KR0169488B1 - 금속, 특히 강철 스트립의 측면 두께를 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

이 장치는, 금속 스트립(13)의 양 반대편에 배치된 엑스-레이 방출관(4)과, 선형 디텍터(6), 측정 및 조절수단인 전자부와 금속스트립에 대응하여 가로로 움직일 수 있고, 금속 스트립에 의해서 차단되지 않은 방사선과 금속 스트립의 끝부분을 통과해서 지나가는 방사선을 가리기 위한 마스크(9)를 포함한다.

이 장치는, 특히 금속 스트립의 끝단부 부근을 매우 정확하게 측정할 수 있다.

Description

금속, 특히 강철 스트립의 측면 두께를 측정하기 위한 방법 및 장치

제1도는 이 발명의 개략도.

제2도는 이 발명의 한 실시예의 사시도.

제3도는 이 발명의 장치의 디텍터에 전달된 신호를 도식화한 그래프도.

제4도는 이 발명의 장치에 의한 측정치를 보이는 그래프이다.

이 발명은, 냉열판 압연 시스템에 있어서, 금속, 특히 강철 스트립의 측면 두께를 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

위의 장치는, 상기한 금속 스트립 면의 양쪽으로 마주보게 배치된 방사선 방출관과 선형 방사선 디텍터기와, 측정 및 조절 수단인 전자부를 포함한다.

금속 스트립의 측면 두께를 측정하기 위한 종래의 장치는, 엑스-레이(X-rays)를 흡수하며, 멀티플 디텍터가 있는 이온화 챔버로 형성된 엑스-레이 디텍터와 엑스-레이 방출기를 포함하고 있다.

그러나, 이러한 장치들은, 한편으로, 멀티플 디텍터 이온화 챔버 때문에 1.9㎜라는 불충분한 횡측 해상도(transverse resolution)를 가지고, 다른 한편으로, 수 ㎜에 달하는 나비상의 금속 스트립 끝단부 부근에서는 충분히 정확한 측정치를 제공해 주지 못한다. 이 두번째 결점은 금속 스트립의 끝단부 부근에서, 엑스-레이가 불균일하게 발산되어 이 불균일한 발산이 측정을 방해하기 때문에 생긴다.

그러므로 이 발명의 목적은 횡측 해상도를 개선시키고 금속 스트립의 끝단부 부근까지 아주 정확하게 측정할 수 있게 하는 것이다.

이 발명의 장치는, 방출관에서 나오는 방사선을 부분적으로 가리고, 디텍터의 대응 부분을 가리기 위해서, 방출관과 디텍터 사이에 끼인 마스크를 포함한다.

이 발명은 또한 금속 스트립 위, 아래에 각각 방사선 방출기와 방사된 비임의 선형 디텍터를 위치시키며, 금속 스트립의 끝단부 부근까지의 스트립 두께의 횡측 베리에이션(Variation)을 표시해주는 전자신호를 기록하는 방법을 제공한다.

이 발명의 방법은 다음과 같은 특징을 갖는다.

이 발명은, 상기한 끝단부를 통과해 지나가는 방사선 빔의 대응 부분을 가리기 위해서, 금속 스트립에 의해 차단되지 않고 금속 스트립의 끝단부를 지나서 일정한 나비로 확장된, 방출된 광선의 일부를 가리기 위한 방식으로 마스크가 디텍터와 방출기 사이에 위치되고, 상기한 마스크가 측정하는 동안, 금속 스트립의 끝단부를 넘어서 확장되는 상기한 나비를 유지하는 것을 특징으로 하는 방법을 포함하고 있다.

이 발명의 다른 실시예에서, 마스크는 금속 스트립과 디텍터 사이나 혹은 방출관과 금속 스트립 사이에 위치할 수 있다. 마스크는, 금속 스트립과 디텍터 사이에 있을때, 주어진 나비로 금속 스트립의 끝단부를 확장시키고, 금속 스트립에 의해 차단되지 않은 방사선 일부와 금속 스트립 끝단부에 위치해 있는, 금속 스트립 부분에 의해 차단된 방사선의 일부를 가리기 위한 방식으로 배치된다.

마스크가 방출기와 금속 스트립 사이에 있을 때, 마스크는, 스트립 단부의 스트립 영역에 의해 차단되곤 하는 방사선 일부를 막아준다.

다수의 측면을 측정하고 이동하는 금속 스트립을 계속적으로 측정할 수 있게 하기 위해서, 마스크는, 상기한 전자 수단에 의해 조절될 수 있는 가동 지지기상에 놓여질 수 있다.

