KR100435433B1 - 빌레트 표면의 흠탐상용 자분 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빌레트 표면의 흠 탐상용 자분에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효과적이며 경제적으로 빌레트 흠 탐상을 가능하게 하는 최적의 자분의 입도분포와 백색도, 및 무기물함량등을 가진 빌레트 흠탐상용 자분에 관한 것이다

따라서 본 발명은, 빌레트 흠탐상용 자분에 있어서, 상기 자분은 40~180㎛ 80%이상, 40㎛이하 8~10% 및 180㎛이상 10%이하의 입도분포를 가지며; 상기 자분은 중량%로 Fe:70±3, TiO2: 20±3 및 고분자: 10±3로 구성되어 있으며; 상기 자분의 백색도는 Hunter Mode로 65±2임을 특징으로 하는 자분에 관한 것을 그 기술의 요지로 한다.

Description

빌레트 표면의 흠탐상용 자분{A MAGNETIC POWDER FOR BILLET SURFACE INSPECTION}

본 발명은 빌레트 표면의 흠탐상용 자분에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효과적이며 경제적으로 빌레트 흠 탐상을 가능하게 하는 최적의 자분의 입도분포와 백색도, 및 무기물함량등을 가진 빌레트 흠탐상용 자분에 관한 것이다.

자분을 이용한 일반적인 빌레트의 흠탐상은 강자성체인 빌레트에 교류전류를 흘려서 자장을 형성시켜 상기 강자성체에 결함이 있을때 결함근처에 형성되는 누설자장에 의하여 자분이 결함주위에 끌려오는 자분탐상법을 이용한 것이다. 잘알려진 바와같이, 강자성체는 자장의 세기(H)에 따라 자화도(M)의 값이 변하므로 투자율(μ)이 비선형적인 값을 가진다. 이러한 특성을 자기이력곡선(B-H 곡선)이라 하는데, 이는 그 자성체의 자기적 특성을 잘 나타내 준다.

상술한 자분을 이용한 빌레트 흠탐상방법은 강자성체를 포화시켜 결함에서 발생되는 누설자속을 이용하는 것으로 빌레트에 흠이 없을 경우 포화자장을 가하여도 자속은 빌레트의 표면으로 거의 누설되지 않고 그 내면으로 흐른다. 또한, 누설자속이 있다손 치더라도 전반적으로 거의 균일하므로 자분은 빌레트 표면에 균일하게 붙게 된다. 만일 빌레트의 표면에 흠이 존재한다면, 자속은 흠에 의해 그 분포가 변화되며 결함주위에서도 자성체내부에는 자속량이 더 많아지겠지만 일부는 밖으로 밀려나게 된다. 이렇게 밖으로 밀려난 자속에 의하여 형성되는 자장의 세기는 흠이 없는 부분에 비하여 월등히 크므로 자분은 결함주위에 결집하여 붙게된다. 상술한 바와같이, 자분에 의한 빌레트 흠탐상에 있어서 자분의 역할은 매우 중요하다고 볼수 있다. 그리고 자분은 일반적으로 강자성체인 미립철분을 코어로 사용하고 있으며, 여기에 색을 나타내는 안료를 자분에 고착시키기 위한 고분자물질이 복합적으로 코어를 둘러싸고 있는 형태로 되어 있다.

자분의 제조와 자화방법에 대한 선행기술로서는 USP 5,350,558, JP 9,368,792등이 알려져 있으나, 자분의 특성을 결정하는 인자들의 규명이나 그 분석방법에 대해선 상기의 선행기술들에 나타나 있지 않다. 그러나, 실제로 자분을 이용한 빌레트 흠탐상에 있어서, 그 탐상능에 영향을 미치는 인자는 자분의 자기적 특성외에 자분의 입도, 자분의 백색도, 고분자함량 및 무기물 함량등이다. 또한, 자분의 자기적 특성은 중요한 요소지만 원재료인 철분말에 의해 결정되므로 별도로 정량화가 필요없는 항목이다.

