KR101149192B1 - 석회석 결정입도 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
석회석의 결정입도 측정 방법이 제공된다. 결정입도 측정 방법은, 석회석을 절단하는 커팅 단계, 커팅된 석회석의 절단면을 연마하는 단계, 연마된 절단면을 에칭하는 단계 및 에칭된 절단면으로부터 석회석의 결정입도를 측정하는 단계를 포함하고, 석회석의 결정입도를 측정하는 단계는, 절단면에 광을 조사하고, 광이 절단면으로부터 반사되는 반사광을 이용하여 절단면의 이미지를 촬영하는 단계, 촬영된 절단면의 이미지로부터 다수의 결정립들 전체 면적을 측정하는 단계 및 측정된 전체 면적을 다수의 결정립들의 전체 개수로 나누어 평균값을 도출하는 단계를 포함한다.
석회석, 결정입도, 결정립, 결정립계
Description
본 실시예는 석회석 결정입도 측정 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 결정입도 측정을 위한 석회석 시료의 가공 시간과 시료 분석 시간을 줄일 수 있는 석회석 결정입도 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고로에서 생산된 용선에는 탄소의 함유량이 많고, 인(P), 황(S), 규소(Si)와 같은 불순물이 포함되어 있다. 따라서, 용선에 포함된 탄소의 양을 줄이고 불순물을 제거하기 위한 제강공정이 별도 수행되는데, 이때 용선에 포함된 불순물인 황 등의 성분을 제거하기 위하여 생석회가 투입된다.
생석회는 원료인 석회석(또는, 원석)을 소성로에 장입하고, 소성로에서 석회석(CaCO3)을 대략 900℃ 이상으로 가열하여 석회석을 생석회(CaO)와 이산화탄소(CO2)로 분해시켜 생성된다.
생석회는 석회석의 입도, 소성 시간 등에 따라 그 품질이 변하며, 고품질의 생석회를 생성하기 위해서 석회석 내의 결정입도에 따른 소성율을 예측하여야 한다. 결정입도는 석회석의 결정립의 크기(또는, 사이즈)를 말한다.
그러나, 종래에는 석회석의 결정입도를 측정하기 위한 모든 공정이 수작업으로 진행되고 있으며, 분석자의 숙련도에 따라 측정 데이터가 달라지기 때문에 결정입도 측정의 신뢰성이 저하되었다.
또한, 결정입도 측정을 위한 석회석의 박편 시료 가공과 결정입도 측정에서 장시간이 소요되는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 석회석의 결정입도를 측정하는데 있어서 분석 시료의 준비와 결정입도의 측정에 소모되는 시간을 줄이고, 분석 시료를 준비하는데 있어서 수동이 아닌 자동으로 공정을 수행하여 신뢰성이 높은 석회석 결정입도 측정 방법을 제공하고자 하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 석회석 결정입도 측정 방법은, 석회석을 절단하는 커팅 단계, 커팅된 석회석의 절단면을 연마하는 단계, 연마된 절단면을 에칭하는 단계 및 에칭된 절단면으로부터 석회석의 결정입도를 측정하는 단계를 포함한다.
이때, 석회석의 결정입도를 측정하는 단계는, 절단면에 광을 조사하고, 광이 절단면으로부터 반사되는 반사광을 이용하여 절단면의 이미지를 촬영하는 단계, 촬영된 절단면의 이미지로부터 다수의 결정립들 전체 면적을 측정하는 단계 및 측정된 전체 면적을 다수의 결정립들의 전체 개수로 나누어 평균값을 도출하는 단계를 포함한다.
이때, 석회석의 결정입도를 측정하는 단계는, 절단면에 광을 조사하고, 광이 절단면으로부터 반사되는 반사광을 이용하여 절단면의 이미지를 촬영하는 단계, 촬영된 절단면의 이미지로부터 다수의 결정립들 전체 면적을 측정하는 단계 및 측정된 전체 면적을 다수의 결정립들의 전체 개수로 나누어 평균값을 도출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 석회석 결정입도 측정 방법에 따르면, 결정입도 측정을 위한 분석 시료 준비 소요 시간과 결정 입도 측정 소요 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 분석 시료 준비를 자동 공정으로 수행하여 석회석 결정입도 측정의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시 예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석회석 결정입도 측정 방법의 순서도이고, 도 2a 내지 도 2e는 도 1의 순서도에 따른 결과물을 나타낸 도면들이다.
