KR20200009074A - 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법 및 자기 변태율 측정 장치, 연속 어닐링 프로세스, 연속 용융 아연 도금 프로세스 - Google Patents

어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법 및 자기 변태율 측정 장치, 연속 어닐링 프로세스, 연속 용융 아연 도금 프로세스 Download PDF

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Abstract

어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치 및 자기 변태율의 측정 방법, 또한 당해 자기 변태율 측정 방법 및 자기 변태율 측정 장치를 적용한 연속 어닐링 프로세스, 연속 용융 아연 도금 프로세스를 제공한다. 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 방법으로서, 공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 구동 코일에 의해, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하고, 강판에서 반사된 구동 신호를, 공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 수신 코일에 의해 측정하고, 측정 처리 장치에 의해, 수신 코일에서 측정된 구동 신호의 측정값을 이용하여 강판과 구동 코일의 거리를 보정하고, 보정된 거리에 기초하여 강판의 자기 변태율을 측정한다.

Description

어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법 및 자기 변태율 측정 장치, 연속 어닐링 프로세스, 연속 용융 아연 도금 프로세스
본 발명은, 연속 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율(magnetic transformation rate) 측정에 속하고, 특히 강판의 자기 변태율 측정 방법 및 자기 변태율 측정 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 자기 변태율 측정 방법 및 자기 변태율 측정 장치를 적용한 연속 어닐링 프로세스, 연속 용융 아연 도금 프로세스에 관한 것이다.
최근, 자동차용 강판의 경량화의 관점에서, 고강도이고 가공성이 우수한 강판을 제공하는 것에 대한 요구가 높다. 강판의 고강도 및 고가공성을 얻기 위해, 강판을 특정의 γ상(오스테나이트상)과 α상(페라이트상)의 비율로 한 상태로, 냉각하는 것이 행해지고 있다. 따라서, 냉각 개시점의 각 상의 비율을 파악하는 것은, 강판의 특성을 적절히 달성하기 위해 유익하다.
종래부터, 각 상의 비율을 파악하기 위한 방법으로서, 자기 검출기, 즉 강판의 자기 변태율을 측정하는 장치가 이용되고 있었다(특허문헌 1 및 2를 참조). 특허문헌 1에는, 자기 변태율을 측정하는 장치로서, 자장을 발생하는 구동 코일과, 강판을 투과한 자장을 측정하는 검출 코일로 이루어지는 장치가, 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 자기 변태율을 측정하는 장치로서, 자장을 발생하는 구동 코일과, 강판에서 반사한 자장을 측정하는 검출 코일로 이루어지는 장치가, 개시되어 있다.
일본공개특허공보 소56-82443호(제1, 2페이지, 제1 도) 일본공개특허공보 소59-188508호 공보(제2 도)
강의 오스테나이트상과 페라이트상의 비율, 즉 변태율을 측정하는 것은, 상기 종래 기술에서 서술되어 있는 바와 같이, 열간 압연에 있어서 유익함과 함께, 고강도 냉연 강판의 어닐링 과정에서도 중요하다. 고강도 냉연 강판의 어닐링 과정에서도, 변태율의 측정 방법으로서, 열간 압연의 경우와 동일한 측정 방법을 적용할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재되는 측정 장치를 이용한 측정 방법에서는, 특허문헌 2의 제6페이지에 기재되어 있는 바와 같이, 자성체로의 자속의 침투 깊이를 적정화하는 관점에서, 강판과 측정 장치의 거리를 작게 하지 않으면 안 된다는 문제가 있었다. 그 때문에, 특허문헌 1에 기재된 측정 장치를 고강도 냉연 강판의 어닐링 과정에 적용하는 경우에는, 900℃ 정도에서 어닐링을 행하는 어닐링로 안의 강판에 근접시켜 측정 장치를 설치하지 않으면 안 되어, 측정 장치의 냉각을 고려하면, 강판과 측정 장치의 거리를 작게 하는 것은 불가능했다.
한편, 특허문헌 2에 기재되는 측정 장치(검출 장치)를 이용한 측정 방법에서는, 여자 코일(구동 코일)과 검출 코일을 강재에 대하여 동일측에 배치하기 때문에, 상기한 설치에 관한 문제는 극복된다. 그러나, 종형의 어닐링로와 같이, 강판이 상하 방향으로 몇번이나 이송되는 바와 같은 경우에는, 측정 장치를 로의 높이 방향에 대하여 중도에 설치하는 것이 필요해진다. 이 경우, 무거운 철심을 갖는 측정 장치를 고온의 어닐링로 내에서 지지하기 위해서는, 단면적이 큰 부재가 필요해진다. 그 때문에, 측정 장치를 지지하기 위한 단면적이 큰 부재가, 어닐링로의 가열이나 냉각의 방해가 된다는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 1 및 2에 기재되는 어느 측정 장치도 소형이기 때문에, 강판의 일부분의 변태율을 측정할 뿐이고, 강판의 전체 판폭에 걸치는 변태율을 측정하기 위해서는, 다수의 측정 장치를 판폭 방향으로 설치할 필요가 있다는 문제도 있었다.
또한, 최근의 고강도 강판의 제조에 있어서는, 오스테나이트상 분율(fraction)이 높다. 그러나, 연속 어닐링로에서의 재가열이나, 연속 용융 아연 도금 라인에 있어서의 아연의 합금화를 위한 재가열에 이용하는 솔레노이드식 유도 가열 장치의 가열 효율이 낮기 때문에, 유도 가열 장치의 출력은 높은 상태가 되어, 의도하지 않는 강판의 오스테나이트상 분율의 변동이 생긴다. 이에 따라, 온도 제어가 불안정하게 되고 있었다. 특히, 강판에 오스테나이트상 분율의 변동이 생기면, 솔레노이드식 유도 가열 장치에는 강판의 자성 변화에 수반하는 기전력(electromotive force)이 발생하여, 회로에 급격한 전압 변동을 발생시켜 제어를 할 수 없게 된다는 문제가 있었다. 전압 변동은, 솔레노이드식 유도 가열 장치에 오스테나이트상 분율의 변동부가 침입함으로써 발생하기 때문에, 사전에 예측할 수 없어, 발생한 전압 변동을 제어로 억제하는 것은 곤란했다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 연속 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치 및 자기 변태율의 측정 방법, 그리고 당해 자기 변태율 측정 방법 및 자기 변태율 측정 장치를 적용한 연속 어닐링 프로세스, 연속 용융 아연 도금 프로세스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 연구를 거듭한 결과, 이하의 점을 인식했다.
본 발명은, 공심(air-core)이고, 또한 판폭을 횡단하는 경로를 갖는 구동 코일 및 수신 코일을, 어닐링로 내에서 강판에 대하여 동일면측에 각각 배치하고, 구동 코일로부터 교류의 구동 신호를 발하여 강판으로부터의 반사파를 수신 코일로 측정함으로써, 강판의 변태율을 측정하도록 한 강판의 자기 변태 측정 방법이다.
본 발명에 있어서, 반사파를 이용하는 경우에는, 2개의 수신 코일을 쌍으로 하고, 이 2개의 수신 코일은 구동 코일을 사이에 두고 대칭인 위치에 각각 배치하여 역위상으로 접속함으로써, 강판의 자성 변화에 의한 신호 변화를 판별하기 쉽게 하고 있다. 또한, 상기한 쌍의 수신 코일을 2조 이용하는 경우에는, 이 2조의 수신 코일은, 수신 코일과 구동 코일의 거리를 각각 상이한 것으로 함으로써, 2조의 수신 코일로 수신하여 측정한 구동 신호로부터, 강판과 수신 코일의 거리를 연산하여 자기 변태율 신호를 보정하는 것이다.
