KR102116622B1

KR102116622B1 - 주행하는 강 기재상에 산화물의 층의 특성화 단계를 포함하는 강 제품의 제조 방법

Info

Publication number: KR102116622B1
Application number: KR1020187008509A
Authority: KR
Inventors: 가브리엘 프리쿠; 다비 그리제
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2020-05-29
Also published as: US10859370B2; MX2018003876A; WO2017056061A1; RU2018111197A3; CN108139333B; JP6695965B2; RU2018111197A; US20180283849A1; JP2018529965A; CA2999801C; JP2020098214A; RU2702818C2; CA2999801A1; KR20180048794A; CN108139333A; AU2016333018A1; WO2017055895A1; UA121996C2; ZA201801681B; EP3356803A1

Abstract

주행하는 강 기재 (21) 상에 존재하는 산화물의 층 (22) 의 특성화 단계를 포함하는 강 제품의 제조 방법으로서, 상기 특성화 단계는,
- 산화물의 층을 포함하고 산화물 표면을 규정하는 상기 강 기재의 일부를 제공하는 단계,
- 집광된 광의 일부 (Lr_λ,M) 의 강도를 각각 나타내는 강도값들 (I_λ,M) 을 얻기 위해 초분광 카메라 (20) 를 사용하여 상기 산화물 표면으로부터 광 (Lr) 을 집광하는 단계로서, 각각의 상기 일부는 상기 산화물 표면상에 위치된 복수의 지점들 (M) 중 하나로부터 각각 집광되고 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 로부터 파장 (λ) 을 각각 가지는, 상기 광 (Lr) 을 집광하는 단계,
- 얻어진 강도값들을 기준 산화물에 대해 얻어진 기준 강도값들과 비교하는 단계, 및
- 상기 산화물의 층에서 상기 기준 산화물의 양을 계산하는 단계를 포함한다.

Description

주행하는 강 기재상에 산화물의 층의 특성화 단계를 포함하는 강 제품의 제조 방법

본 발명은 강 기재상에 존재하는 산화물의 층의 특성화 단계를 포함하는 강 제품의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 층에 의해 형성된 산화물 표면으로부터 광을 집광하는 단계, 및 상기 층의 조성 및 선택적으로 상기 층의 두께를 얻기 위해 집광된 상기 광을 사용하는 단계를 포함한다.

본원은 또한 예를 들어 아연도금 처리의 관점에서, 상기 방법을 수행하도록 된 디바이스를 포함하는, 강 스트립과 같은 철 합금 스트립의 표면을 처리하기 위한 설비 (installation) 에 관한 것이다.

이러한 산화물의 층의 두께는, 예를 들어 10 ~ 수백 나노미터의 범위이다.

소둔 단계 동안, 예를 들어 아연도금에 의한 코팅 이전에 강 스트립의 가열은, 통상적으로 직접 점화식 소둔로 또는 복사관 소둔로에서 실시한다. 하지만, 스트립을 가열하기 위해 상기 노들을 사용하는 것은, 스트립의 표면들에 산화물들의 형성을 유도할 수 있고, 이 산화물들은 통상적으로 코팅 전에 추가의 산세 (pickling) 및/또는 쇼트 블라스팅 (shot blasting) 단계들에 의해 제거된다. 그렇지 않으면, 강 시트 표면상에 도포될 액체 금속의 습윤성 (wettability) 이 너무 낮아질 수 있어서, 강 표면에서 배어 스팟들 (bare spots) 을 유도한다.

이러한 단점은, 스트립 조성이 Si, Mn, Al, Cr, B, P 등과 같은 상당량의 용이하게 산화되는 원소들을 포함할 때 특히 성립된다.

이러한 단점이 발생할 수 있는 함량들은, 이러한 원소들이 단독으로 취해진다면, 약 0.5 중량% Si, Mn, Al, P 및 Cr, 그리고 5 ppm B 이다. 하지만, 이러한 한계들은 이러한 원소들 중 여러 개가 강에 존재하면 현저히 더 낮아질 수 있다. 예를 들어, 0.2% Mn, 0.02% Si 및 5 ppm B 를 가진 침입형-프리 베이크-경화 강 (interstitial-free bake-hardenable steel) 은, 스트립 표면까지 급속 확산되고 그리고 연속막들로서 Mn 및 Si 산화물 침전물을 형성하는 B 의 존재로 인해, 이러한 습식 문제들을 이미 겪게 될 수 있다.

일반적으로 말하면, 액체 금속에 의한 이러한 열악한 습식 위험은 또한 모든 고강도 강들에서 성립되는데, 이러한 고강도 강들은 이중상 강들, TRIP (TRansformation Induced Plasticity) 강들, TWIP (TWining-Induced Plasticity) 강들, 전기강들 등과 같이, 상기 원소들 중 적어도 하나를 포함하기 때문이다. 이중상 강들에 대하여, Mn 의 양은 일반적으로 1 중량% 보다 낮은 양의 Cr, Si 또는 Al 이외에, 일반적으로 3 중량% 미만이다. TRIP 강들에 대하여, Mn 양은 일반적으로 최대 2 중량% Si 또는 Al 와 관련된 2 중량% 미만이다. TWIP 강에 대하여, Mn 양은 Al 또는 Si (최대 3 중량%) 와 관련된 25 중량% 만큼 높을 수 있다.

특히 대량의 (최대 10 중량%) Al 및/또는 Si 를 포함하는 저밀도의 강들 뿐만 아니라 예를 들어 열 처리들용 고 Cr 스테인리스강들은 또한 이러한 현상에 민감하다.

결과적으로, 강 스트립상의 산화물의 층의 검출 및 식별은 중요한 문제이다. 요즘, 철 기재의 표면에 존재하는 산화물의 유형을 결정하는 가장 일반적으로 사용되는 기술은 적외선 분광법, 보다 자세하게는 IRRAS (Infrared Reflection Absorption Spectrometry) 이다. 이는 비파괴적인 장점이 있다.

이러한 기술에 의하여, 산화물의 층의 두께를 또한 평가할 수 있다. 하지만, 층의 두께를 결정하기 위한 바람직한 비파괴적인 광학 기술은 나노미터 타원계측법 (ellipsometry) 이다.

유감스럽게도, 적외선 분광법과 타원계측법 둘 다는 초에서 분까지의 범위의 비교적 긴 획득 시간을 필요로 하고, 이는 생산 설비에서 온라인으로 이를 구현할 수 없다.

더욱이 일반적으로 알려진 기술 대부분에서는 소둔로 내부의 제품과 같은 고온 제품 또는 산세 라인의 출구에 있는 제품과 같은 냉간 제품에서 작동하지 않도록 한다.

본원의 목적은 전술한 쟁점들 중 적어도 일부를 해결하거나 감소시키는, 특히 더 빠르며 생산 설비에서 온라인으로 구현될 수 있는 강 기재상에 존재하는 산화물의 층의 특성화 방법을 제공한다.

