KR20210079551A - 강판 표면 재질 검사 장치 및 방법 - Google Patents

강판 표면 재질 검사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와전류를 통하여 강판의 재질을 정확하며 신속하게 검사할 수 있는 강판 표면 재질 검사 장치 및 방법을 제공하는 것으로, 일 실시예에서 강판에 와전류를 발생시켜 강판의 표면 재질을 판단하는 강판 표면 재질 검사 장치로, 강판를 향하며 배치되는 와전류 검사기; 및 상기 와전류 검사기가 고정되는 프레임;을 포함하며, 상기 와전류 검사기는 일방향으로만 교류 자계를 형성하게 배치되는 코일부; 상기 코일에 연결된 교류 전원부; 상기 코일에 연결된 센서부; 및 상기 센서부에 연결되며, 상기 센서부를 통하여 얻어진 측정 신호를 통하여 강판의 재질을 판단하는 재질 판단부;를 포함하는강판 표면 재질 검사 장치를 제공한다.

Description

강판 표면 재질 검사 장치 및 방법{Apparatus and Method for Sensing Quality of Steel Plate Surface}
본 발명은 강판 표면 재질 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 경도 측정방법은 피측정체 표면 부위에 특정 하중으로 힘을 가해 그 형태에 따라서 경도의 세기를 측정하는 파괴적인 방법을 널리 사용된다. 이러한방법은 파괴되는 구간의 형상을 측정하여 경도값을 계산하는 방식이다. 그러나 일반적으로 사용되는 강판의 경우 길이가 수미터에서 십수미터, 폭이 수미터 정도이고, 이러한 강판의 전체 면적에 대한 경도를 측정하기 위해서는 기존의 방법으로는 전체 구간의 경도를 측정하는 것은 현실적으로 불가능한 문제점이 있다.
특허문헌 1 나 특허문헌 2 와 같이 접촉 없이 교류 전원이 인가되는 코일을 통하여 강판에 와전류를 발생시켜 강판의 특성을 측정하는 기술이 개발된 바 있으나, 정확도가 미흡하며, 판형 소재를 신속하게 측정할 수 없다는 문제가 있다.
1)JP2000-227421 A WO 2018/010743 A1
본 발명은 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 와전류를 통하여 강판의 재질을 정확하며 신속하게 검사할 수 있는 강판 표면 재질 검사 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 강판 표면 재질 검사 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 일 실시예에서, 강판에 와전류를 발생시켜 강판의 표면 재질을 판단하는 강판 표면 재질 검사 장치로, 강판를 향하며 배치되는 와전류 검사기; 및 상기 와전류 검사기가 고정되는 프레임;을 포함하며, 상기 와전류 검사기는 일방향으로만 교류 자계를 형성하게 배치되는 코일부; 상기 코일에 연결된 교류 전원부; 상기 코일에 연결된 센서부; 및 상기 센서부에 연결되며, 상기 센서부를 통하여 얻어진 측정 신호를 통하여 강판의 재질을 판단하는 재질 판단부;를 포함하는 강판 표면 재질 검사 장치를 제공한다.
이때, 상기 강판은 압연된 강판이며, 상기 일방향은 상기 강판의 압연 방향일 수 있다.
일실시예에서, 상기 교류 전원부는 상기 코일로 0.5kHz ~ 10 kHz의 전류를 공급할 수 있으며, 상기 와전류 검사기는 강재를 향하여 양단부가 배치되는 'ㄷ'자, 'C'자, 'U'자 혹은 'V'자 형의 요크부를 더 포함하며, 상기 코일부는 상기 요크부의 중앙부에 권취될 수 있다.
일실시예에서, 상기 요크부의 양단부는 강판의 압연 방향에 수직하게 배치될 수 있다.
