KR100948929B1 - 환원로 및 이를 포함하는 용철 제조 장치 - Google Patents

환원로 및 이를 포함하는 용철 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철함유물 장입 장치를 구비하여 편석 발생을 방지하는 환원로 및 이를 포함하는 용철제조장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 환원로는, 용철 제조에 사용하는 철함유물을 환원한다. 환원로는 ⅰ) 철함유물이 장입되는 장입구, ⅱ) 환원로의 내부에 제1 방향을 향해 경사져서 고정되고, 철함유물을 환원로 내부로 가이드하는 제1 유도판, 및 ⅲ) 환원로의 내부에 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 향해 경사져서 고정되고, 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 철함유물을 가이드하는 제2 유도판을 포함하고, 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 철함유물은 제2 유도판에 의해 가이드되면서 그 낙하 방향이 변경된다.
철함유물, 편석, 장입장치, 유도판

Description

환원로 및 이를 포함하는 용철 제조 장치 {REDUCING FURNACE AND APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRON COMPRISING THE SAME}
본 발명은 환원로 및 이를 포함하는 용철 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철함유물 장입 장치를 구비하여 편석 발생을 방지하는 환원로 및 이를 포함하는 용철 제조 장치에 관한 것이다.
최근에 용철 제조 방법으로서 고로법을 대체하는 용융환원제철법이 개발되고 있다. 용융환원제철법에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 철광석을 직접 사용한다. 환원로에서는 철광석을 환원하여 환원철로 제조하고, 용융가스화로에서는 환원철을 용융시켜 용철을 제조한다. 용융가스화로에는 일반탄을 일정한 크기로 성형한 성형탄을 공급하고, 산소를 취입하여 성형탄을 연소시킴으로써 환원철을 용융시킨다.
철광석은 환원로에 장입되어 환원된다. 철광석은 별다른 장치없이 환원로에 바로 장입되므로, 환원로의 내부에 고르게 분포되지 않는다. 따라서 환원로 내부에서 편석이 발생한다.
편석이 발생되지 않고 철함유물을 균일하게 분포시킬 수 있는 장입 장치를 구비한 환원로를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 환원로를 포함하는 용철제조장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환원로는, 용철 제조에 사용하는 철함유물을 환원한다. 환원로는 ⅰ) 철함유물이 장입되는 장입구, ⅱ) 환원로의 내부에 제1 방향을 향해 경사져서 고정되고, 철함유물을 환원로 내부로 가이드하는 제1 유도판, 및 ⅲ) 환원로의 내부에 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 향해 경사져서 고정되고, 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 철함유물을 가이드하는 제2 유도판을 포함하고, 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 철함유물은 제2 유도판에 의해 가이드되면서 그 낙하 방향이 변경된다.
제1 유도판 및 제2 유도판은 각각 장입구와 대향할 수 있다. 제1 유도판 및 제2 유도판으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유도판은 아치형으로 형성될 수 있다. 환원로의 길이 방향으로 뻗어서 환원로의 중심을 통과하는 가상선과 제2 유도판이 상호 이격되어 위치할 수 있다. 가상선은 제1 유도판과 만날 수 있다. 제2 유도판의 하측에는 볼록부가 형성되고, 볼록부는 가상선을 향하여 볼록할 수 있다.
제1 유도판 및 제2 유도판이 설치된 가이드 튜브를 더 포함하고, 가이드 튜 브는 제1 가이드 튜브부, 및 제1 가이드 튜브부와 연결되어 제1 가이드 튜브부와 연통되는 제2 가이드 튜브부를 포함하고, 제1 가이드 튜브부의 단면적은 철함유물의 진행 방향을 따라 점차 감소할 수 있다.
제1 가이드 튜브의 단면적은 제2 가이드 튜브의 단면적 이상일 수 있다. 제1 유도판은 아치형 가장자리를 포함하고, 아치형 가장자리는 제1 가이드 튜브부의 내면과 접할 수 있다.
