KR101053347B1 - 판상의 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를분리측정하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치및 방법 - Google Patents

판상의 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를분리측정하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열간온라인에서 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를 분리측정하는 장치 및 방법를 제공한다.
헤드부(30)는 라인포커스빔을 측정대상물(2)에 조사하여 그 내부에 압연방향편파 횡파 또는 폭방향편파 횡파를 발싱시킴과 동시에, 측정대상물(2)의 소정위치에 제2 레이저빔을 유도하고, 거기서 반사한 제2 레이저빔을 취득한다. 컴퓨터(70)는 간섭계(50)에서 검출된 제2 레이저빔의 파형데이터로부터 횡파의 음속을 검출함과 동시에, 온도센서(80)에 의해 측정된 온도를 소정 온도와 비교한다. 컴퓨터(70)는 각 횡파의 음속으로부터 얻는 음속패러미터를 사용해서, 미리 준비된 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터의 관계를 나타내는 데이터에 근거해 상기 측정된 온도가 소정온도 이상인 경우에 재결정률을 연산하고 소정온도보다 낮은 경우에 결정립 종횡비를 연산한다.
결정입경(grain size), 레이저(laser), 초음파(ultrasonic wave), 재결정률(recrystallization rate), 종횡비(aspect ratio)

Description

판상의 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를 분리측정하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치 및 방법{APPRATUS AND METHOD FOR SEPARATELLY MEASURING RECRYSTALLIZATION RATE AND CRYSTAL GRAIN ASPECT RATIO OF PLATE-SHAPED OBJECT TO BE MEASURED}
도1은 본 발명의 일실시형태인 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치의 개략구성도이다.
도2는 그 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에서 헤드부의 개략구성도이다.
도3은 어떤 강종에 대한 재결정률(a) 및 결정립 종횡비(b)와 음속패러미터의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도4는 어떤 강종에 대한 결정립 종횡비와 재결정률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도5는 본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에서 파브리페로간섭계의 공진곡선 일례를 나타내는 도면이다.
도6은 본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치의 변형례를 설명하기 위한 도면이다.
도7은 본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에서 측정대상물의 재결정률 및 결정립 종횡비를 측정하는 과정을 설명하기 위한 플로차트이다.
도8은(a),(b)는 컴퓨터에 기록된 파형데이터의 예를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
2: 측정대상물 10: 초음파발생용 레이저
20: 초음파검출용 레이저 30: 헤드부
31: 초음파발생부 31a: 초음파발생부
35: 실린드리컬 렌즈(cylindrical lens)
41: 빔취득부 41a: 빔취득부
45a,45b: 집광렌즈 46: 하프밀러(half-mirror)
50: 간섭계 60: 광검출기
70: 컴퓨터 80: 온도센서
91a,91b,91c: 광파이버 92: 집광렌즈
100: 회전스테이지
본 발명은 강재와 같은 판상 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를 분리측정하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치 및 방법에 관한 것이다.
열간 강재제조공정에서는, 강재에 압연 등 여러가지 처리를 적용한다. 일반적으로 강재의 결정조직을 미세화함으로써 고강도·고인성의 특성을 갖는 강재를 얻을 수 있다. 예컨대 폭방향의 결정립 크기에 대한 압연방향의 결정립크기의 비인 결정립 종횡비가 클수록 재결정한 새로운 결정입경이 작아지고, 또한 결정내에 핵생성 사이트(슬립면)가 생겨 그 위치를 기점으로 핵이 성장하므로 결정조직이 미세화하기 쉬워진다. 이와 같이, 재결정률 및 결정립 종횡비는 강재의 결정조직 상태를 알기 위한 중요한 정보이다.
또한, 재결정률 및 결정립 종횡비는 해당 강재에 대해 횡파음속의 이방성을 나타내는 음속패러미터와 상관관계가 있는 것이 알려져 있다. 이 상관관계는 논문"Ultrasonic velocity measurements for characterizing the annealing behaviour of cold worked austenitic stainless steel"(NDT&E International, Vol.33, 2000, p.253-259)과, 논문SUS304의 클리프변형에 따른 초음파속도변화, Proc. of Japanese Material Society, 41st (1992), p.22-24)에 기재되어 있다. 따라서, 그러한 음속패러미터를 구하면 해당 강재의 결정립 종횡비를 알 수 있다.
그러나, 종래 열간 강재제조프로세스에 있어서, 재결정률 및 결정립 종횡비를 온라인으로 측정하는 일은 이루어지고 있지 않다. 상기 문헌에서는 접촉형의 횡파 프로브를 사용해 횡파음속을 측정하는데, 당연히 이 방법은 열간온라인에서의 측정에 쓸 수 없다. 만일, 열간온라인에서 재결정률 및 결정립 종횡비에 대한 정보를 얻을 수 있다면, 예컨대 그 정보를 다음 공정의 압연조건으로 피드포워드함으로써 조직이 미세한 강재를 효율적·안정적으로 제조할 수 있게 되고, 또한, 높은 정밀도의 강재 제조기술에 의한 재질 불균일의 저감에도 공헌할 수 있다.
