KR20150136205A - Apparatus and method of measuring sound signal for monitoring slag form - Google Patents

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Abstract

Provided are an apparatus and a method of measuring a sound signal for monitoring a slag form. The apparatus comprises: a microphone which detects a sound signal, produced inside an electric furnace, in real time; a frequency domain conversion portion which converts the sound signal, which is detected in real time through the microphone, into a sound signal of a frequency domain; and a frequency band selection portion which selects a unique operation frequency band of the electric furnace from the sound signal which is converted into the frequency domain. The sound signal of the unique operation frequency band of the electric furnace can precisely and safely monitor a slag form under a high temperature environment without an additional cooling element as being used as a signal to monitor the slag form, which is produced during an operation of the electric furnace.

Description

슬래그 폼의 모니터링을 위한 음향 신호의 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING SOUND SIGNAL FOR MONITORING SLAG FORM}[0001] APPARATUS AND METHOD OF MEASURING SOUND SIGNAL FOR MONITORING SLAG FORM FOR MONITORING SLUG FOAM [0002]

본 출원은, 슬래그 폼의 모니터링을 위한 음향 신호의 측정에 관한 것이다.
The present application relates to the measurement of acoustic signals for monitoring slag foam.

일반적으로, 아크 전기로는 고압, 고전류의 전기 아크열을 이용하여 고철과 같은 소재를 녹여 쇳물을 제조하는 제강로의 일종으로, 전극봉에 아크 전압을 인가하고, 이때 발생되는 아크열을 이용하여 소재를 가열하게 된다.
Generally, an arc furnace is a type of steelmaking furnace that produces molten steel by melting materials such as scrap iron using high-voltage, high-current electric arc heat. The arc voltage is applied to the electrode and the arc heat And then heated.

상술한 조업 과정에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 투입된 소재가 용융 상태(M)가 되면 용탕(M)의 상부에 슬래그층(S)이 형성되며, 형성된 슬래그층(S)에 산소 가스와 탄소 분말을 주입하면 슬래그는 '폼(foam)' 상태로 바뀌게 된다. 이러한 과정을 '슬래그 포밍(slag foaming)'이라고 한다. 폼 상태로 바뀐 슬래그는, 부피 증가 및 내부의 기포층으로 인해, 용융된 용탕(M)의 표면을 덮어 열손실을 방지함과 동시에 아크 경로를 안정시켜 에너지 소비량을 조감하고 전기로의 상태를 안정시키게 된다. 따라서, 전기로(20)의 조업 과정에서 슬래그 폼의 상태를 모니터링하는 것은 매우 중요한 문제이다.
1, when the charged material becomes molten state M, a slag layer S is formed on the molten metal M, and oxygen gas and oxygen gas are supplied to the slag layer S, When the carbon powder is injected, the slag is changed into a 'foam' state. This process is called 'slag foaming'. The slag changed into the foam state covers the surface of the melted molten metal (M) due to the volume increase and the inner bubble layer to prevent the heat loss and stabilize the arc path to stabilize the state of the electric furnace do. Therefore, monitoring the state of the slag foam during the operation of the electric furnace 20 is a very important problem.

종래 슬래그 폼의 상태를 모니터링하는 방법으로 전극봉(10)에 공급되는 전류 및 전압, 즉 공급 전력의 패턴을 측정하고 이로부터 슬래그 폼의 상태를 모니터링하는 방법과, 전기로의 외부 벽체에 진동 센서를 부착한 후 전기로 자체의 진동량을 측정하여 슬래그 폼의 상태를 모니터링하는 방법이 있다.
A method of monitoring the state of the slag foam by measuring a current and voltage supplied to the electrode rod 10, that is, a power supply pattern, by a method of monitoring the state of a conventional slag foam, and a method of monitoring the state of the slag foam by attaching a vibration sensor And the amount of vibration of the electric furnace itself is measured to monitor the state of the slag foam.

하지만, 전자의 경우 대전력 측정이 되므로 안전상의 문제 및 각종 전기적 노이즈의 문제로 정확성 및 안전성이 떨어지며, 후자의 경우 진동 센서를 전기로의 외부 벽체에 부착시켜야 하므로, 진동 센서의 냉각이 필수적이며, 고온의 환경하에서 진동 센서의 수명 및 정밀도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
However, in the former case, since the large electric power is measured, accuracy and safety are poor due to problems of safety and various electric noises. In the latter case, since the vibration sensor must be attached to the outer wall of the electric furnace, cooling of the vibration sensor is essential, There is a problem that the life span and accuracy of the vibration sensor may be lowered.

