빌릿 검사 및 컨디셔닝 시설

  빌렛 검사 및 컨디셔닝 시설

자동차의 안전관련 부품은 봉강과 선재의 상당 부분이 후가공(2차, 3차 가공)을 거쳐 사용됩니다. 이러한 봉강 및 선재에 대한 품질 요구사항은 2차 및 3차 가공 단계의 가공성과 이를 제조하는 기계 부품의 사용 조건을 고려하여 점점 다양해지고 있습니다. 또한, 봉강 및 선재의 전 길이에 대한 품질보증의 필요성도 높아지고 있으며, 이를 충족시키기 위해서는 제철소의 품질기준이 매우 까다롭습니다. 이러한 이유로 봉강 및 선재 생산의 출발물질인 빌릿의 검사 및 컨디셔닝의 신뢰성에 대한 중요성이 크게 증대되고 있습니다.

용도에 따라 빌릿은 ​​표면 결함을 최소화하기 위해 표면 검사 및 컨디셔닝이 필요합니다. 표준 검사 방법은 백색광 조건에서 빌릿 표면의 육안 검사 또는 흑색 UV 조명 하에서 습식 자분 검사로 구성됩니다. 일반적으로 철강 공장은 감지하려는 표면 조건의 유형에 따라 밀 스케일을 제거하고 표면의 가시성을 향상시키기 위해 빌릿 표면을 숏 블라스팅합니다. 표면 결함은 일반적으로 감지될 때 표시되며 이러한 위치는 조절됩니다. 사용되는 방법은 일반적으로 기계 연삭과 때로는 스카핑입니다.

압연된 빌릿에 정렬된 전통적인 검사 기술(시각적 방법 제외)은 모두 상당한 길이 구성 요소, 즉 이음새, 롤링 랩, 텅잉(tonguing)을 갖는 결함의 검출을 위해 조절됩니다. 연속 주조 빌렛에는 다음이 포함됩니다. 반면에 핀홀, 모서리 찢어짐, 왕복 표시, 갇힌 쓰레기, 티밍 어레스트, 더블 스킨, 랩 등과 같은 완전히 다른 유형의 결함. 이러한 결함은 검사에 사용되는 검사 기술 때문에 다른 유형의 검사 장비가 필요합니다. 압연 빌릿 검사를 위해 설계된 장비는 새로운 유형의 결함을 감지하는 데 거의 사용되지 않습니다.

빌릿의 검사 및 컨디셔닝은 봉재 및 선재 제품의 품질보증에 매우 중요한 역할을 하는데, 이는 빌릿의 작은 표면결함이 압연과정에서 늘어나게 되어 광범위한 제품불량으로 발전하여 상당한 컨디셔닝 및 품질제조 비용이 소요되기 때문입니다. 모든 제품 길이에 대한 보증은 어렵습니다. 이 때문에 제철소에서는 빌릿 검사 및 컨디셔닝 과정에서 기계화 및 자동화 검사를 통해 결함 검출 능력을 향상시키고 검사 중 인간의 감각 오류를 제거하는 데 필요한 조치가 필요합니다.

빌렛 검사 및 컨디셔닝 라인은 주로 (i) 빌렛 수용, (ii) 빌렛 이동을 위한 롤러 테이블, (iii) 빌렛 표면 청소를 위한 쇼트 블라스팅 기계, (iv) 빌렛 교정 설비, (v) 빌렛 검사로 구성된 설비를 가지고 있습니다. 설비, (vi) 자동 빌렛 연삭기, (vii) 빌렛 수동 연삭 설비, (viii) 빌렛 절단 설비, (ix) 빌렛 마킹 및 (x) 빌렛 제거용 그리드. Billet 검사 및 Conditioning Line은 다음의 요건을 만족하여야 한다.

• 전체 컨디셔닝 프로세스, 라인에서 빌릿 제거까지 연속 주조 기계에서 직접 또는 재고에서 들어오는 재료와 완전히 통합되고 지속적으로 추적되도록 보장합니다.
• 쇼트 블라스팅으로 1차 컨디셔닝을 진행하여 밀 스케일을 제거하고 깊이가 낮은 표면 결함을 일부 제거함과 동시에 빌릿 표면에 검사에 적합한 마무리 및 외관을 제공합니다.
• 결함을 놓치지 않도록 컨디셔닝 전에 정확한 검사를 수행하십시오.
• 검사를 위한 사용자 친화적인 인터페이스와 함께 현대적인 기반 시설과 작업장을 제공하여 작업자가 장비 구역 안에 있어야 할 필요 없이 안전하고 편안한 구역에서 활동을 수행할 수 있습니다.
• 완전 자동화된 컨디셔닝 주기를 수행하기 위해 결함 데이터의 신뢰할 수 있는 기록, 연삭 장치에 정확하고 효과적인 전송을 보장합니다.
• 결함이 있는 효과적인 영역에 가능한 한 가장 가까운 최소 재료 제거를 보장하고 이를 통해 유틸리티(예:전기) 및 소모품(예:연삭 휠)의 생산 비용 절감도 보장합니다.
• 예측 분석 방식을 구현하여 정보를 교환하고 주기와 생산성을 개선할 목적으로 모든 연속 주조 품질 모니터링 시스템과 인터페이스할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어 도구를 제공합니다.
• 연삭 단계에서 더 높은 금속 제거율의 이점을 얻기 위해 광범위한 표면 온도 내에서 작동할 수 있습니다.