본 발명은 상기한 사정에 근거하여 이루어진 것으로서, 열간온라인으로 측정대상물의 재결정률 및 결정립 종횡비를 측정할 수 있는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은, 판상의 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를 분리측정하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치로서, 각 강종에 대해 결정립 종횡비와 횡파음속의 이방성을 나타내는 음속패러미터의 상관관계를 나타내는 데이터를 기억하는 기억수단과, 제1 레이저빔을 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부에 횡파초음파를 발생시키는 초음파발생수단과, 상기 측정대상물 내부에 발생한, 상기 측정대상물의 길이방향으로 편파하나 제1 횡파초음파, 상기 측정대상물의 폭방향으로 편파한 제2 횡파초음파 각각에 대해 해당 횡파초음파가 도달하는 상기 측정대상물의 소정위치에 제2 레이저빔을 유도함과 동시에, 상기 측정대상물로 반사한 상기 제2 레이저빔을 취득하 는 빔취득수단과, 상기 빔취득수단으로 취득된 상기 제2 레이저빔에 근거하여, 해당 횡파초음파의 진동에 기인하여 생기는 상기 제2 레이저빔의 주파수 변화를 검출하는 주파수변화 검출수단과, 상기 측정대상물의 온도를 측정하는 온도측정수단과, 상기 제1의 횡파초음파 및 상기 제2의 횡파초음파 각각에 대해, 상기 주파수변화 검출수단에서 검출된 상기 제2 레이저빔의 주파수변화를 나타내는 파형데이터에 근거하여 해당 횡파초음파가 상기 측정대상물 내부를 전파한 전파시간을 구하고, 그 구한 전파시간에 근거하여 해당 횡파초음파의 음속을 산출하면서, 또한 상기 제1 횡파초음파의 음속과 상기 제2 횡파초음파의 음속을 사용해 상기 측정대상물에 대한 음속패러미터를 구하고, 그 구한 음속패러미터를 사용해 상기 기억수단에 기억된 상기 측정대상물과 같은 강종에 대한 상기 상관관계를 나타낸 데이터에 근거하여 상기 온도측정수단에 의해 측정된 온도가 소정 온도 이상인 경우에 상기 측정대상물에 대한 재결정률을 연산하고, 소정온도보다 낮은 경우에 결정립종횡비를 연산하는 연산수단을 구비하는 것을 특징으로 한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치의 일실시형태에서, 상기 제1 레이저빔은 라인상을 한 것이면서, 또한 상기 초음파발생수단은 상기 제1 레이저빔을 그 라인 방향이 상기 측정대상물의 폭방향이 되도록 하여 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부에 상기 제1 횡파초음파를 발생시킴과 동시에, 상기 제1 레이저빔을 그 라인 방향이 상기 측정대상물의 길이방향이 되도록 하여 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부 에 상기 제2 횡파초음파를 발생시킬 수 있다.
나아가, 상기 빔취득수단은 상기 제1 레이저빔의 라인 중심점을 지나 그 라인에 직교하는 평면과 상기 측정대상물의 표면 또는 저면이 교차하는 직선상에 상기 제2 레이저빔을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 판상의 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를 분리측정하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정방법으로서, 상기 측정대상물의 온도를 측정하는 제1 단계와, 제1 레이저빔을 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부에 횡파초음파를 발생시키는 제2 단계와, 상기 측정대상물 내부에 발생한, 상기 측정대상물의 길이방향으로 편파한 제1 횡파초음파, 상기 측정대상물의 폭방향으로 편파한 제2 횡파초음파 각각에 대해 해당 횡파초음파가 도달하는 상기 측정대상물의 소정 위치에 제2 레이저빔을 유도함과 동시에, 상기 측정대상물로 반사한 상기 제2 레이저빔을 취득하는 제3 단계와, 상기 제3 단계에서 취득한 상기 제2 레이저빔에 근거하여 해당 횡파초음파의 진동에 기인하여 생기는 상기 제2 레이저빔의 주파수 변화를 검출하는 제4 단계와, 상기 제4 단계에서 검출된 상기 제2 레이저빔의 주파수변화를 나타내는 파형데이터에 근거하여 해당 횡파초음파가 상기 측정대상물 내부를 전파한 전파시간을 구하는 제5 단계와, 상기 제5 단계에서 구한 전파시간에 근거하여 해당 횡파초음파의 음속을 산출하는 제6 단계와, 상기 제1 횡파초음파의 음속과 상기 제2 횡파초음파의 음속을 사용하여 상 기 측정대상물에 대한 횡파음속의 이방성을 나타내는 음속패러미터를 구하는 제7 단계와, 각 강종에 대해 결정립 종횡비와 음속패러미터의 상관관계를 나타내는 데이터가 미리 마련되어 있고, 상기 측정대상무로가 같은 강종에 대한 상기 상관관계를 나타내는 데이터에 근거하여 상기 제1 단계에서 측정한 온도가 소정 온도 이상인 경우에 상기 제7 단계에서 구한 음속패러미터를 사용해 상기 측정대상물에 대한 재결정률을 연산하고, 소정 온도보다 낮은 경우에 결정립 종횡비를 연산하는 제8 단계를 포함하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시형태에서, 상기 제1 레이저빔은 라인상을 한 것이면서 또한 상기 제2 단계에서는 상기 제1 레이저빔을 그 라인 방향이 상기 측정대상물의 폭방향이 되도록 하여 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써, 상기 측정대상물 내부에 상기 제1 횡파초음파를 발생시킴과 동시에, 상기 제1 레이저빔을 그 라인 방향이 상기 측정대상물의 길이방향이 되도록 하여 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부에 상기 제2 횡파초음파를 발생시킬 수 있다.
나아가, 상기 제3 단계에서는 상기 제1 레이저빔의 라인 중심점을 지나 그 라인에 직교하는 평면과 상기 측정대상물의 표면 또는 저면이 교차하는 직선상에 상기 제2 레이저빔을 유도할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
도1은 본 발명의 일실시형태인 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치의 개략구성도이며, 도2는 그 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치의 헤드부 개략구성도이며, 도3은 어떤 강종에 대한 재결정률(a) 및 결정립 종횡비(b)와 음속패러미터의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
본 실시형태에 의한 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치는 측정대상물의 재결정률 및 결정립 종횡비를 비접촉으로 분리측정하는 것이다. 여기서 측정대상물로는, 예컨대 제철소에서 열간프로세스에 의해 제조되는 판상의 강재(후판)을 상정한다. 그러한 후판의 표면온도는 통상 700℃ 정도이다. 또한 후판의 두께는 10mm~100mm 정도이다. 여기서, 재결정률이란 어떤 영역에서 재결정립이 차지하는 비율을 말하고, 결정립 종횡비란 강재의 폭방향에서의 결정립크기에 대한 강재 길이방향(압연방향)에서의 결정립크기의 비이다.
각종 강재에서는 재결정률 및 결정립 종횡비와, 해당 강재 내부를 전파하는 횡파초음파의 음속으로부터 얻는 소정의 음속패러미터(α) 사이에 밀접한 관계가 있다. 도3에 어떤 강종에 대한 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터(α)의 상관관계의 일례를 나타낸다. 도3(a)에서, 가로축은 강재의 재결정률, 세로축은 음속패러미터(α)이고, 도3(b)에서 가로축은 강재의 결정립 종횡비, 세로축은 음속패러미터(α)이다.