일실시예에서, 와전류 검사기 전방에 배치되어 와전류 검사기로 이동되는 강판을 탈자시키는 탈자 유닛을 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 재질 판단부는 상기 강판과 상기 센서와의 거리를 고려하여 재질을 판단할 수 있으며, 상기 와전류 검사기는 상기 코일에 연결되어 리프트 오프 보상값을 측정하여 상기 재질 판단부에 제공하는 리프트 오프 보상부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 리프트 오프 보상부는 상기 교류 전원이 제공하는 전류 주파수의 공진 주파수를 제공하였을 때의 큐인자(Q factor)를 측정하여 상기 재질 판단부에 제공하며, 상기 재질 판단부는 상기 리프트 오프 보상부의 측정값을 보상계수로 하여,상기 센서의 측정 신호를 변환하여 얻어진 신호로 재질을 판단할 수 있다.
일실시예에서, 상기 와전류 검사기는 상기 프레임에 설치되어 거리를 측정할 수 있는 거리 측정기를 더 포함하며, 상기 거리 측정기의 측정값은 상기 재질 판단부로 제공되며, 상기 재질 판단부는 상기 거리 측정값을 고려하여 강판의 재질을 판단할 수도 있다.
다르게, 본 발명은 와전류를 발생시켜 압연된 강판의 재질을 판단하는 강판 표면 재질 판단 방법으로, 코일을 통하여 압연된 강판의 압연 방향으로만 교류 자계를 형성하는 자계 형성 단계; 상기 코일에 연결된 센서를 통하여 신호를 측정하는 신호 측정 단계; 및 상기 신호 측정 단계에서 얻어진 신호에 기초하여 측정 부위에서 상기 강판의 재질을 판단하는 재질 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 판단 방법을 제공한다.
본 발명은 일실시예에서, 상기 교류 자계는 0.5~10kHz의 주파수의 전류에 의해 형성될 수 있다.
일실시예에서 상기 센서는 코일의 인피던스 신호를 측정할 수 있으며, 상기 재질 판단 단계는 강판과 센서와의 거리를 고려하여 재질을 판단할 수 있다.
일실시예에서, 상기 강판 표면 재질 판단 방법은 상기 코일에 연결된 리프트 오프 보상부를 통하여 리프트 오프 보상값을 측정하는 리프트 오프 보상값 측정 단계;를 더 포함하며, 상기 재질 판단 단계는 상기 리프트 오프 보상부의 보상값을 보상계수로 하여,상기 센서의 측정 신호를 변환하여 얻어진 신호로 강판의 재질을 판단할 수 있다.
일실시예에서. 상기 리프트 오프 보상값 측정 단계에서 상기 리프트 오프 보상부는 상기 교류 전원이 제공하는 전류 주파수의 공진 주파수를 제공하였을 때의 큐인자(Q factor)를 측정할 수 있다.
위와 같은 구성을 통하여 본 발명은 와전류를 통하여 강판의 재질을 정확하며 신속하게 검사할 수 있는 강판 표면 재질 검사 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은 와전류를 통한 강판 재질 검사의 개념도이다.
도 2 는 소재에 따른 BH 커브도이다.
도 3 은 도 1 에 도시된 와전류 검사기의 개략도이다.
도 4 는 도 3 의 와전류 검사기에서 얻어진 측정 신호와 경도와의 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 검사 장치의 개략도이다.
도 6 및 7 은 도 1 에 도시된 와전류 검사기의 개략도로, 도 6 은 평면 개략도이며, 도 7 은 측면 개략도이다.
도 8 은 도 5 의 와전류 검사기에서 얻어진 측정 신호의 그래프이다.
도 9 는 강판의 길이 방향에 따른 실제 경도 그래프이다.
도 10 은 도 5 의 검사 장치에 의해서 측정된 측정 신호와 경도와의 관계 그래프이다.
도 11 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 검사 장치의 개략도이다.
도 12 는 도 11 의 검사 장치의 평면 개략도이다.
도 13 은 도 11 의 검사 장치의 강판 길이 방향에 따른 측정 신호 그래프이다.
도 14 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 검사 장치의 개략도이다.
도 15 는 도 14 의 와전류 검사기의 측정 방식을 보이는 개략도이다.
도 16 은 도 14 의 센서부에 의해서 측정 신호 그래프이다.
도 17 은 도 14 의 리프트 오프 보상부에 의해서 측정된 신호 그래프이다.
도 18 은 도 16 의 측정 신호를 도 17 의 리프트 오프 보상 신호로 보상한 최종 신호 그래프이다.
