KR100388245B1

KR100388245B1 - 직화식 점화로의 화염제어에 의한 소결광 제조방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100388245B1
Application number: KR10-1999-0045994A
Authority: KR
Inventors: 김재왕; 김덕배; 김석기
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2003-06-19
Also published as: KR20010038123A

Abstract

본 발명은 DL(Dwight Lloyd)식 소결기에 의한 소결광 제조에 관한 것으로서, 그 목적은 직화식 점화로의 화염을 제어함으로써 점화로 내부에 부착광이 생성되는 것을 방지하고 연소 효율을 극대화시켜 연료 소모를 절감할 수 있는 직화식 점화로의 화염 제어에 의한 소결광 제조방법 및 이를 실시하기 위한 소결장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소결원료를 소성하기 위한 소결대차(11)와, 소결원료를 착화하기 위한 직화식 버너(23)가 구비된 점화로(23)와, 소결대차(11)의 하부로부터 대기를 흡입하도록 설치된 제1 및 제2 흡입관(37,38)을 구비한 소결장치에 있어서, 직화식 버너(23)의 화염을 소결 표층부(22)의 일정 방향으로 유도하도록 점화로(21) 양측면에 설치되어 점화로 내부로 흡입되는 대기를 제어하기 위한 제어막(26a,26b)과; 소결대차(11) 하부의 제1 및 제2 흡입관(37,38)에 각각 설치되어 흡입관 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(39a,39b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 직화식 점화로를 구비한 소결장치에 대한 것이다.

또한, 본 발명은 급광측 및 배광측 제어막(26a, 26b)을 제어하여 소결대차(11) 위에 설치된 직화식 점화로(21) 내부의 압력을 -3∼-5㎜Aq로 유지하고, 제1흡입관(37)의 압력을 제2흡입관(38)의 압력 보다 -10∼-15㎜Aq 높게 조절하여 흡입되는 대기가 흡입관으로 흡입되면서 상부의 버너 화염을 소결 표층부에 넓게 분포하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 직화식 점화로의 화염 제어에 의한 소결광 제조방법을 제공한다.

Description

직화식 점화로의 화염제어에 의한 소결광 제조방법 및 그 장치{MANUFACTURING METHOD OF SINTERED ORE THROUGH CONTROLLING THE FLAME OF DIRECT TYPE IGNITING BURNER AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 DL(Dwight Lloyd)식 소결기에 의한 소결광 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직화식 점화로의 화염을 제어함으로써 점화로 내부에 부착광이 생성되는 것을 방지하고 연소 효율을 극대화시켜 연료 소모를 절감할 수 있는 직화식 점화로의 화염 제어에 의한 소결광 제조방법 및 이를 실시하기 위한 소결장치에 관한 것이다.

DL(Dwight Lloyd)식 소결기로 소결광을 제조하는 방식은 분철광석, 밀 스케일 및 각종 더스트류와 부원료로서 석회석, 사문암, 반광 등을 사용하고 연, 원료로서 분코크스, 무연탄 등이 이용되고 있다.

이러한 원료는 도 1 도시와 같이, 저장호퍼(3)에서 배출 이송되어 드럼믹서(4)에서 일정량의 수분을 첨가하여 조립후, 소결기 상부의 저장호퍼(6)에 장입되고 드럼 피더(7)에 의해 소결대차(11)에 장입하여 소결 조업이 이루어진다.

즉, 소결대차(11)에 적재된 소결원료는 소결기의 진행에 따라 점화로(21)에서 1200℃ 이상의 고온의 가스에 의해 소결 표층부(22)의 점화가 이루어지고 소결기 대차 하부에서 강하게 흡인하는 배풍기(Main Blower)(12)에 의해 흡입된 대기중의 공기가 소결층 상부에서 하부로 통과하면서 소결광의 소성이 진행된다.

소성 시간은 통상 30분 내지 40분 정도로 소결광 제조시 지향하는 최적의 소결광 제조방법은 소결광의 품질을 유지하고 생산량과 회수율을 최대로 확보하며, 연료 원단위와 점화연료 원단위를 최소로 하는 측면에서 결정된다.

