KR100718237B1

KR100718237B1 - 소결연소 용융대에서의 스탠드 지지대를 이용한 통기성개선장치

Info

Publication number: KR100718237B1
Application number: KR1020000073788A
Authority: KR
Inventors: 송병웅; 권혁; 유동우
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2007-05-15
Also published as: KR20020044412A

Abstract

분광석을 소결기에 장입하여 소결광을 제조하는 과정에서 소결 연소 용융대에서의 통기성을 개선시키기 위하여, 고정부와 돌출부의 2부분이 결합되어 있으며, 돌출부는 하부가 넓고 상부는 좁은 육면체이고 밑면을 제외한 5면에는 공기홀이 형성되고, 밑면에는 배기홀의 입구가 형성되고, 돌출부의 몸통 내부에는 공기통 및 풍향분리판이 형성되며, 고정부에는 그레이트바 체결용 체결수단과 배기홀의 입구와 연결되는 배기홀이 형성되어, 공기홀 유입된 공기가 공기통을 통하여 배기홀로 배출되는 구조를 갖되 공기홀 및 배기홀의 입구가 출구보다 좁은 형태를 취함을 특징으로 하는 소결광 제조용 스탠드 지지대를 제공한다.

본 발명에 따른 스탠드 지지대를 이용하여 소결연소 용융대에서의 통기 저항을 감소시킴으로써, 배합원료가 소결광으로 빨리 용융됨에 따라 단위 시간당 생산성을 증가시킬 수 있고, 종래 방식의 소결시 결합력의 악화와 배합원료 장입시 부착광에 의한 수직편석의 방해 등의 문제점을 방지하는 효과가 있다.

소결광, 소결기, 그레이트바, 스탠드 지지대, 통기성

Description

소결연소 용융대에서의 스탠드 지지대를 이용한 통기성 개선장치{Device for improvement of air permeability}

도 1은 종래의 소결광을 제조하는 소결기 사시도와 소결광 제조시 사용되는 통기성 개선장치도이다.

도 2는 종래의 소결광이 제조되는 과정을 도시한 소결기의 정면도이다.

도 3(a)는 본 발명에 사용되는 스탠드 지지대를 나타내는 사시도이다.

도 3(b)는 본 발명에 사용되는 스탠드 지지대를 나타내는 정면도이다.

도 3(c)는 본 발명에 사용되는 스탠드 지지대를 나타내는 측면도이다.

도 4은 본 발명의 스탠드 지지대의 사용상태도이다.

도 5는 본 발명의 스탠드 지지대가 삽입된 소결기의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1... 점화로 1a... 버너

2... 소결기 대차 2b...사이드월 2c... 소결기 그레이트바

3... 배합원료 3a... 소결 완료층 3b...소결층

3c... 예열층 3d... 미소결층

4... 윈드박스 10... 스탠드 지지대 10a...돌출부

10b... 고정부 10aa...공기홀(전면) 10ab... 공기홀(측면)

10ac...공기홀(상면) 10ad... 공기통 10ba... 지지판

10bd... 배기홀 10bc... 로크판 50... 풍량분리판

101a, 101b... 통기봉

본 발명은 10mm 이하의 분광석을 이용하여 소결광을 제조하는 과정에서 통기성을 개선하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소결기 대차의 하부면인 그레이트바 사이 사이에 다수개의 공기홀이 뚫여있는 스탠드 지지대를 삽입함으로써, 소결과정 중 연소 용융대에서의 통기성을 향상시켜 생산성을 향상시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소의 소결공장에서 수행되는 소결작업은 배합원료를 소결시켜 괴성화된 소결광으로 제조하는 일련의 과정을 칭하는 바, 이러한 소결작업은 여러종류의 분광석과 분코크스를 혼합하여 소결기 대차에 장입한 후 점화로에서 착화시키면 분코크스 입자가 연소할 때 발생되는 열에 의해서 미분의 광석인 배합원료가 용융되어 반용융 광석인 소결광을 제조하게 되는 것이다.

