KR19990020377U - 폭방향 연속 도금량측정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 도금강판의 도금량측정이 전 폭에 대하여 실시간으로 가능하도록 한 폭방향 연속 도금량측정장치에 관한 것으로서,

방사선원(10)에서 발생된 γ-레이(101)를 도금강판(S)에 주사하고, 이에 의하여 발생되는 2차 형광 X-레이(102)를 검출기(20)에서 검출하도록 된 도금량 측정장치에 있어서, 상기 방사선원(10)과 검출기(20)를 강판의 폭방향에 다수개 설치하고, 상기 방사선원(10)은 도금강판에 경사를 형성하여 γ-레이(101)를 주사함으로서 전반사 γ-레이가 검출기(20)에 검출되지 않음을 특징으로 한다.

Description

폭방향 연속 도금량측정장치

본 고안은 도금강판의 도금량측정이 전 폭에 대하여 실시간으로 가능하도록 한 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도금강판의 폭방향으로 다수개 설치된 방사선원이 도금강판에 대하여 경사를 가지도록 설치되어 전 폭에 대한 도금량 측정이 가능하고 또한 전반사에 의한 측정불량요인을 제거하도록 된 폭방향 연속 도금량측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 도금강판의 도금량 분석방법은 크게 습식법과 감마선분석법으로 분류할 수 있다.

습식법의 경우는 오프라인(Off-Line)에서 일정시간을 주기로 특정용액을 도금강판과 반응시켜 반응전후의 화학적무게차를 이용함으로서 도금량을 측정하는 방법이다. 이 방법은 수작업으로 수행되는 관계로 대용량의 도금강판을 생산하는 제철설비에서 온라인으로 사용하기에 곤란한 문제점을 가진다.

감마선분석을 통한 도금량측정법은 방사성동위원소의 자연방사를 이용하여 감마선이 강판 표면에 대해 직각으로 입사되면 강판에서 나오는 2차 형광 X-선을 강판의 상부에 위치한 검출기를 통해 측정하는 것으로서, 이는 도 1에 도시한 바와같이 도금강판(S)의 진행경로상의 적정부위에 장착되고 대략의 "ㄷ"자형으로 형성되어 그 내부 공간에 도금강판(S)이 위치할 수 있도록 된 지지프레임(110)을 갖추며, 상기 지지프레임(110)에는 도금강판(S)의 상하부에 각각 위치하는 도금량측정부(120)가 도금강판(S)의 폭방향으로 이동될 수 있도록 하는 경로(130)를 제공하는바, 이러한 경로(130)는 통상적인 구동모터(140)에 의하여 구성된다. 상기 도금량측정부(120)에는 도금강판(S)이 있는가를 감지하는 근접센서(122)와, 방사성동위원소로 된 방사선원과, 상기 도금강판(S)으로부터 방출되는 형광 X-레이를 검출하도록 된 검출기를 갖추며, 이러한 구성요소들이 도금량측정제어부(150)에 연결됨으로서 특정원자에서 발생된 특정 에너지영역의 X-레이를 전자회로로 계수하여 이렇게 계수된 X-레이의 증감변화량을 통해 도금량을 측정할 수 있는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 감마선분석을 통한 도금량측정법은 하나의 방사선원과 검출기를 갖춘 도금량측정부(120)가 강판의 상하부에 각각 1개씩 설치되어 도금강판(S)의 폭방향을 이동하면서 도금량을 측정하는 것이기 때문에, 측정시간 및 운전조건에 따라 계속적으로 변화하는 폭방향 도금량을 적시에 알아낼 수 없는 문제점이 있다. 즉, 폭방향의 특정지점 측정시에는 동시에 폭방향의 다른 지점을 측정하는 것이 불가능하다. 이는 도 2에 나타낸 바와같이 도금량측정부(120)가 2개 모드(프로파일 스캐닝(Profile Scanning) 모드, 3개지점모드)로 활용될 경우를 살펴보면, 도금강판(S)이 일정속도로 진행하므로 도금량측정부(120)가 프로파일스캐닝을 위하여 도금강판(S)에 대하여 P1의 경로를 거쳐 이동하고 이때 이동한 강판의 길이는 L1이 되며, 계속하여 일측 가장자리(E1)의 도금량측정을 위한 시간동안 강판의 이동길이가 L2가 되고, 계속하여 중앙부(C)의 도금량측정을 위하여 P2의 경로를 거쳐 이동하고 이때 이동한 강판의 길이는 L3가 되며, 계속하여 중앙부(C)의 도금량측정을 위한 시간동안 강판의 이동길이가 L4가 되고, 이러한 동일한 과정에 의하여 타측 가장자리까지 강판은 L5+L6 더 이동하게 된다. 따라서, 도금강판(S)의 도금량 측정을 위하여 상기한 과정을 거치는 동안 최소한의 시간이 필요하고, 그 시간동안 강판은 그에 부합하는 거리를 이동하여, 측정하는 동안 강판의 폭에 대한 특정지점만을 측정할 수 밖에 없는 문제점이 있는 것이다. 또한, 이러한 종래의 감마선분석법은 도금강판(S)에 직각으로 γ-레이를 입사하게 되는바, 이렇게 직각으로 입사하는 경우 전반사되는 γ-레이 즉, 도금층 및 기지철까지 입사되지 못하고 도금강판 표면에서 재반사되어 검출부로 되돌아오는 γ-레이가 존재하게 되고, 전반사되는 γ-레이의 경우는 방사성동위원소(Am-241)의 2.7KeV, 13.9KeV, 59.5KeV의 고유에너지정보를 그대로 함유하여 검출부로 재입사되는 경우로 에너지 펄스정보를 분리하여 추출해내는 것으로 도금량측정시 큰 잡음이 되어 도금량 데이터 헌팅의 주요요인이 되는 문제점을 가지는 것이었다.

