KR900005481B1 - 강철재의 변태량 및 평탄성의 온라인 검출장치 - Google Patents

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Description

강철재의 변태량 및 평탄성의 온라인 검출장치

제1도는 자기(磁氣)측정식의 변태량 검출장치의 종래의 예를 표시한 블록선도.

제2도는 본 발명의 제1실시예를 표시한 제1도 상당의 블록선도.

제3도는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 거리 및 변태량의 증감과 검출코일에서의 검출신호와의 상관관계를 표시한 선도.

제4도는 본 발명의 제2실시예를 표시한 제2도 상당의 블록선도.

제5도는 제2실시예에 있어서의 검출코일 간격과 리프트오프(lift off) 측정 오차와의 관계를 나타낸 선도.

제6도 내지 제8도는 제각기 본 발명의 제3-제5의 실시예를 나타낸 제2도 상당의 블록선도.

제9도는 여자코일 또는 검출코일에 코아(core)를 설치하였을 때의 검출신호의 크기에 관해서 각 실시예를 제2실시예에 대해서 비교한 관계를 표시한 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 교류여자장치 13 : 여자코일

14₁,14₂: 자속(磁束) 15₁,15₂: 검출코일

l₁,l₂: 여자코일과 검출코일과의 거리

L : 철강재와 여자코일과의 거리 리프트 오프 16₁,16₂: 검출신호

17 : 연산장치

19₀-19₂: 봉형상의 코아 19₃: E형 코아

본 발명은 강철재의 변태량 및 평탄성, 또는 그 어느 한쪽을 온라인으로 검출하는 장치에 관한 것이다.

강철의 강화방법에는 가공경화(加工硬化), 석출경화(析出硬化), 고용강화(固溶强化), 세립화강화(細粒化强化) 및 변태조직강화(變態組織强化) 등 여러가지가 있으나, 근년, 강철제품의 제조단가 절감지향을 배경으로 해서 낮은 합금성분량의 강철소재를 사용해서 열간 압연 그대로의 상태로 부터 고강도의 강철재를 제조하는 수단으로서, 열연(熱延)후의 제어냉각으로 인한 변태조직 강화기술의 이용이 종래 이상으로 활성화 되어가고 있다.

그런데 변태조직 강화기술을 이용할 경우, 말할 나위도 없이 강철의 변태거동에 관해서 정확한 지식이 필요하게 된다.

강철의 변태거동에 관해서는 일반적으로는 실험실적으로 조사된 것이 알려져 있으나 실제적으로 기계로 제조할 경우의 그것은 실험실에서의 결과하고는 대폭적으로 차이나는 점이 많다.

그와같은 실태는 충분히 파악되어 있지는 않으나 이와 같이 실제적으로 기계에서의 변태거동이 실험실의 결과와 차이가 나는 원인이 하나는 변태거동이 앞공정 또는 상류공정에 있어서의 열로 인하여 비뚤어진 과정등에 의해서 복잡하게 변화되기 때문이라고 말하고 있다.

따라서 가령 (a) 열연 강철재의 품질을 좌우하는 커다란 요소가 되는 길이방향 및 폭방향에 있어서의 재질의 균질성을 향상시키기 위해서 압연가공 온도이력의 차이에 따르는 국소적인 변태거동의 변화를 파악하는 수단으로서 또는, (b) 고강도이며 인성(靭性)이 우수한 강철재, 가령 고인장력 라인 파이프용 강철판등을 제조하기 위해서 하부에 압력을 가할 시점에서의 γ상과 α상과의 비율을 파악하는 수단으로서 또한, (c) 고강도이며 더욱 가공성이 우수한 박강판(薄鋼板)을 제조하기 위해서 혼합조직 강철의 제조 기술에 있어서의 급냉(急冷) 개시 시점에서의 γ상과 α상의 비율을 파악하는 수단으로서, 강철의 변태거동에 관한 온라인 정보를 정밀하게 검출할 수 있다면 열간 압연라인, 열처리 라인을 사용한 각종 강철재의 제조분야에 있어서 매우 커다란 이익이 기대될 수 있다.

