KR101778431B1 - 금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법 - Google Patents

금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치는 현출액이 제공되는 용기유닛, 상기 용기유닛에 구비되며, 금속 시편이 제공되는 클램핑유닛 및 상기 용기유닛에 구비되며, 상기 현출액의 투명도를 측정하여 상기 현출액에 의해 부식되는 상기 금속 시편에서 관찰 대상 금속조직이 현출된 시점을 감지하는 현출감지유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속조직 현출시점 판단방법은 현출액이 구비된 용기유닛 내부의 초기 투명도를 측정하는 제로셋팅단계, 상기 용기유닛 내부로 금속 시편을 투입하는 시편제공단계 및 상기 현출액과 금속 시편의 반응으로 상기 금속 시편의 부산물이 생성되는 상기 용기유닛 내부의 투명도를 측정하고, 상기 제로셋팅단계에서 측정된 투명도와 비교하여 금속조직의 현출시점을 감지하는 현출감지단계를 포함할 수 있다.

Description

금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법{Metal structure phanerosis detecting apparatus and method}
본 발명은 금속 시편 분석을 위한 금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법에 관한 것이다.
후크 조직(hook structure) 등의 금속조직을 관찰하기 위해서는 금속 시편을 연마하고 에칭액 등으로 금속조직을 현출시키게 된다.
일례로 후크 조직의 현출 기술은, 연속주조 공정에서 생산되는 슬라브에 발생되는 결함을 개선하고 방지하기 위해 필요한 데이터를 알아내기 위하여, 연속주조 공정의 주형에서 초기 응고셀의 형태가 잔존하여 남은 형태인 면가로 크렉 및 개재물 내지 기포가 포집되어 결합을 유발하는 후크 형태의 깊이를 측정하는 부식시험공정이다.
특히, 이러한 후크 조직 현출 기술은, 기존에는 작업자의 경험 및 육감에 의지하여 현출 시점을 포착하는 방법에 의존하는 한계가 있었다.
이에 따라, 후크 조직의 현출 시점을 신속 정확하게 포착하는 것이 어려웠으며, 후크 조직의 현출 시점 판단의 하자로 인하여, 연속주조 공정에서 필요로 하는 후크 조직의 형태에 대한 정확한 데이터를 도출할 수 없는 문제가 있었다.
따라서, 전술한 문제를 해결하기 위해서, 금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 금속조직의 현출시점을 신속 정확하게 포착할 수 있는 금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치는 현출액이 제공되는 용기유닛, 상기 용기유닛에 구비되며, 금속 시편이 제공되는 클램핑유닛 및 상기 용기유닛에 구비되며, 상기 현출액의 투명도 측정을 매개로, 적어도 상기 현출액에 의해 부식되는 상기 금속 시편에서 관찰 대상 금속조직이 현출된 시점을 파악토록 제공되는 현출감지유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 현출감지유닛은, 상기 용기유닛의 일측 벽부에 결합되는 표식판 및 상기 표식판과의 사이에 현출액이 구비도록 상기 표식판과 대면하는 상기 용기유닛의 타측 벽부에 결합되어 상기 현출액의 투명도를 감지하는 식별카메라를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 표식판 및 식별카메라는 상기 용기유닛의 외벽부에 결합되며, 상기 용기유닛은 투명한 재질의 소재로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 현출감지유닛은, 상기 용기유닛의 상부에 구비되며, 상기 현출액을 향하여 빛을 조사하는 조명부 및 상기 용기유닛의 하부에 구비되며, 상기 현출액과 반응하여 상기 금속 시편에서 생성되는 부산물이 낙하되어 안착되고, 상기 부산물이 안착되는 면은 거울로 형성되는 반사포집부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 반사포집부는, 일단부가 상기 용기유닛의 하부 바닥에 결합되는 로드셀 및 상기 로드셀의 타단부에 결합되며, 상기 부산물이 안착되는 일면이 거울로 형성되는 안착판을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 클램핑유닛은, 상기 금속 시편을 고정하는 클램핑부 및 상기 용기유닛에 결합되며, 상기 클램핑부와 연결되어, 상기 금속 시편의 방향을 상기 용기유닛의 바닥을 향하게 회전 조정하는 회전모터부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 클램핑유닛은, 상기 회전모터부와 상기 클램핑부를 연결하게 구비되며, 상기 클램핑부를 일측으로 편중되게 위치시키도록, 절곡된 부분을 포함하는 