관련 선행 기술로는, 일본공개특허 특표2009-503419호('아크로의 상태량을 산정하기 위한 방법과 아크로', 공개일: 2009년 1월 29일)가 있다.
Related prior arts are disclosed in Japanese Laid-Open Patent Specification No. 2009-503419 ('Method and Arche for Estimating Arche's State Amount', published on January 29, 2009).

일본공개특허 특표2009-503419호('아크로의 상태량을 산정하기 위한 방법과 아크로', 공개일: 2009년 1월 29일)Japanese Patent Laid-Open No. 2009-503419 ('Method and Acro for Estimating State Value of Arco', Disclosure Date: January 29, 2009)

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 별도의 냉각 수단 없이도 고온의 환경하에서 정밀하고 안전하게 슬래그 폼을 모니터링할 수 있는 음향 신호의 측정 장치 및 방법을 제공한다.
According to one embodiment of the present invention, there is provided an apparatus and method for measuring an acoustic signal capable of accurately and safely monitoring a slag foam under a high temperature environment without any additional cooling means.

본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 전기로 내부에서 발생되는 음향 신호를 실시간으로 검출하는 마이크로폰; 상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환하는 주파수 영역 변환부; 및 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호로부터 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 주파수 대역 선정부를 포함하며, 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호는, 상기 전기로의 조업시 발생되는 슬래그 폼을 모니터링하기 위한 신호로 사용되는 음향 신호의 측정 장치가 제공된다.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a sound output apparatus comprising: a microphone for detecting an acoustic signal generated in an electric furnace in real time; A frequency domain transformer for converting an acoustic signal detected in real time through the microphone into an acoustic signal in a frequency domain; And a frequency band selection unit for selecting an operation frequency band inherent to the electric furnace from the acoustic signal converted into the frequency domain, wherein the acoustic signal of the operating frequency band specific to the electric furnace is generated by a slag form generated during operation of the electric furnace, There is provided an apparatus for measuring an acoustic signal used as a signal for monitoring a sound signal.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 주파수 대역 선정부는, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 주파수를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the frequency band selection unit may select, as a frequency band specific to the electric furnace, a frequency whose amplitude of the sound signal converted into the frequency domain is equal to or greater than a preset threshold value.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 주파수 대역 선정부는, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 시간이 미리 설정된 임계 시간 이상인 주파수를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the frequency band selection unit may select a frequency having a time period in which the size of the sound signal converted into the frequency domain is equal to or greater than a preset threshold value to a predetermined threshold time or more as a frequency band unique to the electric furnace can do.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 음향 신호의 측정 장치는, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 필터링하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the acoustic signal measuring apparatus may further include a filter unit for filtering the acoustic signal converted into the frequency domain into a frequency band specific to the electric furnace.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 마이크로폰은, 상기 전기로의 외부에 설치되는 지향성 마이크로폰을 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the microphone may include a directional microphone provided outside the electric furnace.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 주파수 영역 변환부는, 상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 1Hz 내지 50KHz 사이의 주파수 영역의 음향 신호로 변환할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the frequency domain converter may convert an acoustic signal detected in real time through the microphone into an acoustic signal in a frequency range between 1 Hz and 50 KHz.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 음향 신호의 추출 장치는, 상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the acoustic signal extracting apparatus may further include an amplifying unit for amplifying an acoustic signal detected in real time through the microphone.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 음향 신호의 추출 장치는, 상기 증폭부에서 증폭된 음향 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그-디지털 변환부를 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the acoustic signal extracting apparatus may further include an analog-to-digital converting unit converting an acoustic signal amplified by the amplifying unit into a digital signal.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 미리 설정된 임계값은, 상기 전기로에 투입된 고철의 용융 과정에서 발생되는 음향 신호의 평균값의 20% 내지 30%의 값을 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the predetermined threshold value may include a value of 20% to 30% of an average value of acoustic signals generated in the melting process of scrap iron injected into the electric furnace.

