KR0124822B1 - 도유량 측정방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 도유량 측정방법은 특히 제철소에서의 냉간 압연공정이나 표면처리공정 등에서 강판 표면에 도포된 방청유등 기름의 도포량을 온라인 제어관리하기 위한 것으로서, 적외선 광원으로서 하이드로카본 진동에너지 영역의 직진성이 좋은 적외선 레이저를 사용함으로서, 집광시킬 필요가 없으며, 조사되는 면적이 작아 단위면적당 적외선의 조사강도를 크게 할 수 있어 광분포성을 좋게 할 뿐만 아니라 조사 장치를 간단히 하는 이점이 있다.

본 발명에 의하면 이같은 도유량 측정방법에 사용되는 장치가 또한 제시된다.

Description

도유량 측정방법 및 장치

제 1 도는 본 발명에 의한 도유량 측정장치의 일예를 나타내는 개략도.

제 2 도는 도유량과 적외선 흡수강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 적외선 레이저 2 : 단속쵸파

3 : 회전장치 4 : 적외선 레이저 조사장치

5 : 적외선 검출기 6 : 측정부

7 : 강판 8 : 구동장치

9 : 구동회로부 10 : 검출회로부

11 : 연산부 12 : 출력부

본 발명은 물체의 표면에 도포된 도유량을 측정하는 방법에 관한 것이며, 특히 제철소에서의 냉간압연 공정이나 표면처리 공정 등에서 강판 표면에 도포된 방청유등 기름의 도유량을 온라인제어 관리하기 위한 도유량 측정 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

제철소에서 냉간압연공정이나 표면처리공정을 거쳐 제조된 냉연강판 혹은 표면처리강판은 표면의 녹 발생을 방지하기 위하여 통상적으로 방청유를 연속적으로 도포한다. 이같이 방청유를 도포할 때 도포량이 부족하거나 도포가 불균일할 때는 방청효과가 떨어지고 반대로 방청유가 과잉으로 도포되면 방청코스트가 높아지고 가공공정에서 탈지불량, 미도금부 발생 등의 문제가 발생한다. 또한 수요자 측의 탈지설비가 각기 다르기 때문에 최근에는 수요자가 방청유의 종류, 도포량 등을 지정하는 경우가 많다. 따라서 이같은 문제점이나 수요자 요청에 대응하기 위해서는 엄밀한 도유량의 관리, 제어가 가능하여야 한다.

종래 이와 같은 도유량 관리에 이용되던 측정방법으로서는 정밀천평에 의해 무게차이를 재는 중량법이나 수면상에 형성된 단분자층 기름의 면적으로 도유량을 측정하는 하이드로필 바란스법 등이 있다. 또한, 전장에 걸친 도유량을 측정하는 방법으로서 일본특허공보 소60-224002호 및 63-235805호에 게시된 바와 같이 필름시트 등의 두께를 측정하는 적외선 에너지 흡수를 이용한 유기물 두께 측정방법의 적용이 고려되고 있다.

이 적외선 흡수법은 유기막에 적외선을 조사하면 적외선 에너지가 도막에 흡수되고 적외선 에너지 흡수량과 유기 도막의 두께와는 람베르트-비어의 법칙에 따라서 상관관계가 있기 때문에 적외선의 흡수에너지를 측정함으로써 유기도막의 두께를 구하는 방법이다.

이외에도 일본특허공보 평성5-26625호 및 5-52527호에 개시된 바와 같이 광원으로부터 3개 파장의 적외선을 조사하여 기름이 도포된 강판 표면으로부터 반사 스펙트럼을 재는 방법과 수은 램프를 강판 표면에 조사하여 기름중에 발생하는 형광을 측정하는 방법이 있다.