이러한 경우에, 전자부와 측정수단은, 금속 스트립 끝단부에 위치한 부분의 나비(Width)를 측정하는 수단과, 상기한 나비상수(width constant)를 유지하기 위해 금속 스트립의 가장자리에 위치한 부분의 나비 측정에 따라서, 상기한 마스크의 위치를 조절하기 위한 수단을 포함한다.

방사관은 엑스-레이 방출기일 수 있고 선형 디텍터는 편리하게, 섬광물질로 덮인 막대상의 포토다이오드를 사용할 수 있다.

이 발명의 더욱 상세한 특징과 장점은, 도면을 참조하면서 서술된 다음의 설명에서 더욱 명백하게 드러날 것이다.

제1도는 이 발명의 원리를 설명하는 도식적 정면도이다.

제2도는 이 발명에 따른 측정수단의 한 실시예의 사시도이다.

제3도는 이 발명에 따른 마스크를 사용함으로써 디테터에 의해 전달된 신호를 도식화해주는 그래프이다.

제4도는 이 발명의 장치에 의해 이루어진 측정의 실례를 보여주는 그래프이다.

제2도에 나타난 장치는, 프레임(24)에 고정된 상부 안내봉(1)과 하부 안내봉(2)을 포함한다.

캐리지(3)은 상부 안내봉(1) 상에 활주할 수 있도록 장착되며, 엑스-레이(혹은 선택적으로 감마 레이)를 방출하는 방사관(4)을 이동시킨다.

캐리지(5)는, 하부 안내봉(2) 상에 활주 가능하도록 장착되고, 한편으로는, 선형 디텍터(6)을, 다른 한편으로는, 활강 안내봉(8)의 끝부분에 고정된 플레이트(9)를 이동시키는 활주 가능한 안내봉(8)을 내포하는 유닛(7)을 이동시킨다.

캐리지(5)는 또한, 톱니 모양의 벨트와 같은 수단(도시되지 않음)을 통해서, 유닛(7) 속에 있는 안내봉(8)을 평행이동 시키기 위한 스텝모터(10)을 움직인다.

프레임(24)에 장착된, 스텝모터(11)은, 공지의 방식으로, 예를 들면, 안내봉(1)을 쭉 따라서 캐리지(3)에 연결된 상부 톱니모양의 벨트(도시되지 않음)을 통해서, 캐리지(3)을 움직인다. 모터(11) 역시, 축(12)과 안내봉(2)을 따라서 연장되고, 캐리지(5)와 연결된 톱니모양의 벨트(도시되지 않음)을 통해서, 캐리지(5)를 이동시킨다.

플레이트(9)는, 금속 스트립과 아주 유사한 물질, 예를 들면 연강(mild steel)과 같은 물질로 이루어지며, 금속 스트립 두께는, 상기한 장치로 측정될 수 있다.

플레이트(9)의 두께는 다양한 스텝에 따라 변화한다. 각 스텝은 기준 두께로서의 역할을 하기도 하지만, 아래에서 설명하듯이, 마스크로서의 역할도 한다.

그러나 이 기능을 수행하기 위해서, 플레이트는 일정두께의 플레이트로 대치할 수 있다.

상기한 수단은, 프레임(24)에 연결된 캐리지(3)과 (5)의 위치와, 캐리지(5)에 연결된 유닛(7)과 관련된 플레이트(9)의 위치를 탐지한다.

스텝모터(10)과 (11)의 조절수단, 가동 캐리지(3)과 (5) 그리고 플레이트(9)를 탐지하는 수단과 엑스-레이 튜브(4) 조절 수단과 선형 디텍터(6)은, 선행 방식대로 배열된(제1도), 측정 및 조절수단(21)인 전자부에 연결되어 있다.

금속 스트립(13), 예를 들어 강철로 된 금속 스트립의 횡단면 두께를 측정하고자 할때, 특정장치는 하기와 같이 배치될 수 있다;

금속 스트립(13)은, 안내봉에 평행한 평면으로 안내봉(1)과 (2) 사이에 배치되는데, 예를 들면, 디텍터(6) 위 약 20㎝ 상에 위치시킨다. 금속 스트립은 수평으로 위치되어 압연기(rolling mill)상에서 움직이게 하거나 고정시킬 수 있다.

모터 수단(11)에 의해서, 캐리지(3)과 (5)가 이동되어져서, 측정하고자 하는 금속 스트립의 두께 부분과 일직선으로 마주보도록 엑스-레이 튜브(4)와 디텍터(6)가 배치된다.

이 영역은, 금속 스트립(13)을 통과하며 마스크(9)에 의해 차단되지 않은 엑스-레이 광선부분(15)에 의해 통과된 영역(30)에 의해 형성된다.

