KR20130026204A - Method and apparatus for analyzing slag - Google Patents

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KR20130026204A
KR20130026204A KR1020110089686A KR20110089686A KR20130026204A KR 20130026204 A KR20130026204 A KR 20130026204A KR 1020110089686 A KR1020110089686 A KR 1020110089686A KR 20110089686 A KR20110089686 A KR 20110089686A KR 20130026204 A KR20130026204 A KR 20130026204A
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trigger signal
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신용태
류창우
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주식회사 포스코
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Abstract

PURPOSE: A slag component analysis method and a device thereof are provided to generate a plasma optical sigma on a surface of a slag sample and to rapidly and accurately analyze components of a slag by splitting the plasma optical signal with a laser. CONSTITUTION: A slag(105) component analysis method and a device comprise a laser light source(102), a focusing lens(103), a parabolic mirror(104), a spectrometer(108), an image acquisition unit(109), and a signal processing unit(110). The laser light source generates a laser beam(LB) including predetermined width with a trigger signal. The condensing lens condenses the laser beam generated in the laser light source to a surface of the slag. The parabolic mirror penetrates the laser beam through a hole generated in the center and reflects a plasma optical signal generated by the laser beam with outer periphery. The spectrometer splits the plasma optical signal reflected by the parabolic mirror. The image acquisition unit obtains images including the plasma optical signal. The signal processing unit analyzes the components of the slag from acquired images.

Description

슬래그 성분 분석 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ANALYZING SLAG}Slag composition analysis method and apparatus {METHOD AND APPARATUS FOR ANALYZING SLAG}

본 발명은 제강 공정에서 발생하는 슬래그의 성분을 신속하게 분석하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for rapidly analyzing the components of slag generated in a steelmaking process.

일반적으로 제강 공정에서는 찌꺼기('슬래그(slag)'라 함)가 발생하게 되며, 부원료의 투입을 위해 슬래그의 성분을 신속하고 정확하게 분석할 필요가 있다.
In the steelmaking process, debris (called 'slag') is generated and it is necessary to analyze the components of slag quickly and accurately for the input of secondary raw materials.

종래에는 이러한 슬래그의 성분을 분석하기 위해 다음과 같은 공정에 의하였다. 우선, 전로 공정에서 생산되는 용강의 표면에 존재하는 슬래그를 채취하여 냉각시킨다. 이후, 냉각된 슬래그를 분쇄기에서 분쇄하고 용융시킨 후 디스크 형상의 틀에 부어 고형화시킨다. 다음, 고형화된 슬래그 시료를 XRF(X-Ray Fluorescene) 장치에서 분석하였다.
Conventionally, the following processes were used to analyze the components of such slag. First, slag existing on the surface of molten steel produced in the converter process is collected and cooled. Thereafter, the cooled slag is pulverized in a grinder, melted, and poured into a disk-shaped mold to solidify. The solidified slag sample was then analyzed on an X-Ray Fluorescene (XRF) device.

하지만, 이와 같은 종래 기술에 의하면, 시료 조제 시간이 많이 소요되어 최종 슬래그의 성분을 분석하기까지는 장시간이 소요되어 조업이 지체되는 문제점이 있다.However, according to the prior art, it takes a lot of time to prepare a sample, it takes a long time to analyze the components of the final slag, there is a problem that the operation is delayed.

본 발명은 신속하게 슬래그의 성분을 분석할 수 있는 슬래그 성분 분석 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for analyzing slag components that can rapidly analyze the components of slag.

본 발명의 제1 실시 형태에 의하면,According to the first embodiment of the present invention,

트리거 신호에 의해 소정의 폭을 가진 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원;A laser light source for generating a laser beam having a predetermined width by a trigger signal;

상기 레이저 광원에서 생성된 레이저 빔을 슬래그의 표면에 집광시키는 집광 렌즈;A condenser lens for condensing the laser beam generated by the laser light source on the surface of the slag;

상기 집광 렌즈에 의해 집광된 레이저 빔을 그 중앙에 형성된 홀을 통해 투과시키며, 상기 집광된 레이저 빔에 의해 생성된 플라즈마 광 신호를 그 외주면에 의해 반사시키는 파라볼릭 미러;A parabolic mirror that transmits the laser beam collected by the condenser lens through a hole formed at the center thereof and reflects the plasma light signal generated by the condensed laser beam by its outer peripheral surface;

상기 파라볼릭 미러에 의해 반사된 플라즈마 광신호를 분광하는 분광계;A spectrometer for spectroscopy the plasma optical signal reflected by the parabolic mirror;

