KR100256337B1 - 도유량 측정방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 도유량 측정방법은 제철소의 냉간압연공정이나 표면처리 공정등에서 강판 표면에 도포된 방청유 등 기름의 도포량을 온라인으로 제어함에 있어, 강판의 종류나 표면의 요철정도, 혹은 롤의 마모등에 상관없이 도유량을 정밀하게 측정하기 위한 것으로서, 입사광과 30° 이내의 각으로 반사되는 모든 확산반사광을 검출할 수 있는 타원형 거울을 사용함으로서 기존의 방법에서와 같은 표면 요철에 대한 보정을 행하기 위한 복잡한 장치와 복잡한 계산식이 필요하지 않고 간단하게 장치를 구성할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명의 측정장치는 적외선 레이저 조사장치, 강판과 적외선레이저 조사장치의 사이에 위치하고 입사광과 30° 이내의 각을 이루고 강판으로부터 반사되는 모든 확산반사광을 집광시키는 타원형 반사경, 및 집광된 확산 반사경을 검출하는 검출기를 포함한다.

Description

도유량 측정방법 및 장치

제1도는 본 발명에 의한 도유량 측정장치의 일예를 나타내는 단면도.

제2도는 기존의 방법으로 측정한 도유량과 적외선 흡수강도와의 관계를 나타내는 그래프.

제3도는 본 발명에 의한 방법으로 측정한 도유량과 적외선 흡수강도와의 관계를 나타내는 그래프.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 적외선 레이저 2 : 입사광

3 : 타원형 반사경 4 : 강판

5 : 반사광 6 : 검출기

7 : 관통공

본 발명은 물체의 표면에 도포된 도유량을 측정하는 방법에 관한 것이며, 제철소에서의 냉간압연공정이나 표면처리 공정등에서 강판 표면에 도포된 방청유 등과 같은 기름의 도유량을 온라인으로 제어관리하기 위한 도유량 측정방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

제철소에서 냉간 압연공정이나 표면처리 공정을 거쳐 제조된 냉연강판 혹은 표면처리 강판은 녹의 발생을 방지하기 위하여 통상적으로 방청유를 연속적으로 도포한다. 이같이 방청유를 도포할때 도포량이 부족하거나 도포가 불균일 할 때는 방청효과가 떨어지고 반대로 방청유가 과잉으로 도포되면 방청 코스트가 높아지고 가공 공정에서 탈지불량, 미도금부의 발생 등의 문제가 발생한다. 또한 수요가측의 탈지설비가 각기 다르기 때문에 최근에는 수요가가 방청유의 종류, 도포량 등을 지정하는 경우가 많다. 따라서 이같은 문제점이나 수요가 요청에 대응하기 위해서는 엄밀한 도유량의 관리 및 제어가 가능하여야 하는 것이다.

종래의 온라인 도유량 측정방법으로서는 일본특허공보 소 60-224002호 및 63-235905호에 게시된 바와같은 필름 시트등의 두께를 측정하는 적외선 에너지 흡수를 이용한 유기물 두께 측정방법과 일본특허공보 평성 5-26625호 및 5-52527호에 게시된 바와같은 3파장 적외선 조사법, 수은램프에 의한 형광측정법 등이 있다.

이들 측정방법은 모두 온라인에서 도유량 두께 측정이 가능한 방법이지만 60-224002호 및 63-235805호의 방법은 강판에 도포된 유기막의 두께를 측정할 경우 적외선 흡수후 강판 표면으로부터의 방사광이 강판 표면에 의해 확산되므로 검출되는 반사광량에 차이가 생겨 검출두께에 오차가 생길 수 있다. 또한 5-26625호의 3파장 측정에 의한 적외선 반사법은 필터를 사용하여 순차적으로 각 파장에 대해 반사스펙트럼을 얻어야 하기 때문에 측정에 시간을 요할 뿐 아니라 적외선 조사장치가 복잡해지고 필터에 의해 흡수되는 적외선 에너지가 크기 때문에 반사광의 강도가 현저히 낮아지는 단점이 있다. 5-52527호의 수은램프를 사용한 자외선 형광법은 적외선 보다도 파장이 훨씬 짧은 자외선을 사용함으로서 강판의 종류나 압연롤의 마모에 따른 표면조도의 영향을 적외선에 비해 훨씬 많이 받고 이에 따라 형광의 세기가 달라지므로 측정오차 발생의 가능성이 큰 것이다.

