用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備和方法與流程

本申請要求享有于2015年10月26日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2015-0148469號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該韓國專利申請的公開內(nèi)容以引用的方式整體納入本文。

背景技術(shù)：

1.技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備和方法。

2.相關(guān)技術(shù)的描述

圖1是例示了相關(guān)技術(shù)的一般雙輥帶材鑄造機(jī)的示意圖。

如圖1中例示的，在相關(guān)技術(shù)的一般雙輥帶材鑄造機(jī)中，熔融鋼池8是通過經(jīng)由噴嘴4供應(yīng)熔融鋼到由雙輥1和1’以及附接到雙棍1和1’的兩側(cè)的邊緣壩狀物2包圍的空間形成的，且當(dāng)雙輥1和1’旋轉(zhuǎn)時(shí)，熔融鋼由于接觸雙輥1和1’的熔融鋼進(jìn)入到雙棍1和1’內(nèi)的熱通量而迅速凝固，從而形成了帶材7。

由于使用如上文所描述的相關(guān)技術(shù)的雙輥帶材鑄造機(jī)制造的帶材7具有在大約2mm到大約6mm的范圍內(nèi)的低厚度，所以在鑄造過程的早期階段凝固的殼對帶材7的表面特性具有重大影響。換言之，由于熔融鋼與鑄造輥接觸非常短的時(shí)間段，凝固的殼具有不均勻的厚度，且因此可能在帶材的表面內(nèi)形成缺陷(諸如，裂紋)或重疊缺陷。在此情況下，可能不利地影響隨后的軋制過程，且因此最終產(chǎn)品可能具有較差的光澤和較低的價(jià)值。

為了解決此問題，通過多種方法憑借表面處理過程在鑄造輥的表面內(nèi)形成凹坑，以便通過在帶材鑄造過程期間將熱應(yīng)力有效地分布在帶材中來防止在帶材中形成缺陷，諸如，表面裂紋。這樣的凹坑導(dǎo)致形成在冷卻的輥和凝固的殼之間起絕熱層作用的氣體間隙，從而減少來自冷卻的輥的熱量提取并且保證凝固的殼的逐漸冷卻。此外，由于殼從凹坑的周邊區(qū)域(邊緣區(qū)域)開始凝固，殼的厚度可以是均勻的。

這樣的凹坑是通過多種方法形成的。例如，可以使用激光加工鑄造輥的表面以形成凹坑。

根據(jù)上文提及的用于使用激光加工鑄造輥的表面的激光加工方法，在圓柱形鑄造輥上形成具有預(yù)定尺寸的幾何圖案。然而，在圓柱形鑄造輥被旋轉(zhuǎn)一次之后，該圖案的連結(jié)區(qū)域的剩余量是不恒定的，且因此難以準(zhǔn)確地連接該圖案的連結(jié)部分。特別地，每個(gè)鑄造輥的重量多于20噸并且具有大加工面積(大約1340mm的寬度×大約1280mm的直徑)。因此，需要許多件裝備以及很大程度的努力來在預(yù)期的時(shí)間段內(nèi)以預(yù)期的精確度程度完成精細(xì)加工過程。一般，當(dāng)一個(gè)鑄造輥被旋轉(zhuǎn)時(shí)，使用驅(qū)動單元獲得在1mm或更小的范圍內(nèi)的位置精確度是非常困難的。

當(dāng)加工鑄造輥的最后一條線時(shí)，最后一條線的端部與第一條線的端部必須彼此準(zhǔn)確一致。然而，不可能將最后一條線的端部與第一條線的端部準(zhǔn)確地對齊，因?yàn)橹睆綖镈的鑄造輥的周長是無理數(shù)(π×D)而凹坑的單位高度是有理數(shù)。

[相關(guān)技術(shù)文件]

[專利文件]

