KR100270093B1 - 표면 거칠기를 보정한 온라인 도유량 측정방법 및 이에 사용되는 측정장치 - Google Patents

Abstract

강판 등의 표면에 도포된 기름의 도유량을 온라인으로 제어하는 보다 신뢰성있는 도유량 측정방법이 제공된다.

이방법은 피측정 물체 표면에 도포된 기름에 흡수되는 파장을 갖는 적외선 레이저와 피측정물체 표면에 도포된 기름에 흡수되지 않는 파장을 갖는 적외선 레이저를 피측정 물체의 표면에 동시에 조사하여, 그 반사된 각각의 반사광을 검출기로 측정함으로써, 기름에 흡수되는 파장을 갖는 적외선 레이저의 반사광으로부터 측정된 도유량을 기름에 흡수되지 않는 파장을 갖는 적외선 레이저 반사광으로부터 측정한 표면거칠기에 따라 보정함으로써 보다 정확히 도유량을 온라인으로 측정가능하다.

이같은 방법에 사용되는 측정장치 또한 제공된다.

이같은 방법 및 장치에 따라 강판표면 거칠기가 도유량 측정에 미치는 영향을 최소화할 수 있으며, 도포되는 기름의 양이 적더라도 측정이 가능하게 된다.

Description

표면 거칠기를 보정한 온라인 도유량 측정방법 및 이에 사용되는 측정장치

본 발명은 물체의 표면에 도포된 도유량을 온라인으로 측정하는 것에 관한 것이며, 특히 제철소에서의 냉간압연공정이나 표면처리공정등에서 표면의 거칠기가 다른 강판표면에 도포된 방청유등과 같은 기름의 도유량을 은라인으로 제어관리하기 위한 도유량 측정방법 및 이에 사용되는 측정장치에 관한 것이다.

제철소에서 냉간압연공정이나 표면처리 공정을 거쳐 제조된 냉연강판 혹은 표면처리강판은 녹의 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, 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 대웅하기 위해서는 엄밀한 도유량의 관리, 제어가 가능하여야 한다.

종래의 온라인 도유량 측정방법으로서는 일본특허공보 소60-224002호 및 63-235805호에 개시된 바와같이 필름 시트 등의 두께를 측정하는 적외선 에너지 흡수를 이용한 유기물 두께 측정방법과 일본특허공보 평성 5-26625호 및 5-52527호에 개시된 바와같이 3파장 적외선 조사법, 수은램프에 의한 형광측정법등이 있으며, 일본철강업체의 경우 신일본제철은 철과강(Vol. 79, No.7, 1993)에서 수은램프에 의한 자외선 형광법, 가와사끼 제철의 경우는 SICE ′94(July 26-28, Tokyo)에서 아르곤이온레이저를 이용한 자외선형광법에 의한 도유량 측정장치를 각각 발표한 바 있다.

이들 측정방법은 모두 온라인에서 도유량 두께 측정이 가능한 방법이지만 어느 방법도 강판의 표면거칠기 변화에 의한 오차를 완전히 보정해 주지는 못하고 있다.

그러나 강판의 표면거칠기는 항상 일정한 것이 아니며 또한 온라인 도유량 측정은 강판을 생산하는 공정에서 최종 마무리 작업에 해당하므로 표면거칠기에 관계없이 정밀하게 측정할 수 있어야 한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래기술의 어느 방법도 강판 표면거칠기의 영향을 제대로 보정할 수 없을 뿐만 아니라 도유량 측정범위에 있어서도 m²당 500mg이하에서는 측정할 수가 없는 단점이 있다. 이러한 단점은 그 측정원리상 광원으로부터 빛이 강판에 조사되고 강판으로부터 반사되어 나오는 확산반사광의 확산되는 각도가 강판의 표면거칠기에 따라서 달라지는 반면에 검출기에서 검출되는 광은 이들 확산반사광중 극히 일부분에 불과하기 때문에 생기는 것이다. 그러므로 강판의 표면거칠기가 변하면 도유량 측정을 위한 검량선도 함께 달라지기 때문에 검량선을 위한 많은 표준시료가 필요하게 된다. 특히 도포된 기름의 양이 m²당 500mg이하로 적을 경우는 표면거칠기의 영향이 더욱 커지기 때문에 도유량 측정시의 오차도 더욱 커지게 된다. 이같은 점을 감안하여 본원출원인이 1994. 12. 31. 출원한 1994년 한국특허출원번호 제40290호에서는 대구경 오목거울을 사용하여 종래 확산반사광의 일부만을 검출기에서 검출하던 것을 대부분의 확산반사광을 검출할 수 있도록 하여 도유량 측정시 표면거칠기 영향을 어느 정도 제거하였으나 표면거칠기의 정도가 아주 심한 경우에는 여전히 오차가 있었다.

