KR100557232B1 - 샤프트 로용 회수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트 로(1), 특히 산화철 및/또는 해면철을 포함하는 덩어리 재료의 베드(2)를 가지며, 샤프트 로로부터 덩어리 재료를 배출하기 위해 샤프트 로의 쉘을 통과하며, 샤프트 로의 베이스 영역위에 배치되어 있으며 샤프트 로의 쉘내에 장착되어 있는 워엄 컨베이어(3)를 가진 직접 환원 샤프트 로에 관한 것이다.

Description

샤프트 로용 회수 장치{WITHDRAWAL DEVICE FOR A SHAFT FURNACE}

본 발명은 특히 산화철 및/또는 해면철을 포함하는 덩어리 재료의 베드를 가지며, 상기 샤프트 로로부터 덩어리 재료를 배출하기 위해 샤프트 로의 쉘을 통과하며, 샤프트 로의 베이스 영역(base area)위에 배치되어 있으며 샤프트 로의 쉘내에 장착되어 있는 워엄 컨베이어(worm conveyor)를 가진 샤프트 로, 특히 직접 환원 샤프트 로에 관한 것이다.

많은 샤프트 로, 특히 상술한 형태의 환원 샤프트 로는 종래 기술에 알려져 있다. 본질적으로 원통형 중공체로서 설계된 이런 샤프트 로는 일반적으로 산화철 및/또는 해면철을 포함하는 덩어리 재료의 베드(bed of lumpy material)를 포함하며, 산화철을 포함하는 상기 덩어리 재료는 샤프트 로의 상부로부터 장입된다. 예를 들어 용융 가스화로로부터 나온 환원 가스는 샤프트 로로 취입되고, 그러므로 샤프트 로의 바닥에서 1/3 영역에, 샤프트 로의 원주방향을 따라서 배열된 다수의 입구 포트를 통해서 고체층(solid bed)으로 주입된다. 고온의 분진을 함유한 환원 가스는 고체층을 통해서 올라가고, 이 과정에서, 상기 층내의 산화철을 해면철로 완전히 또는 부분적으로 환원시킨다.

상기 완전히 또는 부분적으로 환원된 산화철은 샤프트 로의 베이스 영역과 가스 입구 포트의 영역 사이에 배치되어 있는 배출 장치에 의해서 샤프트 로로부터 운반된다. 이들 배출 장치는 대개 별모양으로 배열되고 (샤프트 로에 대해서) 방사 방향으로 이송시키는 워엄 컨베이어로서 설계되어 있다.

배출 장치가 배열되어 있고 샤프트 베이스의 영역내에 있는 구역은 한편으로는 베드 재료의 레벨을 가능한 균일하게 가라앉도록 허용하고, 특히 반응 구역에서 재료의 연속적인 이동을 보장하기 위해서 최대 활성의 배출 표면적을 가져야 한다.

워엄 컨베이어의 별모양 장치에서, 최대 활성 배출 표면적에 대한 요구조건은 워엄 컨베이어 각각이 베드로부터 재료를 취해서 이것을 샤프트로 돌출하는 전체 길이에 거쳐서 균일하게 이송하는 경우에만 만족된다.

이를 달성하기 위해서, 기존의 워엄 컨베이어의 이송 단면적은 워엄 컨베이어의 각 섹션내에, 이송 방향에서 볼 때 전방에 배열되어 있는 섹션으로부터의 재료의 제거와 상기 섹션을 둘러싸는 영역으로부터 베드 재료의 제거 모두가 보장되어지는 방법으로 설계된다. 이것은 일반적으로 이송 방향으로 연속적으로 증가하는 패들 또는 나선형 엔벨로프의 반경에 의해서 성취된다. 추가로, 각 워엄 섹션의 이송 체적은 이송 방향으로 워엄 나선의 피치를 증가시킴으로써 연속적으로 증가된다.

이러한 방법에도 불구하고, 워엄의 단부와 샤프트 로의 벽에 있는 재료는 워엄 컨베이어의 중앙 영역내의 속도의 두 배 내지 세 배 속도로 추출되는 것으로 알려져 있다.

따라서, 워엄 컨베이어의 중앙 영역 위에 배치되어 있는 재료는 높은 이송 성능을 가지는 영역 위의 재료보다 샤프트 로 내에서 보다 긴 잔류 시간을 가진다. 이것은 중앙 영역 위의 덩어리 재료내의 케이킹과 브리징(caking and bridging)을 증가시키며, 베드내의 터널의 형성은 높은 이송 성능을 가진 영역위에서 특히 자주 발생한다.

