KR100742840B1 - 전기강판 베이스 코팅 두께 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회절된 X선의 강도를 이용하여 전기 강판의 베이스 코팅층의 두께를 측정하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 크롬(Cr) 대음극을 채용한 X선 발생수단을 이용하여 X선을 발생시키고, 베이스 코팅된 전기 강판에 상기 발생된 X선을 51.8±3°의 입사각으로 입사시키는 제1단계; 상기 전기 강판으로부터 회절되는 X선 강도 스펙트럼을 고정된 위치에서 미리 설정된 범위의 각도 내에서 X선 검출기를 이용하여 회절 X선의 강도를 측정하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계에서 측정된 회절 X선 강도 스펙트럼을 이용하여 상기 전기 강판의 베이스 코팅층의 두께를 계산하는 제3 단계를 포함한다.

전기강판, 베이스 코팅, XRD

Description

전기강판 베이스 코팅 두께 측정 방법{A Method for measuring base coating thickness of electrical steel sheets}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기강판 베이스 코팅 두께 측정에 관한 구성도이다.

도 2는 전기 강판의 베이스 코팅층으로부터 회절된 X 선 회절 스펙트럼을 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 방법을 이용한 X 선 입사 및 회절 각도를 측정한 결과를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 전기강판 베이스 코팅 두께 측정 방법에 관한 흐름도이다.

*도면의 주요 부분에 부호의 설명*

10 : X선 발생수단

20, 30 : X선 검출기

40 : 연산부

50 : 전기강판의 소재 철

60 : 전기강판의 베이스 코팅층

본 발명은 회절된 X선의 강도를 이용하여 전기 강판의 베이스 코팅층의 두께를 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베이스 코팅되어 있는 전기 강판에 X선을 조사한 후 전기 강판의 베이스 코팅층으로부터 회절되어 나오는 회절 X선의 강도 스펙트럼을 이용하여 전기 강판에 코팅된 베이스 코팅층의 두께를 측정하는 방법에 관한 것이다.

현재 상업적으로 생산되는 전기 강판에는 방향성 전기 강판과 무방향성 전기 강판이 있다. 방향성 전기 강판은 주로 변압기에 사용되며, 무방향성 전기 강판은 모터등의 철심으로 이용되고 있다. 이들 전기 강판은 서로 적층하여 사용하게 되는데 강판 사이에 절연을 하기 위하여 절연 코팅(coating)을 하게 된다. 절연 코팅은 두 가지 종류가 있는데 먼저 MgO(산화마그네슘)분말을 이용한 베이스 코팅을 하고 그 후, 유기 피막을 코팅하게 된다. 베이스 코팅은 그 두께 및 향후 제조 조건에 따라 절연 특성이 달라지기 때문에 이를 정확히 측정하고 관리하여야 한다.

전기강판의 실제 제품에서 요구되는 이들 특성을 제어하기 위해서 절연피막의 두께를 조절하여야 하고, 작업공정 후의 피막층의 두께를 정확히 평가할 필요가 발생한다. 실제품의 무방향성 전기강판의 절연피막층 두께는 일반적으로 0.3 ~ 0.8마이크로미터의 범위 값의 매우 얇은 피막으로 이들의 값을 정확히 측정하는 것이 용이하지 못하고, 작업공정의 두께조절은 작업자의 경험에 의존하고 있다.

코팅층의 두께를 측정하는 방법으로는 일반적으로 형광 X선 방법이 많이 사용된다. 그러나 전기 강판의 베이스 코팅층으로부터 방출되는 형광 X선은 공기중에서 거의 흡수가 되기 때문에 이 방법을 적용할 수 없다.

본 발명에서는 베이스 코팅층에 일정량 포함된 MgO(산화마그네슘)성분에 의한 회절 X선의 강도를 이용해 베이스 코팅층의 두께를 측정하는 방법을 이용한다. X선 회절 방법을 이용하기 위하여서는 X선원이 필요한데 현재 가장 일반적으로 널리 사용되는 것은 구리(Cu)를 대음극으로 한 봉입형 튜브이다. 그러나, 이 경우 베이스 코팅층으로부터 회절되는 X선과 강판층으로부터 회절되는 X선과의 각도차이가 적기 때문에 이를 각각 동시에 검출이 불가능하다.