재결정이란 큰 스트레인이 있는 결정립계에 새로운 결정 핵이 발생하고 차츰 성장하여 원래 결정립이 이 새로운 결정립(재결정립)으로 치환되는 현상을 가리킨 다. 재결정률이란 어떤 영역에서 재결정립이 차지하는 비율을 말한다.
결정립 종횡비(aspect ratio)란 강재의 폭방향에서의 결정립크기에 대한 강재 길이방향(압연방향)에서의 결정립크기의 비이다. 예컨대, 강재가 압연되면 그 강재의 결정립은 압연방향으로 늘어진다. 결정립 종횡비는 그러한 결정립의 신장 정도를 나타낸다.
또한 음속패러미터(α)는 해당 강재 중에 전파하는 횡파초음파의 음속의 이방성을 나타내는 것으로, (VS1-VS2)/{VS1+VS2/2}로 정의된다. 여기서, VS1은 강재의 길이방향(압연방향)으로 편파한 횡파초음파의 음속이고, VS2는 강재의 폭방향으로 편파한 횡파초음파의 음속이다.
도3(a)의 그래프 예에서는, 강재의 재결정률이 작을수록 음속패러미터(α)의 절대값이 크고, 따라서 횡파음속의 이방성이 크다는 것을 알 수 있다. 또한, 강재의 재결정률이 클수록 음속패러미터(α)의 절대값이 작고, 따라서 횡파음속의 이방성이 작은 것을 알 수 있다. 예컨대, 강재를 압연한 직후에는 재결정립은 아직 발생하지 않아, 재결정률은 0%이다. 그리고 이 압연 직후의 강재는 그 결정방위가 나란하므로(일률적이어서) 횡파음속의 이방성이 크다. 도3의 그래프 예에서는 왼쪽 맨 아래에 표시한 점이 압연 직후의 상태에 대응한다. 또한 재결정립은 그 결정방위가 랜덤이 되도록 성장시키므로 재결정률이 100%에 가까워질수록 횡파음속의 이방성이 작아진다. 도3(a)의 그래프 예에서는 오른쪽 맨 위에 플로팅한 점은 재결정이 진행된 상태에 대응한다.
또한, 도3(b)의 그래프 예에서는, 결정립 종횡비는 음속패러미터(α)에 거의 비례하는 것을 알 수 있다. 즉, 강재의 재결정률 및 결정립 종횡비가 클수록 음속패러미터(α)가 작고, 따라서 횡파음속의 이방성이 작다.
그리고 강재는 압연과정에서 특정온도(본 명세서에서는 비재결정온도(Tnr)이라고 함) 이상의 온도영역에서만 재결정하고, 이 경우 결정립 종횡비는 도4와 같이 재결정과정에서 재결정률 여하에 상관없이 대략 2.0 전후에서 일정해지는 것이 조직 관찰을 통해 판명되었다. 한편, 비재결정온도(Tnr)보다 낮아지면 강재는 재결정하지 않고 재결정률 0%라는 것은 자명하다.
그래서 본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치는, 강재 중을 전파하는 횡파의 음속(VS1, VS2)을 구한 후 압연 마무리공정 직전에 강재의 표면온도를 측정하고 그 표면온도(Tsu)를 비재결정온도(Tnr)와 비교해, Tsu≥T nr인 경우에 도3(a)와 같은 재결정률과 음속패러미터(α)의 관계를 이용하여 강재의 재결정률을 구하고, Tsu < Tnr인 경우에 도3(b)와 같은 결정립 종횡비와 음속패러미터(α)의 관계를 이용하여 강재의 결정립 종횡비를 구하도록 했다. 이 때에, 강재에서 횡파의 음속은 레이저초음파법을 이용해 산출한다.
본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치는 도1과 같이 초음파발생용 레이저원(10)과, 초음파검출용 레이저원(20)과, 헤드부(30)와, 간섭계(주파수변화 검출수단)(50)과, 광검출기(60)와, 컴퓨터(연산수단)(70)와, 온도센서, 바람직하게는 비접촉식 온도센서, 예컨대 적외선온도센서(80)를 갖춘다. 또한, 이 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에는 광학부품으로서 광파이버(91a, 91b,91c), 집광렌즈(92) 등이 마련되어 있다.
초음파발생용 레이저원(10)은 측정대상물(2) 내에 초음파를 여기하기 위한 레이저를 조사한다. 초음파발생용 레이저로는 예컨대 YAG레이저나 CO2레이저 등의 고에너지 펄스레이저를 사용한다. 초음파발생용 레이저원(10)으로부터 조사된 레이저빔은 광파이버(91a)를 거쳐 헤드부(30)로 유도된다.
헤드부(30)는 도(2)와 같이 초음파발생부(31)과, 빔취득부(41)을 갖춘다. 초음파발생부(31)는 측정대상물(2) 내부에 측정대상물(2)의 압연방향으로 편파한 제1 횡파초음파(압연방향편파 횡파)를 발생시킴과 동시에, 측정대상물(2) 내부에 측정대상물(2)의 폭방향으로 편파한 제2 횡파초음파(폭방향편파 횡파)를 발생시키는 것이다. 이 초음파발생부(31)는 실린드리컬렌즈(35)와, 실린드리컬렌즈(35)의 회전기구(미도시)를 갖는다. 광파이버(91a)에 의해 초음파발생부(31)로 유도된 레이저빔은 실린드리컬렌즈(35)에 입사한다. 실린드리컬렌즈(35)는 초음파발생용 레이저원(10)으로부터 온 레이저빔을 라인상으로 집광시켜 라인포커스빔(제1 레이저빔)(L1)으로서 측정대상물(2) 표면에 조사하는 것이다.
본 실시형태에서는, 예컨대 광파이버(91a)의 출사단에서 초음파발생용 레이저원(10)으로부터 온 레이저빔의 직경은 약 5mm이다. 레이저빔은 진행함에 따라서 그 직경이 커진다. 실린드리컬렌즈(35)의 입사면에서 레이저빔의 직경이 약 10mm가 되도록 광파이버(91a)의 출사단과 실린드리컬렌즈(35)의 거리를 조정한다. 또한 측 정대상물(2) 표면에서 길이 10mm, 폭 0.3mm~0.5mm의 라인포커스빔(L1)이 조사되도록 실린드리컬렌즈(35)의 특성 및 실린드리컬렌즈(35)와 측정대상물(2)의 거리 등을 설계한다.