1.韓國專利申請待審公開出版物No.10-2010-0077261(標(biāo)題：用于處理帶材鑄造輥的表面的系統(tǒng)，以及用該系統(tǒng)表面處理的鑄造輥)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的一方面可以提供用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備和方法。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一方面，一種用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備，該設(shè)備可以包括：一個(gè)激光加工單元，被配置成使用激光在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的鑄造輥的表面上形成凹坑圖案；一個(gè)加工區(qū)域處理單元，其中如果該鑄造輥被旋轉(zhuǎn)一臨界角度，則該加工區(qū)域處理單元基于通過使將在其中形成一個(gè)凹坑圖案的加工區(qū)域成像所獲得的圖像信息來計(jì)算該加工區(qū)域；以及，一個(gè)激光束吸收單元，其中如果該加工區(qū)域小于該凹坑圖案，則該激光束吸收單元將一個(gè)屏幕放置在該加工區(qū)域和該凹坑圖案開始相互重疊的重疊開始位置處，以便吸收朝向該加工區(qū)域的周邊區(qū)域發(fā)射的激光束。

根據(jù)本公開內(nèi)容的另一方面，一種用于處理帶材鑄造雙輥的表面的方法，該方法可以包括：使用激光在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的鑄造輥的表面上形成凹坑圖案；如果使該鑄造輥旋轉(zhuǎn)一臨界角度，在使將在其中形成該凹坑圖案的加工區(qū)域成像之后，基于捕獲的圖像計(jì)算該加工區(qū)域；以及如果該加工區(qū)域小于該凹坑圖案，則將一個(gè)屏幕移動到該加工區(qū)域和該凹坑圖案開始相互重疊的重疊開始位置，以便吸收朝向該加工區(qū)域的周邊區(qū)域發(fā)射的激光束。

附圖說明

從下面的結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將更清楚地理解本公開內(nèi)容的上述和其他方面、特征以及優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是例示了相關(guān)技術(shù)的雙輥帶材鑄造機(jī)的示意圖；

圖2是例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例性實(shí)施方案的用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備的視圖；以及，

圖3是例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例性實(shí)施方案的用于處理帶材鑄造雙輥的表面的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述示例性實(shí)施方案，以使得相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以清楚地理解本公開內(nèi)容的范圍。將去除與眾所周知的功能或配置相關(guān)的詳細(xì)描述，以免不必要地模糊本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方案的主題。此外，在附圖中，具有類似功能和效果的元件通篇用相同的參考數(shù)字表示。

此外，在本公開內(nèi)容中，當(dāng)一部分被稱為被“連接到”或被“耦合到”另一部分時(shí)，它可以被直接連接或耦合到另一部分或可能存在“介于中間的部分。將進(jìn)一步理解的是，在本文中使用的術(shù)語“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”指定所闡明的特征或元件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征或元件的存在或添加。

在下文中，將參考附圖根據(jù)示例性實(shí)施方案詳細(xì)描述用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備和方法。

首先，在描述本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方案之前，將簡單描述用于通過激光加工方法在鑄造輥中形成凹坑的過程。

首先，使用設(shè)備(諸如，噴霧器)將遮蔽膜材料(諸如，在室溫下可固化的液體光致抗蝕劑樹脂或耐酸掩蔽漆)均勻地涂敷到鑄造輥的表面，并且將鑄造輥維持在室溫下以便使遮蔽膜材料干燥并且因此形成遮蔽膜。在如上文所描述的在鑄造輥的表面上形成掩蔽膜之后，使用激光設(shè)備僅移除該掩蔽膜的對應(yīng)于蝕刻區(qū)域的區(qū)域。

由于使用激光設(shè)備僅選擇性地移除遮蔽膜，所以不需要鑄造輥具有在相關(guān)技術(shù)的蝕刻過程中的防止吸收光所必需的用以附接膜的平滑表面，并且可以省略曝光過程隨后的過程，諸如，暗室顯影過程。因此，由于減少的時(shí)間限制和空間限制，所以可以簡單地執(zhí)行過程，并且可以獲得高程度的可加工性。