이에 본 발명의 목적은 상기와같은 종래의 문제점을 해결한 개선된 도유량 측정방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 본 발명의 도유량 측정방법에 사용되는 도유량 측정장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 견지에 의하면 도유량 측정방법이 제공되며, 그 방법은 피측정 물체에 적외선을 조사하여 그 피측정 물체로부터 반사되는 반사광의 강도를 측정하여 적외선 영역 에너지의 흡수량으로부터 피측정 물체에 도포된 도유량을 측정하는 방법에 있어서, 피측정 물체에 적외선을 수직으로 조사하고 그 적외선이 입사되는 직선과 30° 이내의 각을 이루고 강판 표면으로부터 반사되는 모든 확산반사광을 집광시켜 검출함으로써 입사광의 흡수량을 구함을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 다른 견지에 의하면 본 발명의 도유량 측정방법을 실시할 수 있는 도유량 측정장치가 제공되며, 그 장치는 피측정용 강판에 적외선 레이저를 수직으로 조사할 수 있도록 설치된 적외선 레이저 조사장치; 상기 강판과 상기 적외선 레이저 조사장치의 사이에 위치하고, 상기 적외선 레이저 조사장치로부터 조사된 적외선 레이저가 통과할 수 있도록 관통공이 형성되어 있으며, 강판과 마주보는 면에는 상기 입사된 적외선 레이저의 입사광과 30°이내의 각을 이루고 강판으로 부터 반사되는 모든 확산 반사광을 집광시키는 타원형 반사경; 및 상기 타원형 반사경으로 부터 반사 및 집광된 모든 확산 반사광을 검출하는 검출기;를 포함하여 구성된다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

일반적으로 기름이 도포되어 있는 강판 표면에 적외선을 조사하면 조사된 적외선 강도 Ii는 투과강도 It, 흡수강도 Ia 및 반사강도 Ir의 합으로 표시할 수 있다.

Ii = It + Ia + Ir

여기서 It는 강판에는 무시될 수 있으며, 반사광 Ir은 입사광과 같은 각도로 반사되는 정반사광 뿐만 아니라 강판표면의 요철의 영향을 받아 난반사되는 확산 반사광도 포함하고 있다. 이러한 확산 반사광은 입사광의 각도에 따라 달라지게 되는데 수직으로부터 입사광의 각도가 클수록 확산되는 각도는 작아지게된다. 그러나 입사광의 각도가 크면 입사광이 도포막으로 들어가 흡수되는 양이 적고 도포막 표면에서 전반사되는 양이 많기 때무에 충분히 도유된 막의 두께를 대표하지 못한다는 단점이 있다. 또한 입사광의 각도를 고정시키더라도 강판마다 표면의 요철이 다르기 때문에 반사광의 강도도 달라지게된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 방법에서는 기름을 도포하기전 강판의 표면요철을 측정하고 도포한 후에 반사광을 측정하여 보정식에 의해 보정하는 방법이나 입사광의 파장을 달리하여 파장에 따라서 보정하는 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 방법들은 장치가 복잡하고 측정한 자료에 대한 복잡한 계산이 필요하기 때문에 결과를 얻는데 시간이 걸리는 단점이 있다.

따라서 만약 정반사광과 확산반사광 모두를 검출 할 수 있으면 이는 강판 표면과는 무관하게 도막두께에 따라 흡수되고 난 나머지 광을 검출하게되는 것으로 정확한 도막두께를 산출 할 수 있다. 본 발명자는 입사광을 조사하였을때 기름이 도포된 강판에서 반사되어 나오는 반사광의 분포를 입사광에 대한 각도에 따라 실험한 결과로부터 광학장치를 구성하였다.

실험결과 기름이 도포된 강판 표면에 수직으로 적외선 레이저를 조사하였을때 강판 표면 거칠기에 따라서 확산되는 반사광의 각도는 수직으로부터 최대 30도 각도가 되는 것을 발견하였으며, 이때 확산 반사광을 검출 할 수 있는 양은 전체 반사광의 99% 이상이었다. 따라서 적외선을 수직으로 조사하였을때 입사광으로부터 주위 30도 범위에서 반사되는 광을 모두 검출하면 강판 표면 요철에 상관없이 입사광이 흡수되는 양을 구할 수 있으며 이로부터 도유량을 측정할 수 있는 것이다.

제 1 도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치의 일 실시예를 도시한 것으로써, 피측정 강판(4)에 적외선 레이저(2)를 수직으로 조사할수 있도록 강판(4)의 상부에 위치한 적외선 레이저 조사장치(1)과, 강판(4)와 적외선 레이저 조사장치(1)의 사이에 위치하고, 레이저(2)가 통과할 수 있도록 중앙에 관통공(7)이 형성되어 있으며 강판과 마주보는 면은 강판으로부터 입사레이저광과 30°이내의 범위로 반사되는 모든 확산반사광(5)을 반사면(5a)에 의해 집광시킬수 있는 타원형 반사경(3); 및 상기 타원형 반사경(3)으로부터 집광된 모든 확산 반사광(5)를 검출하는 검출기(6)으로 구성되어 있다.

