KR101878604B1 - Grinding method of deoxidated cake using laser-supersound measurement - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비파괴 검사를 통해 강도를 분석하는 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reduction cake crushing method using laser ultrasonic measurement, and more particularly, to a reduction cake crushing method using laser ultrasonic measurement for analyzing the strength through nondestructive inspection.
제철 공정에 사용하기 위한 철 분말을 제조하기 위해, 분말 형태의 철광석 등을 환원로에서 환원시켜 일종의 블록 형태로 형성시킨 환원 케이크를 제조하고, 이 환원 케이크를 분쇄하여 철 분말을 제조할 수 있다.In order to produce iron powder for use in a steelmaking process, iron powder can be prepared by preparing a reduced cake in which powdery iron ore is reduced in a reducing furnace to form a block type, and the reduced cake is pulverized.
환원 케이크의 강도, 즉 철 분말 사이의 결합력은 환원로에 투입되는 철광석과 환원제의 입도 및 공정 조건에 따라 결정된다. 정상적인 공정 조건 하에서는 환원 케이크의 강도가 비교적 균일하기 때문에, 분쇄 공정을 통해 균일한 입도의 철 분말을 얻을 수 있다.The strength of the reduced cake, that is, the binding force between the iron powders, is determined by the particle size of the iron ore and reducing agent and the process conditions. Since the strength of the reduced cake is relatively uniform under normal process conditions, iron powder of uniform particle size can be obtained through a pulverizing process.
그러나 환원로의 이상, 즉 머플 길이 변형, 이동 컨베이어 벨트 만곡, 적치 높이 불일정, 설비 정지 또는 지연으로 인한 과열 등에 의해 환원 케이크의 강도가 변화할 수 있다.However, the strength of the reduction cake may be changed by the abnormality of the reducing furnace, that is, the muffle length deformation, the moving conveyor belt curvature, the uneven height, the overheating due to the equipment stoppage or delay.
이렇게 환원 케이크의 강도가 변화하면 분쇄기의 출력을 환원 케이크의 강도에 비례하도록 조절하여야 균일한 입도의 철 분말을 얻을 수 있지만, 종래의 일반적인 비파괴 검사를 통해서는 환원 케이크의 강도를 정확히 측정하는 것이 어려웠다.When the strength of the reduction cake is changed in such a manner that the output of the pulverizer is adjusted to be proportional to the strength of the reduction cake, it is possible to obtain iron powder with a uniform particle size. However, it is difficult to accurately measure the strength of the reduction cake through the conventional general nondestructive inspection .
도 1에 도시된 바와 같이, 환원 케이크는 일반적으로 큰 분말인 정상 분말(F1)과 작은 분말인 위성 분말(F2)들이 서로 결합된 군체로 구성되고, 환원 케이크의 총 강도는 철 분말의 입자와 입자 사이의 결합력에 비례하여 결정된다. 예를 들어 도 2의 (a)는 정상 분말(F1)과 위성 분말(F2) 사이의 결합력이 강한 것이고, 도 2의 (b)는 정상 분말(F1)과 위성 분말(F2) 사이의 결합력이 약한 것이며, 도 2의 (c)는 정상 분말(F1)과 위성 분말(F2) 사이가 결합되어 있지 않은 것을 뜻한다.As shown in Fig. 1, the reduction cake is generally composed of a colony in which a normal powder F1, which is a large powder, and a satellite powder F2, which are small powders, are combined with each other, It is determined in proportion to the bonding force between the particles. For example, FIG. 2 (a) shows a strong binding force between the normal powder F1 and the satellite powder F2, and FIG. 2 (b) shows the binding force between the normal powder F1 and the satellite powder F2 2 (c) shows that there is no coupling between the normal powder F1 and the satellite powder F2.
정상 분말(F1)과 위성 분말(F2)은 그 입도 및 결합 강도가 다양하기 때문에 일관된 측정 기준을 설정하기 어렵고, 환원 케이크의 내부에 다량 존재하는 기공 및 크랙에 의해 노이즈가 발생하여 기존의 비파괴 검사를 통한 강도 측정의 정확도가 떨어지게 된다.Since the normal powder (F1) and the satellite powder (F2) vary in particle size and bonding strength, it is difficult to establish a consistent measurement standard. Noise is generated due to pores and cracks existing in a large amount in the reduction cake, So that the accuracy of the intensity measurement through the sensor is reduced.