기계화 및 자동화된 검사를 사용하는 현대의 빌렛 검사 및 컨디셔닝 라인에서는 감지된 결함을 자동 페인트 스프레이에 의해 발생한 정확한 위치의 표면에 표시합니다. 허용 오차를 초과하는 표면 또는 내부 결함이 있는 빌렛은 수리를 위해 자동으로 분류될 수 있습니다. 빌릿은 길이 기준에 따라 자동으로 정렬될 수도 있습니다.

표면 결함에 대한 최신 인라인 검사 시스템을 사용하면 일반적으로 강봉 및 선재 제품의 최종 용도에 따라 달라지는 기준에 따라 높은 정확도와 높은 신뢰성으로 결함을 감지할 수 있습니다. 검사 기준은 제품이 결함 허용 오차와 관련하여 고객의 품질 요구 사항을 충족하는 방식으로 선택되며, 재료의 추가 준비에 대한 의미가 없는 표면 불균일성은 감지되지 않는다는 점을 염두에 둡니다.

검사 기술

사용할 수 있는 몇 가지 검사 기술(그림 1)이 있으며 아래에 설명되어 있습니다.

그림 1 빌릿 검사 기술

와전류 기술

이것은 정상 및 고온에서 압연 제품에 대해 잘 확립되어 있습니다. 엔지니어링 문제는 높은 온도에서 감지기가 테스트 재료에 가깝기 때문에 분명히 증가합니다. 그러나 시스템이 압연 온도에서 일반적으로 사용되기 때문에 극복되었습니다.

연속 주조 빌렛 검사에 맴돌이 전류를 적용하면 핀홀 유형 결함을 수용하기 위해 1mm에서 2mm 정도의 검사 간격 또는 피치를 고려할 필요가 있습니다. 빌릿 표면 검사에서 와전류 프로브를 적용하는 일반적인 방법은 빌릿 표면 위에 위치한 고속 디스크의 사용에 의존합니다. 디스크에 6개의 프로브를 수용할 수 있다고 가정하면 0.5m/s ~ 1.0m/의 빌릿 길이 방향 속도에서 1mm 정도의 검사 피치를 얻기 위해 6,000rpm에서 12,000rpm의 회전 속도가 필요합니다. 에스. 충분한 프로브 분해능을 얻으려면 1mm에서 2mm 정도의 작은 작동 간격이 필요한 작은 크기의 프로브를 사용해야 합니다. 따라서 이 방법은 많은 기술적인 문제를 가지고 있으며 빌릿 길이를 가로지르는 결함에 둔감하다는 것을 알 수 있습니다. 핀홀 결함의 해결도 의문입니다.

대안적인 접근 방식은 블록에 수용되고 움직이는 빌릿 표면 위에 지지되는 와전류 프로브 어레이를 사용하는 것입니다. 이 배열은 횡방향 면 균열, 왕복 표시, 이중 스킨, 슬래그/쓰레기 패치 및 가득 찬 체포에 민감합니다. 따라서 다양한 연속 주조 결함 검사에 유용한 도구가 되지만 핀홀 감지는 여전히 문제가 됩니다.

후행 와전류 프로브는 가로 코너 균열과 그보다 덜한 세로 코너 균열을 식별하는 데에도 효과적일 수 있습니다.

플럭스 누출 기술

플럭스 누설 기술을 기반으로 하는 자분탐상 시스템은 잘 입증된 시스템이지만 콜드 빌렛에만 적합합니다. 자기 센서는 접촉 테이프가 자기 이미지를 별도의 스캔 헤드로 전송하는 표면을 직접 또는 간접적으로 스캔하기 위해 배치됩니다. 두 경우 모두 만족스러운 테스트를 보장하기 위해 빌릿에 적용되는 온도 제한이 있습니다. 연속 주조 빌릿에 대해 이러한 형태의 검사를 활용하려는 시도가 있었지만 결과는 매우 실망스러웠습니다. 핀홀, 가로 균열 및 가로 구성 요소의 기타 결함과 같은 연속 주조 결함은 감지를 벗어날 수 있으며 또한 가짜 마킹 수준이 매우 높습니다. 모든 검사 시스템에서 생성된 가짜 표시의 수준은 탐지 효율성 못지않게 중요한 기능임을 기억하는 것이 중요합니다.