이를 위해, 주행하는 강 기재상에 형성된 산화물의 층의 특성화 단계를 포함하는 강 제품의 제조 방법으로서, 상기 특성화 단계는:

- 산화물의 층을 포함하고 산화물 표면을 규정하는 상기 강 기재의 일부를 제공하는 단계,

- 집광된 광 (Lr) 의 일부 (Lr_λ,M) 의 강도를 각각 나타내는 강도값들 (I_λ,M) 을 얻기 위해 초분광 카메라를 사용하여 상기 산화물 표면으로부터 광 (Lr) 을 집광하는 단계로서, 각각의 상기 일부 (Lr_λ,M) 는 상기 산화물 표면상에 위치된 복수의 지점들 (M) 중 하나로부터 각각 집광되고 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 로부터 파장 (λ) 을 각각 가지는, 상기 광 (Lr) 을 집광하는 단계,

- 얻어진 강도값들 (I_λ,M) 을 기준 산화물에 대해 얻어진 기준 강도값들 (R_λ,M) 과 비교하는 단계, 및

- 상기 산화물의 층에서 상기 기준 산화물의 양을 계산하는 단계를 포함한다.

다른 실시형태들에서, 상기 방법은 이하의 특징들 중 하나 또는 여러 개, 단독으로 또는 어떠한 기술적으로 가능한 조합을 포함한다:

- 상기 기준 산화물의 양을 계산하는 단계는 다음의 하위 단계들:

- 상기 기준 강도값들 (R_λ,M) 을 사용하여 기준 흡광도 값들 (OA_λ,M) 을 계산하는 단계,

- 상기 강도값들 (I_λ,M) 을 사용하여 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 계산하는 단계를 포함하고;

- 상기 기준 흡광도 값들 (OA_λ,M) 및 상기 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 계산하는 단계는, 상기 기준 흡광도 값들 (OA_λ,M) 및 상기 흡광도 값들 (A_λ,M) 을

및

로서 각각 나타내는 단계를 포함하고, D_λ,M 는 상기 초분광 카메라 (20) 의 노이즈를 나타내고, R_λ,M 는 상기 기준 강도값들 (R_λ,M) 을 나타내고, I_λ,M 는 상기 강도값들을 나타내며, W_λ,M 는 백색값을 나타내며;

- 상기 방법은 상기 초분광 카메라 (20) 의 노이즈 (D_λ,M) 및 상기 백색값 (W_λ,M) 을 결정하기 위한 교정 단계 (calibration step) 를 포함하고;

- 상기 기준 산화물의 양을 계산하는 단계는 기준선 (baseline) 보정 단계를 포함하며;

- 상기 방법은:

- 곡선 아래에 위치된 영역의 표면을 나타내는 파라미터 (B) 를 계산하는 단계로서, 상기 곡선은 상기 흡광도 값들 (A_λ,M) 대 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 을 플롯팅함으로써 얻어지는, 상기 파라미터 (B) 를 계산하는 단계, 및

- 상기 산화물의 층의 두께 (E) 를 계산하는 단계로서, 상기 두께 (E) 는 적어도 상기 파라미터 (B) 의 함수로서 얻어지는, 상기 산화물의 층 (22) 의 두께 (E) 를 계산하는 단계를 포함하고;

- 상기 함수는 선형이고;

- 전술한 방법은, 복수의 기준 산화물 샘플들을 사용하여 상기 기준 산화물들 중 적어도 하나에 대한 상기 함수를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 기준 산화물 샘플들은 각각 상기 강으로 제조된 기재 및 상기 기재에 증착된 상기 적어도 하나의 기준 산화물의 층을 포함하며, 상기 층들은 각각 복수의 두께를 가지며;

- 입사광 (Li) 은 산화물 표면에 수직한 방향 (D) 에 대하여 각 (α) 을 규정하고, 상기 각 (α) 은 40°~ 80°, 바람직하게는 50°~ 70°, 보다 바람직하게는 55°~ 65°이고;

- 상기 집광된 광 (Lr) 및 기준 집광된 광 (Lrr) 은 산화물 표면 및 상기 강으로 형성된 상기 표면에 의해 광의 자발적 방출에 의해 각각 얻어지며;

- 상기 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 은 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 범위의 파장을 포함하고;

- 상기 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 의 모든 파장들은 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 이며;

- 상기 기준 산화물은 SiO₂, SiO_xCH_y 및 비결정질 TiO₂ 중 하나 또는 여러 개를 포함하고;

- 상기 방법은, 상기 산화물의 층의 특성화 단계가 완료된 후에, 적어도 비교 결과를 얻기 위해 얻어진 산화물의 층의 특성을 상기 산화물의 층의 사양을 나타내는 하나 또는 여러 개의 파라미터들과 비교하는 단계; 및 비교 결과가 미리 정해진 허용 범위를 벗어나면, 상기 산화물의 층의 추가 보정하는 단계를 더 포함하며;

- 상기 방법은 산세 라인의 출구에서 수행되고;

- 상기 방법은 소둔 라인의 출구에서 수행되며;

- 추가 보정하는 단계는 강 기재의 산세이다.

강 기재의 대상 산화층은 산화물의 층의 두께 및/또는 조성에 관한 대상을 포함할 수 있고 강의 등급에 의존할 수 있다.

본원은 또한 강 기재상에 존재하는 산화물의 층을 특성화하기 위한 디바이스로서:

- 집광된 광 (Lr) 의 일부 (Lr_λ,M) 의 강도를 각각 나타내는 강도값들 (I_λ,M) 을 얻기 위해 산화물의 층을 가진 강 기재의 일부의 산화물 표면으로부터 광 (Lr) 을 집광하기 위한 초분광 카메라로서, 각각의 상기 일부 (Lr_λ,M) 는 상기 산화물 표면상에 위치된 복수의 지점들 (M) 중 하나로부터 각각 집광되고 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 로부터 파장 (λ) 을 각각 가지는, 상기 초분광 카메라,

- 얻어진 강도값들 (I_λ,M) 을 기준 산화물에 대해 얻어진 기준 강도값들 (R_λ,M) 과 비교하는 수단, 및

- 상기 산화물의 층에서 기준 산화물의 양을 계산하는 수단을 포함한다.

다른 실시형태들에서, 상기 디바이스는 이하의 특징들 중 하나 또는 여러 개, 단독으로 또는 어떠한 기술적으로 가능한 조합을 포함한다:

- 상기 디바이스는 광원을 더 포함하고, 상기 광원은 적외선을 생성하도록 되며;

- 상기 초분광 카메라는 LWIR 초분광 카메라이다.
다른 실시형태들에서, 상기 디바이스는 이하의 특징들 중 하나 또는 여러 개, 단독으로 또는 어떠한 기술적으로 가능한 조합을 포함한다:
- 상기 설비는 연속적인 아연도금 (galvanizing) 라인이고;
- 상기 설비는 산세 라인이다.