도 1을 참조하면, 석회석 결정입도 측정 방법은 크게 분석 시료 준비 단계(S10)와 분석 시료로부터 결정입도 측정 단계(S20)를 포함할 수 있다.
분석 시료 준비 단계(S10)는 커팅(cutting) 단계(S11), 마운팅(mounting) 단계(S13), 연마(grinding/polishing) 단계(S15) 및 에칭(etching) 단계(S17)를 포함할 수 있다.
우선, 결정입도를 측정하고자 하는 석회석을 절단 가공하여 적정 크기의 시료를 채취하기 위한 커팅 단계(S11)를 수행할 수 있다.
커팅 단계(S11)는 커팅 머신을 이용할 수 있는데, 커팅 머신은 석회석의 절단면이 과열되어 조직 변형 또는 결정립의 변형이 발생되지 않도록 하기 위하여 적 정의 회전 속도를 유지하며 커팅 동작을 수행할 수 있다.
커팅 머신에 의해 수행되는 석회석의 커팅 단계(S11)는 대략 0.5h(hour)의 공정 시간이 소모될 수 있다.
석회석의 커팅이 완료되면, 석회석의 취부, 예컨대 절단면(또는, 커팅면)을 제외한 부분을 에폭시 등의 수지를 이용하여 몰딩하는 마운팅 단계(S13)를 수행할 수 있다.
종래에는 석회석 결정입도를 측정하기 위하여 분석 시료에 광을 투과시켜 촬영된 이미지를 분석하는 투과법이 사용되었으며, 이에 따라 커팅된 석회석을 다시 박편 시료로 슬라이싱 하는 공정과, 슬라이싱 된 박편 시료를 소정의 구조체에 본딩하는 본딩 공정을 수행한다.
그러나, 본 발명은 석회석 결정입도를 측정하기 위하여 분석 시료에 광을 조사하여 반사되는 반사광으로 촬영된 이미지를 분석하는 반사법이 사용되므로, 종래와 같은 석회석의 슬라이싱 공정 및 본딩 공정을 생략할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 절단된 석회석의 절단면을 연마하는 연마 단계(S15)의 효율성을 높이기 위하여 절단된 석회석의 취부에 소정의 구조체를 형성하는 공정을 수행하여 후술될 연마 단계(S15)에서 연마 장치에 손쉽게 고정시킬 수 있다.
마운팅 단계(S13)는 마운팅 프레스 등과 같은 장비를 이용하여 자동으로 수행될 수 있다.
예컨대, 마운팅 프레스 장비는 석회석의 취부 주위를 분말 형태의 에폭시 수 지를 이용하여 감싸고, 이를 가열함과 동시에 가압하는 동작을 통하여 석회석을 몰딩할 수 있다.
이때, 석회석의 절단면은 외부로 노출되도록 몰딩되는 것이 바람직하며, 석회석에 몰딩된 에폭시 수지가 분리되지 않도록 하기 위하여 냉각하는 과정이 더 수행될 수도 있다.
본 실시예에서는 에폭시 수지를 이용하여 석회석의 취부를 몰딩하는 예를 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지는 않으며, 다른 실시예에 따라 석회석의 취부는 베이클라이트(Bakelite) 등으로 몰딩될 수도 있다.
마운팅 프레스 장비에 의해 수행되는 마운팅 단계(S13)는 대략 0.2h의 공정 시간이 소모될 수 있다.
석회석의 몰딩이 완료되면, 석회석의 절단면을 연마하는 연마 단계(S15)를 수행할 수 있다.
연마 단계(S15)는 두 개의 과정으로 분리될 수 있는데, 예컨대 샌드 페이퍼(sand paper) 등을 이용하여 연마하는 과정과, 연마천(polishing cloths) 등을 이용하여 연마하는 과정으로 구분되어 실시될 수 있다. 연마 단계(S15)는 그라인더(또는, 폴리싱 머신)를 이용하여 자동으로 수행될 수 있다.
예컨대, 그라인더는 샌드 페이퍼를 이용하여 절단면을 연마한 뒤에, 다이아몬드 연마제와 연마천을 이용하여 미세 연마를 수행할 수 있다.
여기서, 최적의 단면을 얻기 위해서는 연마제의 입도에 따라 연마천을 구분하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따라 샌드 페이 퍼와 연마천 대신에 이와 동일한 동작을 수행하는 다른 구성 요소가 사용될 수도 있다.