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

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

제1도는 본 발명에 의한 도유량 측정장치의 개략도.

제2도는 표면거칠기를 보정하지 않고 종래의 방법으로 강판에 대하여 측정한 적외선 흡수강도와 도유량과의 관계를 나타낸 그래프.

제3도는 제3도의 강판에 대하여 본 발명의 방법에 따라 표면거칠기를 보정한 적외선 흡수강도와 도유량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a : 기름에서 흡수되는 파장의 적외선 레이저

1b : 기름에서 흡수되지 않는 파장의 적외선 레이저

2 : 적외선 반사경 3 : 반투명 평면렌즈

4 : 반사광 5 : 평면반사경

6 : 평행관 렌즈 6 : 확산반사광

8 : 기름이 도유된 강판 9 : 집광렌즈

10 : 반투명 평면렌즈 11a, 11b : 검출기

본 발명의 제1견지에 의하면, 피측정물체의 적외선을 조사하여 그 피측정물체로부터 반사된 반사광의 강도를 측정하여 적외선 영역 에너지 흡수량으로 부터 피측정물체의 표면에 도포된 도유량을 측정하는 방법에 있어서, 도포된 기름에 흡수되는 파장의 적외선과, 도포된 기름에 흡수되지 않는 파장의 적외선을 동시에 피측정물체에 조사하여 이들 각각의 파장을 갖는 적외선이 피측정물체로부터 반사된 반사광의 강도를 각각 측정하여 측정위치에서의 피측정물체의 도유량과 표면거칠기를 동시에 측정하고, 상기 측정된 표면거칠기의 측정결과에 따라 상기 도유량을 보정함을 특징으로 하는 도유량 측정방법이 제공된다.

종래의 도유량 측정방법은 모두 온라인에서 도유량 두께를 측정시 강판의 표면거칠기에 따른 오차를 아예 측정하지 않거나 측정되는 위치에서 측정과 보정을 동시에 하지 못하고 한번 측정, 다음에 측정-보정의 순으로 이루어져 강판이 이동하는 상태에서 측정위치와 보정위치가 서로 다르기 때문에 보정이 제대로 이루어지지 않는 단점이 있었다.

이에 본 발명에서는 측정위치에 대하여 도유량 측정과 피측정물체의 표면거칠기에 따른 오차에 대한 보정을 동시에 행함으로써 피측정물체의 표면거칠기에 의한 오차를 최소화하여 보다 정확한 도유량 측정을 행하고자 하였다.

즉, 적외선 레이저에 의한 흡수법은 기름에 흡수되는 적외선의 특정파장을 도유된 강판에 조사하여 기름에 의해 흡수되고 남은 반사광의 강도를 측정하여 도유량을 측정하는 방법으로, 만약 기름에 흡수되지 않는 파장의 빛을 조사하면 그 빛은 도유된 기름에는 흡수되지 않고 강판으로 들어간 다음 강판의 표면거칠기에 의해 확산되어 반사되게 된다. 따라서 기름이 도포된 강판의 어느 특정위치에 기름에 흡수되는 파장의 빛과 기름에 흡수되지 않는 파장의 빛을 동시에 조사하여 각각의 파장에서 반사되어 나온 빛의 강도를 측정하면 한 파장에서는 도유된 기름의 양을 알 수 있고 다른 한 파장에서는 기름과는 무관하게 표면거칠기의 정도를 알 수 있다.