본원은 또한 전술한 바에 따른 방법을 수행하도록 된 강 스트립의 표면을 처리하는 설비로서, 전술한 바와 같은 특성화 단계를 수행하도록 된 디바이스를 포함하고, 상기 강 스트립은 강 기재 및 상기 강 기재상에 존재하는 산화물의 층을 가진다.

삭제

본원의 다른 특징들과 장점들은 첨부된 도면들을 참조하여 실시예의 방식으로 주어진 이하의 상세한 설명을 판독함으로써 명백해질 것이다.

도 1 은 강 스트립을 처리하기 위한 본원에 따른 설비의 개략도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 강 스트립상에서 본원에 따른 방법을 수행하기 위한 도 1 에 도시된 디바이스의 개략도이다.
도 3a 는 기준 산화물 샘플에 대해 본원에 따른 방법을 수행하기 위한 디바이스의 개략도이다.
도 3b 는 기준 산화물 샘플의 개략적인 확대도이다.
도 4 는 본원에 따른 방법의 일 실시형태의 주요 단계들을 도시하는 선도이다.
도 5 ~ 도 7 은 도 3 에 도시된 디바이스로 얻어진 흡광도 값과 SiO₂, SiO_xCH_y 및 비결정성 TiO₂ 의 박층을 각각 가진 3 개의 기준 산화물 샘플들을 도시하는 3 개의 그래프들로서, 또한 푸리에 변환 적외선 (Fourier Transform Infrared; FTIR) 분광계를 사용하여 동일한 샘플들로 얻어진 흡광도 값을 도시한다.
도 8 은 도 3 에 도시된 디바이스로 얻어진 여러 개의 흡수 곡선들 및 SiO₂ 의 박층을 가진 기준 산화물 샘플을 도시하는 그래프로서, 각각의 곡선은 입사광의 상이한 입사각에 대응한다.
도 9 ~ 도 11 은 도 3 에 도시된 디바이스 및 기준 산화물 샘플들을 사용하여 얻은 파라미터 대 산화물의 층의 두께를 도시하는 3 개의 그래프들로서, 산화물은 각각 SiO₂, SiO_xCH_y 및 비결정성 TiO₂ 이다.
도 12 및 도 13 은 본원에 따른 방법으로 얻어진 흡광도 곡선들을 도시하는 그래프들이다.

도 1 및 도 2 를 참조하여, 본원에 따른 설비 (1) 가 설명될 것이다. 이러한 설비 (1) 는 강 스트립 (2) 의 표면을 연속적으로 처리하기에 적합하다.

이러한 설비 (1) 는 강 스트립 (2) 의 소둔을 수행하기 위한 오븐 (3) 및 유리하게는 냉각 모듈 (4) 을 포함한다. 설비 (1) 는 또한 아연도금 모듈과 같은 코팅 모듈 (5) 을 포함하고, 여기에서 강 스트립 (2) 은 용융된 아연 또는 아연 합금의 욕 (bath; 6) 에 침지된다. 코팅 모듈 (5) 의 출구에서, 스트립 (2) 은 와이핑 모듈 (7) 및 냉각 모듈 (8) 을 통과한다.

강 스트립 (2) 은 예를 들어 전술한 유형이다. 강 스트립 (2) 은 방향 (F) 을 따라서 진행하고 유리하게는 연속적인 방식으로 설비 (1) 를 통과한다. 강 스트립 (2) 은 통상적으로 150 m/min ~ 800 m/min 의 속도를 가진다. 강 스트립 (2) 은 특히 소둔 공정 중에 표면 산화를 받게 된다. 소둔 중 또는 소둔 후에, 강 스트립 (2) 은 강 기재 (21) 및 강 기재 (21) 상에 형성된 산화물의 층 (22) 을 포함한다.

설비 (1) 는 또한 층 (22) 의 특성화를 수행하기 위한 디바이스 (10) 를 포함한다.

층 (22) 은 디바이스 (10) 로 배향된 산화물 표면 (22A) 을 규정한다.

층 (22) 은 예를 들어 10 ~ 500 나노미터 범위의 두께를 가진다.

여러 개의 실시형태들에 따라서, 디바이스 (10) 는 오븐 (3) 또는 오븐 (3) 의 출구에 위치된다 (도 1 에 도시됨). 도시되지 않은 다른 실시형태에서, 디바이스 (10) 는 산세 라인 (도시되지 않음) 의 입구 또는 출구에 위치된다.

도 2 및 도 3 을 참조하여, 본원에 따른 방법을 수행하기 위한 디바이스 (10) 가 설명된다. 디바이스 (10) 는 강 스트립 (2) (도 2) 또는 설비 (1) (도 3) 의 외부에 있는 기준 산화물 샘플들 (11) 을 온라인으로 처리하는데 유리하게 적용된다.

디바이스 (10) 는 초분광 카메라 (20), 광원 (15) 및 컴퓨터 (25) 를 포함한다. 다른 실시형태에서, 디바이스 (10) 는 광원 (15) 을 포함하지 않는다. 디바이스 (10) 가 도 3 에 도시된 바와 같이 기준 산화물 샘플들과 함께 사용되면, 샘플 유지 시스템 (12) 을 더 포함한다.

샘플 유지 시스템 (12) 은, 샘플들 (11) 을 유지하고 초분광 카메라 (20) 에 대하여 샘플들을 하나씩 도 3 에 도시된 작업 위치로 이동시키도록 한다.

두 변형예에서, 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 광원 (15) 은 유리하게는 예를 들어 니켈/크롬 실드된 전기 저항을 포함하는 적외선 광원이다. 광원 (15) 은 유리하게는 금 거울로 포커싱된다. 광원 (15) 은 입사광 (Li) 을 방향 (D) 에 대해 입사각 (α) 으로 산화물의 층 (22) 의 일부 쪽으로 배향시키는데 적합하다.

입사광 (Li) 을 수용하는 일부는 산화물 표면 (22A, 122A) 을 규정한다.

입사각 (α) 은 유리하게는 20°~ 80°, 바람직하게는 40°~ 70°, 보다 바람직하게는 55°~ 65°로 구성된다.

초분광 카메라 (20) 는 광원 (15) 에 대한 방향 (D) 의 다른 쪽의 방향 (D) 에 대하여 관찰각 (β) 으로 산화물 표면 (22A, 122A) 에 의해 반사된 집광된 광 (Lr) 을 집광하도록 하고 그리고 집광된 광 (Lr) 의 일부 (Lr_λ,M) 의 강도를 각각 나타내는 강도값 (I_λ,M) 을 생성하도록 한다.

집광된 광 (Lr) 의 각각의 일부 (Lr_λ,M) 는 산화물 표면 (22A) 상에 위치된 복수의 지점 (M) (도 2 및 도 3 에 단지 하나만 도시됨) 으로부터 각각 집광되고 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 로부터 파장 (λ) 을 각각 가진다.