종래의 이와 같은 강철재의 변태거동을 온라인에서 검출하는 방법으로서 아래와 같은 방법이 제안되고 있다.

그 하나는 가령 일본 특공소 56-24017호와 같이 상변태될 때의 잠열로 인한 온도 상승을 제조 라인에 설치한 온도계로 검출하여 변태거동을 파악하려고 하는 방법이다.

그러나 이 방법의 경우 얻어지는 정보가 매우 개략적이라는 것과 응답성이 늦다는 것 및 온도계를 조사수단으로 사용하기 때문에 가령 수냉속의 측정이 불가능하다는 등의 결점이 있다.

또한, 일본 특개소 49-114518호, 51-136442호 및 일본 특공소 53-25309호와 같이 강철재 표면에 x선을 조사하여 그 회절 강도에서 변태량을 측정하는 방법도 제안되어 있다.

그러나, 이 방법은 강한 x선을 조사하므로 x선 장해에 대한 안전 방호 조치를 강구해야 할 필요가 있다는 것, 따라서 이로 인해서 검출장치 자체가 대규모로 되어 설치비용의 상승 설치수의 제한 또는 유지 및 보수 등에 문제가 생기는 일, 또한 얻어지는 정보가 피측정재의 피하 약 50㎛ 이내의 표층부의 것으로서 마크로(macro)적인 정보로 되기 어려운 등의 결점이 있다.

이에 대해서 강철의 γ상→α상 변태가 상자성(常磁性)(γ상)으로부터 강자성(α상)으로의 변화라는 물리적 현상이 수반되는 것을 이용하고, 자기검출기를 사용해서 변태거동을 검출하는 방법이 있으며, 가령 일본 특개소 50-104754호, 또는 일본 특개소 56-82443호 등이 이것에 해당한다.

이것들의 방법은 측정가능한 온도범위가 피측정 강의 큐리점 이하의 온도영역으로 한정된다는 문제를 안고 있으나, 보통의 대부분의 상용 강철의 큐리점은 약 750℃ 이상으로 높으며 이것에 대해서 냉각과정에서의 강철의 변태범위는 비평형적으로 저온쪽으로 이행하므로 변태의 대부분은 큐리점 이하의 온도 범위에서 진행하므로 상술한 문제는 일부의 강철을 제거하면 실제적으로 장해 요인으로는 되지 않는다는 사실, 그리고 상술한 자기(磁氣) 장치에 의하지 않는 다른 방법에 비해서 간편하고도 응답성이 양호하며, 더구나 수냉속에 있어서도 측정 가능하다는 등의 유리한 점을 가지고 있으며 실용적이고도 유효한 방법이라고 할 수 있다.

그러나 상술한 바와 같은 일반적으로 유리한 점이 있다고 하더라도 이미 제안된 일보 특개소 50-104754호 및 일본 특개소 56-82448호에 있어서의 자기 검출장치에는 아래와 같은 문제가 아직 해결되지 않고 있으며 또한 충분히 실용성이 있는 검출장치라고는 말할 수 없는 것이다.

우선 먼저 일본 특개소 50-104754호에 대해 설명하고저 한다.

그 제안은 자기 검출장치를 사용한 열간 압연 방법에 관한 것으로서 자기 검출장치 그 자체에 관한 제안이 아니며, 그것을 실시할 때에 사용하는 검출장치의 기능, 구조에 관한 상세한 내용이 불명확하지만 그 제안의 명세서에 기재되어 있는 바에 의하면 여자된 픽업(pick up) 코일을 피측정 강철에 근접시켜 놓고 피측정 강철의 γ상→α상 변태에 수반되어 생기는 픽업 코일 자신의 임피던스(impedance) 변화로 부터 변태의 유무를 정성적(定性的)으로 검지하는 것이다.

그러나 전술한 바와 같은 강철재의 제조분야에 작용하기 위해서는 자기 검출장치의 기능으로서 변태의 진행 상황을 정량적(定量的)으로 검출할 수 있는 기능이 있어야 할 필요가 있어서 그 제안과 같이 단지 변태의 유무를 정성적으로 검지할 수 있을 정도의 기능밖에 없는 검출장치로서는 적용할 가치가 낮은 것이라고 말하지 않을 수 없다.