따라서, 환원 케이크의 강도를 정확히 분석하고, 이를 이용하여 분쇄기의 출력을 제어하여 균일한 입도의 철 분말을 제조할 수 있는 새로운 방법이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a new method for accurately analyzing the strength of the reduced cake and using the same to control the power of the pulverizer to produce iron powder of uniform particle size.
이에 대해, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 초음파를 이용한 비파괴 검사를 이용하여 환원 케이크의 강도를 측정하려는 시도가 있었다.On the contrary, as shown in FIG. 2, there is an attempt to measure the strength of the reduced cake using nondestructive inspection using laser ultrasonic waves.
레이저 초음파 측정에 대해 간단히 설명하면, 펄스 레이저 발생장치(1)에서 발생된 레이저를 슬릿(2)에서 집중시킨 측정 레이저(M)를 대상물, 즉 환원 케이크(C)에 조사하고, 이로 인해 순간적으로 환원 케이크(C)의 표면이 가열되어 팽창되면서 초음파(U)를 발생시키게 된다.The laser ultrasonic wave measurement will be briefly described. The measurement laser M, in which the laser generated in the
초음파(U)는 환원 케이크(C)의 내부를 관통하면서 환원 케이크(C)를 이루는 입자들의 입도 및 결합력에 따라 변형되어 특유의 반사에코(R)를 나타내게 된다. 이러한 반사에코(R)의 진동은 환원 케이크(C)의 반대 방향에 조사되는 탐지 레이저(P)를 통해 측정되어 분석기(5)에서 파형으로서 출력된다.The ultrasonic waves U are transmitted through the inside of the reduction cake C and deformed according to the particle size and the binding force of the particles forming the reduction cake C to show a unique reflection echo R. [ The vibration of the reflected echo R is measured through the detection laser P irradiated in the direction opposite to the reduction cake C and outputted as a waveform in the
이때 측정 레이저(M)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 규칙적인 펄스 레이저를 생성하여 이용하게 된다. 연속파 레이저 생성장치(100)와 펄스 레이저 생성장치(200)에서 각각 생성된 연속파 레이저(10)와 펄스 레이저(20)가 중첩되면 규칙적인 형상의 베이스 레이저(30)가 생성되고, 이를 슬릿(S)에 통과시켜 집중시키면서 환원 케이크(C)에 조사하게 된다.At this time, the measuring laser M generates and uses a regular pulse laser as shown in FIG. 3 and FIG. When the
그러나 일반적인 레이저 초음파 측정에 사용되는 규칙적인 파형의 펄스 레이저는, 특정한 입도 및 결합력만을 갖는 집합체의 강도를 측정하는 데에는 유리할 수 있지만, 다양한 입도 및 결합력을 갖는 복잡한 집합체의 강도를 측정하는 것은 어렵다. 환원 케이크를 이루는 각각의 입자 및 입자들의 결합체는 다양한 고유 진동수를 가지고 있는데, 규칙적인 펄스 레이저에 의한 진동은 서로 유사한 파장을 나타내어 서로 간섭을 일으키면서 감쇄되기 때문이다.However, pulsed lasers of regular waveforms used in general laser ultrasonic measurements may be advantageous for measuring the intensity of an aggregate having only a specific particle size and binding force, but it is difficult to measure the intensity of a complex aggregate having various particle sizes and binding forces. The combination of particles and particles composing the reduction cake have various natural frequencies, because regular pulsed laser oscillation has similar wavelengths, which cause interference with each other and attenuate.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 비파괴 검사를 통해 환원 케이크의 강도를 분석하고 이에 비례하게 분쇄 강도를 조절하는 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a reduction cake crushing method using laser ultrasonic measurement for analyzing the strength of a reduced cake through nondestructive inspection and controlling the crushing strength in proportion thereto There is.
