KR950013525B1 - 주행중인 금속판에의 전자빔의 연속조사방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

주행중인 금속판에의 전자빔의 연속조사방법

제 1 도는, 본 발명의 기본 개념의 설명도.

제 2 도는, 본 발명에 따른 조사장치의 모식도.

제 3 도는, 라인 속도의 율속조건의 산출도.

제 4 도는, 본 발명에 따른 조사장치의 다른예를 나타내는 모시도.

제 5 도는, 본 발명에 따른 조사장치의 다른예를 나타내는 모식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전자빔 발생장치(EB건) 2 : 금속판

3 : 전자빔 4 : 아이들 타게트

5 : 진공챔버 6 : 고리형 아이들 타케트

7 : 원호형 아이들 타게트

본 발명은 주행중인 금속판의 표면에 대하여, 전자빔을 연속적으로 조사하는 방법에 관한 것이다.

금속판의 특성개선기술, 예를들면, 전자 강판의 철 손실 개선기술로서, 전자빔을 세라믹 피막 또는 절연 피막을 입힌 전자강판의 표면에 조사하는 방법이 알려져 있다.

(예를들면, 일본국 특개소 63-96218호, 공보, 특개소 63-186826호 공보).

상기의 기술은 강하게 조인 전자빔을 강판에 대하여, 그의 폭 방향에 특정한 피치로 조사하는 것을 특징으로 한다.

여기서 하나의 선상 흔적의 형상에 필요한 빔 조사시간은 강판의 특성 개선효과가 최대로 되는 에너지 입력량으로 부터 결정되고, 또한 조사 피치도 같은 이유에서 결정된다.

전자빔 발생장치(EB건)는, 일반적으로 그 특성상, 빔의 주사는 편향 코일 (편향렌즈, 전자렌즈라고도 한다)에 의해 급속하게 행할 수 있는 반면, 빔의 ON, OFF조작은 간단하게 할 수 없기 때문에, 빔 조사는 연속 조사로 행하는 것이 필요하다.

상기 전자빔 조사에 따른 강판 특성개선 기술을 실제 생산라인에 적용하는 경우를 고려하면, 강판의 반송속도는, 본래 그 제품 생산량에 기초로해서 결정되어야 하는 것이나, 전자빔에 의한 선상 흔적 하나당의 조사시간 및 조사피치는, 상술한 바와같이 제품의 품질로부터 결정되기 때문에 제품 품질을 고려하면 강판반송속도가 일률적으로 결정되어 진다.

상술한 라인 속도의 율속조건을, 제 3 도를 사용하여 설명한다.

품질특성상 최적의 조사 조건에서의 빔의 주사속도를 S, 또한 주사피치를 P로 한다.

이때, 강판의 조사폭을 W라 하면 하나의 선상 흔적을 형성하는 것에 필요한 시간 Ts는

Ts=W/S…………………………………………………………( 1 )

으로 된다.

이 Ts의 사이에 강판이 P만큼 반송되면, 정상적으로(연속적으로)조사할 수 있고, 따라서 라인속도 V는

V=P/Ts=(P/W)·S………………………………………………… ( 2 )

로 표시되는 속도로 율속되게 된다.

따라서, 생산량을 조절하기 위해서는 설비의 정지일수로 조절하지 않을 수 없었고, 라인 구동계의 설비에 무리가 발생하거나, 라인 운전요원의 조정등이 필요했다.

본 발명은, 상기의 문제를 유리하게 해결하는 것으로, 제품품질의 저하나 설비의 무리를 일으키는 단점이 없고, 필요에 따라 생산량의 조절이 가능한 전자빔의 연속조사방법을 그 조사장치와 함께 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기의 문제를 해결하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 이하에서 기술한 구성으로 하는 것이 소기한 목적을 달성하는데 극히 유효하다는 결론에 도달했다.