본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 마이크로폰에서, 전기로 내부에서 발생되는 음향 신호를 실시간으로 검출하는 제1 단계; 주파수 영역 변환부에서, 상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환하는 제2 단계; 및 주파수 대역 선정부에서, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호로부터 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 제3 단계를 포함하며, 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호는, 상기 전기로의 조업시 발생되는 슬래그 폼을 모니터링하기 위한 신호로 사용되는 음향 신호의 측정 방법이 제공된다.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a microphone, comprising: a first step of detecting an acoustic signal generated in an electric furnace in real time; A second step of converting an acoustic signal detected in real time through the microphone into a frequency domain acoustic signal in a frequency domain transforming unit; And a third step of selecting, in the frequency band selecting unit, a frequency band unique to the electric furnace from the acoustic signal converted into the frequency domain, wherein the acoustic signal of the electric furnace- There is provided a method of measuring an acoustic signal used as a signal for monitoring a slag foam generated during operation.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제3 단계는, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 주파수를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the third step may further include the step of selecting, as a frequency band unique to the electric furnace, a frequency whose amplitude of the sound signal converted into the frequency domain is equal to or greater than a preset threshold value have.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제3 단계는, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 시간이 미리 설정된 임계 시간 이상인 주파수를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, in the third step, a frequency in which the size of the acoustic signal converted into the frequency domain is greater than or equal to a preset threshold value is not less than a preset threshold time is selected as a frequency band unique to the electric furnace The method comprising the steps of:

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 음향 신호의 측정 방법은, 필터부에서, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the acoustic signal measuring method may further include the step of filtering the acoustic signal converted into the frequency domain into a frequency band specific to the electric furnace in the filter unit.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 마이크로폰은, 상기 전기로의 외부에 설치되는 지향성 마이크로폰을 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the microphone may include a directional microphone provided outside the electric furnace.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 제2 단계는, 상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 1Hz 내지 50KHz 사이의 주파수 영역의 음향 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the second step may include converting an acoustic signal detected in real time through the microphone into an acoustic signal in a frequency range of 1 Hz to 50 KHz.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 미리 설정된 임계값은, 상기 전기로에 투입된 고철의 용융 과정에서 발생되는 음향 신호의 평균값의 20% 내지 30%의 값을 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the predetermined threshold value may include a value of 20% to 30% of an average value of acoustic signals generated in the melting process of scrap iron injected into the electric furnace.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 지향성 마이크로폰을 사용하여 검출한 전기로 내부의 음향 신호로부터 전기로마다 고유한 주파수 대역을 선정하고, 선정된 주파수 대역의 음향 신호를 슬래그 폼의 모니터링을 위한 신호로 사용함으로써, 별도의 냉각 수단 없이도 고온의 환경하에서 정밀하고 안전하게 슬래그 폼을 모니터링할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, a frequency band unique to each electric furnace is selected from the acoustic signals in the electric furnace detected using the directional microphone, and the sound signals in the predetermined frequency band are used as signals for monitoring the slag form , It is possible to precisely and safely monitor the slag foam under a high temperature environment without any separate cooling means.

도 1은 전기로 조업을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 폼의 모니터링을 위한 음향 신호의 측정 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 선정된 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호를 모니터링한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 폼의 모니터링을 위한 음향 신호의 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a view for explaining an electric furnace operation.
2 is a configuration diagram of an apparatus for measuring acoustic signals for monitoring a slag foam according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a process of selecting an operation frequency band specific to an electric furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an acoustic signal of a predetermined operation frequency band according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of measuring an acoustic signal for monitoring a slag foam according to an 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 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 폼의 모니터링을 위한 음향 신호의 측정 장치의 구성도이다. 한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 선정된 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호를 도시한 도면이다.2 is a configuration diagram of an apparatus for measuring acoustic signals for monitoring a slag foam according to an embodiment of the present invention. 3 is a view for explaining a process of selecting a frequency band unique to an electric furnace according to an embodiment of the present invention. Band acoustic signal.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 폼의 모니터링을 위한 음향 신호의 측정 장치를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, an apparatus for measuring an acoustic signal for monitoring a slag foam according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 음향 신호의 측정 장치는, 마이크로폰(210), 증폭부(220), A/D 변환부(230), 주파수 영역 변환부(240), 주파수 대역 선정부(250) 및 필터부(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
2, the acoustic signal measuring apparatus includes a microphone 210, an amplifying unit 220, an A / D converting unit 230, a frequency domain converting unit 240, a frequency band selecting unit 250, And a filter unit 260.

구체적으로, 마이크로폰(210)은, 전기로(20) 내부에서 발생되는 음향 신호를 실시간으로 검출할 수 있다. 검출된 음향 신호는 증폭부(220)로 전달될 수 있다. 상술한 마이크로폰(210)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 전기로(20) 외부에 설치될 수 있으며, 특정 방향에서 들려오는 각도의 소리만 선택적으로 검출할 수 있도록 만든 지향성 마이크로폰을 포함할 수 있다.
Specifically, the microphone 210 can detect sound signals generated in the electric furnace 20 in real time. The detected sound signal may be transmitted to the amplifying unit 220. 2, the microphone 210 may include a directional microphone that can be installed outside the electric furnace 20 and selectively detect sound only at an angle that is heard in a specific direction have.