또한 실린드리컬렌즈(35)의 회전기구에 의해 실린드리컬렌즈(35)의 길이방향 축은 측정대상물(2)의 표면에 평행한 평면내에서 임의의 방향을 향할 수 있다. 이 회전기구는, 예컨대 컴퓨터(70)에 의해 제어된다.
라인포커스빔(L1)을 측정대상물(2)의 표면에 조사하면, 측정대상물(2)의 표면에 대해 소정의 각도(φ)로 비스듬히 진행하는 초음파를 발생시킬 수 있다. 이 때, 횡파 초음파와 종파 초음파가 동시에 발생하고, 횡파 초음파와 종파 초음파는 그 진행방향 각도(φ)가 다르다. 본 실시형태에서는 주로 초음파 중 횡파만 고려한다. 도3에 나타낸 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터(α)의 관계로부터 재결정률 및 결정립 종횡비를 구하는 데는 횡파에 대한 음속정보를 얻으면 충분하기 때문이다.
구체적으로, 라인포커스빔(L1)을 그 라인 방향이 측정대상물(2)의 폭방향에 평행이 되도록 하여 측정대상물(2)의 표면에 조사하면 압연방향편파 횡파가 발생하고, 한편 라인포커스빔(L1)을 그 라인 방향이 측정대상물(2)의 압연방향에 평행이 되도록 하여 측정대상물(2)의 표면에 조사하면 폭방향편파 횡파가 발생한다.
그리고, 점상의 레이저빔을 측정대상물(2)의 표면에 조사하면 측정대상물(2)의 표면에 대해 여러 방향으로 진행하는 초음파가 발생한다. 당연히 그 초음파들 중에는 압연방향편파 횡파, 폭방향편파 횡파가 포함되나, 그 강도가 약해 압연방향편파 횡파와 폭방향편파 횡파를 정확히 검출하기가 어렵다. 이 때문에 본 실시형태에서는 라인포커스빔(L1)을 사용해 그 라인의 방향을 변화함으로써 압연방향편파 횡파와 폭방향편파 횡파를 각각 독립적으로 발생시킨다.
빔취득부(41)는 압연방향편파 횡파 및 폭방향편파 횡파의 각 초음파에 대해 해당 초음파가 측정대상물(2)의 저면에서 반사하여 다시 표면으로 돌아온 위치(검출점위치)에 초음파검출용 레이저원(20)으로부터 발생한 제2 레이저빔(L2)을 유도함과 동시에, 측정대상물(2) 표면에서 반사한 제2 레이저빔(L2)을 취득하는 것이다.이 빔취득부(41)은 집광렌즈(45a,45b)와 하프밀러(46)를 갖는다. 또한, 빔취득부(41)는 일체적으로 구성되어 있고, 압연방향 및 폭방향을 따라서 이동할 수 있다.
광파이버(91b)에 의해 빔취득부(41)로 유도된 제2 레이저빔(L2)은 집광렌즈(45a)로 집광되고 하프밀러(46)를 투과한 후 측정대상물(2)상의 검출점위치에 조사된다. 여기서, 측정대상물(2)의 내부를 전파하는 횡파 초음파의 진행방향각도(φ)는 사전에 파악하고 있으므로 그 횡파 초음파의 검출점위치도 쉽게 알 수 있다. 빔취득부(41)는 그 검출점위치에 집광렌즈(45a)에 의해 집광된 제2 레이저빔(L2)을 유도한다.
또한, 본 실시형태에서는, 빔취득부(41)는 라인포커스빔(L1)의 거의 중심점을 지나 그 라인에 직교하는 평면과 측정대상물(2) 표면이 교차하는 직선상에 제2 레이저빔(L2)을 유도하게 되어 있다. 즉, 해당 직선상의 소정위치가 검출점위치가 된다. 예컨대 라인포커스빔(L1)의 단점에서는 점상의 레이저빔을 조사한 경우와 같은 상황이 되고 초음파가 여러 방향으로 발생한다. 이 때문에 라인포커스빔(L1)의 단점을 지나 그 라인에 직교하는 평면과 측정대상물(2)의 표면이 교차하는 직선상에는 여러 방향으로 발생한 초음파가 되돌아오므로 소정 방향으로 편파한 횡파를 정확히 검출할 수가 없다. 이에 비해, 라인포커스빔(L1)의 거의 중심점에서는 소정 방향으로 편파한 횡파만 발생하므로 라인포커스빔(L1)의 거의 중심점을 지나 그 라인에 직교하는 평면과 측정대상물(2) 표면이 교차하는 직선상의 소정위치를 검출점위치로 삼음으로써 소정방향으로 편파한 횡파를 정확히 검출할 수 있다.
측정대상물(2)의 표면은 거칠기 때문에 제2 레이저빔(L2)은 측정대상물(2)의 표면에서 거의 등방적으로 산란한다. 이 때 해당 검출점위치에 측정대상물(2)의 내부를 전파해 온 초음파가 돌아오면, 해당 검출점위치가 초음파진동한다. 이에 의해 측정대상물(2)의 표면에서 산란한 제2 레이저빔(L2)은 측정대상물(2) 표면의 초음파진동에 기인하는 도플러 시프트(doppler shift)를 받아 주파수가 변화한다.
측정대상물(2) 표면에서 산란한 제2 레이저빔(L2) 중 그 일부는 하프밀러(46)에서 반사되고 집광렌즈(45b)로 집광된 후 광파이버(91c)에 입사한다. 이 광파이버(91c)는 그와 같은 제2 레이저빔(L2)을 간섭계(50)로 유도하는 것이다. 광파이버(91c)로부터 출사한 제2 레이저빔(L2)은 집광렌즈(92)로 집광된 후 간섭계(50)로 입사한다.
간섭계(50)로는 예컨대 파브리페로간섭계를 사용한다. 이 파브리페로간섭계(50)는 초음파진동에 기인하여 생기는 제2 레이저빔(L2)의 주파수변화를 검출하는 것으로서, 서로 마주보는 두 개의 반사밀러를 갖는다. 이 두 개의 반사밀러는 공진기를 구성하고, 제2 레이저빔(L2)를 두 개의 반사밀러 사이에서 다중반사시킴으로써 밴드패스필터로서 기능한다. 두 개의 반시밀러 사이의 거리를 조절함으로써 이 공진기를 투과하는 빛의 주파수를 조절할 수 있다.