강도값 (I_λ,M) 은 광을 집광하는 단일의 단계로 얻어진 산화물 표면 (22A) 의 초분광 이미지를 형성한다. 변형예 (도시되지 않음) 에 따라서, 광원 (15) 이 없고, 집광된 광 (Lr) 은, 예를 들어 강 스트립 (2) 이 350 ℃ 이상의 온도를 가지면, 산화물 표면 (22A) 에 의한 자발적인 광의 방출에 의해 얻어진다. 이러한 변형예는 "반사 모드" 와 반대로 "방출 모드" 라고 하고, 여기에서 광원이 사용된다.

유리하게는, 지점들 (M) 은, 예를 들어 수 평방 밀리미터의 표면으로 이해되어야 한다. 이 표면의 크기는 사용된 광학 수단에 따른다.

예를 들어, 디바이스 (10) 는 주로 노 외부에 배치될 수 있지만 스트립에 의해 방출된 광을 집광하기 위해 노 내부에 배치된 광섬유를 가진다. 그 후, 표면의 크기는 광섬유 직경에 따른다.

디바이스 (10) 가 노 (3) 의 내부에 위치되면, 강 스트립 (2) 의 온도는 약 800 ℃ 이다. 따라서, 강 스트립 (2) 은 광원 (15) 과 같은 광원을 필요로 하지 않고 자발적으로 광을 방출한다.

방출 모드에서, 디바이스 (10) 는 방향 (D) 에 대하여 관찰각 (β) 으로 방출된 광으로부터 집광된 광 (Lr) 을 집광하고 그리고 강도값 (I_λ,M) 을 생성하도록 된다.

"초분광" 이라는 용어는, 카메라 (20) 가 샘플들 또는 강 스트립 (2) 을 동시에 여러 가지 별개의 파장들에서 촬영하는데 적합하다. 즉, 카메라 (20) 에 의해 촬영된 각각의 화상은 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 을 포함한다.

모드 둘 다에서, 초분광 카메라 (20) 는 유리하게는 LWIR (Long Wave Infrared) 초분광 카메라, 예를 들어 Specim 1 이다.

초분광 카메라 (20) 는, 예를 들어 적어도 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 의 분광 감도를 가진다.

초분광 카메라 (20) 는 집광 광학계 및 프리즘 또는 분광계 뒤에 설치된 디지털 센서 (도시되지 않음) 를 포함한다.

예를 들어, 센서는 복수의 지점들 (M) 및 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 에 대해 각각 380*50 픽셀의 크기를 가진다.

초분광 카메라 (20) 의 프레임 속도는 예를 들어 60 Hz 이다.

반사 모드에서, 관찰각 (β) 은 유리하게는 20°~ 80°, 바람직하게는 40°~ 70°, 보다 바람직하게는 55°~ 65°로 구성된다. 유리하게는, 관찰각 (β) 은 입사각 (α) 과 대략 동일하여, 집광된 광 (Lr) 은 실제로 입사광 (Li) 의 경면 반사 (specular reflection) 에 의해 얻어진다.

복수의 지점들 (M) 은 유리하게는 스트립 폭을 따라 규칙적으로 이격되고, 예를 들어 380 지점들을 가진다.

복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 은 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 범위의 파장들을 포함한다. 유리하게는, 상기 파장들은 모두 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 로 구성된다.

복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 은 유리하게는 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 로 규칙적으로 분포된 값들, 예를 들어 30 개의 값들을 포함한다.

컴퓨터 (25) 는, 초분광 카메라 (20) 로부터 강도값들 (I_λ,M) 을 수신하고 이 강도값들을 저장하며 계산을 수행하도록 된다. 컴퓨터 (25) 는 또한 예를 들어 결과를 디스플레이하기 위한 인간-컴퓨터 상호작용을 위한 수단 (비도시) 을 가진다.

도 1 ~ 도 12 를 참조하여, 본원에 따른 방법 (200) 이 이제 설명될 것이다. 본 방법 (200) 은 강 스트립 (2) 의 표면에 형성된 산화물의 층 (22) 을 그 조성 및 선택적으로 그 두께를 식별함으로써 특성화하는 것을 목적으로 한다.

기재 및 이 기재에 증착될 코팅의 구성 강 등급에 따라서, 당업자는 요구되는 코팅 두께 또는 코팅 접착 특성들과 같은 원하는 특성들을 가진 코팅을 형성할 수 있는 산화물의 층에 대한 사양을 수립한다.

따라서, 당업자는 산화물의 층을 특성화하는 파라미터들에 대한 목표값들을 결정할 수 있다. 목표값들은 사양을 나타낼 수 있다.

목표값들은 산화물의 층의 조성, 예를 들어 소정의 기준 산화물에서의 최대 중량 퍼센트에 관한 것일 수 있다.

목표값들은 코팅 두께에 관한 것일 수 있다. 두께는 조성에 따를 수 있다.

목표값 주변의 허용 범위도 설정할 수 있다.

반사 모드에서, 광원 (15) 으로부터 입사광 (Li) 은 산화물 표면 (22A) 을 형성하는 층 (22) 의 일부쪽으로 배향된다.

제 1 획득 단계 (202) 에서, 집광된 광 (Lr) 은 초분광 카메라 (20) 를 사용하여 집광된다.

복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 에서 데이터를 얻기 위해 하나의 획득만이 필요하다.

초분광 카메라 (20) 는 산화물 표면 (22A) 의 초분광 이미지를 형성하는 강도값들 (I_λ,M) 을 전달하고, 이 강도값들은 그 후에 컴퓨터 (25) 로 보내어진다.

강도값들 (I_λ,M) 을 획득하자마자, 컴퓨터 (25) 는 계산 단계 (204) 를 수행한다. 이라한 계산 단계 (204) 는

로서 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 각각 계산하는 것으로 구성되고,

여기에서, D_λ,M 는 초분광 카메라 (20) 의 노이즈를 나타내며, 또한 어두운 기준값으로 지칭되고, W_λ,M 는 백색 기준값이다.

이러한 어두운 기준값 (D_λ,M) 및 백색 기준값 (W_λ,M) 은 전용 교정 단계 (203) 에서 얻어질 수 있다.

이러한 교정 단계 (203) 는 어두운 기준값 (D_λ,M) 및 백색 기준값 (W_λ,M)의 세트의 주기적인 획득 하위 단계를 포함한다. 어두운 기준값 (D_λ,M) 은 예를 들어 광학 렌즈가 커버될 때 캡쳐된 이미지로부터 얻어진다. 백색 기준값 (W_λ,M)은 산화물의 층없이 강 기재 자체의 캡쳐된 이미지로부터 얻어진다.

이러한 교정 단계 (203) 는 제조 캠페인의 시작시에 한번 수행될 수 있거나, 바람직한 실시형태에서 기준값들을 업데이트하기 위해 정기적으로 수행될 수 있다.