연결프레임부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 현출감지유닛은, 상기 용기유닛에 결합되어 상기 현출액의 투명도를 감지하는 포토센서를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속조직 현출시점 판단방법은 현출액이 구비된 용기유닛 내부의 초기 투명도를 측정하는 제로셋팅단계, 상기 용기유닛 내부로 금속 시편을 투입하는 시편제공단계 및 상기 현출액과 금속 시편의 반응으로 상기 금속 시편의 부산물이 생성되는 상기 용기유닛 내부의 상기 현출액의 투명도를 측정하고, 상기 제로셋팅단계에서 측정된 투명도와 비교하여 금속조직의 현출시점을 파악하는 현출감지단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속조직 현출시점 판단방법의 상기 현출감지단계는, 상기 용기유닛 내부로 빛을 조사하는 광조사단계, 상기 용기유닛 내부로 조사된 빛을 감지하는 광감지단계 및 상기 제로셋팅단계에서 초기 투명도를 측정하기 위해 감지한 조도와 상기 광감지단계에서 감지한 조도를 비교하여 금속조직의 현출시점을 판단하는 현출판단단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속조직 현출시점 판단방법의 상기 광조사단계는, 상기 현출액과 반응하는 상기 금속 시편의 반응속도에 비례하여 상기 용기유닛 내부로 조사하는 빛의 세기를 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속조직 현출시점 판단방법의 상기 현출액은 95 ~100℃로 유지된, 피크린산(C6H3N3O7)과 증류수를 1:1로 혼합한 용액을 사용하며, 상기 금속조직은 연속주조로 생산된 주편에 형성되는 오실레이션 마크인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법은 작업자의 경험 및 육감에 의지하여 현출 시점을 포착하던 기존 방식의 한계를 극복하여, 후크 조직의 현출 시점을 신속 정확하게 포착할 수 있는 이점이 있다.
이에 의해, 후크 조직의 현출 시점 판단의 하자를 방지하고, 연속주조 공정에서 필요로 하는 후크 조직의 형태에 대한 정확한 데이터를 도출할 수 있는 이점을 가질 수 있게 된다.
도 1은 연속주조공정에서 후크 조직이 형성되는 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 "A"부분이 주편으로 형성된 후의 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 금속조직 현출감지장치를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 금속조직 현출감지장치에서 포토센서를 포함하는 실시예를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 금속조직 현출시점 판단방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 연속주조공정에서 후크조직(h)이 형성되는 상태를 도시한 도면으로서, 이를 참조하면, 토출구에서 아르곤(Ar) 등의 가스와 함께 토출되는 용강(ms)은 화살표로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향과 하측을 향한 방향으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.
주형(M) 내부의 상부에는 파우더 공급기로부터 공급된 플럭스 파우더에 의해 파우더층이 형성된다. 파우더층은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(ms)의 열에 의해 소결된 층을 포함할 수 있다. 파우더층의 하측에는 파우더가 용강(ms)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층 또는 액체 유동층이 존재하게 된다. 액체 유동층은 주형(M) 내의 용강(ms)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층의 일부는 주형(M)의 벽면에서 응고되어 윤활층을 형성한다. 윤활층은 응고쉘(S)이 주형(M)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다.
응고쉘(S)의 두께는 주조 방향을 따라 진행할수록 두꺼워진다. 주형(M) 위치한 응고쉘(S)의 부분은 두께가 얇으며, 주형(M)의 오실레이션에 따라 자국(Oscillation mark)이 형성되기도 한다. 응고쉘(S)은 지지롤에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이에 의해 냉각되어 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(S)은 두꺼워지다가 일 부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(Bulging) 영역이 형성되기도 한다.