여기서 파브리페로간섭계(50)에서의 공진곡선에 대해 설명한다. 도5는 이 공진곡선의 일례를 나타낸 도표이다. 도5에서 가로축은 입사하는 빛의 주파수(f)를, 세로축은 파브리페로간섭계(50)로부터의 출력, 즉 파브리페로간섭계(50)을 투과하는 빛의 강도(I)를 나타낸다. 도5에서 알 수 있듯이, 투과광강도(I)는 특정 주파수에서 경사가 급한 피크를 나타내는데 피크 전후에서는 재빨리 저하한다. 이 피크를 나타내는 주파수는 파브리페로간섭계(50)의 반사밀러간 거리를 조절함으로써 변화시킬 수 있다. 그래서 도5에 나타내는 곡선의 기울기가 최대가 되는 점(공진곡선동작점)(A)에서의 주파수가 마침 제2 레이저빔(L2)의 발진주파수와 일치하도록 반사밀러간 거리가 조절되어 있으면, 주파수의 미세한 변화(±Δf)를 상대적으로 큰 투과광강도의 변화(±ΔI)로 변환할 수 있다. 이로써, 파브리페로간섭계(50)는 측정대상물(2) 표면의 초음파진동에 기인하는 도플러시프트를 받아 주파수가 변화한 제2 레이저빔(L2)이 입력되었을 때 그 주파수 변화를 투과광강도의 변화로서 출력한다.
파브리페로간섭계(50)로부터 출력된 투과광강도는 광검출기(60)로 보내진다. 광검출기(60)는 투과광강도를 전기신호로 변환하는 것이다. 이로써 초음파진동은 최종적으로 전기적 신호로서 파악된다. 광검출기(60)로부터 온 신호는 컴퓨터(70)로 보내지고 파형데이터로서 기록된다.
컴퓨터(70)는, 압연방향편파 횡파 및 폭방향편파 횡파라는 각 횡파 초음파에 대해서, 제2 레이저빔(L2)의 주파수변화를 나타내는 파형데이터에 근거하여 해당 횡파 초음파가 측정대상물(2) 내부를 전파하고 그 저면에서 반사하여 다시 표면으로 돌아로 때까지의 전파시간을 구한다. 초음파발생용 레이저원(10)으로부터 레이저빔이 발생한 타이밍과 라인포커스빔(L1)이 측정대상물(2)에 조사하는 타이밍은 사전에 파악하고 있다. 이 때문에 컴퓨터(70)는 광검출기(60)로부터 보내진 파형데이터에 근거하여 주파수변화를 검출한 타이밍을 조사함으로써 횡파 초음파의 전파시간을 구할 수 있다.
또한 컴퓨터(70)는 압연방향편파 횡파의 전파시간에 근거하여 그 압연방향편파 횡파의 음속(VS1)을 산출함과 동시에, 폭방향편파 횡파의 전파시간에 근거하여 그 폭방향편파 횡파이 음속(VS2)을 산출한다. 그리고 그 산출한 압연방향편파 횡파의 음속VS1 및 폭방향편파 횡파의 음속(VS2)을 사용해 음속패러미터α=(VS1-VS2)/{(VS1+VS2)/2}를 구한다.
컴퓨터(70)의 기억부에는 도3(a),(b)에 나타낸 것처럼, 각 종강에 대해 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터(α)의 상관관계를 나타내는 데이터가 테이블이나 실험식 형식으로 기억된다. 컴퓨터(70)는 그 구한 음속패러미터(α)를 사용해 기억부에 기억된 해당 측정대상물과 같은 강종에 대한 상관관계를 나타내는 데이터에 근거하여 해당 측정대상물(2)에 대한 재결정률 및 결정립 종횡비를 구한다.
사용자는 미리 각 종강에 대해 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러비터α의 상관관계를 나타내는 데이터를 구해 둘 필요가 있다.
일례로서, 재결정률에 관한 데이터를 얻으려면 강종마다 복수의 샘플(후판)을 준비한다. 여기서 샘플로는 두께가 약 5mm이고, 또한 결정립 종횡비가 거의 같은, 예컨대 2~3인 후판을 사용한다. 그리고 각 샘플에 대해서 재결정률과 음속패러미터(α)를 개별적으로 구한다. 구체적으로는, 재결정률은 해당 샘플을 그 길이방향에 수직한 평면으로 절단했을 때의 단면을 현미경으로 관찰하여 어떤 영역에서 재결정립이 차지하는 비율을 실측함으로써 구할 수 있다. 한편, 음속패러미터(α)는, 예컨대 본 실시형태의 장치를 사용함으로써 구할 수 있다. 이렇게 구한 재결정률과 음속패러미터(α)를 그래프로 나타내면, 도3(a)와 같은 그래프를 얻을 수 있다. 그리고 일반적으로 재결정률과 음속패러미터(α)의 관계는 강종마다 상이하므로 그러한 관계를 강종마다 구하게 되어 있다.
또한, 결정립 종횡비에 관한 데이터를 얻으려면, 우선 강종마다 복수의 샘플(후판)을 준비한다. 여기서 샘플로는 두께가 약 10mm이고, 또한 재결정률이 거의 같은, 예컨대 0인 후판을 사용한다. 그리고 각 샘플에 대해 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터(α)를 개별적으로 구한다. 구체적으로는, 재결정률 및 결정립 종횡비는 해당 샘플을 그 길이방향에 수직한 평면으로 절단했을 때의 단면을 현미경으로 관찰하여 결정립 크기를 실측함으로써 구할 수 있다. 한편, 음속패러미터(α)는, 예컨대 본 실시형태의 장치를 사용함으로써 구할 수 있다. 이렇게 구한 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터(α)를 그래프로 나타내면 도3과 같은 그래프를 얻을 수 있다. 그리고 일반적으로 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터(α)의 관계는 강종마다 상이하므로 그러한 관계를 강종마다 구하게 되어 있다.
그리고 갖가지 강재에 관하여 비재결정온도(Tnr)를 사전에 알아 둘 필요가 있는데, 이것은 일반에 배포되어 있는 금속에 관한 데이터문헌 등을 통해 공지이다.