위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법은, 철산화물이 포함된 원료를 환원로에 투입하여 환원 케이크를 제조하는 단계; 펄스 간격과 광량이 가변되는 변조 레이저를 생성하는 단계; 상기 환원 케이크에 상기 변조 레이저를 조사하여 초음파 진동을 발생시키는 단계; 상기 초음파 진동의 파장과 크기를 분석하여 상기 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계; 및 상기 환원 케이크의 분말간 결합력의 측정값을 이용하여, 상기 환원 케이크를 분쇄하여 철분말을 제조하는 분쇄장치의 출력을 조절하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of pulverizing a reduced cake using laser ultrasonic measurement, comprising: preparing a reducing cake by feeding a raw material containing iron oxide into a reducing furnace; Generating a modulation laser in which a pulse interval and a light amount are variable; Irradiating the reduction cake with the modulation laser to generate ultrasonic vibration; Analyzing the wavelength and the size of the ultrasonic vibration to measure the binding force between the powdery cakes; And adjusting the output of the pulverizing apparatus for pulverizing the reducing cake by using the measurement value of the inter-powder bonding force of the reducing cake to produce the iron powder.
상기 변조 레이저를 생성하는 단계는, 연속파 레이저와 펄스 레이저를 각각 생성하고 이들을 중첩하여 베이스 레이저를 생성하는 과정과, 파장의 진폭과 주기가 지속적으로 변화하는 보조레이저를 생성하는 과정과, 상기 보조레이저를 상기 베이스 레이저에 중첩하여 변조 레이저를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of generating the modulated laser includes the steps of generating a base laser by generating a continuous wave laser and a pulse laser respectively and superimposing the continuous wave laser and the pulsed laser, generating an auxiliary laser whose amplitude and period are continuously changed, To the base laser so as to generate a modulated laser beam.
상기 보조레이저를 생성하는 과정은, 여러 종류의 각도를 갖는 다각형 형상으로 형성되어 회전하는 오실레이터에 단파장 레이저를 통과시켜 상기 보조 레이저를 생성하는 것을 특징으로 한다.The process of generating the auxiliary laser is formed in a polygonal shape having various angles, and the auxiliary laser is generated by passing a short wavelength laser through a rotating oscillator.
상기 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계는, 상기 변조 레이저가 조사되어 발생된 초음파 진동의 진동 가속도와, 초음파 진동의 인접한 두 피크 사이의 간격을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 한다.The measurement of the binding force between the powders of the reduction cake is performed by using the vibration acceleration of the ultrasonic vibration generated by irradiation of the modulation laser and the interval between two adjacent peaks of the ultrasonic vibration.
상기 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계는, 상기 초음파 진동의 인접한 두 진동 가속도 피크 사이의 간격이 좁을수록 더 강한 결합을 가지고 있다고 판단하는 것을 특징으로 한다.And measuring the binding force between the powders of the reduction cake is characterized in that it is determined that the narrower the interval between the two adjacent vibration acceleration peaks of the ultrasonic vibration is, the stronger the bond is.
상기 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계는, 상기 초음파 진동의 진동 가속도 피크가 낮을수록 더 큰 입도의 분말로 구성되어 있다고 판단하는 것을 특징으로 한다.Wherein the step of measuring the binding force between the powders of the reduction cake is characterized in that it is determined that the lower the vibration acceleration peak of the ultrasonic vibration is, the higher the particle size of the powder is.
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본 발명에 의한 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The reduced cake crushing method using the laser ultrasonic measurement according to the present invention has the following effects.
첫째, 분말들의 결합 강도가 다양한 환원 케이크의 강도를 비파괴 검사를 통해 정확히 측정할 수 있다.First, the strength of the reduced cake with various binding strengths of powders can be accurately measured by nondestructive testing.
둘째, 철 분말의 입도를 균일하게 분쇄할 수 있도록 분쇄기의 작동 출력을 정밀하게 제어할 수 있다.Secondly, the operation output of the pulverizer can be precisely controlled so that the particle size of the iron powder can be uniformly pulverized.