결과적으로, (I_λ,M- D_λ,M)/(W_λ,M- D_λ,M) 은 10^-Aλ,M (10 의 마이너스 역 흡광도값의 거듭제곱) 과 동일하다.

변형예 (비도시) 로서, 흡광도 값들 (A_λ,M) 은 유사한 수학 식을 사용하여 표현된다. 예를 들어, 다른 로그 (logarithm) 가 사용된다.

다른 실시형태에서, 흡광도 값들 (A_λ,M) 및 표면 반사율 값들 (Re_λ,M) 또는 표면 투과율 값들 (T_λ,M) 은 계산 단계 (204) 중에 계산되어 다음 단계에서 사용될 수 있다.

그 후, 어느 기준 산화물이 층 (22) 에 존재하는지 그리고 그 양을 결정하기 위해, 비교 단계 (206) 에서, 유리하게는 컴퓨터 (25) 그 자체에 의해, 흡광도 값들 (A_λ,M) 은 복수의 기준 산화물 흡광도 값들 (OA_λ,M) 과 비교된다.

이러한 기준 산화물 흡광도 값들 (OA_λ,M) 은, 강도값들 (I_λ,M) 대신에 기준 강도값들 (R_λ,M) 을 사용하여 흡광도 값에 대하여 동일한 식으로 표현된다.

표면 반사율 값들 (Re_λ,M) 또는 표면 투과율 값들 (T_λ,M) 이 흡광도 값들 (A_λ,M) 대신에 사용되면, 이러한 값들은 기준 표면 반사 값들 (ORe_λ,M) 및 표면 투과율 값들 (OT_λ,M) 과 각각 비교된다.

입사광 (Li) 이 강 스트립 (2) 대신에 기준 산화물 샘플들 (11) 쪽으로 배향되는 것을 제외하고 강도 기준값들 (R_λ,M) 은 강도값들 (I_λ,M) 과 동일한 방식으로 얻어진다. 초분광 카메라 (20) 는 그 후에 강 표면으로부터 기준 집광된 광 (Lrr) 을 집광하고 기준 값들 (R_λ,M) 을 제공한다.

얻어진 기준 값들 (R_λ,M) 은 컴퓨터 (25) 의 메모리에 저장된다.

도 3b 에 도시된 바와 같이, 각각의 기준 산화물 샘플 (11) 은 강 기재 (121) 및 산화물의 층 (122) 을 포함한다.

강 기재 (121) 는 예를 들어 포장 용도로 사용되는 DWI 강이다. 강 기재 (121) 는 산화물의 층 (122) 이 증착된 강 표면 (131) 을, 유리하게는 물리적 기상 증착 (PVD) 에 의해 규정한다.

산화물의 층 (122) 을 구성하는 산화물은 공지되어 있다.

여기에, 기준 산화물 이후의 공지된 유형의 산화물은, 예를 들어 CaO, SiO₂, MgO, Al₂O₃, Fe₂O₃+FeO, MnO, TiO₂, Na₂O, Cr₂O₃, BaO, SrO, P₂O₅, K₂O, ZrO₂, ZnO, CuO, SiO_xCH_y 를 포함한다.

비교 단계 (206) 를 수행하기 위해, 예를 들어 컴퓨터 (25) 는, 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 의 함수로서 기준 흡광도 값들 (OA_λ,M) 을 플롯팅함으로써 얻어진 어느 곡선 (도 5 ~ 도 7 의 C2, C4 및 C6) 이 형상 및/또는 최대 및 최소 흡광도 값들의 면에서 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 의 함수로서 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 플롯함으로써 얻어진 곡선과 유사한지를 식별한다. 또한, 주어진 파장 (λ) 에서 흡광도 값 (A_λ,M) 을 비교할 수 있다.

예를 들어, 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 나타내는 곡선의 형상이 곡선 C2 과 일치하면, 지점 (M) 에서의 산화물은 SiO₂ 로서 식별된다. 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 나타내는 곡선의 형상이 곡선 C4 과 일치하면, 지점 (M) 에서의 산화물은 SiO_xCH_y 로서 식별된다. 곡선 C6 과 일치하면, 지점 (M) 에서의 산화물은 비결정질 TiO₂ 로서 식별된다.

각각의 지점 (M) 에서의 산화물의 식별은 어떤 산화물이 산화물의 층 (22) 에 존재하는지 그리고 그 양을 결정하도록 한다.

이러한 비교 단계 (206) 는 또한 예를 들어 분광학에서 소스 분리를 위해 개발된 알고리즘과 같은 공지된 알고리즘을 사용하여 수행될 수 있다.

선택적으로, 비교 단계 (206) 이전에, 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 나타내는 곡선은 기준선 보정 단계 (205) 로 제출된다. 실제로, 신호는 파장의 함수에서 강도 편차에 의해 방해될 수 있고, 이러한 현상은 기준선으로 알려져 있다. 이러한 기준선 보정 단계는 V.Mazet 등의 문헌 (Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 2005, vol. 76, pp. 121-133) 에 개시된 바와 같은 당업자에게 공지된 알고리즘을 사용하여 수동으로 또는 자동적으로 수행될 수 있다.

선택적으로, 비교 이전에, 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 대표하는 곡선은 혼합되지 않은 단계로 제출된다. 이러한 단계는 바람직하게는 산화물의 층 (22) 내의 산화물의 양을 결정하는데 사용된다.

흡광도 값들 (A_λ,M) 은 지점 (M) 에서 이러한 유형의 산화물의 양 (ρ_n) 으로 가중된 순수한 산화물의 각 유형의 흡광도 값들 (A_λ,M(n)) 의 합이다:

A_λ,M= A_λ,M(n1)·ρ_n1 + A_λ,M(n2)·ρ_n2 + A_λ,M(n3)·ρ_n3 ...

강 등급의 조성을 알면, 강 스트립의 표면에 어느 산화물들이 보다 더 쉽게 존재하는지 알 수 있고 그리하여 각각의 유형의 순수한 산화물의 흡광도 값들 (A_λ,M(n)) 을 알 수 있다. 그 후, 컴퓨터는 지점 (M) 에서 각 유형의 산화물 (n) 의 양 (ρ_n) 을 결정하도록 이전의 식을 풀 수 있다.

당업자가 알고 있는 다른 분석 방법은 주 성분 분석 (PCA), 정점 성분 분석 (VCA) 또는 부분 최소 제곱 회귀 (PLS) 와 같은 이러한 비혼합 단계를 수행하는데 사용될 수 있다.

선택적으로, 추가 단계 (207) 에서, 산화물의 층 (22) 의 두께가 결정된다. 이렇게 하기 위해, 컴퓨터 (25) 는 복수의 파장 (λ1, λ2,...) 의 함수로서 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 플롯팅함으로써 얻어진 곡선 아래에 위치된 영역의 표면을 나타내는 파라미터 (B) (도 6) 를 계산한다.