모터 수단(10)에 의해서, 플레이트(9)는, 스트립(13)에 의해 차단되지 않은 광선 부분(17)과 금속 스트립 가장자리 근처에 위치된 금속 스트립 영역(14)에 의해 차단된 광선부분(16)을 가릴 수 있도록, 제1도와 2도에 나타난 방식으로 배치된다.

금속 스트립(13)을 막 통과한 후에, 엑스-레이 광선 부분(15)는, 측정 및 조절수단(21)인 전자부에 의해 기록되는 신호를 산출하는 디텍터(6)에 의해 감지된다.

이 신호는, 각 엑스-레이 광선의 위치와 일치하는 디텍터(6)의 각각의 포인트에 의해 감지되는 엑스-레이 광선의 강도를 나타내 준다.

이 신호는, 알려진 계산 방법에 의해서, 금속 스트립의 횡방향에서 측면 두께를 측정할 수 있게 한다.

제3도는 디텍터(6)에 의해 산출된 신호를 표시한 그래프이다. 가로 좌표는, 디텍터(6)을 따라서 측정 포인트의 위치를 x로 나타낸 것이도, 세로좌표는 방출된 신호의 강도를 i로 나타낸 것이다.

그래프상에 나타난 곡선은 세부분으로 나뉘어진다:

첫번째 부분(18)은, 금속 스트립(13)만을 통과하는 엑스-레이 광선 부분(15)에 대응하는 곳이다.

이 부분(18)에 의해 금속 스트립의 두께를 계산할 수 있다.

두번째 부분(19)는, 금속 스트립(13)과 마스크(9)(가장자리 영역 14)를 통과하는 엑스-레이 광선 부분(16)에 해당하는 부분이다.

이 부분은, 가로좌표 ×₁,×₂사이에 위치하는데, 가로 좌표에서, ×2-×1=△× 차이는, 마스크(9)에 의해 차단된, 금속 스트립(13)의 영역(14)의 나비를 나타내는데, 그 영역에서 두께는 측정될 수 없다. 예를 들자면 그 부분의 폭은 1∼2㎜정도 될 것이다.

세번째 부분(20)은, 마스크(9)에 의해서만 차단되는 엑스-레이 광선부분(17)에 해당한다.

이 부분은, 측정하기 위한 것으로 직접 사용되지는 않지만, 기준 두께로서의 역할을 한다.

금속 스트립(13)은, 측정하는 동안, 움직일 수 있기 때문에, 금속 스트립 끝단부도 측정수단에 따라 움직일 수 있다.

이러한 끝단부의 움직임은, 금속 스트립(13)의 겹치는 부분의 나비 ℓ을 변화시킬 수 있고, 심지어는 이 겹치는 부분이 없어지게 할 수도 있다.

이러한 경우는 특히, 두께 측정 장치가, 계속적으로 운동하고 있는 금속 스트립(13)상의 라인에 장치되어 있는 경우이다.

이러한 단점을 극복하기 위해서, 마스크(9)의 위치는, 나비 상수 ℓ을 유지하기 위해서 금속 스트립(13)과 마스크(9)가 겹치는 부분의 나비 ℓ로, 선행방식에 따라 조절된다.

이렇게 하여 전자 및 컴퓨터부, 측정 및 조절 수단은 선행방식에 따라서, ×2와 ×1, 그리고 △X=X2-X1을 측정하고, △X와 오퍼레이터(operator)에 의해 선택된 기준 △X○를 비교한다.

이때, △X-△X○는, 이 차이가 없어질 때까지 안내봉(8)과 마스크(9)를 이동시키는 모터(10)을 움직이는 수단을 위한 동작신호로서 역할을 한다.

제4도는, 가로 좌표에 금속 스트립(13)의 나비를 d로 나타내고 세로 좌표에는 ㎛으로 두께 E를 나타낸 그래프이다.

또한 이 그래프는, 금속 스트립 끝단부로부터 측정된 측정치를 숫자로 나타낸 것이다.(가로좌표 ○)

연강 조각의 두께가 3.5㎜이면 엑스-레이 튜브의 전원전압은 75kV가 좋다.

커브(21)은 금속스트립의 실제 측면 두께를 나타낸다.

커브(22)는, 적소에 위치된 마스크(9)를 가지는 이 발명의 장치에 의해 측정된 측면을 나타낸다. 처음 3㎜는 차지하고, 커브(22)가 사실상 커브(21)과 일치하는 것을 보면, 측정이 아주 뛰어나다는 것을 알 수 있다.

커브(22)의 처음 3㎜내에서 볼 수 있는 피크는, 가장자리 영역(14)에서, 금속 스트립(13)과 마스크(9)가 겹치기 때문에 생긴 것이다.