와전류 기술 섹션에서 이미 논의된 스캐닝 간격은 일반적으로 기계적 수단이 횡방향 스캐닝 패턴을 생성하는 데 사용되기 때문에 이 경우에도 동일하게 적용됩니다. 따라서 이 접근 방식은 연속 주조 빌릿에 부적합한 것으로 간주됩니다.

전자레인지 기술

이 검사 기술은 개념 면에서 상당히 새로운 것이며 실험실 환경의 몇 가지 매우 특정한 응용 분야에 적용되었습니다. 철강 공장에서 빌릿의 인라인 검사에 이 기술을 제안한 것은 독특한 것으로 생각됩니다. 탐지기는 빌릿 표면에서 수십 밀리미터 떨어진 곳에 장착할 수 있으며 기계적 손상에 대한 민감성을 줄이기 때문에 이점이 있어야 합니다. 그러나 검사 영역은 상대적으로 크므로 넓은 영역의 결함이나 세로 또는 가로 방향의 균열에만 반응할 것으로 예상됩니다.

이러한 형태의 디텍터는 충분히 고려할만한 메리트를 보여주지만 각 디텍터 헤드의 자본비용이 높다.

광학 기술

검출기는 재료 표면에서 멀리 떨어져 위치할 수 있고 정상 라인 속도로 제품의 전체 길이를 검사할 수 있기 때문에 엔지니어링 관점에서 보다 쉬운 솔루션을 제공합니다.

그러나 광학 기술 기반 시스템의 한 가지 주요 단점은 결함의 깊이 또는 심각도를 기반으로 식별할 수 없다는 것입니다. 구별은 흑백 이미지가 있는지 여부를 기준으로 합니다. 따라서 다양한 결함 유형과 일치하는 것으로 인식될 수 있는 패턴을 설정하려면 비디오 정보의 신호 처리가 필요합니다. 또한 필요한 조도를 달성하기 위해 고강도 연속 광원을 제공해야 합니다.

열 기술

열화상 또는 적외선 카메라의 적용을 압연 온도에서 빌렛 검사로 확장하기 위해 이미 상당한 노력을 기울였습니다. 다양한 조합으로 방출된 복사선 및/또는 중첩된 반사된 복사선을 활용하는 여러 기술이 사용되어 왔으며 색 합성을 포함합니다. 궁극적인 목표는 냉각 없이 추가 처리하기 전에 온라인으로 고온 정류 프로세스를 제어할 수 있도록 하는 것입니다. 이러한 개발의 결과는 다양했지만 가장 중요한 기능은 항상 감지를 보장하기 위해 결함이 상당히 커야 하며 이 기능으로 인해 이러한 기술이 부적절하다는 것입니다.

최근에는 보다 정교한 열 검사 시스템이 출시되어 Elkem에서 Thermomatic이라는 이름으로 판매하고 있습니다. 이 시스템은 빌릿 검사를 위해 개발되었으며 제어된 방식으로 빌릿 표면에 열 에너지를 유도하는 수단을 포함합니다. 그런 다음 민감한 적외선 카메라로 표면을 보고 열화상을 상호 연관시켜 세로 이음새를 식별할 수 있습니다. 그러나 빌릿 온도의 범위는 엄격하게 제한되어 있으며 시스템은 가로 방향의 결함에 민감하지 않습니다. 이것은 분명히 연속 주조 빌릿에 대한 적용을 제한합니다.

초음파 기술

이 기술은 다른 결함으로부터 산란파에 의해 가려지기 때문에 결함 분해능 측면에서 열악하다. 표면 결함을 식별하기 위해 표면파의 사용을 고려할 필요가 있으며, 일반적인 방법으로는 정상적인 빌릿 속도 및 온도에서 적절한 커플런트를 제공하는 것이 일반적으로 문제가 있습니다. 또한 표면파의 생성은 진입각을 잘 제어해야 하며 연속 주조 재료에서 일반적으로 경험하는 유형의 표면 상태에서는 일반적으로 의심스럽습니다. 이러한 결합 문제를 극복하기 위한 다른 접근 방식은 전자기 방법을 사용하는 것이지만 이는 플럭스 누출 기술에서 이미 설명한 대로 결함 감지의 한계에 여전히 영향을 받습니다.

