샘플링 횟수와 상기 회전 속도계에서 검출된 롤의 회전 속도를 이용하여 하기의 [수학식 2]와 같이 카메라의 촬영 속도를 연산하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
롤 전체를 촬영하기 위한 샘플링 횟수(B) = 롤의 지름(Roll Dia)/A
A: 탐상길이/Pixel
[수학식 2]
카메라 촬영 속도 = B/RPS(초당 롤 회전속도)
본 발명의 실시예들에 따르면, 소둔로를 관통하여 소둔로의 내부 고온 분위기와 격리되는 관체를 구비하고, 롤의 표면을 탐상할 수 있는 탐상유닛을 롤의 표면에 근접배치되도록 상기 관체에 설치함에 따라 소둔로 내부의 고온 분위기에 영향을 받지 않으면서 소둔로에 설치된 롤의 표면을 신속하고 정확하게 탐상할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라 냉연 연속소둔 조업시 강판 표면에 결함을 발생시키는 롤 표면의 이물질을 조기에 검출하여 적기에 롤 교체 등을 실시함으로써 냉연강판의 품질향상 및 실수율의 향상을 달성할 수 있다.
도 1은 일반적인 소둔로의 섹션을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치를 보여주는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치를 보여주는 구성도이고,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치의 요부를 보여주는 요부 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치를 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치를 보여주는 구성도이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치의 요부를 보여주는 요부 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 소둔로의 롤 표면 검사 장치는 소둔로(10) 내부의 롤(11)과 평행하도록 상기 소둔로(10)를 관통하여 설치되어 상기 소둔로(10)의 내부와 격리되는 설치공간(100a)을 형성하는 관체(100)와; 상기 관체(100)의 내부에 설치되어 상기 롤(11)의 표면의 이미지를 획득하는 탐상유닛(200)과; 상기 롤(11)의 회전 속도에 동기하여 상기 탐상유닛(200)에서 이미지를 획득하는 속도를 제어하는 제어유닛(300)을 포함한다.
상기 관체(100)는 내부가 고온 분위기인 상기 소둔로(10)의 내부와 상기 탐상유닛(200)이 설치되는 영역을 격리시키는 수단으로서, 내부에 설치공간(100a)이 형성되는 대략 단면이 사각형인 파이프 형상으로 구비된다. 특히, 상기 관체(100)는 상기 소둔로(10)의 내부에 배치된 롤(11)과 수평으로 근접하여 설치되는 것이 바람직하고, 상기 탐상유닛(200)이 상기 소둔로(10) 내부의 열로부터 보호받기 위하여 소둔로(10)를 구성하는 소재와 같은 소재, 예를 들어 내화물 소재로 구성하여 설비의 안정성과 열적 손실이 없도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 관체(100)와 상기 소둔로(10)의 접촉부에는 역시 내화물 재질로 밀봉을 하여 소둔로(10) 내부의 고온 분위기 가스가 외부로 유출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 관체(100)에는 상기 롤(11)과 대향되는 면에 뷰창(view window)(110)가 설치되어 상기 탐상유닛(200)과 롤(11) 표면사이의 시계를 확보함에 따라 상기 탐상유닛(200)이 상기 롤(11)의 이미지를 촬영할 수 있도록 한다. 상기 뷰창(110)은 내열 유리로 구현되어 상기 소둔로(10) 내부의 고온 분위기에 영향을 받지않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 뷰창(110)에 이물질이 부착되는 경우 탐상유닛(200)에 결함으로 오 검출되는 것을 방지하기 위하여 상기 뷰창(110)의 양면으로 퍼지 가스를 분사하는 가스 분사유닛(400)이 더 구비될 수 있다.
상기 가스 분사유닛(400)은 상기 관체(100)의 내부에 구비되어 상기 뷰창(110)으로 에어를 분사하는 제 1 분사노즐(410)과; 상기 소둔로(10)의 내부에 구비되어 상기 뷰창(110)으로 분위기 가스를 분사하는 제 2 분사노즐(420)을 포함한다.