接下來，將蝕刻劑噴涂到使用激光設(shè)備圖案化的鑄造輥的表面上，以便對鑄造輥的遮蔽膜被部分地移除的區(qū)域進(jìn)行蝕刻，并且以在該鑄造輥上形成精細(xì)的凹坑或多行或多片精細(xì)的凹坑。接下來，使用膜移除設(shè)備移除鑄造輥上剩余的遮蔽膜，并且在鑄造輥上執(zhí)行結(jié)束過程，諸如，表面清洗過程。

圖2是例示根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例性實(shí)施方案的用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備100的示意圖。

如圖2中例示的，根據(jù)本公開內(nèi)容的該示例性實(shí)施方案，用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備100包括激光加工單元200、加工區(qū)域處理單元300以及激光束吸收單元400。

激光加工單元200使用激光在旋轉(zhuǎn)的鑄造輥的表面上形成凹坑圖案。為此，在該鑄造輥的表面上形成遮蔽膜。

如果該鑄造輥被旋轉(zhuǎn)一臨界角度，則加工區(qū)域處理單元300基于通過使加工區(qū)域成像獲得的圖像信息來計(jì)算其中將形成凹坑圖案的加工區(qū)域。

如果該加工區(qū)域小于該凹坑圖案，則激光束吸收單元400將屏幕410放置在該加工區(qū)域和該凹坑圖案開始相互重疊的重疊開始位置處，以便吸收朝向該加工區(qū)域的周邊區(qū)域發(fā)射的激光束。

激光束吸收單元400可以包括被配置成吸收激光束的屏幕410以及被配置成基于位置信息將屏幕410移動到重疊開始位置的移動單元420。

參照圖2，例如，激光加工單元200可以包括激光頭單元210、轉(zhuǎn)移單元220、鑄造輥旋轉(zhuǎn)單元230以及中央控制單元240。

激光頭單元210通過使用Q開關(guān)或聚焦鏡片朝向加工區(qū)域發(fā)射具有20W到60W的平均功率的激光束。特別地，Q開關(guān)是用于重復(fù)地產(chǎn)生具有相對高的峰值功率的光脈沖的設(shè)備。Q開關(guān)根據(jù)控制信號被接通或關(guān)閉，并且當(dāng)Q開關(guān)被關(guān)閉時(shí)發(fā)射激光束。激光頭單元210可以具有在4mm或更大的范圍內(nèi)的聚焦深度，以使得盡管從激光頭單元210到鑄造輥的表面的距離偏離激光焦距±2mm或更小，但是可以獲得一致結(jié)果，因此可以一致地形成精細(xì)的凹坑。

轉(zhuǎn)移單元220可以將激光頭單元210移動到工作位置，并且鑄造輥旋轉(zhuǎn)單元230可以使鑄造輥以預(yù)設(shè)速度旋轉(zhuǎn)。具體而言，鑄造輥旋轉(zhuǎn)單元230可以使用具有10kW或更大的輸出功率的伺服馬達(dá)或主軸馬達(dá)使鑄造輥以預(yù)期速度旋轉(zhuǎn)。鑄造輥旋轉(zhuǎn)單元230可以在鑄造輥的旋轉(zhuǎn)軸和編碼器的旋轉(zhuǎn)軸之間使用10:1或更大的齒輪比來保證10μm或更小的每脈沖的最小分辨率。此外，鑄造輥旋轉(zhuǎn)單元230可以使鑄造輥的旋轉(zhuǎn)速度在0.1RPM到50RPM的范圍內(nèi)變化，并且在加速或減速期間，鑄造輥旋轉(zhuǎn)單元230可以使鑄造輥的旋轉(zhuǎn)速度以1轉(zhuǎn)/秒或更大的速率變化。如果鑄造輥的旋轉(zhuǎn)速度或加速度極低，則過程效率可能降低，且如果鑄造輥的旋轉(zhuǎn)速度或加速度極高，則可能難以控制激光功率。因此，可以在上文提及的范圍內(nèi)調(diào)整鑄造輥的旋轉(zhuǎn)速度和加速度，以便精確地形成具有預(yù)期尺寸的精細(xì)的凹坑。

