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Reffer Thermo(온도측정센서)
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TGK/JAPAN
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共通熱履歴Senser(공통열이력 센서)

Reffer Thermo / 온도측정센서

 

1  Riffer Thermo의 원리 

Reffer Thermo는 알루미나등의 세라믹 분말을 소정의 형상으로 성형한 것입니다. 즉, Reffer Thermo을 가열처리하면, 일반 세라믹과 같이 승온함으로써 수축치밀화가 진행되어 결국엔 치밀체가 됩니다.
Reffer를 소성로의 관리하고 싶은 위치에 설치하고, 가열처리 후 실온까지 냉각한 후, 그림 1처럼 치수를 마이크로미터로 측정합니다.
JFCC 실용표준물질 Reffer Thermo는 원료의 조성, 입도분포, 성형밀도 등이 엄격하게 관리된 실용 표준물질이며, 소성조건, 열이력에 따라 재현성, 수축치밀화하는 현상을 이용한 열이력 센서 입니다.


図1 Reffer Thermo의 치수 측정부분

 

2  Reffer Thermo의 성분 

Reffer Thermo의 주요 성분 (단위 : 중량 %)

성분 TYPE
H M L L1 L2
Al2O3 >95 >88 -- >50 >50
SiO2 -- <10 >60 >30 >30
MgO -- -- <32 -- --
CaO -- -- < 5 -- --
B2O3 -- -- -- < 8 < 8

또한, 이외에도 유기결합제(PVA・PEG계)를 어느정도(%) 포함합니다.

 

3  Reffer Thermo와 소성조건

3-1 Reffer Thermo와 전열모드

 Reffer Thermo를 소성로안에 설치한 경우, 3개의 열전달 모드가 있습니다.(図2참조
  (1) 분위기 가스의 対流에 의한 열전달 모드
  (2) 발열체 또는 로심관에서의 복사에 의한 열전달 모드
  (3) 열전도, 즉 선반, 소성지그 등과의 접촉에 의한 열전달 모드
 
(A)열전도에 의한 전열량이 큰 경우 (B)열전도에 의한 전열량이 작은 경우

                                                   図2 전열모드와 소성 변형의 관계

3-2 Reffer Thermo와 유지온도

Reffer Thermo는, 소정의 범위내에서는 높은 온도로 유지하는만큼 수축합니다.
예를들면, M Type을 대기중 1300℃, 1500℃에서 2시간 유지한 경우, 수축후의 치수는 다음과 같습니다.

(수축 예)M Type    1300℃ 21.05mm
  1500℃ 18.51mm

 

3-3 Reffer Thermo와 유지시간

Reffer Thermo는, 같은 온도라도 유지 시간이 길수록 잘 수축됩니다.
예를들면, M Type 1450℃의 경우, 図3과 같이 됩니다.


               図3 유지시간과 수축 후 치수와의 관계(例)

3-4 Reffer Thermo와 설치 위치

Reffer Thermo는, 소성로 내의 셋팅 위치에 따라 수축 치수가 다릅니다. 소성로는 상하,좌우,전후의 위치의 차이에 따라 온도 차이가 있으므로 Reffer Thermo 셋팅 위치에 따라 수축이 다릅니다.
또한, 같은 온도라도 셋팅 위치의 전열모드의 차이에 따라 달라집니다. 예를 들면, 열전대는 같은 1500℃의 위치에 있어도, 분위기 가스의 대류가 심한 경우, 전열량이 많아지므로 수축이 커집니다. 즉 Reffer Thermo는 그 셋팅 위치에서 온도, 시간뿐만 아니라 전열모드까지 포함한 모든 열이력을 수축량 즉 수축 후 치수에 의해 나타나는 열 이력 센서 이라고 할 수 있습니다. 이것을 이용하여 소성로내의 온도 분포 상황을 파악할 수 있습니다.