현재 소결 조업에서 소결광의 품질을 유지하기 위하여 첨가하는 것은 코크스와 무연탄이며, 점화가스로는 COG(Cokes Oven Gas) 가스를 투입하고 있는데, 상기 연료와 가스의 가격이 고가이므로 연료의 배합 비율과 가스의 투입량을 줄여 점화로의 온도를 낮게 하는 것이 최상의 조업방법이나, 생산량의 저하와 소결광의 품질 악화에 따른 회수율 저하로 품질 규격 미달의 문제가 발생한다.

한편, 종래 소결광 제조시는 도 2 도시와 같이, 점화로 상부의 직화식 버너(23)에 에어와 COG를 일정한 비율로 공급하여 착화시켜 소결 표층부(22)의 착화가 이루어지고 소결기 대차(11)의 진행과 하부에서 흡입관(37,38)을 통해 흡입하는 배풍기(12)의 흡입 압력에 의해 상부에서 하부로 소결원료의 연소가 이루어지면서 소결이 진행되는데, 직화식 버너(23)에서 취입되는 강한 화염에 의해 소결 표층부(22)의 소결광과 슬라그가 비산하여 점화로(21)의 내부 벽측에 부착물(24)이 생성되어 소결기의 고장을 유발하거나 소결기를 정지시킴으로써 설비 가동율을 저하시켰다.

그리고, 점화로(21)의 전단(25a)(이하 '급광측'으로 표기함)과 점화로 후단(25b)(이하 '배광측'이라 표기함)의 소결기와의 틈새로 다량의 대기가 흡입되어 연소 효율을 저하시키는 문제가 발생하여 점화로(21)와 소결기 사이의 틈새를 밀폐하였으나 점화로의 착화 상태 불량과 잦은 소화 작용에 의해 소결광의 품질 악화를 초래하였다.

또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 점화로(21) 내부에 냉풍을 투입시켜 직화식 버너(23)의 화염을 소결 표층부(22)에 넓게 분포하도록 유도하였으나 점화로 내부 온도가 1200℃ 이상으로 냉풍 투입 파이프의 잦은 용손과 다량의 에어 취입에 의한 원가 상승을 초래하는 문제가 존재하였다.

그리고 일본 특개소 57-24682호와 대한민국 특허 제 118997호에서는 원료를 공급하는 급광측과 점화로 사이에 열풍 공급장치를 설치하여 소결 표층부를 사전에 예열시킴으로써 점화로 효율을 향상시키고 생산량을 향상시키는 기술을 개시하고 있다.

그러나 상기 종래 기술에서는 강한 화염의 불길에 의해 점화로 내부에서 생성되는 부착물이 더욱 증가하고 배합 원료의 점결성 저하로 소결 성품의 회수율이 크게 저하하는 문제가 존재하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 직화식 점화로의 화염을 제어함으로써 점화로 내부에 부착광이 생성되는 것을 방지하고 연소 효율을 극대화시켜 연료 소모를 절감할 수 있는 점화로의 화염 제어에 의한 소결광 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 내부에 부착광이 생성되는 것을 방지하고 연소 효율을 극대화시킬 수 있는 직화식 점화로를 구비한 소결장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 소결광 제조공정을 도시한 도면,

도 2는 종래의 소결공정에서 직화식 버너에 의한 착화를 보이기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 소결 방법을 실시하기 위한 소결장치를 도시한 도면,

도 4a, 도 4b는 본 발명을 구성하는 점화로에 구비되는 제어막 구동부를 도시한 도면,

도 5a는 점화로 내부 압력과 소결 표층부의 표면온도의 관계를 나타내는 그래프도,

도 5b는 배광측 제어막의 개폐시 제1 및 제2 흡입관의 압력차와 COG 원단위의 관계를 나타내는 그래프도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4:드럼믹서 6:저장호퍼 7:드럼피더

11:소결대차 12:배풍기 21:점화로

22:소결 표층부 23:직화식 버너 24:부착물

26:제어막 27:아암 29:실린더

30:고정기구 37,38:흡입관 39:압력제어밸브

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 소결원료를 소성하기 위한 소결대차와, 소결원료를 착화하기 위한 직화식 버너가 구비된 점화로와, 소결대차의 하부로부터 대기를 흡입하도록 설치된 제1 및 제2 흡입관을 구비한 소결장치에 있어서,직화식 버너의 화염이 소결 표층부와 소정 방향으로 유도되도록 점화로 양측면에 설치되어 점화로 내부로 흡입되는 대기를 제어하기 위한 제어막과; 소결대차 하부의 제1 및 제2 흡입관에 각각 설치되어 흡입관 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 직화식 점화로를 구비한 소결장치를 제공한다.

