KR100889678B1 - 점화로용 외부공기 차단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결공정의 소결대차가 진행하는 진행경로의 상부에 설치되는 주버너를 갖고, 상기 주버너의 상부에 설치되는 상부판 및 상기 소결대차의 측면부로부터 이격되도록 상기 상부판으로부터 하방으로 연장하는 측면판들을 구비한 점화로의 내부로 유입되는 외부공기를 차단할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 상기 소결대차의 측면부의 소정위치로부터 외측으로 연장한 후 하방으로 절곡된 하방돌기와, 상기 점화로의 측면판에 부착되어 하방으로 연장한 후 소결대차의 측면부를 향해 절곡된 고정대를 갖고, 상기 고정대의 단부에는 상기 하방돌기와 래비린스식으로 결합하는 상방돌기가 제공되고, 상기 고정대에는 상기 소결대차의 하부에 제공된 윈드박스와 공기소통이 가능하게 연결된 공기 배출관이 제공되며, 상기 윈드박스를 통하여 소결대차 상부의 공기를 하방으로 흡입함에 따라 상기 점화로의 내부로 유입되는 외부공기는 상기 공기 배출관을 따라서 윈드박스로 배출되는 것을 특징으로 하므로, 소결대차에 장입된 배합원료의 측부 표면에서의 착화불량을 방지하고 또한 균일한 온도로 표면전체를 착화시킴으로써 미소결광의 발생을 방지하여 소결광의 회수율 및 품질을 향상시킬 수 있다.

래비린스 결합, 공기 배출관, 측면버너, 고정대

Description

점화로용 외부공기 차단장치{Apparatus to prevent the inflow of air into the interior of the ignition furnace}

도 1은 일반적인 소결기의 구성도;

도 2는 소결기의 점화로에 외부공기가 유입되는 상태를 도시한 도면;

도 3은 점화로의 전방측과 후방측을 통해서 외부공기가 유입되는 상태를 도시한 도면;

도 4는 종래 실시예에 따른 외부공기 차단장치를 도시한 도면;

도 5는 본 발명에 따라서 점화로에 외부공기 차단장치가 설치된 상태를 도시한 일부 절취도;

도 6은 본 발명에 따른 외부공기 차단장치의 고정대를 도시한 상세도;

도 7은 본 발명에 따른 외부공기 차단장치의 래비린스의 분해 사시도;

도 8은 본 발명에 따른 외부공기 차단장치의 래비린스의 단면도;

도 9는 본 발명에 따라서 공기 배출관이 고정대와 윈드박스 사이에 설치된 상태를 도시한 도면;

도 10은 본 발명에 따라서 측면버너와 각도조정용 실린더의 결합상태를 도시한 사시도:

도 11은 측면버너와 각도조정용 실린더의 결합상태를 도시한 측면도;

도 12는 본 발명에 따라서 점화로에 외부공기 차단장치가 설치된 상태를 도시한 도면;

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

31 : 하방돌기

103 : 래비린스

107 : 고정대

108 : 공기 배출관

111 : 측판

201 : 측면버너

204 : 각도 조정용 실린더

300 : 제어부

본 발명은 소결광용 배합원료를 착화시키는 점화로에 관한 것이고, 보다 상세하게는 철광석을 소결시키는 공정인 소결공장에서 미소결광의 발생을 억제하기 위하여 외부공기가 점화로의 내부로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 점화로의 외부공기 차단장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소결공정은 다종의 분철광석과 석회석, 규사 및 사문암 등의 부원료를 믹서에서 조립시킨 배합원료를 연소시킴으로써 고로공정의 원료인 소결광을 생산하는 공정이다.

도 1을 참조하면, 컨베이어(미도시)로 이송되어 원료저장조(1)로 이송된 배합원료는 원료절출피더(2)를 통해서 소결대차(3) 상에 장입된다. 소결대차(3)가 점화로(4)를 통과하면서 배합원료는 점화로(4)의 상부에 위치한 주버너(15)에 의해서 착화된 후 주배풍기(6)에 의해 윈드박스(13)를 통해서 공기를 소결대차의 하방으로 흡입하면 배합원료에 배합되어 있는 분코크스가 연소되면서 약 1300℃ ~ 1400℃까지 온도가 상승된다. 그리고, 소결대차(3)가 점화로(4)에서 빠져나와 이동하는 동안 용융되는 배합원료의 입자들끼리 결합함으로써 소결광이 제조된다.