中央控制單元240實(shí)時(shí)接收關(guān)于鑄造輥的旋轉(zhuǎn)和激光頭單元210的位置的信息并且確定激光束輸出位置和激光束輸出時(shí)間。

例如，當(dāng)轉(zhuǎn)移單元220在平行于鑄造輥的表面的方向上水平移動時(shí)，中央控制單元240可以調(diào)整激光頭單元210的反射透鏡的角度并且可以精確地控制使激光頭單元210移動的轉(zhuǎn)移單元220，以便獲得10μm或更小的精確度。因此，形成在鑄造輥上的圖案可以被準(zhǔn)確地連接至彼此，而在水平方向上沒有重疊或不具有大間隔。

此外，當(dāng)轉(zhuǎn)移單元220在垂直于鑄造輥的表面的方向上移動時(shí)，通過使用具有20000或更多個(gè)脈沖每轉(zhuǎn)的分辨率的編碼器和在鑄造輥的旋轉(zhuǎn)軸和編碼器的旋轉(zhuǎn)軸之間使用10:1或更大的齒輪比，可以以1μm或更小的分辨率精確度輸入與垂直于鑄造輥的表面的方向相關(guān)的信息。因此，線圖案可以在垂直方向上被精確地連接。

此外，激光加工單元200還可以包括灰塵收集單元250。在激光束被發(fā)射到鑄造輥的表面之后，通過灰塵收集單元250可以收集從鑄造輥的表面分離的遮蔽膜灰塵。

加工區(qū)域處理單元300可以包括加工區(qū)域測量單元310、第一比較單元320、第一處理單元330、第二比較單元340以及第二處理單元350。

加工區(qū)域測量單元310可以測量加工區(qū)域。具體而言，加工區(qū)域測量單元310可以是包括電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器的成像設(shè)備。

第一比較單元320將鑄造輥的旋轉(zhuǎn)角度與臨界角度進(jìn)行比較。

如果鑄造輥的旋轉(zhuǎn)角度大于臨界角度，則第一處理單元330基于捕獲的圖像計(jì)算加工區(qū)域的尺寸和位置。

第二比較單元340將加工區(qū)域的尺寸與凹坑圖案的尺寸進(jìn)行比較。

如果加工區(qū)域的尺寸小于凹坑圖案的尺寸，則第二處理單元350向激光束吸收單元400提供關(guān)于加工區(qū)域和凹坑圖案開始相互重疊的重疊開始位置的位置信息。

圖3是例示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)示例性實(shí)施方案的用于處理帶材鑄造雙輥的表面的方法S700的流程圖。

如圖3中例示的，用于處理帶材鑄造雙輥的表面的方法S700包括第一操作S710到第三操作S730。

在第一操作S710中，可以使用激光在旋轉(zhuǎn)的鑄造輥的表面上形成凹坑圖案。

在第二操作S720中，如果鑄造輥被旋轉(zhuǎn)一臨界角度，則可以為將在其中形成凹坑圖案的加工區(qū)域拍照，且可以基于捕獲的圖像來計(jì)算該加工區(qū)域的位置和尺寸。

具體地，在第二操作S720中，比較鑄造輥的旋轉(zhuǎn)角度和臨界角度(S721)。如果鑄造輥的旋轉(zhuǎn)角度大于臨界角度，則加工區(qū)域測量單元為加工區(qū)域拍照(S722)，且基于通過使該加工區(qū)域成像所獲得的圖像信息計(jì)算該加工區(qū)域的尺寸和位置(S723)。

接下來，在第三操作S730中，比較加工區(qū)域的尺寸和凹坑圖案的尺寸。如果加工區(qū)域的尺寸小于凹坑圖案的尺寸，則基于關(guān)于加工區(qū)域和凹坑圖案開始相互重疊的重疊開始位置的位置信息，激光束吸收單元的屏幕可以被移動到該重疊開始位置。