따라서 측정된 표면 거칠기의 정도를 가지고 표면거칠기에 따라 미세한 오차를 보이는 도유량을 보정할 수 있는 것이다.

본 발명의 제 2견지에 의하면, 상기와 같은 측정방법의 실시에 사용될 수 있는 측정장치가 제공되는 바, 이 장치는 피측정물체의 표면에 기름에 흡수되는 파장의 적외선파 기름에 흡수되지 않는 파장의 적외선을 각각 조사하는 적외선 조사장치; 상기 적외선 조사장치와 피측정물체의 사이에 존재하며, 상기 적외선 조사장치로 부터 조사된 적외선 레이저가 통과할 수 있도록 중앙에 관통공이 형성되어 있으며, 피측정물체와 마주보는 후면은 상기 피측정물체로 부터 반사된 적외선 레이저를 반사시켜 검출기로 향하게 하는 평면반사경; 상기 평면반사경과 상기 피측정물체의 사이에 위치하며, 상기 평면반사경의 관통공을 통해 피측정물체로 입사되는 광을 통과시키고 상기 피측정물체로부터 반사되어 나오는 입사광 주위 30° 내의 모든 확산반사광을 평행광으로 하여 상기 평면반사광의 후면으로 보내는 평행광렌즈; 상기 평면반사광의 후면을 통해 반사된 반사광을 집광하는 집광렌즈; 및 상기 집광렌즈를 통해 나온 기름에 흡수되는 파장의 적외선 반사광과 기름에 흡수되지 않는 파장의 적외선 반사광을 각각 검출하는 검출기;를 포함하여 구성된다.

상기 적외선 조사장치와 상기 평면반사경사이 및 상기 집광렌즈와 상기 검출기 사이에는, 상기 2가지 파장의 적외선을 각각 평면반사경의 관통공으로 입사시키는 적외선반사경과 반투명평면렌즈를, 그리고 상기 집광렌즈를 통과한 2가지 파장의 적외선 반사광을 기름에 흡수되는 파장의 적외선 반사광을 김출하는 검출기와 기름에 흡수되지 않는 파장의 적외선 반사광을 검출하는 검출기로 각각 보내는 반투명 평면렌즈를 설치할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 따라 설명한다.

제 1 도는 본 발명에 의한 도유량 측정장치의 일실시예를 나타내는 개략도로서, 기름에 흡수되는 파장의 적외선 레이저 조사장치 1a와 기름에 흡수되지 않는 파장의 적외선 레이저 조사장치 1b로부터 발생되는 두 파장의 적외선은 각각 적외선 반사경 2와 반투명 평면렌즈 3을 통하여 평면반사거울 5의 중앙에 형성된 관통공을 통해 기름이 도포된 강판에 조사되고 조사된 입사광으로부터 반사되는 확산반사광 7은 모두 평행광 렌즈 6에 의해 평행광으로 바뀐후 평면반사경 5에서 반사되고, 다시 집광렌즈 9에 의해 집광되어 각각의 파장에 따라 반투명 평면렌즈 10을 통해 검출기 11a와 11b로 보내진다. 본 장치에서 적외선 레이저 조사장치 1a에서 나온 빛의 강도는 강판8에 도포된 기름의 양에 따라 검출기 11a에서 검출되는 확산반사광의 강도는 달라지지만, 적외선 레이저 조사장치 1b에서 나온 빛의 강도는 강판 8에 도포된 기름의 양이 변하더라도 기름에는 흡수되지 않기 때문에 강판의 표면거칠기가 일정하면 검출기 11b에서 검출되는 빛의 강도는 일정한 값을 유지한다. 따라서 강판 표면거칠기의 정도가 심하게 차이가 날 때 나타나는 검출기 11a에서의 기름 도포량의 오차는 검출기 11b에서의 값으로부터 보정할 수가 있고 이 보정해준 기름 도포량은 보정하지 않았을 때보다, 더 정확한 값을 나타내게 되는 것이다. 이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예]

표면 거칠기의 차이가 심한 두 종류의 강판에 대하여 종래방법에 따라 표면거칠기의 보정없이 강판에 도포된 기름의 도유량을 측정하였으며, 또한 제 1 도의 장치를 이용하여 본 발명에 따라 표면거칠기의 보정을 하며 강판에 도포된 기름의 도유량을 측정하고, 이들 측정결과를 제2도 및 제3도에 각각 나타내었다.