점화로(4)의 주버너(15)는 대체적으로 소결대차(3)의 폭방향을 따라 일렬로 배치된 상태에서 연직하방으로 배합원료층의 표면에 화염(16)을 분사하고 있으며, 배합원료층의 표면은 이러한 화염의 도달지역을 통과하는 짧은시간, 통상 약 15초 정도의 시간 내에 착화된다.

그리고, 주배풍기(6)의 하방흡입력에 의해 형성되는 부압에 의해서 공기가 소결대차(3)의 상부에서 윈드박스(13)를 경유하여 하부로 흐른다. 이때, 소결대차(3)가 점화로(4)의 내부에 진입하였을 때 버너의 화염에 의해 배합원료층의 표면을 착화시키는 과정에서 소결대차(3)의 측면과 점화로(4)의 측면 사이로 외부공기(10, 11)가 유입되고, 이러한 외부공기의 유입에 의해서 점화로(4) 내부의 공기가 와류된다. 그 결과, 주버너(15)의 화염(16)은 균일하지 못하게 되고 점화 로(4)의 내부에서는 폭방향으로 최대 160℃ 정도의 온도편차가 발생한다. 그리고, 유입되는 외부공기(10, 11)로 인하여 소결대차(3)의 측면에 장입된 배합원료에 대한 화염(16)의 접근이 방해받아 착화가 불량하여 소결대차(3)의 측면에 미소결광이 발생하는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 소결대차의 진행방향에서 단부로부터 점화로의 전면에 유입되는 외부공기를 차단하는 기술이 공지되어 있지만 이는 점화로의 측면을 통해 유입되는 외부공기를 차단하지 못하였다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 점화로(4)의 측면하단으로부터 유입되는 외부공기(11)를 차단하기 위하여 에어덕트(8)를 점화로(4)의 측면하단에 설치하였다. 즉, 에어덕트(8)를 통해서 분사되는 에어가 커튼을 형성하며 이러한 에어커튼에 의해서 외부공기(11)의 유입을 차단하였다. 그러나, 외부공기는 점화로(4)의 측면하단 뿐만 아니라 전후면 등 다양한 경로를 통해서 유입되기 때문에 공기의 유동적인 흐름에 따라 점화로 내부의 화염이 불안정하였다.

또한, 화염의 불안정한 상태를 해소하기 위하여, 점화로(4)에서 버너노즐의 각도를 변화시키는 기술이 공지되어 있지만 외부공기를 차단하지는 못하였다.