상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 영상 획득부; 및An image obtaining unit obtaining an image including the spectroscopic plasma optical signal; And

상기 획득된 영상으로부터 상기 슬래그의 성분을 분석하는 신호 처리부Signal processing unit for analyzing the components of the slag from the obtained image

를 포함하는 슬래그 성분 분석 장치를 제공한다.
It provides a slag component analysis device comprising a.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 영상 획득부는,According to an embodiment of the present invention, the image acquisition unit,

미리 설정된 시간 동안 셔터를 오픈시키기 위한 셔터 오픈 신호에 따라 상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 ICCD(Intensified Charge Coupled Detector)를 포함할 수 있으며,It may include an ICCD (Intensified Charge Coupled Detector) for acquiring an image including the spectroscopic plasma light signal according to the shutter open signal for opening the shutter for a predetermined time,

이 경우 상기 슬래그 성분 분석 장치는,In this case, the slag component analysis device,

상기 트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성부;A trigger signal generator for generating the trigger signal;

상기 생성된 트리거 신호를 일정 시간 지연시키는 지연 신호 생성부; 및A delay signal generator configured to delay the generated trigger signal for a predetermined time; And

상기 지연된 트리거 신호에 따라 상기 셔터 오픈 신호를 생성하는 셔터 오픈 신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
The apparatus may further include a shutter open signal generator configured to generate the shutter open signal according to the delayed trigger signal.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 슬래그는,According to an embodiment of the present invention, the slag,

시료 지지대에 의해 회전 가능하도록 지지됨으로써, 상기 집광된 레이저 빔은 상기 슬래그의 표면상에서 동일한 반지름을 갖는 원주상에 원형으로 집광될 수 있다.
By being rotatably supported by a sample support, the focused laser beam can be circularly focused on a circumference having the same radius on the surface of the slag.

본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 레이저 광원에 의해, 트리거 신호에 의해 소정의 폭을 가진 레이저 빔을 생성하는 단계;According to a second embodiment of the present invention, there is provided a laser light source, comprising: generating, by a laser light source, a laser beam having a predetermined width by a trigger signal;

집광 렌즈에 의해, 상기 레이저 광원에서 생성된 레이저 빔을 슬래그의 표면에 집광시키는 단계;Condensing, by a condensing lens, the laser beam produced by the laser light source on the surface of the slag;

파라볼릭 미러에 의해, 상기 집광 렌즈에 의해 집광된 레이저 빔을 그 중앙에 형성된 홀을 통해 투과시키며, 상기 집광된 레이저 빔에 의해 생성된 플라즈마 광 신호를 그 외주면에 의해 반사시키는 단계;Transmitting, by a parabolic mirror, the laser beam collected by the condenser lens through a hole formed in the center thereof, and reflecting the plasma light signal generated by the focused laser beam by its outer peripheral surface;

분광계에 의해, 상기 파라볼릭 미러에 의해 반사된 플라즈마 광신호를 분광하는 단계;Spectroscopically spectroscopy the plasma optical signal reflected by the parabolic mirror;

영상 획득부에 의해, 상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 단계; 및Acquiring, by an image acquisition unit, an image including the spectroscopic plasma optical signal; And

신호 처리부를 통해, 상기 획득된 영상으로부터 상기 슬래그의 성분을 분석하는 단계Analyzing a component of the slag from the obtained image through a signal processor

를 포함하는 슬래그 성분 분석 방법을 제공한다.
It provides a slag component analysis method comprising a.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 영상 획득부는,According to an embodiment of the present invention, the image acquisition unit,

미리 설정된 시간 동안 셔터를 오픈시키기 위한 셔터 오픈 신호에 따라 상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 ICCD(Intensified Charge Coupled Detector)를 포함할 수 있으며,It may include an ICCD (Intensified Charge Coupled Detector) for acquiring an image including the spectroscopic plasma light signal according to the shutter open signal for opening the shutter for a predetermined time,

이 경우 상기 영상을 획득하는 단계는,In this case, the obtaining of the image,

상기 트리거 신호를 생성하는 단계;Generating the trigger signal;

상기 생성된 트리거 신호를 일정 시간 지연시키는 단계; 및Delaying the generated trigger signal for a predetermined time; And

상기 지연된 트리거 신호에 따라 상기 셔터 오픈 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
The method may further include generating the shutter open signal according to the delayed trigger signal.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 슬래그는,According to an embodiment of the present invention, the slag,

