KR100544434B1 - 소결원료장입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결원료를 장입하는 장치에 관한 것으로서, 소결원료의 편석 및 분산 장입효과와 조업대응능력을 증대시키고 드럼피더에서 장입슈트로 원료가 낙하되면서 입자의 운동방향이 바뀌는 최 상단 경사판에서부터 입자가 슈트를 이탈하여 소결기로 장입되는 과정에서 입자운동 방향을 보다 효과적으로 변경시킬 수 있는 소결원료장입장치을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 다수의 경사판을 포함하여 소결기에 소결원료를 장입하도록 구성되는 소결원료장입장치에 있어서,

최 하단 경사판의 경사각도가 독립적으로 제어가능하게 구성되는 슬릿슈트 또는 경사판 슈트로 이루어지거나 또는 / 그리고 최 상단 경사판이 롤 슈트로 이루어지는 소결원료장입장치를 그 요지로 한다.

소결원료, 장입, 슬릿슈트, 롤슈트, 수직속도, 수평속도

Description

소결원료장입장치{Charging Apparatus for Sinter Mix}

도 1은 통상적인 소결원료장입장치의 개략도

도 2는 종래의 소결원료장입장치들의 예시도

도 3은 본 발명이 바람직하게 적용될 수 있는 소결원료장입장치의 일례를 나타내는 개략도

도 4는 본 발명에 부합되는 소결원료장입장치의 바람직한 일례를 나타내는 개략도로서, (a)는 정면도를 나타내고, 그리고 (b)는 측면도를 나타냄.

도 5는 본 발명의 소결원료장입장치의 바람직한 다른 일례를 나타내는 개략도

도 6은 본 발명의 소결원료장입장치의 바람직한 또 다른 일례를 나타내는 개략도

도 7은 본 발명의 소결원료장입장치의 바람직한 또 다른 일례를 나타내는 개략도

도 8은 본 발명의 소결원료장입장치의 바람직한 또 다른 일례를 나타내는 개략도로서, (a)는 정면도를 나타내고, 그리고 (b)는 측면도를 나타냄.

도 9는 종래의 소결원료장입장치와 본 발명의 소결원료장입장치의 개략도로서,

(a) 및 (b)는 종래의 소결원료장입장치를 나타내고,

(c) 및 (d)는 본 발명의 소결원료장입장치를 나타냄.

도 10은 본 발명에 부합되는 소결원료장입장치의 제4 슬릿슈트를 나타내는 개략도

도 11은 본 발명의 소결원료장입장치에서의 원료흐름을 나타내는 개략도

도 12는 본 발명의 소결원료장입장치에서의 원료흐름 해석을 위한 모식도

도 13은 본 발명의 소결원료장입장치에서의 하부슈트각도변화에 따른 입자속도변화를 나타내는 그래프

도 14는 실시예에 사용된 본 발명의 소결원료장입장치의 일부상세도

도 15는 슈트의 수직위치와 입자낙하속도 및 낙하입자수평속도와의 관계를 나타낸 것으로서, (a)는 수직위치와 입자낙하속도와의 관계를 나타내고, (b)는 수직위치와 낙하입자수평속도와의 관계를 나타냄

도 16은 기존 장입슈트와 본 발명 장입슈트에 대한 생산성, 회수율 및 상온강도를 대비하여 나타낸 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

4... 드럼피더 6... 장입슈트 101... 제1단 경사판 102... 제2단 경사판

103... 제3단 경사판 104... 제4단 경사판 105... 힌지축

110... 제4단 슬릿슈트 120... 제1단 롤슈트 201... 진동기

202... 각도 조절장치 203... 슈트 경사판 208... 슬릿바

214... 스크래퍼

본 발명은 소결원료를 장입하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하방 흡인식 괴성화공정인 DL식 소결공정에 있어서 소결원료를 장입하는 장치에 관한 것이다.

하방 흡인식 괴성화공정인 DL식 소결공정에서는 유입되는 외부공기와 직접접촉되어 냉각되는 원료층 상부에서는 열량이 부족한 상태가 되는 반면에 하층부에서는 코크스 연소에 의해 승온된 고온 배가스의 열전달이 일어나 층내에 축열되는 현상이 있어 열량이 과입되는등 소결기 높이 방향으로 열량이 불균일 한 것이 특징이다.

이 결과 소결층 상부에서는 성품 강도 및 회수율이 취약해지고 하층부에서는 저온환원분화율(RDI)이 악화되는등 품질편차를 동반하는등의 문제점 뿐만 아니라 DL식 설비의 에너지 효율 저하의 근본적인 원인이 되고 있으며, 특히 대형소결기에서 이러한 경향이 심한 것으로 알려져 있다.