또한 본 발명에서는 급광측 및 배광측 제어막을 제어하여 소결대차 위에 설치된 직화식 점화로 내부의 압력을 -3∼-5㎜Aq로 유지하고, 제1흡입관의 압력을 제2흡입관의 압력 보다 -10∼-15㎜Aq 높게 제어하여 흡입되는 대기가 흡입관으로 흡입되면서 상부의 버너 화염을 소결 표층부에 넓게 분포하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 직화식 점화로의 화염 제어에 의한 소결광 제조방법을 제공한다.

이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명에서는 에어 공급관(23a)과 가스 공급관(23b)이 구비된 직화식 버너(23)가 설치된 점화로(21)의 양단부 측면에 점화로(21) 내부에서 버너(23)에 의해 발생된 화염(25)의 방향을 120도 방향으로 유도하기 위해 점화로(21)의 양측판과 소결기(11)와의 틈새를 통해 흡입되는 대기 공기를 제어할 수 있도록 제어막(26)을 각각 설치한다.

이 제어막(26)은 도 4a, 도 4b 도시와 같이, 점화로(21)의 측판과소결기(11)와의 틈새로 흡입되는 대기를 차단할 수 있도록 판재나 부직포와 같은 섬유재로 제조될 수 있는데, 상단부에서 점화로(21)의 측판에 장착된 한쌍의 고정기구(30a,30b)에 회동가능하도록 힌지결합되며, 중간부 중앙 근처 소정 부위에는 실린더(29)의 신축에 따라 아암(27)의 단부에 고정기구를 장착하여 고정한다.

그리고 실린더(29)는 점화로(21)의 측판에서 고정기구(30) 상부에 장착되며, 실린더(29)의 로드 단부와 아암(27)의 단부는 연결축(28)을 통해 회동가능하게 결합된다.

한편, 본 발명에서 점화로(21)가 장착된 소결기(11)의 하부에 설치된 배가스 흡입관(37,38)에는 대기 제어막(26)의 개폐와 연동하여 제1 및 제2 흡입관(37,38)에 부여되는 압력을 제어하기 위한 압력제어밸브(39a,39b)가 장착되고 또한 압력계(40a,40b)를 설치하여 배가스 흡입관의 압력을 조절할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 구성의 직화식 점화로를 구비한 소결 장치를 통한 소결 방법을 설명하면 다음과 같다.

도시하지 않은 제어부에서 제어막(26)을 회동시키기 위한 실린더(29)에의 에어 공급을 조절하여 급광측 제어막(26a)을 올리고 배광측 제어막(26b)을 내리면 급광측에서 흡입되는 대기에 의해 화염의 불꽃은 120도 방향으로 유도되어 소결 표층부(22)에서 90도에서 120도 방향으로 착화가 이루어진다.

이때, 화염의 끝부분은 배광측으로 발생되어 점화로 내부에서 부착물은 여전히 생성된다.

한편, 급광측 제어막(26a)을 내리고 배광측 제어막(26b)을 60도 정도 올리면화염의 방향이 급광측으로 향하고 소결 표층부(22)에서 120도 방향으로 착화가 이루어지나 화염 속도가 완만하여 소결 표층부(22)에서 하부 방향으로 열전달의 진행이 늦어 소결 성품의 회수율 저하를 초래하였다.

따라서, 본 발명에서는 소결 표층부(22) 착화시 120도 방향으로 착화가 이루어지고 화염 불꽃도 급광측으로 유도하면서 소성 속도도 빠르게 하부로 전달될 수 있도록 점화로(21) 하부의 흡입 압력을 제어막(26)의 개폐와 연계하여 제어하였다.

도 5a는 점화로(21) 내부 압력과 소결 표층부(22)의 표면온도의 관계를 나타내는 그래프도, 도 5b는 배광측 제어막(26b)의 개폐시 제1 및 제2 흡입관(37,38)의 압력차와 COG 원단위의 관계를 나타내는 그래프도인데, 점화로 내부 압력이 -3∼-5㎜Aq의 범위로 유지되면 표면 온도가 1000℃ 이상이 되며, 제1 흡입관(37)의 압력을 제2 흡입관(38)의 압력 보다 -10∼-15㎜Aq 정도 높게 유지하고 배광측 제어막(26b)을 60% 정도 개방시 최대로 COG 원단위가 절감됨을 알 수 있다.