제2 유도판은 제2 가이드 튜브부의 내부를 가로질러서 설치될 수 있다. 제1 유도판은 제1 가이드 튜브부 및 제2 가이드 튜브부에 설치될 수 있다. 제2 가이드 튜브부는 경사면을 포함하고, 경사면은 제2 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 경사질 수 있다. 경사면은 제2 유도판과 실질적으로 평행할 수 있다. 제1 방향은 제2 유도판의 판면을 향할 수 있다. 제1 방향 및 제2 방향이 이루는 각도는 60°내지 140°일 수 있다.
제1 유도판 위에 장입구를 향하여 돌출한 돌출 부재가 형성되어 상기 철함유물과 접촉할 수 있다. 돌출 부재는 제1 경사면 및 제1 경사면과 만나는 제2 경사면을 포함하고, 제1 경사면 및 제2 경사면은 상기 제1 유도판에 접할 수 있다. 제1 경사면 및 제2 경사면이 만나서 형성되는 가장자리의 일단이 제1 유도판에 접할 수 있다.
제1 방향은 환원로의 길이 방향으로 뻗어서 환원로의 중심을 통과하는 가상선과 20° 내지 60°를 이룰 수 있다. 제2 방향은 환원로의 길이 방향으로 뻗어서 환원로의 중심을 통과하는 가상선과 20° 내지 60°를 이룰 수 있다.
철함유물은 부분 환원된 환원광 또는 철광석을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는, 철함유물을 환원하여 환원철을 제조하는 환원로, 및 환원로와 연결되고 환원철을 장입시켜 용철을 제조하는 용융가스화로를 포함한다. 환원로는 ⅰ) 철함유물이 장입되는 장입구, ⅱ) 환원로의 내부에 제1 방향을 향해 경사져서 고정되고, 철함유물을 환원로 내부로 가이드하는 제1 유도판, 및 ⅲ) 환원로의 내부에 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 향해 경사져서 고정되고, 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 철함유물을 가이드하는 제2 유도판을 포함하고, 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 철함유물은 제2 유도판에 의해 가이드되면서 그 낙하 방향이 변경된다.
환원로는 충전층형 환원로일 수 있다. 철함유물은 철광석을 포함할 수 있다. 용철제조장치는 충전층형 환원로에 연결되어 충전층형 환원로에 철함유물을 공급하는 괴성체 제조 장치를 더 포함하고, 철함유물은 괴성체 제조 장치에 의해 괴성화될 수 있다.
용철제조장치는 괴성체 제조 장치에 연결되어 철함유물을 괴성체 제조 장치에 공급하는 유동층형 환원로를 더 포함하고, 유동층형 환원로는 철함유물을 예비 환원할 수 있다.
장입 장치에 의해 환원로 내부의 고온 환경에도 불구하고 안정적으로 철함유물을 장입할 수 있으며, 철함유물을 환원로 내부에 균일하게 분포시킬 수 있다. 따라서 조업 안정성을 확보할 수 있다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
철함유물은 철 그 자체일 수도 있고, 철을 포함하는 모든 물질일 수도 있다. 예를 들면, 철함유물은 부원료를 더 포함할 수 있다. 철함유물은 철광석을 포함한다. 또한, 철은 순철, 산화철 또는 환원철일 수 있다. 철함유물의 입도는 제한되지 않는다. 따라서 철함유물은 펠릿(pellet), 세립 철광석, 조립 철광석 및 괴성체 등을 포함할 수 있다.
환원로는 철함유물을 환원하여 제조하는 장치를 의미한다. 환원로는 유동층형 환원 또는 충전층형 환원로를 포함한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치(100)를 개략적으로 나타 낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(100)는 유동층형 환원로(10), 충전층형 환원로(20), 괴성체 제조장치(30) 및 용융가스화로(40)를 포함한다.
용철제조장치(100)는 철광석 및 석탄을 이용하여 용철을 제조한다. 여기서, 철광석으로는 세립 철광석과 조립 철광석을 이용할 수 있다. 세립 철광석은 조립 철광석보다 작은 입도를 가진다. 예를 들면, 세립 철광석의 입도는 대략 8mm보다 작고, 조립 철광석의 입도는 대략 8mm 이상이다. 세립 철광석은 유동층형 환원로(10)를 통과하면서 유동 환원된다. 조립 철광석은 충전층형 환원로(20)에서 환원된다.