제2도는 보정을 하지 않은 경우로서 표면거칠기의 차이가 심할 때 두 강판의 도유량과 측정강도의 검량선이 서로 차이가 있음을 알 수 있다. 반면 제3도는 본 발명에 의한 방법 및 장치를 사용하여 제2도에서 측정한 강판과 동일한 강판에 대하여 도유량을 측정함과 동시에 표면거칠기에 대한 영향을 보정한 것으로 앞서의 제2도의 경우와는 달리 강판에 따른 차이가 거의 없음을 알 수 있다. 따라서 온라인 도유량 측정시 강판에 따라서 표면거칠기가 현저히 차이가 나더라도 정확하게 도유량을 측정할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 실시예는 강판에 대한 것만 설명하였는데 본 발명은 이에 한정된 것이 아니고 유기도막이 입혀진 물체에는 어디서나 적용이 가능한 것이다.

상기한 바와같이 본 발명에 의하면 연속제조되는 냉연강판, 표면처리강판 등의 표면에 도포되어 있는 방청유 등의 도유량을 측정함에 있어서, 표면거칠기에 의한 영향을 보정함으로서 종래방법에 비해 보다 정밀하게 측정하는 것이 가능하므로 수요가의 요구에 따른 제품의 품질향상과 표면도유의 원단위 절감, 자동관리에 의한 성력화등 다양한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 피측정물체에 적외선을 조사하여 그 피측정물체로부터 반사된 반사광의 강도를 측정하여 적외선 영역 에너지 흡수량으로부터 피측정물체의 표면에 도포된 도유량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 도포된 기름에 흡수된 파장의 적외선과, 상기 도포된 기름에 흡수되지 않는 파장의 적외선을 동시에 피측정 물체에 조사하여, 이들 각각의 파장을 갖는 적외선이 피측정물체의 표면으로부터 반사된 반사광의 강도를 각각 측정하여 그 측정위치에서의 피측정물체의 표면에 도포된 도유량과 표면거칠기를 동시에 측정하고, 상기 측정된 표면거칠기의 측정결과에 따라 상기 측정된 도유량을 보정함을 특징으로 하는 도유량 측정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 피측정물체는 강판임을 특징으로 하는 방법.
3. 기름이 도포된 피측정물체의 표면에 그 기름에 흡수되는 파장의 적외선과 그 기름에 흡수되지 않는 파장의 적외선을 각각 조사하는 적외선 레이저 조사장치(la,1b); 상기 적외선 레이저 조사장치(1a,1b)와 피측정물체(8)의 사이에 설치되어 있으며, 상기 적외선 레이저 조사장치(1a,1b)로부터 조사된 2가지 파장의 적외선 레이저가 통과할 수 있도록 중앙에 관통공이 형성되어 있으며, 상기 피측정물체와 마주보는 후면은 상기 피측정물체로부터 반사된 적외선 레이저 반사광을 다시 반사시켜 검출기로 향하게 하는 평면반사경(5); 상기 평면반사경(5)과 상기 피측정물체(8)의 사이에 위치하며, 상기 평면반사경(5)의 관통공을 통해 피측정물체(8)로 입사되는 광을 통과시키고 통과후 피측정물체(8)로부터 반사되어 나오는 확산반사광을 평행광으로 하여 상기 평면반사광의 후면으로 보내는 평행광렌즈(6); 상기 평면반사경(5)의 후면을 통해 반사된 반사광을 집광하는 집광렌즈(9); 및 상기 집광렌즈(9)를 통해 집광된, 기름에 흡수되는 파장의 적외선 반사광과 기름에 흡수되지 않는 파장의 적외선 반사광을 각각 검출하는 검출기(11a,11b); 를 포함하는 피측정물체의 표면에 도포된 도유량 측정장치.