KR100833004B1 - 소결기 상부광 및 원료 장입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결광 제조 후 선별과정에서 발생되는 미분인 반광을 상부광으로 활용하기 위해 가변식 스크린을 사용하여 소결기의 대차위에 대립은 하층에 위치시키고, 소립은 상층에 위치하도록 입도를 분급시켜 균일한 층상으로 장입시키므로서 소결광 회수율 향상을 통해 생산성을 획기적으로 높이는 소결기 상부광 및 원료 장입장치에 관한 것이다. 본 발명은, 상부광 호퍼의 하부측에서 상부광 호퍼로 부터 낙하되는 소결반광중 입도가 작은 미분을 공기분사에 의해 제거하는 공기분사부; 상기 미분이 제거된 소결반광을 상부에서 하부로 갈수록 입도가 작은 것부터 선별하도록 사목 크기가 다르게 형성되고, 스크린 권상기에 의해서 그 장착각도 조절이 가능한 가변형 스크린;및, 상기 스크린의 하단에 일체로 장착되어 스크린에 의해서 입도별로 선별되는 소결반광을 소결대차의 바닦에 대립부터 균일한 층상으로 장입하는 다단 슈트;를 포함하여 소결 반광을 크기별로 선별하여 대차 바닦면에서부터 대립을 장입하여 상층부로 갈수록 입도가 작아지도록 하므로서 입도가 작은 세립의 소결반광을 상부광으로 사용할 수 있도록 구성되는 소결기 상부광 및 원료 장입장치를 제공한다.

소결기, 상부광, 소결반광, 가변형 스크린, 소결 원료 장입장치

Description

소결기 상부광 및 원료 장입장치{AN APPARATUS FOR SCREENING HEARTH LAYER AND MATERIALS OF SINTERING MACHINE}

제 1도는 종래의 소결기 상부광 및 원료 장입장치 구성도;

제 2도는 본 발명에 따른 소결기 상부광 및 원료 장입장치의 측면 구성도;

제 3도는 본 발명에 따른 소결기 상부광 및 원료 장입장치의 외관 사시도;

제 4도는 본 발명에 따른 소결기 상부광 및 원료 장입장치에 갖춰진 반광입도 분급용 가변식 스크린의 구성도;

제 5도는 본 발명에 따른 소결기 상부광 및 원료 장입장치에 갖춰진 가변식 스크린의 작동 상태도;

제 6도의 a),b)는 본 발명 전,후의 소결기 대차 원료 장입 상태도;

제 7도는 본 발명에 따른 소결기 상부광 및 원료 장입장치의 작용효과를 시험하기 위한 포트(POT) 소결시험 장치를 도시한 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110....상부광 호퍼 111....배합원료 호퍼 112....드럼피더

113.....장입판 114.....점화로 115....상부광 입조슈트

116.....배합원료 117.....대차 118....상부광

119.....스크린 권상기 120.....공기분사노즐 121....미분포집장치

123....컷 오프 플레이트(cut off plate)

124.....가변스크린 125... 스크린 장착각도 126....그레이트바

127.....다단슈트

본 발명은 소결기 장입부의 대차상에 상부광을 장입하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 소결광 제조 후 선별과정에서 발생되는 미분인 반광을 상부광으로 활용하기 위해 가변식 스크린을 사용하여 소결기의 대차위에 대립은 하층에 위치시키고, 소립은 상층에 위치하도록 입도를 분급시켜 균일한 층상으로 장입시키므로서 소결광 회수율 향상을 통해 생산성을 획기적으로 높이는 소결기 상부광 및 원료 장입장치에 관한 것이다.