그러나 상기 정밀천평에 의한 산출법에서는 100㎎/㎡ 정도의 소량과 도유량에서는 정확도가 떨어지고, 또 하이드로필 바란스법에서는 측정에 장시간을 요하는 단점이 있을 뿐만 아니라 이들 방법은 오프라인(off line) 측정방법이기 때문에 아주 길이가 긴 강판의 경우에는 한점 혹은 수점만 측정 가능하므로 전체 도유량을 측정, 관리하는 데는 어려움이 따른다.

또한 적외선 흡수법의 경우 필름시트등 반대면으로부터의 반사가 잘되지 않는 반투명한 대상물에서 온라인으로 도유량을 측정하는 경우 높은 정도를 얻을 수 있으나 강판에 도포된 유기막의 두께를 측정할 경우 적외선 흡수후 강판 표면으로부터의 반사광이 강판표면에 의해 확산되므로 검출되는 반사광량에 차이가 생겨 검출두께에 오차가 생길 수 있는 단점이 있다.

또한 3파장 측정에 의한 적외선 반사법은 필터를 사용하여 순차적으로 각파장에 대해 반사스펙트럼을 얻어야 하기 때문에 측정에 시간을 요할 뿐 아니라 적외선 조사장치가 복잡해지고, 광원으로서 백색광인 일반 적외선 광원을 사용하므로서 특히 반사 스펙트럼을 얻을 때 기름에 의해 흡수되는 적외선 에너지가 많으므로 반사광의 광도가 현저히 낮아지는 단점이 있고, 게다가 온라인 측정시 압연공정이나 표면처리공정에서 방청유 도포라인의 스피드가 빨라지면 측정오차가 커지는 단점이 있다.

한편, 수은램프를 사용하여 기름이 도포된 강판에 자외선을 조사하여 형광을 측정하는 방법에 있어서는 적외선보다도 훨씬 파장이 짧은 자외선을 사용함으로써 강판의 종류나 압연롤의 마모에 따른 표면조도의 영향을 크게 받아 각 강판에 따라서 형광의 세기가 달라지고 이로 인하여 측정오차가 발생할 소지가 큰 것이다.

이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결한 개선된 도유량 측정방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 도유량 측정방법에 사용되는 도유량 측정장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 도유량 측정방법은, 피측정물체에 적외선을 조사하여 그 피측정물체 표면으로부터의 반사광 강도를 측정하여 적외영역 에너지 흡수량으로부터 피측정 물체 표면에 도포된 도유량을 측정하는 방법에 있어서, 적외선 광원으로서 하이드로카본 진동에너지 영역의 적외선 파장을 발생시키는 적외선 레이저를 사용함을 특징으로 한다.

일반적으로 기름이 도포되어 있는 강판표면에 적외선을 조사하면 조사된 적외선 강도 Ii 는 투과강도 It는 무시하고 흡수강도 Ia와 반사강도 Ir의 합으로 표시할 수 있다. 이때 반사광의 강도 Ir은 강판 표면의 요철에 의한 영향으로 입사광과 같은 각도로 반사되는 정반사광 뿐만 아니라 확산 반사광도 포함하고 있다. 또한 기름과 같은 유기도막은 적외선을 잘 흡수하기 때문에 반사광의 강도는 이러한 확산과 흡수 때문에 저하될 수 밖에 없는데, 일반 적외선 광원은 확산광이기 때문에 렌즈를 써서 정확하게 강판표면에 집광시켜야 반사광의 강도를 증가시킬 수 있고, 이렇게 하기 위해서는 주행하는 강판과 적외선 조사장치의 간격이 일정하게 유지되어야 하고 조사장치의 광학계가 복잡해질 수 밖에 없다. 하여간 반사광의 강도가 약하면 유기도막에 의해 흡수되는 흡수강도를 정확하게 산출할 수 없을 뿐 아니라 강판표면의 요철에 의한 영향도 커지게 되어 결국 도유량의 산출시에 오차가 생기게 된다. 본 발명에서는 적외선 광원으로서 하이드로카본 진동에너지 영역의 직진성이 좋은 적외선 레이저를 사용함으로써 집광시킬 수 필요가 없이 피측정물체 표면에 조사할 수 있으며, 또한 조사되는 면적이 작기 때문에 단위면적당 조사되는 적외선의 강도는 일반 적외선 광원보다 훨씬 큰 것이다. 이러한 결과로 얻을 수 있는 이점은 반사광의 강도를 측정할 시 확산 반사되는 광의 분포가 좁고 반사광의 강도도 크기 때문에 강판의 요철에 의한 확산을 무시할 수 있을 뿐만 아니라 적외선 조사장치에 복잡한 렌즈나 거울을 사용할 필요가 없어 간단하게 광학 시스템을 꾸밀 수 있다는 것이다. 실제로 기름을 도포하지 않은 강판에 적외선 레이저를 조사하였을 때 입사광의 강도와 반사광의 강도를 측정한 결과 강판의 표면요철의 영향은 무시할 수 있을 정도로 작았다. 따라서, 적외선 레이저를 이용하면 강판의 표면조도에 영향을 받지 않는 정도 높은 도유량을 산출할 수 있다.