그라인더는 앞선 공정, 즉 마운팅 단계(S13)에서 석회석의 취부에 형성된 몰딩을 클램프 등을 이용하여 고정시킨 후 석회석의 절단면을 연마할 수 있다.
그라인더(또는, 폴리싱 머신)에 의해 수행되는 연마 단계(S15)는 대략 0.6h의 공정 시간이 소모될 수 있다.
석회석 절단면의 연마가 완료되면, 절단면을 부식시키기 위한 에칭 단계(S17)를 수행할 수 있다.
에칭 단계(S17)는 연마된 석회석의 절단면에서 다수의 결정립(grain)들 간의 경계선, 예컨대 결정립계(grain boundary)가 나타날 수 있도록 에칭 용액 등에 석회석의 절단면을 침적시켜 부식시킴으로써 수행될 수 있다.
에칭 용액은 1-3%의 나이탈 부식액(nital etchant)이 사용될 수 있으며, 나이탈 부식액은 질산(nitric acid)에 에틸렌(ethanol)을 혼합하여 제조될 수 있다.
에칭 단계(S17)에서는 석회석의 절단면이 에칭 용액에 침적되는 시간에 따라 결정립계의 품질이 다르게 나타날 수 있다.
예컨대, 침적 시간을 짧게 하는 경우에는 결정립계가 희미하게 나타나게 되어 이를 구분하는데 문제가 발생할 수 있다. 또한, 침적 시간을 길게 하는 경우에는 결정립계 뿐만 아니라 결정립에서도 부식이 발생하여 결정립계가 두껍게 나타나게 된다. 이는 정확한 석회석 결정입도 측정을 방해한다.
따라서, 석회석의 절단면은 최적의 부식 시간, 예컨대 수 초~ 수 분 정도의 침적 시간으로 에칭 용액에 침적되는 것이 바람직하다.
에칭 단계(S17)는 대략 0.2h의 공정 시간이 소모될 수 있다.
도 2a는 에칭 단계 수행 전의 석회석 절단면을 나타내는 도면이고, 도 2b는 에칭 단계 수행 후의 석회석 절단면을 나타내는 도면이다.
연마 단계(S15)가 수행된 석회석의 절단면에서는 도 2a와 같이 결정립과 결정립계를 구분할 수 없다. 이에 따라, 석회석의 절단면을 상술한 에칭 단계(S17)를 수행하게 되면, 도 2b와 같이 다수의 결정립들(1) 각각의 경계에 결정립계(2)가 나타나게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 에칭 단계(S17)가 완료된 후, 석회석의 절단면은 분석 시료로써 완성될 수 있다.
분석 시료가 완성되면, 분석 시료로부터 석회석의 결정입도, 즉 결정립의 입자 크기를 측정하는 결정입도 측정 단계(S20)를 수행할 수 있다.
결정입도 측정 단계(S20)는 이미지 촬영 단계(S21), 필터링 단계(S23) 및 결정입도 분석 단계(S25)를 포함할 수 있다.
이미지 촬영 단계(S21)에서는 에칭이 완료된 분석 시료의 이미지, 즉 석회석 절단면의 이미지를 촬영하는 동작이 수행될 수 있다.
이를 위하여, 영상 분석기가 사용될 수 있는데, 영상 분석기는 분석 시료에 광을 조사하고, 분석 시료로부터 반사되는 반사광을 이용하여 이미지를 촬영하는 반사광 모드로 동작할 수 있다. 즉, 영상 분석기는 앞서 상술한 에칭 단계(S17)을 통해 석회석의 절단면에서 나타나는 결정립과 결정립계의 명암 차이를 이용하여 석 회석의 절단면으로부터 이미지를 촬영할 수 있다.
도 2c는 영상 분석기에 의하여 촬영된 분석 시료의 이미지를 나타내는 도면이다. 도 2c에 나타난 바와 같이, 영상 분석기는 분석 시료의 표면, 즉 에칭된 석회석의 절단면에 광을 조사하고, 절단면으로부터 반사되는 반사광을 이용하여 이미지를 촬영할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 이미지 촬영이 완료되면, 영상 분석기는 촬영된 이미지를 보정하는 필터링 단계(S23)를 수행할 수 있다. 필터링 단계(S23)는 2번의 필터 적용을 통하여 이루어질 수 있다.