DL식 소결설비 특성에 따른 열량불균일 문제점을 효과적으로 개선하기 위한 수단으로서 장입슈트를 따라 흐르는 입자의 유동특성을 개선하여 소결기 상부에는 미분 원료, 하부에는 대립원료로 분급하여 장입하는 편석장입기술이 다방면에 걸쳐 개발되고 있다.

배합된 소결원료중에서 미분 쪽에는 연료인 코크스와 부원료가 편재되어 있어 이것이 상층부에 많을 경우 열량부족과 회수율 저하 현상을 효과적으로 만회할 수 있으며, 반면에 대립원료가 편재되어 있는 하층부에서는 열량과잉현상을 해소할 수 있어서 결과적으로 회수율과 품질편차등에 관련되는 소결성 문제 뿐만 아니라 에너지 이용율을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 코크스등 화석연료에 기인하는 SOx, NOx등 환경오염물질의 배출을 저감할 수 있으며, 혼석된 장입상태에 비하여 원료층내 통기성이 개선됨으로써 소결생산성 향 상등을 기대할 수 있다.

DL식 소결공정에서 소결원료를 편석장입하는 방법의 일례로는 도 1에 나타난 슬릿 와이어(슬릿바)슈트를 이용한 장입장치를 사용하는 방법을 들수 있다.

이 방법에서는 도 1에 나타난 바와 같이, 미분 철광석, 석회석등 부원료 및 연료인 미분 코크스를 배합한 소결원료(2)를 만들어 소결원료호퍼(1)에 장입하고 드럼형 피더(4)의 회전에 의하여 호퍼게이트(3)와 가이드판(5)를 거쳐 장입슈트(6)로 공급하고 다시 이것을 슬릿슈트(10)의 작용에 의해 바닥광(12)이 미리 깔려진 소결기 대차(14)에 공급하여 상부층에는 작은 입자, 하부층에는 큰 입자로 편석되도록 장입하고 있다.

이때 장입된 소결원료(11)의 높이는 전극봉(16)에 의하여 감지되어 드럼피더(4)의 속도를 자동제어함으로써 일정하게 맞추어 지는데, 표면은 컷-오프 플레이트(Cut-Off Plate)(17)에 의하여 고르게 유지된다.

그리고 장입된 소결원료(11)의 표면을 점화버너(18)로 착화시키고 흡입블로어에 의한 풍상(15)에서 하부로 흡입되는 공기에 의하여 소결원료내에 포함되어 있는 코크스가 연소되는등 소결반응을 진행시켜 소결광을 제조한다.

도 1에서 미설명부호 "7"은 힌지축을, "8"은 슈트 라이너를, "9"는 장입슈트 측벽을, "13"은 그레이트 바(grate bar)를, 그리고 부호 "19"는 보열로를 나타낸다.

소결공정에서의 편석장입은 DL식 소결기의 근본적인 문제인 원료층 상/하열량 불균일 현상을 억제할 수 있는 수단으로서 매우 중요하다.

여기서 편석이란 주로 입자의 크기 편석을 말하며 비중의 차이에 의한 코크스 및 부원료 함량, 화학성분 편석을 자연적으로 동반한다.

특히 장입과정중 입도편석이 일어나면 주로 작은 입자가 위치하는 상부층에 코크스 및 부원료의 함량이 높아져 열량부족현상이 해소되는 것 뿐만 아니라 용액생성 촉진에 기인하는 회수율 증대효과도 기대할 수 있다.

소결원료의 장입과정은 위치에너지가 높게 유지된 소결원료 호퍼(1)내 원료(2)를 드럼형 피더(4)와 장입슈트(6)을 통해 유효한 운동에너지를 갖는 입자의 운동으로 변환하여 소결기 대차(14)에 공급하는 과정 즉 에너지의 변환과정으로 설명할 수 있다.

이때 원료의 편석장입효과를 증진시키기 위해서는 장입슈트(6)끝에서 낙하 이탈되는 입자의 수평속도 성분을 크게 조정하는 것이 효과적이라고 알려져 있다.

여기서 장입슈트에서 이탈되는 입자의 수평방향 속도는 입자의 운동량 차이에 의한 분산을 나타내는 것으로 편석장입에 직접관련되며 수직방향 속도는 원료층에 가하는 압력을 나타내는 것으로 장입밀도와 관련되는 지수이다.

따라서 여러구조의 장입슈트에서 성능을 나타내는 대표지수는 슈트 이탈입자의 수평속도와 수직속도에 대한 수평속도비가 주로 사용된다.