본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실시간에서 전 폭에 걸쳐 도금강판의 도금량 측정이 가능하고 또한 전반사에 의한 측정불량요인을 제거하여 도금량측정에 대한 측정값의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 폭방향 연속 도금량측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 강판 도금량 측정장치를 도시한 개략 구성도

도 2는 종래의 강판 도금량 측정방법의 문제점 도출도

도 3은 감마선에 의한 강판 도금량 측정기구를 도시한 개략도

도 4는 철과 아연에 대한 에너지와 계수값의 관계를 도시한 그래프도

도 5는 본 고안에 따른 폭방향 연속 도금량측정장치의 방사선원과 검출기의 강판 진행방향에 대한 설치위치를 도시한 개략도

도 6은 본 고안의 방사선원과 검출기의 강판 폭방향에 대한 설치방법을 도시한 개략도

도 7은 본 고안에 따른 폭방향 연속 도금량측정장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 ... 방사선원

20 ... 검출기

22 ... 근접센서

50 ...도금량측정제어부

S ... 도금강판

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은, 방사선원에서 발생된 γ-레이를 도금강판에 주사하고, 이에 의하여 발생되는 2차 형광 X-레이를 검출기에서 검출하도록 된 도금량 측정장치에 있어서, 상기 방사선원과 검출기를 강판의 폭방향에 다수개 설치하고, 상기 방사선원은 도금강판에 경사를 형성하여 γ-레이를 주사함으로서 전반사 γ-레이가 검출기에 검출되지 않음을 특징으로 하는 폭방향 연속 도금량측정장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

우선, 감마선분석법의 기본원리에 대하여 설명하고자 한다.

도 3에 도시한 바와같이 방사성동위원소(1,예컨데 아메리슘 Am 241)에서 발생되는 γ-레이(101)는 특정물질(도금강판(S))에 입사되면 그 특정물질의 전자를 여기(excite)시킨다. 모든 물질은 여기된 원자상태로는 존재하지 않고 안정된 기저상태로 돌아가려는 성질이 있다. 이렇게 여기상태에서 기저상태로 변환할 때 그 전자준위 에너지 차이만큼의 X-레이를 원자외로 방출하게 되는데 이를 형광 X-레이(102)라고 한다. 여기후 기저상태로 돌아갈때의 형광 X-레이(102)는 각 원자에 따라 그 물질의 고유한 에너지값을 갖고 있다. 예를 들어, 철(Fe)의 경우는 6.4KeV이고, 아연(Zn)의 경우는 8.6KeV의 에너지값의 형광 X-레이를 방출한다. 감마선분석법을 이용한 도금량 측정은 이렇게 에너지값이 다른 형광 X-레이(102)를 검출기에서 모두 받아들여 특정원자에서 발생된 특정 에너지영역의 X-레이를 전자회로로 계수하게 된다. 이렇게 계수된 X-레이의 증감변화량을 통해 도금량을 결정하게 된다.