다음에 일본 특개소 56-82443호에 관하여 설명한다.

제1도는 그 제안에 있어서의 자기 검출장치의 구성을 나타낸 블록선도이다.

이 자기 검출장치는 U자형 철심으로 구성된 자극(磁極)(2)에 감겨져 있는 여자코일(3)과 자속(磁束)검출기(6)를 인정한 간격(l)을 두고 피측정재인 강철재(ℓ)를 사이에 두고, 배치하며, 여자장치(4)에 의해서 여자코일(3)을 여자하므로서 발생하는 자석(5)중 강철재(1)를 관통하여서 누설하고 자속검출기(6)에 도달하는 자석(5₀)의 강도를 검출하도록 한 것으로서 강철재(1)중의 변태량에 대응해서 자석(5₀)이 변화하므로 인해서 변태량을 검출하는 것이다.

더구나, 도면에 있어서 "7"은 온도계, "8"은 연산장치, "9"는 재료, 판두께 등의 신호이다.

이 방법은 전술한 일본 특개소 50-104754호와 비교하면 원리적으로는 변태량을 정량적으로 측정할 수 있는 기능을 가지고 있다고는 하지만 실제의 제조 라인에 적용하는 데에는 다음과 같은 결점이 있다.

즉, 상술한 경우에 의할 경우 자석(5₀)의 강도(자속밀도)는 자극(2)과 자속검출기(6)와의 거리(

)에 대략 반비례하므로 충분한 정밀도로 변태량을 검출하기 위해서는 그 사이의 거리(

)를 적어도 약 150mm 이하로 하지 않으면 않되나 실제의 제조 라인에 적용하는 데에는 이와 같이 좁은 간극속을 자속검출기(6)와 접속시키지 않고 강철재(1)를 이동시키는 것은 매우 곤란하다고 말하지 않을 수 없다.

이 이유는 가령 열간 스트립 밀(hot strip mill) 및 플레이트 밀(plate mill)으로 제조되는 열연강판을 열연한 후의 형상은 젖혀지고 구부러지고 또는 물결같은 기복 등을 수반하는 것으로서 반듯이 평탄하지 않다는 사실, 특히 압연 강철재의 선단 및 후단 부근에 있어서 이와 같은 경향이 강하며 운반시에 강철재와의 접촉을 피하기 어렵기 때문이다.

이와 같은 사고를 피하기 위해서 가열 강철재의 선단 및 후단부가 통과할 때에 일시적으로 상술한 간극을 크게 하는 방법도 생각할 수 있으나, 재질적인 불균형은 선단 및 후단부 근처에서 생기기 쉬우며 이 부분의 검출을 할 수가 없게 되면 검출장치를 설치하는 가치가 반감하게 된다.

또한, 그 제안의 자기 검출장치는 피측정재인 강철재(1)의 판두께(t)의 차이에 따라서 자석(5)이 경유하는 자기회로 중에 점유하는 공극(空隙)부분이 변화하므로 검출출력을 판두께(t)에 따라서 보정할 필요가 있다는 사실, 또는 측정정밀도가 현실적으로 판두께(t)에 의존하는 등의 문제까지도 포함하는 것이지만 통상의 열간 압연기로 압연되는 강철재(1)의 판두께(t)는 가령 열간 스트립 밀에서는 1.2-30mm, 플레이트 밀에서는 5.0-300mm로 다양하며, 이것들의 보정은 번잡하며 또한 현실적인 판두께(t)에 따르는 검출정밀도의 적정화는 전술한 강철재(1)의 운반성의 관점에서 실질적으로 시행하는데 곤란하다.

이상과 같이 일본 특개소 56-82443호가 제안하는 자기 검출장치는 실제로 제조 라인에 적용하는 데에 문제가 많다고 말하지 않을 수 없는 것이다.

본 발명은 이상과 같이 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해서 개발된 것으로서, 그 첫번째 목적은 종래의 방법으로서는 실시할 수 없었던 강철재의 변태량의 검출을 정밀하게 실시하는 동시에 또한 강철재의 평탄성까지도 동시에 정밀하게 검출할 수 있는 다기능 자기 검출장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 두번째 목적은 자성체의 평탄성을 높은 정밀도로 검출할 수 있는 자기 검출장치를 제공하는데 있다.