시료 지지대에 의해 회전 가능하도록 지지됨으로써, 상기 집광된 레이저 빔은 상기 슬래그의 표면상에서 동일한 반지름을 갖는 원주상에 원형으로 집광될 수 있다.By being rotatably supported by a sample support, the focused laser beam can be circularly focused on a circumference having the same radius on the surface of the slag.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 레이저를 이용하여 슬래그 시료 표면에 플라즈마 광 신호를 발생시키고, 발생된 플라즈마 광 신호를 분광하여 슬래그의 성분을 신속하고 정확하게 분석할 수 있으며, 이를 통해 부원료의 정량을 전로에 투입할 수 있도록 하여 원가를 절감할 수 있는 기술적 효과가 있다. According to one embodiment of the present invention, a plasma light signal is generated on the surface of the slag sample by using a laser, and the generated plasma light signal can be spectroscopically analyzed to quickly and accurately analyze the components of the slag. There is a technical effect to reduce the cost by allowing the input to the converter.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 성분 분석 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 트리거 신호, 지연신호, 및 셔터 오픈 신호의 파형을 도시한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 영상 획득부에서 획득된 슬래그의 각 성분의 세기를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 성분 분석 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a slag component analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a waveform diagram illustrating waveforms of a trigger signal, a delay signal, and a shutter open signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the intensity of each component of the slag obtained by the image acquisition unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart for explaining a slag component analysis method according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 성분 분석 장치를 도시한 도면이다. 한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 트리거 신호, 지연신호, 및 셔터 오픈 신호의 파형을 도시한 파형도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 영상 획득부에서 획득된 슬래그의 각 성분의 세기를 도시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a slag component analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a waveform diagram illustrating waveforms of a trigger signal, a delay signal, and a shutter open signal according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a slag obtained by an image acquisition unit according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the intensity of each component of.

도 1에 도시된 바와 같이, 슬래그 성분 분석 장치는 트리거 신호에 의해 소정의 폭을 가진 레이저 빔(LB)을 생성하는 레이저 광원(102)과, 레이저 광원(102)에서 생성된 레이저 빔(LB)을 슬래그(105)의 표면에 집광시키는 집광 렌즈(103)와, 집광 렌즈(103)에 의해 집광된 레이저 광원을 그 중앙에 형성된 홀을 통해 투과시키며, 집광된 레이저 빔에 의해 생성된 플라즈마 광 신호(LB')를 그 외주면에 의해 반사시키는 파라볼릭 미러(104)와, 파라볼릭 미러(104)에 의해 반사된 플라즈마 광 신호를 분광하는 분광계(108)와, 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 영상 획득부(109)와, 획득된 영상으로부터 슬래그(105)의 성분을 분석하는 신호 처리부(110)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the slag component analyzing apparatus includes a laser light source 102 generating a laser beam LB having a predetermined width by a trigger signal, and a laser beam LB generated by the laser light source 102. The light condensing lens 103 for condensing the light on the surface of the slag 105 and a laser light source condensed by the light condensing lens 103 through a hole formed in the center thereof, and the plasma light signal generated by the condensed laser beam. An image including a parabolic mirror 104 for reflecting (LB ') by its outer circumferential surface, a spectrometer 108 for spectroscopy of the plasma light signal reflected by the parabolic mirror 104, and a spectroscopic plasma light signal And an image acquisition unit 109 for acquiring the signal and a signal processing unit 110 for analyzing the components of the slag 105 from the acquired image.

또한, 슬래그 분석 장치는 트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성부(101)와, 생성된 트리거 신호를 일정 시간 지연시키는 지연 신호 생성부(111)와, 지연된 트리거 신호에 따라 셔터 오픈 신호를 생성하는 셔터 오픈 신호 생성부(112)를 더 포함할 수 있다.
In addition, the slag analyzing apparatus includes a trigger signal generator 101 for generating a trigger signal, a delay signal generator 111 for delaying the generated trigger signal for a predetermined time, and a shutter for generating a shutter open signal according to the delayed trigger signal. The open signal generator 112 may be further included.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 분석 장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, the slag analysis apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated in detail.

도 1을 참조하면, 레이저 광원(102)은 슬래그(105)의 표면에 집광되어 플라즈마 광 신호를 생성하기 위한 레이저 빔을 생성하는 모듈로, 트리거 신호 생성부(101)에 의해 생성되는 트리거 신호에 의해 트리거되며, 소정의 폭을 가진 펄스 형태의 레이저 빔을 생성할 수 있다. 이때 생성되는 레이저 빔의 펄스폭은 6 나노 정도이며 그 세기는 500MW/cm2일 수 있다. 생성된 레이저 빔은 집광 렌즈(103)로 전달될 수 있다.
Referring to FIG. 1, the laser light source 102 is a module that is focused on the surface of the slag 105 to generate a laser beam for generating a plasma light signal. The laser light source 102 may be used to generate a trigger signal generated by the trigger signal generator 101. Triggered by the laser beam, a laser beam in the form of a pulse having a predetermined width can be generated. In this case, the pulse width of the generated laser beam is about 6 nanometers and its intensity may be 500MW / cm 2 . The generated laser beam may be delivered to the condenser lens 103.