소결원료 장입슈트에서 소결기내 원료입자의 수직편석을 강화하기 위해서는 슈트의 구조에 관계 없이 낙하되는 입자의 수평속도 성분을 빠르게 하는 것이 좋다는 것은 잘 알려진 사실이며, 특히 장입슈트의 수평경사각도를 낮게 하는 것이 좋은 방법이 되고 있으나, 이러한 상태에서는 슈트표면에서의 입자속도가 적어 정체현상의 발생이 쉬우며, 따라서 경사면 표면에 불규칙적으로 부착광이 대량 생산되는등 안정적 조업에 문제점이 많다.

최근에는 일반적으로 사용되는 도 1과 같은 슬릿와이어형 장입슈트에서는 소결원료에 포함되어 있는 6%전후의 수분을 포함하는 미분철광석의 부착이 쉬운 특성(부착성)때문에 장입슈트의 수평경사각도를 55도 이상으로 유지하여 장입슈트 표면에서의 원료입자의 부착을 방지할 수 있는 유동상태를 유지하려고 하는 것이 일반적이다.

그럼에도 불구하고 일반적으로 장입슈트(6)의 경사면 또는 슬릿슈트(10)에 불규칙한 부착원료의 발생에 의하여 장입되는 원료의 흐름이 방해되고 이것은 소결기 대차(14)의 폭방향으로 원료의 장입밀도의 변화를 초래하여 소결기내 반응상태를 불규칙하게 하는 가장 큰 원인이 된다.

가장 최근에 개발된 여러 유형의 장입슈트가 도 2에 나타나 있다.

도 2의 (a)에 나타나 있는 슈트는 직선형의 경사슈트 하부에 다수의 와이어 또는 바를 수평슬릿을 이루도록 다수 배치한 경우이나 상, 하부에 부착광의 발생이 심한 문제점에 의하여 상당히 복잡한 부착광 제거장치가 부가되는 예가 많으며 특히 슈트 각도조절시 입자의 낙하점이 이동되어 제어상의 문제점과 구조적으로 슈트의 효율을 악화시키는 것으로 알려져 있다.

또한, 도 2의(b)에 나타나 있는 슈트는 상부경사슈트와 하부에 원료 흐름방향으로 배치된 여러개의 바를 슬릿을 이루도록 배열하고 이 슬릿바를 한 축을 정점으로 하는 깔데기 형으로 회전시키기 위한 구동장치가 구비되어 있는 것이 특징이며, 원료흐름방향으로 배열된 슬릿바에 의하여 작은 입자는 그 아래로 분리되어 장입되는등 분산입자의 효과가 크고 부착광의 형성이 적은 장점이 있으나, 설비가 대단히 복잡하여 장치의 정비상의 문제점이 지적되고 있다.

도 2의(c)에 나타나 있는 슈트는 다수의 와이어를 곡면형으로 구성하여 슬릿을 이루도록 구성된은 것이 특징이나 이 역시 와이어 표면에 부착광의 형성이 용이하여 대단히 복잡한 유형의 부착광 제거장치와 결합하여 사용되고 있으며 특히 드럼피더(4)에서 낙하된 원료가 와이어에 충돌하여 장입층 표면에 큰 입자가 위치하는 단점이 있다.

도 2의(d)에 나타나 있는 슈트는 상부 경사슈트와 하부에 원통형의 자력선발기로 구성하여 소결원료중 강자성체인 밀스케일과 소결반광을 장입층으로 유도할 수 있는 특징이 있다.

이것은 고속으로 낙하되는 소결원료중 특정 자성물질을 추출하는 것으로 자력의 강도유지와 효율의 문제점과 회전체의 유지관리가 극히 어려운 문제점이 있다.

특히 도 2에 예시된 모든 장입슈트는 원료의 수분변화, 생산성 및 품질변화등 조업여건 변화에 대응하기 위한 장입슈트(6)의 각도조절이 불가능하던지 전체슈트를 대상으로 하기 때문에 조업변화에 효과적으로 대응치 못하는 공통인 구조적 문제점이 있다.

일반적으로 장입슈트(6)는 도 1에서와 같이 무게 중심부에 위치한 힌지축(7)을 중심으로 각도를 제어하는 구조로 되어 있다.

이 경우 슈트 상부에서는 낙하입자의 충돌에너지 손실을 줄이고 충돌점에서의 부착광 형성을 방지하기 위하여 높은 경사각이 요구되는 반면에 하부에서는 슈트 이탈 입자의 수평방향 속도를 빠르게 함으로써 편석장입효과를 증대하기 위하여 낮은 각도가 요구되는 상호 상반되는 특성이 있다.

일반적으로 도 2의(a)에서와 같은 일체형 장입슈트에서의 힌지축(7)을 중심으로 경사각도를 변경한 경우 이탈입자의 수평속도는 경사각이 감소됨에 따라 점진적으로 증가하다가 경사각 50도 전/후에서 최대를 이루며, 이 이하에서는 슈트 표면에서의 마찰저항의 증가에 의하여 크게 감소되는 경향을 보이고 있다.