 

3-5 Reffer Thermo와 소성분위기

Reffer Thermo는, 대기 분위기에서의 사용을 전제로 하고 있습니다만, 중성분위기, 환원성분위기 및 진공중에서 사용할 경우는 아래 사항을 충분히 주의해 주세요.
우선, Reffer Thermo에서의 중발성분이, 가열로나 제품에 악영향을 주지 않는 것이 필요합니다. 증발 성분으로는 유기 결합재의 분해가스 ※1이랑 카본이 있습니다. 또, 진공중 또는 저산소 농도하에서는 Reffer Thermo의 조성으로부터 발생하는 MgO, AlO, SiO등의 무기질 가스를 생각할 수 있습니다. ※2
이 경우, Reffer Thermo는 소성분위기 가스의 조성, 산소농도 등 분위기 전체의 영향을 포함한 열이력 센서라고 말할 수 있습니다.

※1:예를들면, CO2、1-Propene、Acetoaldehyde등이 있습니다.
※2:이 경우 「치수 - 지시온도대조표」는 적당하지 않습니다.

 

3-6 Reffer Thermo와 휨 변형

소성 조건에 따라, Reffer Thermo가 휘는수가 있어 정확하게 길이 측정이 안될 수가 있습니다. 휘는 원인은, 예를 들면 그림2의 대류, 복사의 전열량이 산반판으로 부터의 열전도의 전열량보다 클 경우는, Reffer Thermo의 상부가 수축되기 때문에 위쪽이 휩니다. Reffer Thermo 전체가, 균일하게 가열되는 경우에는, 휨 변형은 발생하지 않습니다. 휨 변형이 있을 경우, Reffer Thermo로의 열 전달의 밸런스가 깨지고 있는 것이므로, 제품도 동일하게 열량의 공급 밸런스가 깨진 상태로 가열되고 있응 가능성이 있으므로 주의해 주십시오. 휨 변형이 있고, 치수가 정확하게 측정이 되지 않는 경우에는, 그림4와 같이 측면을 바닥으로 해서 셋트하면 휘어지는 것을 저감시킬수 있습니다

 
(A)열전도에 의한 전열량이 큰 경우 (B)열전도에 의한 전열량이 작은 경우

                                                  図2 전열모드와 휨 변형의 관계

 

 

                                                 図4 휨 변형을 방지할 수 있는 셋팅 방법

3-7 Reffer Thermo의 가열처리 평가 조건

Reffer Thermo는, 수축 특성 평가의 정확도가 매우 중요해졌습니다, 전술한 것처럼 Reffer Thermo의 수축에 영향을 주는 가열처리의 조건으로는, 온도프로그램 패턴 (유지온도, 유지시간, 승온/냉각속도), 소성로에서의 셋팅 위치, 소성 분위기등을 들 수 있습니다. Reffer Thermo의 가열처리 평가 조건은 다음과 같습니다.

소성로  Batch식 전기로 
장소  중앙균열부
분위기  대기
승온속도   200℃/시간
유지시간  2시간
냉각속도    300℃/시간

상기 조건을 만족하고 있어도 사용하는 로의 상태등에 의해, 반드시 Reffer Thermo 지시온도가 열전대 등으로부터 얻을 수있는 온도를 나타낸다고 한정할 수 없습니다.

 

3-8 Reffer Thermo의 사용상 주의

Reffer Thermo는, 고온다습하에서는 변질되기 때문에, 냉장고에 보관해 주십시오.
측정면에 성형시의 바리가 있는 경우는, 소성로에 넣기 전에 가볍고 부드러운것으로 닦아 주세요. 출로후에는 실온까지 냉각 후 측정하고, 측정면에 부착물이 있는 경우에는 제거하고 측정하면 정확하게 치수를 측정할 수 있습니다. 
Reffer Thermo가 변형되어 휜 경우에는, 즉면부를 바닥으로 해 셋팅해 주세요.
Reffer Thermo의 셋팅 위치는, 언제나 같은 위치로 해 주세요. 위치에 따른 오차를 경감할 수 있습니다.
대기분위기 이외에서 사용되는 경우는, 제품등에 영향이 있을지도 모르므로, 사전에 테스트 후 사용해 주세요. 또, 고순도의 제품을 가열 처리하는 경우, 대기 분위기여도 유기결합제의 분해가스등으로 오염될 우려가 있으므로, 사전에 테스트 확인 후 사용해 주세요.
 Reffer Thermo는 각각 다른 성분으로 만들어지기 때문에 인접해 소성하면 상호간섭을 일으킬 수 있으므로 주의하시길 바랍니다. 예를들면, H와 M, L과 L1 및 L1과 L2는 대기 분위기 안에서 인접해 소성하면 상호 간섭에 의해 지시온도가 정확히 표시되지 않는 것이 획인되고 있습니다.