따라서, 상기와 같은 실험 결과에 기초하여 본 발명에서는 점화로(21) 내부의 압력을 종래 대기압 대비 0∼-1㎜Aq로 유지하던 것을 -3∼-5㎜Aq로 높게 관리하고, 제1흡입관(37)의 압력을 제2흡입관(38)의 압력 보다 -10∼-15㎜Aq 높게 조절하여 배광측 제어막(26b)을 통해 흡입되는 대기가 제1 흡입관(37)으로 흡입되면서 상부의 버너 화염을 120도 방향으로 유도함과 동시에 강하게 하부로 흡입하여 소결층후에서 소성이 진행되도록 하였다.

이와 같은 소결광 제조공정을 순서적으로 설명하면, 본 발명에서는 우선, 소결기 대차(11)가 진행함에 따라 점화로(21) 하부의 제1 흡입관(37)에 설치된 압력조절밸브(39a)를 완전 개방하고, 제2 흡입관(38)에 설치된 압력조절밸브(39b)를 50% 정도 개방한다.

이어서, 실린더(29)를 작동시켜 배광측 제어막(26b)을 제어하여 점화로 내부 압력을 대기 압력에 대해 -3∼-5㎜Aq로 유지한다.

이후, 제1 흡입관(37)의 흡입 압력을 제2 흡입관(38)의 흡입 압력 보다 -10∼-15㎜Aq 높게 유지한다.

상기 설명한 바와 같은 제1 및 제2 흡입관(37,38)의 흡입 압력 제어는 운전자가 압력조절밸브(39a,39b)에 대해 입력한 값에 의해 자동으로 제어될 수 있도록 하였으며, 대기 흡입 제어막(26a,26b)은 도시 없는 제어부의 제어에 의해 실린더(29)에 공압을 제어공급함으로써 이루어지며, 설비 정지시 자동으로 제어막이 닫혀 소결광의 품질 악화를 방지하며, 흡입 압력이 ±30% 편차 발생시 제어막(26)의 개폐가 이루어지도록 하였다.

구 분	종래예	발명예	차 이
생산성(T/D/㎥)	32.0	32.5	0.5
부착광에 의한 설비 정지회수	5회/월	0	-5
COG원단위(M㎈/t)	12.0	9.0	-3
회수율(%)	80.5	81.3	+0.8

표 1은 본 발명의 소결장치를 사용하여 소결 조업을 실시한 결과를 종래 방법으로 소결 조업을 실시하여 얻은 결과치와 비교하여 나타낸 것이다.

상기 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면 장입된 소결 원료의표면층에 직화되던 버너의 화염을 소결기 대차 진행 방향과 반대 방향으로 유도시킴으로써 생산성이 향상됨과 동시에 부착광 생성이 없어 설비 정지도 없게 된다.

또한, 에너지를 절감할 수 있으며, 소결광 회수율을 향상시키고 품질도 향상시킬 수 있다.

Claims

소결원료를 소성하기 위한 소결대차(11)와, 소결원료를 착화하기 위한 직화식 버너(23)가 구비된 점화로(23)와, 소결대차(11)의 하부로부터 대기를 흡입하도록 설치된 제1 및 제2 흡입관(37,38)을 구비한 소결장치에 있어서,

직화식 버너(23)의 화염을 소결 표층부(22)의 소정 방향으로 유도하도록 점화로(21) 양측면에 설치되어 점화로 내부로 흡입되는 대기를 제어하기 위한 제어막(26a,26b)과;

소결대차(11) 하부의 제1 및 제2 흡입관(37,38)에 각각 설치되어 흡입관 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(39a,39b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 직화식 점화로를 구비한 소결장치.
급광측 및 배광측 제어막(26a, 26b)을 제어하여 소결대차(11) 위에 설치된 직화식 점화로(21) 내부의 압력을 -3∼-5㎜Aq로 유지하고, 제1흡입관(37)의 압력을 제2흡입관(38)의 압력 보다 -10∼-15㎜Aq 높게 조절하여 흡입되는 대기가 흡입관으로 흡입되면서 상부의 버너 화염을 소결 표층부에 넓게 분포하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 직화식 점화로의 화염 제어에 의한 소결광 제조방법.