일반적으로 소결공정은 분(powder) 상태의 철광석과 부원료를 소성시켜 괴성화된 소결광을 제조하는 일련의 과정을 칭한다. 이러한 소결작업은 도 1에 도시된 바와 같이, 상부광 입조슈트(115)의 하부측에 상부광 호퍼(110)가 위치되어 대차(117)상에 상부광(118)을 장입하고, 그 후방측으로는 배합원료 호퍼(119)가 위치되어 드럼피더(112)와 장입판(113)을 통해 소결대차(117)의 상부광(118)위에 배합원료(116)를 장입한다. 그리고, 이러한 소결대차(117)는 점화로(114)를 통과하면서 점화됨으로써, 여러 종류의 분광석과 분코크스를 혼합하여 소결기 대차(117)에 장입하게 되고, 점화로(114)에서 표면부가 착화되어 하방 강제 흡입에 의해 분코크 스가 타면서 발생하는 열에 의해서 미분의 광석인 배합원료가 용융되어 소결광으로 제조되는 것이다.

이러한 소결광 제조 과정에서 소결기 대차에 장입된 미립의 배합원료가 하방 흡입 과정에서의 유실되는 것을 방지하고, 흡입시 통기성 개선 및 대차 그레이트바와 소결케이크와의 융착 방지등의 목적으로 소결기 대차 그레이트바와 배합원료 사이에 적정 높이의 상부광을 적재 시키게 된다.

이러한 소결작업은 장입 상부광의 입도 정도 및 경사진 장입판을 통해 입조되는 배합원료의 입도별 장입 정도(수직 편석)가 베드내 통기성 및 소성 강도를 결정하는 중요 인자가 되며, 이는 곧 생산성을 좌우하게 된다.

종래는 제 1도와 같이 상부광 저장호퍼(110)에서 절출장치를 통해 적정 높이로 상부광을 소결기 대차(117) 상부에 장입하는데 이에는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째는 고로에 사용함이 바람직한 8~13mm 입도의 소결광을 상부광으로 재장입하므 로써 소결광 회수율을 크게 저하시켜 원가 상승은 물론 생산성 저하를 초래한다. 상부광 장입량은 50~70mm 두께로서 전체 장입량 50~700mm와 비교하면 약 10%를 점유한다.

둘째는 상부광 장입시 입도를 분급하는 장치가 없으므로 대,소립이 혼합되어 장입되므로 상부광용 소결광의 입도를 낮추거나 장입량을 줄여 사용하기 곤란하다. 입도를 낮추면 대차 바닦면을 형성하고 있는 그레이트 바(Grate Bar)(126) 사이로 입도가 작은 소결광이 빠져서 소결 배가스 설비로 흡인되므로 조업에 지장을 초래할 뿐만 아니라, 그레이트 바(126)의 마모를 심화시켜 조기에 교체해야하는 문제를 야 기시킨다.

한편, 장입량을 줄이면 소결과정에서 상부광이 대차(117) 바닦에 부착되는 문제가 발생한다. 이와 같은 원인으로 인해 소결광 관리입도 범위인 5~50mm에서 중간입도인 8~13mm의 소결광이 고로에 장입되지 못하고, 제조된 소결광 총량의 약 10%가 소결기로 재장입되는 문제를 갖고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 소결 상부광 장입과정에서 소결 반광을 상부광에 대체 사용하기 위해 상부광 대비, 입도가 작은 소결반광을 입도별로 분급시켜 하층에서부터 대립을 장입하므로서 소결광의 회수율을 대폭 향상시키고, 이를 통해 생산성을 회수율 향상 이상으로 증대시키도록 개선된 소결기 상부광 및 원료 장입장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소결기 장입부의 대차상에 상부광을 장입하는 장치에 있어서, 상부광 호퍼의 하부측에서 상부광 호퍼로 부터 낙하되는 소결반광중 입도가 작은 미분을 공기분사에 의해 제거하는 공기분사부; 상기 미분이 제거된 소결반광을 상부에서 하부로 갈수록 입도가 작은 것부터 선별하도록 사목 크기가 다르게 형성되고, 스크린 권상기에 의해서 그 장착각도 조절이 가능한 가변형 스크린;및, 상기 스크린의 하단에 일체로 장착되어 스크린에 의해서 입도별로 선별되는 소결반광을 소결대차의 바닦에 대립부터 균일한 층상으로 장입하는 다단 슈트;를 포함하여 소결 반광을 크기별로 선별하여 대차 바닦면에서부터 대립을 장입하여 상층부로 갈수록 입도가 작아지도록 하므로서 입도가 작은 세립의 소결반광을 상부광으로 사용할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 소결기 상부광 및 원료 장입장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 종래의 소결기 장입장치에서의 상부광 및 배합원료의 입조 상태도이고,