따라서, 수요가의 측면에서 빌레트의 흠탐상을 위한 최적의 자분의 입도와 백색도, 고분자함량등을 정량화할 필요가 있는데, 아직까지 이에대하여 아무런 객관적인 기준이 없는 실정이다. 그러므로, 일반 수요가가 시중에 판매되는 자분을 빌레트 흠탐상에 일률적으로 사용할 경우 신뢰성있는 흠탐상이 힘들뿐만아니라 그흠탐상에 소요되는 자분의 량도 많아져 경제적으로 큰 부담이 된다는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 빌레트 흠탐상을 위한 최적의 자분의 입도, 백색도, 고분자 및 무기물함량을 가진 빌레트 흠 탐상용 자분을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 빌레트 흠탐상용 자분에 있어서, 상기 자분은 40~180㎛ 80%이상, 40㎛이하 8~10% 및 180㎛이상 10%이하의 입도분포를 가지며; 상기 자분은 중량%로 Fe:70±3, TiO2: 20±3 및 고분자: 10±3로 구성되어 있으며; 상기 자분의 백색도는 Hunter Mode로 65±2임을 특징으로 하는 빌레트 흠 탐상능이 우수한 자분을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

자분의 입도는 효과적인 빌레트흠 탐상을 위한 중요한 인자이다. 즉, 자분의 크기가 너무 작으면 대상체의 표면에서 표면의 마찰저항에 의하여 움직이지 못하는 문제점이 있고, 그 크기가 너무 크면 자체 무게때문에 대상체에 붙기가 어려운 문제점이 있다. 따라서, 자분은 일반적으로 어떤 크기의 분포영역을 가진 것을 사용하며 상대적으로 큰 입자는 큰 결함의 탐상에 유리하며, 상대적으로 작은 입자는 탐상능의 감도를 향상시키기 위하여 사용한다. 따라서 본 발명에서는 상기의 점을고려하여 그 입도분포를 40~180㎛ 80%이상, 40㎛이하 8~10% 및 180㎛이상 10%이하로 제한한다.

상기 자분의 고분자물질도 빌레트의 흠탐상에 중요한 요소로서 용매에 빠른시간내에 녹아서 탐상체표면에 고착시키는 역할을 한다. 그러나 그 함량이 과도하면 빌레트 흠탐상용 자분의 제조가 힘들어지며 그 함량이 모자라면 고착성이 떨어져 효율적인 흠탐상을 꾀할 수 없다. 따라서, 본 발명에선 고분자물질의 함량을 중량%로 10±3으로 제한한다. 또한, 상기 자분을 구성하는 무기물, 특히 이산화티타늄의 함량은 백색도측면에서 중요한 요소가 된다. 즉, 백색도향상측면에선 상기 이산화티타늄의 함량을 증가시키는 것이 유리하지만 이산화타타늄은 고가이므로 이는 비경제적이며, 만일 그 함량이 어느 수준에 미치지 못할 경우에는 백색도의 향상을 도모할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 자분중의 이산화티타늄의 함량을 중량% 20±3으로 제한한다.

상기 자분의 색상도 효과적인 흠탐상을 위한 중요한 변수로 작용한다. 현재사용중인 자분은 백색 비형광자분으로 가시광선하에서 흠을 판별하며 백색안료로서 상기 이산화티타늄을 사용하고 있다. 이산화티타늄도 여러 등급이 있으며 사용하는 원료에 따라서 백색도의 차이가 날 수도 있다. 상기와 같은 무기물함량을 가진 본 발명에서의 자분의 백색도는 Hunter mode로 65±2로 제한한다.

한편, 상기와 같은 빌레트 흠 탐상에 요하는 최적의 자분의 입도와 고분자·무기물함량, 및 자분의 백색도는 다음에 의해 결정될 수 있다.

즉, 자분의 입도는 그 구멍의 크기가 38~300㎛범위에 있는 9개의 표준체를 사용하고 이들을 기계식 체쉐이크로 100rpm의 속도로 1분간 작동시켜 세분화시킬 수 있으며, 이를 그 입도별로 구분하여 자분 탐상기에 의해 자화된 빌레트에 분무함으로써 그 입도분포별 탐상능을 측정하여 최적 자분의 입도분포를 결정할 수 있는 것이다.

이때, 상기 자분의 고분자함량은 열분석기를 사용하여 10℃/min의 속도로 500℃까지 승온하여 유기 고분자의 분해로 인한 무게감량으로 측정하고, 상기 자분의 무기물의 함량은 원자흡광분석법으로 측정하여 이러한 함량들이 빌레트 흠 탐상능에 미치는 영향을 파악하여 최적 고분자·무기물 함량을 결정할 수 있는 것이다.