도 19 는 도 14 의 측정 신호와 도 18 의 최종 신호 그래프를 함께 보여주는 그래프이다.
도 20 은 도 14 에 의해서 측정된 강판의 길이에 따른 경도 그래프이다.
도 21 은 도 18 의 최종 신호와 경도와의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 22 는 제 4 실시예에 따른 검사 장치의 개략도이다.
도 23 은 본 발명의 검사 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
후판은 송유관이나, 가스 파이프로 사용될 수 있는데, 이러한 경우에 내부를 통과하는 물질로 인한 문제가 없도록 강성과 내Sour 성능이 필요하다. 통상 강성과 내Sour 성을 갖는 후판으로는 TMPC강(Thermo-Mechanical Control Process Steel)이 사용된다.
이러한 후판에서 후판의 경도가 기준 경도인 200Hv 보다 고경도(250Hv)이상인 경우에 이러한 고경도 부위가 고압의 조건 하에서 H2S와 반응하여 크랙이 발생하여 파이프가 파괴되는 수소 유기 크랙(HIC)이 발생할 수 있다. 이러한 내용은 , "DNV-OS-F101(Submarine Pipeline System)"이나 "API 5L Specification for Line Pipe"에도 개시되어 있다.
따라서, 후판은 표층하 부위의 경도를 정확하게 판단하여 향후에 발생될 수 있는 결함을 예방하는 것이 필요하다. 특히, 원료 수송관의 경우에 사고가 발생되는 경우에 인적/물적 손실 뿐만 아니라 환경 오염등의 복합적 문제가 크게 발생한다는 점에서 고강도, 고내식강 후판의 전영역에 대한 정확한 경도의 측정이 요구되며, 본 발명은 고강도, 고내식강 후판을 정확하게 경도를 측정할 수 있는 방법을 제공한다.
이하에서는 후판에서 정확한 경도를 측정할 수 있는 강판 재질 검사 장치를 실시예를 중심으로 설명한다.
도 1 에는 와전류를 통한 강판 재질 검사의 개념도가 도시되어 있다. 교류 전원(2)이 코일(1)에 연결된 상태에서, 대상재인 강판(S)에 교류 자계를 적용하게 되면, 대상재인 강판(S)에는 와전류가 발행하며, 해당 코일(1)로 강판(S)에 발생한 와전류를 검출한다. 도 2 의 소재에 따른 BH 커브도에서 볼 수 있듯이, 각 소재별로 투자율이 다르기 때문에, 검출된 신호를 통하여 강판의 소재를 확인할 수 있다.
도 3 에는 도 1 에 도시된 와전류 검사기의 평면 개략도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 도 3 의 와전류 검사기에서 얻어진 측정 신호와 경도와의 그래프가 도시되어 있다.
도 3 에서 보이듯이, 코일(1)은 강판(S)의 수직 방향을 중심으로 권취되기 때문에, 교류 자계는 코일(1)을 중심으로 반경 방향으로 형성된다. 코일(1)에서 측정된 신호를 실제 경도와 대비한 도 4 의 그래프에서 보이듯이, 신호 강도가 실제 경도와의 관련성을 가지지 못하며, 이는 실제 측정에 있어서, 정확한 측정을 할 수 없음을 의미한다.
본 발명의 발명자는 대부분의 강판, 특히 후판이 압연재이며, 압연재는 압연을 거치는 과정에서 이방성 재료가 되는 것이 신호에 영향을 주는 것을 확인하였다. 특히, 도 3 의 점선 영역에서 보이듯이, 압연 방향(Rd)과 자기장 방향이 교차되는 경우에 신호가 왜곡되는 것을 확인하였다. 그에 따라서, 본 발명의 강판 재질 검사 장치를 도출하였다.
도 5 에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 검사 장치의 개략도가 도시되어 있으며, 도 6 도 1 에 도시된 와전류 검사기의 평면 개략도가, 도 7 에는 측면 개략도가 개시되어 있다.