도 1은 환원 케이크를 이루는 분말의 결합 강도에 따른 여러 모습을 나타낸 도면,
도 2는 종래의 레이저 초음파 측정 장치의 개략적인 모습을 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 종래의 레이저 초음파 측정 장치의 펄스 레이저(베이스 레이저)의 생성 과정을 개략적으로 나타낸 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 초음파 측정 장치의 펄스 레이저(베이스 레이저)의 생성 과정을 개략적으로 나타낸 도면,
도 7 및 도 8은 레이저 초음파 측정 장치의 반사에코의 형태에 따른 분말 입도 및 결합강도를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a view showing various aspects according to the bonding strength of a powder forming a reducing cake,
2 is a schematic view of a conventional laser ultrasonic measurement apparatus,
3 and 4 are views schematically showing a process of generating a pulse laser (base laser) of a conventional laser ultrasonic measurement apparatus,
5 and 6 are views schematically showing a process of generating a pulse laser (base laser) of a laser ultrasonic measurement apparatus according to an embodiment of the present invention,
7 and 8 are graphs showing powder particle size and bond strength according to the shape of the reflected echo of the laser ultrasonic measuring apparatus.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of pulverizing a reduced cake using laser ultrasonic measurement according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법은, 철산화물이 포함된 원료를 환원로에 투입하여 환원 케이크를 제조하는 단계, 펄스 간격과 광량이 가변되는 변조 레이저를 생성하는 단계, 환원 케이크에 변조 레이저를 조사하여 초음파 진동을 발생시키는 단계, 초음파 진동의 파장과 크기를 분석하여 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계, 및 환원 케이크의 분말간 결합력의 측정값을 이용하여, 환원 케이크를 분쇄하여 철분말을 제조하는 분쇄장치의 출력을 조절하는 단계를 포함하여 구성된다.The method of pulverizing a reduced cake using laser ultrasonic measurement according to the present invention comprises the steps of preparing a reducing cake by feeding a raw material containing iron oxide into a reducing furnace, generating a modulated laser having a pulse interval and a variable amount of light, A step of irradiating a modulated laser to generate ultrasound vibration, a step of measuring the binding force between the powders of the reducing cake by analyzing the wavelength and the size of the ultrasonic vibration, and the step of measuring the binding force between the powders of the reducing cake, And adjusting the output of the pulverizing apparatus for producing an iron powder by pulverizing.
이러한 단계들을 보다 자세히 살펴 보면, 먼저 환원 케이크를 제조하는 단계에서 철광석이나 고철, 분철 등의 철 산화물 원료를 환원로에 투입하여 환원 케이크를 제조하게 된다.These steps will be described in more detail. In the step of manufacturing the reduced cake, iron oxide, iron oxide raw materials such as scrap iron and iron are put into a reducing furnace to produce a reduced cake.
환원 케이크는 환원철 분말들이 뭉쳐 일종의 벽돌과 같이 만들어진 것으로서, 이를 분쇄하여 철 분말을 얻을 수 있다. 이때 분쇄된 철 분말의 입도를 균일하게 조절하기 위해서는 환원 케이크의 강도에 비례하여 분쇄기의 출력, 즉 회전수를 제어하여야 한다.Reduced cake is a kind of brick made of reddened iron powder, which is crushed to obtain iron powder. In order to uniformly control the particle size of the pulverized iron powder, the output of the pulverizer, that is, the rotation number should be controlled in proportion to the strength of the reduced cake.
그러나 환원 케이크는 강도가 낮아 인장강도 또는 압축강도를 측정하기 어렵고, 일반적인 비파괴검사로는 편차가 크기 때문에 강도 측정의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다.However, since the reduction cake has a low strength, it is difficult to measure the tensile strength or the compressive strength, and the general nondestructive test has a problem that the precision of the strength measurement is low because of a large deviation.
따라서, 본 발명에서는 환원 케이크의 강도를 측정하기 위해 레이저 초음파 측정을 이용하되, 일반적으로 레이저 초음파 측정에 사용되는 단파장 펄스 레이저 대신 펄스 간격과 광량이 가변되는 변조 레이저를 이용하게 된다.Therefore, in the present invention, a laser using a laser ultrasonic measurement is used to measure the intensity of a reduced cake, but a modulation laser having a pulse interval and a variable light amount is generally used instead of a short wavelength pulse laser used for laser ultrasonic measurement.