한편, 이러한 소결공정에서 갖추어지는 종래의 통기성 개선장치는 도 1a에 도시된 바와 같이, 승·하강이 가능한 다수개의 봉이 소결기 대차에 장입된 배합원 료(3) 표면에 일정 깊이로 박혀있는 통기봉(101a) 형태를 갖추어 진행되는바, 소결기 대차의 수평이동에 따라 배합원료(3)의 장입표면에 일정깊이의 통기선을 형성하였다.

또한, 도 1b에 도시된 바와같이, 배합원료(3)가 소결기 대차에 장입되는 층의 중간부에 통기봉(101b)이 삽입되어 소결기 대차의 수평이동에 따라서 배합원료층 사이에 통기홀을 형성하였다.

그러나, 상기 수직형 통기봉(101a)이 수직으로 고정되어 있는 상태에서 배합원료층이 수평으로 진행될 때 배합원료 중의 이물이 통기봉(101a)에 걸리는 현상이 발생되며, 상기 통기봉(101a) 자체에 부착광이 생성되어서 배합원료 표면에 생성되는 통기선의 넓이가 커지게 되는 경우도 발생된다. 따라서, 넓어진 통기선 부위로 흡입공기가 편기되어 흐르게 됨에 따라 소결속도의 불균일성 및 배합원료의 소결시 결합력이 약화되는 문제점이 있어 왔다.

또한, 수평형 통기봉(101b)의 경우는 배합원료가 소결기 대차에 장입될 때 통기봉(101b) 자체에 부착광이 생성되어 소결기 층내에서 배합원료가 장입될 때 수직편석을 방해하는 역기능의 문제점이 발생되고, 통기봉(101b)이 배합원료층에서 한쪽으로 몰리는 현상 때문에 생성되는 통기홀의 크기가 균일하지 못한 결과를 초래하는 문제점이 발생되어 왔다.

상기의 수직형 통기봉(101a)과 수평형 통기봉(101b)에 의해 생성된 통기선과 통기홀은 배합원료가 소결되기 전에 생성되기 때문에, 소결광으로 소결이 진행되는 과정에서 흡입작용을 하여 소결이 진행됨에 따라 생성되어 있던 통기선 또는 통기홀이 일정 시간후에 상실되어 버리는 문제도 있어 왔다.

상기와 같이 통기성 생성장치에 의해서 생성되는 통기선과 통기홀의 생성이 불균일하고, 생성후 일정 시간의 경과에 의해 통기선이나 통기홀이 흡입하는 압력에 의해 함몰되고 상실되어 버리는 방법으로는, 생산성 향상을 위한 통기성 개선 조업에서 종래의 통기성 개선장치(100a,100b)로는 불균일한 소결에 따른 분율상승문제와 소결중 연소 용융대의 통기성을 개선시키는데 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 소결기 대차에 장입된 배합원료가 용융 소결광으로 진행되는 과정에서 통기저항이 가장 많이 걸리는 연소 용융대에서의 통기성을 향상시키기 위해, 소결기 대차 하부면의 그레이트바 사이 사이에 다수개의 공기홀이 뚫려있는 스탠드 지지대를 삽입하여, 개선된 소결 방법 및 장치를 제공한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은

분광석을 소결기에 장입하여 소결광을 제조하는 과정에서 소결 연소 용융대에서의 통기성을 개선시키기 위하여, 고정부와 돌출부의 2부분이 결합되어 있으며, 돌출부는 하부가 넓고 상부는 좁은 육면체이고 밑면을 제외한 5면에는 공기홀이 형 성되고, 밑면에는 배기홀의 입구가 형성되고, 돌출부의 몸통 내부에는 공기통 및 풍향분리판이 형성되며, 고정부에는 그레이트바 체결용 체결수단과 배기홀의 입구와 연결되는 배기홀이 형성되어, 공기홀로 유입된 공기가 공기통을 통하여 배기홀로 배출되는 구조를 갖되 상기 공기홀 및 배기홀의 입구가 출구보다 좁은 형태를 취함을 특징으로 하는 스탠드 지지대를, 연속되는 소결기 대차의 그레이트바 사이에 일정 간격으로 삽입하여 소결광을 제조함으로써 달성된다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예의 구성 및 작용에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