집광 렌즈(103)는 레이저 광원(102)에서 생성된 레이저 빔(LB)을 슬래그(105)의 표면에 집광시키게 된다. 이때 집광된 레이저 빔에 의해 슬래그(105)의 표면에 플라즈마 광 신호(LB')가 생성될 수 있다.
The condenser lens 103 focuses the laser beam LB generated by the laser light source 102 on the surface of the slag 105. In this case, the plasma light signal LB ′ may be generated on the surface of the slag 105 by the focused laser beam.

한편, 파라볼릭 미러(104)는 집광 렌즈(103)에 의해 집광된 레이저 광원을 그 중앙에 형성된 홀을 통해 투과시키며, 집광된 레이저 빔에 의해 생성된 플라즈마 광 신호(LB')를 그 외주면에 의해 반사시키는 오프-센터 파라볼릭 미러일 수 있다. 외주면에 의해 반사된 플라즈마 광 신호는 광 섬유(107)에 의해 수광되어 분광계(108)로 전달될 수 있다.
On the other hand, the parabolic mirror 104 transmits the laser light source focused by the condenser lens 103 through a hole formed at the center thereof, and transmits the plasma light signal LB ′ generated by the focused laser beam to its outer peripheral surface. It may be an off-center parabolic mirror that reflects by. The plasma light signal reflected by the outer circumferential surface may be received by the optical fiber 107 and transmitted to the spectrometer 108.

분광계(spectrometer)(108)는 하나의 광원으로부터의 빛의 방사를 분산시켜 스펙트럼을 만들고, 그 갖가지 파장 위치에 있어서의 방사의 강도, 기타를 정량적으로 측정할 수 있도록 되어 있는 장치이며, 이러한 분광계(108)를 이용하여 파라볼릭 미러(104)에 의해 반사된 플라즈마 광 신호를 분광할 수 있다. 분광된 플라즈마 광 신호는 영상 획득부(109)로 전달될 수 있다.
A spectrometer 108 is a device that is capable of dispersing the emission of light from one light source to produce a spectrum, and quantitatively measuring the intensity of radiation at various wavelength positions, and the like. 108 may be used to spectroscopy the plasma light signal reflected by the parabolic mirror 104. The spectroscopic plasma light signal may be transmitted to the image acquisition unit 109.

한편, 영상 획득부(109)는 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하고, 획득된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 신호 처리부(110)로 전달할 수 있다. 이러한 영상 획득부(109)는 미리 설정된 시간 동안 셔터를 오픈시키기 위한 셔터 오픈 신호에 따라 상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 ICCD(Intensified Charge Coupled Detector)를 포함할 수 있다. 상술한 ICCD는 1024 또는 2048개의 픽셀들로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 해상도를 높이기 위해 2048 픽셀이 사용될 수 있다.The image acquirer 109 may acquire an image including the spectroscopic plasma optical signal and transmit the image including the obtained plasma optical signal to the signal processor 110. The image acquisition unit 109 may include an ICCD (Intensified Charge Coupled Detector) for acquiring an image including the spectroscopic plasma optical signal according to a shutter open signal for opening the shutter for a predetermined time. The above-described ICCD may be composed of 1024 or 2048 pixels, and according to an embodiment of the present invention, 2048 pixels may be used to increase the resolution.

상술한 영상에는 슬래그를 구성하는 다수의 성분(원소)들이 도 3에 도시된 바와 같이 파장별 스펙트럼으로 도시될 수 있다. 구체적으로, 슬래그를 구성하는 성분은 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 칼슘(Ca) 등일 수 있으며, 그 함유량에 비례하여 세기로 도시될 수 있다.
In the above-described image, a plurality of components (elements) constituting the slag may be shown in a wavelength spectrum as shown in FIG. 3. Specifically, the components constituting the slag may be magnesium (Mg), silicon (Si), calcium (Ca), and the like, and may be shown in intensity in proportion to the content thereof.