※ 상기 주의사항을 지키지 않은것에 기인하는 오류 사고에 대해서는 일체의 책임을 지지 않습니다.                                                     Reffer Thermo는 반드시 사용상의 주의사항을 지켜서 사용해 주십시오.

 

4  Reffer Thermo의 특징, 이용방법 또는 이상값에 대한 처치 

 

일반적으로 소성 관리는, 로내의 온도를 열전대나 적외선 온도계로 측정하는 것으로 정상 상태를 유지하는 방법이 이용됩니다만, 온도센서를 이용하는 방법은, 온도 이외의 중요한 요인을 관리할 수 없고, 또 이러한 측정기 자신의 교정이 곤란한 것도 잘 알려져 있습니다.
Reffer Thermo와 유사한 센서로서 "Segercone"이나 "Ortoncone"이 있습니다.이것은, 사각뿔 형상을 하고 있어, 첨단의 가는 부분이 녹아 휘어지는 용도 현상을 이용하고 있기 때문에, 수치화 할 수 없었습니다.
Reffer Thermo, 수축 현상을 이용하고 있으므로 열 이력을 수치로 나타낼 수 있어, 이상의 검출 감도가 개선되고 있습니다. 관리도 등의 수법을 이용하면, 한층 더 이상의 검출 감도는 높아집니다.
Reffer Thermo는 열이력 센서이며, 단순한 온도센서가 아닙니다. 수축에 이상이 있었을 경우, 열이력 전체적으로 이상이 있던 것을 검출할 수 있습니다. 이상의 원인으로 "3. Reffer Thermo와 소성 조건"에서 거둔 여러 조건이 변동하고 있을 가능성이 있으니 확인 실험을 할 필요가 있습니다. Reffer Thermo는, 통상의 온도 관리가 이루어지고 있는 것을 전제로서 열이력의 이상을 정확하게 검출할 수 있는 열이력 센서라고 할 수 있습니다.


주요 사용 사례

동일 소성로내의 온도 분포 (로내 위치에 따른 온도차이)
로의 종류에 따른 차이점 확인 (동종炉간, 다른 炉간의 차이점 검출)
소성량의 영향, 차이 (피소성 물량의 다소에 따른 차이 검출)
시작 (실험→양산시작→양산화 이행시에 있어서의 각 스텝의 차이 검출 확인)
가열방식, 전도 모드의 차이
로, 소성공정의 일상 관리, 경시변화의 파악, 이상의 조기발견
외주공정의 파악 (Reffer Thermo를 제품과 동시에 소성시켜, 넣기전에 치수를 체크하여 확인)
품질관리 (제품과 동시에 소성 x-R 관리도 등에 이용)
연속로, 터널로등의 일상적인 소성 조건의 파악, 소성공정의 표준화에 이용

 

5  Reffer Thermo의 품질보증 사상 

 

Reffer Thermo의 특성을 평가하는데 있어서, 소성 조건은 중요하므로, 전술한 조건에 고정되어 있습니다만, 소성로의 교정, 열전대의 검정만으로, 항상 같은 소성조건을 유지하고 있다고는 한정되지 않습니다.즉, 통상의 온도 관리를 아무리 엄밀하게 해도, 완전한 소성 관리를 할 수 없는 것이, 바로 실용 표준물질 Reffer Thermo의 존재 이유라고 할 수 있습니다.                                         

바꿔 말하면, 통상의 열전대, 전기계기등에 의한 온도 관리에는 한계가 있고, 영속적으로 같은 소성 조건을 계속 유지하는 것은 거의 불가능하다고 생각됩니다.