먼저, 스탠드 지지대(10)는 도 3에 나타낸 바와 같이 돌출부(10a)와 고정부(10b)로 구성되며, 돌출부(10a)는 하부에서 상부로 갈수록 두께가 얇아지며 상단부의 꼭지점 부위는 잘려나간 삼각형 형상을 갖는다. 전면, 후면, 양측면, 상면, 하면의 총 6면으로 되어 있으며, 각 면에는 공기가 흡입될 수 있는, 일정한 크기의 공기홀이 형성된다. 스탠드 지지대(10)의 전면부와 후면부는 서로 대칭이고, 전면, 후면 및 양측면은 위로 갈수록 좁아져서 비스듬한 면을 형성하며, 스탠드 지지대(10)의 돌출부(10a)의 양측면부는 전면부보다 면적이 넓으며 정삼각형의 꼭지점이 잘린 형상으로 되어 있다.

공기홀은, 하나의 공기홀(10ab)을 기준으로 6개의 공기홀(10ab)이 일정간격으로 배열되는 구성을 갖는 측면 공기홀(10ab)과 일렬로 나란히 배치되는 전면, 후 면 및 상면 공기홀(10aa, 10ac)이 있으며, 이들 공기홀(10aa, 10ab, 10ac)은 모두 공기가 유입되는 입구로써 입구는 좁고 내부로 들어갈수록 넓어지는 형상으로 되어 있다. 또한 스탠드 지지대(10)의 몸통 내부에는 상기의 공기홀(10aa, 10ab, 10ac)이 서로 연결된 공기통(10ad)이 형성되어 있으며, 공기통(10ad)의 하부에는 풍량 분리판(50)이 형성되어 있어서 다음에서 설명할 배기홀(10bd)로 공기의 배기가 원활하게 이루어질 수 있게 한다. 풍량분리판(50)은 전면에서 보면 삼각형 형태를 하고 있으며 측면부에서 보면 직사각형 형태를 하고 있다.

한편, 고정부(10b)는 지지판(10ba)과 로크판(10bc)로 구성되며 지지판(10ba)은 옆으로 누운 사각형 막대 모양이다. 로크판(10bc)은 지지판(10ba)과 일체식이고 소결기 대차에 체결될 때 고정될 수 있도록 고정부(10b)보다 약간 돌출되어 있으며 두개가 서로 대칭 구조를 이루고 있다. 또한, 도 5(b)에 도시한 바와 같이 풍량 분리판(50)을 기준으로 그 양쪽의 하단에 배기홀(10bd)이 2열로 다수개가 형성되어 있으며, 배기홀(10bd)도 공기가 유입되는 입구쪽은 좁고 내부로 들어갈수록 넓어지는, 둥근 원 기둥형상을 갖고 있다. 이 배기홀(10bd)은 전술한 공기홀(10aa, 10ab, 10ac)로부터 유입된 공기가, 스탠드 지지대(10) 몸통 내부의 공기통(10ad)을 거쳐 배기되는 출구이다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 작용에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

스탠드 지지대(10)는 도4에 도시된 바와 같이 소결기 대차의 그레이트바 사 이에 일정한 배열 형태로 삽입되고, 그 위에 배합원료가 장입되고 점화로에서 착화되면 하부방향 흡입과정을 거치면서 배합원료가 반용융광인 소결광으로 소결된다.

상기와 같이 소결기 내에서 일어나는 소결반응 상태를 모식적으로 표시하면 참고도 1과 같다.

[참고도 1]

소결이 진행되는 동안 베드(BED)는 수개의 반응대로 구분되어진다. 반응대를 대별하면 습윤대, 건조대, 소결대, 냉각대로 나눌 수 있다.

습윤대는 장입물 하층에 있어서 수분의 증발은 10% 정도이며 예열대에서 발생되는 열가스(gas)는 건조대 수분의 급격한 증발을 일으킨다. 여기서 가스는 헌열의 대부분을 잃는다. 가스의 온도는 이 습윤대에서 약 60℃ 의 온도가 되는데 이것은 가스량과 온도에 연관하므로 그에 의해 영향받는 것은 건조대뿐이다.