도 5 에 보이듯인, 본 발명에 따른 검사 장치는 강판(S)를 향하여 강판를 향하며 배치되는 와전류 검사기(100); 및 상기 와전류 검사기가 고정되는 프레임;을 포함하며, 상기 와전류 검사기(100)는 일방향으로만 교류 자계를 형성하게 배치되는 코일부(101); 상기 코일에 연결된 교류 전원부(102); 상기 코일에 연결된 센서부(110); 및 상기 센서부(110)에 연결되며, 상기 센서부(110)를 통하여 얻어진 측정 신호를 통하여 강판의 재질을 판단하는 재질 판단부(120);를 포함한다. 이 실시예에서 와전류 검사기(100)이 고정된 상태에서 강판(S)이 이동하면서 강판(S)의 전영역에 대하여 재질, 혹은 경도를 검사하게 되나, 이에 제한되는 것은 아니며, 강판(S)이 고정된 상태에서 혹은 강판(S)의 이동과 함께 와전류 검사기(100)가 이동되면서 강판(S)을 검사하는 것도 가능하다.
와전류 검사기(100)는 코일부(101)가 권취되는 요크부(103)를 포함하며, 요크부(103)는 강재를 향하여 양단부가 배치된다. 도 6 에서 보이듯이, 요크부(103)의 양단부는 강판(S)의 압연 방향(Rd)에 수직하게 배치되며, 코일부(101)는 상기 요크부(103)의 중앙부에 권취되어 압연 방향(Rd)으로 자계(Magnetic Field)를 형성한다.
압연을 하게 되는 경우에 압연 방향으로 조직이 길어지게 되어, 이방성이 커지며, 압연 방향, 즉 조직이 길어진 방향으로 자기장을 거는 경우에 와전류로 인한 신호 변화가 커져, 정확한 재질 판단이 가능하다.
이때, 요크부(103)는 측면에서 봤을 때, 도 7 (a)와 같이 'C'자 혹은 'U'자 형상이며, 도 7 (b)와 같이 'ㄷ'자 형상일 수도 있으며, 'V'자 형상일 수도 있다. 즉, 코일부(101)가 강판(S)의 압연 방향을 따라서 자계를 형성할 수 있다면, 다른 형상을 가질 수도 있음은 물론이다.
교류 전원부(102)는 코일부(101)에 연결되며, 소정의 주파수의 교류 전원(102)을 코일부(101)로 제공한다. 교류 전원부(102)에서는 강판(S)의 표면의 재질, 예를 들면, 경도나 조직상을 파악할 수 있도록 0.5 ~ 10 ㎑ 범위의 교류 전원을 제공한다.
센서부(110)는 코일부(101)에 연결되어, 코일부(101)의 신호를 측정한다. 센서부(110)에서 측정된 신호는 센서부(110)에 연결된 재질 판단부(120)로 제공된다. 센서부(110)는 코일부(101)의 임피던스 신호를 측정하여 제공할 수 있다.
재질 판단부(120)는 센서부(110)에서 측정된 신호의 레벨에 기초하여 재질, 예를 들면 경도를 판단한다. 센서부(110)에서 측정되는 신호의 레벨은 재질과 상관 관계가 있으므로, 신호의 레벨에 근거하여 해당 부분의 재질을 판단하는 것이 가능하다.
재질 판단부(120)는 표시부(130)에 연결되며, 재질 판단부(120)의 판단, 즉, 신호 분석 내용을 사용자에게 표시하여 준다.
도 8 에는 강판(S)의 길이 방향에 따른 실제 경도 그래프가 도시되어 있으며, 도 9 에는 도 5 의 검사 장치에 의해서 측정된 측정 신호 그래프가 도시되어 있고, 도 10 에는 도 5 의 와전류 검사기에서 얻어진 측정 신호와 실제 경도와의 관계를 보이는 그래프이다.
도 8 에는 실험에 사용한 실제 강판(S)을 일반적인 경도 측정방법(예를 들면, 배경기술에서 설명한 피측정체 표면 부위에 특정 하중으로 힘을 가해 그 형태에 따라서 경도의 세기를 측정)으로 측정하여 측정된 경도, 즉, 실제 경도를 도시하였다.