유동층형 환원로(10)는 그 내부로 공급된 철광석을 유동시킨다. 철광석으로는 세립 철광석을 사용할 수 있고, 필요시 부원료를 섞어서 사용할 수 있다. 유동층형 환원로(10)의 내부에는 유동층이 형성되어 철광석을 환원시킨다. 유동층형 환원로(10)는 제1 유동환원로(12), 제2 유동환원로(14), 제3 유동환원로(16), 및 제4 유동환원로(18)를 포함한다. 도 1에는 4개의 유동환원로를 도시하였지만, 하나 이상의 유동환원로를 사용할 수 있다. 또한, 도 1에는 유동환원로를 도시하였지만, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다른 종류의 환원로를 사용할 수도 있다.
제1 유동환원로(12)는 제2 유동환원로(14)에서 배출되는 환원가스로 철광석을 예열한다. 제2 유동환원로(14) 및 제3 유동환원로(16)는 예열한 철광석을 예비 환원한다. 그리고 제4 유동환원로(18)는 예비 환원한 철광석을 최종 환원하여 환 원철로 변환한다. 환원철은 괴성체 제조장치(30)에 의해 괴성체로 제조된다.
괴성체 제조장치(30)는 장입 호퍼(32), 한 쌍의 롤들(34) 및 파쇄기(36)를 포함한다. 이외에, 괴성체 제조장치(30)는 필요에 따라 다른 장치를 더 포함할 수 있다. 장입 호퍼(32)는 환원철을 저장한다. 한 쌍의 롤들(34)은 장입 호퍼(32)로부터 장입되는 환원철을 압착 성형하여 스트립 형태의 괴성체를 제조한다. 괴성체는 파쇄기(36)에 의해 파쇄되어 고온 균배압 장치(38)로 이송된다.
고온 균배압 장치(38)는 그 양단간의 압력을 조절하여 괴성체를 충전층형 환원로(20)에 장입한다. 충전층형 환원로(20)에는 조립 철광석도 장입된다. 도 1에는 조립 철광석을 충전층형 환원로(20)에 장입하는 것으로 도시하였지만, 조립 철광석은 장입하지 않을 수도 있다. 전술한 괴성체와 조립 철광석은 충전층형 환원로(20)에 동시에 장입될 수 있고, 각각 교대로 장입될 수도 있다. 환원가스는 환원가스 공급관(43)을 통해 충전층형 환원로(20)에 공급된다. 충전층형 환원로(20)에는 충전층이 형성되어 괴성체 및 조립 철광석을 포함하는 철함유물을 환원철로 변환시킨다.
전술한 환원철은 용융가스화로(40)에 장입된다. 한편, 철함유물을 용융할 열원으로서 휘발분을 함유한 괴상 탄재를 용융가스화로(40)에 장입한다. 괴상 탄재로는 성형탄 또는 괴탄을 사용할 수 있다. 성형탄은 미분탄을 가압 성형하여 제조한다. 이외에, 필요에 따라 코크스를 용융가스화로(40)에 장입할 수도 있다.
괴상 탄재는 용융가스화로(40)에 장입되어 석탄충전층을 형성한다. 용융가 스화로(40)의 내부에는 산소(O2)를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성하고, 괴상 탄재는 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킨다. 환원가스는 환원가스 공급관(42, 43)을 통해 각각 유동층형 환원로(10) 및 충전층형 환원로(20)에 공급된다. 유동층형 환원로(10) 및 충전층형 환원로(20)는 환원가스를 이용하여 철광석을 환원한다. 괴상 탄재의 연소에 의해 환원철이 용융되면 용철이 제조되어 외부로 배출된다. 이하에서는 도 1의 충전층형 환원로(20)의 내부 구조에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 Ⅱ 부분을 확대한 단면 구조를 나타낸다. 도 2에 점선으로 도시한 가상선(C)은 충전층형 환원로(20)의 중심을 통과하며, 충전층형 환원로(20)의 길이 방향, 즉 z축 방향을 따라 뻗어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 충전층형 환원로(20)는 장입구(22)와 장입 장치(50)를 포함한다. 철함유물은 장입구(22)를 통하여 장입된다. 장입 장치(50)는 충전층형 환원로(20)의 내측에 형성된다. 철함유물은 장입 장치(50)의 하부 공간에서 환원된다.