도 2는 도 1의 "A"부분이 주편으로 형성된 후의 상태를 도시한 도면으로서, 이를 참조하면, 일반적으로 주형(M)과 용강(ms) 내에는 가스와 게재물이 다수 혼재되어 있으며 응고쉘(S)이 형성되는 과정 중에 이러한 게재물 등이 응고쉘(S) 내에 갇히는 경우가 발생된다. 도면에 도시한 바와 같이, 응고쉘(S) 내에 가스나 게재물 등이 갇혀 형성되는 후크조직(h)이 형성된다.
구체적으로, 후크조직(h)은 계속하여 상하로 진동하는 주형(M)과 하방향에서 상방향으로 대류되는 미응고 용강(ms)이 만나면서 생성되는 조직이다. 주형(M)과 근접한 부분의 용강(ms)은 내측에 위치한 용강(ms)보다 냉각되는 속도가 빠르기 때문에 주형(M)이 상하로 진동하면서 이와 같은 주형(M) 근접부에 형성된 응고쉘(S)이 주형(M) 내측에서 대류하던 미응고 용강(ms)과 만나 충돌하는 경우 두 상의 충돌 부분에 도면과 같이 튀어나온 부분이 형성된다.
이와 같이 튀어나온 부분에 가스나 게재물이 계속하여 걸리면서 축적되고 응고되면서 후크 형상의 조직히 형성되고, 이러한 부분을 후크조직(h)이라 부른다. 이러한 후크조직(h)은 연속주조 이후 압연공정 등에서 강판의 표면결함을 발생시킬 가능성이 높다. 이와 같은 후크조직(h)은 모든 강에서 발생할 수 있으나, 특히 강 내 탄소함량이 매우 낮은 극저탄소강의 경우 다른 강종에 비해 빈번하게 발생할 수 있으므로 후크조직(h)의 분석이 필요하다.
이와 같은 후크조직(h) 등의 금속 조직을 현출시켜 관찰하기 위해서는, 후크조직(h) 등의 현출 시점을 신속 정확하게 포착하여 시편을 현출액(l)에서 이탈시킬 필요가 있다.
이를 위해, 본 발명은 금속 시편(P) 분석을 위한 금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법을 제시한 것으로, 작업자의 경험 및 육감에 의지하여 후크조직(h) 등의 금속 조직의 현출 시점을 포착하던 기존 방식의 한계를 극복하여, 후크조직(h)의 현출 시점을 신속 정확하게 포착할 수 있으며, 이에 의해 후크조직(h)의 현출 시점 판단의 하자를 방지하고, 연속주조 공정에서 필요로 하는 후크조직(h)의 형태에 대한 정확한 데이터를 도출할 수 있다.
구체적으로, 도 3은 본 발명의 금속조직 현출감지장치를 도시한 정면도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치는 현출액(l)이 제공되는 용기유닛(10), 상기 용기유닛(10)에 구비되며, 금속 시편(P)이 제공되는 클램핑유닛(20) 및 상기 용기유닛(10)에 구비되며, 상기 현출액(l)의 투명도 측정을 매개로, 적어도 상기 현출액(l)에 의해 부식되는 상기 금속 시편(P)에서 관찰 대상 금속조직이 현출된 시점을 파악토록 제공되는 현출감지유닛(30)을 포함할 수 있다.
상기 용기유닛(10)은 금속조직 현출감지장치의 바디역할을 하는 부분으로, 상기 클램핑유닛(20), 현출감지유닛(30) 등이 구비된다.
특히, 상기 용기유닛(10)에는 현출액(l)이 제공됨으로서, 상기 클램핑유닛(20)에 제공되는 금속 시편(P)에 대한 에칭(etching)을 수행할 수 있게 한다.
이를 위해, 상기 용기유닛(10)은 내부에 현출액(l)을 담을 수 있는 내부 중공히 형성된 통 모양의 부재로 구비될 수 있다.