커브(23)는, 마스크(9)가 제거된 이 발명의 장치에 의해서 측정된 두께이다. 이 커브(23)에서도 볼 수 있듯이, 엑스-레이 광선과 디텍터(6)의 대즐링(dazzling)은 지대한 영향을 미친다. 왜냐햐면 그 영향으로 인해, 가장자리부터 최소한 25㎜까지 측정할 수 없게 하기 때문이다.

그러므로, 이 발명의 장치는, 약 1㎜정도의 횡측 해상도를 갖추고 있으며, 금속 스트립의 가장자리 부근에서도 매우 만족할 정도로 정확한 측정을 할 수 있게 한다.

금속 스트립은 1㎜이하의 두께이기 때문에, 측면을 완전히 측정하는데 걸리는 시간은 0.1초∼1초 이내이다.

더우기, 포토다이오드 디텍터가 멀티플 이온화 챔버 디텍터 보다 훨씬 더 간단하기 때문에, 가격도 훨씬 저렴하다.

선형 디텍터는 탐슨(THOMSON) 회사 제품인 THX 9577형이면 좋다.

THX 9577형은, 특히, 너비 1.6㎜ 길이 3.2㎜인 직사각형 포토다이오드 조각을 포함하고 있다.

여러가지 가능한 변형중에서도, 마스크(9)는 엑스-레이 방출기(4)와, 측정하고자 하는 금속 스트립(13)의 두께 사이에 배치될 수도 있다.

Claims (8)

1. 피측정 스트립의 상하에 각각 방사선 방출기와 방사 비임의 선형 디텍터를 위치시키고, 상기 스트립의 끝단부까지의 직선 두께의 횡측 배리에이션을 나타내는 전기 신호를 기록하는, 금속 특히 강철 스트립의 측면 두께를 측정하는 방법으로서, 마스크가 금속 스트립에 의해 차단되지 않은 방출된 방사선 일부를 가리고 상기 끝단부를 통과해 지나가는 방사선 빔에 대응하는 부분을 가리기 위해서 주어진 나비로 가장자리 영역을 넘어 금속 스트립 가장자리를 가리는, 방식으로 마스크를, 디텍터와 방출기 사이에 배치하고, 측정하는 동안, 상기 마스크가 상기 나비를 일정하게 유지시키는 단계로 행해지는 것을 특징으로 하는 측정방법.
2. 방사선 방출관과 피측정 스트립 평면의 다른 한편에 위치한 선형 방사선 디텍터와 측정 및 조절 수단인 전자부와 방출관에서 방출된 방사선을 부분적으로 가리고. 방출관과 디텍터 사이에 위치한 마스크로 구성되는 방사선을 흡수하여 금속 특히 강철 스트립의 측면 두께를 측정하는 장치에 있어서, 상기한 마스크는 일정한 두께의 가장자리 영역을 생성하기 위하여 금속 스트립의 가장자리의 경계선까지 가리는 동안에 방출관에 의한 방사선을 부분적으로 가리고 디텍터의 대응 부위를 차단하기 위하여 위치시키고, 이러한 측정수단들은 마스크가 가장자리 두께가 일정하게 유지할 수 있는 위치에 놓이도록 조정하기 위하여 제공되는 것을 특징으로 하는 금속 특히 강철 스트립의 측면 두께 측정 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기한 마스크가 금속 스트립과 디텍터 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기한 마스크가 방출관과 금속 스트립 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기한 측정수단들은 금속 스트립의 가장자리에 배치된 가장자리 영역의 나비를 측정하는 수단과 상기한 마스크가 상기 나비상수를 유지하도록 상기 나비를 측정하는 위치에 배치하는 수단을 포함하는 전자부의 위치를 조절하기 위한 것을 특징으로 하는 측정 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기한 방출관에서 나오는 방사선이 엑스-레이인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
7. 제2항 또는 제6항에 있어서, 상기 선형 디텍터가 섬광물질로 덮인 선형 배열의 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
8. 방사선 방출관을 지지하고 고정된 프레임조직의 상부에 위치한 안내봉(guide slideways) 상에 미끄러질 수 있도록 장착된 캐리지와, 선형 디텍터를 지지하고, 마스크를 지지하기 위해 유닛안에 미끄러질 수 있도록 장착된 것으로서, 프레임조직의 하부에 안내봉 상에 미끄러질 수 있도록 장착된 캐리지와, 상기한 것으로서, 측정한 두께를 금속 스트립의 세로 길이를 수직방향으로 확장하는 다양한 안내봉과, 캐리지와 마스크의 이동을 조절하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항의 방법을 수행하기 위한 측정 장치.