제2도는 본 발명의 가변식 스크린(105)을 적용한 소결반광 및 배합원료 장입 상태도이다

본 발명에 따른 소결기 상부광 및 원료 장입장치(100)를 크게 부분하면, 소결반광중 미분을 제거하는 공기분사부(102), 미분이 제거된 소결반광을 입도가 작은 것부터 선별하고 장착각도 조절이 가능한 가변형 스크린(105), 입도별로 선별되는 소결반광을 소결대차(117)에 바닦에 대립부터 균일한 층상으로 장입하는 다단 슈트(107)로 구성되어 있다.

상기 소결반광중 미분을 제거하는 공기분사부(102)는 상부광 호퍼(110) 하부에 있는 절출장치(122)와 가변식 스크린(105)과 사이에 공기분사 노즐(120)을 설치하여 소결반광(140)에 있는 약 2mm이하의 미분을 제거한다. 상기 공기분사노즐(120)은 소결기 폭방향으로 평행한 슬리트(Slit)형으로 하고, 공기의 분사 방향, 유량, 압력(유속)을 제어할 수 있도록 설계한다. 분사된 공기에 의해 분리된 미분은 가변식 스크린 후단으로 보내서 사이클론(cyclon)이나 백필터(Bag Filter)등의 집진장치(121)를 통과하여 포집되도록 하는 것이다.

그리고, 본 발명은 미분이 제거된 소결반광(140)을 입도가 작은 것부터 선별하고 장착각도 조절이 가능한 가변형 스크린(105)을 갖는 바, 상기 스크린(105)은 제 4도와 같이 가변식 스크린(105)의 사목(105a)크기는 상단은 좁게 하고 하단으로 갈수록 점점 넓어지게 제작한다.

즉, 스크린(105)의 상부측 일정구간은 사목의 크기를 2~3mm로 하고, 일정구간은 사목의 크기를 3~5mm로 하며, 일정구간은 사목의 크기를 5~7mm로 하는 것이다.

상기 가변식 스크린(105)의 상단은 높이를 고정하여 회전할 수 있도록 상부광 호퍼의 하단 축(110a)에 회전가능하도록 연결시키고, 하단은 와이어 로프(142)를 연결하여 상하 높이를 스크린 권상기(119)로 변경할 수 있도록 하여 상기 축(110a)을 중심으로 하여 스크린(105)의 장착각도(θ)를 가변식으로 한다.

그리고, 상기 스크린 권상기(119)는 상부광 호퍼(110)의 일측에 장착된 윈치(145)와 상기 윈치(145)의 풀리에 걸린 와이어 로프(142)로 이루어지고, 상기 와이어 로프(142)는 그 선단이 스크린(105)의 상부면 하단에 연결되는 것이다.

또한, 상기 입도별로 선별되는 소결반광(140)을 소결대차(117)에 바닦에 대립부터 균일한 층상으로 장입하는 다단 슈트(107)는 가변식 스크린(105)의 하부에 위치되어 3~4단으로 하며, 각 슈트(107) 끝단에는 상부광의 장입량(장입높이)를 조절하는 컷오프 플레이트(cut off plate)(123)를 장착하고 있다.

상기 슈트(107)는 스크린(105)의 사목의 크기 별로, 즉 2~3mm 구간, 3~5mm 구간, 5~7mm 구간별로 그 하부에 장착되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 장치(1)는 기존 상부광을 입도가 미세한 소결반광(140)으로 대체 사용하기 위한 것이다.

기존 상부광의 입도는 8~13mm이고, 소결 대차(17) 상부의 그레이트 바(24)의 간격은 5mm 이므로 상부광이 그레이트바(26) 사이로 누출되지 않는다. 소결반광(140)의 입도는 3~8mm정도이므로 이를 기존 소결대차 위에 직접 사용하는 것은 비효율적이다. 그러므로 소결반광(140)을 상부광으로 사용하기 위해서는 반광(140)의 입도 상한을 6~7mm로 높이거나 대차의 그레이트바 간격을 5mm미만으로 좁혀야 한다.