특히 도 2의 경사슈트는 설비의 구조상 슈트 각도제어가 용이치 않아 생산성 위주의 조업또는 품질위주의 조업으로의 변형이 거의 불가능한 실정에 있어 조업변화 대응능력의 한계가 있다.

한편, 특허제37023호와 출원번호1999-31923호에는 도 3에 나타난 바와 같이, 장입슈트의 각도를 점차적으로 변경한 특징을 보다 효과적으로 이용한 기술이 제시되어 있으며, 여기서는 전체경사판을 다수개의 조각형 분리 경사판으로 분할 제작하고 점진적으로 각도를 낮게 구성함으로써 원료입자의 수평 속도성분을 점진적으로 크게 하고 결과적으로 경사면에서의 부착광의 형성을 구조적으로 방지하면서 소결기 대차에서의 원료의 수평방향의 편석장입능력을 증대시키는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 완성하게 된 것으로서, 본 발명은 소결원료의 편석 및 분산 장입효과와 조업대응능력을 증대시키고 드럼피더에서 장입슈트로 원료가 낙하되면서 입자의 운동방향이 바뀌는 최 상단 경사판에서의 입자운동 방향을 보다 효과적으로 변경시킬 수 있는 소결원료장입장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 소결원료의 장입과정에서 장입슈트내에서 원료의 부착이 우려되는 부분에서는 주로 입자의 운동상태를 유지하며, 그 하부에서 점진적으로 원료의 수평운동 성분을 증가시키는등 장입슈트내 각 부분의 역할을 구분하여 입자의 운동상태를 자연의 물리적 법칙에 따라 최적으로 유도함과 동시에 최종적으로 낙하원료를 분산시켜 낙하시키도록 구성되는 소결원료장입장치를 제공한다.

본 발명은 다수의 경사판을 포함하여 소결기에 소결원료를 장입하도록 구성되는 소결원료장입장치에 있어서,

최 하단 경사판이 수평경사각도가 독립적으로 제어가능하게 구성되는 슬릿슈트 또는 경사판 슈트로 이루어지는 소결원료장입장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 다수의 경사판을 포함하여 소결기에 소결원료를 장입하도록 구성되는 소결원료장입장치에 있어서, 최 상단 경사판이 롤 슈트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결원료장입장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 다수의 경사판을 포함하여 소결기에 소결원료를 장입하도록 구성되는 소결원료장입장치에 있어서, 최 상단 경사판이 롤 슈트로 이루어지고 그리고

최 하단 경사판이 수평경사각도가 독립적으로 제어가능하게 구성되는 슬릿슈트 또 는 경사판 슈트로 이루어지는 소결원료장입장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도 3에서와 같이 다수의 경사판을 포함하여 소결기에 소결원료를 장입하도록 구성되는 소결원료장입장치에 적용된다.

도 3에는 4개의 경사판이 구비되어 있지만, 본 발명은 2 또는 3개의 경사판을 구비한 소결원료장입장치는 물론 5개이상의 경사판을 구비하고 있는 소결원료장입장치에도 적용됨은 물론이다.

이하, 도 3에 제시되어 있는 4개의 경사판을 포함하는 소결원료장입장치에 기초하여 본 발명을 설명한다.

도 3에 제시되어 있는 소결원료장입장치는 수평방향에 대한 각도(수평경사각도)를 60도 이상으로 하여 구비되는 최상부 제1단 경사판(101); 수평경사각도를 제1단 경사판(101)보다 작게 하고, 제1단 경사판(101)의 경사면과 그 경사면의 접선이 일치하거나 또는 수평방향으로 격차를 두고 상기 제1단 경사판(101)의 아래에 구비되는 제2단 경사판(102); 및 상기한 방법으로 수평경사각도가 30도 이상이 되도록 연속적으로 구비되는 제3단 경사판(103) 및 제4단 경사판(104)을 포함하여 구성되는 것으로서, 복수개의 작은 조각 경사판의 수평경사각도가 위로부터 점진적으로 작게 한 경사진 계단형으로 전체 경사슈트를 구성하게 된다.

본 발명의 소결원료장입장치에서는 최 하단 경사판이 수평경사각도가 독립적으로 제어가능하게 구성되는 것으로서, 바람직하게는 도 4(a) 및 (b)에서와 같이 최 하단 경사판 대신에 상부측 경사판 끝단 아래에 독립적인 힌지축(111)을 갖는 제4단 슬릿슈트(110)를 구성한다.