도 9 는 도 5 의 검사 장치에 의해서 측정된 측정 신호 그래프로, 도 8 의 실제 경도 그래프와 동일한 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이러한 것은 도 10 에서 확인할 수 있는데, 제 1 실시예로 측정된 센서부(110)의 신호의 레벨은 경도와 상관 관계를 가지며, 따라서, 재질 판단부(120)가 센서부(110)의 신호의 레벨에 따라서 경도를 판단하는 경우에 정확한 경도 판단이 가능함을 확인할 수 있다.
도 11, 12 에는 본 발명의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 제 2 실시예의 검사 장치는 와전류 검사기(100)와 탈자 유닛(200)을 포함한다. 와전류 검사기(100)의 경우에 제 1 실시예의 와전류 검사기(100)와 동일하므로, 자세한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략하도록 한다.
통상의 압연재의 경우에 압연을 위하여 판이 이동되는 경우가 있으며, 이 경우에 전자석을 가지는 천장 크레인으로 이동된다. 전자석으로 강판(S)을 이동시키는 경우에 강판(S)에는 잔류 자화가 남게되며, 이런 잔류 자화는 센서부(110)의 신호 측정에 왜란으로 작용한다.
제 2 실시예에서는 이러한 왜란 요소를 제거하기 위하여, 탈자 유닛(200)을 포함하며, 탈자 유닛(200)은 와전류 검사기(100)의 전방, 즉, 강판(S)이 탈자 유닛(200)을 통과한 후 와전류 검사기(100)에 검사되도록 배치된다.
한편, 제 2 실시예에서, 와전류 검사기(100)는 프레임(F)에 고정되며, 강판(S)의 폭방향을 따라서 복수 개가 2 열로 배치된다. 또한, 1열의 와전류 검사기(100)와 2 열의 와전류 검사기(100)은 강판(S)의 폭방향에서 서로 엇갈리게 배치되어, 강판(S)의 전영역의 검사를 한번에 수행할 수 있다.
도 13 에는 도 11 의 검사 장치의 강판 길이 방향에 따른 측정 신호 그래프가 도시되어 있다. 동일한 강판(S)에 대하여, 탈자 유닛(200)을 가동하였을 때와 가동하지 않았을 때의 길이에 따른 신호 레벨의 그래프에서 확인할 수 있듯이, 탈자 유닛(200)을 가동하였을 때, 신호가 튀는 것이 줄어들어, 정확한 신호 레벨 측정이 가능함을 확인할 수 있다.
도 14 에는 본 발명의 제 3 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 제 3 실시예에서 검사 장치는 제 2 실시예와 유사하게 탈자 유닛(200) 및 와전류 검사기(100)를 포함한다. 상기 와전류 검사기(100)는 일방향으로만 교류 자계를 형성하게 배치되는 코일부(101); 상기 코일에 연결된 교류 전원부(102); 상기 코일에 연결된 센서부(110); 상기 코일에 연결된 리프트 오프 보상부(140); 상기 센서부(110)와 리프트 오프 보상부(140)에 연결되며, 상기 센서부(110)와 리프트 오프 보상부(140)를 통하여 얻어진 측정 신호들을 통하여 강판의 재질을 판단하는 재질 판단부(120); 및 재질 판단부(120)의 분석 결과를 표시하는 표시부(130)를 포함한다.
이 실시예에서, 와전류 검사기(100)는 코일부(101)가 권취되는 요크부를 더 포함할 수도 있으며, 요크부는 제 1 실시예와 동일한 요크부의 적용이 가능하다. 제 3 실시예에서도 코일부(101)는 압연 방향(Rd)으로 자계(Magnetic Field)를 형성한다.
교류 전원부(102)는 코일부(101)에 연결되며, 소정의 주파수의 교류 전원(102)을 코일부(101)로 제공한다. 교류 전원부(102)에서는 강판(S)의 표면의 재질, 예를 들면, 경도나 조직상을 파악할 수 있도록 0.5 ~ 10 ㎑ 범위의 교류 전원을 제공한다.