具體地，在第三操作S730中，比較加工區(qū)域的尺寸和凹坑圖案的尺寸(S731)。如果加工區(qū)域的尺寸小于凹坑圖案的尺寸，計(jì)算加工區(qū)域與凹坑圖案開始相互重疊的重疊開始位置(S732)，并且關(guān)于重疊開始位置的位置信息被提供給激光束吸收單元(S734)。

然后，該激光束吸收單元可以將屏幕移動到重疊開始位置(S735)。

因此，由于屏幕被放置在加工區(qū)域和凹坑圖案之間的重疊開始位置，所以朝向加工區(qū)域的周邊區(qū)域發(fā)射的激光束可以被該屏幕吸收，且因此可以防止由凹坑圖案之間的重疊所導(dǎo)致的缺陷。

以此方式，凹坑圖案可以被容易地形成在帶材鑄造雙輥上，且因此可以執(zhí)行鑄造過程，而沒有根據(jù)鋼類型的不同所發(fā)生的缺陷，諸如裂紋和凹陷。

在本公開內(nèi)容中，術(shù)語“單元”可以指包括至少一個(gè)處理單元和至少一個(gè)存儲器的計(jì)算設(shè)備。

處理單元的實(shí)例可以包括中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、微處理器、專用集成電路(ASIC)以及現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。該處理單元可以包括多個(gè)核。

存儲器的實(shí)例可以包括易失性存儲器(諸如，隨機(jī)存取存儲器(RAM))、非易失性存儲器(諸如，只讀存儲器(ROM)或閃速存儲器)以及它們的組合。

此外，計(jì)算設(shè)備還可以包括儲存器。儲存器的實(shí)例可以包括磁性儲存器和光儲存器。然而，儲存器不被限于此。

用于實(shí)施本公開內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的計(jì)算機(jī)可讀指令可以被存儲在儲存器內(nèi)，并且用于執(zhí)行操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序的其他計(jì)算機(jī)可讀指令也可以被存儲在儲存器中。存儲在儲存器內(nèi)的計(jì)算機(jī)可讀指令可以被加載在存儲器內(nèi)并且然后可以由處理單元執(zhí)行。

此外，該計(jì)算設(shè)備可以包括用于在網(wǎng)絡(luò)上與其它設(shè)備通信的通信連接件。通信連接件的實(shí)例可以包括調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)、集成網(wǎng)絡(luò)接口、射頻發(fā)射機(jī)/接收機(jī)、紅外線端口、通用串行總線(USB)連接件以及用于將一個(gè)計(jì)算設(shè)備連接到另一個(gè)計(jì)算設(shè)備的接口。此外，所述通信連接件可以包括有線連接件和無線連接件。

該計(jì)算設(shè)備的上文所描述的元件可以通過網(wǎng)絡(luò)或其它多種連接設(shè)備(諸如，總線(例如，外圍部件互連(PCI)總線、USB、固件(IEEE1394)或光總線)相互連接。

如上文所闡明的，根據(jù)示例性實(shí)施方案的用于處理帶材鑄造雙輥的表面的設(shè)備和方法，凹坑圖案可以被容易地形成在鑄造輥的表面上，且因此可以通過鑄造過程來制造沒有根據(jù)鋼類型的不同所產(chǎn)生的缺陷(諸如，裂紋和凹陷)的鋼制帶材。

雖然上文示出了并且描述了示例性實(shí)施方案，但是這些實(shí)施方案是非限制性的實(shí)施例，并且在不脫離本公開內(nèi)容的范圍的前提下，可以做出多種改型和變化。

本公開內(nèi)容的實(shí)施方案僅是出于例示性目的，并不意在限制本發(fā)明的范圍。因此，應(yīng)理解，由實(shí)施方案做出的改型、等同物以及替代物在如由所附權(quán)利要求限定的在本發(fā)明的范圍內(nèi)。