또한, 본 발명은, 수신 코일로 측정된 구동 신호로부터, 발신된 구동 신호에 대하여 90°의 위상을 갖는 성분을 추출하고, 이 90°의 위상을 갖는 성분의 크기를 이용하여 변태율을 구하는 것이다. 또한, 본 발명은, 수신 코일로 측정된 구동 신호를, 발신된 구동 신호를 기준으로 하여 0° 위상 성분과 90° 위상 성분으로 나누어, 그 위상 성분의 비를 이용함으로써, 변태율을 구하는 것이다.
또한, 본 발명은, 어닐링로 내에, 강판의 판폭 방향을 횡단하는 바와 같은 대면적의 폐회로를 구성한 구동 코일과 수신 코일을 각각 배치하고, 각 코일에 코어재를 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 강판의 자기 변태 측정 장치이다.
또한, 본 발명은, 본 발명의 자기 변태 측정을 유도 가열 전에 행하여, 강판의 자화에 의한 영향을 고려한 피드 포워드 제어를 행하는, 연속 어닐링 프로세스 및 용융 아연 도금 프로세스이다.
본 발명은, 이상의 인식에 기초하여 완성된 것으로서, 그의 요지는 이하와 같다.
[1] 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 방법으로서,
공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 구동 코일에 의해, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하고,
상기 강판에서 반사된 상기 구동 신호를, 공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 수신 코일에 의해 측정하고,
측정 처리 장치에 의해, 상기 수신 코일에서 측정된 상기 구동 신호의 측정값을 이용하여 상기 강판과 상기 구동 코일의 거리를 보정하고, 보정된 상기 거리에 기초하여 상기 강판의 자기 변태율을 측정하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
[2] 상기 수신 코일은, 2개의 수신 코일을 쌍으로 하고, 또한 구동 코일에 대하여 대칭인 위치에 역위상으로 접속하여, 반사된 상기 구동 신호를 측정하는 [1]에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
[3] 상기 수신 코일로서, 역위상으로 접속되는 2개의 수신 코일을 2조 이용하고, 또한 당해 2조의 수신 코일과 상기 구동 코일의 거리를 각각 상이하게 배치하고,
상기 측정 처리 장치에 의해, 상기 2조의 수신 코일에 있어서의 상기 구동 신호의 측정값에 기초하여, 상기 강판과 상기 수신 코일의 각각의 거리를 연산하고, 연산된 결과에 기초하여 상기 자기 변태율을 보정하는 [1] 또는 [2]에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
[4] 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 방법으로서,
공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 구동 코일에 의해, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하고,
상기 강판에서 반사된 상기 구동 신호를, 공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 수신 코일에 의해 측정하고,
측정 처리 장치에 의해, 상기 수신 코일에서 측정된 상기 구동 신호의 측정값은, 발신된 상기 구동 신호에 대하여 90°의 위상을 갖는 성분으로 나누어지고, 당해 90°의 위상을 갖는 성분에 기초하여 상기 강판의 자기 변태율을 측정하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
[5] 상기 측정값은, 상기 측정 처리 장치에 의해, 발신된 상기 구동 신호에 대하여 0°의 위상을 갖는 성분 및 90°의 위상을 갖는 성분으로 각각 나누어지고, 당해 0°의 위상을 갖는 성분에 대한 당해 90°의 위상을 갖는 성분의 비에 기초하여 상기 자기 변태율을 측정하는 [4]에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
[6] 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 자기 변태율 측정 장치로서,
공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 대면적의 폐회로를 구성하고, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하는 구동 코일과,
공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 대면적의 폐회로를 구성하고, 상기 강판에서 반사된 상기 구동 신호를 수신하여 측정하는 수신 코일과,
상기 수신 코일에서 측정된 상기 구동 신호의 측정값을 이용하여 상기 강판과 상기 구동 코일의 거리를 보정하고, 보정된 상기 거리에 기초하여 상기 강판의 자기 변태율을 측정하는 측정 처리 장치를 갖는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
[7] 상기 수신 코일은, 2개의 수신 코일을 쌍으로 하고, 또한 구동 코일에 대하여 대칭인 위치에 역위상으로 접속한 것으로 하는 [6]에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
[8] 상기 수신 코일로서, 역위상으로 접속되는 2개의 수신 코일을 2조 이용하고, 또한 당해 2조의 수신 코일과 상기 구동 코일의 거리를 각각 상이하게 배치하는 [6] 또는 [7]에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
[9] 상기 수신 코일은, 수신 코일마다 코일의 감김수를 변경하고, 당해 코일의 감김수에 대응하여 상기 구동 코일과의 거리를 변경하여 배치하는 [6]∼[8] 중 어느 하나에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
[10] 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 자기 변태율 측정 장치로서,
공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 대면적의 폐회로를 구성하고, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하는 구동 코일과,
공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 대면적의 폐회로를 구성하고, 상기 강판에서 반사된 상기 구동 신호를 수신하여 측정하는 수신 코일과,
상기 수신 코일에서 측정된 상기 구동 신호의 측정값을 이용하여, 발신된 상기 구동 신호에 대하여 0°의 위상 및/또는 90°의 위상을 갖는 성분을 추출하고, 위상 성분에 기초하여 상기 강판의 자기 변태율을 측정하는 측정 처리 장치를 갖는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
[11] [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법을 이용하여, 어닐링로의 유도 가열 장치의 앞에서 강판의 자기 변태율을 측정하고,
측정 처리 장치에 의해, 측정된 당해 자기 변태율에 기초하여 유도 가열 장치를 피드 포워드 제어하는 연속 어닐링 프로세스.
[12] [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법을 이용하여, 어닐링로의 유도 가열 장치의 앞에서 강판의 자기 변태율을 측정하고,
측정 처리 장치에 의해, 측정된 당해 자기 변태율에 기초하여 유도 가열 장치를 피드 포워드 제어하는 연속 용융 아연 도금 프로세스.
본 발명에 의하면, 판폭 이상의 크기로서 철심을 이용하지 않는 공심 코일을 이용하기 때문에, 경량이고 내구성이 우수하고, 강판의 판폭 방향에서 평균의 변태율을 측정할 수 있다. 또한, 측정 장치와 강판의 거리를 수신 코일의 신호를 이용하여 보정하고, 보정 후의 거리에 기초하여 자기 변태율을 구하기 때문에, 자기 변태율의 측정 정밀도도 향상한다. 그리고, 본 발명을 연속 어닐링 프로세스나 용융 아연 도금 프로세스에 적용함으로써, 자기 변태율의 변화가 있어도 안정적으로 유도 가열을 피드 포워드 제어할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치의 개략 구성을 설명하는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 자기 변태율 측정 장치에 있어서의, 자기 변태율 측정 방법의 원리를 설명하는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예를 설명하는 일부 확대도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 자기 변태율 측정 방법의 원리를 설명하는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 있어서의, 강판과 구동 코일 간 거리(㎜), 신호비(V'÷V)의 관계를 설명하는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 이용하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치 및 자기 변태율 측정 방법의 원리에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 어닐링로(2) 중의 강판의 자기 변태 측정 장치(15)의 개략 구성을 설명하는 도면이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 강판의 자기 변태 측정 장치(15)의 자기 변태율 측정 방법의 원리를 설명하는 도면이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 어닐링로(2) 내에 설치하는 자기 변태 측정 장치(15)는, 코일(5), 발신기(9)(도시하지 않음), 전압계(10)(도시하지 않음), 측정 처리 장치(14)를 갖는다.