전술한 첫번째 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 강철재의 변태량 및 평탄성의 온라인 검출장치에 있어서, 피측정재인 강철재의 어느 한쪽에 배치되고, 교류여자에 의해서 교번 자속을 자유롭게 발생시키는 여자코일과, 그 여자코일과 동일한 쪽에 또한 여자코일로 부터의 거리가 서로 다른 위치에 배치되며, 그 여자코일에 의해서 상호 유도되도록 되어 있는 2개 이상의 검출코일과, 및 각 검출코일에 있어서의 쇄교 자속량의 차이에 의해서 생기는 검출신호들간의 차이로 부터 강철재의 변태량 및 평탄성, 또는 그 어느 한쪽만을 구하는 연산장치로 이루어진다.

본 발명의 특별한 형태는 두개 이상의 검출코일을 여자코일로 부터 200mm내의 범위에 각각 설치하고, 서로로 부터 20mm 이상 이격시켜서, 높은 검출 정밀도를 얻을 수 있게 한 것이다.

본 발명의 다른 특별한 형태는 검출코일들 중 한쪽에 여자코일을 집중적으로 설치하여 설치공간을 최소화할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 특정 형태는 여자코일과 검출코일들 중의 적어도 하나의 코일에 다른 코일들 중 어느 하나에 걸쳐지지 않은 전용코일을 설치하여, 검출신호의 크기를 크게 향상시킬 수 있게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 특정 형태는 여자코일에만 봉형상의 코아를 설치하여 여자자계의 강도를 증가시킬 수 있게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 특정 형태는 봉형상의 코아를 모든 여자코일과 검출코일에 각각 종속되게 설치하여, 검출신호의 크기를 최대로 할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 특정 형태는 모든 여자코일과 검출코일들에 걸쳐지는 E형 코아를 공통으로 설치하여, 설치작업을 용이하게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 특정 형태는 여자코일에 가해지는 여자전류의 주파수를 5Hz-10KHz로 하여, 자속의 적당한 침투깊이, 검출장치의 양호한 응답속도, 검출신호들 간의 높은 S/N비를 얻을 수 있게 한 것이다.

전술한 두번째 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 자성체의 평탄성의 온라인 검출장치에 있어서, 피측정재인 판형상의 자성체의 어느 한쪽에 배치되어 있고, 교류여자에 의해 교번자속을 발생시키는 여자코일, 여자코일과 같은 쪽에 또한 여자코일로 부터 거리가 다른 위치에 놓여 있으며 여자코일과 함게 상호 유도되는 두개 이상의 검출코일 및, 각 검출코일에서 쇄교하는 자속량의 차이에 의해 생기는 검출신호들 간의 차이로 부터 자상체의 평탄성을 구하는 연산장치로 이루어진다.

본 발명은 상술한 바와 같이 여자코일과 동일한 쪽에 여자코일로 부터의 거리가 서로 다르게 적어도 2개 이상의 검출코일을 배치시키고, 그 검출신호에 의해서 피측정재인 강철재의 변태량 및 평탄성(리프트 오프)을 동시에 구하도록 하였으므로, (a) 검출에 자기에 의한 상호 유도를 이용하고 있으므로 정확하며, 또한 응답성이 좋으며 온라인에서의 정량 검출장치로서 우수하다:(b) 검출장치의 각 기계를 피측정재인 강철재의 한쪽에 집중 배치할 수 있으므로 강철재의 평탄성이 그다지 좋지 않은 제조 라인이라고 충분히 실용화할 수 있다:(c) 강철재의 한쪽에 기기(機器)를 배치하여 자기 측정하는 데도 불구하고 리프트 오프의 변동에 의한 영향을 받는 일 없이 강철재의 변태량을 검출할 수 있다:(d) 리프트 오프 즉 강철재의 평탄성에 관한 온 라인 정보를 합쳐서 또는 단독으로 검출할 수 있다:(e) 자기측정에 의해서 강철재의 평탄성을 검출할 수 있도록 하면서 강철재의 변태량에 의한 영향을 받는 일이 없다:(f) 고열 환경 조건, 물속 등의 여러가지 환경에서 넓게 사용할 수 있다:등의 효과를 얻을 수 있는 것이다.