또한, 본 발명은 도 8(a) 및 (b)에서와 같이 제1단 경사판(101)대신에 제1단 롤 슈트(120)을 구성한 소결원료의 장입장치에 관한 것이다.

또한, 도 8(a) 및 (b)에는 제4단 슬릿슈트(110)와 제1단 롤 슈트(120)를 함께 구비하고 있는데, 본 발명은 이에 한정되지 않고 도 4(a) 및 (b)에서와 같이 최 하단 경사판이 슬릿슈트로 이루어진 것 또는 제1단 경사판이 롤 슈트(120)로 이루어진 것도 본 발명에 포함됨은 물론이다.

도 4 및 도 8에서는 최 하단 경사판이 슬릿슈트인 경우에 대해서만 도시되어 있지만, 본 발명에서는 최 하단 경사판이 경사판 슈트인 경우에도 적용됨은 물론이다.

상기 제4단 슬릿슈트(110)는 도 5와 같이 제3단 경사판(103)아래에 독립적인 각도 변경용 힌지축(105)을 갖도록 구성되는 것이 바람직하며, 이렇게 하므로써 슈트는 장입슈트 측벽(9)의 내부에서 독립적으로 각도조절이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는 부착광 생성 방지를 위하여 슈트 라이너(200)와 연결된 진동기(201)를 구비시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 경사판형의 제4단슈트 대신에 도 6과 같이 경사판(203)과 슬릿바(208)로 구성된 슬릿슈트(210)를 구비시킬 수 있다.

상기 슬릿슈트(210)는 상기 슬릿바 측에 형성될 수 있는 부착광의 방지를 위하여 여러 개의 조각 슬릿바(208)를 결합하여 조각 슬릿슈트를 구성하여 슬릿바 지지대(207)에 결합한 구조로 하는 것이 바람직하며, 경사판(203)의 뒷면에는 진동기(201)을 구비시키는 것이 바람직하다.

상기 진동기(201)는 입자의 유동을 촉진하여 부착광의 생성을 억제하면서 진동스크린과 유사한 역할을 수행하여 슬릿사이로 작은 입자의 배출을 용이하게 한다.

도 6에서 미설명 부호 "202"는 각도 조절장치를, "204"는 진동전달 바를, "205"는 슈트 지지대를, "206"은 진동기 부착대를, 그리고 "209"는 슬릿바 연결기를 나타낸다.

또한, 본 발명에서는 도 6의 제4단 슬릿슈트를 보완하여 도 7에서와 같이 스크래퍼(214)를 부착광 방지용으로 구비시키는 것이 바람직하다.

상기 스크래퍼(214)는 장착기(213)에 고정되며 이동장치(212)에 의하여 왕복 이동하면서 부착광을 제거한다.

이때 스크래퍼(214)의 이동과 부착광 제거를 용이하게 하기 위하여 경사판 표면에 입자 크기의 봉(211)을 장입슈트 폭방향으로 설치하여 부착광 제거에 필요한 하중을 크게 줄일 수 있다.

도 7에서 미설명 부호 "215"는 슈트 슬릿바를 나타낸다.

도 7에는 스크래퍼가 최 하단 경사판에 구비되어 있지만, 보다 바람직하게는 최 하단 경사판이외의 다른 경사판들에도 구비시키는 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따라 소결원료를 장입하는 방법을 설명한다.

본 발명에 따라 도 8에서와 같이 제1단 경사판(101)대신에 롤 슈트(120)로 대체함으로써, 기존의 제1단 경사판에서 낙하입자의 방향이 장입슈트 방향으로 역전되는 현상이 있어 쉽게 부착광이 형성되고 소결기 폭방향으로 부착의 정도가 불규칙하여 장입슈트내 입자편류의 주요 요인으로 작용하는 문제점이 개선된다.

상기 롤 슈트(120)에는 후면에 고정된 스크래퍼를 설치하는 것이 바람직하며, 이렇게 함으로써 롤 슈트의 회전에 의해 부착광의 자동제거가 용이하게 되며 특히 낙하입자가 회전하는 롤에 접촉됨으로써 부착광 형성 자체를 억제하고 순간적 방향전환에 의한 입자속도 저하를 방지할 수 있다.

특히 롤 회전속도에 의하여 충돌입자에 운동량을 전달하는 부수적인 효과도 예상된다.

한편, 도 9에는 종래의 일체형 장입슈트 및 본 발명에 부합되는 장입슈트에서의 각도변경에 따른 슈트구조변화가 나타나 있다.

도 9의 (a) 및 (b)는 종래의 일체형 장입슈트를, 그리고 도 9의 (C) 및 (D)는 본 발명의 장입슈트를 나타낸다.