더하여, 상기 용기유닛(10)은 상기 현출감지유닛(30)의 식별카메라(32), 표식판(31), 포토센서(35) 등이 상기 용기유닛(10)의 외벽에 구비되는 경우에는 상기 용기유닛(10)은 유리소재 등 투명한 재질의 소재로 구비되어 상기 용기유닛(10) 내부에 구비된 현출액(l)의 투명도를 감지할 수 있게 된다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 표식판(31) 및 식별카메라(32)는 상기 용기유닛(10)의 외벽부에 결합되면, 상기 용기유닛(10)은 투명한 재질의 소재로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 현출액(l)은 95 ~100℃로 유지된, 피크린산(C6H3N3O7)과 증류수를 1:1로 혼합한 용액을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 현출액(l)에 의해서 현출되는 금속 조직은 전술한 연속주조 공정에서 형성되는 오실레이션 마크인 후크조직(h)일 수 있다.
상기 클램핑유닛(20)은 상기 금속 시편(P)을 상기 현출액(l)에 침지시키는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 클램핑유닛(20)은 클램핑부(21), 회전모터부(22), 연결프레임부(23) 등을 제공할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 클램핑유닛(20)은, 상기 금속 시편(P)을 고정하는 클램핑부(21) 및 상기 용기유닛(10)에 결합되며, 상기 클램핑부(21)와 연결되어, 상기 금속 시편(P)의 방향을 상기 용기유닛(10)의 바닥을 향하게 회전 조정하는 회전모터부(22)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 클램핑유닛(20)은, 상기 회전모터부(22)와 상기 클램핑부(21)를 연결하게 구비되며, 상기 클램핑부(21)를 일측으로 편중되게 위치시키도록, 절곡된 부분을 포함하는 연결프레임부(23)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 클램핑부(21)는 상기 금속 시편(P)을 고정하는 구조로 제공될 수 있으며, 상기 금속 시편(P)의 측면을 잡을 수 있는 구조로 제공될 수 있다. 일례로, 상기 클램핑부(21)는 한 쌍의 핑거로 형성되고, 한 쌍의 핑거는 서로 힌지 결합되어 상기 금속 시편(P)을 향하여 오므릴 수 있게 작동된다.오므리는 힘은 수축 스프링을 한 쌍의 핑거 사이에 구비하거나, 구동실린더를 상기 한 쌍의 핑거 사이에 구비시켜 작동시킬 수 있다.
상기 회전모터부(22)는 상기 클램핑부(21)와 연결되어 상기 클램핑부(21)를 상기 용기유닛(10)의 내부로 이동시키거나, 상기 용기유닛(10)의 내부에서 외부로 이탈시키는 구동력을 제공하게 된다.
상기 연결프레임부(23)는 상기 클램핑부(21)가 결합되며, 상기 회전모터부(22)와 연계되어 상기 클램핑부(21)를 이동시키는 역할을 하게 된다. 다시 말해, 상기 회전모터부(22)의 회전구동력이 상기 연결프레임부(23)로 전달되면, 상기 연결프레임부(23)가 회전하여 상기 클램핑부(21)를 이동시키게 구성된 것이다.
특히, 상기 회전모터부(22)에 의한 회전구동력에 의해서 상기 클램핑부(21)를 사이 용기유닛(10)의 내부 또는 외부로 이동시키기 위해서, 상기 연결프레임부(23)는 상기 클램핑부(21)를 일측에 편중되게 구비하도록 절곡 부분을 포함할 수 있다. 일례로 도 3에 제시된 바와 같이, 상기 양단부가 서로 반대 방향으로 연장된 형상('ㄱ' 형상과 'ㄴ' 형상이 수직한 부분을 공유하는 형상)으로 상기 연결프레임부(23)를 구비할 수 있는 것이다.
이와 같이, 상기 연결프레임부(23)를 매개로 상기 클램핑부(21)가 일측으로 편중되게 구비됨으로서, 상기 회전모터부(22)가 회전시키는 회전 정도에 따라서 상기 클램핑부(21)에 고정된 금속 시편(P)을 상기 용기유닛(10)에 제공된 현출액(l) 내부로 이동시키거나 상기 현출액(l)에서 이탈시키게 구동시킬 수 있게 된다.