컴퓨터 (25) 는 그 후에 식별된 산화물의 유형에 대응하는 파라미터 (B) 및 두께 함수 (도 9 ~ 도 11 의 곡선 C12, C13 및 C14 중 하나) 를 사용하여 층 (22) 의 두께 (E) 를 계산한다.

각각의 기준 산화물에 대한 두께 함수는 abaqus 로부터 공지되어 있거나 동일한 산화물 유형이지만 상이한 산화물의 층 두께 (E) 를 가진 여러 개의 기준 산화물 샘플들 (11) 을 사용하여 결정된다.

방출 모드에 대응하는 본 방법의 다른 실시형태에서, 층 (22) 내의 산화물의 존재 및 조성을 결정하기 위해, 표면 상태를 나타내는 신호는 공지된 모델을 사용하여, 예를 들어 S_λ,M = k_M·Pl_λ,T(M) + f_λ,M 를 사용하여 강도값들 (I_λ,M) 에서 분리되고;

T_M 은 지점 (M) 에서 고온계와 같은 외부 디바이스에 의해 제공된 강 스트립 (2) 의 온도이고,

Pl_λ,T(M) 은 파장 λ 및 온도 T_M 에서 플랑크의 법칙이며,

k_M 은 신호에 플랑크의 법칙을 피팅하여 얻은 계수 의사-방출 계수 (pseudo-emissivity coefficient) 이며,

f_λ,M 은 강 스트립 표면 상태를 나타내는 값이다.

f_λ,M 은 모델 k_M·Pl_λ,T(M) + f_λ,M 을 측정된 강도값들 (I_λ,M) 에 피팅함으로써 얻어진다.

그 후, 값들 f_λ,M 은 기준 산화물 중 어느 하나가 박층 (22) 에 존재하는지 및 그 양을 결정하도록, 유리하게는 컴퓨터 (25) 에 의해 기준 산화물 방출값들 (Of_λ,M) 과 비교된다.

각각의 기준 산화물 방출 값들 (Of_λ,M) 은 기준 산화물 샘플들 (11) 을 사용하여 기준 산화물 흡광도 값들 (OA_λ,M) 과 유사한 방식으로 얻어진다.

본원에 따른 디바이스가 소둔로 또는 이 소둔로의 출구에 위치되는 경우에, 본원의 특성화 단계는 강 기재의 표면 상에 존재하는 산화물의 층의 특성들을 결정할 수 있게 한다.

이러한 특성들은 그 후에 이전에 결정된 목표 값들과 비교될 수 있다. 이러한 비교 및 허용 범위의 결과에 따라서, 강 기재는 그 후에 코팅될 아연도금 설비로 직접 보내어지고, 이러한 산화물의 층을 제거 또는 감소시키기 위해 산세 설비로 보내어지거나 폐기될 수 있다.

이 방법은 코팅 부족 또는 코팅의 불량한 접착과 같은 결함을 가진 코팅된 강 제품을 얻는 것을 방지하여, 생산성을 향상시킨다.

기준 샘플들

3 개의 상이한 기준 산화물들, SiO₂, SiO_xCH_y (x 는 1 ~ 2, y 는 0 ~ 3 포함됨) 및 비결정성 TiO₂ 및 4 개의 상이한 두께 (E) 를 가진 12 개의 산화물 기준 샘플들이 준비되었다. 기재를 구성하는 강은 포장을 위한 상업용 DWI 강이었다.

산화물의 박층은 PVD 에 의해 강 기재상에 증착되었다.

층 두께 및 산화물 유형은 제조 중에 제어되었다.

이러한 파라미터들을 검증하기 위해, 각각의 산화물 기준 샘플의 표면 상태를 특성화하기 위해 상이한 기준 분석이 수행되었다.

그 후, 예를 들어 Eurolab 으로부터의 가변각 액세서리가 장착된 Nicolet 8700 분광계를 사용하여 적외선 분광법으로 산화물 유형을 확인했다. 관찰각 (β) 은 80°이었다.

각 샘플에 대해 4 cm^-1 해상도의 50 개의 스펙트럼을 얻었다.

기준값들 (R_λ,M) 을 제공하는 기준 샘플은 표면상에 산화물이 없는 동일한 유형의 강으로 되었다.

산화물의 층의 두께를 확인하기 위해, Horiba Jobin Yvon UVISEL 을 사용하여 엘립소메트릭 (ellipsometric) 측정이 수행되었다. 관찰각은 지점당 300 m/s 인 표준 병합 모드 (I:M = 0 °; A = +45°-II: M = -45°; A = +45°) 에서 70°이었다. 분석 및 모델링의 스펙트럼 범위는 500 ~ 800 nm (델타 = 10 nm) 이었다. 두께 계산에 사용된 분산식은 고전적인 모델이었다.

산화물 기준 샘플들에 관한 정보는 표 1 에 요약되어 있다.

도 5 ~ 도 7 은 본원에 따른 방법에 의해 얻어진 흡광도 값들 (A) 대 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 의 ㎛ 단위의 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 을 도시한다. 관찰각 (β) 은 경면 반사시 60°이었다.

곡선 C2 는 샘플 4 (SiO₂, 96 nm) 에 관한 것이다. 곡선 C4 는 샘플 6 (SiO_xCH_y, 82 nm) 에 관한 것이다. 곡선 C6 는 샘플 10 (비결정성 TiO₂, 70 nm) 에 관한 것이다.

도 5 ~ 도 7 의 그래프들은 또한 고전적인 FTIR 분광법을 사용하여 동일한 샘플들 4, 6, 10 로 얻어진 흡광도 곡선들 C1, C3, C5 을 도시한다. 곡선 C1 은 SiO₂ 에 관한 것이다. 곡선 C3 는 SiO_xCH_y 에 관한 것이다. 곡선 C5 는 비결정질 TiO₂ 에 관한 것이다.

동일한 샘플들에 관한 곡선들 C1 ~ C6 은 대략 동일한 형상 및 동일한 최대값을 가진다. 곡선들 사이의 사소한 차이는 다른 분광 해상도 (FTIR 분광계 및 초분광 카메라 (20) 에 대해서 각각 6 nm 및 200 nm) 로 인해 유발된다. 더욱이, 광원 (15) 은 FTIR 분광계보다 덜 포커싱되었다.

곡선 C2 와 C1, C4 와 C3 및 C6 와 C5 의 유사성은 본원에 따른 방법에 의해 사용된 흡광도 곡선의 정확성을 입증한다.

도 8 에서는 샘플 4 (SiO₂, 96 nm) 에서 얻은 흡광도 값들 (A) 에 대한 40°~ 60°의 관찰각 (β) 의 영향을 도시한다. 곡선 C7 은 40°의 입사각, 곡선 C8 은 45°, 곡선 C9 는 50°, 곡선 C10 은 55°, 곡선 C11 은 60°로 얻어졌다. 관찰각 (β) 이 커질수록, 동일한 파장 (λ) 에서 흡광도 값들 (A) 이 높아진다.