예열대는 연소대에서 오는 열가스로 연료를 착화온도까지 상승시킨다. 분코스크의 착화온도는 대개 600℃ 정도이다. 이층의 두께는 수대에 지나지 않는다.

연소대 원료입자는 결합력이 있는 백열입자 성질을 가지며 장입물과 함께 장 입된 탄소를 연소시켜 열을 발생시킨다. 분위기는 환원성으로 Fe₂O₃의 환원이 일어난다. 이 층의 두께는 연료의 량, 통과 공기량에 좌우된다.

또한, 연료는 위에서 공급되는 공기의 현열과 함께 연소열에 의해 장입물을 일정 온도까지 가열하는 동시에 열 가스를 하층으로 공조한다. 연료의 입도가 크면 완전연소하는 시간이 길게 되고, 국부적으로 과용융 반응을 일으켜 품질에 악영향을 미친다.

연료가 연소된 후 산화성 분위기가 생겨 산화대를 형성하게 된다. 여기서, Fe₂O₄가 Fe₂O₃로 되고 100Kcal/kg-Fe₂O₄의 열이 발생된다. 산화의 진행에 의해 온도가 상승하여 산화를 억제시킨다. 여기서 층의 두께는 연료의 FID과 공기량에 의해 좌우된다.

평형대의 생성 원인은 연소대가 냉각대 보다 진행속도가 느리기 때문으로써 여기서는 Fe₂O₃와 Fe₂O₄의 평형이 생기고 Fe₂O ₃의 산소분압에 따라 Fe₂O₄의 산화는 일어나지 않는다.

산화가 정지되면 냉각대가 생성되고 온도의 저하 정도는 통과 공기량에 비례한다. 상기의 소결반응에서 온도별 소결진행 상태를 보면

수분증발이 100∼300℃,

결합수의 해리가 300∼500℃,

석회석 분해는 600∼1000℃에서 발생한다.

CaCO₃= Cao +CO₂ ---- 760 kcal/kg-CaO

Mg₂O₂= MgO + CO₂---- 695 kcal/kg-MgO

환원반응은 900∼1200℃,

3Fe₂O₃+ CO₂= 2Fe₂O₄+ CO₂+ 9.4kcal/kg - Fe₂O₄

FeO + C = Fe + CO - 456 kcal/kg- Fe

슬래그의 용융은 1150∼1350℃로

CaO, SiO₂, Al₂O₃, FeO 계의 저융점 슬래그 화합물이 생성되며,

산화반응은 1200∼600℃ 에서 일어난다.

위와 같이 소결이 진행되는 여러 단계중에서 슬래그의 용융이 일어나는 1150∼1350℃ 의 소결 하부층인 연소 용융대에서 스탠드지지대(10)가 통과 공기량을 증가시키는 작용을 하게 된다.

스탠드지지대(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 소결기의 배합원료내에 일정한 간격으로 들어가 있으며, 스탠드 지지대(10)의 높이는 도 4에 도시된 바와 같이 배합원료가 장입된 두께 즉, 층후의 1/3 정도이고, 소결기 폭방향 배열은 정중앙부와 중앙과 가장자리부의 중간지점에 위치하여 연소 용융 부하가 많이 걸리는 소결층 하단부의 중앙부에 통기저항을 해소시키는 작용을 한다.

스탠드 지지대(10)가 소결층 내에서 하는 작용은 소결기에 장입된 배합원료의 상부층에 착화가 되어 소결이 하부방향으로 진행되다가 소결 하층인 연소 용융대에 도달하면 통기저항을 많이 받게 되는데, 이때 스탠드 지지대(10)에 형성되어 있는 다수개의 공기홀(10aa,10ab,10ac)로 공기가 통과됨에 따라 연소 용융대의 공 기 통과량이 많아져 소결이 빨리 진행되고 층의 두께가 얇아지게 되는 것이다.

이러한 작용은 스탠드 지지대(10)의 하단부에서 하방으로 강력한 흡입을 하고 있기 때문에 하부면 배기홀(10bd)을 통해서 돌출부(10a)측의 각 공기홀부로터 유입되는 공기량이 증가되는 결과를 가져 온다.