도 9의 (a)와(b)에서 알 수 있는 바와 같이, 종래의 장입슈트에서는 드럼피더에서 슈트로 낙하되는 거리를 나타낸 H1,2는 각도가 감소됨에 따라 커지며 또한 슈트 끝단과 장입원료표면까지의 편차 D1,2도 커진다.

이에 따라 각도가 감소되면 원료의 사면분급과 관계되는 실제 경사면의 길이는 감소되며 슈트의 성능저하의 원인이 된다.

이 과정에서 슈트 폭을 나타낸 W1이 W2로 커지기 때문에 층후 검출봉(16)과의 거리가 가까워져 제어의 오류를 발생하게 되어 조업상의 장애가 큰 단점이 있다.

그러나, 본 발명의 장입슈트에서는 도 9의 (c) 및 (d)에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 단점이 거의 없이 제4단 슈트 각도 조정이 가능하여 소결기 운전중 용이하게 장입상태를 변경할 수 있다.

도 10에는 제4슬릿슈트(110)의 각도 변경에 따른 슬릿바와 슬릿바 사이의 입자배출간격(W1,W2)의 변화가 모식적으로 나타나 있다.

제1,2,3단 경사슈트를 통해 점진적으로 수평방향의 속도가 증가된 입자는 독립적으로 각도제어가 가능한 제4단 슬릿슈트(110)에 의하여 재차 수평방향으로 흐르면서 슬릿에 의하여 크기가 작은 입자는 슬릿사이로 낙하되고 큰 입자는 슈트를 타고 넘어 소결기 대차에 장입되게 된다.

따라서, 원료입자의 평균크기가 작고 수분함량이 적을 때는 슬릿슈트(110)의 각도를 높게 제어하는등에 의하여 슬릿슈트에서의 분리정도를 효과적으로 제어할 수 있다.

본 발명의 슬릿슈트에서와 같이, 단독 각도제어기능은 장입슈트 전체의 기능저하를 동반하지 않기 때문에 특히 장입상태의 조절에 효과적이다.

도 11에는 제1 경사판(101), 제2 경사판(102), 제3 경사판(103)과 제4슬릿슈트(110)로 구성된 본 발명의 장입슈트에 있어서, 하부 제4슬릿슈트(110)의 각도 변형에 따른 원료의 장입과정이 모식적으로 나타나 있다.

도 11의 (a)에서와 같이, 제3 경사판(103)과 제4슬릿슈트(110)의 경사각을 동일하게 구성한 경우에는 도 10에서와 같이 제4 슬릿사이의 유효 원료배출 폭이 작아 거의 평판과 같은 역할을 하며 특히 미분원료의 대량 유입 또는 수분 부족시 슬릿사이에서 미분원료의 배출량조절이 필요한 경우 또는 소결광 품질중 상온강도가 악화될 경우에 적용되는 예로 낙하입자의 속도와 특히 수직방향의 속도가 빨라 장입원료의 경사각(A1)이 커지며 장입밀도가 높아진다.

한편, 도 11의 (b)에서와 같이, 제3경사슈트(103)과 제4슬릿슈트(110)의 경사각 편차를 최대로 한 경우에는 슬릿사이에서 미분원료의 배출이 최대로 되는 예로 장입원료의 경사각 A2가 작아지며 장입원료층 입도편석과 통기성이 향상되고 따라서 소결생산성, 회수율 및 저온환원분화율(RDI)의 향상이 기대되는 반면에 약간의 상온강도 악화가 예상되는 경우이다.

이와 같이, 본 발명의 소결원료장입장치를 이용할 경우 소결공장의 조업여건에 용이하게 대응할 수 있다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 장입슈트에 있어서 제1단 경사판, 제2단 경사판 및 제3단 경사판의 각도를 각각 75,65,55도로 고정하고 제4단 슈트만의 각도를 55에서 30도까지 변경시킬 때 소결기로 낙하되는 입자의 동적해석결과를 도시한 것이다.

도 12에서 V는 입자가 슈트에서 낙하되어 장입원료층 표면에 도달할 때의 입자속도, Vv는 V의 수직방향 속도성분, Vh는 V의 수평방향속도성분, A는 V방향을 나타내는 각도, L는 슈트 끝에서 낙하된 입자가 장입원료층 표면에 도달할 때까지의 수평거리, T는 원료가 장입슈트에 낙하되어 최종 장입원료층 표면에 도달할 때 까지의 총시간을 나타낸다.

하기 표 1은 제4단슈트의 각도를 55도에서 30도까지 변경했을 때 각각의 A,V,Vh,Vv,L,T를 표로 나타낸 것이며, 도 13은 이 경우의 V.Vh,Vv의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.