코일(5)은, 1개의 구동 코일(여기 코일)과 2개 이상의 수신 코일로 구성된다. 구동 코일이란, 강판의 표면에 대하여 교류의 전자파(구동 신호)를 발신하는 코일이다. 수신 코일이란, 강판에서 반사된 구동 신호를 수신하여 측정하는 코일이다.
코일(5)은, 철심을 이용하지 않는 공심(4)에, 도선을 통과하여 형성된다. 수신 코일은, 2개의 수신 코일을 쌍으로 하고, 각각의 도선의 감김 방향을 반대로 한다. 공심(4)에는, 예를 들면, 세라믹 파이프, 알루미나 파이프 등을 이용한다. 공심(4)은, 어닐링로(2)의 로체에 관통하여 형성되고, 통판 방향으로 소정의 간격으로 배치된다. 여기에서는, 2개의 세라믹 파이프 간에 도선을 통과하여, 강판(1)에 평행한 면을 주회하도록 하여 1조의 코일을 형성하고, 이 1조의 코일을 강판(1)의 표면에 대하여 평행으로 소정의 간격으로 3조 배치했다. 중앙에 배치하는 코일(5)이 구동 코일이고(후술하는 도 3의 부호 6을 참조), 그의 양측에 배치하는 1쌍의 코일(5)이 수신 코일이다(후술하는 도 3의 부호 7, 8을 참조). 예를 들면, 2개의 수신 코일과 구동 코일의 거리는, 등간격으로 한다.
또한, 각 수신 코일의 감김수는 상이한 것으로 해도 좋고, 상이한 감김수로 하는 경우에는, 2개 수신 코일과 구동 코일의 거리를 각각 상이하게 배치할 수 있다. 이에 따라, 어닐링로(2) 내에 있어서의 설치 개소가 좁은 경우에서도, 그 영향을 받는 일 없이 측정 장치를 설치할 수 있다.
또한 본 발명에서는, 수신 코일은, 1쌍의 수신 코일을 1조의 수신 코일로 하여, 복수조를 형성해도 좋다. 복수조의 수신 코일을 배치함으로써, 측정 정밀도는 보다 향상한다. 예를 들면 2조의 수신 코일을 이용하는 경우, 도 4에 나타내는 바와 같이, 구동 코일(6)에 대하여, 2조의 수신 코일(7, 8, 12, 13)을 대상으로 배치하고, 또한, 2조의 수신 코일과 구동 코일의 거리는 각각 상이하도록 배치한다.
발신기(9)는, 코일(구동 코일)에 접속되고, 소정의 주파수, 전류값의 정현파를 내는 전원이다. 예를 들면, 정현파 발신기나 펑션 제네레이터이다.
전압계(10)는, 코일(수신 코일)에 접속되고, 수신 코일에서 수신한 구동 신호를 측정한다. 예를 들면, 록 인 앰프이다.
측정 처리 장치(14)는, 수신 코일에서 측정된 구동 신호의 측정값을 이용하여 강판과 구동 코일의 거리를 보정하고, 보정한 거리에 기초하여 강판의 자기 변태율을 측정하는 연산 장치이다. 혹은, 측정 처리 장치(14)는, 수신 코일에서 측정된 구동 신호의 측정값으로부터, 발신된 구동 신호에 대하여 0° 및 90°의 위상을 갖는 성분을 추출하고, 위상 성분에 기초하여 자기 변태율을 측정하는 연산 장치이다. 즉, 측정 처리 장치(14)에서는, 복수의 수신 코일의 설치 위치의 차이와, 각 코일의 신호의 비율(신호비)이나 위상 각도의 차이에 의해, 거리의 보정을 행한다. 또한, 측정 처리 장치(14)에 있어서의 자기 변태율 측정 방법에 대해서는, 후술의 도 2에서 설명하기 때문에, 여기에서는 생략한다.
또한, 자기 변태 측정 장치(15)는, 추가로 온도계(11)를 가질 수 있다. 온도계를 구비하는 경우에는, 강판 온도의 실측값을 자기 변태율 측정 방법에 이용할 수 있기 때문에, 측정 정밀도를 보다 높이는 것이 가능하다. 온도계(11)는, 강판(1)의 표면 온도를 측정하는 것이고, 예를 들면, 방사 온도계이다.
자기 변태 측정 장치(15)는, 강판(1)의 표면에 평행으로, 3조의 코일(5)(1개의 구동 코일과 2개의 수신 코일)을 각각 배치하고, 도시하지 않는 발신기가 구동 코일에, 도시하지 않는 전압계가 수신 코일에 각각 접속된다. 자기 변태 측정 장치(15)는, 도시하지 않는 자기 변태 측정 처리 제어 장치에 의해, 컨트롤러를 통하여, 입력 정보에 기초하여 구동 코일의 전자파(신호)의 발신을 제어한다. 강판이 자기 변태 측정 장치(15)의 앞을 통과하는 경우에는, 구동 코일에 의해 강판(1)에 대하여 신호(구동 신호)를 발하고, 강판(1)에 의해 반사된 신호를 수신 코일에서 측정하고, 측정 처리 장치(14)에 의해 수신 코일에서 측정된 구동 신호의 측정값을 이용하여 강판과 구동 코일의 거리를 보정하고, 그 보정한 거리에 기초하여 강판의 자기 변태율을 구한다. 한편, 강판이 자기 변태 측정 장치(15)의 앞을 통과하지 않는 경우에는, 구동 코일에 의해 발한 신호는, 역위상으로 접속된 수신 코일에서 상쇄되기 때문에, 측정 처리 장치(14)에 보내지는 신호가 나오지 않는다.
혹은, 강판이 자기 변태 측정 장치(15)의 앞을 통과하는 경우에, 측정 처리 장치(14)에 의해, 수신 코일에서 측정된 구동 신호의 측정값으로부터 발신된 구동 신호에 대하여 0° 및 90°의 위상을 갖는 성분을 추출하고, 위상 성분에 기초하여 자기 변태율을 구한다. 한편, 강판이 자기 변태 측정 장치(15)의 앞을 통과하지 않는 경우, 전술과 동일하게, 측정 처리 장치(14)에 보내지는 신호가 나오지 않는다.
또한, 연속 어닐링 프로세스나 연속 용융 아연 도금 프로세스에 적용하는 경우, 강판이 어닐링로의 유도 가열 장치를 통과하기 전에, 강판의 자기 변태율을 측정하고, 측정 처리 장치(14)에 의해, 측정된 자기 변태율을 후속의 유도 가열 장치에 송신하는 피드 포워드 제어를 행한다.
또한 전술한 자기 변태 측정 장치(15)에 있어서의 구동 코일의 발신은, 일정값을 기본으로 하지만, 수신 코일에서의 수신 신호(즉, 측정된 구동 신호의 측정값)가 지나치게 큰 경우 혹은 지나치게 작은 경우에는, 상기의 자기 변태 측정 처리 제어 장치에 의해, 구동 코일의 발신의 크기를 제어할 수 있다. 예를 들면, 구동 코일의 신호는, 수신 코일의 수신 신호의 오버 레인지나 언더 레인지에 의해, 10분의 1이나 10배로 전환한다.