이에 의해서, 상기 현출감지유닛(30)이 후크조직(h) 등의 관찰 대상 금속조직의 현출 시점을 포착하면, 즉시 상기 클램핑유닛(20)이 상기 금속 시편(P)을 상기 현출액(l)에서 이탈시킴으로서, 관찰 대상 금속조직의 현출 후에 과에칭(over-eching)되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 현출감지유닛(30)은 상기 금속 시편(P)이 상기 현출액(l)에 침지된 후에, 후크조직(h) 등의 관찰하려는 금속조직의 현출시점을 감지하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 현출감지유닛(30)은 상기 현출액(l)의 투명도를 측정하여 상기 금속조직의 현출시점을 감지하게 된다. 다시 말해, 상기 금속 시편(P)이 상기 현출액(l)에 의해서 에칭되면서 부산물이 형성되게 되며, 이러한 부산물은 상기 현출액(l)의 투명도를 감소시키기 때문에, 이러한 점을 이용하여 상기 금속 시편(P)의 에칭 정도를 판단하여 상기 금속 시편(P)에서 금속조직이 현출된 시점을 포착하게 되는 것이다.
이를 위해서, 상기 현출감지유닛(30)은 제1실시예로서, 표식판(31), 식별카메라(32)를 구비할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 현출감지유닛(30)은, 상기 용기유닛(10)의 일측 벽부에 결합되는 표식판(31) 및 상기 표식판(31)과의 사이에 현출액(l)이 구비도록 상기 표식판(31)과 대면하는 상기 용기유닛(10)의 타측 벽부에 결합되어 상기 현출액(l)의 투명도를 감지하는 식별카메라(32)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표식판(31)과 상기 식별카메라(32)로 상기 현출액(l)의 투명도를 감지하는 것은, 상기 식별카메라(32)가 상기 표식판(31)을 식별할 수 있는 정도에 따라서 판단하게 된다.
일례로, 상기 표식판(31)에 폰트크기 약 8 정도로서 시력이 약 0.5 가 되는 사람이 식별할 수 있는 표식이 제공되고, 상기 식별카메라(32)가 상기 표식판(31)에 있는 표식을 식별할 수 없는 정도로 상기 현출액(l)이 혼탁해지면(투명도 약 50%) 관찰 대상 금속조직이 현출된 것으로 판단하여, 상기 금속조직의 현출시점을 감지하게 된다.
더하여, 상기 현출감지유닛(30)에 의한 금속조직 현출시점의 감지를 좀 더 정확하게 하기 위해서, 상기 현출감지유닛(30)은 조명부(33), 반사포집부(34)를 더 포함할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 현출감지유닛(30)은, 상기 용기유닛(10)의 상부에 구비되며, 상기 현출액(l)을 향하여 빛을 조사하는 조명부(33) 및 상기 용기유닛(10)의 하부에 구비되며, 상기 현출액(l)과 반응하여 상기 금속 시편(P)에서 생성되는 부산물이 낙하되어 안착되고, 상기 부산물이 안착되는 면(34c)은 거울로 형성되는 반사포집부(34)를 포함할 수 있다.
이는 상기 현출감지유닛(30)이 상기 금속 시편(P)이 에칭되면서 형성되는 부산물을 이용하여 투명도를 감지하는데, 상기 부산물이 상기 현출액(l) 내부에 항상 부유하는 것이 아니라 상기 용기유닛(10) 바닥에 침지되기 때문에, 이러한 점을 이용하여 상기 금속조직의 현출시점을 좀 더 정확하게 감지하기 위함이다.
즉, 상기 반사포집부(34)는 상기 용기유닛(10)의 하부에 구비되어 상기 부산물이 안착되게 구성되고, 상기 부산물이 안착되는 상기 반사포집부(34)의 일면(34c)은 거울로 제공됨으로서, 상기 부산물의 형성량이 증가할수록 용기유닛(10) 내부의 밝기를 어둡게 하여 상기 현출액(l)의 투명도를 감소시키는 효과를 증대시키는 것이다.