거기서, 항상 실용 표준물질 Reffer Thermo의 특성의 정확한 평가를 영속적으로 유지하기 위해서, 타입마다 기준이 되는 Lot를 선정해, Master Lot로서 보관합니다.
그리고, 관리 교정된 소성로, 열전대를 이용해, Master Lot의 보유 온도에 대한 치수를 측정합니다. 50°C 간격으로 소성하고, 유지온도 대 수축 후의 치수를 나타내는 곡선을 작성합니다.
신규 Lot는, 반드시 Master Lot와 동시에 소성하여, 새로운 Lot의 수축량은 Master Lot의 수축량과 비교됩니다. 이렇게 하는 것으로, Master Lot와 거의 같은 특성의  Reffer Thermo를 반영구적으로 공급할 수 있습니다.

 

6  Reffer Thermo의 사용 온도범위, 지시온도 정밀도 또는 Reffer Thermo 지수 

6-1 Reffer Thermo의 사용온도 범위와 지시온도 정밀도 

NO 사용온도범위 지시온도정밀도
H 1400~1700℃ ±10℃
M 1200~1500℃ ±10℃
L 1050~1300℃ ±10℃
L1 800~1150℃ ±15℃
L2 600~900℃ ±15℃

 

6-2 Reffer Thermo 지수 

Reffer Thermo는 젤콘의 용도온도에 상당하는 양으로서, Reffer Thermo지수라고 하는 양을 생각합니다. Reffer Thermo지수란 종합적인 열 이력을 나타내는 양으로, 반드시 물리적인 온도는 아닙니다. Reffer Thermo지수라는 양을 지시온도로 하고 있습니다.

예를 들어 Reffer Thermo H형을 보유 온도 1600℃의 소정의 소성 조건에서 가열 처리할 경우 치수는 20.50mm 부근이 됩니다. 마찬가지로 1400~1700℃의 범위에서 구워진 평가를 반복, 보유 온도와 치수 관계 그래프를 작성할 수 있습니다. 이때 치수에 대한 유지 온도를 Reffer Thermo지수, "RT-1600"처럼 무차원으로 나타냅니다."RT"는 Reffer Thermo를 나타내는 "1600"은 보관 온도(℃)를 표합니다

 

7 Reffer Thermo의 적정Type의 선정방법 

 

Reffer Thermo의 사용 온도 범위의 기준을(6)에 전술했습니다만, 사용 온도만으로는 선정을 그르치는 일이 있습니다.
대기중 2시간 유지라면, 사용 온도 범위의 기준에 준해 선정할 수 있습니다. 가령 1350℃면 M타입, 1150℃면 L타입이 됩니다. 1250℃의 경우는, 유저의 실제 연소 조건에서 M타입과 L유형을 각각 연소하고 그 치수가 환산 표의 중앙에 가까운 쪽 타입을 선정합니다.
다음으로, 대기중에서, 보유 시간이 다른 경우에 대해 설명하겠습니다. 유지시간이 2시간보다 길 경우는, 고온 타입 측에, 2시간보다 짧은 경우는, 저온 타입 측에 적성 타입이 시프트 합니다. 가령 1250℃에서 30분 유지하면 M타입보다 L타입이 더 적정한 타입으로 생각됩니다.
분위기가 대기가 아닐 경우, 온도와 유지시간으로부터 추정해, 실제로 그 조건으로 테스트할 필요가 있습니다.

 

8  수축후의 치수 (그래프) 

 

           * 실제품에 동봉되어 있는 "치수-지시 온도대조표"를 사용하십시오.

 

판매 규격

모델번호  제품 규격 판매단위
 0696312301  Reffer Thermo H,  200EA/BOX  1BOX
 0696312302  Reffer Thermo M,  200EA/BOX  1BOX
 0696312303  Reffer Thermo L,   200EA/BOX  1BOX
 0696312304  Reffer Thermo L1, 200EA/BOX  1BOX
 0696312305  Reffer Thermo L2, 200EA/BOX  1BOX
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