한편, 소결대차(3)의 주행속도와 주배풍기(6)의 공기 흡입량이 소결광의 생산량에 영향을 미친다는 사실이 공지되어 있지만, 소결대차(3)의 주행속도를 높이거나 주배풍기(6)의 공기 흡입량을 증가시키면 이에 부응하여 외부공기의 유입량이 증가하고 그 결과 점화로(4) 내부에서의 와류 발생량이 증가하여 소결광의 품질에 악영향을 주었다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 외부공기를 점화로의 전후 및 상부와 측면을 통해서 점화로의 내부로 유입되는 것을 차단하고 또한 부가적으로 측면으로 유입되는 외부공기를 윈드박스로 유도하여 점화로 내부 전체에 걸쳐 고른 기압을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 점화로 내부의 공기 흐름을 균일하게 함으로써 소결대차의 측면에 미소결광이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 점화로의 내부에 외부공기가 유입되는 것을 차단할 수 있는 점화로의 외부공기 차단장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 소결공정의 소결대차가 진행하는 진행경로의 상부에 설치되는 주버너를 갖고, 상기 주버너의 상부에 설치되는 상부판 및 상기 소결대차의 측면부로부터 이격되도록 상기 상부판으로부터 하방으로 연장하는 측면판들을 구비한 점화로의 내부로 유입되는 외부공기를 차단할 수 있는 장치는 상기 소결대차의 측면부의 소정위치로부터 외측으로 연장한 후 하방으로 절곡된 하방돌기와, 상기 점화로의 측면판에 부착되어 하방으로 연장한 후 소결대차의 측면부를 향해 절곡된 고정대를 갖고, 상기 고정대의 단부에는 상기 하방돌기와 래비린스식으로 결합하는 상방돌기가 제공되고, 상기 고정대에는 상기 소결대차의 하부에 제공된 윈드박스와 공기소통이 가능하게 연결된 공기 배출관이 제공되 며, 상기 윈드박스를 통하여 소결대차 상부의 공기를 하방으로 흡입함에 따라 상기 점화로의 내부로 유입되는 외부공기는 상기 공기 배출관을 따라서 윈드박스로 배출되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 소결공정의 소결대차(3)가 진행하는 진행경로에는 주버너(15)가 내장되어 있는 점화로(4)가 제공된다. 점화로(4)는 주버너(15)의 상부에 제공된 상부판과 상부판의 양측으로부터 하방으로 연장하는 측면판들을 갖는다. 소결대차의 진행경로에서 점화로(4)의 전방면과 후방면은 개방된 상태로 유지된다. 점화로(4)의 측면판은 소결대차(3)의 측면부로부터 이격되도록 구성된다.

이때, 본 발명에 따르면, 점화로의 내부로 유입되는 외부공기를 차단할 수 있는 장치는 소결대차(3)의 측면부로부터 외측으로 연장한 후 하방으로 절곡된 하방돌기(31) 및 점화로(4)의 측면판에 부착되어 하방으로 연장한 후 소결대차(3)의 측면부를 향해 절곡되며 하방돌기(31)가 래비린스식으로 결합할 수 있는 상방돌기를 단부에 갖는 고정대(107)를 갖는다.

즉, 고정대(107)의 단부에는 하방돌기(31)와 래비린스식으로 결합하는 상방돌기가 제공된다. 상방돌기는 홈이 형성되어 있는 홀더(101)와, 홀더(101)에 내장되어 스프링(106)에 의해서 탄성지지되는 래비린스(103)로 구성된다. 홀더(101)의 상방에는 래비린스(103)의 이탈을 방지하는 클램프(104)가 고정볼트(105)에 의해 조립되도록 제공된다. 래비린스(103)의 상부에는 소결대차(3)의 측면부로부터 연 장하는 하방돌기(31)와 래비린스 방식으로 결합되었을 때 소결대차(3)의 이동하는 동안 마모를 방지하기 위하여 카본으로 제작된 실(110)이 제공된다.

또한, 고정대(107)의 하부에는 소결대차(3)의 하부에 제공된 윈드박스(13)에 공기소통이 가능하게 연결되는 공기 배출관(108)이 제공된다. 공기 배출관(108)의 중간에는 점화로(4) 내부의 전체 압력의 균형을 유지하기 위한 전자밸브(109)가 설치된다. 전자밸브(109)는 점화로(4)의 중앙부와 소결대차(3)의 측면부 사이의 압력이 동일하게 유지되도록 작동한다.
점화로(4)의 측면판 외측에는 측면버너(201)의 각도를 조정하는 각도 조정용 실린더(204)가 설치되며, 각도 조정용 실린더(204)에는 소결대차(3)의 측면상부를 향해 화염을 분사할 수 있는 측면버너(201)가 연결되어 설치된다.
각도 조정용 실린더(204)의 작동에 의해서 소결대차(3)의 측면부를 향해 분사되는 화염의 분사각도가 조정되고, 측면버너(201)로부터 분사되는 화염에 의해서 소결대차(3)의 측면부에서의 점화가 균일하게 이루어진다.