아울러 제 6도와 같이 소결반광(140)을 입도별로 분급하여 하부에는 대립을 분포시키고, 상부에는 세립을 장입해야 그레이트바(126) 사이로 소결반광(140)이 누출되는 문제를 방지할 수 있다. 만일, 그레이트바(126) 사이로 소결반광(140)이 누출되면 소결조업과 설비관리에 악영향을 초래한다. 그 이유는 소결기 가동시 대차 하부에서 공기를 강하게 흡인하므로 상호 결합력이 없이 모래와 같은 미립의 소결반광(140)이 공기와 함께 용이하게 누출되며, 누출되는 소결반광(140)은 그레이트바(126)와 소결대차 부품의 급격한 마모를 유발하고 흡인가스중의 먼지농도를 증가시켜 집진기의 부하증대를 초래한다.

이와 같은 문제를 방지하기 위해 본 발명에 따른 장치는 다음과 같은 특징의 기능을 갖는다. 첫째는 소결 반광(140)중의 미분을 스크린(105)의 통과 처리전에 공기를 분사하여 제거한다.

이를 위하여 공기분사부(102)의 공기분사 노즐(120)은 분사공기의 압력,유량,방향을 제어할 수 있도록 폭방향으로 길게 찢어진 라인(line )형으로 설계하여 반광(140)중의 미분량 구성비, 수분함량, 반광(140)량에 따라 적정하게 조절한다. 분산된 공기로 분리된 극미분 소결반광(140)은 스크린 후단에 설치한 집진기(121) 로 포집하고, 별도의 소결 원료와 혼합하여 재사용한다.

둘째는 가변식 스크린(105)에 의해 소결반광(140)이 강제로 분급되고, 다단 슈트(107)에 의해 대차(117)위에 대립부터 세립순으로 층상 장입된다. 즉, 종래의 소결법에서 소결반광(140)을 상부광으로 사용하는 기술이 미개발된 요인은 상부광을 소결 대차(117)위에 입도별로 분급이 곤란하다는 점이다. 상부광의 적치 높이는 50~70mm정도로 얇으므로 8~13mm 입도의 소결광을 분급하여 4m정도인 소결기 폭방향으로 균일하게 층상으로 장입하는 것은 현실성이 없다.

그러나, 본 발명에서는 가변식 스크린(105)을 이용하여 기존 상부광보다 입도가 미세한 소결반광(140)을 입도별로 분급하고, 다단슈트(107)를 이용하여 층상 장입하므로서 종래 기술에서의 문제점을 해결할 수 있게 되었다. 상기 가변식 스크린(105)은 장착각도(θ)를 적정하게 조절하여 소결반광(140)의 입도분포에 따라 변화되는 다단 슈트(107)별 분배량을 조절한다.

즉, 세립 소결반광(140)의 량이 부족할 경우, 스크린(105)의 장착각도(θ)를 작게(스크린(105)을 누임)하고, 세립 량이 너무 많은 경우 장착각도를 크게(스크린(105)을 세움)하면 대립과 세립의 비율이 적정량으로 조절된다. 대립 반광(140)의 경우는 세립 반광(140)의 경우와 반대로 하면 그 분배량이 조절된다.

상기에서 종래 상부광 입도보다 미세한 소결반광(140)을 상부광으로 사용할 경우, 입도별 층상 장입이 유리한 이유는 상부광 높이를 50mm로 가정하면, 10mm 소결광은 5층으로 4mm 소결광은 약 12층으로 적치할 수 있기 때문이다.

또한, 다단슈트(107)는 폭방향으로 분급된 소결반광(140)을 폭 방향으로 균일하게 조절해주므로 입도별 층상장입 기능을 향상시켜준다. 다단슈트(107) 끝단에 마련된 컷오프 플레이트(123)는 다단슈트(107)에 분급된 반광(140)량을 입도별로 적정량으로 장입될 수 있도록 한다. 각 다단 슈트(107)내부에 장입된 소결반광(140)량을 검지할 수 있는 센서(접지봉, 초음파 센서등)(미도시)를 설치하여 측정된 데이터로 컷오프 플레이트(123)의 높이를 자동으로 조절할 수도 있다.