도금량측정에 이용되는 검출기는 주로 비례계수관(Proportional Counter)을 이용한다. 비례계수관의 주요구성은 계수관내에 안정된 가스(예컨대 아르곤 가스)와 증폭기로 구성되는데 가스는 형광 X-레이(102)가 검출기로 입사시 반응하여 +,-형태로 이온화가 일어나게 된다. 이렇게 이온화된 양극광자는 강력한 전기장(바이어스전압 1650V)으로 반대극으로 가속화시켜 가스의 2차 이온화를 발생시킬 수 있는 충분한 운동에너지를 갖게 되며, 2차 이온화에 의해 발생된 이온의 흐름은 전류의 흐름과 비례하고 전류의 양은 검출기창에 입력된 각각의 광자수에 비례한다. 결국, 전류의 흐름은 검출기 내부에서 형광 X-레이에 의해 이온화된 광자의 개수 및 밀도에 비례한다. 이렇게 발생된 광자는 증폭기를 통해 도금량측정제어부에서 분별가능한 에너지 레벨별로 증폭(도 4참조)되어 두 개의 방사선(철, 아연)정보를 함유하게 된다. 이 2개의 다른 펄스량이 철과 아연의 구별을 가능케 하고 아연측 정보를 적분함으로서 도금량을 최종적으로 결정할 수 있는 것이다.

본 고안은 종래의 감마선 분석법을 이용한 도금량 측정법상의 문제점을 새롱룬 장치의 구성에 의하여 해결하고자 하는 것이며, 상하부 각각 하나의 도금량 측정부를 갖춤에 의하여 발생되는 문제점인 도금데이터의 대표성결여, 즉 온라인상에서 1점만을 측정할 수 밖에 없어 폭방향 전체 도금강판의 실측치로는 대표할 수 없고 전체 도금량 판단시 일정시간동안 특정지점의 도금량만을 추출할 수 밖에 없었던 것을 다수의 방사선원과 이에 상응하는 검출기를 장착함으로서 온라인상에서 폭방향 전체에 대한 도금량 데이터를 추출하여 도금량 데이터의 대표성문제를 해결하는 것이며, 종래의 도금량 분석법이 방사선원과 도금강판을 직각으로 위치시켜 전반사되는 γ-레이(103)까지 검출부에 도달하게 되어 도금데이터의 헌팅의 주요인이 되었던 것을 방사선원을 도금강판과 일정정도의 각도(예컨대 45°)로 유지시켜 전반사되는 방사선의 영향을 없애고 순수한 2차 형광 X-레이만을 검출기에 도달하게 하는 것이다.

이를 위하여 우선 본 고안은, 도 5에 도시한 바와같이, 도금강판(S)의 진행방향에 대하여 방사선원(10)과 검출기(20)를 적정한 거리 덜어지게 설치하고 그 방사선원(10)이 적정한 경사를 형성하면서 도금강판(S)에 γ-레이(101)를 입사하게 하며, 따라서 전반사된 γ-레이(103)는 입사각에 부합하는 각도로 전반사되어 검출기(20)에서 검출되지 않는 반면 형광 X-레이(102)만이 검출기(20)에서 검출될 수 있게 된다.

그리고, 본 고안은 도 6에 도시한 바와같인 방사선원(10)과 그에 부합하는 검출기(20)를 도금강판(S)의 폭방향으로 다수개씩 설치함으로서, 폭방향 전체 도금량을 동시에 측정할 수 있도록 한다.

도 7은 이러한 방사선원과 검출기의 장착구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 이는 도금강판(S)의 진행경로상의 적정부위에 장착되고 대략의 "ㄷ"자형으로 형성되어 그 내부 공간에 도금강판(S)이 위치할 수 있도록 된 지지프레임(110)을 갖추며, 상기 지지프레임(110)에는 도금강판(S)의 상하부에 각각 위치하도록 방사선원(10)과 검출기(20)가 다수개 장착되어진다.

