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화상계측을 이용한 용융금속의 방사측온 기술

전문가 제언: ○ 제선·제강 공정에서 일어나는 탈황, 탈린, 탈탄, 탈가스 등의 정련반응은 1,450℃ 이상의 고온에서 빠르게 진행되므로 조업설계와 성분 평가는 열역학적 평형계산에 기초하고 있어 반응온도의 실시간 파악이 매우 중요하다. 또 압연 및 열처리 공정에서도 강재의 미세조직 제어를 위해서는 고속으로 진행하는 강판의 온도측정과 제어가 필수적이다. 기존의 소모형 열전대는 비용상 빈번한 사용이 곤란하므로 제철소의 연속공정에 대응할 수 있는 비접촉식 연속측온법의 개발이 필요하다.

○ 제철소의 가열로(max.1350℃), 압연온도(500~900℃), 용선 및 용강온도(1,350~1,650℃)와 같은 중?고온에 적용할 수 있는 연속측온 방법으로는 방사측온법이 있다. 방사온도계는 인간의 눈을 검출소자로 하는 광고온계가 시초였으며 이후 열전퇴식→광전관식→2색식→광섬유식으로 발전하여 왔다. 1980년대 이후에는 반도체 검출소자의 개발로 성능이 향상되고 가장 큰 문제점인 열방사율을 자동으로 보정하는 방사온도계도 출현하여 강판이나 알루미늄 압연공정에 이용되고 있다.

○ 원문에서 소개하고 있는 방사측온법은 CCD카메라로 촬영한 열화상의 분석으로 용융금속(용선, 용강)의 휘도를 계산하고 이를 온도로 환산하는 화상계측법이라는 점에 특징이 있다. 방사율이 다른 용선과 슬래그의 혼합용체에 대한 열화상에서 용선의 휘도를 구하는 히스토그램 분석기법이 돋보인다. 열전대 측정과 일치하는 결과가 현장시험에서 확인되어 실용화가 기대된다. 다만 정련로의 노저 노즐을 통한 가스분출식 방법에서는 가스유량으로 인한 온도저하 문제의 보완이 필요하다.

○ 용융금속의 주위에는 항상 먼지와 매연이 존재하고 압연공장의 강판에는 냉각수로 인한 수증기가 존재하여 광학계측에 교란을 가져온다. 따라서 카메라에 의한 열화상의 촬영방식보다는 광섬유를 용융금속에 침지하여 방사광을 포착하는 방법이 효과적일 수 있으며 이 방법은 여러 철강공장에서 용선이나 용강의 온도계측에 실용되고 있다. 방사측온법의 국내 도입이나 개발에 있어서는 양자의 장단점에 대한 비교분석이 필요하다.

저자: Masato Sugiura
자료유형: 학술정보