마지막으로, 신호 처리부(110)는 영상 획득부(109)에서 획득된 영상으로부터 슬래그(105)의 각 성분을 분석할 수 있다. 구체적으로, 신호 처리부(110)는 획득된 영상이 적합한지 판단하며, 판단 결과 획득된 영상이 적합한 경우에는 미리 계산된 원소별 검량선(standard curve)과 영상을 비교하여 슬래그의 원소별 성분의 함량을 정확하게 분석할 수 있다. 획득된 영상이 적합하지 않은 경우에는 트리거 신호 생성부(101)를 제어하여 재차 영상을 획득할 수 있다.
Finally, the signal processor 110 may analyze each component of the slag 105 from the image acquired by the image acquirer 109. In detail, the signal processor 110 determines whether the acquired image is suitable, and when the obtained image is suitable, the content of the component of each element of the slag is compared by comparing the image with a pre-calculated standard curve for each element. Can analyze accurately If the acquired image is not suitable, the trigger signal generator 101 may be controlled to acquire the image again.

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, ICCD의 셔터 오픈 신호를 생성하기 위해 추가적인 요소들을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, additional elements may be further included to generate the shutter open signal of the ICCD.

구체적으로, 트리거 신호 생성부(101)는 신호 처리부(101)의 제어 신호에 따라 트리거 신호를 생성할 수 있다. 생성된 트리거 신호는 레이저 광원(102)과 지연 신호 생성부(111)로 전달될 수 있다.In detail, the trigger signal generator 101 may generate a trigger signal according to the control signal of the signal processor 101. The generated trigger signal may be transmitted to the laser light source 102 and the delay signal generator 111.

지연 신호 생성부(111)는 트리거 신호 생성부(101)에서 생성된 트리거 신호를 일정 시간 지연시키며, 지연된 트리거 신호는 셔터 오픈 신호 생성부(112)로 전달될 수 있다.The delay signal generator 111 may delay the trigger signal generated by the trigger signal generator 101 for a predetermined time, and the delayed trigger signal may be transmitted to the shutter open signal generator 112.

마지막으로, 셔터 오픈 신호 생성부(112)는 지연된 트리거 신호에 따라 셔터 오픈 신호를 생성하게 되며, 이 지연된 트리거 신호에 따라 ICCD의 셔터 오픈이 제어될 수 있다.Finally, the shutter open signal generator 112 generates a shutter open signal according to the delayed trigger signal, and the shutter open of the ICCD may be controlled according to the delayed trigger signal.

상술한 트리거 신호, 지연신호, 및 셔터 오픈 신호의 파형이 도 2에 도시되어 있다.The waveforms of the above-described trigger signal, delay signal, and shutter open signal are shown in FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 트리거 신호 생성부(101)에서 생성된 트리거 신호((a) 참조)는 지연 신호 생성부(111)에 입력되며, 이후 지연 신호 생성부(111)에 의해 일정 시간(A 참조) 지연되어 셔터 오픈 신호 생성부(112)로 전달될 수 있다. 이후 셔터 오픈 신호 생성부(112)는 다시 일정 시간(B)이 지난 후에 소정의 시간(C 참조) 동안 셔터를 오픈시킴으로써, 영상을 획득하게 된다. 여기서 A는 대략 500 나노초, C는 대략 1000 나노초일 수 있으며, B는 상황에 따라 미세 조정될 수 있는 값일 수 있으며, 예시적으로 상술한 위 수치들은 필요에 따라 그 값이 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.
As shown in FIG. 2, the trigger signal generated by the trigger signal generator 101 (see (a)) is input to the delay signal generator 111, and then is delayed by the delay signal generator 111 for a predetermined time. It may be delayed and transferred to the shutter open signal generator 112. Thereafter, the shutter open signal generation unit 112 acquires an image by opening the shutter for a predetermined time (see C) after a predetermined time B passes. Here, A may be approximately 500 nanoseconds, C may be approximately 1000 nanoseconds, B may be a value that can be fine-tuned according to the situation, it should be noted that the above-described numerical values can be changed as necessary for example. do.

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 슬래그(105)는 시료 지지대(106)에 의해 회전(R 참조) 가능하도록 지지될 수 있으며, 이를 통해 레이저 빔은 슬래그(105)의 표면상에서 동일한 반지름을 갖는 원주상에서 원형으로 집광될 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, the slag 105 may be supported to be rotatable (see R) by the sample support 106, whereby the laser beam has the same radius on the surface of the slag 105. It can be condensed in a circle on the circumference.