따라서, 각종 열간 압연 공정이나 열처리 공정에서의 강철재의 변태량의 온라인 검출은 물론이고, 이것에 평탄성의 온라인까지도 합쳐서 시행할 수 있으며 또한 강철재에 한정되지 않고 피측정재가 여자코일, 검출코일 사이의 상호 유도에 영향을 주는 것이라면 변태거동의 유무와는 관계없이 그 피측정재의 평탄성을 온라인으로 검출할 수 있는 등 매우 광범위한 용도에 적용할 수 있는 것이다.

이하에 본 발명을 도시한 실시예에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸다.

도면 중 "1"은 피측정재인 강철재, "12"는 교류여자장치, "13"은 여자코일, "15₁", "15₂"는 여자코일(13)으로 부터의 거리가 l₁, l₂로서 서로 다른 위치에 설치한 검출코일이다.

"14₁"는 여자코일(13)에서 발생되고 강철재(1)를 통해서 검출코일(15₁)에 쇄교하는 자속이고, 동일하게 "14₂"는 검출코일(15₂)에 쇄교하는 자속이다.

그리고 강철재(1)가 변태를 개시하지 않고 있는 상태, 즉 γ단상 일때에는 상자성(常磁性)상태이므로 검출코일(15₁)(15₂)에 쇄교하는 자속(14₁),(14₂)은 여자코일(13)로 부터의 거리(l₁)(l₂)에 따른 일정한 강도를 가지며, 각각 이것들에 비례한 유기전압(誘起電壓)이 발생하고 있는 상태(이하, 초기상태)에 있다.

강철재(1)에 γ→α 변태가 생기고, 강자성의 α상이 석출하게 되면, α상은 자화(磁化)되고, 강철재(1)의 자계(磁界) 강도에 변동이 일어나서 자속(14₁), (14₂)의 강도가 초기상태에서 벗어나게 되므로 검출코일(15₁), (15₂)의 유기(誘起) 전압의 변화로서 제각기로 부터 검출된다.

또한 강철재(1)와 여자코일(13)과의 거리(L)(이하 리프트 오프라고 칭한다. 리프트 오프의 측정은 평탄성 측정과 동일한 뜻이다.)가 변화하였을 경우에도 검출코일(15₁), (15₂)의 유기전압이 각각 변환한다.

이와 같은 검출코일(15₁), (15₂)에 있어서의 검출신호(16₁), (16₂)를 연산장치(17)로 전송하고 검출코일(15₁)과 (15₂)와의 측정신호의 크기를 상대적으로 대비시켜서 사전에 연산장치(17)에 기억시켜 두고 있는 다음에 게재하는 관계에 따라서 변태량과 리프트 오프(L)를 분리 연산한다.

다음에 검출코일(15₁)과 (15₂)의 검출신호(16₁)(16₂)의 크기에서 강철재(1)속의 변태량과 리프트 오프(L)를 구하는 방법에 관해서 설명하기로 한다.

제3도는 기본적으로 제2도의 구성으로된 검출장치에 있어서 여자코일(13)과 검출코일(15₁)까지의 거리(l₁)를 50mm, 동일하게 검출코일(15₂)까지의 거리(l₂)를 100mm로 하고 강철재(1)의 γ→α 변태량 및 리프트 오프(L) 변화하였을 경우의 검출코일(15₁)과 (15₂)의 검출신호(초기상태로 부터의 유기전압의 변화량)의 관계를 나타내는 것이다.

제3도에 있어서는 각 파선으로 나타낸 것은 각각 변태량이 일정하고 리프트 오프(L)만이 변화하였을 경우이고, 또한 각 실선으로 나타낸 것은 각각 리프트 오프(L)가 일정하고 변태량 만이 변화하였을 경우의 관계이다.