삭제

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 강판 베이스 코팅층의 두께가 서로 다른 다수의 표준 시료를 제조하고, 이들로부터 회절되어 나오는 회절 X선의 강도 스펙트럼을 측정하여 이를 코팅 두께와의 상관 관계식과 상관 계수를 구한 후 이 식을 이용하여 미지의 시료에 대하여 베이스 코팅 두께를 측정하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기강판 베이스 코팅 두께 측정 방법은, 크롬(Cr) 대음극을 채용한 X선 발생수단을 이용하여 X선을 발생시키고, 베이스 코팅된 전기 강판에 상기 발생된 X선을 51.8±3°의 입사각으로 입사시키는 제1단계; 상기 전기 강판으로부터 회절되는 X선 강도 스펙트럼을 고정된 위치에서 미리 설정된 범위의 각도 내에서 X선 검출기를 이용하여 회절 X선의 강도를 측정하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계에서 측정된 회절 X선 강도 스펙트럼을 이용하여 상기 전기 강판의 베이스 코팅층의 두께를 계산하는 제3 단계를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태가 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명이 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전기 강판 베이스 코팅 두께 측정 방법에 관한 개략적인 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 강판 베이스 코팅 두께 측정 장치를 이용하여 전기 강판에 X선(11)이 조사되면 전기 강판 소재를 구성하고 있는 철(50)로부터 회절된 X선이 방출된다. 또한 베이스 코팅층(60) 내에 포함되어 있는 Mgo(마그네슘)으로부터도 X선이 방출된다.

상기 전기 강판으로부터 회절되는 X선 강도 스펙트럼을 전기강판 상부의 고정된 위치에 배치되어 미리 설정된 각도 내에서 회절 X선 강도를 측정하는 2개의 X선 검출기(20,30)를 이용하여 측정한 후, 상기 측정된 값은 연산부(40)로 전송되어 상기 전기 강판의 베이스 코팅층(60)의 두께가 산출된다.

도 4는 본 발명에 의한 전기강판 베이스 코팅 두께 측정 방법에 관한 흐름도이다.

1. 서로 다른 코팅 두께를 가지는 표준 시료의 제조 및 코팅 두께 측정

측정하고자 하는 시료의 제조 방법과 유사한 방법으로 서로 다른 절연층의 두께를 가지는 다수의 표준 시료를 제조하여 이들의 코팅 두께를 측정한다. 코팅 두께는 베이스 코팅 전과 후의 무게 차를 시료의 면적으로 나누어 측정하는 것이 가장 정확하다. 표준 시료를 제조하기 어려운 경우에는 다수의 시료들을 채취하고 이들 시료에서 코팅층을 제거하기 전과 후의 무게 차를 시료의 면적으로 나누어 환산한다.

2. 표준 시료에 대하여 회절 X 선의 강도 측정

표준 시료에 대하여 회절 X 선의 강도를 측정한다. X 선원은 크롬(Cr)을 대음극으로하는 X관에서 X 선을 발생시켜 이를 시료에 조사한 후(S100) 시료에서부터 회절되어 나오는 X선을 2개의 X선 검출기(20,30)를 이용하여 동시에 측정한다(S120) 이때, 회절 X 선은 100.6°와 106.6°에서 측정하며 측정 강도는 ±2° 가변이 가능하다.

3. 표준 시료의 회절 X 선 강도와 베이스 코팅층 두께와의 관계식 도출(S140)

표준 시료에 대하여 측정한 회절 X선의 강도와 베이스 코팅층의 두께와의 상관 관계식(1)에서 상수 a, b를 구한다.

코팅 두께 = a + b(

)/(

)

(여기서, a,b는 상수,

: 2θ=100.6°에서 측정한 회절 X선 강도

: 2θ=106.2 에서 측정한 회절 X선 강도)

4. 베이스 코팅층 두께를 측정하고자 하는 미지의 시료에 대하여 표준시료와 동일한 조건에서 회절 X선의 강도를 측정하고(S160), 그 측정값을 상기한 관계식에 대입하여(S180), 베이스 코팅층의 두께를 구한다(S200).