슈트각도	낙하각도 (A)	입자속도(V) (m/sec)	수평속도(Vh) (m/sec)	수직속도(Vv) (m/sec)	도달거리(L) (m)	총시간(T) (초)
55.0	60.5	5.77	2.84	5.02	0.28	0.90
53.0	59.1	5.71	2.93	4.90	0.30	0.90
51.0	57.7	5.64	3.02	4.77	0.32	0.91
49.0	56.3	5.57	3.09	4.63	0.34	0.92
47.0	55.0	5.49	3.15	4.50	0.36	0.93
45.0	53.8	5.41	3.20	4.37	0.38	0.94
43.0	52.6	5.33	3.23	4.23	0.40	0.96
41.0	51.6	5.24	3.25	4.10	0.42	0.97
39.0	50.6	5.14	3.26	3.97	0.44	0.99
37.0	49.8	5.04	3.25	3.85	0.46	1.01
35.0	49.2	4.93	3.22	3.73	0.48	1.03
33.0	48.7	4.82	3.18	3.62	0.50	1.05
31.0	48.4	4.70	3.12	3.51	0.52	1.08

도 13에 나타난 바와 같이, 제4단슈트를 이탈한 낙하입자는 자유낙하에 의하여 장입원료층 표면에 이르러 제4단 슈트 각도가 55도에서 30도로 변할 때 입자 입사각(A)과 입자속도(V)는 점진적으로 감소하며 이 속도의 수평방향 속도(Vh)는 약 40도에서 정점을 이루는 포물선형으로 변화하고 수직방향속도(Vv)는 지속적으로 감소함을 알 수 있다.

이때 입자의 수평도달거리(L)와 총 낙하시간(T)은 증가한다.

여기서 장입밀도를 높여 소결광 강도를 증가시킬 경우는 제4단 슈트 각도를 높여 수직방향의 속도를 빠르게 제어하며 소결광 생산성을 높이고 저온환원분화(RDI)를 억제하기 위해서는 수평속도가 정점을 이루는 약 40도 전후로 제어하는 것이 바람직하나 원료의 장입층후가 높을 경우에는 그 이하로 제어하는 것이 효과적인 장입방법이다.

한편, 세계적으로 최고의 생산성을 보이는 장입슈트(A)(종래슈트 A) 및 (B)(종래슈트B), 도 3에 나타난 종래의 장입슈트(종래슈트C)와 본 발명의 장입슈트에 대하여 낙하방향의 수평방향속도 및 수직방향속도등을 관찰하고 그 결과를 하기 표 2에 나 타내었다.

상기 종래슈트 A의 경우에는 여러 개의 롤러와 그 사이의 슬릿으로 구성된 장입슈트를 사용하고 있으며, 이 슈트의 경사각은 45도 전후이다.

상기 종래슈트 B는 일반적인 경사판형 슈트를 사용하며 경사각은 42도이다.

하기 표 2의 결과는 각 경우를 동일한 슈트 높이 조건으로 해석한 것이다.

하기 표 2에 나타난 바와 같이, 종래슈트 A 및 종래슈트 B의 경우에는 낙하입자의 수평방향 속도는 2.82m/sec, 2.74m/sec로 본 발명의 슈트의 경우보다 느리며, 수직방향 속도는 4.10m/sec, 3.86m/sec 로 본 발명의 슈트에 있어서 제4단 슈트각도 40도 이하에서와 유사하다.

이와 같이, 본 발명 슈트의 경우에는 제4단 슈트각도를 제어함에 따라 수평, 수직방향속도를 용이하게 변경가능하게 하며 세계적으로 최고의 생산성을 보이는 장입슈트(A) 및 (B)와 유사하게 또는 조업방향에 따라 효과적으로 변경 가능한 구성으로 유도할 수 있는 장점이 있다.

		본 발명장입슈트			종래슈트C	종래슈트A	종래슈트B
경사각		55도	40도	35도	53도	45도	42도
최종입자	낙하속도(m/sec)	6.25	5.47	5.13	5.89	4.97	4.73
	낙하각도(m/sec)	59.70	50.00	48.10	58.70	55.40	54.60
	수평성분(m/sec)	3.16	3.52	3.43	3.06	2.82	2.74
	수직성분(m/sec)	5.40	4.19	3.82	5.03	4.10	3.86
슈트 끝-원료표면 거리(m)		0.29	0.44	0.50	0.30	0.37	0.39
낙하소요시간(초)		1.00	1.09	1.15	1.14	1.28	1.41

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예

본 발명의 장입슈트를 도 14와 같이 경사판 슈트 전체 길이를 기준으로 4등분하여 4개의 경사판을 만들고 상부 3쪽의 경사각도를 각각 75,65,55도로 하고 제4단 슬릿슈트는 55도에서 30도까지 각도조절 가능하도록 구성하였다.