장입구(22)는 충전층형 환원로(20)의 상부 방향에 형성된다. 철함유물은 고온 균배압 장치(38)(도 1에 도시)와 연통된 공급관(39)을 따라 충전층형 환원로(20)에 장입된다. 장입 장치(50)는 낙하하는 철함유물을 가이드하여 그 낙하 방향을 조정한다. 따라서 장입 장치(50)는 충전층형 환원로(20) 내부의 철함유물의 분포를 조절할 수 있다. 장입 장치(50)는 제1 유도판(52), 제2 유도판(54) 및 가 이드 튜브(56)를 포함한다.
제1 유도판(52)은 가상선(C)과 만나도록 위치한다. 즉, 제1 유도판(52)은 충전층형 환원로(20)의 중심에 위치하고, 제1 유도판(52)의 판면(521)이 장입구(22)에 대향한다. 제1 유도판(52)은 제1 방향을 따라 경사져서 가이드 튜브(56)에 설치된다. 여기서, 제1 방향은 제1 유도판(52)이 하부로 뻗은 방향을 의미한다. 제1 유도판(52)의 판면(521)에는 돌출부재(522)가 형성된다. 돌출부재(522)는 가상선(C)과 만나며 장입구(22)를 향해 돌출된다.
제2 유도판(54)은 제1 유도판(52)의 하부에 제1 유도판(52)과 이격되어 위치한다. 즉, 제2 유도판(54)은 가상선(C)과 상호 이격되어 위치하며, 제2 유도판(54)의 판면(541)이 장입구(22)에 대향한다. 제2 유도판(54)은 제2 방향을 따라 경사진다. 여기서, 제2 방향은 제2 유도판(54)이 하부로 뻗은 방향을 의미한다. 제2 방향은 제1 방향과 교차하므로, 제1 유도판(52) 및 제2 유도판(54)은 상호 다른 방향을 향한다.
가이드 튜브(56)는 그 내측으로 철함유물을 안내한다. 가이드 튜브(56)는 고정 수단(미도시)에 의해 충전층형 환원로(20)의 내부에 고정된다. 제1 유도판(52) 및 제2 유도판(54)은 가이드 튜브(56)의 내측에 설치된다. 가이드 튜브(56)는 제1 가이드 튜브부(561)와 제2 가이드 튜브부(562)를 포함한다.
제1 가이드 튜브부(561)는 장입구(22) 하부에 바로 위치하며, 철함유물의 진행 방향을 따라 그 단면적이 점차 감소한다. 즉, 제1 가이드 튜브부(561)를 xy 평면 방향으로 자른 경우, 제1 가이드 튜브부(561)의 단면적은 철함유물의 진행 방향 을 따라 줄어든다. 따라서 공급관(39)을 통해 충전층형 환원로(20)에 장입되는 철함유물은 제1 가이드 튜브부(561)에 의해 모아져서 하부로 낙하된다.
제2 가이드 튜브부(562)는 제1 가이드 튜브부(561)와 연통되며, 제1 가이드 튜브부(561)의 하부에 위치한다. 따라서 제2 가이드 튜브부(562)는 제1 가이드 튜브부(561)의 단면적이 최소인 부분에서 제1 가이드 튜브부(561)와 접한다. 따라서 제1 가이드 튜브부(561)의 단면적은 제2 가이드 튜브부(562)의 단면적 이상이다. 그 결과, 제1 가이드 튜브부(561)에 의해 모아진 철함유물은 제2 가이드 튜브부(562)에 의해 확산되지 않고 낙하구(24) 측으로 화살표로 도시한 바와 같이 원활하게 장입된다.
