강봉과 선재의 상당 부분은 2차 및 3차 가공 공정을 거친 후 자동차의 안전 관련 부품으로 사용됩니다. 이러한 강봉과 선재에 대한 품질 요구사항은 2차, 3차 가공 단계에서의 가공성과 기계 부품의 사용 조건을 고려하여 점점 더 다양해지고 있습니다. 또한 강봉과 선재의 전 길이에 걸친 품질 보증의 필요성도 증가하여, 제강소는 이러한 요구를 충족하기 위해 매우 엄격한 품질 기준을 적용해야 합니다. 이 때문에 강봉과 선재 생산의 시재료인 빌릿의 검사 및 컨디셔닝 신뢰성의 중요성이 크게 증대되었습니다.
용도에 따라 빌릿은 표면 검사와 컨디셔닝을 통해 표면 결함을 최소화해야 합니다. 표준 검사 방법은 백색광 조건에서 빌릿 표면을 육안으로 검사하거나, 흑색 자외선 조명 하에서 습식 자기입자 검사를 수행하는 것입니다. 일반적으로 제강소는 검출하려는 표면 조건의 유형에 따라 빌릿 표면을 쇼트 블라스트하여 밀스케일을 제거하고 표면 가시성을 향상시킵니다. 표면 결함은 검출되는 대로 표시되며, 이 위치들은 컨디셔닝됩니다. 주로 머신 그라인딩이 사용되며, 때로는 스카핑(scarfing)도 사용됩니다.
기존의 검사 기술(육안 검사 제외)은 압연 빌릿에 맞춰져 있으며, 심(세움), 압연 랩, 텅잉(tonguing) 등 길이 방향 성분이 큰 결함 검출에 초점이 맞춰져 있습니다. 반면 연속 주조 빌릿에는 핀홀, 코너 티어링(corner tearing), 왕복 운동 자국, 포집된 스컴(scum), 주탕 정지, 이중 껍질, 랩 등 완전히 다른 유형의 결함이 포함됩니다. 이러한 결함들은 압연 빌릿 검사용으로 설계된 장비의 검사 기술로는 검출이 어렵기 때문에, 다른 유형의 검사 장비가 필요합니다.
빌릿의 검사와 컨디셔닝은 강봉 및 선재 제품의 품질 보증에 매우 결정적인 역할을 합니다. 빌릿의 작은 표면 결함이 압연 과정에서 길게 늘어나 광범위한 제품 결함이 되어, 컨디셔닝에 상당한 비용이 들고 제품 전 길이에 대한 품질 보증이 어려워지기 때문입니다. 따라서 제강소는 기계화 및 자동화 검사를 도입하여 검사 중 인적 감각 오류를 제거함으로써, 빌릿 검사 및 컨디셔닝 공정의 결함 검출 능력을 향상시키기 위한 필요한 조치를 취해야 합니다.
빌릿 검사 및 컨디셔닝 라인은 주로 다음 설비로 구성됩니다.
빌릿 검사 및 컨디셔닝 라인은 다음 요구사항을 충족해야 합니다.
기계화 및 자동화 검사를 사용하는 현대식 빌릿 검사 및 컨디셔닝 라인에서는 검출된 결함이 자동 도장 분사로 발생 위치에 정확히 마킹됩니다. 공차를 초과하는 표면 또는 내부 결함이 있는 빌릿은 자동으로 선별되어 수리 공정으로 보내집니다. 빌릿은 길이 기준에 따라 자동으로 선별될 수도 있습니다.
현대식 인라인 표면 결함 검사 시스템은 강봉 및 선재 제품의 최종 용도에 따라 달라지는 기준에 따라 높은 정확도와 신뢰성으로 결함을 검출할 수 있습니다. 검사 기준은 재료의 추가 가공에 의미 없는 표면 불균질은 검출하지 않으면서, 결함 공차에 관한 고객의 품질 요구사항을 제품이 충족하도록 설정됩니다.
여러 검사 기술(그림 1 참조)을 사용할 수 있으며, 이에 대해 설명합니다.
그림 1 빌릿 검사 기술
와전류 기술은 상온 및 고온에서 압연 제품에 대해 잘 확립되어 있습니다. 검출기가 피시험 재료에 가까워지므로 고온에서 엔지니어링 문제가 분명히 증가하지만, 시스템이 압연 온도에서 일반적으로 사용되므로 이러한 문제들은 극복되었습니다.