이와 같이 슬래그(105)를 회전시킴으로써, 슬래그(105)의 다양한 영역에 포함된 모든 성분을 분석할 수 있는 기술적 효과가 있다.
By rotating the slag 105 in this way, there is a technical effect that can analyze all the components included in the various regions of the slag 105.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 레이저를 이용하여 슬래그 시료 표면에 플라즈마 광 신호를 발생시키고, 발생된 플라즈마 광 신호를 분광하여 슬래그의 성분을 신속하고 정확하게 분석할 수 있으며, 이를 통해 부원료의 정량을 전로에 투입할 수 있도록 하여 원가를 절감할 수 있는 기술적 효과가 있다.
As described above, according to one embodiment of the present invention, a plasma light signal may be generated on the surface of the slag sample by using a laser, and the generated plasma light signal may be spectroscopically analyzed to quickly and accurately analyze the components of the slag. Through this, there is a technical effect that the cost can be reduced by inputting the quantity of side materials to the converter.

이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 슬래그 분석 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the slag analysis method will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 시료 지지대(106)에 의해 시료가 되는 슬래그(105)가 장착되면(S400), 트리거 신호 생성부(101)에 의해 생성된 트리거 신호에 의해 레이저 광원(102)이 트리거되어 레이저 빔(LB)이 생성될 수 있다(S401). 생성된 레이저 빔은 집광 렌즈(103)로 전달될 수 있다.
1 to 4, when the slag 105 serving as the sample is mounted by the sample support 106 (S400), the laser light source 102 is generated by the trigger signal generated by the trigger signal generator 101. The triggered laser beam LB may be generated (S401). The generated laser beam may be delivered to the condenser lens 103.

이후 집광 렌즈(103)는 레이저 광원(102)에서 생성된 레이저 빔(LB)을 슬래그(105)의 표면에 집광시키게 된다(S402). 레이저 빔(LB)은 파라볼릭 미러(104)의 중앙에 형성된 홀을 투과하여 슬래그(105)의 표면에 집광되며, 이때 집광된 레이저 빔에 의해 슬래그(105)의 표면에 플라즈마 광 신호(LB')가 생성될 수 있다.
Thereafter, the condenser lens 103 focuses the laser beam LB generated by the laser light source 102 on the surface of the slag 105 (S402). The laser beam LB passes through a hole formed in the center of the parabolic mirror 104 and is focused on the surface of the slag 105. In this case, the plasma light signal LB 'is formed on the surface of the slag 105 by the focused laser beam. ) May be generated.

한편, 생성된 플라즈마 광 신호(LB')는 파라볼릭 미러(104)의 외주면에 의해 반사된 후, 광 섬유(107)에 의해 수광되어 분광계(108)로 전달될 수 있다(S403).
Meanwhile, the generated plasma light signal LB ′ may be reflected by the outer circumferential surface of the parabolic mirror 104 and then received by the optical fiber 107 and transferred to the spectrometer 108 (S403).

분광계(spectrometer)(108)는 파라볼릭 미러(104)에 의해 반사된 플라즈마 광 신호를 파장별로 분광할 수 있다(S404). 분광된 플라즈마 광 신호는 영상 획득부(109)로 전달될 수 있다.
The spectrometer 108 may spectrograph the plasma light signal reflected by the parabolic mirror 104 for each wavelength (S404). The spectroscopic plasma light signal may be transmitted to the image acquisition unit 109.

이후 영상 획득부(109)는 셔터 오픈 신호에 따라 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하고, 획득된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 신호 처리부(110)로 전달할 수 있다(S405). 상술한 바와 같이, 셔터 오픈 신호는 트리거 신호를 생성하고, 생성된 트리거 신호를 일정 시간 지연시킨 후, 지연된 트리거 신호에 따라 셔터 오픈 신호를 생성할 수 있음은 도 2와 관련하여 상술한 바와 같다.
Thereafter, the image acquisition unit 109 may acquire an image including the plasma optical signal spectrated according to the shutter open signal, and transmit the image including the obtained plasma optical signal to the signal processing unit 110 (S405). As described above, the shutter open signal may generate a trigger signal, delay the generated trigger signal for a predetermined time, and generate the shutter open signal according to the delayed trigger signal as described above with reference to FIG. 2.

한편, 신호 처리부(110)는 획득된 플라즈마 광신호가 적합한 영상인지를 판단하며(S406), 판단 결과 적합한 영상인 경우에는 영상 획득부(109)에서 획득된 영상으로부터 슬래그(105)의 각 성분을 분석할 수 있다(S407). 구체적으로, 신호 처리부(110)는 미리 계산된 원소별 검량선(standard curve)과 영상을 비교하여 슬래그의 원소별 성분의 함량을 정확하게 분석할 수 있다. On the other hand, the signal processor 110 determines whether the obtained plasma light signal is a suitable image (S406), and when the determination result is a suitable image, analyzes each component of the slag 105 from the image obtained by the image acquisition unit 109. It may be (S407). In detail, the signal processor 110 may accurately analyze the content of each element of the slag by comparing an image with a pre-calculated standard curve for each element.