제3도로 명백한 바와 같이 검출코일(15₁)과 (15₂)의 사이의 검출신호(16₁), (16₂)의 크기의 관계는 리프트 오프(L)가 변화하였을 경우에는 가령 O→a→b→c→d→e→ff와 같이 곡선적 관계로 되는데 대해서 변태량의 변화에 대해서는 가령 O→j→i→h→g→f와 같이 대략 직선적 관계로 된다.

즉, 두개의 검출코일(15₁), (15₂)의 검출신호(16₁), (16₂)에 의해서 정해지는 벡터량은 변태량과 리프트 오프(L)에 대해서 각각 고유의 관계가 있다는 것은 알 수가 있다.

따라서 제3도에 나타낸 관계를 사전에 정밀하게 구해서 제2도의 연산장치(17)에 기억시켜 두고 검출코일(15₁) 및 (15₂)로 부터 검출되는 검출신호(16₁)(16₂)를 이것과 대비시켜 연산시키게 되면 변태량 및 리프트 오프(L)를 동시에 구할 수가 있다.

더구나 상술한 것은 검출코일을 2개 사용한 경우에 관해서 설명하였으나 검출코일의 수가 이것보다 많은 경우라도 동일하며 검출코일의 수를 많게 해서 3원적, 4원적으로 측정하는 쪽이 보다 정밀한 측정을 할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 위에서 설명한 바로 명백한 바와 같이 본 발명은 그 구성상 필요 따라서 「변태량」, 「변태량과 평탄성」, 「평탄성」의 정보를 선택적으로 구할 수 있는 것이지만 「평탄성」의 정보 입수에 착안할 경우는 피측정재는 여자코일, 검출코일 사이의 상호 유도에 어떠한 영향을 부여하는 것이 있기만 한다면 "강철재"에 한정되는 것은 아니다.

따라서 이와 같이 평탄성의 정보만을 필요로 할 경우 특허청구의 범위의 기재를 포함해서 「강철재」의 어구는 「강철재 기타 여자코일, 검출코일 사이의 상호 유도 효과에 영향을 끼치는 재료를 그 성분으로 하는 판형상재」로 바꾸어 읽는 것으로 한다.

더구나, 어느 한쪽의 정보만이 필요한 경우는 해당하는 한쪽의 정보만이 출력되도록 하게 되면 충족되는 것은 말할 나위도 없다.

본 발명을 구체적으로 실시하는 단계에 있어서 바람직스러운 형태에 관하여 설명하기로 한다.

우선 검출코일과 여자코일과의 배치에 관해서 설명하게 되면, 제4도는 본 발명의 제2실시예로서 제2도에 표시한 제1실시예의 경우와 기본적 구성은 동일하지만 검출코일(15₁)을 여자코일(13)과 동심원으로 해서 배치시킨 것이다.

제5도는 제4도에 나타낸 검출장치에 있어서 여자코일(13)과 검출코일(15₂)과의 거리(l₂)를 여러가지로 변화시켰을 경우의 리프트 오프(L)의 검출 정밀도를 나타내는 것이지만 이것으로 명백한 바와 같이 1₂가20mm 미만 및 200mm를 초과하였을 경우에는 어느 것이나 리프트 오프(L) 검출정밀도가 악화하는 경향을 나타내며, 양호한 검출 정밀도를 얻기 위해서는 l₂로서 가장 적합한 범위가 있다는 것을 알 수 있다.

더구나 상술한 경향은 변태량의 검출 정밀도에 관해서도 동일하다.

이 원인은 다음과 같은 이유인 것으로 해석된다.

즉, l₂가200mm를 초과한 경우에는 제4도에 있어서의 검출코일(15₂)의 검출신호(16₂)가 현저하게 작아지므로 노이즈(noise) 등에 의한 영향을 받기 쉬우며 S/N비가 나빠진다.

한편 l₂가20mm 미만의 경우에는 제4도에 있어서의 검출코일(15₁), (15₂)에서의 변태량과 리프트 오프(L)에 대한 감응 방법의 차이가 매우 적게 되므로 검출신호(16₁), (16₂)로 부터 양자를 분리 정량화시키기가 곤란하게 되어 검출 정밀도가 나빠진다는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 검출코일은 여자코일 중심으로 부터 반지름 200mm이내의 범위로 또한 각각 검출코일 사이에서 20mm 이상의 거리를 유지하도록 배치하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

다음에 코아의 효과에 대해서 설명하기로 한다.