그런데 샘플의 음속패러미터(α)를 구하는 경우에는, 도1에 나타낸 장치 대신에 도6과 같은 장치로도 계측 가능하다. 도6은 본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치의 변형례를 설명하기 위한 도면이다. 도6에 나타낸 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치는 초음파발생용 레이저원(10)과, 초음파검출용 레이저원(20)과, 초음파발생부(31a)와, 빔취득부(41a)와, 간섭계(50)와, 광검출기(60)와, 컴퓨터(70)와, 온도센서(80)와, 회전스테이즈(100)를 구비한다. 그리고, 도6의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에서 도1의 장치와 동일한 기능을 갖는 것에는 동일 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다.
도6의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치가 도1에 나타낸 장치와 다 른 점은 주로 두 가지이다. 첫째로는, 회전스테이지(100)에 측정대상물(2)을 탑재하고 회전스테이지(100)를 회전시킴으로써 라인포커스빔(L1)의 라인 방향을 변화시키는 것이다. 즉, 초음파발생부(31a)는 실린드리컬렌즈(35)의 회전기구를 갖지 않는다. 둘째로는, 초음파발생부(31a)와 빔취득부(41a)를 별개로 구성하고 빔취득부(41a)를 측정대상물(2)을 거쳐 초음파발생부(31a)와 반대측에 배치한 것이다. 즉, 빔취득부(41a)는 압연방향편파 횡파 및 폭방향편파 횡파라는 각 초음파에 대해 해당 횡파 초음파가 도달하는 측정대상물(2) 저면의 위치에 제2 레이저빔(L2)을 유도함과 동시에, 측정대상물(2) 저면에서 반사한 제2 레이저빔(L2)을 취득한다. 기타 구성은 도1의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치와 거의 같다.
도6의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치는 그 구성이 간이하고, 특히 크기가 그다지 크지 않은 측정대상물(2)에 대한 측정을 수행할 경우에 적합하다. 따라서 상술한 샘플에 대해 그 음속패러미터를 구하는 경우에 바람직하다. 단, 이 장치는 측정대상물(2)을 회전스테이지(100)에 탑재하므로 열간온라인에서 측정할 경우에 사용할 수는 없다.
다음으로 도7에 나타낸 플로차트를 참조하면서 본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에서 측정대상물(2)의 재결정률 및 결정립 종횡비를 측정하는 과정에 대해 설명한다.
우선 온도센서(80)에 의해 강재의 표면온도(Tsu)가 측정되고, 컴퓨터(70)은 측정된 온도(tm)를 기억한다. 단, 이 온도측정단계는 후술할 음속패러미터(α)를 구 하는 프로세스(S1~S6)의 어느 단계에서 수행해도 된다.
컴퓨터(70)은, 실린드리컬렌즈(35)의 길이방향이 폭방향이 되도록 실린드리컬렌즈(35)의 회전기구를 제어한다(S1). 그 후, 초음파발생용 레이저원(10)으로부터 레이저빔을 발함과 동시에, 초음파검출용 레이저원(20)으로부터 제2 레이저빔(L2)을 발한다. 초음파발생용 레이저원(10)으로부터 온 레이저빔은 실린드리컬렌즈(35)에서 라인상으로 집광되고, 라인포커스빔(L1)으로서 측정대상물(2)의 표면에 조사된다. 이 때, 라인포커스빔(L1)의 라인 방향은 측정대상물(2)의 폭방향에 평행하므로 측정대상물(2)의 내부에는 압연방향편파 횡파가 발생한다. 측정대상물(2) 표면에서 산란한 제2 레이저빔(L2)이 파브리페로간섭계(50)에 입사함으로써, 파브리페로간섭계(50)는 압연방향편파 횡파의 초음파의 진동에 기인하여 생기는 제2 레이저빔(L2)의 주파수변화를 검출한다. 그리고, 컴퓨터(70)는 그 주파수변화를 나타내는 파형데이터에 근거하여 압연방향편파 횡파의 전파시간을 구한다(S2). 이 전파시간은 컴퓨터(70)의 소정의 메모리에 기억된다.
다음으로, 컴퓨터(70)는 실린드리컬렌즈(35)의 길이방향이 압연방향이 되도록 실린드리컬렌즈(35)의 회전기구를 제어한다(S3). 그 후 초음파발생용 레이저원(10)으로부터 레이저빔을 발함과 동시에, 초음파검출용 레이저원(20)으로부터 제2 레이저빔(L2)를 발한다. 이 때 실린드리컬렌즈(35)에서 집광된 라인포커스빔(L1)의 라인 방향은 측정대상물(2)의 압연방향에 평행하므로 측정대상물(2) 내부 에는 폭방향편파 횡파가 발생한다. 측정대상물(2)의 표면에서 산란한 제2 레이저빔(L2)이 파브리페로간섭계(50)에 입사함으로써 파브리페로간섭계(50)은 폭방향편파 횡파의 초음파의 진동에 기인하여 생기는 제2 레이저빔(L2)의 주파수변화를 검출한다. 그리고, 컴퓨터(70)는 그 주파수변화를 나타내는 파형데이터에 근거하여 폭방향편파 횡파의 전파시간을 구한다(S4). 이 전파시간은 컴퓨터(70)의 소정의 메모리에 기억된다.
도8은 컴퓨터(70)에 기록된 파형데이터의 예를 나타낸다. 도8(a)는 결정립 종횡비가 9.5인 측정대상물(2)을 사용했을 때 얻은 파형데이터이고, 도8(b)는 결정립 종횡비가 3.3인 측정대상물(2)를 사용했을 때 얻은 파형데이터이다. 여기서 도8(a), (b)에서 세로축은 검출신호의 진폭(V)을, 가로축은 시간(μsec)을 나타내며, 또한 실선은 라인포커스빔(L1)을 그 라인 방향이 측정대상물(2)의 폭방향이 되도록 하여 측정대상물(2) 표면에 조사했을 때 얻은 파형이고, 점선은 라인포커스빔(L1)을 그 라인 방향이 측정대상물(2)의 압연방향이 되도록 측정대상물(2) 표면에 조사했을 때 얻은 파형이다. 그리고, 도8에 나타낸 파형데이터는 도6에 나타낸 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치를 사용해 얻은 것이다.
도8(a),(b)로부터 알 수 있듯이, 압연방향편파 횡파(S1)의 도달시간과 폭방향편파 횡파(S2)의 도달시간은 어긋난다. 그와 같은 도달시간의 어긋남은 결정립 종 횡비가 9.5인 측정대상물(2)에서 결정립 종횡비가 3.3인 측정대상물(2)에서보다 크다. 이 어긋남이 횡파 음속의 이방성을 나타낸다. 본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에서는 도달시간의 어긋남을 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.