제2 가이드 튜브부(562)는 경사부(562a)를 포함한다. 경사부(562a)는 낙하구(24)를 향하므로, 철함유물을 가이드하여 낙하구(24)에 철함유물을 장입할 수 있다. 경사부(562a)는 제2 유도판(54)과 이격되며, 전술한 제2 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 경사진다. 따라서 제2 유도판(54)에 의해 안내되는 철함유물의 낙하 방향과 동일한 방향으로 경사부(562a)를 이용해 철함유물을 낙하시킬 수 있으므로, 철함유물이 상호 충돌하지 않고 원활하게 낙하된다.
도 3은 도 2의 장입 장치(50)를 입체적으로 나타낸 사시도이다. 도 3은 장입구(22) 측에서 장입 장치(50)의 내부를 바라본 상태를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 유도판(52)은 제1 가이드 튜브부(561)와 제2 가이드 튜브부(562)에 걸쳐서 형성된다. 즉, 제1 유도판(52)의 상부는 제1 가이드 튜브부(561)에 위치하지만, 제1 유도판(52)의 하부는 제2 가이드 튜브부(562)에 위 치한다. 제1 유도판(52)은 아치형 가장자리(523)를 포함한다. 가장자리(523)는 제1 가이드 튜브(56)의 내면 형상에 대응하는 아치형으로 형성된다. 따라서 제1 유도판(52)은 가이드 튜브(56)의 내면에 밀착 설치될 수 있다. 그 결과, 철함유물이 제1 유도판(52) 및 가이드 튜브(56)의 내면 사이로 빠져나갈 수 없다. 가장자리(523)에 대향하는 또다른 가장자리(525)는 가이드 튜브(56)의 중심에 대해 오목한 형상을 가진다.
도 3에 도시한 바와 같이, 돌출 부재(522)는 제1 유도판(52) 위에 설치되어 장입구(22)를 통해 장입되는 철함유물과 충돌한다. 돌출 부재(522)는 복수의 경사면들(522a, 522b)을 가진다. 복수의 경사면들(522a, 522b)은 제1 경사면(522a)과 제2 경사면(522b)을 포함한다. 제1 경사면(522a)과 제2 경사면(522b)은 제1 유도판(52)에 접한다. 따라서 돌출 부재(522)와 제1 유도판(52)의 사이로 철함유물이 통과하지 않는다. 제1 경사면(522a)과 제2 경사면(522b)이 만나서 형성되는 가장자리(5221)의 일단(5221a)은 제1 유도판(52)에 접하므로, 낙하되는 철함유물은 돌출 부재(522) 및 제1 유도판(52)의 사이로 통과하지 못한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제2 유도판(54)은 제2 가이드 튜브부(562)에 설치된다. 제2 유도판(54)은 제2 가이드 튜브부(562)의 내부를 가로질러서 설치된다. 제2 유도판(54)의 양측 가장자리는 제2 가이드 튜브부(562)에 고정된다. 제2 유도판(54)은 볼록부(542)를 포함한다. 볼록부(542)는 제2 유도판(54)의 하부에 형성된다. 따라서 철함유물은 볼록부(542)를 지나면서 볼록부(542)의 양 옆으로 퍼져서 낙하하므로, 철함유물은 볼록부(542)에 의해 균일하게 분산된다.
경사부(562a)는 제2 유도판(54)과 상호 이격된다. 따라서 경사부(562a) 및 제2 유도판(54)의 사이에는 공간이 형성된다. 제1 유도판(52)을 따라 가이드된 철함유물 중 일부는 경사부(562a) 및 제2 유도판(54)의 사이에 형성된 공간을 통해 낙하하고, 나머지 철함유물은 제2 유도판(54)을 따라 낙하한다.