그러므로 종래 기술로부터 알려져 있는 샤프트 로는 종래 워엄 컨베이어가 사용될 때, 워엄 컨베이어만으로는 샤프트 로내에 놓여진 베드 재료의 균일한 배출을 보장하는 것이 불가능하다는 결점을 가진다. 별모양으로 배열된 워엄 컨베이어를 사용해서 어떠한 경우에도 닿을 수 없는 영역, 즉 두 인접한 워엄 컨베이어 사이의 웨지 형상 영역과, 샤프트 로의 중앙내의 워엄 컨베이어 단부에 의해 영향을 받지 않는 공간과 연관하여, 샤프트 로내의 베드 재료의 가변적인 잔류 시간은, 차례로 불균일한 환원 공정을 야기하고 제품의 품질을 변동시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 본 발명에 사용된 워엄 컨베이어에 의해서, 종래 기술로부터 알려지고 종래 워엄 컨베이어를 사용하는 샤프트 로보다 베드 재료의 개선되고 보다 균일한 배출을 제공하는 샤프트 로, 특히 직접 환원 샤프트 로를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 본 발명의 목적은 샤프트로 돌출하는 길이 방향으로의 각 워엄 컨베이어의 출발 영역을 두 개 이상의 인접한 섹션으로 나눔으로써 달성되며, 이들 섹션의 인접한 단부의 이송 단면적은 이송 방향으로 갑작스럽게 증가한다.

모든 다른 영역과 대조적으로, 워엄의 단부를 형성하는 영역은 우선하는 섹션으로부터 어떠한 재료도 이송하지 못한다. 따라서, 전체 성능은 베드로부터 재료를 자유롭게 취할 수 있다. 샤프트로 돌출하는, 워엄 컨베이어의 출발 영역의 중간 부분에서의 이와 같은 높은 이송 성능을 상기 영역에 제공하기 위해서, 마찬가지로 출발 영역은 섹션으로 나누어지며, 이송 단면적은 이송 방향에서 볼 때, 한 섹션으로부터 다음 섹션까지의 전이부에서 갑작스럽게 증가하는 방법으로 설계되어 있다. 이전 섹션의 성능과 비교해서 증가한 성능을 가진 이들 영역에서, 베드로부터 더 많은 재료를 다시 제거할 수 있다.

따라서, 전체적으로 워엄의 전체 길이에 거쳐서 보다 균일한 이송 성능이 달성되며, 샤프트로 돌출하는 워엄 컨베이어의 출발 영역을 이런 두 부분으로만 나누면, 출발 영역이 너무 길지 않는 경우에, 이송 방향으로 연속적으로 증가하는 이송 단면적을 가진 워엄 컨베이어와 비교해서 이송 능력면에서 큰 개선을 달성하기에 충분한다.

스크류의 회선의 길이와 수에 따라서, 샤프트로 돌출하는 출발 영역은 둘 이상의 섹션으로 나누어 진다. 섹션의 수를 선택할 때 필수적인 중요점은 이송 단면적의 특정 증가에 있다. 섹션의 수의 증가 또는 이송 단면적의 감소된 증가로, 스크류의 형상 및 그러므로 이송 특성은 연속적으로 증가하는 이송 단면적을 가진 스크류의 이송 특성에 보다 가깝게 근접한다.

관련된 섹션 단부의 영역내의 이송 단면적의 갑작스런 증가는 워엄 컨베이어의 길이방향 축선에 대해서 45° 이상, 적합하게 60°이상, 가장 적합하게 약 90°의 평균 증가를 갖는다. 이 영역내의 워엄 나선의 단부면과 베드 재료사이의 마찰력 및 그러므로 마모와 요구된 구동 성능을 가능한 낮게 하기 위해서, 적어도 부분적으로 활주 전이부(running transition)에 전이부를 만드는 것이 보다 양호하다.

저 레벨로 요구된 구동 성능을 유지하기 위해서, 이송 단면적의 갑작스런 증가가 이송 단면적의 원주 방향으로 서로 오프셋되고, 적합하게 균일하게 분포되며, 출발 영역이 3개 이상의 섹션으로 나누어지는 경우 보다 양호하다.

양호한 실시예에 따라서, 이송 단면적은 워엄 컨베이어의 개별 섹션내에서 일정하게 유지된다. 이 실시예는 제조 기술에 의해서 매우 간단하게 성취된다.