본 발명에 따른 소결기 상부광 및 원료 장입장치(100)를 이용하여 소결반광(140)의 사용을 위한 포트(POT) 시험 결과에 대해 아래에서 설명하기로 한다.

본 발명의 효과를 실험실적으로 확인하기 위해 소결 포토(pot) 실험장치를 이용하여 소결반광(140)을 상부광으로 사용하는 실험을 실시하였다. 제 7도는 이에 사용되었던 소결 포토 실험장치로서, 포트 직경은 200mm, 높이는 600mm이다. 원료는 일반적인 일관제철소에서 사용하는 소결배합원료이다.

하부에서 흡인하는 공기압은 1,700mmAq로 하고 장입원료 밀도는 2.0±0.05g/㎤로 하고, 점화로 온도는 1,050℃로 유지한 상태에서 2분간 점화하였다.

상부광은 종래에 사용한 8~13 mm의 소결광 제품과, 소결반광(140)을 스크린(105)하여 얻은 3~8mm를 선별하여 사용하였다. 소결반광(140)을 스크린(105)한 세립 소결광은 표 1과 같이 혼합 장입과 입도별 장입을 실시하여 그 결과를 정리하였다.

입도별 장입시에는 소결반광(140)을 수동 스크린(105)을 사용하여 상부광 입도구분에 적합토록 재선별하여 대립부터 장입하여 하부에는 입도가 큰 상부광을 장입하였다. 각 조건별로 3회씩 실험하여 결과 값을 평균하였다.

(표 1: 소결반광 상부광 사용 포트실험 결과)

상부광 사용방법	종래 방법	반광 혼합	반광 상층
상부광 입도 (mm)	8 ~ 15	3~6 이하	6 이하 2층(~4,4~6)	8 이하 3층(~4,4~6,6~8)
생산성 (T/D/m2)	34.2	30.5	36.1	35.0
소결 시간	40.8	45.9	41.6	40.6
회수율 (+5mm,%)	73.2	74.7	77.2	76.4
냉간 강도 (SI,%)	91.2	92.8	91.5	92.2

상기 표 1에 나타난 포트실험결과는 종래 방법 대비 반광(140)을 층상으로 장입하여 사용하는 방법이 생산성이 가장 높다. 생산성 증가요인은 앞서 설명한 바와 같이, 회수율이 종래방법 대비 2.9% 증가에 있다. 소결 시간이 다소 증가하는 문제가 있으나, 소결 시간증가는 소결광 강도가 향상되는 효과가 있으므로 기존 소결제품의 상부광을 소결반광(140)으로 대체하는 량과 비례하여 회수율이 증가하는 것이 본 포트실험 결과와도 일치하고 있다. 소결반광(140)을 입도별로 구분하지 않고 혼합하여 상부광으로 사용할 경우에는, 소결시간이 증가하여 생산성이 감소하는 문제가 있다.

소결시간이 증가하는 원인은 포트 바닦에 있는 그레이트 바 간의 간격이 5mm 이므로 그 사이로 상부광으로 사용된 소결반광(140)이 유실되는 문제로 인해 상부광의 두께가 얇아지고, 그레이트바 사이에 간격과 유사한 입도의 상부광이 끼이는 현상으로 인해 포트 하부로부터 공기흡인이 곤란해지는 데에 기인된다.

그러므로, 세립의 소결반광(140)을 상부광으로 사용하기 위해서는 입도별로 분급을 반드시 실시하고, 대립부터 균일하게 층상으로 장입을 실시해야 한다.