이는 입사각 (α) 이 클수록, 도 4 에 도시된 바와 같이 산화물의 층 (122) 내의 광 경로가 길어지기 때문이다. 더 큰 입사각 (α1) 을 가진 입사광 (Li1) 에 의해, 입사광 (Li1) 에서부터 집광된 광 (Lr1) 까지의 경로는 입사광 (Li2) 과 집광된 광 (Lr2) 사이의 경로보다 더 길고, 입사광 (Li2) 은 더 작은 입사각 (α2) 을 가진다.

도 3 에 도시된 디바이스 (10) 에서 용이하게 구현할 수 있는 반면, 60°의 관찰각 (β) 은 큰 흡광도 값들 (A) 을 제공함에 따라 최적인 것으로 밝혀졌다.

8 ㎛ ~ 12 ㎛ 의 곡선 C11 (β 는 60°와 동일) 아래의 영역은 샘플 4 (SiO₂, 96 nm) 의 파라미터 B 를 제공하였다.

모든 샘플들 1 ~ 12 의 파라미터들 B 은 동일한 60° 입사각 (α) 을 사용하여 계산되었으며 도 9 ~ 도 11 에 나타낸다.

도 9 에서, 곡선 C12 는 ㎚ 단위의 두께 (E) 에 대한 샘플 1 ~ 4 (SiO₂) 의 B 파라미터들에 대해 수행된 선형 회귀이다.

도 10 에서, 곡선 C13 은 ㎚ 단위의 두께 (E) 에 대한 샘플 5 ~ 8 (SiO_xCH_y) 의 B 파라미터들에 대해 수행된 선형 회귀이다.

도 11 에서, 곡선 C14 은 ㎚ 단위의 두께 (E) 에 대한 샘플 9 ~ 12 (비결정질 TiO₂) 의 B 파라미터들에 대해 수행된 선형 회귀이다.

곡선들 C12 ~ C14 에서 얻어진 상관 계수는 각각 0.9951, 0.991 및 0.9802 이다. 이는 곡선들 C12 ~ C14 에 대응하는 선형 함수들이 파라미터 B 를 기준으로 두께 (E) 를 평가할 수 있음을 나타낸다.

실험 지점들을 가진 컴퓨터 (25) 는 매우 정확한 방식으로 파라미터 B 에 기초하여 두께 (E) 를 계산하기 위한 선형 함수들을 얻기 위해 이러한 선형 회귀를 수행한다.

시험 1

전술한 바와 같이, 초분광 카메라 및 광섬유로 구성되고 컴퓨터에 연결된 디바이스 (10) 는 도 1 에 도시된 바와 같은 산업용 아연도금 라인상에 구현되었다. 초분광 카메라는 보호용 하우징 내부에 소둔로 (3) 의 외부에 배치되었고 초분광 카메라에 연결된 광섬유는 소둔로 (3) 내부에 배치되었다. 보다 자세하게는, 광섬유는 소둔로 (3) 의 소킹 영역 (soaking area) 의 단부에 배치되었다.

이 방법은 그리하여 방출 모드에서 사용되었다.

소둔되는 스트립은 ArcelorMittal 사로부터 상업적으로 이용가능한 TRIP 780 이었다. 이 등급은 쉽게 산화되는 망간 함량이 높다.

소둔로의 분위기는 스트립의 외부 산화를 암시하는 이슬점 (Dew Point, DP) 에 도달하도록 제어되었다.

본원에 따른 방법으로 얻어진 흡광도 곡선들 C15 및 C16 은 도 12 에 나타낸다. 두 경우에, 식별된 산화물은 MnAl₂O₄ 이다.

스트립의 샘플들은 그 후에 소둔로의 출구에서 취해졌고 그리고 산화물의 층의 조성을 결정하도록 분석되었다. 화학적 분석에서는 스트립 표면에서의 산화물의 층은 MnAl₂O₄ 로 구성되어 있음이 확인되었다.

시험 2

전술한 바와 같이, 컴퓨터에 연결된 초분광 카메라로 구성되고 디바이스 (10) 는 도 1 에 도시된 바와 같은 산업용 아연도금 라인상에 구현되었다. 초분광 카메라는 보호 하우징 내부의 소둔로 (3) 의 소킹 영역의 단부에 배치되었다. 초분광 카메라는 이동하는 강 스트립을 관찰한다.

이 방법은 그리하여 방출 모드에서 사용되었다. 소둔되는 스트립은 ArcelorMittal 사로부터 상업적으로 이용가능한 TRIP 780 이었다. 이러한 등급은 쉽게 산화되는 망간 및 규소 함량이 높다. 소둔로의 분위기는 스트립의 외부 산화를 암시하는 이슬점 (DP) 에 도달하도록 제어되었다. 본원에 따른 방법으로 얻어진 흡광도 곡선들 C17 및 C18 은 도 13 에 나타낸다.

두 경우에, 2 종류의 산화물: 8 ㎛ 에서 SiO₂ 및 10 ~ 11 ㎛ 에서 Mn_xSiO_y 이 식별된다. 스트립의 샘플들은 그 후에 소둔로의 출구에서 취해졌고 그리고 산화물의 층의 조성을 결정하도록 분석되었다. 화학적 분석에서는 스트립 표면에서의 산화물의 층은 SiO₂ 및 Mn_xSiO_y 로 구성되어 있음이 확인되었다.

전술한 특징 덕분에, 본원에 따른 방법은 신속하고 제조 현장에서 용이하게 구현된다. 특성화는 제조 현장에서 온라인으로 구현될 수 있다. 특성화는 강 스트립 (2) 의 층 (22) 의 조성 및 여러 개의 기준 산화물 중 산화물의 층 (122) 의 정확한 식별을 제공한다. 선택적으로, 특성화는 또한 층 (22) 의 두께 (E) 의 정확한 평가를 제공한다.

디바이스 (10) 는 오븐에서 또는 소둔로의 출구에서 구현되어, 강 스트립 (2) 의 표면상에 존재하는 산화물의 양 및 두께가 습윤성 문제를 유발할 수 있는지를 결정할 수 있게 하고, 그리하여 스트립의 열화 (downgrading) 와 같은 필요한 단계를 취하도록 할 수 있다.

디바이스 (10) 는 산세 라인의 출구에 설치되어, 산세 단계가 모든 산화물을 제거하는데 효율적인지 또는 추가적인 산세 단계가 필요한지를 결정할 수 있게 한다.

특성화 단계는 소둔로 내부의 제품과 같은 고온 제품 또는 산세 라인의 출구에서의 제품과 같은 냉간 제품에서 작업할 수 있게 한다.