도 4는 도 2의 장입 장치(50)를 확대하여 나타낸다. 도 4에서 실선 화살표는 전술한 제1 방향을 나타내고, 점선 화살표는 전술한 제2 방향을 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 유도판(52)과 제2 유도판(54)은 가상선(C)과 각각 각(θ1) 및 각(θ2)을 형성한다. 여기서, 각(θ1)은 20° 내지 60°이다. 각(θ1)이 20°미만인 경우, 철함유물이 제2 유도판(54)에 닿지 않고 제1 유도판(52)에만 접촉한 후 낙하할 수 있다. 각(θ1)이 60°를 초과하는 경우, 철함유물이 낙하하지 못하고 제1 유도판(52) 위에 쌓일 수 있다. 그리고 각(θ2)이 20° 미만인 경우, 철함유물이 제2 유도판(54)에 잘 접촉하지 않아 철함유물의 방향이 거의 변화되지 않는다. 또한, 각(θ2)이 60°를 초과하는 경우, 철함유물이 낙하하지 못하여 제1 유도판(52) 및 제2 유도판(54)의 사이에 퇴적될 수 있다. 또한, 각(θ1) 및 각(θ2)이 60°를 초과하면 철함유물의 낙하 속도가 감소되어 철함유물의 원활한 투입이 어렵고. 공정 시간을 지연시킨다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 방향과 제2 방향은 각(θ3)을 형성한다. 여기서, 각(θ3)은 60° 내지 140°이다. 각(θ3)이 60° 미만인 경우, 철함 유물이 제1 유도판(52)에서 제2 유도판(54)으로 가이드되면서 낙하 속도가 급격히 감소한다. 따라서 철함유물이 제1 유도판(52)과 제2 유도판(54)의 사이에 퇴적될 수 있다. 또한, 각(θ3)이 140°를 초과하는 경우, 철함유물의 진행 방향이 거의 변화되지 않는다. 따라서 철함유물을 충전층형 환원로(20)(도 1에 도시)의 내부에 균일하게 분포시킬 수 없다.
도 4에 도시한 바와 같이, 철함유물은 낙하하면서 제1 유도판(52) 및 제2 유도판(54)에 의해 진행 방향이 변경된다. 철함유물은 제1 유도판(52)에 의해 제1 방향을 따라 가이드되고, 제2 유도판(54)에 의해 제2 방향을 따라 가이드된다. 따라서 제1 방향과 제2 방향을 조절하여 철함유물을 원하는 방향으로 낙하시킬 수 있다.
돌출 부재(522)는 제1 유도판(52)의 중앙으로 치우쳐 낙하하는 철함유물을 제1 유도판(52)의 좌우로 분산시킨다. 따라서 철함유물은 제1 유도판(52)을 지나면서 편석을 해소할 수 있다. 다음으로, 철함유물은 제2 유도판(54)에 의해 가이드되고, 볼록부(542)에 의해 제2 유도판(54)의 좌우로 다시 분산된다. 따라서 제2 유도판(54)을 지나며 편석이 해소된 철함유물은 낙하구(24)(도 2에 도시)를 향해 고르게 퍼져서 낙하된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치(200)를 나타낸다. 도 5에 도시한 용철제조장치(200)는 도 1에 도시한 용철제조장치(100)와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(200)는 하나의 충전층형 환원로(20)를 포함한다. 충전층형 환원로(20)에는 철광석이 장입되고, 용융가스화로(40)로부터 생성된 환원가스가 환원가스 공급관(43)을 통해 충전층형 환원로(20)에 공급된다.
따라서 충전층형 환원로(20)는 환원가스에 의해 철광석을 환원철로 변환시킨다. 환원철은 용융가스화로(40)에 장입되어 괴상 탄재에 의해 형성된 석탄충전층에 의해 용융된다. 따라서 용융가스화로(40)에서 용철을 제조할 수 있다. 여기서, 충전층형 환원로(20)는 전술한 장입 장치(50)(도 2에 도시)를 포함할 수 있다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
도 2의 충전층형 환원로에 환원철을 장입하여 충전층형 환원로의 내부에 쌓인 환원철의 분포를 측정하였다. 충전층형 환원로의 중심을 원점으로 설정하여 원점을 기준으로 전방향에 걸쳐서 퍼져 있는 환원철의 분포를 그래프로 나타내었다.