상기 제 1 분사노즐(410) 및 제 2 분사노즐(420)은 상기 뷰창(110)으로 에어 또는 분위기 가스를 분사하는 수단으로서, 상기 뷰창(110)에 이물질이 부착되지 않도록 상기 뷰창(110)의 양면을 퍼지시키는 기능을 수행한다. 예를 들어 상기 제 1 분사노즐(410) 및 제 2 분사노즐(420)은 각각 상기 뷰창(110)의 상변 길이와 대응되는 길이로 구성되어 상기 뷰창(110)의 양면 상부에 각각 설치되어 상기 뷰창(110)의 상부에서 하부방향으로 에어 또는 분위기 가스를 분사시킨다.
상기 탐상유닛(200)은 상기 관체(100)의 내부에 설치되어 상기 소둔로(10)의 고온 분위기 환경으로부터는 보호를 받으면서 소둔로(10) 내부에 설치된 롤(11)에 근접 배치되어 롤(11)의 표면을 탐상하는 수단으로서, 상기 롤(11) 표면의 이미지를 촬영하도록 상기 관체(100)의 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 카메라(210)와; 상기 롤(11)의 표면 중 상기 카메라(210)에 의해 촬영되는 영역에 광을 조사하도록 상기 관체(100)의 내부에 설치되는 조명(220)을 포함한다.
상기 카메라(210)는 상기 롤(11) 표면의 이미지를 촬영하는 수단으로서, 상기 롤(11) 표면을 촬영하여 그 이미지를 생성할 수 있는 수단이라면 어떠한 카메라가 사용되어도 무방하나 촬영된 이미지를 데이터화 하여 이물질의 부착 유무를 판독하기 위하기에 용이하도록 CCD(charge-coupled device) 카메라가 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 카메라(210)는 롤(11)의 길이에 따라 그 개수가 결정되는데, 예를 들어 롤(11)의 길이가 2000mm일 때 5kbyte의 카메라(210)를 롤(11)의 길이 방향으로 4개 등간격으로 이격시켜 설치한다.
특히, 상기 카메라(210)는 롤(11) 표면에 부착된 미세한 이물질도 촬영될 수 있도록 롤(11)의 법선(N) 선상에서 상기 롤(11)과 평행하게 롤(11)의 길이방향을 따라 등간격으로 이격되어 일렬로 배치되는 것이 바람직하다. 그래서 상기 롤(11)의 표면을 라인 스캔(line scan)할 수 있도록 한다.
상기 조명(220)은 상기 카메라(210)에 의해 촬영되는 롤(11)의 표면에 광을 조사하여 미세한 이물질까지도 정확하게 촬영할 수 있도록 하는 수단으로서, 상기 조명(220)의 조사범위는 상기 카메라(210)에 의해 촬영되는 영역을 고려하여 롤(11)의 법선(N)에서 좌우로 비스듬이 경사지도록 배치된다. 예를 들어 상기 조명(220)은 롤(11)의 법선(N)에 45도의 각도로 경사지도록 배치된다.
한편, 본 발명은 회전되는 롤(11) 표면의 이물질을 정확하게 촬영하기 위하여 상기 롤(11)의 회전 속도에 동기하여 상기 카메라(210)에서 롤(11) 표면을 촬영하는 속도를 제어하는 제어유닛(300)을 포함한다.
상기 제어유닛(300)은 상기 롤(11)의 회전 속도를 검출하는 회전 속도계(310)와; 상기 회전 속도계(310)에서 검출된 롤(11)의 회전 속도에 동기하여 상기 카메라(210)의 촬영 속도를 제어하는 제어부(320)와; 상기 카메라(210)에서 촬영된 이미지를 판독하는 처리부(330)를 포함한다.
상기 회전 속도계(310)는 상기 롤(11)의 회전 속도를 검출하는 수단으로서, 특정 방식에 한정되지 않고 상기 롤(11)의 회전 속도를 실시간으로 검출할 수 있는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어 상기 롤(11)의 회전축 회전량을 검출하는 속도계를 사용할 수 있다.
상기 제어부(320)는 상기 회전 속도계(310)에서 검출된 롤(11)의 회전 속도에 따라 상기 카메라(210)의 촬영 속도를 연산하여 상기 카메라(210)의 촬영 속도를 제어하는 수단이다.
상기 제어부(320)에서 상기 카메라(210)의 촬영 속도를 연산하는 방법은 아래와 같다.
먼저, 사전에 카메라(210)의 픽셀당 촬상영역을 계산한 다음, 전체 롤(11) 면적을 촬영하기 위한 샘플링 횟수를 하기의 [수학식 1]과 같이 연산한다.