도 4 내지 도 6에 본 발명에 따른 변조 레이저를 생성하는 과정이 도시되어 있다. 연속파 레이저 생성장치(100)와 펄스 레이저 생성장치(200)에서 각각 생성된 연속파 레이저(10)와 펄스 레이저(20)를 중첩하여 규칙적인 형상의 베이스 레이저(30)가 생성하는 것까지는 종래의 레이저 초음파 측정 방법과 유사하지만, 본 발명에서는 여기에 보조 레이저 생성장치(300)에서 생성된 단파장 레이저(41)를 다각형 오실레이터(400)에 통과시켜 파장의 진폭과 주기가 지속적으로 변화되는 보조레이저(40)로 변화시킨 후, 이를 앞서 생성된 베이스 레이저(30)와 중첩시켜 변조 레이저(50)를 형성하게 된다.FIGS. 4 to 6 show the process of generating the modulated laser according to the present invention. Up to the generation of the regularly
변조 레이저(50)는 진폭과 주기가 지속적으로 변화하는 일종의 펄스 레이저로서, 이를 슬릿(S)에 통과시켜 집중시키면서 환원 케이크(C)에 조사하게 된다.The
변조 레이저(50)의 다양한 진폭 및 주파수는 환원 케이크(C)를 이루는 분말의 입도 및 분말 사이의 결합력에 따라 다양하게 나타나는 고유 진동수들에 연동하여 초음파 반사에코의 피크를 출력시킬 수 있다.The various amplitudes and frequencies of the modulating
변조 레이저(50)를 생성하는 데 핵심적인 구성인 다각형 오실레이터(400)는 여러 종류의 각도로 형성된 다각형을 밑변으로 하는 다각기둥 형태의 수정체로서, 회전하는 다각형 오실레이터(400)에 단파장 레이저(41)를 통과시키면 레이저가 수정체를 통과하는 시간이 다양하게 변화되고, 이에 따라 그 진폭과 주파수가 지속적으로 변화하는 보조 레이저(40)로 변조되는 것이다.The
도 7 및 도 8에는 본 발명에 따라 생성된 변조 레이저를 환원 케이크에 조사한 후, 여기에서 발생되는 초음파를 측정하여 얻어진 반사에코의 피크가 도시되어 있다. 특히, 환원 케이크를 이루는 분말의 입도와 결합강도에 따라 서로 인접한 피크의 형태가 어떻게 변화하는지 알 수 있다.Figs. 7 and 8 show the peaks of the reflected echoes obtained by irradiating the reduction cakes produced by the modulating laser produced according to the present invention and measuring the ultrasonic waves generated therefrom. Particularly, it can be seen how the shape of peaks which are adjacent to each other changes according to the particle size and the bonding strength of the powder constituting the reduction cake.
일반적으로 초음파 진동은 진폭을 의미하는 진동 가속도와 주파수의 두 가지 특성을 가지게 된다. 진동 가속도는 환원 케이크를 이루는 분말 입자의 입도가 작을수록 커지고, 입도가 커질수록 작아지게 된다. 이는 같은 에너지가 가해졌을 때 비교적 질량이 작은 분말, 즉 작은 입도의 분말이 더 크게 진동하기 때문이다.In general, ultrasonic vibration has two characteristics, vibration acceleration and frequency, which means amplitude. The vibration acceleration increases as the particle size of the powder particles forming the reduction cake becomes smaller, and becomes smaller as the particle size increases. This is because, when the same energy is applied, powder with a relatively small mass, that is, powder with a small particle size vibrates more greatly.
이에 따라, 분말의 입도가 작을수록 좁은 주파수 범위에 높은 진동 가속도를 갖는 날카로운 피크가 나타나고, 분말의 입도가 클수록 넓은 주파수 범위에 낮은 진동 가속도를 갖는 뭉툭한 피크가 나타난다.As a result, a sharp peak having a high vibration acceleration appears in a narrow frequency range as the particle size of the powder is small, and a blunted peak having a low vibration acceleration appears in a wide frequency range as the particle size of the powder is large.