(1) 아이들 타게트를 설치하여, 강판반송속도를 변화시켜도 아이들 타게트에 빔 조사를 함으로써 시간을 조정하고 강판에의 조사는 품질상 필요로 하는 조사시간, 피치가 되도록 한다.

(2) 아이들 타게트조사에 있어서, 한 점을 항시 조사하면 아이들 타게트가 훼손하나, 조사위치를 변화시키면 아이들 타게트의 손상을 막을 수 있다.

(3) 아이들 타게트의 설치 위치는 빔 편향 가능한 범위에 그리고, 통상 강판에 조사하는 범위를 제외한다.

(4)아이들 타게트는 통상 빔 조사되면, 또 조사위치를 항시 변화시켜도 가열에 의한 손상이 고려된다.

한편, 빔 통로는 진공인 대류에 의한 열 발산을 기대할 수 없기 때문에 열이 축적되기 쉽다.

따라서 적극적으로 열을 제거하는 것이 바람직하나, 이점에 대해서는 아이들 타게트에 냉각 장치를 부착시켜 이를 해결할 수 있다.

본 발명은 상기의 점에 입각하는 것이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

제 1 도 기초에서, 본 발명을 설명한다.

도면중, 번호(1)은 전자빔 발생장치(EB건), (2)는 금속판, (3)은 전자빔, (4)는 아이들 타게트, (5)는 진공챔버이다.

그리고 금속판(2)는, 진공챔버(5)내를 지면에 수직방향으로 향하는 것으로 한다.

EB건(1)은 진공챔버(5)의 윗쪽면에 설치되어 강판(2)의 위쪽면에 향하여 전자빔(3)을 조사한다.

이때 전자빔(3)은 EB건(1)에 부착된 빔 경사코일에 의해 최대 θ₁까지 편향시킬 수 있게 한다.

그리고 강판 조사는 θ₃〈θ₁을 만족하는 θ₃에서 편향을 행한다.

여기서 아이들 타게트(4)는 θ₃〈X〈θ₁의 범위에서 설치하여, 강판(2)를 조사시키지 않을때 즉, 강판 조사피치 사이의 대기시에는, 이 아이들 타게트(4)를 조사하는 것으로 시간 조정을 도모할 수 있고, 이렇게하여 강판 반송속도의 유동적인 변경이 가능하게 된다.

이상과 같이, 아이들 타게트를 설치함으로서, 강판의 반송 속도를 강판조사 속도, 조사 피치를 기준으로 해서만 아니나, 제품 생산량에 기초로 하여 결정할 수 있도록 한다.

여기서 아이들 타게트(4)를 조사중 빔(3)을 각도θ₂로 요동시켜 아이들 타게트(4)의 손상을 경감하고 그 수명연장을 도모할 수 있다.

그렇지만 아이들 타게트(4)는 진공챔버(5)내에 설치되기 때문에, 공기에 의한 발열이 불가능하므로, 설령빔(3)을 요동시켜도 그 열은 내부에 모이고 온도상승이 불가피하다.

그러나, 이점에 대해서는 아이들 타게트(4)에 수냉장치를 설치하는 것으로 해결할 수 있다.

또한 아이들 타게트에 대해서 상기한 바와같은 요동조사나 냉각 수단을 부가하여 수명을 실용상 문제가 없는 정도까지 연장할 수 있다.

아이들 타게트의 설치위치는 상기한 예만에 한정되는 것이 아니고, 제 2 도에 나타낸 것이어도 좋다.

전자빔 발생장치(1)은 주행하는 강판에 대하여 라인 직각으로 전자빔(3)을 조사, 선을 형성한다면, 당연히 라인길이 방향(주행방향)에도 빔편향을 한다.

제 2 도의 예는 이것을 이용하여 아이들 타게트(4)를 라인길이방향 위치로 설정한 것이다.