본 발명에 의하면, 강판의 자기 변태율을 측정하기 위한 구동 코일과 수신 코일은, 철심을 이용하지 않는 공심 코일로 하고, 어닐링로를 횡단하는 바와 같은 경로를 왕복하는 루프로 했기 때문에, 경량이고 내구성이 우수하다. 또한, 구동 코일과 수신 코일은, 강판의 전체 폭에 걸치는 자기 변태율에 따른 신호를 조사하기 때문에, 강판의 판폭 방향으로 평균의 변태율(즉, 강판의 판폭 방향 평균 자기 변태율)을 측정할 수 있는 효과도 있다.
또한, 수신 코일은, 2개의 수신 코일을 쌍으로 하여, 역위상으로 접속하여 측정하기 때문에, 수신 코일을 통과하는 노이즈의 신호가 상쇄된다. 이에 따라, 강판의 자기 신호를 명료하게 측정할 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명에 있어서의 강판의 자기 변태율 측정 방법의 원리에 대해서 설명한다.
강판의 자기 변태율은, 강이 오스테나이트상으로부터 페라이트상으로 변태하는 것에 수반하여, 상자성으로부터 강자성으로 변화하는 현상을 이용하여 측정된다.
본 발명에서는, 우선, 자기 변태율 측정 장치(15)의 자기 변태 측정 처리 제어 장치에 의해, 컨트롤러를 통하여, 구동 코일이 제어된다. 그리고, 구동 코일(6)은, 강판(1)을 향하여 전자파(구동 신호)를 발신한다.
판두께 방향 모두의 영향을 받아 강판(1)의 표면측으로부터 반사하는, 강판(1)으로부터의 반사파(w1, w2)는, 2개의 수신 코일(7, 8)에 입사한다. 수신 코일(7, 8)에서는, 입사한 반사파(w1, w2)에 의해 신호가 발생하기 때문에, 전압계(10)로 각 신호의 크기를 측정한다.
다음으로, 측정 처리 장치(14)에 의해, 각 수신 코일(7, 8)에서 받은 반사파(w1, w2)의 크기의 차이로부터 강판(1)과 각 수신 코일(7, 8)의 거리를 산출한다. 여기에서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 수신 코일(7, 8)은, 강판(1)으로부터의 거리를 상이한 것으로 하여, 역위상으로 접속되어 있다. 이 때문에, 수신 코일(7, 8)에 발생한 신호는 상쇄된다. 또한, 수신 코일(7, 8)을 관통하는 노이즈 신호도 상쇄되기 때문에, 노이즈를 막을 수 있다. 그러나, 전파는 거리에 따라서 감쇠하기 때문에, 구동 코일(6)에 의해 발생한 신호는, 수신 코일(7)과 수신 코일(8)에서는 완전하게는 상쇄되지 않고, 강판으로부터의 신호만을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 수신 코일(7, 8)의 합계 신호를 측정하여, 강판으로부터 입사된 신호(V)만을 이용하고, 강판(1)의 기준 위치로부터의 변위량을 산출한다. 그리고, 산출된 변위량에 기초하여, 강판(1)과 자기 변태 측정 장치(15)의 거리를 산출한다. 또한, 「강판의 기준 위치」란, 도 2에 있어서의 점선으로 나타낸 강판(1)의 위치를 가리키고, 통판 롤에 의해 느슨함 없이 당겨진 상태의 경우의 강판의 위치를 가리킨다. 또한, 도 2에서는, 도시한 양측 화살표분만큼 변위하고 있는 것을 나타낸다.
다음으로, 측정 처리 장치(14)에 의해, 산출된 상기 거리를 이용하여, 각 수신 코일(7, 8)에 입사된 신호(V)를 강판이 기준 위치에 있었던 경우에 상당하는 신호로 보정하여, 보정 신호(V1)를 산출한다. 그리고, 예를 들면, 자기 변태율 측정 장치(15)의 기억부 등에 미리 기록해 둔 신호비의 검량선과 보정 신호(V1)를 비교하여, 강판 온도와 변태율에 의한 위상 변화의 관계도로부터 강판의 자기 변태율을 산출한다. 검량선은, 적절히 1개 이상의 신호를 선택하고, 그 신호비로부터 강판과 코일분의 거리를 구할 수 있는 것이면 좋다. 예를 들면, 표준의 강판 위치(강판의 기준 위치)에서 구한 100％ 페라이트상의 강판 및 100％ 오스테나이트상의 강판의 신호의 크기를 이용하는 경우에는, 산출된 보정 신호(V1)와 비교하여, 강판 온도와 변태율에 의한 위상 변화의 관계도로부터 강판의 자기 변태율을 산출한다.
또한, 여기에서는, 강판 온도로서, 예를 들면 CAL, CGL 프로세스의 제어 시스템이 계산하는 추정값을 이용한다. 한편, 상기한 바와 같이, 온도계(11)를 자기 변태율 측정 장치(15)에 설치할 수도 있다. 이 경우, 강판의 온도는, 강판(1)이 본 발명의 자기 변태 측정 장치(15)의 3조의 코일(5)을 통과하기 전에 설치된 온도계(11)로 측정한다. 그리고, 측정된 강판 온도와 측정 처리 장치(14)에 의해 산출된 위상 변화(보정 신호 V1)를 이용하여, 미리 측정하여 자기 변태율 측정 장치(15)의 기억부 등에 기록해 둔 강판 온도와 변태율에 의한 위상 변화의 관계도로부터, 강판의 변태율을 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기한 강판으로부터 입사된 신호(V)(합계 신호)로부터, 발신된 구동 신호(여기 신호)에 대하여 90°의 위상을 갖는 성분(V90°)을 추출하여, 변태율을 산출한다. 90°의 위상 성분의 신호는, 패러데이의 전자 유도의 법칙에 의한 것이고, 강판의 자성의 크기를 반영하고 있기 때문이다. 이 추출한 90°의 위상을 갖는 성분(V90°)을 이용하여, 미리 측정하여 자기 변태율 측정 장치(15)의 기억부 등에 기록해 둔 검량선과 비교하고, 강판 온도와 변태율에 의한 위상 변화의 관계도로부터 강판의 자기 변태율을 산출할 수 있다. 또한, 위상 성분을 이용하는 것은, 동일한 강판이라도, 측정 위치가 다르면 강판으로부터 입사 되는 신호(V)가 상이한 경우가 있기 때문에, 자성 상태가 상이한 것에 기인하여 입사 신호가 상이한 경우와의 구별을 할 수 없다. 그 때문에, 위상 성분을 추출함으로써, 자성의 차이에만 착안한다. 본 발명에 있어서, 90°의 위상 성분을 이용하는 것은, 수신 코일에서 수신한 신호에 대하여, 강판의 자성의 영향을 가장 포함하고 있기 때문이다.