즉, 초음파 진동에 의한 반사에코의 피크 형태를 통해 환원 케이크를 이루는 분말의 입도를 파악할 수 있는 것이다.That is, the particle size of the powder forming the reduction cake can be grasped through the peak shape of the reflection echo due to the ultrasonic vibration.
또한, 서로 인접한 두 개의 반사에코 피크 사이의 간격을 통해 두 분말 사이의 결합강도를 파악할 수 있다. 결합강도가 약하다면 두 피크 사이의 간격이 넓고, 결합강도가 강하다면 두 피크 사이의 간격이 좁아진다.In addition, the bond strength between the two powders can be grasped through the gap between two adjacent reflection echo peaks. If the bond strength is weak, the gap between the two peaks is wide, and if the bond strength is strong, the gap between the two peaks becomes narrow.
이는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 정상 분말(F1)과 위성 분말(F2)의 결합강도와 두 분말 사이의 간격이 서로 반비례하기 때문이다. 즉, 정상 분말(F1)과 위성 분말(F2)의 결합력이 강할수록 두 분말이 가깝게 배치되므로, 초음파의 반사에코의 피크가 발생하는 간격 역시 좁아지게 된다.This is because the bonding strength between the normal powder F1 and the satellite powder F2 and the spacing between the two powders are inversely proportional to each other as shown in Fig. That is, as the bonding force between the normal powder F1 and the satellite powder F2 is stronger, the two powders are arranged close to each other, so that the interval at which peaks of the reflected echoes of the ultrasonic waves are generated becomes narrow.
그러나 실제의 환원 케이크는 수많은 분말들의 집합체로 구성되어 있으므로, 여기에서 발생되는 초음파는 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이 개별적으로 분리된 피크를 발생시키는 것이 아니라, 수많은 피크들이 중첩되어 있는 연속적인 그래프를 나타내게 된다.However, since the actual reduction cake is composed of a large number of aggregates of powders, the ultrasonic waves generated here do not generate individually separated peaks as shown in Figs. 7 and 8, but rather generate continuous peaks A graph is displayed.
따라서, 이러한 연속적인 그래프 형태의 초음파 파형을 도 7 및 도 8의 피크 형태로 나타낼 수 있도록, 웨이블릿 윈도우 필터를 이용하게 된다.Therefore, a wavelet window filter is used so that ultrasonic waveforms in the form of continuous graphs can be represented in the form of peaks in FIGS. 7 and 8. FIG.
웨이블릿 윈도우 필터는, 여러 종류의 주파수가 혼합되어 있는 그래프에서 특정 파형과 일치하는 파형을 찾아 필터링하기 위한 것이다.The wavelet window filter is for finding and filtering a waveform that coincides with a specific waveform in a graph in which various kinds of frequencies are mixed.
즉, 웨이블릿 윈도우 필터를 이용하면 수많은 분말들에서 발생되어 중첩된 반사에코 그래프 중에서 원하는 피크 패턴을 선별하고 그 개수를 알아낼 수 있다.That is, by using the wavelet window filter, it is possible to select a desired peak pattern among the superimposed reflected echographs generated in a large number of powders and to find out the number thereof.
이는 환원 케이크에 존재하는 분말들의 결합 패턴별 분율을 알아낼 수 있다는 의미로서, 예를 들어 도 7 및 도 8에 도시되어 있는 입도 소-소, 결합강도 약 패턴부터 입도 대-대, 결합강도 강에 이르기까지 여러 가지 패턴의 피크 조합 중에서 가장 많은 분율을 차지하는 입도와 결합강도 조합을 선별할 수 있다.This means that the fractions present in the reducing cake can be determined for each bonding pattern. For example, from the small-size small-bond strength pattern shown in Figs. 7 and 8 to the size-to- , It is possible to select the combination of the grain size and the bonding strength which occupy the largest fraction among the peak combinations of various patterns.
이렇게 선별된 최대 분율 조합은 환원 케이크에서 주도적인 역할을 하게 되므로, 환원 케이크의 전체 강도를 결정하는 데에 가장 큰 역할을 하게 된다.The selected maximum fraction combination plays a major role in determining the total strength of the reduction cake since it plays a leading role in the reduction cake.