연속 주조 빌릿 검사에 와전류를 적용하려면 핀홀 타입 결함을 고려하여 1~2mm 정도의 검사 간격(피치)이 필요합니다. 빌릿 표면 검사에 와전류 프로브를 적용하는 일반적인 방법은 빌릿 표면 위에 고속 디스크를 배치하는 것입니다. 디스크에 6개의 프로브를 수용할 수 있다고 가정하면, 빌릿 종방향 속도 0.5~1.0m/s에서 1mm 정도의 검사 피치를 얻기 위해 6,000~12,000rpm의 회전 속도가 필요합니다. 충분한 프로브 분해능을 얻으려면 소형 프로브를 사용해야 하며, 이는 1~2mm 정도의 작은 작동 클리어런스를 필요로 합니다. 따라서 이 방법은 여러 기술적 문제가 있으며, 빌릿 길이 방향에 직교하는 결함에는 둔감합니다. 핀홀 결함의 분해능도 여전히 의문입니다.
대안적 접근법은 이동하는 빌릿 표면 위에 블록에 장착된 와전류 프로브 어레이를 지지하는 것입니다. 이 배열은 횡방향 페이스 크랙, 왕복 운동 자국, 이중 껍질, 슬래그/스컴 패치, 주탕 정지에 민감합니다. 따라서 연속 주조 결함의 범위를 검사하는 유용한 도구가 되지만, 핀홀 검출은 여전히 문제로 남아 있습니다.
후행 와전류 프로브는 횡방향 코너 크랙을 식별하는 데 효과적이며, 종방향 코너 크랙에도 어느 정도 효과적입니다.
누설 자속 기술을 기반으로 한 자기입자 검사 시스템은 잘 입증된 시스템이지만 냉간 빌릿에만 적합합니다. 자기 센서는 표면을 직접 스캔하거나, 접촉 테이프가 자기 영상을 별도의 스캐닝 헤드로 전송하는 간접 방식으로 배치됩니다. 어느 경우든 만족스러운 검사를 위해 빌릿 온도 제한이 있습니다. 이 검사 방식을 연속 주조 빌릿에 적용하려는 시도가 있었으나 결과는 매우 실망스러웠습니다. 핀홀, 횡방향 크랙 등 횡방향 성분이 있는 연속 주조 결함이 검출되지 않을 수 있으며, 또한 허위 마킹 수준이 매우 높습니다. 어떤 검사 시스템이든 허위 마킹 수준은 검출 효율만큼 중요한 특징임을 기억해야 합니다.
와전류 기술 섹션에서 논의한 스캐닝 간격은 일반적으로 기계적 수단을 사용하여 횡방향 스캐닝 패턴을 생성하므로 이 경우에도 동일하게 적용됩니다. 따라서 이 접근법은 연속 주조 빌릿에 부적절한 것으로 간주됩니다.
이 검사 기술은 개념적으로 상당히 새로운 것으로, 실험실 환경에서 몇 가지 매우 특수한 응용 분야에 적용되었습니다. 이 기술을 제강소의 빌릿 인라인 검사에 적용하는 것은 독창적인 것으로 생각됩니다. 검출기는 빌릿 표면에서 수십 밀리미터 떨어진 곳에 장착할 수 있어 기계적 손상에 대한 취약성을 줄이는 이점이 있습니다. 그러나 검사 영역이 상대적으로 넓기 때문에 대면적 결함이나 길이 10mm 이상의 종방향 또는 횡방향 크랙에만 반응할 것으로 예상됩니다. 왕복 운동 자국과 주탕 정지 자국도 상당한 반응을 생성합니다.
이 형태의 검출기는 고려할 만한 가치가 있지만, 각 검출기 헤드의 자본 비용이 높습니다.
광학 기술은 검출기를 재료 표면에서 멀리 배치할 수 있고, 정상 라인 속도에서 제품 전 길이를 검사할 수 있어 엔지니어링 관점에서 더 쉬운 솔루션을 제공합니다.
그러나 광학 기술 기반 시스템의 주요 단점은 결함의 깊이 또는 심각도를 기준으로 식별할 수 없다는 것입니다. 식별은 흑백 영상의 존재 여부를 기준으로 이루어집니다. 따라서 비디오 정보를 신호 처리하여 다양한 결함 유형과 일치하는 패턴을 인식할 수 있도록 해야 합니다. 또한 요구되는 조도 강도를 달성하기 위해 고강도 연속 광원을 제공해야 합니다.