본 발명에 의하여 상기 도유량 측정방법에 상용될 수 있는 도유량 측정장치가 제공되는 바, 이 장치는, 강판(7)에 적외선 레이저를 조사하는 적외선 레이저 조사장치(4)와 상기 적외선 레이저 조사장치(4)에 연결되어 상기 강판(7)으로부터 반사된 반사광의 강도를 검출하는 적외선 검출기(5)를 포함한 측정부(6); 상기 측정부(6)을 강판의 폭방향으로 이동시키는 구동장치(8); 상기 구동장치(8)을 제어하는 구동회로부(9); 상기 적외선 검출기(5)에 연결되어 적외선 검출기(5)에서 검출된 반사광량을 아나로그 처리하는 검출회로부(10); 상기 검출회로부(10)에 연결되어 그로부터의 신호를 받아 도유량을 산출하고 상기 구동회로에 연결된 연산부(11); 및 상기 연산부(11)에 연결되어 연산부로부터의 연산 결과를 출력하는 출력부(12)를 포함하여 구성되며, 상기 적외선 검출기(5)는 하이드로카본 진동에너지 영역의 단일파장 적외선을 발생시키는 적외선 레이저(1), 그 적외선 레이저(1)로부터의 적외선을 단속적으로 강판(7)에 조사하는 단속쵸파(2) 및 그 단속쵸파에 연결되어 이를 회전시키는 회전장치(3)을 포함한다.

본 발명에 의한 방법 및 장치의 일실시예로 첨부도면에 따라 설명한다. 제 1 도는 본 발명에 의한 도유량 측정장치의 일실시예를 나타내는 개략도로서, 본 발명의 도유량 측정장치는 크게 강판(7)에 적외선을 조사하고, 그로부터의 반사광을 검출하여 강판(7)의 적외선 흡수정도를 측정하는 측정부(6), 상기 측정부(6)에서 검출된 반사광량을 아나로그 처리하는 검출회로부(10), 상기 검출회로부(10)의 아나로그 처리신호에 의해 적외선 에너지흡수량을 연산하고, 이로부터 도유량을 산출하는 연산부(11), 상기 연산부의 연산결과를 출력해 주는 출력부(12), 및 상기 측정부(6)을 구동회로부(9)의 제어를 통해 강판의 폭방향으로 이송시키도록 구성되는 구동장치(8)로 이루어진다.

또한, 상기 출력부(6)은 강판(7)에 적외선을 조사하는 레이저 조사장치(4), 강판(7)로부터 반사되는 적외선 반사광의 강도를 검출하는 적외선 검출기(5)로 구성된다.