도 2d는 영상 분석기의 1차 필터링 동작에 따른 이미지를 나타내는 도면이고, 도 2e는 영상 분석기의 2차 필터링 동작에 따른 이미지를 나타내는 도면이다.
도 2d 및 도 2e에 나타난 바와 같이, 영상 분석기는 촬영된 이미지에 각종의 필터링을 적용할 수 있으며, 필터링이 완료된 후 도 2e의 이미지에서 석회석의 결정입도를 분석하는 단계(S25)를 수행할 수 있다.
결정입도 분석 단계(S25)는 도 2e의 이미지로부터 다수의 결정립들의 전체 면적을 계산하고, 계산된 결과를 다수의 결정립들 전체 개수로 나누어 평균값을 도출함으로써 분석될 수 있다.
즉, 종래에는 투과법을 이용하여 촬영된 결정립 이미지에서 스케일 바를 이용하여 각각의 결정립에 대한 크기를 도출하였으나, 본 발명은 전체 면적을 구하고 이를 결정립 전체 개수로 나누는 계산 과정을 통하여 석회석의 결정입도를 분석할 수 있다.
이에 따라 종래의 결정입도 측정은 대략 8h의 측정 시간이 소모되었으나, 본 발명에 따른 결정입도 측정은 대략 2h의 측정 시간이 소모될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 석회석 결정입도 측정 방법에 대하여 설명하였다. 본 발명의 석회석 결정입도 측정은 종래의 석회석 결정입도 측정에 비하여 빠른 시간에 결정입도 측정을 수행할 수 있으며, 대부분의 공정을 기계를 이용하여 자동으로 수행하게 되어 측정 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.
예컨대, 종래의 석회석 결정입도 측정 방법에서는 1개의 석회석 분석 시료를 준비하여 결정입도를 측정하는데 대략 8h의 장시간이 소요되었으나, 본 발명에 따른 석회석 결정입도 측정 방법에서는 1개의 석회석 분석 시료를 준비하여 결정입도를 측정하는데 대략 2h의 시간이 소요된다.
즉, 본 발명에 따른 석회석 결정입도 측정 방법은 석회석의 결정입도를 빠른 시간에 측정하고, 이에 따른 석회석 소성율을 빠르고 정확하게 예측할 수 있도록 하며, 이는 석회석으로부터 고품질의 생석회를 생산하는데 기여할 수 있다.
본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석회석 결정입도 측정 방법의 순서도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 순서도에 따른 결과물을 나타낸 도면들이다.
Claims (7)
- 석회석을 절단하는 커팅 단계;커팅된 상기 석회석의 절단면을 연마하는 단계;연마된 상기 절단면을 에칭하는 단계; 및에칭된 상기 절단면으로부터 상기 석회석의 결정입도를 측정하는 단계를 포함하고,상기 석회석의 결정입도를 측정하는 단계는,상기 절단면에 광을 조사하고, 상기 광이 상기 절단면으로부터 반사되는 반사광을 이용하여 상기 절단면의 이미지를 촬영하는 단계;촬영된 상기 절단면의 이미지로부터 다수의 결정립들 전체 면적을 측정하는 단계; 및측정된 상기 전체 면적을 상기 다수의 결정립들의 전체 개수로 나누어 평균값을 도출하는 단계를 포함하는 석회석 결정입도 측정 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 석회석을 절단한 후에, 상기 석회석의 취부를 수지로 몰딩하는 마운팅단계를 더 포함하는 석회석 결정입도 측정 방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 마운팅 단계는, 상기 석회석의 취부를 분말 에폭시 수지로 감싼 후 열을 가함과 동시에 압축하는 석회석 결정입도 측정 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 절단면을 에칭하는 단계는, 에칭 용액에 상기 절단면을 침적시켜 상기 석회석의 결정립계를 부식시키는 석회석 결정입도 측정 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 에칭 용액은 1~3%의 나이탈 용액인 석회석 결정입도 측정 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 석회석의 결정입도를 측정하는 단계는,상기 절단면의 이미지를 촬영하는 단계 이후에, 촬영된 상기 절단면의 이미지를 한번 이상 필터링 하는 단계를 더 포함하는 석회석 결정입도 측정 방법.
- 삭제
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| KR20090010829A (ko) * | 2007-07-24 | 2009-01-30 | 현대자동차주식회사 | 극저탄소강의 미세조직 분석용 에칭 용액 |
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