이같이 구성된 측정장치는 먼저 적외선 레이저 조사장치(1)로부터 조사된 단일 파장의 적외선(2)가 타원형 반사경(3)의 중앙 관통공(7)을 통해 기름이 도포된 강판에 조사되고, 조사된 입사광과 30°이내 범위로 강판으로부터 반사되는 모든 확산 반사광은 타원형 반사경(3)의 반사면(3a)에서 집광되어 검출기(6)으로 보내지고, 그리하여 검출기(6)은 강판에서 반사원 모든 반사광을 검출할 수 있게되는 것이다.

이같이 검출된 반사광의 량을 근거로 입사광이 강판 표면의 도막으로 흡수되는 에너지량을 구하고 이로부터 강판 표면에 도포된 도유량을 측정할 수 있게되는 것이다.

이와같이 본 발명에 의하면 강판으로 부터 반사되는 거의 모든 확산반사광을 접속하여 검출하기 때문에 측정의 신뢰도가 크며 강판 표면 요철로 인한 보정도 필요없는 것이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예]

표면요철이 서로다른 3개의 강판에 대하여 종래의 방법과 본 발명의 방법을 사용하여 도유량에 따른 적외선 흡수강도로 조사하였으며, 그 결과를 제 2도및 3도에 각각 나타내었다.

제 2 도는 종래의 측정방법을 사용한 것으로서 본 발명에 의한 것과 같은 타원형 거울을 사용하지 않았을 경우인데 표면 요철이 서로 다른 세개의 강판에 대해 측정한 결과 도유량에 따른 적외선 흡수강도가 확산반사광에 의해 같은 도유량에 있어서도 서로 달라지는 것을 알 수 있다. 제 3 도는 본 발명에 의한 방법 및 장치를 사용하여 강판 표면의 도유량을 측정한 것으로 앞서의 제 2 도에서와 같은 종류의 강판을 사용하였음에도 불구하고 제 2 도의 경우와는 달리 강판 종류 및 표면 요철에 관계없이 일정한 도유량에서는 일정한 흡수율을 나타내는 것을 알수 있다. 따라서 1개의 검량선으로 강판의 종류나 요철에 상관없이 도유량 측정이 가능함을 알 수 있다.

상기 실시예는 강판에 대한 것이나, 본 발명의 방법 및 장치는 이에 한정되는 것이 아니며 유기도막이 형성된 물체에 대하여는 어디에도 적용이 가능한 것이다.

상기한 바와같이 본 발명에 의하면 연속 제조되는 냉연강판, 표면처리 강판등의 표면에 도포되어 있는 방청유등의 도유량을 강판의 종류나 표면 요철, 롤의 마모등에는 상관없이 정밀하게 측정하는 것이 가능하므로 수요가의 요구에 따른 제품의 품질향상과 표면도유의 원단위 절감, 자동관리에 의한 성력화등 다양한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 피측정 물체에 적외선을 조사하여 그 피측정 물체로 부터 반사되는 반사광의 강도를 측정하여 적외선 영역에너지의 흡수량으로 부터 피측정물체에 도포된 도유량을 측정하는 방법에 있어서, 피측정 물체에 적외선 레이저를 수직으로 조사하고 그 조사된 적외선 레이저의 입사되는 직선과 30° 이내의 각을 이루고 강판표면으로 부터 반사되는 모든 확산반사광을 집광시켜 검출함으로써 입사광의 흡수량을 구함을 특징으로 하는 도유량 측정방법.
2. 피측정용 강판(4)에 적외선 레이저(2)를 수직으로 조사할 수 있도록 설치된 적외선 레이저 조사장치(1); 상기 강판(4)와 상기 적외선 레이저 조사장치(1)의 사이에 위치하고, 적외선 레이저(2)가 통과할 수 있도록 중앙에 관통공(7)이 형성되어 있으며, 강판과 마주보는 면은 강판으로 부터 입사광과 30°이내의 범위로 반사되는 모든 확산반사광(5)를 반사면(3a)에 의해 집광시키는 타원형 반사경(3); 및 상기 타원형 반사경(3)으로 부터 반사되어 집광된 모든 확산 반사광(5)를 검출하는 검출기(6); 를 포함하여 구성되는 도유량 측정장치.