그런데, 라인포커스빔(L1)을 측정대상물(2)에 조사한 경우에는 횡파뿐만 아니라 종파도 발생하므로, 도8(a),(b)의 파형데이터에는 그 종파(L)도 기록된다. 종파L의 음속은 횡파(S1, S2)의 음속보다 크므로 종파(L)는 횡파(S1, S2 )보다 이른 시각에 검출된다. 또한 도8(a),(b)의 파형데이터에는 반사종파(LL)도 기록된다. 이 반사종파(LL)는 종파(L)가 측정대상물(2) 저면에서 한번 반사, 다시 측정대상물(2) 내부를 전파한 후에 검출점 위치에서 검출된 것이다. 그리고 종파(L)은 측정대상물(2) 저면에서 반사종파(LL)로서 반사하는 것 외에, 일부가 모드변환해 횡파로서 반사하기도 한다. 이것을 모드변환 횡파(LS)라고 한다.
이렇게 검출된 파형데이터에 근거하여 압연방향편파 횡파, 폭방향편파 횡파에 대한 전파시간을 구하면, 다음으로 컴퓨터(70)는 압연방향편파 횡파의 전파시간에 근거하여 압연방향편파 횡파의 음속(VS1)을 산출함과 동시에, 폭방향편파 횡파의 전파시간에 근거하여 폭방향편파 횡파의 음속(VS2)을 산출한다(S5). 그리고 압연방향편파 횡파의 음속(VS1)과 폭방향편파 횡파의 음속(VS2)을 사용해 음속패러미터(α)를 구한다(S6).
이어서, 컴퓨터(70)는 측정된 온도(Tm)를 비재결정온도(Tnr)와 비교한다(S7). 그 결과 Tm≥Tnr인 경우(S7에서 Yes인 경우), 컴퓨터(70)는 기억부에 기억된 해당 측정대상물(2)과 동종인 강재에 대한 재결정률과 음속패러미터(α)의 관계를 나타내는 데이터(도3(a))를 이용해 해당 측정대상물(2)의 음속패러미터(α)로부터 해당 측정대상물(2)의 재결정률을 구한다(S8). 이 경우, 결정립 종횡비는 약 2.0으로 추정된다(도4 참조).
단계(S7)에서 Tm<Tnr인 경우(S7에서 No인 경우), 컴퓨터(70)는 기억부에 기억된 해당 측정대상물(2)와 동종인 강재에 대한 결정립 종횡비와 음속패러미터(α)의 관계를 나타내는 데이터(도3(b))를 이용해 해당 측정대상물(2)의 음속패러미터(α)로부터 해당 측정대상물(2)의 결정립 종횡비를 구한다(S9). 이 경우, 재결정률은 대략 0(영)으로 짐작된다. 이렇게 얻은 측정대상물(2)의 재결정률 및 결정립 종횡비는, 예컨대 컴퓨터(80)의 화면에 표시된다.
본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에서는 레이저초음파법을 사용함으로써 측정대상물 내부에 그 표면에 대해 비스듬히 진행하는 횡파 초음파를 발생시키고, 압연방향으로 편파한 횡파 초음파, 폭방향으로 편파한 횡파 초음파 각각에 대해서 해당 횡파 초음파가 측정대상물 내부를 전파한 전파시간을 구하고, 그 구한 전파시간에 근거하여 해당 횡파 초음파의 음속을 산출한다. 그리고 압연방향편파 횡파의 음속과 폭방향편파 횡파의 음속을 사용해 측정대상물에 대한 음속패러미터를 구하고, 그 구한 음속패러미터를 사용해 컴퓨터의 기억부에 기 억된 측정대상물과 같은 강종에 대한 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터의 관계를 나타내는 데이터에 근거하여 측정대상물에 대한 재결정률 및 결정립 종횡비를 얻는다.
따라서 본 실시형태의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치를 사용하면 열간온라인에서 측정대상물의 재결정률 및 결정립 종횡비를 구할 수 있다. 이 때문에 그와 같은 재결정률 및 결정립 종횡비에 대한 정보를, 예컨대 다음 공정인 압연조건으로 피드포워드함으로써 조직이 미세한 강재를 효율적 안정적으로 제조할 수 있게 되고, 또한 높은 정밀도의 강재 제조기술에 의한 재질 불균일을 저감하는 데도 공헌할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지의 범위내에서 여러 가지 변형이 가능하다.
예컨대, 상기 실시형태에서는 라인포커스빔을 측정대상물 표면에 조사함으로써 측정대상물 내부에 횡파를 발생시키고 그 발생한 횡파를 검출함으로써 횡파 음속을 구하는 경우에 대해 설명했으나, 횡파와 동시에 종파(L)가 발생하므로 그 종파(L)가 측정대상물 저면에서 횡파로 모드변환하는 성분인 모드변환 횡파(LS)를 검출함으로써 횡파 음속을 구하도록 해도 된다. 단, 이 경우는 측정대상물 저면에서 모드변환하지 않은 반사종파(LL)까지도 검출할 필요가 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 측정대상물로서 열간프로세스에서 제조되는 후판을 사용한 경우에 대해 설명했으나, 본 발명의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측 정장치는 그와 같은 후판 외의 어떠한 금속에 대해서도 적용할 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치에서는, 레이저초음파법을 사용함으로써 측정대상물 내부에 그 표면에 대해 비스듬히 진행하는 횡파초음파를 발생시켜 압연방향으로 편파한 제1 횡파초음파, 폴방향으로 편파한 제2 횡파초음파 각각에 대해 해당 횡파초음파가 측정대상물 내부를 전파한 전파시간을 구하고, 그 구한 전파시간에 근거하여 해당 횡파초음파의 음속을 산출한다. 그리고 제1 횡파초음파의 음속과 제2 횡파초음파 음속을 사용해 측정대상물에 대한 음속패러미터를 구하고, 그 구한 음속패러미터를 사용해 기억수단에 기억된 측정대상물과 같은 강종에 대한 재결정률 및 결정립 종횡비와 음속패러미터의 관계를 나타내는 데이터에 근거하여 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를 얻는다. 따라서, 본 발명의 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치를 사용하면, 열간온라인으로 측정대상물의 재결정률 및 결정립 종횡비를 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 재결정률 및 결정립 종횡비 측정방법에 따르면, 상기와 마찬가지로 열간온라인으로 측정대상물의 재결정률 및 결정립 종횡비를 구할 수 있다.