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즉, 측면버너(201)는 코퍼 베어링(207)과 베어링 하우징(202)에 의해 점화로(4)의 측면 하부에 고정설치되고 측면버너(201)의 화염분사각도를 조정할 수 있는 각도 조정용 실린더(204)는 실리더 클램프(205)에 의해 점화로(4)의 측면에 부착되며, 실린더(204)는 제어부(300)의 신호를 받아 측면버너(201)가 적정 각도로 움직일 수 있도록 가동한다.

제어부(300)는 제어반(301)과 컴퓨터(302)로 구성되어, 소결대차의 진행속도, 점화가 이루어진 광석의 온도분포, 광석의 장입량, 버너의 화염온도, 배풍압력 등의 각종신호는 케이블(304)을 통해서 제어반(301)과 프로그램이 내장된 컴퓨터(302)에 전송되도록 한다.

한편, 점화로(4)의 전방측과 후방측에는 소결대차(3)의 주행을 방해하지 않도록 제작된 측판(111)이 제공된다.

따라서, 점화로(4)의 전방측과 후방측을 통해서 점화로(4)의 내부로 유입되려는 외부공기는 측판(111)에 의해서 차단되고 또한 점화로(4)의 측면하부를 통해서 점화로(4)의 내부로 유입되려는 외부공기는 상방돌기와 하방돌기의 래비린스 결합에 의해서 차단된다. 이에 부가하여, 점화로(4)의 내부로 유입되는 외부공기는 공기 배출관(108)을 통해서 윈드박스(13) 측으로 배출된다.

이하, 본 발명에 따른 점화로의 외부공기 차단장치의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 배합원료(12)가 적재되어 있는 소결대차(3)가 점화로(4)에 진입하면, 점화로(4)에 제공된 주버너(15)의 화염(16)에 의해서 배합원료(12)의 표면층이 착화되고, 소결대차(3)의 진행이 계속되는 동안 주배풍기(6)의 흡입작동에 의해 소결대차(3) 상부의 공기는 배합원료층을 관통한 후 윈드박스(13)를 통해서 하방으로 흡입된다. 이와 같은 공기의 하방흡입에 의해서 배합원료는 표면으로부터 하방으로 연소되어 소결광을 생산하게 된다.

한편, 상술된 바와 같은 공기의 하방흡입에 의해서 점화로(4)의 내부에 부압이 형성되고 그 결과 점화로(4)의 내부로 유입되는 외부공기에 의해서 소결대차의 표면층, 특히 소결대차의 측면부에 인접하는 표면층에 미소결광이 형성된다.

그러나, 본 발명에 따르면, 점화로(4)의 측면판과 소결대차(3)의 측면부의 사이에 고정대(107)가 제공되고 또한 점화로(4)의 전방측과 후방측에 측판(111)이 제공됨으로써 실질적으로 점화로(4)의 내부에 외부공기가 유입되는 것을 차단한다.

즉, 상술된 바와 같이, 점화로(4)의 전방측과 후방측을 통해서 점화로(4)의 내부로 유입되려는 외부공기는 측판(111)에 의해서 차단되고 또한 점화로의 측면하부를 통해서 점화로(4)의 내부로 유입되려는 외부공기는 상방돌기와 하방돌기의 래비린스 결합에 의해서 차단된다. 이때, 래비린스(103)의 상부에 카본(110)이 부착되어 있으므로 소결대차(3)의 접촉부와 래비린스(103)의 마모를 방지할 수 있고, 래비린스(103)의 하부를 탄성지지하고 있는 스프링(106)에 의해서 배합원료(12)가 장입된 소결대차(3)에 열팽창 등으로 약간의 변화가 있어도 래비린스(103)의 손상을 흡수할 수 있다.

점화로(4) 측면의 래비린스 고정대(107) 하부에 공기소통이 가능하게 설치된 공기 배출관(108)을 통해서 점화로(4) 내부의 공기를 윈드박스(13)로 배출시키면, 상방돌기와 하방돌기의 래비린스 결합에 의해 밀폐된 상태로 유지된 점화로(4) 내부의 기압이 전체적으로 균일하게 유지될 수 있다. 특히, 공기 배출관(108)에 설치되어 있는 전자밸브(109)는 기압센서(305)의 감지에 의한 제어반(301)의 신호에 따라 작동하여 점화로(4)의 중앙부와 이동중인 소결대차(3)의 측면부의 압력이 동일하게 유지되도록 작동한다.