이를 위해서, 상기 조명부(33)가 상기 반사포집부(34)가 구비된 상기 현출액(l)을 향하여 빛을 조사하게 구비되는 것이며, 상기 조명부(33)가 조사한 빛이 상기 반사포집부(34)의 거울면(34c)에 반사됨으로서 상기 용기유닛(10) 내부의 밝기를 높일 수 있다.
더하여, 상기 금속조직의 현출시점을 더욱 정확하게 감지하기 위해서, 상기 반사포집부(34)는 로드셀(34a), 안착판(34b)을 제공할 수 있다. 즉, 상기 로드셀(34a)로 침지된 상기 부산물의 질량을 감지하여 상기 금속 시편(P)의 에칭 정도를 판단함으로서, 상기 금속조직의 현출시점을 더욱 정확하게 감지할 수 있는 것이다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 반사포집부(34)는, 일단부가 상기 용기유닛(10)의 하부 바닥에 결합되는 로드셀(34a) 및 상기 로드셀(34a)의 타단부에 결합되며, 상기 부산물이 안착되는 일면(34c)이 거울로 형성되는 안착판(34b)을 포함할 수 있다.
상기 현출감지유닛(30)의 제2실시예는 상기 표식판(31), 식별카메라(32) 대신 포토센서(35)를 구비할 수 있다. 이는 도 4에 도시되어 있다.
즉, 도 4는 본 발명의 금속조직 현출감지장치에서 포토센서(35)를 포함하는 실시예를 도시한 정면도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속조직 현출감지장치의 상기 현출감지유닛(30)은, 상기 용기유닛(10)에 결합되어 상기 현출액(l)의 투명도를 감지하는 포토센서(35)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 포토센서(35)는 상기 현출액(l)을 가로지르는 방향의 빛을 감지하여 상기 용기유닛(10) 내부의 상기 현출액(l)의 투명도를 측정함으로서, 상기 금속조직의 현출시점을 감지하게 된다.
일례로, 상기 포토센서(35)는 포토커플러 등의 투과형 포토 센서(transmission photosensor)일 수 있으며, 이러한 투과형 포토 센서는 발광소자와 수광소자를 대향시켜 공간을 두고 일체화하고, 투과광을 검지하는 복합형식의 센서로서, 발광소자로서는 GaAs, GaAsP 등의 LED, 네온관, 텅스텐 램프, 수광소자로서는 포토다이오드, 포토트랜지스터, CdS셀 등을 사용할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예인 금속조직 현출감지장치 등을 이용하여 금속조직의 현출시점을 판단하는 방법을 도 5를 참조하여 아래에서 설명한다.
즉, 도 5는 본 발명의 금속조직 현출시점 판단방법을 나타낸 흐름도로서, 이를 참조하면,
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속조직 현출시점 판단방법은 현출액(l)이 구비된 용기유닛(10) 내부의 초기 투명도를 측정하는 제로셋팅단계, 상기 용기유닛(10) 내부로 금속 시편(P)을 투입하는 시편제공단계 및 상기 현출액(l)과 금속 시편(P)의 반응으로 상기 금속 시편(P)의 부산물이 생성되는 상기 용기유닛(10) 내부의 상기 현출액의 투명도를 측정하고, 상기 제로셋팅단계에서 측정된 투명도와 비교하여 금속조직의 현출시점을 파악하는 현출감지단계를 포함할 수 있다.
기본적으로, 금속조직 현출시점 판단방법은 금속 시편(P)을 제공하기 전의 현출액(l) 내부의 투명도를 감지하는 제로셋팅단계를 수행해야 한다.
즉, 상기 현출액(l) 내부에서 상기 금속 시편(P)의 부식에 의해서 형성되는 부산물의 형성 정도를 비교하여 금속조직의 현출시점을 판단하기 위해서는, 상기 부산물이 형성되지 않은 경우의 비교 대상 데이터가 필요하기 때문이다.