또한, 상기의 무기물함량을 가진 자분의 백색도는 Hunter Mode의 백색도계를 이용하여 측정하여 최적 자분의 백색도를 결정할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

본 발명에 따른 빌레트 흠 탐상용 자분이 가져야할 주요물성인 입도, 백색도 및 화학적 조성등을 결정하기 위하여 실제 제철소의 선재공정에 사용되는 수용성 자분을 다음과 같이 분석하였다.

즉, 자분의 입도는 AMHERST PROCESS INSTRUMENT사의 AEROSIZER와 체를 사용하여 분석하였는데, 상세하게는, 체 구멍의 크기가 38~300㎛범위에 있는 9개를 사용하였고 기계식 체쉐이크인 Syntron Jogger Model J-1으로 100rpm의 속도로 1분간 작동하여 자분의 입도분포를 얻었으며, 이를 그 입도별로 세분화하여 자분 탐상기에 의해 자화된 빌레트에 분무함으로써 그 입도별 흠 탐상능을 측정하였다. 한편, 여기에서 사용된 자분 탐상기는 자체제작된 실험용으로 교류 3,000암페아의 전류를 통전하여 실험용 16각 빌레트를 자화시켰다.

이때, 빌레트 흠 탐상능에 영향을 미치는 자분의 고분자 및 무기물 함량을 고려하기 위하여, 자분중 고분자 함량은 PERKIN ELMER사의 열분석기를 사용하여 10℃/min의 속도로 500℃까지 승온하여 유기 고분자의 분해로 인한 무게감량을 측정하였으며, 이산화티타늄과 Fe과 같은 무기물의 함량은 원자흡광분석법으로 측정하였다. 이때 고분자 물질의 종류를 파악하기 위해서는 자분을 용매를 사용한후 추출한 후 FT-IR이 사용될 수 있다

그리고 자분의 백색도는 그 객관적인 판정기준을 확립하기 위해 MILOLTA사의 COLOR LEADER CR-14 백색도계를 사용하여 백색도를 측정하였다. 이 계측기에는 백색도를 측정하는 Mode가 CIE, HUNTER, ASTME313의 세가지 방법이 있으나, 백색도의 변화에 따라 수치로서 구분이 뚜렷한 HUNTER Mode를 사용하여 상기의 무기물등의 함량을 가진 자분의 백색도를 측정하였다.

상기로부터 빌레트 흠 탐상에 요하는 최적의 자분의 입도와 고분자,무기물 함량 및 백색도를 결정하였으며, 이를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	자분의 입도	고분자 및 무기물함량	자분의 백색도	비고
발명예	40~180㎛ 80%이상,40㎛이하 8~10%, 180㎛이상 10%이하	Fe: 70±3wt%TiO2:20±3wt%고분자:10±3wt%	Hunter Mode:65±2	종래예대비 30%이상의 자분절감효과와 탐상능최적화
종래예	-	-	-

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와같이, 발명예는 최적 빌레트 흠 탐상에 요하는 자분의 입도, 백색도 및 무기물함량등의 범위를 규명함으로써 종래예에 비하여 30%이상의 자분절감효과를 달성할 수 있음과 아울러 흠 탐상능도 극대화될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 빌레트 흠 탐상에 사용되는 자분에 요구되는 자분의 입도, 백색도 및 무기물함량등을 규명함으로써 자분의 절감을 꾀함과 아울러 최적 흠 탐상능을 가능하게 할 수 있다. 또한, 본 발명은 빌레트 흠 탐상에 사용되는 자분에 요구되는 자분의 입도, 백색도 및 무기물의 함량등에 대한 객관적인 기준을 제공하므로써 과학적이며 효율적인 빌레트 흠 탐상용 자분관리에 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 빌레트 흠 탐상용 자분에 있어서, 상기 자분은 40~180㎛ 80%이상, 40㎛이하 8~10% 및 180㎛이상 10%이하의 입도분포를 가지며; 상기 자분은 중량%로 Fe:70±3, TiO2: 20±3 및 고분자: 10±3로 구성되어 있으며; 상기 자분의 백색도는 Hunter Mode로 65±2임을 특징으로 하는 빌레트 흠 탐상용 자분
2. 제 1항에 있어서, 상기 자분의 입도분포는 그 구멍의 크기가 38~300㎛범위의 표준체를 9개이상 사용하여 얻어짐을 특징으로 하는 자분
3. 삭제