또한, 본 발명에서는, 상기한 강판으로부터 입사된 신호(V)를, 발신된 구동 신호(여기 신호)에 대하여 0°의 위상을 갖는 성분(V0°)과, 발신된 구동 신호에 대하여 90°의 위상을 갖는 성분(V90°)으로 나누어, 추출한다. 그리고, 추출한 0°의 위상을 갖는 성분(V0°) 및 90°의 위상을 갖는 성분(V90°)으로부터, 그 비(V90°／V0°)를 구함으로써, 구동 신호(여기 신호)에 대한 수신 코일에서 수신한 신호의 위상각을 산출한다. 산출된 위상각을 이용하여, 강판의 자기 변태율을 산출한다. 또한, 0°의 위상 성분을 이용하는 것은, 강판의 상기 저항의 영향을 주로 포함하기 때문이다. 90°의 위상 성분을 이용하는 것은, 전술한 바와 같이, 수신 코일(7, 8)에서 수신한 합계 신호(V)에 대하여, 강판의 자성의 영향을 가장 포함하고 있기 때문이다. 또한, V90°／V0°로부터 구한 위상각(arctan(V90°／V0°))을 이용하는 것은, 측정하는 강판 상태에 따라 위상각이 다른 것을 이용하여 자기 변태율을 산출함에 있어서, 강판과 측정 위치의 거리의 영향에 의한 신호의 대소, 즉 구동 코일의 신호의 대소에 영향을 받지 않기 때문이다.
여기에서는, 1쌍의 수신 코일을 1조 이용하는 경우를 설명했지만, 전술한 바와 같이 본 발명에서는, 1쌍의 수신 코일을 2조 이상 이용해도 좋다. 이 경우, 1조의 수신 코일의 경우보다도, 상기한 보정 정밀도가 향상하기 때문에, 보다 정확한 자기 변태율을 측정할 수 있다. 또한, 2조의 수신 코일을 이용하는 경우의 구체적인 측정 방법에 대해서는, 후술하는 실시예 2에서 설명하기 때문에, 여기에서는 생략한다.
본 발명에 의하면, 강판에 대하여 구동 코일과 수신 코일을 동일한 측에 배치하기 때문에, 구동 코일로부터 발한 전자파(구동 신호)가 강판에서 반사된 구동 신호를 수신 코일로 수취한다. 그 크기는, 강판으로부터 떨어져 배치되는 수신 코일의 위치에 따라 변동한다. 그 때문에, 수신 코일을 전자파의 경로 길이가 상이하도록 2개 배치함으로써, 2개의 수신 코일에서 받은 구동 신호의 크기의 차이로부터, 강판과 수신 코일의 거리를 구한다. 그 후, 수신 코일의 신호를 당해 거리로 보정함으로써, 보정 후의 수신 코일의 신호로부터 자기 변태율을 구할 수 있다. 이 때, 수신 코일로서, 2개의 수신 코일을 역위상으로 한 쌍의 것을 2조 이용함으로써, 보정 정밀도가 향상되어, 보다 명료한 신호를 얻을 수 있다. 그 결과, 자기 변태율의 측정 정밀도도 향상한다.
또한, 수신 코일의 신호는, 강판의 자성의 영향과, 강판에 흐르는 유도 전류의 영향을 합친 것으로 되어 있다. 구동 코일의 신호를 정현파로 했을 때에는, 신호의 크기와 위상이 강판의 온도나 변태율에 따라 상이하다. 그 때문에, 본 발명에 의하면, 수신 코일이 수신한 구동 신호의 합계 신호로부터, 강판의 자성의 영향을 가장 포함한, 구동 신호(여기 신호)에 대하여 90°의 위상 성분을 추출한다. 그 추출한 90°위상 성분의 크기 혹은 강판 기준 위치 보정을 행한 크기로부터 자기 변태율을 구함으로써, 정확한 자기 변태율을 구할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 수신 코일이 수신한 구동 신호를, 구동 신호(여기 신호)에 대하여 0° 위상 성분의 신호와 90° 위상 성분의 신호로 나누어 측정하고, 그 비를 구한다. 이에 따라, 구동 신호(여기 신호)에 대한 수신한 구동 신호의 위상각을 산출하여, 강판과 구동 코일의 위치의 영향, 구체적으로는 코일군(구동 코일, 수신 코일)과 강판의 거리에 의한 신호의 대소에 상관없이, 자기 변태율을 구할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 구동 코일과 수신 코일을 철심을 이용하지 않는 공심으로 했기 때문에, 도선만으로 구성된 경량인 코일을, 연속 어닐링로를 횡단시켜 배치하면 좋다. 이에 따라, 900℃ 정도까지 가열하는 분위기로 안에서도, 코일의 자중에 의해 손괴하는 일 없이, 안정적으로 측정할 수 있게 되었다.
또한, 응답성이나 신호 처리의 용이함으로부터, 구동 코일로부터 발하는 신호는, 예를 들면 정현파나 구형파, 펄스 등의 일정한 주파수로 일정 강도의 것을 이용한다. 본 발명에 의하면, 강판의 표리면에 대하여, 어느 한 쪽의 측에 구동 코일과 수신 코일을 배치하여 측정할 때에, 수신 코일을 2개로 한다. 이 2개의 수신 코일을 구동 코일에 대하여 대칭이 되는 위치에 각각 배치하여, 그것들을 반대의 위상으로 접속한다. 이에 따라, 구동 코일에 의해 2개의 수신 코일에 발생하는 신호를 2개의 수신 코일에서 상쇄(캔슬)할 수 있다. 또한, 2개의 수신 코일을 관통하는 노이즈 신호도 상쇄(캔슬)할 수 있기 때문에, 노이즈를 막을 수도 있다. 이 때, 구동 코일로부터 발한 신호는, 강판에 반사하고, 반사한 신호는 2개의 수신 코일에 입사하여 신호를 발한다. 강판으로부터의 거리는 2개의 수신 코일에서 상이하고, 또한, 발생한 신호의 크기도 2개의 수신 코일에서 상이하기 때문에, 역위상으로 접속한 2개의 수신 코일의 합계 신호를 측정하면, 강판으로부터 입사된 신호만을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 역위상으로 접속하는 수신 코일을 2조로 하고, 각각이 구동 코일과 상이한 거리가 되도록 배치할 수 있다. 이 경우, 구동 코일과 각 조의 수신 코일의 거리가 상이하기 때문에, 강판으로부터의 반사 신호(수신 코일에 입사된 신호)의 비율의 차이를 이용하여, 강판의 기준 위치로부터의 변위를 연산할 수 있다. 산출된 변위를 이용하여, 강판의 위치로부터 수신 코일의 신호의 크기로의 영향을 보정함으로써, 1조의 수신 코일과 비교하여, 보다 정확한 자기 변태율을 측정할 수 있다.
구동 코일로부터 발하여 강판으로부터 반사되는 신호는, 강판에 발생하는 와전류에 의해 생기지만, 반사 신호는 강판의 자기와 전기 저항에 의해 크기와 원래의 신호에 대한 위상이 상이하다. 강자성역의 강의 경우, 강판의 자기의 영향은 수신 코일의 구동 신호에 대하여 90° 위상 성분에 크게 나타난다. 그래서, 본 발명에서는, 측정한 신호 중에서, 구동 신호에 대하여 90°의 위상을 갖는 성분의 크기를 이용하여, 강판의 변태율을 구하도록 했기 때문에, 강판의 자기의 크기를 명료하게 측정할 수 있고, 정확한 자기 변태율의 측정을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 측정한 신호를, 구동 신호에 대하여 0° 위상과 90° 위상의 각 성분으로 나누고, 그의 비 혹은 구동 신호에 대한 측정한 신호의 위상으로 변태율을 구한다. 이에 따라, 강판의 위치 변화에 기인한 신호의 크기의 변화에 영향을 받지 않고, 정확한 자기 변태율의 측정을 할 수 있다.