각도 조정용 실린더(204)는 소결대차(3)에 장입되는 배합원료(12)의 장입량 과, 표면온도계(303)에 의해 측정된 온도와, 소결대차(3)의 이동속도에 따라서 소결대차(3)의 측면부에서의 점화가 균일하게 이루어지도록 측면버너(201)의 화염분사각도를 조정한다. 즉, 각도 조정용 실린더(204)는 제어반(301)의 신호를 받아 측면버너(201)의 화염분사각도를 적정한 각도로 변환시킨다.

한편, 상술된 바와 같이 제어반(301)과 컴퓨터(302)로 구성된 제어부(300)는 소결대차(3)의 이동속도와, 점화가 이루어진 배합원료층의 온도분포와, 배합원료의 장입량과, 버너의 화염온도와, 배풍압력 등의 데이터가 제어반(301)을 통해서 컴퓨터(302)에 입력되면, 컴퓨터(302)는 예를 들어 하기 표 1에 나타난 바와 같은 데이타에 근거하여 측면버너(201)의 화염분사각도와 화염온도를 제어한다. 그 결과, 점화로(4)에 장입된 배합원료(12)를 균일하게 점화시키고 또한 소결대차(3)의 진행속도를 빠르게 하여 양호한 품질을 갖는 소결광의 생산량을 증가시킨다.

[표 1]

순 서	이동속도(m/min)	각도(°)	온도(℃)
1	3.2	45	1200
2	3.3	46	1225
3	3.4	47	1250
4	3.5	48	1275
5	3.6	49	1300

본 발명에 의하면, 소결공정용 점화로의 측면 및 전후방면을 통해서 점화로의 내부로 유입되는 외부공기를 효과적으로 차단하고 또한 점화로에 있어서 측면부와 중앙부의 내부압력을 동일하게 유지함으로써 소결대차에 장입된 배합원료의 측 부 표면에서의 착화불량을 방지하고 또한 균일한 온도로 표면전체를 착화시킴으로써 미소결광의 발생을 방지하여 소결광의 회수율 및 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (4)

1. 소결공정의 소결대차가 진행하는 진행경로의 상부에 설치되는 주버너를 갖고, 상기 주버너의 상부에 설치되는 상부판 및 상기 소결대차의 측면부로부터 이격되도록 상기 상부판으로부터 하방으로 연장하는 측면판들을 구비한 점화로의 내부로 유입되는 외부공기를 차단할 수 있는 장치에 있어서,

   상기 소결대차의 측면부의 소정위치로부터 외측으로 연장한 후 하방으로 절곡된 하방돌기와, 상기 점화로의 측면판에 부착되어 하방으로 연장한 후 소결대차의 측면부를 향해 절곡된 고정대를 갖고,

   상기 고정대의 단부에는 상기 하방돌기와 래비린스식으로 결합하는 상방돌기가 제공되고,

   상기 고정대에는 상기 소결대차의 하부에 제공된 윈드박스와 공기소통이 가능하게 연결된 공기 배출관이 제공되며,

   상기 윈드박스를 통하여 소결대차 상부의 공기를 하방으로 흡입함에 따라 상기 점화로의 내부로 유입되는 외부공기는 상기 공기 배출관을 따라서 윈드박스로 배출되는 것을 특징으로 하는 점화로용 외부공기 차단장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 점화로에는 상기 소결대차의 측면부의 상부에 화염을 분사할 수 있는 측면버너가 제공된 것을 특징으로 하는 점화로용 외부공기 차단장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 점화로의 측면판에는 상기 측면버너의 설치각도를 조정할 수 있도록 설치된 실린더가 제공된 것을 특징으로 하는 점화로용 외부공기 차단장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 소결대차의 진행방향에서 상기 점화로의 전방측과 후방측에는 상기 소결대차의 진행을 방해하지 않도록 측판이 제공된 것을 특징으로 하는 점화로용 외부공기 차단장치.

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