압연 온도에서 빌릿 검사에 열화상 또는 적외선 카메라의 적용을 확장하기 위해 상당한 노력이 기울여졌습니다. 방사 에너지와 반사 방사 에너지를 다양한 조합으로 중첩하여 사용하는 여러 기술(컬러 합성 포함)이 사용되었습니다. 궁극적인 목표는 냉각 없이 추가 가공 전에 온라인에서 열간 보정 공정을 제어하는 것입니다. 이러한 개발 결과는 다양했지만, 결함이 상당히 커야 검출이 가능하다는 점이 항상 압도적인 특징이었으며, 이는 이러한 기술이 부적절함을 의미합니다.
최근 더 정교한 열 검사 시스템이 엘켐(Elkem)에서 '써모매틱(Thermomatic)'이라는 이름으로 출시되었습니다. 이 시스템은 빌릿 검사를 위해 개발되었으며, 빌릿 표면에 제어된 방식으로 열 에너지를 유도하는 수단을 포함합니다. 표면은 민감한 적외선 카메라로 촬영되며, 열화상 이미지는 종방향 심(seam) 식별을 위해 상관 분석됩니다. 그러나 빌릿 온도 범위가 엄격히 제한되고, 횡방향 결함에는 둔감합니다. 이는 분명히 연속 주조 빌릿에 대한 적용을 제한합니다.
이 기술은 다른 결함에서 산란된 파동에 의한 가림으로 인해 결함 분해능 측면에서 열악합니다. 표면 결함을 식별하기 위해 표면파 사용을 고려해야 하며, 기존 방법으로는 정상적인 빌릿 속도와 온도에서 적절한 커플런트(couplant)를 제공하는 것이 일반적으로 문제가 됩니다. 또한 표면파 생성에는 입사각에 대한 좋은 제어가 필요한데, 연속 주조 소재에서 흔히 경험하는 표면 조건 유형에서는 이것이 보통 의심스럽습니다. 이러한 커플링 문제를 극복하기 위한 대안적 접근법은 전자기 방법을 사용하는 것이지만, 이는 여전히 누설 자속 기술에서 설명한 결함 검출의 한계에 영향을 받습니다.
위에서 설명한 바와 같이, 연속 주조 빌릿에 대해 다른 기술보다 더 유용한 세 가지 검사 방법이 있습니다. (1) 광학 기술, (2) 마이크로파 기술, (3) 와전류 기술입니다. 적절한 조도 수준을 갖춘 광학 시스템은 핀홀과 같은 대부분의 다른 방법이 식별하기 어려운 작은 결함 영역을 분해할 수 있습니다. 또한 입사 조명 조건 하에서 돌출로 나타나는 다른 유형의 결함에도 반응할 수 있습니다. 마이크로파 시스템은 약 30mm의 합리적인 작동 클리어런스 이점을 가지며, 보통 대면적 결함과 종방향 및 횡방향 크랙(길이 10mm 이상)을 분해합니다. 왕복 운동 자국과 주탕 정지 자국도 상당한 반응을 생성합니다. 반면 와전류 프로브 어레이는 표면에서 더 가까운 약 3mm에 위치해야 하지만, 횡방향 크랙, 주탕 정지, 왕복 운동 자국 등의 검출에서 마이크로파 기술보다 더 나은 분해능을 가집니다.
그라인딩이나 다른 기술에 의한 표면 컨디셔닝의 근본적인 모순은 한편으로는 요구되는 품질을 생산하지만 다른 한편으로는 수율 손실을 발생시킨다는 것입니다. 따라서 공정을 가장 경제적으로 운영하기 위한 목표는 요구되는 표면 품질을 제공하면서 동시에 수율 손실을 최소화하는 것입니다.
오늘날 많은 제강소에서 일반적인 관행은 여전히 결함 위치와 깊이에 대한 경험적 데이터를 기반으로 전 표면을 그라인딩하는 것입니다. 빌릿이 다소 신뢰할 수 없는 검출 시스템으로 검사되더라도, 특히 고품질 강종의 경우 모든 결함을 제거하기 위해 안전 측면을 고려하여 전 표면 그라인딩이 종종 적용됩니다.