전술한 본 발명의 자기 변태율 측정 장치 및 자기 변태율 측정 방법은, 연속 어닐링 프로세스나 연속식 용융 아연 도금 프로세스에 적용할 수 있다. 이 경우, 연속 어닐링 프로세스의 어닐링로 중이나 연속식 용융 아연 도금 프로세스의 로 중에서, 또한 재가열용의 솔레노이드식 유도 가열 장치의 앞에서, 자기 변태율 측정을 행함으로써, 강판의 자기 변태율을 파악할 수 있다. 이에 따라, 강판의 자기 변태율의 측정 결과로부터, 그 유도 가열 장치로의 영향을 사전에 연산하여, 유도 가열 장치의 전압 변동을 억제하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 연속 어닐링 프로세스나 연속식 용융 아연 도금 프로세스에 있어서의, 가열, 균열, 냉각, 도금 처리 등의 온도 조건 등은, 특별히 한정되지 않고, 공지의 조건을 채용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 어닐링로 중에서 강판의 자기 변태율을 알 수 있다. 이에 따라, 연속 어닐링 프로세스나 용융 아연 도금 프로세스에 있어서, 솔레노이드식 유도 가열을 행하기 전에 자기 변태율에 의한 유도 가열 장치로의 영향을 사전에 알 수 있다. 또한, 유도 가열 장치의 피드 포워드 제어를 행하여, 자기 변태율의 변화가 있어도 안정적으로 유도 가열을 행할 수 있다.
이하, 도 3∼도 6을 참조하여, 본 발명의 상세에 대해서 각 실시예를 이용하여 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다. 도 3은 본 발명의 일 실시예를 설명하는 도면이고, 도 4∼도 6은 본 발명의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
실시예 1
전술한 도 1에 나타낸 바와 같이, 강판(1)은, 종형 연속 어닐링로(2)의 로체 내를 허스롤(3)로 방향을 바꾸면서 어닐링된다. 이 예에서는, 강판은 800℃까지 가열되고, 가스 제트로 600℃까지 냉각된 후에, 본 발명의 자기 변태 측정 장치(15)의 코일(5)(구동 코일(6), 수신 코일(7, 8))을 통과했다.
또한, 이 예에서는, 로(2)의 폭은 2.5m이고, 강판(1)은 1∼1.8m의 판폭의 것을 이용한다. 또한, 연속 어닐링로(2)의 로체를 관통하는 세라믹 파이프(4)를 6개 형성하고, 2개의 세라믹 파이프(4) 간에 도선을 통과시켜, 도선이 강판(1)에 평행한 면을 주회하도록 하여, 3조의 코일(5)을 형성하고 있다. 1개의 코일 루프를 형성하기 위해, 세라믹 파이프(4)의 2개의 조는, 통판 방향으로 0.5m 떨어트려 배치했다. 세라믹 파이프(4)는, 외경 30㎜, 내경 24㎜, 길이 2000㎜로 하고, 도체인φ(직경) 2㎜의 구리 합금선을 그 안에 10턴분 통과시켰다. 이 세라믹 파이프(4)는, 1개로 약 5㎏의 무게이다. 그러나, 구리 합금선은 직경이 매우 작고, 또한 강성도 낮기 때문에, 휠 우려가 있다. 본 발명에서는, 구리 합금선의 휨량을 억제하기 위해, 구리 합금선에 대하여 로벽에 형성한 플랜지부에서 장력을 부여했다. 이와 같이, 구리 합금선이 세라믹 파이프의 내벽에 닿지 않도록 하고 있기 때문에, 안정적으로 설치할 수 있었다.
도 3에는, 본 발명의 일 실시예(이하, 실시예 1이라고 칭함)에 있어서의, 종형 연속 어닐링로(2) 내의 자기 변태 측정 장치(15)의 상세를 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 3조의 코일(6, 7, 8)은, 강판(1)의 면에 평행으로 배치했다. 코일(6)은 구동 코일이고, 코일(7, 8)은 수신 코일이다. 강판과 구동 코일의 거리는, 강판으로부터 200㎜의 거리로 했다. 구동 코일(6)은, 주파수 55㎐, 전류 1A의 정현파를 내는 전원(발신기)(9)에 접속되어, 구동 코일로서 기능한다. 수신 코일(7)은, 구동 코일(6)보다도 100㎜만 강판(1)에 가까운 위치에 배치했다. 한편, 수신 코일(8)은, 구동 코일(6)과 수신 코일(7)의 사이와 동일한 거리, 즉 100㎜만, 구동 코일(6)보다도 강판(1)으로부터 먼 위치에 배치했다.
수신 코일(7)과 수신 코일(8)은, 도선의 감김 방향이 반대가 되도록 전기적으로 접속하여 전압계(10)에 의해 구동 코일(6)로부터 반사되는 신호(반사파)(w1, w2)의 크기를 측정하는, 1조의 수신 코일로 했다. 이와 같이, 감김 방향을 반대로 하여 접속함으로써, 구동 코일(6)로부터 발해진 전파(구동 신호)를 수신함으로써 수신 코일(7, 8)에 발생한 신호는, 상쇄되기 때문에, 강판이 없는 경우에는 신호는 나오지 않는다. 또한, 배경에 있는 노이즈에 의해 발생하는 신호 중, 수신 코일(7, 8)을 관통하는 노이즈에 의한 신호도 또한, 감김 방향을 반대로 하여 접속함으로써, 서로 약하게 한다.
한편, 강판이 있는 경우에는, 구동 코일(6)로부터 발한 전파는, 200㎜의 거리를 거쳐 강판(1)에 의해 반사된다. 그리고, 수신 코일(7)에는 강판으로부터 추가로 100㎜의 거리를 거치고, 수신 코일(8)에는 강판으로부터 추가로 300㎜의 거리를 거쳐 도달하게 된다. 이 때, 전파는 거리에 따라서 감쇠하기 때문에, 구동 코일(6)에 의해 발생한 신호는, 수신 코일(7)과 수신 코일(8)에서는 완전하게는 상쇄되지 않는다. 이 때문에, 강판으로부터의 신호만을 얻을 수 있다.
이 감쇠의 영향을 보다 강하게 하기 위해서는, 구동 코일(6)을 구성하는 2개의 세라믹 파이프(4)의 강판 반송 방향에 대한 배치 거리를 보다 짧게 하면 좋다. 그러나, 본 실시예 1에서는, 시공이나 메인터넌스성의 관점에서, 3조의 코일(6, 7, 8)에 있어서의 강판 반송 방향에 대한 배치 거리는, 모두 동일하게 했다.
또한, 본 실시예 1에서는, 각 수신 코일(7, 8)은, 감김수가 동일하기 때문에, 구동 코일(6)에 대하여 등거리로 배치했다. 또한, 각 수신 코일(7, 8)의 감김수는 상이한 것으로 해도 좋다. 감김수에 따라서 구동 코일(6)로부터의 신호가 상쇄되도록, 각 수신 코일(7, 8)을 상이한 거리에 배치해도 좋다. 이렇게 함으로써, 설치하는 주위의 영향에 의해, 자기 변태 측정 장치(15)의 3조의 코일의 설치 장소가 제한되는 경우에서도, 설치 조건에 맞추어 수신 코일(7, 8)을 설치할 수 있다.
전술과 같이, 본 발명의 구동 코일과 수신 코일은, 강판의 전체 폭에 걸치는 자기 변태율에 따른 신호를 조사한다. 그 때문에, 강판의 판폭 방향에서 평균의 변태율(강판의 판폭 방향 평균 자기 변태율)을 측정할 수 있다.