실험예의 실험 결과
도 6은 실험예에 따른 환원철의 낙하 분포를 나타낸다. 도 6의 원은 충전층형 환원로의 내부 단면을 나타낸다. 도 6에서 굵은 선으로 표시된 영역은 20mm 이상의 입도를 가진 환원철이 분포된 영역을 나타내고, 가는 선으로 표시된 영역은 20mm 미만의 입도를 가진 환원철이 분포된 영역을 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, 환원철은 원점을 중심으로 하여 충전층형 환원로의 내부에 상하좌우로 고르게 퍼져서 분포되었다. 즉, 환원철은 특정 방향으로 쏠려서 분포되지 않았고, 편석이 발생하지 않았다. 환원철은 그 입도에 관계없이 낙하구의 중심을 기준으로 균일하게 분포되었다.
비교예
장입 장치를 구비하지 않은 종래의 충전층형 환원로에 환원철을 장입하여 충전층형 환원로의 내부에 쌓인 환원철의 분포를 측정하였다. 충전층형 환원로의 중심을 원점으로 설정하여 원점을 기준으로 전방향에 걸쳐서 퍼져 있는 환원철의 분포를 그래프로 나타내었다.
비교예의 실험 결과
도 7은 비교예에 따른 환원철의 낙하 분포를 나타낸다. 도 7의 원은 충전층형 환원로의 내부 단면을 나타낸다. 도 7에서 굵은 선으로 표시된 영역은 20mm 이상의 입도를 가진 환원철이 분포된 영역을 나타내고, 가는 선으로 표시된 영역은 20mm 미만의 입도를 가진 환원철이 분포된 영역을 나타낸다.
도 7에 도시한 바와 같이, 환원철은 원점을 중심으로 하여 일측으로 치우쳐 분포되었다. 즉, 입도가 200mm 이상인 환원철은 충전층형 환원로의 좌측 상부에 치우쳐 분포되었다. 그리고 입도가 200mm 미만인 환원철은 충전층형 환원로의 우측 하부에 치우쳐 분포되었다. 이와 같이, 환원철은 원점을 기준으로 일측으로 쏠려서 분포되었다. 특히, 환원철은 입도에 따라 원점을 기준으로 서로 대향되는 방향으로 분포되었다.
전술한 실험예와 같이, 충전층형 환원로에 장입 장치를 설치한 경우 환원철을 균일하게 분포시킬 수 있었으며, 편석이 발생되지 않았다. 환원철이 충전층형 환원로의 내부에 고르게 분포하는 경우, 충전층형 환원로 내의 환원가스 흐름이 균일해지므로 환원철의 재환원율을 크게 높일 수 있다. 반면에, 비교예와 같이, 충전층형 환원로에 장입 장치를 설치하지 않은 경우 환원철이 불규칙한 분포를 나타내었다. 따라서 편석이 해소되지 않아 환원철의 재환원율을 높일 수 없다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 II 부분을 확대하여 나타낸 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 장입 장치의 사시도이다.
도 4는 도 2의 장입 장치를 나타낸 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 실험예 및 종래 기술의 비교예에 따른 환원로 내부의 철함유물의 분포도이다.