도 2는 베이스 코팅된 전기 강판으로부터 방출되는 회절 X선을 측정한 스펙트럼을 도시하였다. 구리(Cu)대음극을 사용한 통상의 X선 튜브에서 방출되는 X선을 이용할 경우 Mgo(산화마그네슘) 회절 피크는 42.8°와 62.2°에서 나타나며 강판으로부터는 44.7°와 64.9°에서 나타난다. 대음극이 크롬(Cr)일 경우 100.6°와 106.6°에서 회절 피크가 검출되기 때문에 동시에 검출이 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시예를 통한 결과를 표로 도시하였다. 베이스 코팅층의 두께별로 다수의 표준 시료를 제조하여 본 발명에서 이용하고자 하는 방법으로 회절 X선의 강도를 측정한 결과이다. 베이스 코팅층의 두께는 코팅 전과 코팅 후의 무게를 시료 면적으로 나누어 구하였다.

본 발명 전기 강판 베이스 코팅 두께 측정 방법에 의해 측정한 절연층의 두께는 상기한 바와 같이 상기 코팅 전과 코팅 후의 무게를 시료의 면적으로 나누어 구한 베이스 코팅층의 두께와 상관성이 매우 높음을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 베이스 코팅된 전기 강판에 X선을 조사하고 전기 강판과 베이스 코팅층으로부터 회절되어 나오는 X 선의 강도 값을 측정하여 베이스 코팅층의 두께를 측정하기 위한 것으로, 베이스 코팅 두께가 서로 다른 다수의 표준 시료를 제조하고 이를 이용하여 회절 X선의 강도를 측정한 후 이들 강도와 코팅 전,후의 무게를 시료의 면적으로 나누어 구한 전기 강판의 절연 코팅층 두께 사이의 상관 관계식을 도출한 후 이를 이용하여 미지의 시료에 대하여 베이스 코팅층의 두께를 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.

이상에서 설명한 상세한 설명 및 도면의 내용은, 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변경 또는 삭제가 가능 할 것이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 상세한 설명 및 도면에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되어 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하여 전기 강판 베이스 코팅층의 두께를 측정하면 비파괴적인 방법으로 신속하고 정밀하게 베이스 코팅층의 두께를 측정할 수 있으며, 이를 온라인측정에 이용하면 제조 공정 중에 실시간으로 베이스 코팅 두께를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 자동으로 베이스 코팅층의 두께를 조절할 수도 있어 전기 강판의 생산 현장에서 유용하게 이용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전기 강판의 베이스 코팅층의 두께를 측정함에 있어서,

   크롬(Cr) 대음극을 채용한 X선 발생수단을 이용하여 X선을 발생시키고, 베이스 코팅된 전기 강판에 상기 발생된 X선을 51.8±3°의 입사각으로 입사시키는 제1단계;

   상기 전기 강판으로부터 회절되는 X선 강도 스펙트럼을 고정된 위치에서 미리 설정된 범위의 각도 내에서 X선 검출기를 이용하여 회절 X선의 강도를 측정하는 제2 단계; 및

   상기 제2 단계에서 측정된 회절 X선 강도 스펙트럼을 이용하여 상기 전기 강판의 베이스 코팅층의 두께를 계산하는 제3 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기 강판 베이스 코팅 두께 측정 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   X선 검출기는, 2개를 동시에 장착하여 각도 100.6±2도와 106.6±2도에서 측정하는 것을 특징으로 하는 전기 강판 베이스 코팅층 두께 측정 방법.
4. 제 1항에 있어서, 제 3단계는

   다수의 표준 시료를 이용하고 이들 시료에서 측정한 X 선 회절 X선의 강도와 코팅 전과 코팅 후의 무게를 시료의 면적으로 나누어 구한 베이스 코팅층의 두께와의 회기 식을 구한 후 미지의 시료에서 측정한 회절 X선 강도값을 대입하여 전기 강판 베이스 코팅층의 두께를 계산하는 방법

   코팅 두께 = a + b(

   

   )/(

   

   )

   (여기서, a,b는 상수,

   

   : 2θ=100.6°에서 측정한 회절 X선 강도

   

   : 2θ=106.2 에서 측정한 회절 X선 강도)

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