자기 검출장치는 그 단점의 하나로서 리프트 오프의 증대와 동시에 검출신호의 크기가 반비례적으로 작아진다는 일반적 특성이 있으므로 검출 가능한 리프트 오프의 범위가 한정되는 것이다.

실제의 각종 제조 라인에 적용될 경우, 검출 정밀도의 관점에서는 물론이고, 검출장치의 내열성, 피측정재의 운반성 및 형상 등의 관점에서도 상술한 범위는 클수록 바람직하며, 본 발명은 이와 같은 점에 비추어서 연구를 거듭한 결과 여자코일 및 검출코일에 필요성에 따라 독립된 전용코아를 설치하므로서 같은 리프트 오프에 있어서의 검출신호의 크기를 현저하게 증대시킬 수 있다는 것을 알았다.

제6도 내지 제8도는 제각기의 코일에 코아를 설치하였을 경우의 본 발명의 제3 내지 제5실시예이며, 제6도는 여자코일(13)에 봉형상의 코아(19₀)를 설치하였을 경우이고, 동일하게는 제7도는 여자코일(13)과 검출코일(15₁) 및 (15₂)에 각각 봉형상의 코아(19₀)(19₁)(19₂)를 설치했을 경우를 나타낸다.

또한 제8도는 여자코일(13)과 검출코일(15₂)과 검출코일(15₂)를 E형 코아(19₃)로 연결시킨 것이다.

제9도는 제4도의 제2실시예의 검출장치를 사용하고, 강철재(1)의 γ→α 변태율이 100%, 리프트 오프(L)가 100mm의 상태에서의 검출코일(15₂)에 있어서의 검출신호(16₂)의 크기를 기준으로 해서 동일 조건하에서 제2도, 및 제6 내지 제8도의 각 검출장치에 의해서 검출된 검출신호(16₂)의 크기를 상대 비교하여서 표시한 것이다.

더구나 제9도의 결과는 코아에 관한 것 이외의 조건은 모두 동일하다.

제9도에 의해서 제6도의 여자코일(13)에 봉형상의 코아(19₀)를 설치하였을 경우(제3실시예) 및 제7도의 여자코일(13) 및 검출코일(15₁), (15₂)에 봉형상의 코아(19₀), (19₁), (19₂)를 각각 설치한 경우(제4실시예)에는 제4도의 코아를 설치하지 않은 경우(제2실시예)에 비해서 검출신호(16₂) 크기가 증대하는 경향이 명백하며, 봉형상의 코아(19₀), (19₁), (19₂)를 설치하므로서 리프트 오프(L)의 큰 영역에서의 검출 정밀도의 향상을 도모할 수 있다는 것을 알 수 있다.

더구나, 제8도의 E형 코아(19₃)를 설치한 제5실시예의 경우, 리프트 오프(L)가 50mm 이하의 범위에서는 검출신호(16₂)의 크기는 본 발명의 다른 실시예에 비교해서 크지만, 리프트 오프(L)가 50mm를 초과하여 증대되는데 따라서 급격하게 저하하며 제9도로 명백한 바와 같이 리프트 오프 100mm의 상태에 있어서의 검출신호(16₂)의 크기는 오히려 작아지는 것이 확인되었다.

따라서 이 제5실시예는 피측정재인 강철재(1)의 평탄도가 양호한 비교적 소규모의 라인에 사용하게 되면 좋다.

다음에 본 발명에 있어서의 바람직한 여자조건에 관해서 설명한다.

주지된 바와 같이 오늘날 자성체로의 자속의 침투되는 깊이는 자속의 주파수에 크게 의존된다는 것이 알려져 있다.

즉, 검출장치의 여자코일의 여자주파수의 증대와 동시에 피측정재로의 침투되는 깊이가 감소되는 것이다.

그런데 일반적으로 열연후의 강철재는 온도 분포 또는 압연 가공 등의 영향으로 표피하(表皮下)에서 특히 특이한 변태 거동을 나타내는 것이 알려져 있으며 최종 제품에 있어서의 재질과 관련시키는 데에 이와 같은 특이한 영역에서의 검출정보는 의의가 적어지게 되는 것이다.