상술한 실시예를 변경한 실시예에 따라서, 이송 단면적은 워엄 컨베이어의 개별 섹션내에 연속적으로 증가하도록 설계되어 있다. 이 변경 실시예는 종래 워엄 컨베이어의 장점과 본 발명에 따른 워엄 컨베이어의 장점을 조합한 것이며, 즉 연속적으로 증가하는 이송 단면적은 증가된 이송 성능의 영역과 조합되어 있다.

양호하게, 워엄 컨베이어의 스크류 표면은 워엄 컨베이어의 샤프트상에 장착되어 있는 패들에 의해 형성되어 있다. 스크류 표면이 워엄의 전체 길이에 거쳐서 연속적으로 설계될 수 있을 지라도, 패들에 의해 형성된 스크류 표면은 보다 쉽게 제조된다. 수리가 필요한 경우에, 또한 패들을 매우 쉽게 교환할 수 있다.

두 인접한 섹션 단부의 이송 단면적의 크기의 변경 정도는 섹션의 반경의 변화에 따라서, 이송되어질 덩어리 재료의 평균 입자 크기의 2 내지 8배의 크기, 적합하게 2 내지 6배의 크기 정도이다. 워엄 컨베이어의 출발 영역이 3개의 섹션으로 나누어진 경우의 실험에서는, 평균 입자 크기의 약 3 내지 4배의 이송 단면적의 반경의 증가가 특히 양호하다.

설계 측면에서, 양호한 실시예는 예들 들어 패들이 사용되는 경우, 다른 섹션에 속하는 두 인접한 패들중 제 2 패들이 제 1패들보다 더 높은, 예들 들어 평균 입자 크기의 3배만큼 더 높다는 사실에 의해서 이루어진다. 예들 들어, 평균 입자 크기가 20mm이면, 이들 두 패들의 높이는 60mm만큼 차이가 난다.

실험에서, 패들 높이의 증가에 대한 측정치가 3배의 평균 입자 크기인 경우에, 높은 이송 성능을 가진 영역을 얻는데 특히 양호한 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 샤프트 로의 추가의 특징에 따라서, 각각 워엄 컨베이어의 나선의 피치가 이송 방향으로 종래 방법으로 증가하도록 설계되어 있거나, 또는 이송 방향으로 처음에 일정하게 유지하다가 그 다음에 증가된다. 이 방법으로, 이송 방향으로 워엄 컨베이어에 의해 이송될 수 있는 체적은 증가되며, 그러므로 베드로부터 취해진 재료는 본 발명에 따라 증가한 범위로 샤프트 로로부터 실제로 이송된다.

아래에, 본 발명에 따른 샤프트 로가 도면을 참조로 보다 상세히 설명된다.

도 1은 워엄 컨베이어를 가진 샤프트 로의 사시도이며,

도 2는 개별 섹션의 일정한 이송 단면적을 가진 워엄 컨베이어의 개략도이며,

도 3은 개별 섹션의 증가하는 이송 단면적을 가진 워엄 컨베이어의 개략도이며, 그리고

도 4는 본 발명에 따른 워엄 컨베이어와 종래 워엄 컨베이어의 섹션 관련 이송 성능을 도시한 도면이다.

도 1은 덩어리 재료의 베드(2)와 샤프트 로(1)로부터 덩어리 재료를 배출하기 위한 워엄 컨베이어(3)를 가진, 본 발명에 따른 샤프트 로(1)를 도시한다. 샤프트 로의 쉘을 따라서 있는 소위 버슬 부위(4, bustle zone)에는, 다수의 가스 입구 개구가 있으며, 이 입구 개구를 통해서 환원 가스가 베드(2)로 취입된다. 샤프트 로(1)의 베이스 위에 별모양으로 배열되어 있는 다수의 워엄 컨베이어(3)(본 경우에 6개)가 덩어리 재료를 배출시킨다. 샤프트로 돌출하는 각 워엄 컨베이어(3)의 출발 영역(5: take-off region)은 3 섹션으로 나누어지며, 개별 섹션의 이송 단면적은 이송 방향, 즉 샤프트 로(1)의 벽을 향한 방향으로 갑자기 증가한다.