한편, 증폭부(220)는, 마이크로폰(210)에서 전달된 음향 신호를 소정의 증폭율로 증폭하며, 증폭된 음향 신호는 A/D 변환부(230)는 거쳐 디지털 신호로 변환된 후 주파수 영역 변환부(240)로 전달될 수 있다.
The amplification unit 220 amplifies the sound signal transmitted from the microphone 210 at a predetermined amplification rate. The amplified sound signal is converted into a digital signal through the A / D conversion unit 230, To the conversion unit 240.

주파수 영역 변환부(240)는, A/D 변환부(230)에서 전달된 전기로(20)의 내부의 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환할 수 있으며, 변환된 주파수 영역의 음향 신호는 주파수 대역 선정부(250) 및 필터부(260)로 전달될 수 있다. 지나친 고주파에서는 실효성이 없다는 점에서, 마이크로폰(210)에서 검출한 음향 신호 중 1Hz에서 50KHz 사이의 주파수 영역에 대해서만 변환이 이루어질 수 있다. 여기서, 주파수 영역 변환부(240)는 고속 푸리에 변환기(Fast Fourier Transformer)일 수 있다.
The frequency domain converting unit 240 may convert the acoustic signal inside the electric furnace 20 transmitted from the A / D converting unit 230 into an acoustic signal in the frequency domain, and the acoustic signal in the converted frequency domain The frequency band selection unit 250, and the filter unit 260, respectively. The conversion can be performed only in the frequency range of 1 Hz to 50 KHz among the acoustic signals detected by the microphone 210 since it is not effective at an excessively high frequency. Here, the frequency domain transformer 240 may be a fast Fourier transformer.

한편, 주파수 대역 선정부(250)는, 주파수 영역 변환부(240)로부터 전달받은 주파수 영역의 음향 신호로부터 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정할 수 있다.
On the other hand, the frequency band selection unit 250 can select a frequency band unique to the electric furnace from the frequency domain signal transmitted from the frequency domain conversion unit 240.

전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 이유는 하기와 같다. The reasons for selecting the operating frequency band specific to the electric furnace are as follows.

마이크로폰(210)에서 검출한 전기로 내부의 음향 신호를 주파수 영역으로 변환하게 되면, 주파수 영역의 음향 신호에는 슬래그 폼을 모니터링하기 위한 유효한 음향 신호 외에도 다양한 노이즈가 포함될 수 있다. 특히, 전기로의 내부에 투입되는 철 소재의 종류, 철 소재의 쌓여있는 형상, 철 소재의 부식 정도 등에 따라 전기로 고유의 조업 주파수가 달라질 수 있다.
If the acoustic signal inside the electric furnace detected by the microphone 210 is converted into the frequency domain, various noise may be included in the acoustic signal in the frequency domain in addition to the effective acoustic signal for monitoring the slag form. In particular, the operating frequency inherent in the electric furnace may vary depending on the type of iron material to be charged into the electric furnace, the shape of the iron material, and the degree of corrosion of the iron material.

따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전기로의 내부에 철이 투입되면, 조업 개시 후 5분 내지 10분 동안 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하고, 이후 슬래그 포밍 과정(도 4의 403 참조)에서는 마이크로폰(210)에서 검출한 음향 신호 중 위에서 선정된 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호만을 이용(즉, 다양한 노이즈 신호를 제거)하여 슬래그 폼을 모니터링할 수 있다.
Therefore, according to one embodiment of the present invention, when the iron is charged into the electric furnace, the operation frequency band inherent to the electric furnace is selected for 5 minutes to 10 minutes after the start of operation, and then the slag forming process (see 403 in FIG. 4) It is possible to monitor the slag form by using only the sound signal of the specific operating frequency band selected from among the sound signals detected by the microphone 210 (that is, by removing various noise signals).

이러한 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 과정을 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
The process of selecting the operating frequency band specific to the electric furnace will be described in detail with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 과정을 설명하기 위한 도면으로, 마이크로폰(210)에서 실시간으로 검출한 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 실시간으로 변환한 후, 그 크기를 조업 시간(t)에 따라 도시한 것이다. 비록, 도 3에는 일 실시 형태로 1200Hz까지의 주파수 대역에 대해서만 도시되어 있으나, 상술한 바와 같이, 그 상한은 일 실시 형태로 50KHz일 수 있다.
FIG. 3 is a diagram for explaining a process of selecting an operating frequency band specific to an electric furnace according to an embodiment of the present invention. The sound signal detected in real time by the microphone 210 is converted into an acoustic signal in a frequency domain in real time , And the size thereof is shown according to the operating time (t). Although shown in FIG. 3 only in the frequency band up to 1200 Hz in one embodiment, as described above, the upper limit may be 50 KHz in one embodiment.