상술한 바와같이, 전자빔의 조사 위치제어는 편향코일을 사용하여 행하고, 또한 대기중에는 아이들 타게트에 대하여 요동조사 상태로 대기하고 있으나, 아이들 타게트에서의 조사위치와 강판조사 개시점과의 거리가 일정하지 않으면 강판조사 개시점에의 빔 이동시간(편향 코일의 동작시간)이 일정하게 되지 않기 때문에 강판조사 개시점이 불안정하게 될 염려가 있다.

구체적으로는 빔조사로 강판에 선상흔적을 형성하는 경우에, 수 10-수 100㎛ 단위로 빔의 정지시간 : 수 10㎛ 정도의 이동을 되풀이하여 하나의 선을 창출하는 것이나, 조사 개시점에의 빔 이동시간이 일정하지 않으면, 조사개시점의 빔 정류시간이 길게되거나, 짧게되거나 하기 때문에 소정의 특성 개선에 대하여 외부 산란요인으로 된다.

그점에 관해서는 아이들 타게트 조사시의 전자빔 주사를 강판 조사개시점을 중심으로 한 원호상으로 하고, 아이들 타게트로부터 강판조사개시점까지의 이동 거리를 항상 일정하게 한다.

따라서, 빔 이동 시간을 일정하게 하는 것으로 해석할 수 있다.

장치에 관해 말하면, 아이들 타게트를 원호상 또는 고리상으로 하고, 또한 이 아이들 타게트를 전자빔 원과 금속판의 조사 개시점을 연결선에 직각인 평면상에 그 중심이 강판조사 개시점과 일치하도록 배치하는 것이다.

제 4 도에 상기와 같은 조사를 수행하는데 알맞은 전자빔의 연속조사 장치의 가장 알맞은 예를 나타낸다.

도면중, 구성의 골자는 전기한 제 1 도와 공통으로 하는 것이므로 동일한 번호를 부여하고 번호(6)이 고리상의 아이들 타게트이다.

다시, 전자빔 조사는 조사개시점 S와로부터 조사종료점 E로 향하여 강판(2)를 가로지르는 방향으로 행한다.

이때 아이들 타게트(6)은 고리모양을 하고 있고, 전자빔원과 조사개시점 S를 연결하는 선에 직각인 평면 위에, 그 중심 O가 조사개시점 S에의 빔 경로를 일치하도록 부착되어 있다.

대기중에 아이들 타게트(6)을 조사중인 빔 3'는 이 아이들 타게트(6)위를 강판에의 조사 개시점 S를 중심으로 하여 원을 그리며 주사하고 있다.

그리고 다음의 조사지령이 나오면 S로 이동시켜도 이동거리가 같기 때문에 S에의 이동시간의 편차는 없어지게 된다.

제 5 도는, 다른예를 보여주는 것이다.

전기한 제 4 도에 따른 방법으로는, EB건(1)은 강판조사에 필요한 S-E의 빔 편향능력이상으로 아이들 타게트(6)을 주사하기 위한 편향능력이 필요했다.

일반적으로 EB건(1)의 빔 편향 능력은 평면적으로 보아 X,Y방향이 동일한 경우가 많으며, 이 경우 제 5 도에서 나타내는 A와 같은 호형으로 된다.

강판 조사 범위는 빔 편향 능력에 대하여 가능한한 크게 하는 것이 바람직스럽다고 하는 것은, 그것에 의해 동일폭을 조사하는 건 대수를 삭감할 수 있게 때문이다.

이예는, 빔 편향능력 범위 A에 대하여, 한쪽에 강판 조사 개시점 S, 종료점 E를 배치하고, 동시에 빔 편향 능력 범위 A안에 아이들 타게트를 설치한 예이다.

이 예에 있어서, 아이들 타게트(7)은 호형의 일부를 갖는 원형 형상으로 하고, 이 크기는 빔 편광범위 A내로 한다.

또 그 원호중심 O는 강판조사개시위치 S에 일치시킨다.