하지만, 획득된 영상이 적합하지 않은 경우에는 트리거 신호 생성부(101)를 제어하여 재차 영상을 획득할 수 있다(S400 내지 S405).
However, if the acquired image is not suitable, the trigger signal generator 101 may be controlled to acquire the image again (S400 to S405).

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 슬래그(105)는 시료 지지대(106)에 의해 회전(R 참조) 가능하도록 지지될 수 있으며, 이를 통해 레이저 빔은 슬래그(105)의 표면상에서 동일한 반지름을 갖는 원주상에서 원형으로 집광될 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, the slag 105 may be supported to be rotatable (see R) by the sample support 106, whereby the laser beam has the same radius on the surface of the slag 105. It can be condensed in a circle on the circumference.

이와 같이 슬래그(105)를 회전시킴으로써, 슬래그(105)의 다양한 영역에 포함된 모든 성분을 분석할 수 있는 기술적 효과가 있다.
By rotating the slag 105 in this way, there is a technical effect that can analyze all the components included in the various regions of the slag 105.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 레이저를 이용하여 슬래그 시료 표면에 플라즈마 광 신호를 발생시키고, 발생된 플라즈마 광 신호를 분광하여 슬래그의 성분을 신속하고 정확하게 분석할 수 있으며, 이를 통해 부원료의 정량을 전로에 투입할 수 있도록 하여 원가를 절감할 수 있는 기술적 효과가 있다.
As described above, according to one embodiment of the present invention, a plasma light signal may be generated on the surface of the slag sample by using a laser, and the generated plasma light signal may be spectroscopically analyzed to quickly and accurately analyze the components of the slag. Through this, there is a technical effect that the cost can be reduced by inputting the quantity of side materials to the converter.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It is intended to limit the scope of the claims by the appended claims, and that various forms of substitution, modification and change can be made without departing from the spirit of the present invention as set forth in the claims to those skilled in the art. Will be self explanatory.

101: 트리거 신호 생성부 102: 레이저 광원
103: 집광 렌즈 104: 파라볼릭 미러
105: 슬래그 106: 시료 지지대
107: 광섬유 108: 분광계
109: ICCD 110: 신호 처리부
111: 지연 신호 생성부 112: 셔터 오픈 신호 생성부
LB: 레이저 빔 LB': 플라즈마 광 신호 101: trigger signal generator 102: laser light source
103: condenser lens 104: parabolic mirror
105: slag 106: sample support
107: optical fiber 108: spectrometer
109: ICCD 110: signal processing unit
111: delay signal generator 112: shutter open signal generator
LB: laser beam LB ': plasma optical signal

Claims (8)