따라서 측정하는데 있어서는 검출장치의 여자조건의 적정화가 요망된다.

본 발명자들의 조사에 의하면 열연 강철재에서의 변태 특성이 특이 거동을 나타내는 영역은 표피하의 약 200㎛이내의 범위이며 이것들을 회피하기 위해서는 자속의 침투깊이를 200㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하며 검출장치의 여자정류의 주파수는 상술한 관점에서 10KHz보다 낮은 것이 바람직하게 된다.

이것에 대해서 주파수가 낮아지게 될 수록 자속의 침투 깊이는 크게 되어 검출되는 변태량의 정보는 보다 마크로적으로 되지만 한편으로는 검출장치의 응답속도의 악화 및 검출신호의 S/N비의 저하등의 불편이 생긴다.

이와 같은 문제점을 피하기 위해서 여자주파수는 5Hz미만으로 되지 않는 것이 바람직하다.

더구나 가장 바람직한 여자주파수의 범위는 30Hz-1KHz이다.

전술한 구체적 실시예들은 단지 본 발명의 원리를 적용한 것의 대표적인 것으로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 기술분야의 통상의 기술을 가진자가 여러가지 다른 배열을 할 수 있음은 명백하다.

Claims (9)

1. 피측정재인 판형상의 강철재의 어느 한쪽에 배치되어 있고, 교류 여자에 의해 교번 자속을 자유롭게 발생시키는 여자코일, 여자코일과 같은 쪽에 또한 여자코일로 부터 거리가 다른 위치에 놓여 있으며, 상기 여자코일과 함께 상호 유도되는 두개 이상의 검출장치 및 각 검출코일에서 쇄교하는 자속량의 차이에 의해 생기는 검출신호들 사이의 차이로 부터 강철재의 변태량 및 평탄성 또는 그 어느 한쪽만을 구하는 연산장치로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 강철재의 변태량 및/또는 평탄성의 온라인 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 두개 이상의 검출코일이 여자코일로 부터 200mm이내의 범위내에 배치되어 있고, 각각 검출코일들 사이의 간격이 20mm 이상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 강철재의 변태량 및/또는 평탄성의 온라인 검출장치.
3. 제1항에 있어서, 검출코일들 중 하나가 여자코일과 동심원으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 강철재의 변태량 및/또는 평탄성의 온라인 검출장치.
4. 제1항에 있어서, 여자코일과 검출코일중 적어도 하나의 코일에 전용 코아가 있고, 전용 코아가 다른 코일들 중 어느 하나에 걸쳐지지 않는 것을 특징으로 하는 강철재의 변태량 및/또는 평탄성의 온라인 검출장치.
5. 제4항에 있어서, 하나의 봉형상의 코아가 여자코일에만 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강철재의 변태량 및/또는 평탄성의 온라인 검출장치.
6. 제4항에 있어서, 독립된 봉형상의 코아가 여자코일과 검출코일에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강철재의 변태량 및/또는 평탄성의 온라인 검출장치.
7. 제1항에 있어서, 여자코일과 검출코일에 E형 코아가 공통으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강철재의 변태량 및/또는 평탄성의 온라인 검출장치.
8. 제1항에 있어서, 여자코일에 흐르는 여자전류의 주파수가 5Hz-10KHz의 범위인 것을 특징으로 하는 강철재의 변태량 및/또는 평탄성의 온라인 검출장치.
9. 피측정재인 판형상의 자성체의 어느 한쪽에 배치되어 있고, 교류 여자에 의해서 교번 자속을 발생시키는 여자코일, 여자코일과 같은 쪽에 또한 여자코일로 부터 거리가 다른 위치에 놓여 있으며 여자코일과 함께 상호 유도되는 두개 이상의 검출코일 및 검출코일에서 쇄교하는 자속량의 차이에 의해 생기는 검출신호들간의 차이로 부터 자성체의 평탄성을 구하는 연산장치로 구성된 것을 특징으로 하는 자성체의 평탄성의 온라인 검출장치.

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