아이들 타게트 조사중의 빔 3'는 타게트 위를 S를 중심으로한 원호상에 왕복주사한다.

그리고 다음의 조사지령에 의해 S로 향하여 빔 이동을 행하는 것이다.

[실시예]

강판의 특성개선효과가 최대로 되는 빔 주사 속도가 10m/s 주사피치가 10mm이고, 또 빔 조사폭이 100mm일때, 하나의 선상흔적을 형성하는데 필요한 시간 Ts는,

Ts=(100mm)/ (10×10³mm/s)=0.01S

로 된다.

따라서, 연속 빔 조사를 행하는데는, 0.01S에서 강판을 주사 피치로 100mm만큼 반송할 필요가 있기 때문에 라인 속도 V는,

V=(10mm)/ (0.01S)=1000mm/s=60mpm

으로 율속된다.

여기서 생산량의 조정을 위해, 라인속도는 60mpm으로부터 40mpm까지 감속하는 경우에는, 주사피치 : 100mm의 반송에 필요한 시간은

(10mm)/ (40×1000mm/60s)=0.015s

로 되나, Ts는 0.01s이기 때문에, 0.005s만큼 여분의 시간이 발생한다.

본 발명에서는, 이 여분의 0.005s 사이에 대해서 전자빔을 아이들 타게트를 조사하여 생산량의 조정이 가능하게 된다.

또한, 실생산 라인에 있어서는, 연속라인의 전후의 조건 특히 접속용접등에 의해서 감속을 할 수 없게 되는 경우가 있으나 이런 경우에는 본 발명을 적용할 수 있다.

예를들면, 라인속도가 60mpm으로부터 40mpm까지의 감속을 할 수 없게 된 경우에, 주사피치 : 10mm의 반송에 필요한 시간은 상기와 같이,

(10mm)/ (40×1000mm/60s)=0.015s

로 되나, Ts는 0.01s이기 때문에, 0.005s만큼 빔 조사를 OFF할 필요가 생긴다.

그러나 단시간의 ON-OFF조작은 간단하게는 행할 수 없기 때문에 ON-OFF조작 전후의 영역에 관해서는 소망하는 특성을 얻을 수 없게 된다.

이점, 본 발명에 따르면, 여분의 0.005s간에 대해서는 전자빔을 아이들 타게트에 조사하는 것으로 연속조사를 활용할 수 있고, ON-OFF조작을 할 필요가 없으므로, 특성의 약화를 초래할 염려는 없다.

이와같이 본 발명에서는, 아이들 타게트를 이용하는 것에 의해 실 생산라인에 있어서 유동적으로 라인속도를 선정할 수 있다.

이와같이 본 발명에 따르면, 금속판에 전자빔을 조사하는 경우에, 아이들 타게트를 별도설치하여 금속판에 대한 조사시이외는 이 아이들 타게트에 전자빔 조사를 행하여 강판 반송속도가 빔 조사조건의 규제를 받는 일이 없게 되고, 이렇게 하여 공업상 무리없이 생산을 할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 연속적으로 주행중인 금속판의 표면에 표면특성을 개선하기 위한 선상흔적을 형성하기 위하여 전자빔을 연속적으로 조사하는 방법에 있어서, 예정된 경로를 따라 연속적으로 수행하는 동안 (a) 아이들 타게트를 금속판의 경로 또는 그 인접한 곳에 설치하여 예정된 주사속도와 피치로 전자빔을 주사하고 (b) 금속판상에 선상 흔적을 형성하는데 적당한 전자빔 조사시간을 강판의 특성개선효과가 최대로 되는 에너지 입력량으로부터 결정하며 (c) 연속적으로 주행하는 금속판의 속도를 변화시키고 (d) 금속판에 대한 빔 조사시 외에는 전자빔이 아이들 타게트에 조사되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 주행중인 금속판에의 전자빔의 연속조사방법.