도 3에서 도시된 바와 같이, 특정 주파수 대역(600Hz)에서 음향 신호의 크기를 보면, 조업 시간(t)이 경과함에 따라 그 크기는 도면부호 301, 302,303, 304, 305와 같이 변하게 된다. 즉, 특정 시간(t1) 까지는 음향 신호의 크기가 일정한 임계값(310) 이상으로 유지되며, 이후에는 일정한 임계값(310) 미만으로 떨어지게 된다. 이는 슬래그 폼이 형성됨에 따라 전극봉(10)에 공급되는 전력이 줄어들며 아크가 안정화됨에 따라 전기로 내부의 음향 신호가 점차 낮아지기 때문이다.
As shown in FIG. 3, the magnitude of the acoustic signal varies in the specific frequency band (600 Hz) as the operating time t elapses, such as 301, 302, 303, 304, and 305. That is, until the specific time t1, the magnitude of the acoustic signal is maintained at a predetermined threshold value 310 or more, and then falls below a predetermined threshold value 310. [ This is because the electric power supplied to the electrode rod 10 is reduced as the slag foam is formed and the acoustic signal inside the electric furnace gradually decreases as the arc is stabilized.

따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값(310) 이상인 주파수 이상이거나 또는 전기로 고유의 조업 주파수 대역은 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 시간이 미리 설정된 임계 시간(t1) 이상인 주파수를 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정할 수 있다.
Therefore, according to an embodiment of the present invention, the frequency of the acoustic signal converted into the frequency domain is equal to or greater than a frequency that is equal to or greater than a preset threshold value 310, Can be selected as the operating frequency band inherent to the electric furnace.

여기서, 미리 설정된 임계값(310)은, 고철의 용융 과정(도 5의 402 참조)에서 발생되는 음향 신호의 평균값의 20% 내지 30%의 값일 수 있으며, 미리 설정된 시간은 수분 정도일 수 있다. 상술한 미리 설정된 임계값(310) 및 미리 설정된 시간의 구체적인 값은 일 실시 형태에 불과하며, 당업자의 필요에 따라 다양한 값으로 변형 실시될 수 있음은 물론이다.
Here, the preset threshold value 310 may be a value of 20% to 30% of the average value of the acoustic signals generated in the melting process of the scrap iron (see 402 in FIG. 5), and the predetermined time may be several minutes. It is a matter of course that the predetermined threshold value 310 and the specific value of the predetermined time are only one embodiment, and may be modified into various values according to the needs of those skilled in the art.

상술한 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 선정은 전기로 조업이 개시된 후 5분 내지 10분 동안 이루어질 수 있다. 이러한 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 선정은 조업이 개시된 후 전기로 조업이 개시된 후 5분 내지 10분 동안의 음향 신호에 기초하여 한번 수행되며, 이후 슬래그 포밍 과정(도 4의 403 참조)에서는 위에서 선정된 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호를 사용하여 슬래그 폼을 모니터링할 수 있다.
The above-mentioned selection of the operating frequency band specific to the electric furnace can be performed for 5 to 10 minutes after the electric furnace operation is started. The selection of the operating frequency band specific to the electric furnace is performed once based on the acoustic signal for 5 to 10 minutes after the start of the electric furnace operation after the start of operation and then in the slag forming process (see 403 in FIG. 4) The slug form can be monitored using acoustic signals in the operating frequency band specific to the selected electric furnace.