[수학식 1]
롤 전체를 촬영하기 위한 샘플링 횟수(B) = 롤의 지름(Roll Dia)/A
A: 탐상길이/Pixel
그리고, 연산된 샘플링 횟수와 회전 속도계(310)에서 검출된 롤(11)의 회전 속도를 이용하여 하기의 [수학식 2]와 같이 카메라(210)의 촬영 속도를 연산한다.
[수학식 2]
카메라 촬영 속도 = B/RPS(초당 롤 회전속도)
상기와 같이 롤(11)의 회전 속도에 따른 카메라(210) 촬영 속도가 연산되면 이를 이용하여 롤(11)의 회전속도가 가변되어도 실시간으로 동기시켜 카메라(210)의 촬영속도를 조절할 수 있고, 이에 따라 롤(11)의 표면을 정확하게 촬영할 수 있는 것이다.
이렇게 롤(11)의 표면을 정확하게 촬영하였다면 상기 처리부(330)에서 촬영된 이미지를 판독하여 롤(11)의 표면에 이물질이 부착되었는지 유무를 판독하여 롤(11)의 교체 시기를 결정한다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10: 소둔로 11: 롤
100: 관체 110: 뷰창
100a: 설치공간 200: 탐상유닛
210: 카메라 220: 조명
300: 제어유닛 310: 회전 속도계
320: 제어부 330: 처리부
400: 가스 분사유닛 410: 제 1 분사노즐
420: 제 2 분사노즐

Claims (6)

  1. 연속소둔 라인의 소둔로 내부에 구비된 롤의 표면을 검사하는 장치로서,
    상기 롤과 평행하도록 상기 소둔로를 관통하여 설치되어 상기 소둔로의 내부와 격리되는 설치공간을 형성하는 관체와; 상기 관체의 내부에 설치되어 상기 롤의 표면 이미지를 획득하는 탐상유닛과; 상기 롤의 회전 속도에 동기하여 상기 탐상유닛에서 이미지를 획득하는 속도를 제어하는 제어유닛을 포함하고, 상기 관체에는 상기 롤과 대향되는 면에 뷰창이 설치되고, 상기 뷰창으로 퍼지 가스를 분사하는 가스 분사유닛이 더 구비되는 것을 특징으로 하는, 소둔로의 롤 표면 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 분사유닛은
    상기 관체의 내부에 구비되어 상기 뷰창으로 에어를 분사하는 제 1 분사노즐과;
    상기 소둔로의 내부에 구비되어 상기 뷰창으로 분위기 가스를 분사하는 제 2 분사노즐을 포함하는 소둔로의 롤 표면 검사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 탐상유닛은
    상기 롤 표면의 이미지를 촬영하도록 상기 관체의 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 카메라와;
    상기 롤의 표면 중 상기 카메라에 의해 촬영되는 영역에 광을 조사하도록 상기 관체의 내부에 설치되는 조명을 포함하는 소둔로의 롤 표면 검사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 카메라는 상기 롤의 법선 선상에서 상기 롤과 평행하게 배치되어 상기 롤의 표면을 라인 스캔(line scan)하는 것을 특징으로 하는 소둔로의 롤 표면 검사 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제어유닛은
    상기 롤의 회전 속도를 검출하는 회전 속도계와;
    상기 회전 속도계에서 검출된 롤의 회전 속도에 동기하여 상기 카메라의 촬영 속도를 제어하는 제어부를 포함하는 소둔로의 롤 표면 검사 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부에서는 사전에 상기 카메라의 픽셀당 촬상영역을 계산한 다음, 상기 롤의 전체 면적을 촬영하기 위한 샘플링 횟수를 하기의 [수학식 1]과 같이 연산하고, 연산된 샘플링 횟수와 상기 회전 속도계에서 검출된 롤의 회전 속도를 이용하여 하기의 [수학식 2]와 같이 카메라의 촬영 속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 소둔로의 롤 표면 검사 장치.
    [수학식 1]
    롤 전체를 촬영하기 위한 샘플링 횟수(B) = 롤의 지름(Roll Dia)/A
    A: 탐상길이/Pixel
    [수학식 2]
    카메라 촬영 속도 = B/RPS(초당 롤 회전속도)
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