Claims (6)

  1. 판상의 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를 분리측정하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치로서,
    각 강종에 대해 결정립 종횡비와 횡파음속의 이방성을 나타내는 음속패러미터의 상관관계를 나타내는 데이터를 기억하는 기억수단과,
    제1 레이저빔을 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써, 상기 측정대상물 내부에 횡파초음파를 발생시키는 초음파발생수단과,
    상기 측정대상물 내부에 발생한 상기 측정대상물의 길이방향으로 편파한 제1 횡파초음파, 상기 측정대상물의 폭방향으로 편파한 제2 횡파초음파 각각에 대해 해당 횡파초음파가 도달하는 상기 측정대상물의 소정위치에 제2 레이저빔을 유도함과 동시에, 상기 측정대상물로 반사한 상기 제2 레이저빔을 취득하는 빔취득수단과,
    상기 빔취득수단으로 취득한 상기 제2 레이저빔에 근거하여 해당 횡파초음파의 진동에 기인하여 발생하는 상기 제2 레이저빔의 주파수 변화를 검출하는 주파수변화 검출수단과,
    상기 측정대상물의 온도를 측정하는 온도측정수단과,
    상기 제1 횡파초음파 및 상기 제2 횡파초음파 각각에 대해 상기 주파수변화 검출수단으로 검출된 상기 제2 레이저빔의 주파수변화를 나타내는 파형데이터에 근거하여 해당 횡파초음파가 상기 측정대상물 내부를 전파한 전파시간을 구하고, 그 구한 전파시간에 근거하여 해당 횡파초음파의 음속을 산출하면서, 또한, 상기 제1 횡파초음파의 음속과 상기 제2 횡파초음파 음속을 사용하여 상기 측정대상물에 대한 음속패러미터를 구하고, 그 구한 음속패러미터를 사용하고, 상기 기억수단에 기억된 상기 측정대상물과 같은 강종에 대한 상기 상관관계를 나타낸 데이터에 근거하여, 상기 온도측정수단에 의해 측정된 온도가 소정 온도 이상인 경우에, 상기 측정대상물에 대한 재결정률을 연산하고 소정 온도보다 낮은 경우에 결정립 종횡비를 연산하는 연산수단,
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저빔은 라인형상을 한 것이면서, 또한 상기 초음파발생수단은, 상기 제1 레이저빔을 그 라인 방향이 상기 측정대상물의 폭방향이 되도록 하여 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부에 상기 제1 횡파초음파를 발생시킴과 동시에, 상기 제1 레이저빔을 그 라인 방향이 상기 측정대상물의 길이방향이 되도록 하여 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부에 상기 제2 횡파초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빔취득수단은 상기 제1 레이저빔의 라인 중심점을 지나 그 라인에 직교하는 평면과 상기 측정대상물의 표면 또는 저면이 교차하는 직선상에 상기 제2 레 이저빔을 유도하는 것을 특징으로 하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정장치.
  4. 판상의 측정대상물에 대한 재결정률과 결정립 종횡비를 분리측정하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정방법으로서,
    상기 측정대상물의 온도를 측정하는 제1 단계와,
    제1 레이저빔을 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부에 횡파초음파를 발생시키는 제2 단계와,
    상기 측정대상물 내부에 발생한, 상기 측정대상물의 길이방향으로 편파한 제2 횡파초음파, 상기 측정대상물의 폭방향으로 편파한 제2 횡파초음파 각각에 대하여, 해당 횡파초음파가 도달하는 상기 측정대상물의 소정위치에 제2 레이저빔을 유도하는 동시에 상기 측정대상물로 반사한 상게 제2 레이저빔을 취득하는 제3 단계와,
    상기 제3 단계에서 취득한 상기 제2 레이저빔에 근거하여 해당 횡파초음파의 진동에 기인하여 생기는 상기 제2 레이저빔의 주파수 변화를 검출하는 제4 단계와,
    상기 제4 단계에서 검출된 상기 제2 레이저빔의 주파수변화를 나타내는 파형데이터에 근거하여 해당 횡파초음파가 상기 측정대상물 내부를 전파한 전파시간을 구하는 제5 단계와,
    상기 제5 단계에서 구한 전파시간에 근거하여 해당 횡파초음파의 음속을 산출하는 제6 단계와,
    상기 제1 횡파초음파의 음속과 상기 제2 횡파초음파의 음속을 사용하여 상기 측정대상물에 대한 횡파음속의 이방성을 나타내는 음속패러미터를 구하는 제7 단계와,
    각 강종에 대하여 결정립 종횡비와 음속패러미터의 상관관계를 나타내는 데이터가 미리 마련되어 있고, 상기 측정대상물과 같은 강종에 대한 상기 상관관계를 나타내는 데이터에 근거하여 상기 제1 단계에서 측정한 온도가 소정 온도 이상인 경우에 상기 제7 단계에서 구한 음속패러미터를 사용해 상기 측정대상물에 대한 재결정률을 연산하고, 소정 온도보다 낮은 경우에 결정립 종횡비를 연산하는 제8 단계,
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 레이저빔은 라인형상을 한 것이면서, 또한 상기 제2 단계에서는 상기 제1 레이저빔을 그 라인 방향이 상기 측정대상물의 폭방향이 되도록 하여 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물 내부에 상기 제1 횡파초음파를 발생시킴과 동시에, 상기 제1 레이저빔을 그 라인 방향이 상기 측정대상물의 길이방향이 되도록 하여 상기 측정대상물 표면에 조사함으로써 상기 측정대상물의 내부에 상기 제2 횡파초음파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제3 단계에서는 상기 제1 레이저빔의 라인 중심점을 지나 그 라인에 직교하는 평면과 상기 측정대상물의 표면 또는 저면이 교차하는 직선상에 상기 제2 레이저빔을 유도하는 것을 특징으로 하는 재결정률과 결정립 종횡비의 분리측정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020050833A (ko) * 2000-12-22 2002-06-28 신현준 비접촉식 결정입경 측정장치 및 방법
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