이후에, 상기 용기유닛(10) 내부에 금속 시편(P)을 제공하여 에칭 작업을 수행하게 되는 시편제공단계를 수행하게 된다.
마지막으로 상기 금속 시편(P)의 부식에 따라서 부산물이 형성되어 상기 현출액(l)의 투명도가 감소하는 정도를 감지하여 상기 금속조직의 현출시점을 판단하는 현출감지단계를 수행하게 된다.
여기서, 상기 현출감지단계가 상기 금속조직의 현출시점을 판단하는 것은 상기 제로셋팅단계에서 감지한 현출액(l)의 투명도와 비교하여 상기 부산물의 형성정도로 판단하게 된다.
특히, 상기 부산물의 형성정도에 따른 상기 금속조직의 현출시점과의 상관 관계는 시행착오법에 의한 사전 데이터를 이용하여 판단하게 된다.
일례로, 상기 현출액(l)을 95 ~100℃로 유지된, 피크린산(C6H3N3O7)과 증류수를 1:1로 혼합한 용액을 사용하며, 상기 금속조직은 연속주조로 생산된 주편에 형성되는 오실레이션 마크 중 하나인 후크조직(h)인 경우에, 상기 현출액(l)의 투명도가 50% 감소하면 상기 후크조직(h)이 현출한 것으로 판단하게 된다.
상기 현출감지단계를 좀 더 세부적인 단계로 구별하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속조직 현출시점 판단방법의 상기 현출감지단계는, 상기 용기유닛(10) 내부로 빛을 조사하는 광조사단계, 상기 용기유닛(10) 내부로 조사된 빛을 감지하는 광감지단계 및 상기 제로셋팅단계에서 초기 투명도를 측정하기 위해 감지한 조도와 상기 광감지단계에서 감지한 조도를 비교하여 금속조직의 현출시점을 판단하는 현출판단단계를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속조직 현출시점 판단방법의 상기 광조사단계는, 상기 현출액(l)과 반응하는 상기 금속 시편(P)의 반응속도에 비례하여 상기 용기유닛(10) 내부로 조사하는 빛의 세기를 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
다시 말해, 상기 현출액(l)과의 반응 속도가 비교적 빠른 금속 시편(P)의 경우에는 상기 광조사단계에서의 빛의 밝기를 좀 더 밝게 제공함으로서, 상기 현출액(l) 내부의 투명도 감지률을 더욱 세밀하게 수행할 수 있어, 상기 금속조직 현출시점 판단을 더욱 정확하게 하게 수행되는 것이다.
일례로, 부산물의 유동을 관찰하기 쉬운 극저강 또는 합금철 무 첨가강을 금속 시편(P)으로 사용하는 경우(표준 모드)보다, 부산물의 생성 속도가 빠른 고탄소강 또는 고합금강에 대하여는 상기 표준 모드보다 빛의 밝기를 약 2배 정도 더 밝게 제공(고속 모드)함으로 금속조직의 현출시점을 더욱 정확하게 포착할 수 있는 것이다.