검사 기술 선택

이상에서 살펴본 바와 같이 연속주조 빌릿은 3가지 검사방법이 다른 검사방법보다 유용함을 알 수 있다. 그것들은 (i) 광학 기술, (ii) 마이크로파 기술 및 (iii) 와전류 기술입니다. 정확한 조도를 가진 광학 시스템은 대부분의 다른 방법으로는 식별하기 어려운 핀홀과 같은 작은 결함 영역을 해결할 수 있습니다. 또한 입사 조명 조건에서 경감으로 나타나는 다른 유형의 결함에도 대응할 수 있습니다. 마이크로파 시스템은 합리적인 작동 간격(30mm 정도)의 이점이 있으며 일반적으로 길이가 10mm 이상인 세로 및 가로 균열 모두와 넓은 영역의 결함을 해결합니다. 보답의 표시와 꽉 찬 체포 표시도 상당한 반응을 불러일으키고 있습니다. 반면에 와전류 프로브 어레이는 3mm와 같이 표면에 더 가깝게 위치해야 하지만 마이크로웨이브 기술보다 횡단 균열, 티밍 정지, 왕복 표시 등의 감지에서 더 나은 분해능이 가능합니다.

빌렛 컨디셔닝 시설

연삭 또는 기타 기술에 의한 표면 컨디셔닝의 원칙적 모순은 한 면에서는 요구되는 품질이 생성되고 다른 면에서는 수율 손실이 발생한다는 것입니다. 따라서 가장 경제적인 방법으로 공정을 실행하는 목적은 필요한 표면 품질을 제공하고 동시에 수율 손실을 최소화하는 것이어야 합니다.

오늘날 많은 철강 공장의 일반적인 관행은 결함 위치 및 깊이에 대한 경험적 데이터를 기반으로 전체 표면을 연삭하는 것입니다. 빌릿은 다소 신뢰할 수 없는 감지 시스템으로 검사될 수 있지만 특히 고품질 등급의 경우 모든 결함을 제거하기 위해 안전한 면에서 전체 표면 연삭이 적용되는 경우가 많습니다.

균열을 식별하고 선택적으로 제거할 수 있다면 경제적 효율성에 도달할 수 있습니다. 자동 카메라 식별 기능이 있는 빌릿 검사 시스템은 모든 방향의 균열을 안정적이고 재현 가능한 방식으로 인식할 수 있는 고유한 솔루션을 제공합니다. 또한 균열 위치를 저장할 수 있고 데이터를 다운스트림 연삭기로 전달할 수 있습니다.

빌릿 검사 시스템에 의해 식별된 균열은 연삭기의 운전실에 배치된 디스플레이 장치에 표시됩니다. 빌릿이 부착된 연삭 테이블의 움직임은 디스플레이 장치와 동기화됩니다. 작업자는 기계의 조이스틱을 사용하여 균열에 접근하고 연마합니다. 균열이 성공적으로 연마되었는지 검사하기 위해 특수 조명 시스템이 작업자를 지원하여 육안으로 확인합니다. 이 조합은 결함의 수동 선택 연삭을 가능하게 할 뿐만 아니라 결함 비율이 정의된 한계를 초과하는 경우 전체 표면 연삭을 가능하게 합니다. 적용 가능한 연삭 방법의 초기 결정은 균열 감지 시스템에 의해 이루어지며 시스템 선택을 수락하거나 무시할 수 있는 작업자에게 전달됩니다.

자동 검사 및 연삭 시스템의 경우 균열 감지 시스템에 의해 결정된 균열 좌표를 연삭기 제어 시스템으로 전달하여 균열을 자동으로 연마할 수 있습니다. 연삭기는 좌표 데이터를 사용하여 세로 및 가로 빌렛 방향의 균열에 접근하여 연삭 작업을 수행합니다. 운영자의 임무는 프로세스를 감독하는 것뿐입니다.

균열 제거 감지 시스템, 산업용 카메라, 특수 조명 및 적합한 소프트웨어의 조합을 사용하여 균열의 성공적인 제거를 자동으로 제어할 수 있습니다. 이 조합은 균열을 부분적으로 연마하거나 표면과 빌릿의 둥근 모서리를 완전히 연마하는 기능으로 최고 수준의 자동화를 제공합니다.

자동화 공정에 필요한 자재 추적 시스템은 검사 결과와 연삭 공정 결과를 빌렛별 이력으로 기록 및 저장할 수 있는 기능도 제공한다. 빌릿 컨디셔닝은 최종 제품 및 적용까지 전체 생산 프로세스를 통해 통합 품질 관리 시스템의 일부가 될 수 있습니다. 각 Billet의 검사 데이터를 기록하는 또 다른 장점은 데이터를 업스트림 생산 공정과 관련시킬 수 있다는 것입니다.