크랙을 식별하고 선택적으로 제거할 수 있다면 경제적 효율성을 달성할 수 있습니다. 자동 카메라 식별 기능이 있는 빌릿 검사 시스템은 모든 방향의 크랙을 신뢰성 있고 재현 가능하게 인식하는 독창적인 솔루션을 제공합니다. 또한 크랙 위치를 저장하고 데이터를 하류 그라인딩 머신으로 전송할 수 있습니다.
빌릿 검사 시스템으로 식별된 크랙은 그라인딩 머신의 운전실 디스플레이 유닛에 표시됩니다. 빌릿이 부착된 그라인딩 테이블의 움직임은 디스플레이 유닛과 동기화됩니다. 운전자는 머신의 조이스틱을 사용하여 크랙에 접근하여 그라인딩합니다. 크랙이 성공적으로 제거되었는지 확인하기 위해 특수 조명 시스템이 운전자의 육안 확인을 지원합니다. 이 조합은 결함의 선택적 수동 그라인딩뿐만 아니라, 결함 비율이 정의된 한도를 초과할 경우 전 표면 그라인딩도 가능하게 합니다. 적용 가능한 그라인딩 방법에 대한 초기 결정은 크랙 검출 시스템에서 내려져 운전자에게 전달되며, 운전자는 이를 수용하거나 재정의할 수 있습니다.
자동 검사 및 그라인딩 시스템의 경우, 크랙 검출 시스템에서 결정된 크랙 좌표를 그라인딩 머신의 제어 시스템으로 전달하여 크랙을 자동으로 그라인딩할 수 있습니다. 그라인딩 머신은 좌표 데이터를 사용하여 빌릿의 종방향 및 횡방향으로 크랙에 접근하여 그라인딩 작업을 수행합니다. 운전자의 작업은 공정 감독에만 국한됩니다.
크랙의 성공적인 제거는 크랙 제거 검출 시스템(산업용 카메라, 특수 조명, 적응 소프트웨어의 조합)을 사용하여 자동으로 제어할 수 있습니다. 이 조합은 크랙을 부분적으로 그라인딩하거나 전 표면을 그라인딩하고 빌릿의 둥근 모서리를 가공하는 등 최고 수준의 자동화 능력을 제공합니다.
자동화 운영 공정에 필요한 자재 추적 시스템은 각 빌릿과 관련된 이력으로서 검사 결과와 후속 그라인딩 공정 결과를 기록하고 저장할 수 있는 가능성도 제공합니다. 그러면 빌릿 컨디셔닝은 최종 제품과 적용까지 전체 생산 공정을 통한 통합 품질 관리 시스템의 일부가 될 수 있습니다. 각 빌릿의 검사 데이터를 기록하는 또 다른 이점은 데이터를 상류 생산 공정과 연관시킬 수 있다는 것입니다.
제조공정
CNC 가공 부품은 컴퓨터 공 가공, 정밀 부품 가공, 영상 장비 부품 가공, 전자 제품 고정 브래킷, CNC 가공, 수치 제어 가공 등을 제공합니다. 그렇다면 가공 부품이 어떻게 고객의 요구를 충족할까요: 1) 고객이 최초로 부품 가공 요구사항을 제시하면, 엔지니어는 부품 구조에 대한 가능한 적용 요구사항을 나열하고 고객과 확인합니다. 2) 적용된 부품의 경우, 고객이 동일 공급업체에서 가공하는 것이 좋습니다. 그렇지 않다면, 제품 검증 수단 중 하나로 어댑터 제공을 권장합니다. 3) 신제품과 신규 부품인 경우, 엔지니어는
제조업체는 CNC 가공을 선택하는 이유가 여러 가지 장점 때문입니다. CNC 가공은 기존 가공보다 높은 생산성과 적은 오류를 보장하지만, 품질 검사는 여전히 제조 공정에서 필수적인 부분입니다. 품질 관리와 검사는 가공의 모든 단계에서 수행됩니다. 또한 품질 보증은 품질 관리와 다른 중요한 측면입니다. 품질 보증은 조직과 인증 기관이 정한 품질 검사 프로세스와 관련 문서를 포함합니다. 따라서 품질 보증은 프로세스와 문서의 수립이고, 품질 관리는 정기적 또는 필요에 따라 실행되는 것입니다. 품질 관리는 제품, 부품, 공정, 공구, 기계