마지막으로, 필터부(260)는, 주파수 영역으로 변환된 음향 신호를 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 필터링할 수 있다. 즉, 주파수 영역 변환부(240)로부터 전달받은 주파수 영역으로 변환된 음향 신호를 전기로 고유의 조업 주파수 대역(예컨대 도 3에서는 600Hz의 주파수 대역)의 음향 신호만을 통과시키도록 필터링할 수 있다. 상술한 필터부(260)에 의해 필터링된 음향 신호는, 이후 슬래그 폼을 모니터링하는데 사용될 수 있다.
Finally, the filter unit 260 can filter the sound signal converted into the frequency domain into the operating frequency band inherent to the electric furnace. That is, the acoustic signal converted into the frequency domain transmitted from the frequency domain converter 240 can be filtered so as to pass only the acoustic signal in the operating frequency band (for example, the frequency band of 600 Hz in Fig. 3) inherent in the electric furnace. The acoustic signal filtered by the filter unit 260 described above can then be used to monitor the slag form.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 선정된 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호를 모니터링한 도면이다. 마이크로폰(210)에서 실시간으로 검출한 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환한 후, 필터부(260)에서 특정 주파수 대역(즉, 전기로 고유의 조업 주파수 대역)의 음향 신호만을 통과시키도록 필터링한 것으로, 음향 신호의 크기를 조업 시간(t)에 따라 도시한 것이다.
Meanwhile, FIG. 4 is a diagram for monitoring an acoustic signal of a predetermined operation frequency band according to an embodiment of the present invention. After the acoustic signal detected in real time by the microphone 210 is converted into an acoustic signal in the frequency domain, the acoustic signal in the frequency domain is filtered by the filter unit 260 to pass only acoustic signals in a specific frequency band , And shows the magnitude of the acoustic signal according to the operating time (t).

도 4에 도시된 바와 같이, 조업 초기(410) 및 용융 과정(402)의 음향 신호는 슬래그 포밍 과정(403)의 음향 신호에 비해 상대적으로 큼을 알 수 있으며, 이는 슬래그 폼이 형성됨에 따라 전극봉(10)에 공급되는 전력이 줄어들며 아크가 안정화됨에 따라 전기로 내부의 음향 신호가 점차 낮아지기 때문이다.
As shown in FIG. 4, the acoustic signals of the initial operation 410 and the melting process 402 are relatively large as compared with the acoustic signals of the slag forming process 403. As the slag foam is formed, 10) and the arc is stabilized, the acoustic signal inside the electric furnace gradually decreases.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 지향성 마이크로폰을 사용하여 검출한 전기로 내부의 음향 신호로부터 전기로마다 고유한 주파수 대역을 선정하고, 선정된 주파수 대역의 음향 신호를 슬래그 폼의 모니터링을 위한 신호로 사용함으로써, 별도의 냉각 수단 없이도 고온의 환경하에서 정밀하고 안전하게 슬래그 폼을 모니터링할 수 있다.
As described above, according to one embodiment of the present invention, a frequency band unique to each electric furnace is selected from the acoustic signals in the electric furnace detected using the directional microphone, and the sound signals in the selected frequency band are monitored by slag form monitoring It is possible to precisely and safely monitor the slag foam under a high temperature environment without any additional cooling means.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 슬래그 폼의 모니터링을 위한 음향 신호의 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
5 is a flowchart illustrating a method of measuring an acoustic signal for monitoring a slag foam according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 슬래그 폼의 모니터링을 위한 음향 신호의 측정 방법을 상세하게 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 2 내지 도 4와 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, a method of measuring an acoustic signal for monitoring a slag foam according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. However, for the sake of simplicity of the present invention, the description of the overlapping portions with reference to Figs. 2 to 4 will be omitted.

우선, 마이크로폰(210)은, 전기로(20) 내부에서 발생되는 음향 신호를 실시간으로 검출할 수 있다(S501). 검출된 음향 신호는 증폭부(220)로 전달될 수 있다. 상술한 마이크로폰(210)은, 전기로(20) 외부에 설치될 수 있으며, 특정 방향에서 들려오는 각도의 소리만 선택적으로 검출할 수 있도록 만든 지향성 마이크로폰을 포함할 수 있음은 상술한 바와 같다.
First, the microphone 210 can detect an acoustic signal generated in the electric furnace 20 in real time (S501). The detected sound signal may be transmitted to the amplifying unit 220. The above-described microphone 210 may be installed outside the electric furnace 20, and may include a directional microphone that can selectively detect only the sound of a certain angle.

다음, 주파수 영역 변환부(240)는, A/D 변환부(230)에서 전달된 전기로(20)의 내부의 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환할 수 있다(S502). 변환된 주파수 영역의 음향 신호는 주파수 대역 선정부(250) 및 필터부(260)로 전달될 수 있다. 지나친 고주파에서는 실효성이 없다는 점에서, 마이크로폰(210)에서 검출한 음향 신호 중 1Hz에서 50KHz 사이의 주파수 영역에 대해서만 변환이 이루어질 수 있음은 상술한 바와 같다.
Next, the frequency domain transformer 240 transforms the acoustic signal inside the electric furnace 20 transmitted from the A / D converter 230 into a frequency domain acoustic signal (S502). The converted sound signal in the frequency domain can be transmitted to the frequency band selection unit 250 and the filter unit 260. As described above, it is possible to convert only the frequency range of 1 Hz to 50 KHz among the acoustic signals detected by the microphone 210, since it is not effective at an excessively high frequency.