본 실시예 1에서는, 코일의 도선은, 일단 로체 외부로 취출하고나서 로를 횡단시키는 것을 반복하여 주회시키고 있다. 자성체인 철피(steel shell)의 영향을 작게 하기 위해, 철피의 내측을 주회시켜도 상관없다. 또한, 본 실시예에서는, 철피는 거의 일률적이기 때문에, 그 영향은 수신 코일(7, 8)의 역접속으로 상쇄되어 문제가 되지 않았다. 여기에서 철피란, 어닐링로를 형성하는 철판의 표면을 가리킨다.
본 실시예 1에서는, 전압계(10)는, 록 인 앰프를 이용한다. 전압계(10)에서는, 구동 전류 신호의 위상을 기준으로 하고, 0° 위상의 전압 신호(V0)와, 90° 위상의 전압 신호(V90)로 나누어 측정했다.
본 실시예 1에서는, 강판의 표면 온도는, 강판(1)이 본 발명의 자기 변태 측정 장치(15)의 3조의 코일(5)을 통과하기 전에 설치된 온도계(11)로 측정한다.
전술과 같이 측정된 강판 온도와 측정 처리 장치에 의해 산출된 위상 변화를 이용하여, 미리 측정하여 측정 처리 장치의 기록부 등에 기록해 둔 강판 온도와 변태율에 의한 위상 변화의 관계도로부터, 강판의 변태율을 알 수 있다. 구체적으로는, 록 인 앰프를 이용하여, 측정 전압(V＝V0cosωt＋V90sinωt)의 V0 및 V90을 각각 분리하여 측정한다. 이 측정값으로부터 arctan(V90°／V0°)을 구하여, 평가한다. 또한, 본 실시예 1에서는, 위상각 ±2°이고, 변태율 ±1％의 차이를 측정할 수 있었다.
또한, 측정 중의 강판(1)은, 허스롤(3) 간에서 약간 진동하기 때문에, 강판(1)과 자기 변태 측정 장치(15)의 3조의 코일(5)의 거리도 바뀐다. 이 때문에, 전압계(10)로 측정한 신호도 변동한다. 본 실시예 1에서는, 3초의 시간 평균 처리를 실시함으로써 안정적으로 측정할 수 있었다.
이에 대하여, 비교예로서, 55㎐로 구동하는, 특허문헌 2(일본공개특허공보 소59-188508호)의 제4 실시예(제7 도면)에 나타내는 형식에서의 변태량 측정 장치를, 종형의 연속식 열 처리로에 설치했다. 이 경우, 변태량 측정 장치의 센서 기능부(본 실시예에서 말하는 3조의 코일에 상당)는, 외부 치수: 80×80×200㎜, 중량: 10㎏이다. 이 센서 기능부를 어닐링로의 열로부터 보호하기 위해서는, 당해 센서 기능부를 내부에 넣는 수냉식의 보호 상자(외부 치수: 200×200×500㎜, 총 중량: 50㎏)가 필요해진다. 이 수냉식의 보호 상자는, 어닐링로의 측벽으로부터 연장한 지주의 선단에, 강판과 보호 상자의 거리가 100㎜가 되도록, 설치할 필요가 있었다. 그 때문에, 이 설치를 위해, 로벽의 보강을 포함한 장기의 설치 공사가 필요해졌다.
또한, 비교예의 경우, 중량물을 지주로 지지하는 구조였기 때문에, 강판을 이송하는 롤러 등의 진동의 영향으로 센서 기능부가 진동하여, 저속 반송 시에는 공진으로 추정되는 진폭 20㎜ 정도의 큰 진동을 발생시켰다. 이 영향으로, 지주 기부에 균열을 발생시켜, 2개월에서 탈락했다.
전술한 실시예 1에 나타내는 본 발명의 경우에는, 자기 변태 측정 장치(15)에 있어서의 3조의 코일(5)은, 경량의 세라믹 파이프와 도선이고, 강판을 이송할 때에 진동은 발생하지 않았다. 그 결과, 장기의 사용에서도 손괴하는 바와 같은 일은 없었다.
실시예 2
도 4는, 본 발명의 다른 실시예(이하, 실시예 2라고 칭함)를 나타내는 측면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 이 실시예 2에서는, 1조의 수신 코일(12, 13)이 추가되어 있다. 또한, 그 이외의 구성은, 실시예 1과 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.
수신 코일(12, 13)은, 전술과 마찬가지로, 감김 방향을 반대로 하여 접속한 것이다. 수신 코일(12, 13)에서는, 도시하지 않는 전압계에 의해 구동 코일(6)로부터의 신호의 크기(전압(V'))를 측정하고 있다. 도 4 중, 실선으로 나타낸 강판(1)과, 각 수신 코일(7, 8, 12, 13) 혹은 구동 코일(6)의 거리는, 각각, 수신 코일(12)에서는 100㎜, 수신 코일(7)에서는 200㎜, 구동 코일(6)에서는 300㎜, 수신 코일(8)에서는 400㎜, 수신 코일(13)에서는 500㎜로 했다.
구동 코일(6)로부터 발한 전파(구동 신호)는, 강판(1)에서 반사되어 반사파(w1, w2, w3, w4)로서 각 수신 코일(7, 8, 12, 13)에 입사한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 강판(1)에서 각 수신 코일(7, 8, 12, 13)까지의 거리는, 각각 상이하다. 또한, 각 조의 수신 코일(7-8, 12-13)은, 각각 감김 방향을 반대로 하여 접속되어 있다. 그 때문에, 각 1조의 수신 코일에서 얻어진 신호 V, V'는, 강판(1)의 위치에 따라, 그의 비율 V'÷V가 상이하다. 또한, 「강판(1)의 위치에 따라」란, 강판과 구동 코일 간의 거리(㎜)를 의미한다.
본 실시예 2에서는, 각 1조의 수신 코일(7-8, 12-13)에 발생한 신호를, 구동 전류 신호의 위상을 기준으로, 90° 위상의 전압 신호 V90, V90'로 나누어 측정했다. 그리고, 100％가 페라이트상인 강판과, 50％가 오스테나이트상인 강판에 대해서, 각각 신호비(V90'÷V90)를 측정했다.
여기에서는, 예를 들면 100％가 페라이트상인 강판에 대한 측정 결과에 대해서, 종축을 신호비(V90'÷V90), 횡축을 강판과 구동 코일 간의 거리(㎜)로 하여, 도 6에 나타냈다. 도 6으로부터, 신호비로부터, 강판과 구동 코일 간의 거리를 특정할 수 있는 것을 알 수 있었다. 본 발명에서는, 이 강판과 구동 코일 간의 거리를 이용하여, 각 수신 코일(12, 13)의 신호의 크기를 보정한다. 보정된 신호는, 미리 강판의 기준 위치에서 구해 둔, 100％가 페라이트상인 강판 및 100％가 오스테나이트상인 강판의 신호의 크기와 비교함으로써, 강판의 자기 변태율을 구할 수 있다. 여기에서는, 페라이트상이 100％인 경우를 이용하여 설명했지만, 예를 들면 페라이트상: 70％＋베이나이트상: 30％인 경우 등이 적절히 선택된다.