상기와 같이 구성된 제4 슬릿슈트 각도를 40도로 조정한 경우에 대하여 장입슈트 높이별 입자의 유동특성을 조사하고 그 결과를 도 15에 나타내었다.

도 15의(a)는 슈트의 수직위치와 입자 낙하속도의 관계를 나타내고, 도 15의(b)는 슈트의 수직위치와 낙하입자 수평속도와의 관계를 나타낸다.

도 15의(a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 입자의 낙하속도는 각 경사판 경계에서 감속되나, 수평방향속도는 증가됨을 알 수 있다.

한편, 도 1과 유사한 기존장입슈트와 본 발명의 장입슈트중 하부슈트 각도를 각각 45도 및 38도로 제어한 본 발명 장입슈트들를 생산능력 일 1500톤, 소결기 폭 2,000mm, 높이 420mm, 속도 1.0-1.5(m/min)의 소결공정에 적용하였다.

이때 철광석중 갈철광을 약 40% 사용하였으며, 생석회 배합은 1.45%, 평균 코크스 사용량은 소결광 생산 톤당 49.5kg이었다.

상기한 본 발명의 장입슈트 적용 전후의 조업결과를 조사하고, 그 결과를 도 16에 나타내었다.

도 16에 나타난 바와 같이, 적용전 1개월 평균지수를 대비하여 화상면적당 소결광 일 생산량을 나타내는 생산성은 기존슈트에 비하여 제4단 슈트각도 45도일때 6.2%, 38도일때 8.7%상승하였으며 성품회수율은 3.8%, 5.3%상승하였다.

이때 상온강도는 일부 악화되어 0.8%, 1.1%감소하였으나, 오차범위에 속하는 정도 로 평가되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 자연의 물리적 법칙을 적용함으로써 구조적으로 대단히 간단하면서도 원료의 운동상태를 최적으로 만들어 소결기내 입자의 수직편석을 효과적으로 조정할 수 있으며, 특히 부착광의 생성을 효과적으로 방지할 수 있으므로, 조업의 안정성을 도모하면서 동시에 소결광의 생산성 및 회수율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

특히, 본 발명을 실기에 적용한 결과에 의하면 소결광 상온강도의 일부 저하를 제외하면 생산성, 회수율 및 저온환원분화율(RDI)이 획기적으로 개선되었으며, 갈철광의 대폭적인 사용비 증가에도 불구하고 연료 사용량의 증가가 없어 연료 이용율의 증가를 예측할 수 있었다.

Claims (8)

1. 다수의 경사판을 포함하여 소결기에 소결원료를 장입하도록 구성되는 소결원료장입장치에 있어서,

   최 하단 경사판이 수평경사각도가 독립적으로 제어가능하게 구성되는 슬릿슈트 또는 경사판 슈트로 이루어지고, 그리고 상기 경사판의 표면에 부착되는 부착광을 제거하기 위한 스크래퍼가 적어도 최 하단 경사판에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 소결원료장입장치
2. 제1항에 있어서, 최 상단의 경사판의 수평경사각도가 60도 이상이고, 각 경사판의 수평경사각도편차가 20도 이하이고, 그리고 슬릿슈트 또는 경사판 슈트의 수평경사 각도가 30도 이상인 것을 특징으로 하는 소결원료장입장치
3. 다수의 경사판을 포함하여 소결기에 소결원료를 장입하도록 구성되는 소결원료장입장치에 있어서,

   최 상단 경사판이 롤 슈트로 이루어지고, 최 하단 경사판이 수평경사각도가 독립적으로 제어가능하게 구성되는 슬릿슈트 또는 경사판 슈트로 이루어지고, 그리고 상기 경사판의 표면에 부착되는 부착광을 제거하기 위한 스크래퍼가 적어도 최 하단 경사판에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 소결원료장입장치
4. 삭제
5. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 최 하단 경사판의 상부쪽은 평판으로 그리고 나머지 부분은 슬릿바로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 소결원료배합장치
6. 다수의 경사판을 포함하여 소결기에 소결원료를 장입하도록 구성되는 소결원료장입장치에 있어서,

   최상단 경사판이 롤 슈트로 이루어지고, 최 하단 경사판이 평판으로 이루어지고, 그리고 이 평판을 진동시키기 위한 진동기가 상기 평판의 배면에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 소결원료장입장치
7. 제6항에 있어서, 최상단의 경사판의 수평경사각도가 60도 이상이고, 각 경사판의 수평경사각도편차가 20도 이하이고, 그리고 최 하단 경사판의 수평경사각도가 30도 이상인 것을 특징으로 하는 소결원료장입장치
8. 삭제

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