TMPC 강의 경우에 가속 냉각을 거치게 되는데, 가속 냉각시 냉각수량이 고르지 못하여, 특정 부위에 집중되는 경우 해당 부분은 표층 부위가 고경도화될 우려가 있다. 이러한 고경도의 표층은 앞에서 말한 바와 같이 수소 유기 크랙을 유발할 수 있으며, 0.5~10㎑ 범위는 다양한 이유에 의해서 발생되는 고경도 부위에 대하여도 탐측이 가능하여, 가속 냉각에 의해서 발생되는 고경도 결함을 탐측할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 일방향으로 자계를 형성한 후 종래보다 낮은 주파수 범위로 탐측함으로써, 탐측 깊이 역시 확장되어 다양한 이유에 의해서 표층에 발생되는 고경도 부위를 탐측할 수 있다.
센서부(110)는 코일부(101)에 연결되어, 코일부(101)의 신호를 측정한다. 센서부(110)에서 측정된 신호는 센서부(110)에 연결된 재질 판단부(120)로 제공된다. 센서부(110)는 코일부(101)의 임피던스 신호를 측정하여 제공할 수 있다.
리프트 오프 보상부(140)는 코일부(101)에 연결되며, 리프트 오프에 의해서 변화되는 보상 계를 측정한다. 예를 들어, 리프트 오프 보상부(140)는 코일부(101)로 교류 전원부(102)이 제공하는 전류 주파수의 공진 주파수를 제공하였을 때의 큐인자(Q factor)를 측정한다. 큐인자는 리프트 오프에 따라서 변동되므로, 큐인자를 측정함으로써 리프트 오프를 보상할 수 있는 보상 계수를 제공하게 된다.
재질 판단부(120)는 센서부(110)에서 측정된 신호의 레벨에 상기 리프트 오프 보상부(140)가 제공하는 보상 계수를 조합하여 최종 신호를 얻고, 그 최종 신호에 기초하여 재질, 예를 들면 경도를 판단한다. 센서부(110)에서 측정되는 신호의 레벨은 재질과 상관 관계가 있으며, 보상 계수는 리프트 오프와 관계가 있어, 이 둘을 조합하여 얻어진 최종 신호는 와전류 검사기(100)와 강판(S)사이의 거리를 고려한 신호를 얻은 것이어서, 정확한 재질 판단이 가능하다.
재질 판단부(120)는 표시부(130)에 연결되며, 재질 판단부(120)의 판단, 즉, 신호 분석 내용을 사용자에게 표시하여 준다.
도 16 내지 19 에는 제 3 실시예에 의해서 얻어진 신호들의 그래프가 개시되어 있다. 도 16 는 제 3 실시예의 센서부(110)가 측정한 신호가 그래프로 표시되어 있으며, 도 17 은 제 3 실시예의 리프트 오프부(140)가 측정한 리프트 오프 보상 계수의 그래프가 표시되어 있으며, 도 18 은 도 16 의 측정 신호와 도 17 의 측정 신호를 조합한 최종 신호의 그래프가 도시되어 있다. 도 19 은 최종 신호(도 17)와 센서부(110)의 측정 신호(도 15)를 함께 표시한 그래프이다.
도 19 에서 보이듯이, 리프트 오프 보상부(140)의 리프트 오프 보상 계수가 센서부(110)의 측정 신호에 조합된 최종 신호와 센서부(110)에서 측정된 측정 신호의 대비를 확인할 수 있다.
도 20 에서 확인할 수 있듯이, 리프트 오프 보상부(140)의 보상 신호를 받고 이를 센서부(110)의 신호와 조합함에 의해서 실제 경도와 최종 신호의 상관 관계가 향상됨을 확인할 수 있으며, 이는 리프트 오프 보상부(140)로 인하여 재질 판단의 정확도가 향상되는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 도 19 를 참고하면, 보상 전의 측정 신호의 경우에 최종 신호와 다른 패턴을 가지는 것을 알 수 있으며, 이는 재질 판단의 정확도가 떨어짐을 알 수 있다.
도 21 에는 본 발명의 제 4 실시예가 도시되어 있다. 제 4 실시예에서 검사 장치는 제 3 실시예와 유사하게 탈자 유닛(200) 및 와전류 검사기(100)를 포함한다. 상기 와전류 검사기(100)는 프레임에 고정되며, 일방향으로만 교류 자계를 형성하게 배치되는 코일부(101); 상기 코일에 연결된 교류 전원부(102); 상기 코일에 연결된 센서부(110); 프레임에 구비된 리프트 오프 보상부(140); 상기 센서부(110)와 리프트 오프 보상부(140)에 연결되며, 상기 센서부(110)와 리프트 오프 보상부(140)를 통하여 얻어진 측정 신호들을 통하여 강판의 재질을 판단하는 재질 판단부(120); 및 재질 판단부(120)의 분석 결과를 표시하는 표시부(130)를 포함한다.