마지막으로, 주파수 대역 선정부(250)는, 주파수 영역 변환부(240)로부터 전달받은 주파수 영역의 음향 신호로부터 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정할 수 있다(S503). 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 이유는 상술한 바와 같으며, 슬래그 포밍 과정(도 4의 403 참조)에서는 상술한 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호에 기초하여 슬래그 폼을 모니터링할 수 있다.
Finally, the frequency band selection unit 250 can select a frequency band unique to the electric furnace from the frequency domain signal transmitted from the frequency domain conversion unit 240 (S503). The reason for selecting the operating frequency band specific to the electric furnace is as described above. In the slag forming process (see 403 in FIG. 4), the slag form can be monitored based on the acoustic signal of the operating frequency band specific to the electric furnace have.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 지향성 마이크로폰을 사용하여 검출한 전기로 내부의 음향 신호로부터 전기로마다 고유한 주파수 대역을 선정하고, 선정된 주파수 대역의 음향 신호를 슬래그 폼의 모니터링을 위한 신호로 사용함으로써, 별도의 냉각 수단 없이도 고온의 환경하에서 정밀하고 안전하게 슬래그 폼을 모니터링할 수 있다.
As described above, according to one embodiment of the present invention, a frequency band unique to each electric furnace is selected from the acoustic signals in the electric furnace detected using the directional microphone, and the sound signals in the selected frequency band are monitored by slag form monitoring It is possible to precisely and safely monitor the slag foam under a high temperature environment without any additional cooling means.

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 to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be self-evident.

10: 전극봉 20: 전기로
210: 마이크로폰 220: 증폭부
230: A/D 변환부 240: 주파수 영역 변환부
250: 주파수 대역 선정부 260: 필터부
S: 슬래그층 M: 용탕
401: 조업 초기 402: 용융 과정
403: 슬래그 포밍 과정10: Electrode 20: Electric furnace
210: microphone 220:
230: A / D conversion section 240: Frequency domain conversion section
250: frequency band selection unit 260: filter unit
S: slag layer M: molten metal
401: Initial operation 402: Melting process
403: slag forming process

Claims (15)