또한, 전술과 마찬가지로, 본 실시예 2의 경우도, 쌍에 접속하는 수신 코일의 감김수를 상이한 것으로 해도 좋다. 이에 따라, 각 수신 코일은, 구동 코일에 대한 거리를 상이하게 배치할 수 있기 때문에, 수신 코일을 포함한 자기 변태 측정 장치(15)의 점유 체적을 작게 할 수 있다. 또한, 설치 장소의 제한을 완화할 수 있다.
그리고, 50％ γ강에 있어서도, 도 6과 비교하여 ±1％ 이내에서 동일한 특성이 얻어졌다. 즉, γ비율에 의존하지 않고 거리를 측정할 수 있었다.
실시예 3
본 실시예에서는, 전술한 실시예 1, 2에 나타낸 자기 변태 측정 장치(15)를, 연속식 용융 아연 도금 프로세스에 적용했다. 자기 변태 측정 장치(15)는, 용융 아연 포드 전의 냉각대 최종 패스에 설치했다. 자기 변태 측정 장치(15)에서는, 측정한 자기 변태율의 시간 변동률을 연산하여, 자기 변태율의 변화, 즉 오스테나이트 분율 변동에 의한 자기 특성의 변화를 구했다. 그리고, 오스테나이트 분율 변동에 의한 자기 특성의 변화가, 사전에 설정한 문턱값을 초과하는 경우에는, 그 강판 부분이 솔레노이드식 유도 가열 장치를 통과하기 전부터 전압 변화가 억제되도록 제어의 출력을 변화시켰다. 이에 따라, 그 강판 부분이 통과할 때에는, 출력 변동이 과대하게 응답하지 않도록 제어의 응답 속도가 느려져, 안정적으로 유도 가열 제어를 행할 수 있었다. 그 결과, 목표의 가열 온도 변동 범위로 가열할 수 있었다.
이에 따라, 비교예로서, 상기한 본 발명의 자기 변태율 신호에 의한 제어로의 개입을 끊었다. 그 결과, 문턱값을 초과하는 오스테나이트 분율 변동부를, 통상의 제어로 유도 가열했기 때문에, 제어계가 과대하게 응답하여 불안정해져, 목표의 가열 온도 변동 범위를 일탈했다.
1 : 강판
2 : 연속식 어닐링로
3 : 허스롤
4 : 세라믹 파이프
5 : 코일
6 : 구동 코일
7 : 수신 코일
8 : 수신 코일
9 : 발신기
10 : 전압계
11 : 방사 온도계
12 : 수신 코일
13 : 수신 코일
14 : 측정 처리 장치
15 : 자기 변태 측정 장치

Claims (12)

  1. 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 방법으로서,
    공심(air-core)을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 구동 코일에 의해, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하고,
    상기 강판에서 반사된 상기 구동 신호를, 공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 수신 코일에 의해 측정하고,
    측정 처리 장치에 의해, 상기 수신 코일에서 측정된 상기 구동 신호의 측정값을 이용하여 상기 강판과 상기 구동 코일의 거리를 보정하고, 보정된 상기 거리에 기초하여 상기 강판의 자기 변태율을 측정하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신 코일은, 2개의 수신 코일을 쌍으로 하고, 또한 구동 코일에 대하여 대칭인 위치에 역위상으로 접속하여, 반사된 상기 구동 신호를 측정하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수신 코일로서, 역위상으로 접속되는 2개의 수신 코일을 2조 이용하고, 또한 당해 2조의 수신 코일과 상기 구동 코일의 거리를 각각 상이하게 배치하고,
    상기 측정 처리 장치에 의해, 상기 2조의 수신 코일에 있어서의 상기 구동 신호의 측정값에 기초하여, 상기 강판과 상기 수신 코일의 각각의 거리를 연산하고, 연산된 결과에 기초하여 상기 자기 변태율을 보정하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
  4. 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 방법으로서,
    공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 구동 코일에 의해, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하고,
    상기 강판에서 반사된 상기 구동 신호를, 공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 수신 코일에 의해 측정하고,
    측정 처리 장치에 의해, 상기 수신 코일에서 측정된 상기 구동 신호의 측정값은, 발신된 상기 구동 신호에 대하여 90°의 위상을 갖는 성분으로 나누어지고, 당해 90°의 위상을 갖는 성분에 기초하여 상기 강판의 자기 변태율을 측정하는 것을 특징으로 하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정값은, 상기 측정 처리 장치에 의해, 발신된 상기 구동 신호에 대하여 0°의 위상을 갖는 성분 및 90°의 위상을 갖는 성분으로 각각 나누어지고, 당해 0°의 위상을 갖는 성분에 대한 당해 90°의 위상을 갖는 성분의 비에 기초하여 상기 자기 변태율을 측정하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법.
  6. 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 자기 변태율 측정 장치로서,
    공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 대면적의 폐회로를 구성하고, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하는 구동 코일과,
    공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 대면적의 폐회로를 구성하고, 상기 강판에서 반사된 상기 구동 신호를 수신하여 측정하는 수신 코일과,
    상기 수신 코일에서 측정된 상기 구동 신호의 측정값을 이용하여 상기 강판과 상기 구동 코일의 거리를 보정하고, 보정된 상기 거리에 기초하여 상기 강판의 자기 변태율을 측정하는 측정 처리 장치를 갖는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신 코일은, 2개의 수신 코일을 쌍으로 하고, 또한 구동 코일에 대하여 대칭인 위치에 역위상으로 접속한 것으로 하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 수신 코일로서, 역위상으로 접속되는 2개의 수신 코일을 2조 이용하고, 또한 당해 2조의 수신 코일과 상기 구동 코일의 거리를 각각 상이하게 배치하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신 코일은, 수신 코일마다 코일의 감김수를 변경하고, 당해 코일의 감김수에 대응하여 상기 구동 코일과의 거리를 변경하여 배치하는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
  10. 강판의 표면의 한쪽측에 배치되는 구동 코일과, 당해 구동 코일과 동일면측에서, 또한 당해 구동 코일의 양측에서 강판의 표면에 대하여 평행으로 배치되는 수신 코일을 이용하여, 강판을 어닐링로에서 열 처리하기 전에 강판의 자기 변태율을 측정하는 자기 변태율 측정 장치로서,
    공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 대면적의 폐회로를 구성하고, 강판의 표면에 대하여 교류의 구동 신호를 발신하는 구동 코일과,
    공심을 이용한 판폭 이상의 크기를 갖는 대면적의 폐회로를 구성하고, 상기 강판에서 반사된 상기 구동 신호를 수신하여 측정하는 수신 코일과,
    상기 수신 코일에서 측정된 상기 구동 신호의 측정값을 이용하여, 발신된 상기 구동 신호에 대하여 0°의 위상 및/또는 90°의 위상을 갖는 성분을 추출하고, 위상 성분에 기초하여 상기 강판의 자기 변태율을 측정하는 측정 처리 장치를 갖는 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 장치.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법을 이용하여, 어닐링로의 유도 가열 장치의 앞에서 강판의 자기 변태율을 측정하고,
    측정 처리 장치에 의해, 측정된 당해 자기 변태율에 기초하여 유도 가열 장치를 피드 포워드 제어하는 연속 어닐링 프로세스.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 어닐링로 중의 강판의 자기 변태율 측정 방법을 이용하여, 어닐링로의 유도 가열 장치의 앞에서 강판의 자기 변태율을 측정하고,
    측정 처리 장치에 의해, 측정된 당해 자기 변태율에 기초하여 유도 가열 장치를 피드 포워드 제어하는 연속 용융 아연 도금 프로세스.
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