트리거 신호에 의해 소정의 폭을 가진 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원;
상기 레이저 광원에서 생성된 레이저 빔을 슬래그의 표면에 집광시키는 집광 렌즈;
상기 집광 렌즈에 의해 집광된 레이저 빔을 그 중앙에 형성된 홀을 통해 투과시키며, 상기 집광된 레이저 빔에 의해 생성된 플라즈마 광 신호를 그 외주면에 의해 반사시키는 파라볼릭 미러;
상기 파라볼릭 미러에 의해 반사된 플라즈마 광신호를 분광하는 분광계;
상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 영상 획득부; 및
상기 획득된 영상으로부터 상기 슬래그의 성분을 분석하는 신호 처리부
를 포함하는 슬래그 성분 분석 장치.
A laser light source for generating a laser beam having a predetermined width by a trigger signal;
A condenser lens for condensing the laser beam generated by the laser light source on the surface of the slag;
A parabolic mirror that transmits the laser beam collected by the condenser lens through a hole formed at the center thereof and reflects the plasma light signal generated by the condensed laser beam by its outer peripheral surface;
A spectrometer for spectroscopy the plasma optical signal reflected by the parabolic mirror;
An image obtaining unit obtaining an image including the spectroscopic plasma optical signal; And
Signal processing unit for analyzing the components of the slag from the obtained image
Slag component analysis device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 영상 획득부는,
미리 설정된 시간 동안 셔터를 오픈시키기 위한 셔터 오픈 신호에 따라 상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 ICCD(Intensified Charge Coupled Detector)를 포함하는 슬래그 성분 분석 장치.
The method of claim 1,
The image acquisition unit,
An apparatus for analyzing slag comprising an Intensified Charge Coupled Detector (ICCD) for acquiring an image including the spectroscopic plasma light signal according to a shutter open signal for opening a shutter for a preset time.
제2항에 있어서,
상기 슬래그 성분 분석 장치는,
상기 트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성부;
상기 생성된 트리거 신호를 일정 시간 지연시키는 지연 신호 생성부; 및
상기 지연된 트리거 신호에 따라 상기 셔터 오픈 신호를 생성하는 셔터 오픈 신호 생성부를 더 포함하는 슬래그 성분 분석 장치.
The method of claim 2,
The slag component analysis device,
A trigger signal generator for generating the trigger signal;
A delay signal generator configured to delay the generated trigger signal for a predetermined time; And
And a shutter open signal generator configured to generate the shutter open signal according to the delayed trigger signal.
제1항에 있어서
상기 슬래그는,
시료 지지대에 의해 회전 가능하도록 지지됨으로써, 상기 집광된 레이저 빔은 상기 슬래그의 표면상에서 동일한 반지름을 갖는 원주상에 원형으로 집광되는 슬래그 성분 분석 장치.
The method of claim 1, wherein
The slag,
The rotatable slag component analyzing apparatus is rotatably supported by a sample support such that the focused laser beam is condensed circularly on a circumference having the same radius on the surface of the slag.
레이저 광원에 의해, 트리거 신호에 의해 소정의 폭을 가진 레이저 빔을 생성하는 단계;
집광 렌즈에 의해, 상기 레이저 광원에서 생성된 레이저 빔을 슬래그의 표면에 집광시키는 단계;
파라볼릭 미러에 의해, 상기 집광 렌즈에 의해 집광된 레이저 빔을 그 중앙에 형성된 홀을 통해 투과시키며, 상기 집광된 레이저 빔에 의해 생성된 플라즈마 광 신호를 그 외주면에 의해 반사시키는 단계;
분광계에 의해, 상기 파라볼릭 미러에 의해 반사된 플라즈마 광신호를 분광하는 단계;
영상 획득부에 의해, 상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 단계; 및
신호 처리부를 통해, 상기 획득된 영상으로부터 상기 슬래그의 성분을 분석하는 단계
를 포함하는 슬래그 성분 분석 방법.
Generating, by the laser light source, a laser beam having a predetermined width by a trigger signal;
Condensing, by a condensing lens, the laser beam produced by the laser light source on the surface of the slag;
Transmitting, by a parabolic mirror, the laser beam collected by the condenser lens through a hole formed in the center thereof, and reflecting the plasma light signal generated by the focused laser beam by its outer peripheral surface;
Spectroscopically spectroscopy the plasma optical signal reflected by the parabolic mirror;
Acquiring, by an image acquisition unit, an image including the spectroscopic plasma optical signal; And
Analyzing a component of the slag from the obtained image through a signal processor
Slag component analysis method comprising a.
제5항에 있어서,
상기 영상 획득부는,
미리 설정된 시간 동안 셔터를 오픈시키기 위한 셔터 오픈 신호에 따라 상기 분광된 플라즈마 광신호를 포함하는 영상을 획득하는 ICCD(Intensified Charge Coupled Detector)를 포함하는 슬래그 성분 분석 방법.
The method of claim 5,
The image acquisition unit,
And a slag component detector (ICCD) for acquiring an image including the spectroscopic plasma light signal according to a shutter open signal for opening the shutter for a predetermined time.
제6항에 있어서,
상기 영상을 획득하는 단계는,
상기 트리거 신호를 생성하는 단계;
상기 생성된 트리거 신호를 일정 시간 지연시키는 단계; 및
상기 지연된 트리거 신호에 따라 상기 셔터 오픈 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 슬래그 성분 분석 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the acquiring of the image comprises:
Generating the trigger signal;
Delaying the generated trigger signal for a predetermined time; And
And generating the shutter open signal according to the delayed trigger signal.
제5항에 있어서
상기 슬래그는,
시료 지지대에 의해 회전 가능하도록 지지됨으로써, 상기 집광된 레이저 빔은 상기 슬래그의 표면상에서 동일한 반지름을 갖는 원주상에 원형으로 집광되는 슬래그 성분 분석 방법.The method of claim 5, wherein
The slag,
And the focused laser beam is condensed circularly on a circumference having the same radius on the surface of the slag by being rotatably supported by a sample support.
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KR20160091185A (en) * 2015-01-23 2016-08-02 주식회사 녹색기술연구소 method for analyzing soil using laser-induced plazma spectroscopy
CN106092914A (en) * 2016-05-30 2016-11-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 A kind of spectroanalysis instrument and combinations thereof light source
US10175173B2 (en) 2014-11-28 2019-01-08 Gwangju Institute Of Science And Technology Chemical element analysis device and method for contaminants in liquid

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