Claims

주행하는 강 기재상에 존재하는 산화물의 층의 특성화 단계를 포함하는 강 제품의 제조 방법으로서,
상기 특성화 단계는,
- 산화물의 층을 포함하고 산화물 표면을 규정하는 상기 강 기재의 일부를 제공하는 단계,
- 집광된 광 (Lr) 의 일부 (Lr_λ,M) 의 강도를 각각 나타내는 강도값들 (I_λ,M) 을 얻기 위해 초분광 카메라 (20) 를 사용하여 상기 산화물 표면으로부터 광 (Lr) 을 집광하는 단계로서, 각각의 상기 일부 (Lr_λ,M) 는 상기 산화물 표면상에 위치된 복수의 지점들 (M) 중 하나로부터 각각 집광되고 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 로부터 파장 (λ) 을 각각 가지는, 상기 광 (Lr) 을 집광하는 단계,
- 얻어진 상기 강도값들 (I_λ,M) 을 기준 산화물에 대해 얻어진 기준 강도값들 (R_λ,M) 과 비교하는 단계, 및
- 상기 산화물의 층에서 상기 기준 산화물의 양을 계산하는 단계를 포함하는, 강 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기준 산화물의 양을 계산하는 단계는 다음의 하위 단계들,
- 상기 기준 강도값들 (R_λ,M) 을 사용하여 기준 흡광도 값들 (OA_λ,M) 을 계산하는 단계,
- 상기 강도값들 (I_λ,M) 을 사용하여 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 계산하는 단계를 포함하는, 강 제품의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 기준 흡광도 값들 (OA_λ,M) 및 상기 흡광도 값들 (A_λ,M) 을 계산하는 단계는, 상기 기준 흡광도 값들 (OA_λ,M) 및 상기 흡광도 값들 (A_λ,M) 을
및
로서 각각 나타내는 단계를 포함하고,
D_λ,M 는 상기 초분광 카메라 (20) 의 노이즈를 나타내고,
R_λ,M 는 상기 기준 강도값들 (R_λ,M) 을 나타내고,
I_λ,M 는 상기 강도값들을 나타내며,
W_λ,M 는 백색값을 나타내는, 강 제품의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 초분광 카메라 (20) 의 노이즈 (D_λ,M) 및 상기 백색값 (W_λ,M) 을 결정하기 위한 교정 단계 (calibration step) 를 포함하는, 강 제품의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 기준 산화물의 양을 계산하는 단계는 기준선 (baseline) 보정 단계를 포함하는, 강 제품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
- 곡선 (C7, C8, C9, C10, C11) 아래에 위치된 영역의 표면을 나타내는 파라미터 (B) 를 계산하는 단계로서, 상기 곡선 (C7, C8, C9, C10, C11) 은 흡광도 값들 (A_λ,M) 대 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 을 플롯팅함으로써 얻어지는, 상기 파라미터 (B) 를 계산하는 단계, 및
- 상기 산화물의 층 (22) 의 두께 (E) 를 계산하는 단계로서, 상기 두께 (E) 는 적어도 상기 파라미터 (B) 의 함수로서 얻어지는, 상기 산화물의 층 (22) 의 두께 (E) 를 계산하는 단계를 더 포함하는, 강 제품의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 함수는 선형인, 강 제품의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
복수의 기준 산화물 샘플들 (11) 을 사용하여 상기 기준 산화물들 중 적어도 하나에 대한 상기 함수를 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 복수의 기준 산화물 샘플들은 각각 상기 강으로 제조된 기재 (121) 및 상기 기재 (121) 에 증착된 상기 적어도 하나의 기준 산화물의 층 (122) 을 포함하며,
상기 층 (122) 은 각각 복수의 두께를 가지는, 강 제품의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
입사광 (Li) 은 산화물 표면 (22A) 에 수직한 방향 (D) 에 대하여 각 (α) 을 규정하고,
상기 각 (α) 은 40°~ 80°인, 강 제품의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 집광된 광 (Lr) 및 기준 집광된 광 (Lrr) 은 산화물 표면 (22A) 및 상기 강으로 형성된 상기 표면에 의해 광의 자발적 방출에 의해 각각 얻어지는, 강 제품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 은 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 범위의 파장을 포함하는, 강 제품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 의 모든 파장들은 8 ㎛ ~ 12 ㎛ 인, 강 제품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 산화물은 SiO₂, SiO_xCH_y 및 비결정질 TiO₂ 중 하나 또는 여러 개를 포함하는, 강 제품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 산화물의 층의 특성화 단계가 완료된 후에, 적어도 비교 결과를 얻기 위해 얻어진 산화물의 층의 특성을 상기 산화물의 층의 사양을 나타내는 하나 또는 여러 개의 파라미터들과 비교하는 단계, 및
- 비교 결과가 미리 정해진 허용 범위를 벗어나면, 상기 산화물의 층의 추가 보정하는 단계를 더 포함하는, 강 제품의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 방법은 산세 라인의 출구에서 또는 소둔 라인의 출구에서 수행되는, 강 제품의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
추가 보정하는 단계는 강 기재의 산세인, 강 제품의 제조 방법.
강 기재상에 존재하는 산화물의 층을 특성화하기 위한 디바이스 (10) 로서,
- 집광된 광 (Lr) 의 일부 (Lr_λ,M) 의 강도를 각각 나타내는 강도값들 (I_λ,M) 을 얻기 위해 산화물의 층을 가진 강 기재의 일부의 산화물 표면으로부터 광 (Lr) 을 집광하기 위한 초분광 카메라 (20) 로서, 각각의 상기 일부 (Lr_λ,M) 는 상기 산화물 표면상에 위치된 복수의 지점들 (M) 중 하나로부터 각각 집광되고 복수의 파장들 (λ1, λ2,...) 로부터 파장 (λ) 을 각각 가지는, 상기 초분광 카메라 (20),
- 얻어진 강도값들 (I_λ,M) 을 기준 산화물에 대해 얻어진 기준 강도값들 (R_λ,M) 과 비교하는 수단, 및
- 상기 산화물의 층에서 기준 산화물의 양을 계산하는 수단을 포함하는, 산화물의 층을 특성화하기 위한 디바이스 (10).
제 17 항에 있어서,
광원 (15) 을 더 포함하고,
상기 광원 (15) 은 적외선을 생성하도록 된, 산화물의 층을 특성화하기 위한 디바이스 (10).
제 17 항에 있어서,
상기 초분광 카메라 (20) 는 LWIR 초분광 카메라인, 산화물의 층을 특성화하기 위한 디바이스 (10).
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 된 강 스트립 (2) 의 표면을 처리하는 설비 (1) 로서,
특성화 단계를 수행하도록 된 디바이스 (10) 를 포함하고,
상기 강 스트립 (2) 은 강 기재 (21) 및 상기 강 기재 (21) 상에 존재하는 산화물의 층 (22) 을 가지는, 강 스트립 (2) 의 표면을 처리하는 설비 (1).
제 20 항에 있어서,
상기 설비는 연속적인 아연도금 라인 또는 산세 라인인, 강 스트립 (2) 의 표면을 처리하는 설비 (1).
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