이때 상기 방사선원(10)과 검출기(20)는 도금강판(S)의 폭방향으로 다수개 일정간격으로 설치되어지는 것이 바람직하고, 도금강판의 유무를 판단하는 근접센서(22)는 지지프레임(110)의 중앙부에 각각 설치된다. 이는 하나의 방사선원과 검출기만을 갖춘 종래의 도금량측정방법에서 사용하였던 연속라인상에서 도금강판도금량을 측정하기 위하여 이용되는 프로파일모드와 3개지점 측정모드를 불필요하게 한다. 온라인상에서 도금강판이 지지프레임(110)으로 인입하는 경우 근접센서(22)는 인입신호를 도금량측정제어부(50)에 전송하게 됨으로서 측정이 시작된다. 이 신호에 의하여 도금강판의 폭방향으로 일렬로 배치된 방사선원(10)의 각각에서는γ-레이(101)가 도금강판(S)에 투사되며, 이때 각각의 방사선원 배열은 도금강판의 도금량측정을 위하여 폭방향으로 적정하게 설정된다. 각각의 방사선원에 대응하여 검출기가 도금강판의 폭방향으로 일렬로 배열되어 있기 때문에 γ-레이(101)에 의해 여기된 도금강판에서 발생되는 2차 형광 X-레이(102)를 검출기(20)에서 받아들일 수 있게 된다.

각각의 검출기(20)에 도달한 철과 아연에 관한 에너지정보를 함유한 형광 X-레이(102)는 검출기(20)내부에서 이온화반응을 거쳐 전류를 발생시키고 이 전류는 증폭기(미도시)를 통해 증폭되어 펄스형태로 도금량측정제어부(50)로 전송되어 도금량을 결정하게 된다.

물론, 상기 검출기(20)와 근접센서(22)는 도금량측정제어부(50)로부터 전원을 공급받음은 물론 그 데이터를 제어부(50)로 전송하게 된다.

이렇게 다중으로 구성된 방사선원부와 검출부를 통해 종래에 사용되었던 도금량 측정방법에 의한 프로파일모드와 3개 지점측정모드를 통합할 수 있다. 또한, 종래의 측정방법이 하나의 모드를 사용할 때 다른 지점의 도금량을 알아낼 수 없었던 문제점은 방사선원과 검출기를 폭방향으로 배열시켜 연속적으로 측정을 수행함으로서 해결할 수 있다. 이로써, 본 고안은 온라인상에서 실시간으로 전 폭방향 도금강판의 도금량을 추출할 수 있는 작용을 가지게 된다.

또한, 본 고안은 도금강판(S)과 방사선원(10)의 배열에 있어 서로 일정각도를 이루도록 하는바, 일정각도를 유지하게 함으로써 방사선원에서 발생된 γ-레이(101)가 도금강판과 전반사하더라도 이러한 전반사 γ-레이는 검출기로 되돌아오지 않는 것이다. 즉, 방사선원이 아메리슘(Am-241)인 경우 2.7KeV, 13.9KeV, 59.5KeV의 고유 에너지정보를 함유한 γ-레이가 도금강판과 전반사하여 검출기로 입사되는 경우 6.4KeV의 에너지피크를 갖는 철과 8.6KeV의 에너지피크를 갖는 아연의 스펙트럼분석을 더욱 어렵게 만들어 도금량데이터추출에 헌팅의 요인이 되지만, 본 고안은 방사선원부와 도금강판을 일정한 각도로 유지시켜 도금강판에서 생성된 2차 형광 X-레이(102)만을 검출기(20)에서 받아들이고 전반사된 감마선은 검출기에서 받아들이지 않는 것이다.

상술한 바와같이 본 고안에 따른 폭방향 연속 도금량측정장치에 의하면, 폭방향 실시간 도금량 측정 불가문제와 감마선 전반사에 의한 도금량 데이터 헌팅 문제를 모두 해결한다.

즉, 폭방향 실시간 도금량 측정은 다수개의 방사선원과 검출기를 하나의 프레임에 폭방향으로 일렬로 배치하여 이루어지며, 감마선 전반사에 의한 데이터헌팅문제에 대하여는 방사선원과 도금강판을 일정각도로 유지하게 구성하여 2차 형광 X-레이만을 검출부에서 측정할 수 있도록 하는 우수한 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 방사선원(10)에서 발생된 γ-레이(101)를 도금강판(S)에 주사하고, 이에 의하여 발생되는 2차 형광 X-레이(102)를 검출기(20)에서 검출하도록 된 도금량 측정장치에 있어서,

   상기 방사선원(10)과 검출기(20)를 강판의 폭방향에 다수개 설치하고, 상기 방사선원(10)은 도금강판에 경사를 형성하여 γ-레이(101)를 주사함으로서 전반사 γ-레이가 검출기(20)에 검출되지 않음을 특징으로 하는 폭방향 연속 도금량측정장치.