상기에서와 같이, 본 발명에 의하면, 소결반광(140)중 미분을 풍력으로 사전 제거하고 가변식 스크린(105)으로 세립부터 입도별로 강제 분급한 후 다단슈트(107)를 이용하여 소결광 대차위에 균일한 층상으로 적치을 가능케 하므로서 종래 소결광 제품을 상부광으로 사용하는 방법에 비해 소결광 회수율의 획기적인 향상으로 생산성을 대폭 증대 시키는 효과가 있다. 즉 종래 소결법에 비하여 상부광 사용량이 소결원료 장입량의 약 10%를 점유하므로 소결광 제품의 상부광을 소결 반광(140)으로 대체할 경우 최대로 10%의 회수율과 생산성을 각각 향상시킬 수 있다.

또한, 소결반광(140)을 상부광으로 사용하여 입도를 작게 경우 할 경우, 입도가 큰 종래의 상부광에 비하여 그 높이를 낮출 수 있으므로 생산성을 보다 증대시키는 효과도 기대할 수 있다. 그리고, 본 발명에 의해서 사용되지 않게 된 종래의 상부광은 입도가 적정하여 냉간강도, 환원분화지수 등 전반으로 품질이 우수하여 고로에 사용할 경우 노황개선에 유리한 효과가 있다.

즉, 본 발명의 상부광 입도는 소결광 입도범위인 5~50mm의 중간입도로 이송과정에서 대립에 비해 분화현상이 적으며 고로에 장입되어 환원과정시 분화가 적게 발생된다. 또한, 그 입도가 세립이 아니므로 고로내 통기성을 악화시키지 않는다. 그리고, 종래의 상부광은 고로 조업자가 고로원료로 선호하는 입도의 소결광이므로 이를 사용하면 후 공정인 고로의 조업안정에도 효과가 있다.

Claims (5)

1. 소결기 장입부의 대차상에 상부광을 장입하는 장치에 있어서,

   상부광 호퍼의 하부측에서 상부광 호퍼로 부터 낙하되는 소결반광(140)중 입도가 작은 미분을 제거하기 위해 공기의 분사 방향, 유량, 압력(유속)을 제어 가능하도록 소결기 폭방향으로 평행한 슬리트(Slit) 형으로 구성되어, 분사된 공기에 의해 분리된 미분은 가변식 스크린(105) 후단으로 보내서 집진장치(121)를 통과하여 포집되어지도록 구성되는 공기분사노즐(120)을 포함하여 구성되는 공기분사부(102);

   상기 미분이 제거된 소결반광(140)을 상부에서 하부로 갈수록 입도가 작은 것부터 선별하도록 사목(105a) 크기가 다르게 형성되고, 스크린 권상기(119)에 의해서 그 장착각도 조절이 가능한 가변형 스크린(105);

   상기 스크린(105)의 하단에 일체로 장착되어 스크린(105)에 의해서 입도별로 선별되는 소결반광(140)을 소결대차(117)의 바닦에 대립부터 균일한 층상으로 장입하는 다단 슈트(107)를 포함하여 소결 반광(140)을 크기별로 선별 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 소결기 상부광 및 원료 장입장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 스크린(105)의 상부측 일정구간은 사목의 크기를 2~3mm로 하고, 일정구간은 사목의 크기를 3~5mm로 하며, 일정구간은 사목의 크기를 5~7mm로 형성되어짐을 특징으로 하는 소결기 상부광 및 원료 장입장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 스크린 권상기(119)는 상부광 호퍼(110)의 일측에 장착된 윈치(145)와 상기 윈치(145)의 풀리에 걸린 와이어 로프(142)로 이루어지고, 상기 와이어 로프(142)는 그 선단이 스크린(105)의 상부면 하단에 연결되는 것임을 특징으로 하는 소결기 상부광 및 원료 장입장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 다단 슈트(107)는 가변식 스크린(105)의 하부에 위치되어 3~4단으로 하며, 각 슈트(107) 끝단에는 상부광의 장입량(장입높이)를 조절하는 컷오프 플레이트(cut off plate)(123)를 장착하고, 상기 슈트(107)는 스크린(105)의 사목의 크기에 따라 2~3mm 구간, 3~5mm 구간, 5~7mm 구간별로 그 하부에 장착되는 것임을 특징으로 하는 소결기 상부광 및 원료 장입장치.

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