또한, 상기 적외선 레이저 조사장치(4)는 강판(7)에 단일파장의 적외선을 조사할 수 있는 적외선 레이저(1), 조사된 적외선 레이저 단속시켜주는 단속쵸파(2) 및 상기 단속쵸파(2)를 회전시켜주는 회전장치(3)를 포함하여 구성된다.

여기에서 적외선 레이저(1)로부터 발생되는 단일 파장의 적외선의 단속쵸파(2)를 통과하여 단속적으로 강판(7)에 조사되고, 그 반사광은 적외선 검출기(5)에서 검출된다. 이때 수광된 반사광은 검출회로부(10)에서 아나로그 처리가 이루어진 후 연산부(11)에서 적외선 에너지 흡수량으로 산출된다. 한편 측정부(6)을 강판의 폭방향으로 이동시키기 위하여 연산부(11)에서 신호를 구동회로부(9)에 주면 구동회로는 구동장치(8)을 제어하여 측정부(6)을 이동시키게 된다. 이렇게 함으로써 연속적으로 주행하는 강판에 대해서 표면에 도유된 방청유의 도유량을 연속적으로 측정할 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 방법 및 장치를 이용하여 강판 표면의 도유량을 측정하였으며 그 결과를 제 2 도에 나타내었다. 제 2 도에 의하면, 얻어진 적외선 에너지 흡수량은 표면 요철이 서로 다른 두개의 강판 표면에 대해서 측정한 결과 매우 직선성이 좋음을 알 수 있고 더우기 두 종류의 강판에 있어서 직선이 일치하는 것으로 보아 1개의 검량선으로 여러 종류의 강판에 대해서 도유량 측정이 가능함을 알 수 있다. 또한 위의 실시예는 강판에 대한 것을 설명하였는데 본 발명은 이에 한정된 것이 아니고 유기도막이 입혀진 물체에는 어느 곳에서나 적용이 가능한 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 연속 제조되는 냉연강판, 표면처리강판 등의 표면에 도포되어 있는 방청유 등의 도유량을 전장에 걸쳐서 온라인으로 정밀하게 측정하는 것이 가능하므로 수요자의 요구에 따른 제품의 품질향상과 표면도유의 원단위절감, 자동관리에 의한 성력화 등 다양한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 피측정 물질에 적외선을 조사하여 피측정물체 표면으로부터의 반사광 강도를 측정한 후 적외영역에너지 흡수량으로부터 피측정 물체 표면에 도표된 도유량을 측정하는 방법에 있어서, 적외선 광원으로서 하이드로카본 진동에너지 영역의 단일파장 적외선을 발생시키는 적외선 레이저를 사용함을 특징으로 하는 도유량 측정방법.
2. 강판(7)표면에 적외선 레이저를 조사하는 적외선 레이저 조사장치(4)와 상기 적외선 레이저 조사장치(4)에 연결되어 상기 강판(7)로부터 반사된 반사광의 강도로 검출하는 적외선 검출기(5)를 포함한 측정부(6): 그 막두께 측정부(6)를 강판의 폭방향으로 이동시키는 구동장치(8); 상기 구동장치(8)을 제어하는 구동회로부(9); 상기 적외선 검출기(5)에 연결되어 적외선 검출기(5)로부터 검출된 반사광량을 아나로그처리하는 검출회로부(10); 상기 검출회로부(10)에 연결되어 그로부터의 신호를 받아 도유량을 산출하고 상기 구동회로부와도 연결된 연산부(11); 및 상기 연산부(11)에 연결되어 연산부로부터의 연산결과로 출력하는 출력부(12)를 포함하여 구성되고, 상기 적외선 검출기(5)는 하이드로카본 진동에너지 영역의 단일파장 적외선을 발생시키는 적외선 레이저(1), 그 적외선 레이저(1)로부터의 적외선을 단속적으로 강판(7)에 조사하는 단속쵸파(2) 및 그 단속쵸파에 연결되어 이를 회전시키는 회전장치(3)을 포함함을 특징으로 하는 도유량 측정장치.