10: 용기유닛 20: 클램핑유닛
21: 클램핑부 22: 회전모터부
23: 연결프레임부 30: 현출감지유닛
31: 표식판 32: 식별카메라
33: 조명부 34: 반사포집부
35: 포토센서

Claims (12)

  1. 현출액이 제공되는 용기유닛;
    상기 용기유닛에 구비되며, 금속 시편이 제공되는 클램핑유닛; 및
    상기 용기유닛에 구비되며, 상기 현출액의 투명도를 측정을 매개로, 적어도 상기 현출액에 의해 부식되는 상기 금속 시편에서 관찰 대상 금속조직이 현출된 시점을 파악토록 제공되는 현출감지유닛;
    을 포함하며,
    상기 현출감지유닛은,
    상기 용기유닛의 일측 벽부에 결합되는 표식판; 및
    상기 표식판과의 사이에 현출액이 구비되도록 상기 표식판과 대면하는 상기 용기유닛의 타측 벽부에 결합되어 상기 현출액의 투명도를 감지하는 식별카메라;
    를 포함하고,
    상기 현출감지유닛은,
    상기 용기유닛의 상부에 구비되며, 상기 현출액을 향하여 빛을 조사하는 조명부; 및
    상기 용기유닛의 하부에 구비되며, 상기 현출액과 반응하여 상기 금속 시편에서 생성되는 부산물이 낙하되어 안착되고, 상기 부산물이 안착되는 면은 거울로 형성되는 반사포집부;
    를 포함하는 금속조직 현출감지장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표식판 및 식별카메라는 상기 용기유닛의 외벽부에 결합되며, 상기 용기유닛은 투명한 재질의 소재로 형성되는 금속조직 현출감지장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사포집부는,
    일단부가 상기 용기유닛의 하부 바닥에 결합되는 로드셀; 및
    상기 로드셀의 타단부에 결합되며, 상기 부산물이 안착되는 일면이 거울로 형성되는 안착판;
    을 포함하는 금속조직 현출감지장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 클램핑유닛은,
    상기 금속 시편을 고정하는 클램핑부; 및
    상기 용기유닛에 결합되며, 상기 클램핑부와 연결되어, 상기 금속 시편의 방향을 상기 용기유닛의 바닥을 향하게 회전 조정하는 회전모터부;
    를 포함하는 금속조직 현출감지장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 클램핑유닛은,
    상기 회전모터부와 상기 클램핑부를 연결하게 구비되며, 상기 클램핑부를 일측으로 편중되게 위치시키도록, 절곡된 부분을 포함하는 연결프레임부;
    를 포함하는 금속조직 현출감지장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 현출감지유닛은,
    상기 용기유닛에 결합되어 상기 현출액의 투명도를 감지하는 포토센서;
    를 포함하는 금속조직 현출감지장치.
  9. 삭제
  10. 현출액이 구비된 용기유닛 내부의 초기 투명도를 측정하는 제로셋팅단계;
    상기 용기유닛 내부로 금속 시편을 투입하는 시편제공단계; 및
    상기 현출액과 금속 시편의 반응으로 상기 금속 시편의 부산물이 생성되는 상기 용기유닛 내부의 상기 현출액의 투명도를 측정하고, 상기 제로셋팅단계에서 측정된 투명도와 비교하여 금속조직의 현출시점을 파악하는 현출감지단계;
    를 포함하며,
    상기 현출감지단계는,
    상기 용기유닛 내부로 빛을 조사하는 광조사단계;
    상기 용기유닛 내부로 조사된 빛을 감지하는 광감지단계; 및
    상기 제로셋팅단계에서 초기 투명도를 측정하기 위해 감지한 조도와 상기 광감지단계에서 감지한 조도를 비교하여 금속조직의 현출시점을 판단하는 현출판단단계;
    를 포함하는 금속조직 현출시점 판단방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광조사단계는,
    상기 현출액과 반응하는 상기 금속 시편의 반응속도에 비례하여 상기 용기유닛 내부로 조사하는 빛의 세기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 금속조직 현출시점 판단방법.
  12. 현출액이 구비된 용기유닛 내부의 초기 투명도를 측정하는 제로셋팅단계;
    상기 용기유닛 내부로 금속 시편을 투입하는 시편제공단계; 및
    상기 현출액과 금속 시편의 반응으로 상기 금속 시편의 부산물이 생성되는 상기 용기유닛 내부의 상기 현출액의 투명도를 측정하고, 상기 제로셋팅단계에서 측정된 투명도와 비교하여 금속조직의 현출시점을 파악하는 현출감지단계;
    를 포함하며,
    상기 현출액은 95 ~100℃로 유지된, 피크린산(C6H3N3O7)과 증류수를 1:1로 혼합한 용액을 사용하며,
    상기 금속조직은 연속주조로 생산된 주편에 형성되는 오실레이션 마크인 것을 특징으로 하는 금속조직 현출시점 판단방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010127759A (ja) 2008-11-27 2010-06-10 Nippon Steel Corp 鋼の凝固組織検出方法

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