따라서, 하기 식 1을 통해 환원 케이크의 전체 강도(D)를 결정하게 된다.Therefore, the total intensity D of the reduced cake is determined through the following equation (1).
(식 1)(Equation 1)
D=G/(A1*A2*R^2)D = G / (A1 * A2 * R ^ 2)
단, G: 분말 고유 상수, A1, A2: 서로 결합된 두 분말의 진동 가속도, R: 서로 결합된 두 분말의 진동 가속도 피크 사이의 간격이다.Where G is the intrinsic constant of the powder, A1 and A2 are the oscillation accelerations of the two powders bonded together, and R is the interval between the oscillation acceleration peaks of the two powders bonded together.
G는 분말의 종류에 따라 결정되는 상수로서, 순수 철분말이나 기타 다른 물질이 혼합된 혼합분말 등의 종류별로 미리 설정되어 있는 분말 자체의 강도를 의미한다.G is a constant determined according to the type of the powder, and means the strength of the powder itself set in advance for each type of pure iron powder or mixed powder mixed with other materials.
A1과 A2는 서로 결합되어 있는 두 분말, 예를 들어 도 1에 도시되어 있는 정상 분말(F1)과 위성 분말(F2)의 진동 가속도를 뜻한다. 즉, A1 또는 A2의 수치가 높을수록 그 분말의 입도가 작은 것이다.A1 and A2 mean the vibration acceleration of two powders bonded together, for example, the normal powder F1 and the satellite powder F2 shown in Fig. That is, the higher the value of A1 or A2, the smaller the grain size of the powder.
R은 서로 결합되어 있는 두 분말의 반사에코 피크, 즉 진동 가속도가 가장 높은 지점들의 사이 간격을 의미하고, 이는 두 분말의 결합강도에 반비례한다.R is the reflection echo peak of two powder bonded to each other, that is, the interval between points having the highest vibration acceleration, which is inversely proportional to the bond strength of the two powders.
즉, 분말 자체의 강도(G)가 높고, 진동 가속도(A1,A2)가 낮으며, 피크 사이의 간격(R)이 좁을수록 더 높은 총 강도(D)를 얻을 수 있는 것이다.That is, the higher the total intensity D is, the higher the intensity G of the powder itself, the lower the vibration accelerations A1 and A2, and the narrower the interval R between the peaks.
이렇게 식 1에 의해 계산된 환원 케이크의 총 강도(D)는 분쇄장치의 출력을 제어하는 입력값으로서 사용되는데, 총 강도(D)가 높을수록 분쇄장치의 출력을 더울 높여 강한 힘으로 환원 케이크를 분쇄시키게 된다.The total intensity D of the reduction cake calculated by
이를 통해, 환원 케이크의 강도가 어떤 수준인지와 무관하게 균일한 입도의 철 분말을 얻을 수 있게 되는 것이다.This makes it possible to obtain iron powders of uniform grain size irrespective of the strength of the reduced cake.
분쇄장치의 종류는 크게 한정하지 않지만, 예를 들어 디스크밀을 사용할 수 있을 것이다. 또한, 분쇄장치의 출력 범위는 예를 들어 최대 출력의 75~100%로 설정하고, 환원 케이크의 강도에 비례하여 이 범위 안에서 제어할 수 있을 것이다.The kind of the pulverizing apparatus is not particularly limited, but a disk mill, for example, may be used. Further, the output range of the pulverizing apparatus may be set to, for example, 75 to 100% of the maximum output, and it may be controlled within this range in proportion to the intensity of the reduction cake.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
1: 펄스 레이저 생성장치 2: 슬릿
4: 탐지 레이저 생성장치 5: 분석장치
6: 슬릿
10: 연속파 레이저 20: 펄스 레이저
30: 베이스 레이저 40: 단파장 레이저
41: 보조 레이저 50: 변조 레이저
100: 연속파 레이저 생성장치 200: 펄스 레이저 생성장치
300: 보조 레이저 생성장치 400: 다각형 오실레이터
S: 슬릿 R: 반사에코
M: 측정 레이저 P: 탐지 레이저
C: 환원 케이크(측정대상물) U: 초음파
F1: 정상분말 F2: 위성분말1: Pulse laser generating device 2: Slit
4: Detection laser generator 5: Analyzer
6: slit
10: continuous wave laser 20: pulse laser
30: Base laser 40: Short wavelength laser
41: auxiliary laser 50: modulated laser
100: continuous wave laser generator 200: pulse laser generator
300: auxiliary laser generating device 400: polygonal oscillator
S: Slit R: Reflection echo
M: measurement laser P: detection laser
C: Reduced cake (measurement object) U: Ultrasonic wave
F1: normal powder F2: satellite powder
Claims (10)
펄스 간격과 광량이 가변되는 변조 레이저를 생성하는 단계;
상기 환원 케이크에 상기 변조 레이저를 조사하여 초음파 진동을 발생시키는 단계;
상기 초음파 진동의 파장과 크기를 분석하여 상기 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계; 및
상기 환원 케이크의 분말간 결합력의 측정값을 이용하여, 상기 환원 케이크를 분쇄하여 철분말을 제조하는 분쇄장치의 출력을 조절하는 단계;를 포함하는, 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법.