제 4 실시예의 경우 제 3 실시예와 리프트 오프 보상부(140)를 제외하고는 동일하므로, 리프트 오프 보상부(140)만 설명하도록 하며, 나머지는 부분은 제 3 실시예의 설명과의 중복을 피하기 위하여 생략하도록 한다.
제 4 실시예에서, 리프트 오프 보상부(140)는 제 3 실시예와는 달리 코일부(101)에 연결되지 않으며, 별도로 구비된다. 즉, 리프트 오프 보상부(140)는 프레임에 고정/구비되며, 강판(S)과 와전류 검사기(100) 사이의 거리를 측정하여, 측정값을 재질 판단부(120)로 제공한다. 리프트 오프 보상부(140)는 레이저 거리 측정계, 물리적 거리 측정계 등 다양한 거리 측정 수단이 될 수 있다. 리프트 오프 보상부(140)에서 얻어진 거리는 보상 계수로 재질 판단부(120)에 제공되어 센서부(110)로부터 얻어진 측정 신호를 보상한다. 예를 들어, 강판(S)과 와전류 검사기(100) 사이의 거리가 멀어진 경우에는 센서부(110)로부터 측정된 신호를 증폭한다.
도 22 에는 본 발명의 검사 방법에 따른 순서도가 도시되어 있다.
도 22 에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따른 검사 방법은 압연재의 잔류자화를 제거하는 탈자 단계(S100); 코일을 통하여 압연된 강판의 압연 방향으로만 교류 자계를 형성하는 자계 형성 단계(S110); 상기 코일에 연결된 센서를 통하여 신호를 측정하는 신호 측정 단계(S120); 및 상기 신호 측정 단계에서 얻어진 신호에 기초하여 측정 부위에서 상기 강판의 재질을 판단하는 재질 판단 단계(S130);를 포함한다.
탈자 단계(S100)은 탈자 유닛을 통하여 잔류 자화를 제거하며, 강판(S)을 B-H 커브의 원점으로 복귀시킨다.
자계 형성 단계(S110)는 0.5~10kHz의 주파수의 전류를 교류 전원을 통하여 코일에 공급하여 형성된다. 강판의 압연 방향으로만 자계를 형성하도록 코일은 압연 방향을 중심으로 권취되는 것이 바람직하다.
신호 측정 단계(S120)는 코일에 연결된 센서를 통하여 와전류에 의해 변화되는 인피던스 신호를 측정한다.
재질 판단 단계(S130)는 상기 신호 측정 단계(S130)에서 측정된 측정 신호와 재질과의 관계에 기초하여 측정부의 재질을 판단한다. 이때, 재질은 강판의 표면 상일 수도 있으며, 경도일 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 검사 방법은 강판과 센서와의 거리를 고려하여 재질을 판단하는 것도 가능하다. 일실시예에서, 상기 강판 표면 재질 판단 방법은 상기 코일에 연결된 리프트 오프 보상부를 통하여 리프트 오프 보상값을 측정하는 리프트 오프 보상값 측정 단계;를 더 포함하며, 상기 재질 판단 단계는 상기 리프트 오프 보상부의 보상값을 보상계수로 하여,상기 센서의 측정 신호를 변환하여 얻어진 신호로 강판의 재질을 판단할 수 있다.