도 2와 도 3의 도면은 워엄 컨베이어(3)의 두 개의 다른 실시예를 도시한다. 도 2는 워엄 컨베이어(3)의 단면을 도시하며, 여기서 워엄 컨베이어의 이송 부분, 즉 샤프트로 돌출하는 출발 영역(5)은 패들(6)에 의해 형성된 단차된 나선의 형태로 설계되어 있다. 출발 영역(5)은 3개의 섹션(7, 8, 9)으로 나누어지며, 인접한 섹션 단부에 있는 패들 높이는 이송되어질 덩어리 재료의 평균 입자 크기의 3배 만큼 증가한다. 개별 섹션(7, 8, 9)내에서는, 패들 높이와 그러므로 이송 단면적은 일정하게 유지된다.

도 3에 도시한 워엄 컨베이어(3)는 패들(6)의 높이가 개별 섹션내의 이송 방향으로 연속적으로 증가하도록 설계되어 있다는 점에서 도 2와 다르다. 패들 높이는 단지 한 섹션으로부터 다음 섹션으로의 전이부에서, 덩어리 재료의 평균 입자 크기의 3배 정도로 갑작스러운 변화를 받는다.

도 4a 내지 도 4c는 종래의 워엄 컨베이어와 갑작스럽게 증가하는 이송 단면적을 가진 워엄 컨베이어의 섹션 관련 이송 특성을 비교한 도면이다. 종래의 워엄 컨베이어의 이송 성능(도 4a)은 워엄 컨베이어의 중간 영역(제 2 내지 제 4 챔버)내에서 보다 워엄의 단부(제 1챔버)에서 높고 샤프트 로의 벽(제 5챔버) 가까이에서 매우 높다. 워엄 컨베이어를 다른 이송 단면적의 두 섹션으로 나누면(도 4b) 이송 성능은 이송 단면적이 증가하는 영역(제 3챔버)에서 증가하게된다. 3개의 섹션으로 나누면(도 4c) 출발 영역의 대부분에 거쳐서 일정한 이송 성능이 야기된다.

Claims (13)

1. 덩어리 재료의 베드(2)와, 샤프트 로로부터 상기 덩어리 재료를 배출하기 위해 샤프트 로의 쉘을 통과하고 샤프트 로(1)의 베이스 영역위에 배치되어 있으며 샤프트 로(1)의 쉘내에 장착되어 있는 워엄 컨베이어(3)를 가진 샤프트 로(1)에 있어서,

   상기 샤프트로 돌출하는 길이방향의 각 워엄 컨베이어(3)의 출발 영역(5)은 두 개 이상의 인접한 섹션을 가지며, 상기 섹션의 인접한 단부의 이송 단면적은 이송 방향으로 갑작스럽게 증가하는 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 샤프트 로(1)는 직접 환원 샤프트 로인 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 덩어리 재료는 산화철 및 해면철을 함유하는 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 덩어리 재료는 산화철 또는 해면철을 함유하는 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
5. 제 1 항에 있어서,

   관련된 섹션 단부의 영역에서 이송 단면적의 갑작스런 증가는 상기 워엄 컨베이어(3)의 길이방향 축선에 대해서 45° 이상의 평균 상승을 가지는 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 이송 방향으로 상기 이송 단면적의 갑작스런 증가는 90°의 상승을 가지는 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 샤프트로 돌출하는 길이방향의 각 워엄 컨베이어(3)의 출발 영역(5)은 세 개 이상의 인접한 섹션을 가지며, 상기 이송 단면적의 갑작스런 증가는 이송 단면적의 원주 방향으로 서로에 대해 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이송 단면적은 각각의 워엄 컨베이어(3)의 개별 섹션내에서 일정하게 유지되어 있는 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이송 단면적은 각각의 워엄 컨베이어(3)의 개별 섹션내의 이송 방향으로 연속적으로 증가하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는,

   샤프트 로.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 워엄 컨베이어(3)의 스크류 표면은 상기 워엄 컨베이어의 샤프트상에 장착된 패들(6)에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,

    샤프트 로.
11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 워엄 컨베이어(3)의 인접한 섹션 단부의 이송 단면적의 증가는 상기 이송 단면적의 반경이 상기 덩어리 재료의 평균 입자 크기의 2 내지 8배 만큼 증가함에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,

    샤프트 로.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 샤프트로 돌출하는 각 워엄 컨베이어(3)의 출발 영역은 세 개의 인접한 섹션으로 나누어지며, 인접한 섹션 단부의 이송 단면적의 반경의 증가는 상기 덩어리 재료의 평균 입자 크기의 3 내지 4배에 달하는 것을 특징으로 하는,

    샤프트 로.
13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 워엄 컨베이어(3) 각각의 나선의 피치는 일정하게 유지되고 이송 방향으로 증가하도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는,

    샤프트 로.

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