상기와 같이 연소 용융대에서 스탠드 지지대(10)에 의해서 통과 공기량이 많아지게 되면 배합원료중의 연료가 완전 연소하는 시간이 짧아지게 되고 따라서, 국부적인 과용융 반응을 억제시켜 소결광 품질이 나빠지는 것을 예방하는 작용을 한다.

연소 용융대에서 스탠드 지지대(10)의 각 공기홀에서 연료와 연소에 필요한 공기가 유입되는 방법은, 도5(b)에 도시된 바와 같이 배기홀(10bd) 하부에서 흡입하는 힘에 의해서 공기통(10ad)에는 부압이 생성되며, 이 부압에 의하여 공기홀(10aa,10ab,10ac)로 공기가 유입된다. 따라서, 스탠드 지지대(10) 주위는 배합원료 중의 연료가 연소하는데 필요한 공기량의 통과가 많아지게 되어 연료의 연소시간이 짧아지게 된다. 이 과정에서 배합원료가 연소 용융할 때 통과 공기량이 증가함에 따라 소결광에 기공이 많이 발생하여 통기저항이 작아지는 작용도 부수적으로 발생된다.

각 공기홀로 공기가 유입될 때 스탠드 지지대(10) 외벽에 접해 있는 배합원료가 흡입되는 것을 억제하고 공기홀의 막힘을 방지하기 위하여 각 공기홀의 입구는 좁고 공기통(10ad)은 넓은 구조로 형성하며, 공기통(10ad) 하단부의 풍량분산 판(50)은 각 공기홀에서 유입되는 공기가 좌우측에 위치한 하면부 배기홀(10bd)로 균일하게 빠져나올 수 있도록 하기 위해 삼각뿔 모양으로 구성한다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 소결광 제조 방법은 스탠드 지지대(10)를 이용하여 소결연소 용융대에서의 통기 저항을 감소시킴으로써 배합원료가 소결광으로 빨리 용융됨에 따라 단위 시간당 생산성을 증가시킬 수 있고, 종래 방식의 소결시 결합력의 악화와 배합원료 장입시 부착광에 의한 수직편석의 방해 등의 문제점을 방지하는 효과가 있다.

Claims

분광석을 소결기(2)에 장입하여 소결광을 제조하는 과정에서 소결 연소 용융대에서의 통기성을 개선시키기 위하여, 연속되는 소결기 대차(2)의 그레이트바(2c) 사이에 일정 간격으로 삽입되는 장치로서, 고정부(10b)와 돌출부(10a)의 2부분이 결합되어 있으며, 상기 돌출부(10a)는 하부가 넓고 상부는 좁은 육면체이고 밑면을 제외한 5면에는 공기홀(10aa, 10ab, 10ac)이 형성되고, 상기 밑면에는 배기홀(10bd)의 입구가 형성되고, 상기 돌출부(10a)의 몸통 내부에는 공기통(10ad) 및 풍향분리판(50)이 형성되며, 상기 고정부(10b)에는 그레이트바(2c) 체결용 체결수단과 상기 배기홀(10bd)의 입구와 연결되는 배기홀(10bd)이 형성되어, 스탠드 지지대(10)의 하단부에서 발생하는 흡입력에 의하여 상기 공기홀(10aa, 10ab, 10ac)로 유입된 공기가 공기통(10ad)을 통하여 상기 배기홀(10bd)로 배출되는 구조를 갖되 상기 공기홀(10aa, 10ab, 10ac) 및 배기홀(10bd)의 입구가 출구보다 좁은 형태를 취함을 특징으로 하는 소결광 제조용 스탠드 지지대(10).
분광석을 소결기(2)에 장입하여 소결광을 제조하는 과정에 있어서, 청구항 1항 기재의 소결광 제조용 스탠드 지지대(10)를 연속되는 소결기 대차(2)의 그레이트바(2c) 사이에 일정 간격으로 삽입하여 소결과정의 연소 용융대에서의 통기성을 향상시켜서 소결광을 제조하는 것을 특징으로 하는 소결광 제조방법.