전기로 내부에서 발생되는 음향 신호를 실시간으로 검출하는 마이크로폰;
상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환하는 주파수 영역 변환부; 및
상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호로부터 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 주파수 대역 선정부를 포함하며,
상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호는, 상기 전기로의 조업시 발생되는 슬래그 폼을 모니터링하기 위한 신호로 사용되는 음향 신호의 측정 장치.
A microphone for detecting an acoustic signal generated in the electric furnace in real time;
A frequency domain transformer for converting an acoustic signal detected in real time through the microphone into an acoustic signal in a frequency domain; And
And a frequency band selecting unit for selecting a frequency band specific to the electric furnace from the acoustic signal converted into the frequency domain,
Wherein the acoustic signal of the operating frequency band specific to the electric furnace is used as a signal for monitoring a slag foam generated when operating the electric furnace.
제1항에 있어서,
상기 주파수 대역 선정부는,
상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 주파수를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정하는 음향 신호의 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the frequency band selection unit comprises:
And a frequency of the sound signal converted into the frequency domain is greater than or equal to a preset threshold value, as a frequency band unique to the electric furnace.
제1항에 있어서,
상기 주파수 대역 선정부는,
상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 시간이 미리 설정된 임계 시간 이상인 주파수를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정하는 음향 신호의 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the frequency band selection unit comprises:
And a frequency in which the size of the sound signal converted into the frequency domain is equal to or greater than a predetermined threshold value is equal to or greater than a predetermined threshold time is selected as a frequency band unique to the electric furnace.
제1항에 있어서,
상기 음향 신호의 측정 장치는,
상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 필터링하는 필터부를 더 포함하는 음향 신호의 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the acoustic signal measuring device comprises:
And a filter unit for filtering the sound signal converted into the frequency domain into a frequency band specific to the electric furnace.
제1항에 있어서,
상기 마이크로폰은,
상기 전기로의 외부에 설치되는 지향성 마이크로폰을 포함하는 음향 신호의 측정 장치.
The method according to claim 1,
The microphone includes:
And a directional microphone provided outside the electric furnace.
제1항에 있어서,
상기 주파수 영역 변환부는,
상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 1Hz 내지 50KHz 사이의 주파수 영역의 음향 신호로 변환하는 음향 신호의 측정 장치.
The method according to claim 1,
The frequency-
And converting the acoustic signal detected in real time through the microphone into an acoustic signal in a frequency range between 1 Hz and 50 KHz.
제1항에 있어서,
상기 음향 신호의 추출 장치는,
상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함하는 음향 신호의 측정 장치.
The method according to claim 1,
The apparatus for extracting acoustic signals includes:
And an amplifier for amplifying an acoustic signal detected in real time through the microphone.
제7항에 있어서,
상기 음향 신호의 추출 장치는,
상기 증폭부에서 증폭된 음향 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그-디지털 변환부를 더 포함하는 음향 신호의 측정 장치.
8. The method of claim 7,
The apparatus for extracting acoustic signals includes:
And an analog-to-digital converting unit converting the acoustic signal amplified by the amplifying unit into a digital signal.
제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미리 설정된 임계값은,
상기 전기로에 투입된 고철의 용융 과정에서 발생되는 음향 신호의 평균값의 20% 내지 30%의 값을 포함하는 음향 신호의 측정 장치.
4. The method according to any one of claims 2 and 3,
The predetermined threshold may be set to a predetermined value,
And a value of 20% to 30% of an average value of acoustic signals generated in the melting process of the scrap iron injected into the electric furnace.
마이크로폰에서, 전기로 내부에서 발생되는 음향 신호를 실시간으로 검출하는 제1 단계;
주파수 영역 변환부에서, 상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환하는 제2 단계; 및
주파수 대역 선정부에서, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호로부터 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역을 선정하는 제3 단계를 포함하며,
상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역의 음향 신호는, 상기 전기로의 조업시 발생되는 슬래그 폼을 모니터링하기 위한 신호로 사용되는 음향 신호의 측정 방법.
A first step of detecting, in real time, an acoustic signal generated in the electric furnace in a microphone;
A second step of converting an acoustic signal detected in real time through the microphone into a frequency domain acoustic signal in a frequency domain transforming unit; And
And a third step of selecting, in the frequency band selecting unit, a frequency band unique to the electric furnace from the acoustic signal converted into the frequency domain,
Wherein the acoustic signal of the operating frequency band specific to the electric furnace is used as a signal for monitoring the slag foam generated when operating the electric furnace.
제10항에 있어서,
상기 제3 단계는,
상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 주파수를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정하는 단계를 더 포함하는 음향 신호의 측정 방법.
11. The method of claim 10,
In the third step,
Further comprising the step of selecting, as a frequency band unique to the electric furnace, a frequency whose amplitude of the sound signal converted into the frequency domain is equal to or greater than a predetermined threshold value.
제10항에 있어서,
상기 제3 단계는,
상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호의 크기가 미리 설정된 임계값 이상인 시간이 미리 설정된 임계 시간 이상인 주파수를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 선정하는 단계를 더 포함하는 음향 신호의 측정 방법.
11. The method of claim 10,
In the third step,
Further comprising the step of selecting, as a frequency band unique to the electric furnace, a frequency at which a time when the size of the sound signal converted into the frequency domain exceeds a predetermined threshold value is equal to or greater than a predetermined threshold time.
제10항에 있어서,
상기 음향 신호의 측정 방법은,
필터부에서, 상기 주파수 영역으로 변환된 음향 신호를 상기 전기로 고유의 조업 주파수 대역으로 필터링하는 단계를 더 포함하는 음향 신호의 측정 방법.
11. The method of claim 10,
The method of measuring acoustic signals includes:
And filtering the acoustic signal converted into the frequency domain to a frequency band specific to the electric furnace in the filter unit.
제10항에 있어서,
상기 제2 단계는,
상기 마이크로폰을 통해 실시간으로 검출되는 음향 신호를 1Hz 내지 50KHz 사이의 주파수 영역의 음향 신호로 변환하는 단계를 포함하는 음향 신호의 측정 방법.
11. The method of claim 10,
The second step comprises:
And converting the acoustic signal detected in real time through the microphone into an acoustic signal in a frequency range between 1 Hz and 50 KHz.
제11항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미리 설정된 임계값은,
상기 전기로에 투입된 고철의 용융 과정에서 발생되는 음향 신호의 평균값의 20% 내지 30%의 값을 포함하는 음향 신호의 측정 장치.The method according to any one of claims 11 to 12,
The predetermined threshold may be set to a predetermined value,
And a value of 20% to 30% of an average value of acoustic signals generated in the melting process of the scrap iron injected into the electric furnace.
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