Adding a raw material containing iron oxide to a reducing furnace to produce a reduced cake;
Generating a modulation laser in which a pulse interval and a light amount are variable;
Irradiating the reduction cake with the modulation laser to generate ultrasonic vibration;
Analyzing the wavelength and the size of the ultrasonic vibration to measure the binding force between the powdery cakes; And
And adjusting the output of the crushing apparatus for crushing the reduction cake by using the measurement value of the inter-powder bonding force of the reduction cake to produce an iron powder.
상기 변조 레이저를 생성하는 단계는, 연속파 레이저와 펄스 레이저를 각각 생성하고 이들을 중첩하여 베이스 레이저를 생성하는 과정과, 파장의 진폭과 주기가 지속적으로 변화하는 보조레이저를 생성하는 과정과, 상기 보조레이저를 상기 베이스 레이저에 중첩하여 변조 레이저를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법.
The method according to claim 1,
The step of generating the modulated laser includes the steps of generating a base laser by generating a continuous wave laser and a pulse laser respectively and superimposing the continuous wave laser and the pulsed laser, generating an auxiliary laser whose amplitude and period of the wavelength continuously change, And generating a modulated laser beam by superimposing the laser beam on the base laser.
상기 보조레이저를 생성하는 과정은, 여러 종류의 각도를 갖는 다각형 형상으로 형성되어 회전하는 오실레이터에 단파장 레이저를 통과시켜 상기 보조 레이저를 생성하는 것을 특징으로 하는, 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법.
The method of claim 2,
Wherein the auxiliary laser is formed in a polygonal shape having various angles, and the auxiliary laser is generated by passing a short wavelength laser through a rotating oscillator to generate the auxiliary laser.
상기 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계는, 상기 변조 레이저가 조사되어 발생된 초음파 진동의 진동 가속도와, 초음파 진동의 인접한 두 피크 사이의 간격을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는, 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the step of measuring the bonding force between the powders of the reduction cake is performed by using a vibration acceleration of the ultrasonic vibration generated by the modulation laser irradiation and an interval between two adjacent peaks of the ultrasonic vibration, Method of pulverizing reduced cake using.
상기 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계는, 상기 초음파 진동의 인접한 두 진동 가속도 피크 사이의 간격이 좁을수록 더 강한 결합을 가지고 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법.
The method of claim 4,
Wherein the step of measuring the binding force between the powders of the reduction cake is determined as having a stronger bond as the interval between two adjacent vibration acceleration peaks of the ultrasonic vibration is narrower, .
상기 환원 케이크의 분말간 결합력을 측정하는 단계는, 상기 초음파 진동의 진동 가속도 피크가 낮을수록 더 큰 입도의 분말로 구성되어 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 레이저 초음파 측정을 이용한 환원 케이크 분쇄 방법.
The method of claim 4,
Wherein the step of measuring the binding force between the powders of the reduction cake comprises determining that the lower the vibration acceleration peak of the ultrasonic vibration is, the higher the particle size of the powder is, the greater the particle size is.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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2017
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