Claims (26)

  1. 용철 제조에 사용하는 철함유물을 환원하는 환원로로서,
    상기 철함유물이 장입되는 장입구,
    상기 환원로의 내부에 제1 방향을 향해 경사져서 고정되고, 상기 철함유물을 상기 환원로 내부로 가이드하는 제1 유도판, 및
    상기 환원로의 내부에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 향해 경사져서 고정되고, 상기 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 상기 철함유물을 가이드하는 제2 유도판
    을 포함하고,
    상기 제1 유도판 및 상기 제2 유도판은 각각 상기 장입구와 대향하고,
    상기 제1 및 상기 제2 유도판이 각각 제1 및 제2 방향으로 연장하면 서로 교차하며,
    상기 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 철함유물은 상기 제2 유도판에 의해 가이드되면서 그 낙하 방향이 변경되는 환원로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도판 및 상기 제2 유도판으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 유도판은 아치형으로 형성된 환원로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 환원로의 길이 방향으로 뻗어서 상기 환원로의 중심을 통과하는 가상선과 상기 제2 유도판이 상호 이격되어 위치하는 환원로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가상선은 상기 제1 유도판과 만나는 환원로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 유도판의 하측에는 볼록부가 형성되고, 상기 볼록부는 상기 가상선을 향하여 볼록한 환원로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도판 및 상기 제2 유도판이 설치된 가이드 튜브를 더 포함하고,
    상기 가이드 튜브는,
    제1 가이드 튜브부, 및
    상기 제1 가이드 튜브부와 연결되어 상기 제1 가이드 튜브부와 연통되는 제2 가이드 튜브부
    를 포함하고,
    상기 제1 가이드 튜브부의 단면적은 상기 환원로의 하측을 향할수록 점차 감소하는 환원로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 가이드 튜브의 단면적은 상기 제2 가이드 튜브의 단면적 이상인 환원로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 유도판은 아치형 가장자리를 포함하고, 상기 아치형 가장자리는 상기 제1 가이드 튜브부의 내면과 접하는 환원로.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 유도판은 상기 제2 가이드 튜브부의 내부를 가로질러서 설치된 환원로.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 유도판은 상기 제1 가이드 튜브부 및 상기 제2 가이드 튜브부에 설치된 환원로.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제2 가이드 튜브부는 경사면을 포함하고, 상기 경사면은 상기 제2 방향과 동일한 방향으로 경사진 환원로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 경사면은 상기 제2 유도판과 평행인 환원로.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향은 상기 제2 유도판의 판면을 향하는 환원로.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향이 이루는 각도는 60°내지 140°인 환원로.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도판 위에 상기 장입구를 향하여 돌출한 돌출 부재가 형성되어 상기 철함유물과 접촉하는 환원로.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 돌출 부재는 제1 경사면 및 상기 제1 경사면과 만나는 제2 경사면을 포함하고, 상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면은 상기 제1 유도판에 접하는 환원로.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면이 만나서 형성되는 가장자리의 일단이 상기 제1 유도판에 접하는 환원로.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향은 상기 환원로의 길이 방향으로 뻗어서 상기 환원로의 중심을 통과하는 가상선과 20° 내지 60°를 이루는 환원로.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제2 방향은 상기 환원로의 길이 방향으로 뻗어서 상기 환원로의 중심을 통과하는 가상선과 20° 내지 60°를 이루는 환원로.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 철함유물은 부분 환원된 환원광 또는 철광석을 포함하는 환원로.
  22. 철함유물을 환원하여 환원철을 제조하는 환원로, 및
    상기 환원로와 연결되고, 상기 환원철을 장입시켜 용철을 제조하는 용융가스화로
    를 포함하는 용철 제조 장치로서,
    상기 환원로는,
    상기 철함유물이 장입되는 장입구,
    상기 환원로의 내부에 제1 방향을 향해 경사져서 고정되고, 상기 철함유물을 상기 환원로 내부로 가이드하는 제1 유도판, 및
    상기 환원로의 내부에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 향해 경사져서 고정되고, 상기 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 상기 철함유물을 가이드하는 제2 유도판
    을 포함하고,
    상기 제1 유도판 및 상기 제2 유도판은 각각 상기 장입구와 대향하며,
    상기 제1 유도판에 의해 가이드되어 낙하하는 철함유물은 상기 제2 유도판에 의해 가이드되면서 그 낙하 방향이 변경되는 용철 제조 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 환원로는 충전층형 환원로인 용철 제조 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 철함유물은 철광석을 포함하는 용철 제조 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 충전층형 환원로에 연결되어 상기 충전층형 환원로에 상기 철함유물을 공급하는 괴성체 제조 장치를 더 포함하고,
    상기 철함유물은 상기 괴성체 제조 장치에 의해 괴성화된 용철 제조 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 괴성체 제조 장치에 연결되어 상기 철함유물을 상기 괴성체 제조 장치에 공급하는 유동층형 환원로를 더 포함하고, 상기 유동층형 환원로는 상기 철함유물을 예비 환원하는 용철 제조 장치.
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