이때, 상기 리프트 오프 보상값 측정 단계에서 상기 리프트 오프 보상부는 보상값으로 상기 교류 전원이 제공하는 전류 주파수의 공진 주파수를 제공하였을 때의 큐인자(Q factor)를 측정하는 것도 가능하다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 본 발명에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 실시예에 제한되는 것은 아니며, 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
S; 강판 F: 프레임
100: 와전류 검사기 101: 코일부
102: 교류 전원부 103: 요크부
110: 센서부 120: 재질 판단부
130: 표시부 140: 리프트 오프 보상부

Claims (19)

  1. 강판에 와전류를 발생시켜 강판의 표면 재질을 판단하는 강판 표면 재질 검사 장치로,
    강판를 향하며 배치되는 와전류 검사기; 및 상기 와전류 검사기가 고정되는 프레임;을 포함하며,
    상기 와전류 검사기는
    일방향으로만 교류 자계를 형성하게 배치되는 코일부;
    상기 코일에 연결된 교류 전원부;
    상기 코일에 연결된 센서부; 및
    상기 센서부에 연결되며, 상기 센서부를 통하여 얻어진 측정 신호를 통하여 강판의 재질을 판단하는 재질 판단부;를 포함하는 강판 표면 재질 검사 장치..
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강판은 압연된 강판이며,
    상기 일방향은 상기 강판의 압연 방향인 강판 표면 재질 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 강판은 후판이며,
    상기 교류 전원부는 상기 코일로 0.5kHz ~ 10 kHz의 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 와전류 검사기는
    강재를 향하여 양단부가 배치되는 'ㄷ'자, 'C'자, 'U'자 혹은 'V'자 형의 요크부를 더 포함하며,
    상기 코일부는 상기 요크부의 중앙부에 권취되는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 요크부의 양단부는 강판의 압연 방향에 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    와전류 검사기 전에 배치되어 와전류 검사기로 이동되는 강판을 탈자시키는 탈자 유닛을 더 포함하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재질 판단부는 상기 강판과 상기 센서와의 거리를 고려하여 재질을 판단하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 와전류 검사기는
    상기 코일에 연결되어 리프트 오프 보상값을 측정하여 상기 재질 판단부에 제공하는 리프트 오프 보상부를 더 포함하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리프트 오프 보상부는 상기 교류 전원이 제공하는 전류 주파수의 공진 주파수를 제공하였을 때의 큐인자(Q factor)를 측정하여 상기 재질 판단부에 제공하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 재질 판단부는 상기 리프트 오프 보상부의 측정값을 보상계수로 하여,상기 센서의 측정 신호를 변환하여 얻어진 신호로 재질을 판단하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 와전류 검사기는
    상기 프레임에 설치되어 거리를 측정할 수 있는 거리 측정기를 더 포함하며,
    상기 거리 측정기의 측정값은 상기 재질 판단부로 제공되며, 상기 재질 판단부는 상기 거리 측정값을 고려하여 강판의 재질을 판단하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 검사 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    강판의 표면을 연속적으로 검사하도록 복수의 코일부가 강판의 폭방향을 따라서 열을 지어 배치되는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 검사 장치
  13. 와전류를 발생시켜 압연된 강판의 재질을 판단하는 강판 표면 재질 판단 방법으로,
    코일을 통하여 일방향으로만 교류 자계를 형성하는 자계 형성 단계;
    상기 코일에 연결된 센서를 통하여 신호를 측정하는 신호 측정 단계; 및
    상기 신호 측정 단계에서 얻어진 신호에 기초하여 측정 부위에서 상기 강판의 재질을 판단하는 재질 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 판단 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 일방향은 압연된 강판의 압연 방향인 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 판단 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 교류 자계는 0.5~10kHz의 주파수의 전류에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 판단 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 센서는 코일의 인피던스 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 판단 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 재질 판단 단계는 강판과 센서와의 거리를 고려하여 재질을 판단하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 판단 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 코일에 연결된 리프트 오프 보상부를 통하여 리프트 오프 보상값을 측정하는 리프트 오프 보상값 측정 단계;를 더 포함하며,
    상기 재질 판단 단계는 상기 리프트 오프 보상부의 보상값을 보상계수로 하여,상기 센서의 측정 신호를 변환하여 얻어진 신호로 강판의 재질을 판단하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 판단 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 리프트 오프 보상값 측정 단계에서 상기 리프트 오프 보상부는 상기 교류 전원이 제공하는 전류 주파수의 공진 주파수를 제공하였을 때의 큐인자(Q factor)를 측정하는 것을 특징으로 하는 강판 표면 재질 판단 방법.

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